专利名称：光驱动器中控制写入功率的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光驱动器中控制写入功率的方法和设备，尤其涉及这样一种写入功率控制方法和设备，用于控制在写入模式下驱动激光二极管(LD)的功率，从而即使在写入环境改变时仍能够获得最佳写入特性。
背景技术：
在写入模式下，传统的光驱动器采用光学介质上的功率校准区(PCA)，控制用来在其上可附加地写入或重写数据的诸如可记录光盘(CD-R)或可重新光盘(CD-RW)等写入光学介质上写入数据所必需的激光功率的电平(或写入功率)。这种控制被称作最佳功率控制(OPC)。
即使是因OPC而得到了最佳写入功率，但是，如果在实际的写入模式下写入环境发生变化，则不能得到满意的写入特性。例如，当在光学介质上的不同位置出现功率灵敏度的波动时、当由于高温而使LD波长漂移时、当因盘偏斜、盘厚度或散焦而使光斑发生偏移时、或者当因在执行OPC很长一段时间之后进行实际的写入而使盘和/或光学条件改变时，由OPC确定的最佳写入功率改变，从而使写入信号的变化值(β，beta)或非对称性变化。因此，不能得到令人满意的写入特性。
为了克服该问题，已提出了运行的OPC来控制LD的写入功率，以便即使在写入数据过程中写入环境发生变化也能够获得最佳写入特性。换言之，根据这种传统的OPC，在产生入射到光学介质上的写入脉冲情况下，如图1A的写入功率与时间的对应曲线所示，当开始在光学介质上形成凹坑时，从光学介质反射的写入脉冲的电平在光学介质的数据可记录侧降低，如图1B所示。换句话说，如图1A所示，当入射的写入功率从电平1增大到电平6时，入射的写入脉冲的峰值电平增大。如图1B所示，当入射的写入功率从电平1增大到电平3时，所反射的写入脉冲的峰值功率也增大。但是，所反射的写入脉冲的峰值电平快速下降然后稳定(level off)，使得所反射的写入脉冲在写入功率的第四至第六电平中的每个电平处具有非线性特性，因为通过在数据可记录侧形成凹坑使反射率下降。当所反射的写入脉冲的峰值电平恒定时，所反射的写入脉冲被采样，如图1B所示。
根据入射写入脉冲与反射写入脉冲之间的关系，通过对应于由光学介质反射的光量对一信号(记做WRF)进行采样保持而得到的射频(RF)信号(记做WRF SH)实际上相对于写入功率具有非线性特性，如图2中以Δ表示。因此，传统的运行的OPC被这样实现，即，采样如下方程式，将WRF_SH与一通过对监视光电二极管的输出信号(记做MPDO)进行采样保持而得到的信号(记做MPDO_SH)相除，以得到相对于写入功率具有线性特性的归一化写入RF信号(记做WRF_Norm)，如图2中以□表示，从而控制LD的写入功率WRF_Norm=WRF_SHMPDO_SH…(1)]]>但是，由于WRF和MPDO的值不适于在硬件中获得足够的动态范围，因此通过采用WRF_SH和MPDO_SH而获得的WRF_Norm具有非线性特性，如图2所示。因此，当由于光学介质或走带机构而存在偏斜、当因高温而使LD波长改变、或者当在光学介质中出现偏移时，不能控制LD的写入功率，使其处于最佳状态。其结果是，写入内轨道的信号的β与写入光学介质上外轨道的信号的β之差增大，并且内轨道与外轨道之间的凹坑偏移也增大。这样，内轨道与外轨道之间的槽脊(land)抖动之差增大，从而难以获得满意的写入特性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的在于提供一种用于执行运行的最佳功率控制(OPC)的写入功率控制方法和设备，其中，以固件(或软件)补偿难以以硬件补偿的受监视写入功率和写入射频(RF)信号的动态范围的缺陷，并且在光驱动器处于写入模式的同时获得具有恒定线性特性的归一化写入RF信号，以控制激光二极管的写入功率，从而即使在光驱动器的写入环境改变的情况下仍能得到最佳写入特性。
