专利名称：辐射源控制电路与辐射源控制方法
技术领域：
本发明涉及辐射源控制电路，所述辐射源控制电路包括-生成误差信号的装置，该误差信号表示辐射源输出功率的测量平均值与辐射源输出功率的期望平均值之间的差值，-组合装置，用于响应所述误差信号和调制辐射源的信息信号而生成辐射源控制信号。
本发明还涉及用于读取和/或写入包括控制电路的记录载体的设备。
本发明还涉及包括控制电路的光发射机。
本发明还涉及控制辐射源的方法。
从美国专利US4796267得知一种激光控制器，它包括负反馈环路，以便即使温度变化依然控制平均光通量级(level)。反馈环路包括用于生成输出信号的传感器和低通滤波器，所述输出信号是辐射源辐射功率量度，所述低通滤波器用于对所述输出信号进行低通滤波。反馈环路还包括生成差信号的减法器，该差信号是所述低通滤波的信号与表示期望平均光通量级的设定点信号之间的差值。温度变化时，已知电路维持平均光通量级。但如果温度变化，半导体辐射源的控制电流和光通量级之间的比例因子也会变化。这意味着辐射源的输出电平之间的差值随温度变化而变化。
并且，已知包括反馈装置的控制电路，反馈装置监控各个调制电平的各个辐射功率，并相应地使控制电流适应。其缺点是反馈装置需要大的带宽。
本发明的目的是提供一种辐射源控制电路，该辐射源电路能够利用具有相对低带宽的反馈环路以预定值维持多个强度级。本发明的另一个目的是提供用于读取和/或写入记录载体的设备及光发射机，所述记录载体包括此类控制电路，所述光发射机包括此类控制电路。本发明的又一个目的是提供用于对具有此能力的辐射源进行控制的方法。按照本发明，控制装置包括-第一装置，用于通过依赖于误差信号的乘法因子γ来修改信息信号，以及-第二装置，用于通过依赖于误差信号的加法因子σ来修改信息信号。
激光器二极管的输出功率依赖于温度(T)。输出功率(P)可以由以下公式来近似P＝0， 在I＜It时 (1a)P＝η(T)*(I-It(T))，在I＞＝It时 (1b)其中，It是激活激光器二极管所需的阈值电流，η是斜率(相对效率)。阈值电流It和斜率η均取决于温度。在本发明的控制电路中，信息信号由乘法因子γ和加法因子σ修改，并且这两个因子均取决于误差信号。这使得即使温度变化，控制电路依然可以以适当的功率电平执行各种不同的功能，诸如读取、写入、擦除和预热。
已经得知，对于大多数半导体光源，在阈值电流和斜率之间存在下列关系式。
η0/η＝(1-a)+a(Ith/Ith0) (2)其中，η和η0分别是某一温度和参考温度下的斜率，而Ith和Ith0分别是上面两个温度下的阈值电流，并且a是每个半导体光源特有的无量纲常量。此常量的值通常在0.5到1.5的范围内。因此，为了同时补偿温度对斜率和所需阈值电流的影响，在实际实施例中，乘法因子γ和加法因子σ按照下列函数相联系γ＝kσ+b， (3)其中，k＝a(γ0/σ0)并且b＝γ0(4)
其中，γ0和σ0分别是γ和σ在参考温度时的值。
按照本发明的控制电路可以不同的方式实现。在第一最佳实施例中，加法因子σ线性地依赖于误差信号Perr，而乘法因子γ按照上面的关系式3由σ计算得出。按照本发明的此类控制电路的实施例的特征在于第一装置包括修改装置和乘法装置，所述修改装置从误差信号计算修改的误差信号，而所述乘法装置用于生成表示修改的误差信号与信息信号之积的中间信号；第二装置包括用于生成输出信号的加法装置，所述输出信号表示中间信号与误差信号之和，该输出信号是控制信号。
此最佳实施例的一种变体的特征在于第一装置包括修改装置和乘法装置，所述修改装置从误差信号计算修改的误差信号，而所述乘法装置用于生成表示修改的误差信号与信息信号之积的中间信号；第二装置包括另外的乘法装置和加法装置，该另外的乘法装置用于生成表示误差信号与另外的信息信号之积的另外的中间信号，而该另外的加法装置用于生成表示所述中间信息与所述另外的中间信号之和的输出信号，该输出信号是控制信号。此实施例提供了控制辐射源的另一自由度。
