专利名称：反馈调整光盘机读取头激光功率的方法及相关装置的制作方法
技术领域：
本发明提供一种反馈控制光盘机读取头激光功率大小的方法及相关装置，特别指一种根据激光二极管电压或激光控制信号大小来反馈控制读取头功率大小的方法或相关装置。
背景技术：
重量轻、收藏方便、成本低廉、存储容量大的光盘，已成为现代信息社会最重要的非易失性存储媒体之一。要读取光盘上的数据，就要配合使用光盘机；而如何使光盘机的性能更稳定可靠，也就成为信息业界研发的重点。
请参考图1。图1为一公知光盘机10的功能方块示意图。光盘机10中设有一马达14、一读取头16、一控制电路18及一处理器20。处理器20用来控制光盘机10整体的工作；马达14则用来带动一光盘12转动。当光盘机10要读取光盘12上的数据时，读取头16会以激光入射至光盘12的表面，并根据光盘12反射回来的激光读出光盘12上的数据。控制电路18则做为一前置放大器(pre-amplifier)，用来控制读取头16激光的功率。读取头16中设有一激光二极管24做为一激光发生器，用来产生要入射至光盘12的激光；而功率调整电路22则用来调整激光二极管24于节点Np1、Np2两端间的电压V。当电压V改变时，激光二极管24产生激光的功率也就随之改变。为了要控制读取头16激光输出的功率，读取头16设有三个信号端，即参考信号端17A、电压输出端17B以及控制端17C。功率调整电路22可由控制端17C接收一控制信号38，并根据控制信号38的电平大小来调整电压V的大小。电压V于节点Np1的电压会由参考信号端17A输入的偏置电平34A来决定；由于电压V会由功率调整电路22来控制，等效于电压V在节点Np2的电压也是由功率调整电路22来决定的。而节点Np2的电压就会由读取头16的电压输出端18B输出为一输出电平34B。
用来控制功率调整电路22的控制信号38由控制电路18所产生。控制电路18中设有子控制电路26A及26B、一数字至模拟转换器30、一差动放大器32以及传输电路28A、28B及28C。子控制电路26A会产生一第一信号36A，处理器20则会产生一数字的第二信号36B；第二信号36B会经过转换器30转换为一模拟的第二信号36C，并经由传输电路28C传输至差动放大器32。差动放大器的两个差动输入端(图1中分别标示为“+”、“-”)接收第一信号36A及第二信号36C后，就会根据第二信号36C及第一信号36A间的差异来产生控制信号38，并经由传输电路28B将控制信号38传输至读取头16的控制端17C。子控制电路26B用来产生偏置电平34A；传输电路28A则用来接收电压输出端17B的输出电平34B。
处理器20通过控制电路18控制读取头16激光输出功率的过程可总结如下。控制电路18由子控制电路26B产生一定值的偏置电平34A来控制读取头16于节点Np1的电压，使节点Np1的电压基本上为一定值。子控制电路26A产生的第一信号36A也是一定值的信号；处理器20则能改变输入至转换器30的第二信号36B，以对应地改变模拟的第二信号36C；而差动放大器32根据第二信号36C、第一信号36A间的差异所产生的控制信号38，也就会随第二信号36C改变而改变了。随着控制信号38改变，功率调整电路22也会对应地调整电压V，进而改变激光二极管24的激光输出功率。换句话说，处理器20利用第二信号36B，就能通过控制电路18的控制信号38来控制功率调整电路22，以调整电压V并进一步控制激光二极管24产生激光的功率。由于偏置电平34A为一定值，电压V的改变会直接反映在输出电平34B的改变。
在公知技术中，处理器20会将第二信号36B取为一定值，使读取头16输出的激光功率也维持稳定。然而，由于控制电路18制造过程中各参数等等的误差，即使是同一批大量生产出来的同型控制电路，彼此间的性能也会具有相当的个别差异。换句话说，即使处理器20产生的数字第二信号36b为固定的定值，运用不同的同型控制电路，所产生出来的控制信号、偏置电平也会随之漂移而有所不同。此外，读取头16也会有类似的问题；读取头16中的功率调整电路22、激光二极管24都会因为制造过程等等的关系而有性能上的歧异。即使输入的控制信号38、偏置电平34A为固定的定值，运用同型的不同读取头，其输出的激光功率也会有所不同。