TWI235846B - Apparatus and method for laser power control - Google Patents

Description

1235846 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種光學記錄裝置的自動功率控制；尤指—種光學 記錄裝置於高速記錄下對雷射功率進行控制的裝置以及相關方法。 【先前技術】 在對一光碟片進行資料記錄的工作時，通常會使用一雷射二極體 來控制光學頭的雷射功率。為了使記錄後的光碟片具有好的一致性 (uniformity )，在δ己錄過程中，雷射功率（iaser p〇wer )亦必須保持高 度的一致性。然而，如圖一所示，即使驅動電流（drive⑶订如丨）保持 一定，當溫度增高時，真實的雷射功率卻越降越低，因此，需要一自 動功率控制（Automatic Power ContK)卜APC)的裝置來保持記錄時所 需的雷射功率大小。 …汀 在Henk van der Put所提出的美國第4,685,097號的專利案件中提 到了一種進行自動功率控制的技術。該篇專利中揭露了一種使用於光 儲存裝置巾的雷射功率控制，以比較—職賴辦（p_ v e level)以及一前端監控感測器（Fr〇m M〇nit〇r Detect〇r，FMD )的輸出。 該丽端監控感測器可感測一部份的雷射功率，並據此對驅動該雷射二 極體的電流進行校調，故即使溫度會產生變化、或是雷射二極體有= 化的現象產生，依舊可以得到所需的讀取、抹除或是寫入功率。 ^貫際上，HenkvanderPut所揭露的前端監控感測器係為一有限頻 寬的元件（bandwidth-limited element)，必須於一段設置時間（纪仙 time)之後，才有辦法真實的反映出其所接收到的雷射功率。而為了 在記錄脈波（recordingpulses)中，對前端監控感測器已經穩定的輪出 進行取樣（sample)，前端監控感測器元件的響應（resp〇nse)則必須 1235846 要夠快，以達到所需的記錄速率（recordingrate)。然而，由於較高的 成本以及實作上的問題，通常前端監控感測器的頻寬會受到限制，使 得前端監控感測器的輸出皆無法於高速度的記錄脈波中到達一個穩定 的位準（settledlevel)。 此外’在Casper等人所提出的美國第4,3〇7,469號的專利案件中 則提到了另外-種雷射功率控制的方法，但是依舊必須使用一個響應 夠快的光感測二極體，以對光脈衝資料（〇ptical pulse data)進行電訊 號的複製。然喊會大幅的增加緣所㈣成本，而且在高速記錄的 情形下，即使不考慮成本，通常也不見得會是可行的作法。 以藍光光碟片（blu-ray disc)為例，相對於一倍（lx)參考記錄 速度（referencerecording vel〇city)的通道位元率（如職服*)係 為66 Mbits/s ’亦即1T= 15.2ns。若前端監控感測器的頻寬為2〇MHz， 則對於-個特定的 NRZI (NGnRetumtoZercInvertedSignal)而言功 ，波形（power waveform)以及前端監控感測器的響應（FpD〇，單位 ，伏特）會如圖二所示。從圖二可以看出，頻寬為2〇MHz的前端監控 感測器之響應速舰足以使抹除轉辦（⑽㈣㈣心⑴pE於分 酉^記錄時段内到賴定。不論是最大寫人辦（peakwriteievd) pw 巧偏壓位準PB (bias level)皆無法於其械應的分配時段内到達穩 因此’藉由對已到達穩定的前端監控感測器輸出的位準進行取樣， 僅能對抹除功率PE進行適當的控制。 a :必須使付對應於PW或PB的前端監控感測器位準亦到達穩 二f端&控感測器的頻寬必須增加到1〇〇MHz，如圖三所示。於圖三 具摘快尋應速度，故可⑽猶穩定的Fpro =精準的取樣。_，在更高速度_節彡下（例如㈣），頻 j ι_Ηζ的前端監控❹，信之#應日·依舊會麟不足，這樣的 月 >可以從圖四看出。