因此，为了实现本发明的上述目的，提供了一种光驱动器中控制用于发出光束以将数据写入光学介质的光源的最佳写入功率的方法。该方法包括下列步骤采用预定的条件值检测相对于写入功率具有线性特性的第一归一化写入信号，同时将随机数据写入光学介质上功率校准区中的测试区，并且将第一归一化写入信号设置为基准信号，其中，条件值是考虑到受监视的写入功率及写入RF信号的动态范围而设置的，并且动态范围中的缺陷未在光驱动器的硬件中得到补偿；采用预定的条件值检测相对于写入功率具有线性特性的第二归一化写入信号，同时将数据写入光学介质上的用户区；和根据第二归一化写入信号是否接近于第一归一化写入信号的确定结果来控制光源的写入功率。
还提供了一种光驱动器中控制用于发出光束以将数据写入光学介质的光源的写入功率的设备，该设备包括第一采样保持单元，用于对相应于从光学介质反射的光量的信号进行采样保持；第二采样保持单元，用于对通过监视由光源照射的光量而得到的信号进行采样保持；和控制器，用于在写入模式下，对预定的条件值和从第一和第二采样保持单元输出的信号执行运算，检测相对于光源的写入功率具有线性特性的归一化写入信号，并且控制写入功率，其中，条件值是考虑到受监视的写入功率及写入RF信号的动态范围而设置的，并且动态范围中的缺陷未在光驱动器的硬件中得到补偿。
通过下面参照附图对本发明优选实施例进行的详细描述，本发明的上述目的和优点将会变得更加清楚，其中图1A和1B的示意图表示的是当将数据写入光盘上时相对于凹坑的入射写入脉冲与反射的写入脉冲之间的关系；图2的图形表示的是根据现有技术对应于反射光量的采样保持射频(RF)信号与写入功率之间的关系；图3的功能块图表示的是根据本发明包括用于控制写入功率的设备的光驱动器；图4是本发明方法的流程图；图5的图形表示的是根据本发明对应于反射光量的采样保持射频(RF)信号与写入功率之间的关系；图6A的示意图表示的是在光驱动器因走带机构而出现偏斜情况下，当执行传统的运行的最佳功率控制(OPC)时图3所示主要部件的输出波形示例；图6B的示意图表示的是在光驱动器因走带机构而出现偏斜情况下，当执行本发明的运行的OPC时图3所示主要部件的输出波形示例；图7A的示意图表示的是在光驱动器因走带机构而出现偏斜情况下由传统的运行的OPC得到的RF对称性示例；和图7B的示意图表示的是在光驱动器因走带机构而出现偏斜情况下由本发明的运行的OPC得到的RF对称性示例。
具体实施例方式
参照图3，根据本发明包括用于控制写入功率的设备的光驱动器包括控制器301、自动功率控制器(APC)302、激光二极管(LD)驱动器303、LD304、分束器305、物镜306、诸如CD-R或CD-RW的光学介质307、光电二极管308、监视光电二极管309、采样保持单元310和311、电压增益放大器312、和静态随机存取存储器(SRAM)313。
根据本发明，当响应于用户命令在写入模式下将数据写入光学介质307时，控制器301检测相对于写入功率具有线性特性的归一化写入射频(RF)信号(记做WRF_Norm)，并且向APC302输出用于控制LD304的写入功率的基本电压电平和补偿电压电平，以便将LD304的写入功率控制到最佳，其中，该补偿电压电平因运行的最佳功率控制(OPC)而被补偿。具体地讲，为了检测WRF_Norm，根据下面的方程式对从电压增益放大器312发出的采样保持写入RF信号(记做WRF_SH)、被采样保持单元311采样保持过的监视光电二极管输出信号(记做MPDO_SH)、以及被考虑用来扩展先前设定的固件中的动态范围的预定条件值进行运算WRF_Norm=WRF_SH×N-JWRF_SH×M-I…(2)]]>这里，WRF_Norm表示基于受监视写入功率而被归一化的写入RF信号，WRF_SH表示根据由光学介质307反射的光量得到的、并且是由光电二极管308检测到的被采样保持后的写入RF信号。N和J分别表示WRF_SH的斜率(或增益)和偏移。N和J是通过仿真和测试得到的，从而它们能够扩展固件中WRF_SH的动态范围。MPDO_SH表示对通过监视从光源，即LD304，发出的光束而得到的一信号进行采样保持而得到的信号。M和I分别表示增益和偏移，用于放大MPDO_SH，以使得WRF_Norm相对于写入功率具有线性特性。I和J为整数。