同样，第二最佳实施例是可能的，在该实施例中，乘法因子γ线性地依赖于误差信号。在此情况下，加法因子σ可通过关系式3相反地由乘法因子γ算得。因此σ＝(γ-b)/k (5)因此，按照本发明的此类第二最佳控制电路的特征在于第一装置包括乘法装置，用于生成表示误差信号与信息信号之积的中间信号；第二装置包括修改装置和加法装置，修改装置从误差信号计算修改的误差信号，而加法装置用于生成表示中间信号与修改的误差信号之和的输出信号，该输出信号是控制信号。不同方式的反馈控制是可能的，以便乘法和加法部份符合上述相互关系。但是，在上述第一和第二最佳实施例中，这两个部分之一直接依赖于误差信号，因此可以以相对简单的方式来实现所述控制装置，例如，通过相对少量的硬件来实现。
按照本发明的控制电路第一实施例的最佳实施例的特征还在于节点、减法装置、乘法装置和加法装置，所述节点用于接收表示辐射源辐射对象的测量反射系数的信号，所述减法装置用于生成表示期望反射系数和测量反射系数之间差值的差信号，所述乘法装置用于生成中间信号，该中间信号表示所述差信号与表示期望功率的信号这两种信号的积，所述加法装置用于生成一种信号，该信号表示所述中间信号与另一表示期望功率的信号这两种信号的和。
实际上，灰尘、指纹等会吸收来自辐射源的部分辐射，并由此影响对记录载体的作用。在本最佳实施例中，这些影响得到补偿，而且同时还获得对温度影响的良好补偿。
最好，本实施例的特征在于乘法装置，用于生成表示差信号与误差信号之积的乘积信号；以及用于生成输出信号的装置，所述输出信号表示所述乘积信号与所述差信号之和。这样获得短的响应时间。
按照本发明的控制器特别适合于使用辐射源的记录/回放设备中的应用。因此，按照本发明，用于记录和/或回放记录载体上的信息的设备包括-按照本发明的控制器，-可由控制器控制的辐射源，-传感器，用于生成表示辐射源发射的辐射的强度的信号，该传感器连接到控制器输入端，-用于将辐射束映射到信息载体上某一点的装置，-用于在所述点与记录载体之间引起相对位移的装置。
按照本发明的控制电路还非常适合于光发射机中的应用。因此，按照本发明的光发射机包括-用于接收输入信号的输入装置，
-按照权利要求1至7之一并连接到所述输入装置的控制电路，-由控制电路控制的辐射源，-用于测量辐射源的辐射量的测量装置，该测量装置具有连接到控制电路的输出端，-用于将辐射源的输出耦合到导光体的装置。
本发明还涉及一种用于控制辐射源的方法，该方法包括-确定误差信号，该误差信号表示辐射源输出功率的测量平均值与辐射源输出功率的期望平均值之间的差值，-通过组合所述误差信号与信息信号来生成辐射源的控制信号，其中信息信号表示要写入辐射源的信息，其特征在于生成控制信号的步骤包括-通过依赖于误差信号的乘法因子γ来修改信息信号，以及-通过依赖于误差信号的加法因子σ修改信息信号。
参照附图来更详细地描述本发明的这些及其它方面，附图中
图1示意性示出按照本发明的用于读取和/或写入光学或光磁记录载体的设备的第一实施例，图2更详细地示出图1设备的一部分，图3示意性示出按照本发明的设备的第二实施例，图4更详细地示出图3设备的一部分，图5示出按照本发明的控制电路的一个实施例，图6示出按照本发明的控制电路的另一个实施例，图7示意性示出一种用于控制辐射源的方法。
图1示意性示出用于读取和/或写入光学或光磁信息载体1的设备的一个实施例。在所示实施例中，该设备适合于读取和写入。该设备包括用于生成辐射的辐射源2。该设备还包括光学系统和移位装置，其中光学系统用于将辐射映射在信息载体中的扫描点3处，而移位装置用于将记录载体1和扫描点3相对于对方进行移位。由于光学系统和移位装置与本发明不相关，因此它们未被示出，也不在此进行详细描述。光学系统可以是光学记录领域的技术人员已知的任何类型，并包括例如一个或多个光学组成部分，诸如透镜、反射镜、格栅和全息图。同样，可以通过技术人员已知的不同方式实现移位装置。例如，用于盘形信息载体的设备可包括旋转记录载体的主轴马达和对辐射点进行移位的移位装置。后者可包括单一级(stage)，形式为由线性马达驱动的滑板，或者由音圈马达驱动的可旋转臂。辐射点移位装置最好包括执行微小移动的另一级(stage)，形式例如为用于控制光学系统中透镜的执行器(actuator)。对于光卡，该设备可以包括用于纵向对卡进行移位的移位装置，例如线性马达，或与传动系统结合的旋转马达，将旋转移动转换成线性移动。在另一实施例中，信息载体是光带。在该实施例中，所述设备最好具有以光带纵向对光带进行移位的第一移位装置和以光带横向对扫描点进行移位的第二移位装置。