另外’若是在高速度的記錄情形下（例如u倍）， 1235846 使用頻寬為2_ιζ㈣端監控制n，^FpDQ於整個記錄時段内 皆無法到達穩定的辦，系統甚至對抹除功轉紐進行控制。 在Isao Ichimura所提出的美國第6,222,814號的專利案件中提到了 -種可解決前制_方法。#處於-神控麵式（p_ c〇ntr〇1 mode)時，其方法可產生一輸出控制脈波，進而產生一個寬度大於高 速度鱗巾使狀乡重錢（multi_pulse)的絲波。勤—個基於輸 出，制脈波的感測機制對雷射功率進行感測與控制，以使感測及取樣 所得到的雷射功率可到達―預設值。然而，由於高密度記錄光碟片的 執距（tmck pitch)相當小，當記錄脈波的寬度過大時，很容易會發生 串道抹除（c聰<職）或是亊道寫人（cr齡讀e)的情形，故二種方 法並不適胁高速度、高密度的記錄。社所述各點係為習知技術所 面的問題。 【發明内容】 口此本發明的主要目的在於提供一種可適用於高速度光學記錄裝 置中，進行雷射辨控獅裝置以及方法，以賴決習知技術所面臨 的問題。 根據本發明的—實施例’係揭露-種光碟記錄裝置，包含有：一編 /，碼控制H，耗合於—寫人策略產生器，用來產生—預設的NRZI型 •自動功率控制模式訊號；__雷射二極體，受該寫人策略產生 器所驅動，可於自動鱗控繼式下產生具有定脈«度比以及 ^個功率辦的多重脈波絲波；__光二極體，用來依據該多重脈波 先脈波的-_功率產生—輸出電壓；以及—減處理器，用來得出 二輸，電壓的平均值’其巾該光碟記錄裝置可依據於自動功率控制模 式下該輸出電壓的平均值，對該雷射二極體的功率進行控制。' 1235846 根據本發明的又一實施例，係揭露_ 二中控:雷射功率，該光碟記錄裝置包含有:雷射:極體光錄j 目動力私她式，於自動功率控制模式下 ，具有-預設之固定脈波寬度比以及兩個功率位準的波二 ί的於==ΐ制模式下’使用該光二極體，依據該多重脈波光脈 測功率產生-輸出電壓；使用—訊號處理器對該光二極體之 該光二極體之輪出電壓的平均 根據本發_再-實補’則揭露—種方法，使麟—藍光光碟紀 錄裝置中，可於自動神测模式下對雷射辨進行㈣光光 碟記錄裝置包含有-能二極體，用來產生脈波絲波U -光-極體，絲_及輸出該多魏波光脈波之轉，該方法包含 有三控制- NRZI麵編碼器以產生一預設的功率控制型樣；控制一寫 入策略產生減產生寫人策略至-雷射二極體驅動器，使得該雷射二 極體輸出之多4脈波具有-gj定脈波寬度比以及兩個神位準；使^ -訊號處理II，得出該制神的—平均值，織對該制功率的平 均值進行取樣及保持；以及依據微的辦以及保持住的該量測功率 的平均值，控制該雷射二極體的功率位準。 本發明的優點在於不需要使用較寬的特殊雷射脈波，避免對光碟 片造成損害的情況下，達成高速資料記錄時之精準的雷射功率控制。 【實施方式】 監光光碟片可覆寫格式 1·〇 版（The Blu-ray Disc Rewritable Format version 1·〇)定義了實體資料的配置以及連接方式，如圖六所示。一筆 資料的記錄包含了一連串的記錄單位區塊（recording unit block )，每 11 1235846 -個記錄單位區塊包含有兩個緩衝區（即進入區域Runin繼和脫離 區域Run-out area)在這兩個緩衝區中並不包含有任何資料。且在這兩 個緩衝區巾，還定義了—個選擇性的自動神控制區（。卿^紙 area)，以用來進行雷射功率控制的各種可能應用。本發明所揭露的裳 置以及方法即可使用自動功率控槪對雷射裤進行控制。 圖七為本發明-光學記錄裝置1〇〇的示意圖。裝置腦包含有一 雷射二極體（LD) 125，用來依據一雷射二極體驅動器12〇所提供的電 流或電壓產生-絲波；—前端監控制器⑽，絲感_光脈波並 輸出-觸監紐輸出（FMD Gutput，通f亦可稱為前端光二極 體輸出訊號FPDO)。經由一電流轉電壓轉換器16〇，FpD〇會被傳送鲁 至-低通遽'波器（LPF) 135，低通滤波器（£PF) 135則可以產生一前 =監控感測器平均輸出（FMD繼age。呻u〇，然後取樣保持電路15〇 取樣鱗域鼓器⑽舰生的訊麟前碰控感測器平 句輸出進仃取樣以及保持的動作。