当控制电路18与读取头16搭配运用后，上述制造过程差异所导致的影响将会累加而更形明显。性能漂移的控制电路搭配上性能漂移的读取头，最后产生出来的激光功率可能会变得特别大或特别小。在实际运用中，理想的激光输出功率大约在700μW；但因控制电路及读取头的合并起来的性能漂移，实际激光输出功率可能漂移至1400μW甚至更高。如本领域技术人员所知，光盘机10不但会依据光盘12反射回来的激光信号读出光盘上的数据，还会依据反射的激光信号来反馈控制光盘机，譬如说控制寻轨、锁轨、马达转速及读取头定位等等。若读取头16输出的激光功率过大，由光盘12反射的激光功率也会增高；高电平的反射信号会将控制电路18中的晶体管驱动至正常工作区的边缘，容易使信号的波形失真，并引入非线性的效应，导致上述的反馈控制难以正确工作。若读取头16输出的激光功率过小，则反射的激光信号也会较小，容易受到噪声影响，也使上述的光盘机反馈控制无法正确工作。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种反馈控制读取头激光输出功率的方法及相关装置，以克服上述公知技术的缺点。
在公知技术中，由于控制电路及读取头生产制造过程中的个别差异及性能漂移无法补偿，在控制电路及读取头搭配运用后，两者性能漂移的程度会相互累积，导致激光输出的功率明显地漂移理想值，并使光盘机难以依照原来的设计正常工作。
在本发明中，处理器可经由激光二极管的电压或功率调整电路控制信号的大小来反馈改变控制信号的大小，以弥补控制电路及读取头性能上的个别差异，将激光输出的功率维持于理想范围内，维护光盘机的工作正常。
图1为一公知光盘机功能方块的示意图。
图2为本发明中光盘机一实施例的功能方块示意图。
图3为图2中读取头激光输出功率与激光二极管电压间函数关系的示意图。
图4为本发明中光盘机另一实施例的功能方块示意图。
图5为图4中读取头激光输出功率与控制电路控制信号间函数关系的示意图。
附图符号说明10、50、90光盘机 12、52光盘14、54马达16、56读取头17A、57A 参考信号端 17B、57B 电压输出端17C、57C 控制端 18、58控制电路20、60、100 处理器 22、62功率调整电路24、64激光二极管 26A-26B、66A-66B 子控制电路28A-28C、68A-68C 传输电路30、70转换器32、72差动放大器 34A、74A 偏置电平34B、74B 输出电平36A、76A 第一信号36B-36C、76B-76C 第二信号38、78控制信号80低通滤波器 92放大器94曲线A1-A4 电平V、V1 电压Np1-Np2、N1-N2节点V1a-V1d 电压Pa-Pd、P1-P4 功率具体实施方式
请参考图2。图2为本发明一实施例运用于一光盘机50的功能方块图。类似于光盘机10中的配置，光盘机50中的马达54用来带动一光盘52转动，读取头56用来发出激光，控制电路58用来产生一控制信号78以调整读取头56输出激光的功率，而处理器60则用来控制光盘机50的工作。处理器60能以一第二信号76B改变控制电路58所产生的控制信号78，并藉此来控制读取头62的输出功率。在本发明中，光盘机50可沿用公知光盘机10中控制电路以及读取头的基本设计；故图2实施例中的控制电路58同样设有传输电路68A、68B及68C以传输信号；子控制电路66A、66B则分别用来产生定值的第一信号76A以及偏置电平74A。而数字至模拟转换器70用来将处理器60的数字第二信号76B转换为模拟第二信号76C；第二信号76C经由传输电路68C传输至差动放大器72后，差动放大器72就能依据第二信号76C与第一信号(代表激光输出目标功率)76A间的差异来产生控制信号78。同理，读取头56与公知读取头类似，激光二极管64做为一激光发生器，用来产生激光；功率调整电路62则由参考信号端57A接收偏置电平74A，并根据控制端57C接收的控制信号78来调整激光二极管64于节点N1、N2两端间的电压V1。电压输出端57B则可将节点N2的电压电平输出至控制电路58的传输电路68A。以威盛公司的VT3190晶片为例，以FVREF与FPDOLPF两信号电平的差值与激光输出目标功率之间存在正比的关系，来进行激光输出功率的调整。因此若以FVREF减去FPDOLPF所产生的差值来与第一信号值进行比较，即可作为调整电压(或是激光输出功率)的依据。