所示设备具有辐射源3的控制电路4，它包括用于生成误差信号Perr的装置41、42和43，误差信号Perr表示辐射源输出功率的测量平均值Pmeas和辐射源3输出功率的期望平均值Pset之间的差值。在所示实施例中，所述装置包括输入装置41，例如输入端子或连接，用于从光敏二极管5接收信号Pmeas，信号Pmeas表示辐射源2的测量输出功率。生成误差信号的装置还包括用于设置辐射源输出功率的期望平均值Pset的设置装置42及组合装置43，后者在这种情况下是从信号Pset减去信号Pmeas的减法器。光敏二极管5接收辐射源2的部分辐射，例如通过从光源2到信息载体1的光路中的部分反射镜。在所示实施例中，光敏二极管5具有相对小的带宽，因此它不必使用单独的低通滤波器对光敏二极管5的输出信号进行滤波。所示设备还具有检测装置6，用于检测记录载体1反射的辐射。检测装置6可用于生成表示存储在记录载体1中信息的读取信号。检测装置6可包括多个检测器，这使得信号处理系统可生成径向误差和聚焦误差信号。
控制电路还包括组合装置44、45和46，用于生成辐射源2的控制信号Sout，以响应误差信号Perr和信息信号Sin，信息信号Sin是表示辐射源2要按照它被调制的信息。
组合装置包括第一装置44，用于由依赖于误差信号Perr的乘法因子γ来修改信息信号Sin。信息信号Sin还可以由写入策略脉冲发生器47来修改，写入策略脉冲发生器47为信息信号中每个信息符号生成一个或多个脉冲。组合装置还包括第二装置45，用于通过依赖于误差信号Perr的加法因子σ来修改信息信号Sin。
在所示实施例中，设置装置42从信息信号Sin确定功率的期望平均值Pset。然而，如果期望功率平均值Pset是常量，则设置装置42可以是包含所述常量值的寄存器形式。
乘法因子γ和加法因子σ按照下列函数相关联γ＝kσ+b在所示实施例中，第一装置44包括乘法器，用于生成表示误差信号Perr与信息信号Sin之积的中间信号γSin，并且在该实施例中，第二装置45、46包括修改装置46和加法装置45，修改装置46从误差信号Perr计算修改的误差信号σ，而加法装置45用于生成表示中间信号γSin与修改的误差信号σ之和的输出信号Sout。该输出信号是辐射源的控制信号Sout。
图2更详细地示出修改装置46。该修改装置包括乘法器461、加法器462、第一寄存器463和第二寄存器464。第一和第二寄存器分别包含以下值(1/a)(σ0/γ0)和((a-1)/a)σ0因此，修改装置46的输出信号σ符合以下等式σ＝(1/a)(σ0/γ0)γ+((a-1)/a)σ0(6)图3示出按照本发明的控制电路7的第二实施例。图3中具有与图1中相同标号的部件彼此对应。另外，部件71、72和73对应于图1中的部件41、42和43。任选部件77对应于任选部件47。在图3所示实施例中，第一装置74、76包括从误差信号Perr来计算修改的误差信号γ的修改装置76。第一装置还包括乘法装置74，用于生成表示修改的误差信号γ与信息信号Sin之积的中间信号γSin。第二装置75包括加法器，用于生成表示中间信号γSin与误差信号Perr之和的输出信号Sout，输出信号Sout是控制信号。
图4更详细地示出修改装置76。修改装置76包括第一与第二乘法器761与762、加法器763及第一与第二寄存器764与765。第一寄存器764包含值a/σ0，第二寄存器包含值γ0。
修改的误差信号γ符合以下等式γ＝γ0+(aγ0/σ0)σ(7)图5示出对图3实施例的修改。在这两个图中相互对应的部件具有相同的标号。图5中，第二装置75，78还包括乘法装置78，用于生成表示误差信号Perr与另一信息信号之积的另一中间信号σSin。