APC302采用从采样保持单元311接收到的MPDO_SH对从控制器301接收到的基本电压电平和补偿电压电平进行控制，从而可将恒定的写入功率提供给LD驱动器303。
LD驱动器303根据从APC302接收到的功率控制信号来驱动LD304，从而LD304能够向光学介质307射出光束。分束器305对由LD304射出的光束进行分束，从而光束能够被照射到物镜306和监视光电二极管309。分束器305还对从光学介质307反射回并通过物镜306的光进行分束，从而使光能够照射到光电二极管308。物镜306将从分束器305接收到的光束聚焦到光学介质307上，并且将从光学介质307反射的光透射到分束器305。
光电二极管308由从光学介质307反射并且通过物镜306和分束器305接收到的光进行驱动，并且输出写入RF信号(记做WRF)。采样保持单元310在预定时刻对来自光电二极管308的WRF进行采样保持，并且输出WRF_SH。这里，该预定时刻可以被设置成例如11T，T为1/f，因此11T对应于11个时钟脉冲。因此，当预定时刻为11T时，每当在写入模式下在光学介质307上形成尺寸为11T的凹坑时，采样保持单元310均对光电二极管308的发出的WRF进行采样。电压增益放大器312对从采样保持单元310输出的WRF_SH的电压进行放大，从而使电压具有预定值，然后，将该电压发送到控制器301。
与此同时，监视光电二极管309被由LD304通过分束器305照射的光束进行驱动，并且输出监视光电二极管输出信号(记做MPDO)。采样保持单元311在预定时刻对从监视光电二极管309接收到的MPDO进行采样保持，并且输出MPDO_SH。MPDO_SH被发送到APC302和控制器301。
SRAM313存储用于控制根据在写入模式的初始阶段执行的OPC检测到的LD304的写入功率的基本电压电平，并且将WRF_Norm作为基准信号进行存储。
图4是本发明方法的流程图。将参照图3和4来描述该方法。一旦根据用户命令选择写入模式，则在步骤401，控制器301开始OPC。在步骤402，控制器301通过APC302和LD驱动器303来控制LD304的写入功率，从而可将随机数据写入光学介质307时的功率校准区(PCA)，并且，对于每个凹坑，通过光电二极管308、采样保持单元310和电压增益放大器312提取WRF_SH，并通过监视光电二极管309和采样保持单元311提取MPDO_SH。
在步骤403，控制器301根据方程式(2)对先前设定的变量N、J、M和I及WRF_SH和MPDO_SH进行运算，并且计算WRF_Norm。
在步骤404，采用相对于PCA区中的每个凹坑检测到的WRF_Norm来确定基本电压电平。该基本电压电平是取决于最佳功率的电压电平。所确定的基本电压电平被存储在SRAM313中。采用传统的方法来确定基本电压电平。亦即，将随机数据写入PCA，相对于写入功率的每个电平检测再现的RF信号，并且采用再现RF信号的最高电平和最低电平之和及两个电平之差来确定最佳功率。当采用这种方法确定最佳功率时，对应于所确定的最佳功率的WRF_Norm被设置为基准WRF_Norm，并且被存储在SRAM313中。
在步骤405，开始运行的OPC。然后，在步骤406，在将实际数据写入光学介质307的用户区的同时，控制器301对应每个凹坑提取MPDO_SH和WRF_SH。在步骤407，与步骤403类似，控制器301采用先前设定的变量N、J、M和I来计算WRF_Norm。换言之，通过根据方程式(2)对先前设定的变量N、J、M和I及MPDO_SH和WRF_SH进行运算，来计算WRF_Norm。