本发明与公知技术最重要的不同处，在于本发明中的处理器60可依据输出电平78B来反馈控制读取头56的激光输出功率，补偿激光输出功率因读取头、控制电路个别差异的所造成的性能漂移。本发明反馈控制的原理可论述如下。请参考图3(并一并参考图2)。图3中的曲线94示意的是读取头62激光输出功率与电压V1间的关系；其横轴为激光二极管64激光输出功率的大小，纵轴则是电压V1的大小。当功率调整电路62依据控制信号78的大小而改变电压V1的大小时，由于电压V1决定了激光二极管64两端间的电压差，激光二极管64激光输出的功率也就随之改变。换句话说，当功率调整电路62逐渐将电压V1由电压V1a、V1b而升高至V1c、V1d时，读取头56的激光输出功率也就会由功率Pa、Pb而升高至Pc、Pd(如图3中所标示)。一般来说，读取头的激光输出功率有一理想值范围；当激光输出功率在此理想值范围内，由光盘反射回来的激光信号的大小也会是理想的，能有效完整地提供光盘的讯息，并使光盘机能正确地依据反射的激光信号进行马达转速控制、锁轨寻轨等相关操作。而在此理想值范围内，读取头中相关电路的设计则会使激光二极管的激光输出功率与其电压间呈现良好的线性关系。如图3所示，功率Pb至Pd间示意的即为激光输出功率的理想值范围；曲线94在此范围内会呈现良好的线性，使得功率Pc与功率Pb间的差异大略正比于电压V1c与V1b间的差异。而激光输出功率的理想值范围经由曲线94就能限定出电压V1的理想值范围(也就是电压V1b、V1d间)；一旦电压V1进入此理想值范围，代表激光输出功率也就在理想范围中。
依据上述的原理，处理器60即能依据电压V1的大小来反馈控制第二信号76B，并经由控制电路58对应地改变控制信号78，让功率调整电路62改变更新电压V1。处理器60接受更新后的电压V1的反馈后，就能继续经由第二信号76B来改变控制信号78的大小，让功率调整电路62再度调整电压V1。上述过程可一直重复，直到处理器60判断电压V1已经位于理想值范围内。举例来说，若电压V1为图3中标示的电压V1a，尚小于理想值范围的电压V1b；处理器60接收电压V1a的电压反馈后，就会改变第二信号76B，使控制电路58以较大的第二信号76C产生较大的控制信号78(第一信号76A为定值)；假设功率调整电路62的控制模式即是以较大的电压V1对应较大的控制信号78，此时功率调整电路62就能依据较大的控制信号78增加电压V1。增大后的电压V1会再度反馈至处理器60，由处理器60判断是否要再通过控制电路58、功率调整电路62来进一步增加电压V1。
在实际实施本发明上述的原理时，由于电压V1于节点N1的电压会由偏置电平74A维持于定值，故处理器60仅需依据电压输出端57B于节点N2输出的输出电平74B，等效于也就能依据电压V1来进行上述本发明的反馈控制。为了防止电压V1在反馈调整的过程中因电压值突然改变而对电路产生的不良冲击，可利用一低通滤波器来滤去电压V1中的高频成分，同时也可将高频噪声一并滤除。图2中光盘机50即设有一低通滤波器80，以滤除输出电平74B中的高频突变成分，使输出电平74B在反馈调整过程中的改变较为缓和。另外，为防止激光二极管64因电压过大而损坏，在本发明中可以用缓步提升电压的方式来逐步将电压V1由较低的电压值提升至理想值范围内。以图3为例，处理器60可由电压V1a处开始反馈控制，通过控制电路58、功率调整电路62将电压V1的电压值逐步由电压V1a1、V1a2、V1a3、V1a4等渐升，以多次的反馈-调整过程逐次将电压V1升高至理想值范围内。由于功率调整电路62可能的个别差异，使得不同功率调整电路回应控制信号调整电压V1的模式也会略有差异；逐步调升电压V1，可防止电压V1突然升高至理想值范围外而损坏激光二极管。