图6示出按照本发明的对控制电路7的实施例的另一种修改。所述修改的特征在于节点83，节点83用于接收信号Rmeas，该信号表示辐射源2辐射对象的测量反射系数。修改的实施例还包括减法装置80，用于生成差信号Rdiff，该表示期望反射系数Rset与测量反射系数Rmeas之间的差值。控制电路7具有乘法装置81，用于生成的中间信号，该表示差信号Rdiff与表示期望功率Pset1的信号的乘积。控制电路还具有加法装置82，用于生成的信号Pset，该表示中间信号与表示期望功率的另一信号Pset2的和。信号Pset2是激活辐射源所需最小供电电流的量度。信号Pset1是获得期望功率所需附加电流的量度。
在图5和图6的实施例实现中，修改装置76为图4所示的修改装置，寄存器765的值等于信号Rdiff。在该实施例中，乘法装置762和761生成乘积信号，该信号表示差信号与误差信号之积。加法器763作为用于生成输出信号的装置，所述输出信号表示乘积信号与差信号Rdiff的和。
图7示意性示出光发射机。光发射机包括接收输入信号Sin的输入装置。光发射机还包括按照本发明的控制电路4，例如图1所示的控制电路，它连接到所述输入装置。光发射机还包括辐射源2及测量装置5，其中，辐射源2由控制电路4控制，测量装置5例如为光敏二极管形式，用于测量辐射源2产生辐射量。光敏二极管5具有连接到控制电路4的输出端。光发射机还具有将辐射源2的输出耦合到导光体9的装置8。
图8示意性示出用于控制辐射源2的方法。该方法包括确定误差信号Perr的步骤S1至S3。首先，在步骤S1中计算辐射源2的输出功率的期望平均值Pset。随后在步骤S2中确定辐射源2的输出功率的测量平均值Pmeas。然后在步骤S3中确定这两个值之间的差值。接着，在步骤S4至S7，通过组合所述误差信号Perr和信息信号Sin来生成辐射源2的控制信号Sout，其中信息信号Sin表示要写入辐射源2的信息。在步骤S4中，从误差信号Perr确定乘法因子γ。随后在步骤S5中，由乘法因子γ来修改信息信号Sin。在步骤S6中，从误差信号来计算加法因子σ。例如，该方法可作为计算机程序在通用处理器上实现。
注意本发明的保护范围不限于在此描述的实施例，也不限于权利要求书中包括的标号。“包括(包含)”一词并不排除书所提及部件外的其它部件。在部件前使用的“一”一词不排除存在多个部件。本发明存在于每个新特性或特性组合中。
权利要求
1.一种用于辐射源(5)的控制电路(7)，它包括-装置(73)，用于生成误差信号(Perr)，所述误差信号(Perr)表示所述辐射源的输出功率的测量平均值(Pmeas)与所述辐射源的输出功率的期望平均值(Pset)之间的差值；-组合装置(74，75，76)，用于对所述误差信号(Perr)和调制所述辐射源的信息信号(Sin)进行响应而产生所述辐射源(5)的控制信号(Sout)，其特征在于，所述组合装置包括-第一装置(74，76)，用于通过依赖于所述误差信号(Serr)的乘法因子γ来修改所述信息信号(Sin)；-第二装置(75)，用于通过依赖于所述误差信号(Serr)的加法因子σ来修改所述信息信号(Sin)。
2.按照权利要求1所述的控制电路，其特征在于所述乘法因子γ和所述加法因子σ由下列函数相关联γ＝kσ+b
3.按照权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于所述第一装置(74，76)包括修改装置(76)和乘法装置(74)，所述修改装置(76)从所述误差信号(Perr)来计算修改的误差信号(γ)，而所述乘法装置(74)用于生成中间信号(γSin)，所述中间信号(γSin)表示所述修改的误差信号(γ)与所述信息信号(Sin)的乘积；所述第二装置(75)包括加法装置，用于生成输出信号(Sout)，所述输出信号(Sout)表示所述中间信号(γSin)与所述误差信号(Perr)的和，所述输出信号是所述控制信号。