此處較好的作法是每—個取樣保持 電路150可分別對應於寫入功率（Pw)，抹除功率（Pe)，以及遞 ^率（Pb)並且刀別將保持的值輸出至一自動功率控制電路施。自 =功率控，電路14〇藉由比較接收自取樣保持電路15〇的值以及由一 Γ央處理單元145所提供的目標功率，即可對真實的雷射功率位準進' 在圖七中，一編/解碼控制器（enc〇der/dec〇der c〇咖㈣1〇5可 =定出-NRZI訊號以及—自動功率_模式訊號的值。NR”以及 =動f率控纖式訊《會被傳送至取樣鱗訊·生器⑽以及一 產生器H5。於自動功率控制模式下，寫入策略產生器n5可 二=pLDEN1訊號’ —LDEN2峨，以及―哪_號，並根 ΐΐΐ 、或是〜中何者的功率位準進行量測，而將相對應的 Λ號傳迗至雷射二極體驅動器12〇。 12 1235846 動功制區進行記錄時，編/解碼控制器105可產生於自 行雷射功率控制所需的一個特定的脈！型樣。 nm 1 :式下’聰1型樣並不會受最大運行長度（maximum 上雜^沾列如DVD""R/RW的14T或是藍光光碟片的9T)所限制。 寬間的^孫卢!^1 絲端監控感測11之頻 len , θ ^長又，如圖八所不，其中ιιτ的記錄記號長度（mark length)即是選擇用來進行功率控制的。 極]^動^120會使用寫入策略產生器115所產生的控制訊號 Ν2、以及LDEN3來合成（synthesize)雷射功率波形（laser °於—般職料記錄操作模式下，可以藉由合成自動 功⑽產生的三個驅動電壓L而、L贈、LDV3以及寫 f生器115所產生的二個控制訊號[证见、、LDEN3 而生出雷射功率波形，如圖九所示。在這個實施例中，[和 == 且成了偏壓功率Pb，_和刪2組成了抹除功率&，至 口 LDEN3則組成了最大寫入功率Pw。此時寫入策略以及最 ^的寫入功耗被校調至可以得出最好的記錄效能。細，於自動功 =繼式下，亦可以控制寫入策略產生器115以產生如圖十所示的 控制訊號’使得雷射功率輸出成為一個具有兩個功率位準（一個是可 =的功率鱗、另-铜是零題解）且脈波紐 保持固定的脈波。 上述的脈波寬度比係為於自動轉控機式下，功率位準脈波的 ^相躲由辨轉⑽功麵合祕波的寬度的_。鄕的 口^脈波見度比可以產生§己錄脈波的平均功率為‘ =pw/2。而透過前 ，監控感測器平均輸出即可對平均功率％進行監控。使用一功率校正 ^序（p_r· calibration procedure) ’即可輕易地得到雷射功率相對於 前端監控制II輸㈣㈣，如針_所示。織依據雷射功率相對 13 1235846 於前端監控感測器輸出間的關係曲線，即可得出真實功率，亦即 = K*Pavg，其中K是一個等於上述固定脈波寬度比之倒數的預設係數。 舉例來說’ 50%的固定脈波寬度比所對應到的κ會等於2。 使用一個可以對前端監控感測器輸出的兩個功率位準取平均值的 訊號處理器，即可得出前端監控感測器平均輸出。於圖七所示的較佳 貫施例中，低通濾波器135即為上述的訊號處理器。然而，實際上在 設計系統時亦可以使用任何一種可以得出前端監控感測器平均輸出的 訊號處理器來取代圖七中的低通濾波器135，這皆不會偏離本發明的基 本精神。至於圖七中的取樣保持訊號產生器11〇則可產生一取樣保持 afl唬SH3，以對低通濾波器135所產生已大致上穩定了的前端監控感 測器平均輸出進行取樣。藉由比較中央處理單元145所設定的一預設 功率位準以及取樣保持住的前端監控感測器平均輸出，自動功率控制 電路140 g卩可產生適當的控制電壓LDV3，以將最大寫人功率pw保持 於固定值。 u請參考圖八，其顯示自動功率控制模式下產生一個ητ之記錄記 號（11Τmark)的實Ρ祭例子。此時產生出來的寫入策略會使得一寫入脈 波具有50%的脈波寬度比，可依據取樣保持訊號SH3，對低通濾波器 =5的輸出訊號進行取樣。請注意，於設計低通濾波器135時主要的^ 里如下·於自動功率控制模式下，對於預設的多重脈波寫人策略而言， 低通濾波器135必須具有可以使前端監控感測器輸出大致上到達穩定 的功能。 " 、上述對於寫人策略進行功率控制的方法亦可以應用在抹除功率& ^及偏壓功率PB上。