如前所述，控制电路58与功率调整电路56都可能因为生产过程中的个别差异而产生性能上的漂移。换句话说，即使处理器60以相同的第二信号76B来控制同型的不同控制电路，所产生出来的控制信号78也会有所不同；即使控制信号78相同，同型的不同功率调整电路所产生的电压V1也会不同。在公知技术中，此两者的性能漂移会加总在一起，并使激光二极管的电压变得极大或极小，连带地导致激光输出功率不在理想值范围内。在本发明中，则可根据电压V1的大小来反馈更新控制信号78，藉此重覆调整电压V1的大小，以将电压V1维持于理想值范围内。即使控制电路、功率调整电路因个别差异而有性能漂移，但因处理器60直接依据电压V1的反馈来调整控制信号78，还能实际将电压V1维持于理想值范围内。举例来说，某个控制电路与功率调整电路配合，在接受处理器60的控制后，能将电压V1由图3中的电压V1a依序调升至电压V1a、V1a1、V1a2等等。另外一组控制电路与功率调整电路的组合在接受处理器60的控制后，由于性能漂移，则能将电压V1由图3中的电压V1a依序调升至V1a2、V1a4等等。但无论哪种情况，处理器60都能逐次地反馈调整而使电压V1进入理想值范围内，使得最终激光输出功率能实际维持于理想值范围内，不受控制电路、功率调整电路性能漂移的影响。换句话说，控制电路58及功率调整电路62加总后的个别差异仅会影响反馈控制的过程，并不会影响反馈控制的结果(也就是将电压V1维持于理想值范围内)。
请参考图4。图4为本发明第二实施例运用于一光盘机90的功能方块示意图。为了精简后续的说明，图4中标号和图2中标号相同的元件、功能方块与信号，具有相同的功能。换句话说，图4中光盘机90能沿用图2中的控制电路58以及读取头56，处理器100能发出第二信号76B来控制控制电路58产生对应的控制信号78；功率调整电路62就能依据控制信号78调整电压V1。与前一实施例不同的是，光盘机90的处理器100依据控制信号78的反馈来调整第二信号76B，以更新控制信号78本身的大小，并进一步通过功率调整电路62来改变电压V1。请参考图5(并一并参考图4)。图5中的曲线96示意的就是读取头56激光输出功率与控制信号78大小间的函数关系；图5的横轴为激光输出功率，纵轴为控制信号78的大小。当功率调整电路62所接受的控制信号78其大小由电平A1升高至A4时，读取头56激光输出功率也会由功率P1升高至功率P4。在曲线96中，激光输出功率的理想值范围可由功率P2至P4来定义；而类似于图3中的曲线94，曲线96在功率P2至P4的理想值范围内，也呈现良好的线性，并对应地定义出一个控制信号78的理想值范围(也就是电平A2至A4间的范围)。若是控制信号78的大小进入其理想值范围，代表激光输出功率也会对应地进入理想值范围。依据这样的原理，本发明也可利用控制信号78来反馈至处理器100，让处理器100依据控制信号78的大小来调整第二信号76B，以操控控制电路58来重新调整第二信号76B的大小，最终使第二信号76b的大小符合其理想值范围。
在实际实施时，光盘机90中可另设一放大器92，用来将控制信号78放大，以方便处理器100的转换而产生对应的第二信号76B(代表读取头目前的功率)，接着再馈入差动放大器72，以进行第一信号76A与第二信号76C(模拟型态)的比较操作。类似于本发明前一实施例，在图4中的实施例，处理器100也可在多次的反馈-调整过程中逐次将第二信号76B由较小的电平(譬如说是图5中的电平A1)逐渐提高，并根据反馈的控制信号78判断控制信号78的大小是否已经进入理想值范围；若否，处理器100就能进一步调整第二信号76B，通过控制电路58来增加控制信号78的大小，最终使控制信号78的大小进入其理想值范围内。如同本发明的前一实施例，图4中的实施例也能克服控制电路58本身因个别差异所造成的性能漂移，即使不同的控制电路58在接受相同的第二信号76B后所产生的控制信号78都是相异的，但因处理器100依据控制信号78的大小来反馈控制，能实际将控制信号78的大小控制在理想值范围内，并使激光输出功率也维持于合理的范围内，不至于变得特别大或特别小。