在步骤408，将基准WRF_Norm与在步骤407中计算出的WRF_Norm进行比较。如果计算出的WRF_Norm不接近于基准WRF_Norm，则在步骤410，根据基准WRF_Norm与计算出的WRF_Norm之差来控制LD304的写入功率。具体地讲，如果基准WRF_Norm大于所计算出的WRF_Norm，则控制LD304的写入功率使之降低。如果基准WRF_Norm不大于所计算出的WRF_Norm，则控制LD304的写入功率使之增大。
在步骤411，确定是否终止写入模式。如果终止写入模式，则结束操作。但是，如果不终止写入模式，则将操作处理返回步骤406，并重复上述步骤。
如果计算出的WRF_Norm接近基准WRF_Norm，则操作处理立即进到步骤411，并且如上所述地执行后续步骤。
当以这种方法控制写入功率时，WRF_SH与WRF_Norm之间的关系如图5所示。换言之，当WRF_SH象现有技术中那样相对于写入功率具有非线性特性时，如图5中的Δ表示，根据本发明获得如图5中的□表示的相对于写入功率具有线性特性的WRF_Norm，并且将其用于控制LD304的写入功率。
图6A表示的是当在光驱动器因走带机构而出现偏斜情况下执行传统的运行的OPC时，图3的光电二极管308的输出信号WRF、连接到光电二极管308的采样保持单元310的输出信号WRF_SH、连接到监视光电二极管309的采样保持单元311的输出信号MPDO_SH、和由APC302提供给LD驱动器303的LD驱动电压。LD驱动电压对应于写入功率。
图6B表示的是当在光驱动器因走带机构而出现偏斜情况下执行本发明的运行的OPC时，图3的光电二极管308的输出信号WRF、连接到光电二极管308的采样保持单元310的输出信号WRF_SH、连接到监视光电二极管309的采样保持单元311的输出信号MPDO_SH、和由APC302提供给LD驱动器303的LD驱动电压。LD驱动电压对应于写入功率。
如图6A和6B所示，执行本发明的运行的OPC的结果是，在光学介质307的内轨道处的LD驱动电压电平与在外轨道处的LD驱动电压电平之差大，从而可以补偿因偏斜引起的写入功率的变化。
图7A的示意图表示的是在光驱动器因走带机构而出现偏斜情况下由传统的运行的OPC得到的RF对称性示例。图7B的示意图表示的是在光驱动器因走带机构而出现偏斜情况下由本发明的运行的OPC得到的RF对称性示例。如图7A和7B所示，当根据传统的运行的OPC来控制LD304的写入功率时，在光学介质307的内轨道处的RF对称性与在外轨道处的RF对称性之差极大，但是，当执行根据本发明的运行的OPC时，该差异很小。
根据本发明，得到了对光驱动器具有足够的动态范围并且相对于写入功率具有线性特性的WRF_Norm，并且采用所得到的WRF_Norm来执行运行的OPC，从而即使在光驱动器的写入环境改变时，也可控制LD的写入功率以便能够得到最佳写入特性。结果，光学介质上内和外轨道之间的写入特性差可以显著地减小，即使是存在因盘或走带机构而引起的偏斜时也是如此。另外，即使在存在这种偏斜的状态下将数据立即写入光学介质的中间或外轨道上时，也能够在几十微秒内补偿LD写入功率的变化。此外，即使是在盘上存在有±0.5mm的偏移时，也能够补偿写入功率的变化，从而不降低写入特性。即使因高温而使LD的波长改变，因为这种改变对WRF_Norm的峰值电平的影响很小，因此，能够得到满意的写入特性。
尽管已参照本发明的特定实施例对其进行了描述，但本领域内的普通技术人员应理解的是，可在不背离本发明宗旨的情况下对所描述的实施例进行改变。因此，本发明的范围由所附权利要求书限定，而不是由上述详细描述限定的。
权利要求
1.一种光驱动器中控制用于发出光束以将数据写入光学介质的光源的最佳写入功率的方法，该方法包括下列步骤采用预定的条件值检测相对于写入功率具有线性特性的第一归一化写入功率，同时将随机数据写入光学介质上功率校准区中的测试区，并且将第一归一化写入信号设置为基准信号，其中，条件值是考虑到受监视的写入功率及写入射频(RF)信号的动态范围而设置的，并且动态范围中的缺陷未在光驱动器的硬件中得到补偿；采用预定的条件值检测相对于写入功率具有线性特性的第二归一化写入信号，同时将数据写入光学介质上的用户区；和根据第二归一化写入信号是否接近于第一归一化写入信号的确定结果来控制光源的写入功率。