圖十二顯示了應用於抹除功率&的寫人策略。在 ，監控感測器平均輸出到達穩定之後，取樣保持訊號產生器n〇即 ^發^取樣保持訊號SH2，適當的取樣保持電路15()即會對已到達穩 定的前端監控感測器平均輸出進行取樣以及保持。然後，再將保持住 14 1235846 的Pe與一個預设係數（等於量測抹除功率時使用之固定脈波寬度比的 倒數）相乘。此時較佳的情形是使用於量測寫入功率pw的固定脈波寬 度比等於使用於量測抹除功率pE的固定脈波寬度比（亦等於使用於量 測偏壓功率PB的固定脈波寬度比）。然而若是設計上有不同的考量， 則相對應的脈波寬度比則可以不用具有相等的值。 本毛月的個主要優點在於，在咼速及高密度記錄中，可以精準 的將雷射轉位祕制定，而不需要使用具有較大寬㈣特殊雷射 脈，（因，具有較大寬度的特殊雷射脈波可能會對光碟片造成損壞， 在高速和高密度的記錄中特別的嚴重）。另外，本發明不需要限制在 5々0%的固定脈波寬度比，本發明亦可以適當地使用其他比例的固定脈波 =度比（當然預設係數亦需要做相對_整）。_顯地，固定脈波 寬度比最好是-個小於！的數值，以避免光碟片受到娜。請注意， 此處固魏波寬度比的重要性並不在於百分比究竟是多少，而是在於 =用夕重脈波時可崎所需的雷射辨進行㈣，且依據輯時的考 會對光碟片造成傷害的情形下，選擇是否要對多重脈波 串的脈波寬度進行調整。 j日聽由產生-連串具有固定脈波寬度比的雷射脈波，可以於 = 模^下的高速度光碟記錄中，達成精準的雷射功率控 產生之雷射脈波J度^實記:模式下 (abno^; ΓΐΓΐϊΓΐ度、高密度記錄之中（此時若是記錄脈波過 固定道抹除或是奉道寫入）。至於本發明所使用具有 光輸出功f 1 /射脈波射崎統可精準的決定好均的雷射 先輸出功率，亦即，可以達成精準的雷射功率控制。 藉由對圖七巾的電路進行控制喊生所需的峨，可以依序於自 15 1235846 動功率控制區中對各別的雷射功率進行控制，使得各別的雷射功率可 以保持固定，而不會受到溫度變異或是雷射二極體的老化所影響而產 生變動。並請注意，於本發明實施例中所述之功率控制裝置和方法不 僅可應用於相變化光碟片（phase change disc)上，亦可以應用在包含 有可用來進行功率控制之區域的單次寫入光碟片（write〇ncedis〇上。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做 之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 圖式之簡單說明 圖一係為說明雷射功率與驅動電流之間關係的示意圖。 圖一為對應於一倍記錄速度的藍光記錄脈波以及2〇MHz的前端監控感 測器時FPDO的示意圖。 圖二為對應於一倍記錄速度的藍光記錄脈波以及l〇〇MHz的前端監控 感測器時FPDO的示意圖。 圖四為對應於圖三當記錄速度增加到倍時fpdo的示意圖。 圖五為對應於圖二當記錄速度增加到12倍時FpD〇的示意圖。 圖六為藍光光碟片可覆寫格式1〇版定義之實體資料的配置以及連接 方式。 、、 圖七為本發明一光學記錄裝置的示意圖。 圖八為用來解釋本發明之應用的示意圖。 圖九為本發明使用的一波形示意圖。 圖十為依據本發明具有固定脈波寬度比的波形示意圖。 圖十一為說明雷射辨及前端監控《ϋ輪出間義的示意圖。 圖十二為本發明用來取得偏壓功率位準之寫入策略的波形示意圖。 16 1235846 圖式之符號說明 100 光學記錄裝置 105 編/解碼控制器 110 取樣保持訊號產生器 115 寫入策略產生器 120 雷射二極體驅動器 125 雷射二極體 130 前端監控感測器 135 低通濾波器 140 自動功率控制電路 145 中央處理單元 150 取樣保持電路 160 電流轉電壓轉換器 17

Claims (1)