4.按照权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于所述第一装置(74，76)包括修改装置(76)和乘法装置(74)，其中所述修改装置(76)从所述误差信号(Perr)来计算修改的误差信号(γ)，而所述乘法装置(74)用于生成中间信号(γSin)，所述中间信号(γSin)表示所述修改的误差信号(γ)与所述信息信号(Sin)的乘积；所述第二装置(75，78)还包括乘法装置(78)和加法装置(75)，其中所述乘法装置(78)用于生成另一中间信号(σSin)，所述另一中间信号(σSin)表示所述误差信号(Perr)与另一信息信号(Sin)的乘积，而所述加法装置(75)用于生成输出信号(Sout)，所述输出信号(Sout)表示所述中间信号(γSin)与所述另一中间信号(σSin)的和，所述输出信号是所述控制信号。
5.按照权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于所述第一装置包括乘法器(44)，用于生成中间信号(γSin)，所述中间信号(γSin)表示所述误差信号(Perr)与所述信息信号(Sin)的乘积；所述第二装置包括修改装置(46)和加法装置(45)，其中所述修改装置(46)从所述误差信号(Perr)计算修改的误差信号σ，而所述加法装置(45)用于生成输出信号(Sout)，所述输出信号(Sout)表示所述中间信号(γSin)与所述修改的误差信号(σ)的和，所述输出信号是所述控制信号。
6.按照权利要求3所述的控制电路，其特征还在于节点(83)，所述节点(83)用于接收表示所述辐射源辐射对象的测量反射系数的信号(Rmeas)；减法装置(80)，所述减法装置(80)用于生成表示期望反射系数和所述测量反射系数之间的差值的差信号(Rdiff)；乘法装置(81)，所述乘法装置(81)用于生成中间信号，所述中间信号表示所述差信号(Rdiff)与表示期望功率的信号(Pset1)这两者的乘积；以及加法装置(82)，所述加法装置(82)用于生成表示所述中间信号与表示期望功率的另一信号(Pset2)这两者之和的信号。
7.按照权利要求6所述的控制电路，其特征在于用于生成乘积信号的乘法装置(761，762)，所述乘积信号表示所述差信号(Rdiff)与所述误差信号(Perr)的乘积；以及用于生成输出信号(γ)的装置(763)，所述输出信号(γ)表示所述乘积信号与所述差信号的和。
8.一种用于对记录载体上的信息进行记录和/或回放的设备，所述设备包括-如权利要求1至7项中任何一项所要求的控制器(4)，-可由所述控制器(4)控制的辐射源(2)，-传感器(5)，用于生成表示所述辐射源(2)发射的辐射的强度的信号(Pmeas)，并且所述传感器(5)连接到所述控制器输入端，-用于将所述辐射源(2)发射的辐射映射到所述信息载体(1)上某一点(3)的装置，-用于在所述点(3)与所述记录载体(1)之间引起相对位移的装置。
9.一种光发射机，它包括-用于接收输入信号(Sin)的输入装置，-连接到所述输入装置的按照权利要求1至7项之一的控制电路(4)，-由所述控制电路(4)控制的辐射源(2)，-用于测量所述辐射源(2)生成的辐射量的测量装置(5)，所述测量装置(5)的输出端连接到所述控制电路(4)，-用于将所述辐射源(2)的辐射耦合到导光体(9)的装置(8)。
10.一种用于控制辐射源(2)的方法，它包括以下步骤-确定误差信号(Perr)，所述误差信号(Perr)表示所述辐射源(2)的输出功率的测量平均值(Pmeas)与所述辐射源的输出功率的期望平均值(Pset)之间的差值，-通过组合所述误差信号(Perr)与信息信号(Sin)来生成所述辐射源(2)的控制信号，所述信息信号(Sin)表示要写入所述辐射源(2)信息，其特征在于生成所述控制信号的步骤包括-通过依赖于所述误差信号(Serr)的乘法因子γ来修改所述信息信号(Sin)，以及-通过依赖于所述误差信号(Serr)的加法因子σ来修改所述信息信号(Sin)。
全文摘要
本发明涉及用于辐射源(2)的控制电路(4)。该电路包括用于生成误差信号(P
文档编号G11B7/125GK1366724SQ01800789
公开日2002年8月28日 申请日期2001年1月29日 优先权日2000年2月9日
发明者J·J·A·麦科尔马克 申请人:皇家菲利浦电子有限公司