2.如权利要求1所述的方法，其中，预定的条件值包括被用于控制通过对相应于从光学介质反射的光量的信号进行采样保持而得到的信号电平的斜率(或增益)和偏移、及被用于控制通过对监视光源照射到光学介质上的光量而得到的信号进行采样保持而得到的信号电平的斜率和偏移。
3.如权利要求1所述的方法，其中第一和第二归一化信号是根据下式检测的WRF_Norm=WRF_SH×N-JWRF_SH×M-I]]>其中，WRF_Norm表示第一或第二归一化写入信号；WRF_SH表示对应于从光学介质反射的光量的被采样保持信号的写入信号；N和J分别表示斜率和偏移，其被用于控制相应于从光学介质反射的光量的采样保持信号的电平，J为整数；MPDO_SH表示通过对监视从光源照射的光量而得到的信号进行采样保持而得到的信号；M和I分别表示增益和偏移，用于控制通过对监视从光源照射的光量而得到的信号进行采样保持而得到的信号电平，并且，I为整数。
4.如权利要求1所述的方法，其中在控制光源写入功率的步骤中，当确定第二归一化写入信号不接近于基准信号时，根据第二归一化写入信号与会基准信号之差来控制光源的写入功率。
5.一种光驱动器中控制用于发出光束以将数据写入光学介质的光源的写入功率的设备，该设备包括第一采样保持单元，用于对相应于从光学介质反射的光量的信号进行采样保持；第二采样保持单元，用于对通过监视由光源照射的光量而得到的信号进行采样保持；和控制器，用于在写入模式下，对预定的条件值和从第一和第二采样保持单元输出的信号执行运算，检测相对于光源的写入功率具有线性特性的归一化写入信号，并且控制写入功率，其中，条件值是考虑到受监视的写入功率及写入射频(RF)信号的动态范围而设置的，并且动态范围中的缺陷未在光驱动器的硬件中得到补偿。
6.如权利要求1所述的设备，其中，预定的条件值包括被用于控制从第一采样保持单元输出的信号电平的斜率(或增益)和偏移、及被用于控制从第二采样保持单元输出的信号电平的斜率和偏移。
7.如权利要求5所述的设备，其中，控制器根据下式，通过对第一采样保持单元的输出信号WRF_SH和第二采样保持单元的输出信号MPDO_SH进行运算来检测归一化写入信号WRF_NormWRF_Norm=WRF_SH×N-JWRF_SH×M-I]]>其中，N和J分别表示斜率和偏移，用于控制从第一采样保持单元输出的信号电平，J为整数；M和I分别表示增益和偏移，用于控制从第二采样保持单元输出的信号电平，并且，I为整数。
8.如权利要求5所述的设备，其中，控制器设置第一归一化写入信号，根据第二归一化写入信号是否接近于第一归一化写入信号的确定结果来控制光源的写入功率，其中，第一归一化写入功率是在将随机数据写入光学介质上功率校准区中的测试区的同时采用预定的条件值来检测的，其被作为基准信号，第二归一化写入信号是在控制器将数据写入光学介质上的用户区的同时采用预定的条件值来检测的。
全文摘要
一种写入功率控制方法和设备,用于执行运行的最佳功率控制(OPC),其中,以固件(或软件)补偿难以以硬件补偿的受监视写入功率和写入射频(RF)信号的动态范围的缺陷,并在光驱动器处于写入模式时获得具有恒定线性特性的归一化写入RF信号,以控制激光二极管的写入功率,从而即使在光驱动器的写入环境改变的情况下仍能得到最佳写入特性。该方法包括步骤:采用预定条件值检测相对于写入功率具有线性特性的第一归一化写入功率,将第一归一化写入信号设置为基准信号;采用预定条件值检测相对于写入功率具有线性特性的第二归一化写入信号,同时将数据写入光学介质上用户区;和根据第二归一化写入信号是否接近于第一归一化写入信号的确定结果来控制光源的写入功率。
文档编号G11B7/0045GK1367485SQ0113541
公开日2002年9月4日 申请日期2001年10月12日 优先权日2001年1月20日
发明者金周晔 申请人:三星电子株式会社