1235846 94年3月8曰修正 案號：93110683 拾、申請專利範圍： ψ 一種光碟記錄裝置，包含有： -編/解碼控制合於—寫人策略產生器，用來產生—預設的嫩! 型樣以及一自動功率控制模式訊號；一雷射二極體，受該寫入策 略產生辑鶴，可於自動功率控制模式下產生具有兩個功率位 _準以及一固定脈波寬度比的多重脈波光脈波； —光^極1及用來依據該多重脈波光脈波的—感測功率產生—輸出電 5孔號處理器’用來得出該輸出電壓的平均值； i中記錄裝置可依據於自動功雜碰式下讀㈣壓的平均 值，對该雷射二極體的功率進行控制。 2. 亡圍第1項所述之光碟記錄裝置，其中該訊號處理 器係為 3. 4. 包含^專利範圍第1項所述之光碟記錄裝置，其中該光碟記錄裝置另 —取輸繼 專利細第3項所述之光碟記難置，其帽光觀錄裝置另 :_據_ 編: 18 5. 1235846 案號：93110683 94年3月8曰修正 的功率進行控制。 6·如申請專利範圍第5項所述之光碟記錄裝置，其中該預設係數係等於 該固定脈波寬度比的倒數。 7·如申請專利範圍第5項所述之光碟記錄裝置，其中該固定脈波寬度比 係小於1。 8·如申凊專利範圍第1項所述之光碟記錄裝置，其中該編/解碼控制器僅 於一光碟片上預設的自動功率控制區中啟動該自動功率控制模式。 9·如申請專利範圍第1項所述之光碟記錄裝置，其中該雷射二極體無使 用一藍光光碟片可覆寫格式（Blu_ray，Rewritable _d⑽ 10. 卜光碟記錄裝置中控制雷射功率的方法，該光碟記錄裝置 雷射一極體、一光二極體，以及一編/解碼控制器，該方法包 使用α亥、’扁/解碼控制器啟動一自動功率控制模式； 於自Γϋΐ術賦"f，使職雷射二極體，赶具有_功率位準 於自動卿峨光脈波； 二感測功率產生一輸出電壓；一極體’依據該多重脈波光脈波的 該光二極體之輸出電麼取平均值；以及 制極體之輸出電壓的平均值對該雷射二極體的功率進行控 如申請專利範圍第 小於1。 1〇項所述之方法，射該麟之蚊脈波寬度比係 19 11. 1235846 案號：93110683 94年3月8日修正 12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該方法藉由比較一目標功率 以及該光二極體之輪出電壓的平均值乘上該固定脈波寬度比的倒數後 所得之值’以對該雷射二極體的功率進行控制。 13. 如申請專繼11第1G項所述之方法，其巾該光碟記魏置另包含有： 寫入策略產生器，I馬合於該編/解碼控制器，用來於自動功率控制模 式下，使該雷射二極體產生該多重脈波光脈波。 14. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該多重脈波光脈波係為一第 -多重脈波光脈波，絲制寫人辨，或是—第二多重脈波光脈波， 用來量測抹除功率。

15. 如申請專概_ 1G柄述之綠，其巾該編/解碼控·僅於一光 碟片上預設的自動功率控制區中啟動該自動功率控麵式。 16. 如申請專利範圍第10項所述之方法 光光碟片可覆寫格式。 ，其中該光碟記錄裝置係使用一藍 17. ::請專利範圍第10項所述之方法’其中該訊號處理 器係為一低通濾 18. a；!：™ -c rec〇rdlng Γ_光碟記_:自 w⑽嫩輸_—量測裤， NRZ!型樣編·以產生—預設的功率控制型樣. 工'二朿iitr產生寫入策略至一雷射二極體驅動器，使得 “射-極體輸出之多重脈波具有兩個功率位準以及 ^ 20 1235846 94年3月8日修正 案號：93110683 寬度比； 使用一訊號處理器，得出該量測功率的一平均值，然後姆該量測功率 的平均值進行取樣及保持；以及 ^ 依據預設的位準以及保持住的該量測功率的平均值，控制該雷射二極 體的功率位準。 19·如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該預設之固定脈波寬度比係 小於1 〇 20·如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該訊號處理器係為一低通濾 波器。 21·如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該方法藉由比較預設位準以 及保持住的該量測功率的平均值乘上該固定脈波寬度比的倒數後所得 之值，以對該雷射二極體的功率位準進行控制。 21