在光盘机中，处理器经过控制电路、读取头中的功率调整电路来控制读取头激光功率输出的大小。而在公知技术中，控制电路、功率调整电路因个别差异导致的性能漂移会累积加总，最后导致读取头激光输出功率会不受控制地变得特别大或特别小。功率异常的激光入射光盘后反射的激光信号也会异常地特别大或特别小，依据反射激光信号来锁轨、寻轨、控制转速的光盘机就难以正常工作。相较之下，在本发明中，则可以功率调整电路的控制信号或激光二极管的电压反馈至处理器，由处理器依据控制信号、电压的大小来调整相关信号，并根据控制信号、电压与激光输出功率间的关系，使激光输出功率能实质维持于合理的范围间；而激光入射光盘后反射的激光信号也就会有大小适当的振幅电平，让光盘机能正确地依据反射的激光信号进行转速控制、寻轨、锁轨等等操作，维护光盘机的工作正常。本发明在不改变控制电路、读取头硬体设计的情况下就能实施，也能节省光盘机研发、生产的时间与成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所做的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种使用于一光盘机的控制电路，用来调整该光盘机一读取头的激光功率；其中该读取头包含有一激光发生器，用来依据一电压产生一激光以入射至该光盘机中的一光盘上；其中当该电压改变，该激光发生器产生的激光的功率也会随之改变；一控制端，用来接收一控制信号以对应地调整该电压的大小，使得该电压的大小随该控制信号改变而改变；一参考信号端，用来接收一偏置电平；及一电压输出端，用来输出一输出电平，其中该输出电平对应于该偏置电平与该电压间的差异；其中该控制电路会将该偏置电平维持于一定值，而该控制电路可依据该输出电平的大小来改变该控制信号。
2.如权利要求1所述的控制电路，其中该光盘机另包含有一低通滤波器，用来过滤该输出电平；而当该控制电路依据该输出电平的大小来改变该控制信号时，依据该过滤后的输出电平的大小来改变该控制信号。
3.如权利要求1所述的控制电路，其中该控制电路依据一第二信号与一第一信号间的差异来产生该控制信号；而该控制电路改变该控制信号时，依据该输出电平来改变该第二信号，以改变该第二信号与该第一信号间的差异；其中该第一信号代表刻录操作所需的激光功率电平，该第二信号响应于该输出电平所产生。
4.一种使用于一光盘机的控制电路，用来调整该光盘机一读取头的激光功率；其中该读取头包含有一激光发生器，用来依据一电压产生一激光以入射至该光盘机中的一光盘上；其中当该电压改变，该激光发生器产生的激光的功率也会随之改变；一控制端，用来接收一控制信号以对应地调整该电压的大小，使得该电压的大小随该控制信号的电平大小改变而改变；其中该控制电路依据一第二信号与一第一信号间的差异来产生该控制信号；而该控制电路会依据该控制信号的电平来更新该第二信号，使得该第二信号与该第一信号间的差异改变，并对应地更新该控制信号的电平大小。
5.如权利要求4所述的控制电路，其另包含有一放大器，用来放大该控制信号的电平；而当该控制电路更新该控制信号的电平大小时，依据该放大后的控制信号的电平大小来更新该第二信号。
6.一种使用于一光电系统中，用来调整该光电系统读取头的激光功率的方法，包含依据一电压以产生一激光以入射至一光盘上，其中当该电压改变，该激光发生器产生的激光的功率亦随之改变；反馈该电压，用以与一定值的激光输出目标功率进行比较，以产生一差异值；及利用该差异值来调整该电压的大小，以改变该激光发生器所产生的该激光功率；其中该电压是一输出电平与一参考电平的差值电平。
7.如权利要求6所述的方法，其中该差异值用以改变一控制信号的电平，而该控制信号对应地调整该电压的大小，使得该电压的大小可随该控制信号改变而改变。
8.一种使用于一光电系统中，用来调整该光电系统读取头的激光功率的方法，包含依据一电压以产生一激光以入射至一光盘上，其中当该电压改变，该激光发生器产生的激光的功率亦随之改变；反馈一用以控制该电压电平的控制信号，用以与一定值的激光输出目标功率进行比较，以产生一差异值；及利用该差异值来调整该电压的大小，以改变该激光发生器所产生的该激光功率；其中该电压是一输出电平与一参考电平的差值电平。
9.如权利要求8所述的方法，其中该差异值用以改变该控制信号的电平，而该控制信号对应地调整该电压的大小，使得该电压的大小可随该控制信号改变而改变。
全文摘要
本发明提供一种反馈调整光盘机读取头激光功率的方法及相关装置。该读取头可依据一控制信号的大小调整一激光发生器的电压以改变激光的功率。而该方法包含有依据该电压的大小或该控制信号的大小来反馈更新该控制信号的大小，用以调整激光的功率。
文档编号G11B7/125GK1416121SQ02158460
公开日2003年5月7日 申请日期2002年12月26日 优先权日2002年12月26日
发明者赖义麟, 蔡金印, 陈宏彰 申请人:威盛电子股份有限公司