雷射器驅動器、光碟裝置和雷射器驅動方法
2023-12-03 07:36:21 3
專利名稱：雷射器驅動器、光碟裝置和雷射器驅動方法
技術領域：
本發明涉及用於驅動雷射器的雷射器驅動器、光碟裝置、以及雷射器驅動方法。
背景技術：
一般的光碟裝置包括具有作為光源的半導體雷射二極體的光學拾取頭，並且該半導體雷射二極體通常由雷射器驅動器來驅動。
半導體雷射二極體的輻射功率特性依賴於個體差異、環境溫度和老化而變化。圖5是半導體雷射二極體的輻射功率對正向電壓的特性的曲線圖。如圖所示，依賴於半導體雷射二極體的環境溫度、老化等，圖中由粗線示出的特性漂移到由細線示出的那些特性。除了這些因素，半導體雷射二極體的個體差異也影響輻射功率特性。因此，用於例如獲得圖中虛線所示的輻射功率的電壓設置不同。
圖6是對特性變化進行補償的已知雷射器驅動器的結構的示圖。參考該圖，雷射器驅動器包括恆壓源60、雷射源20(例如半導體雷射器)和雷射器驅動電路70。從恆壓源60，恆定的電壓VLD′和電流ILD′被提供給雷射源20和雷射器驅動電路70。電壓Vop′施加在雷射源20的端子之間，並且電壓Vtc′施加到雷射器驅動電路70。這裡，滿足下式VLD′＝Vop′+Vtc′ (1)為了使雷射源20發射具有期望輻射功率的雷射，雷射器驅動電路70調整調節Vtc′(Vop′)和ILD′，來控制提供給雷射源20的能量(Vop′，ILD′)。
但是，由於Vop′依賴於半導體雷射二極體的輻射功率、個體差異、環境溫度、老化等而變化，所以VLD′被設置為包括一定容限的電壓，以確保即使在預定條件範圍內的最壞條件下也可以提供足夠的電壓。因此，VLD′在正常條件下太高，結果Vtc′變得相對較高。因此，雷射器驅動電路70將額外的功率消耗為熱能，這生成熱，使雷射源20和其他外圍設備的可靠性降低。
日本未實審專利申請公開No.2003-168232公開了一種結構，該結構通過檢測雷射器工作電壓的電平，並且對提供給雷射器驅動部分的電源電壓進行控制，使得雷射器驅動部分的功耗維持恆定，從而抑止由於雷射器驅動部分產生的熱所導致的環境溫度升高。因此，減小了由於環境溫度改變所導致的施加到半導體雷射器的電流對從該其發射的光的量特性(I-L特性)的變化。
發明內容
然而，在上述已知結構中，當光量(電流)較小時，即使雷射器驅動電路的電壓條件被滿足，電壓也被增大，以使雷射器驅動電路的功耗恆定。更具體地說，雖然雷射器驅動電路的功耗可以保持恆定，但是由於電壓未被設置為雷射器驅動電路的最小要求電壓，所以功耗增大。因此，仍舊存在效率低，發熱高的問題，這降低了雷射器和周邊設備的可靠性。
根據上面的情形，希望提供一種雷射器驅動器、光碟裝置和雷射器驅動方法，該雷射器驅動器包括可以以最小要求恆定電壓而被驅動，並且可以將校功耗的雷射器驅動電路。
根據本發明的一個實施例，雷射器驅動器包括可以控制輸出電壓的可變輸出電壓源、連接到可變輸出電壓源的雷射源、驅動雷射源的雷射器驅動電路、以及監控控制器，該監控控制器監控雷射器驅動電路工作電壓，並且控制可變輸出電壓源的輸出，以使所監控的工作電壓變為與期望值相等。
根據本發明的該實施例，可變輸出電壓源的輸出電壓被控制為使雷射器驅動電路的工作電壓變為與期望值相等。因此，雷射器驅動電路可以以確保雷射器驅動電路工作的最小恆定電壓而變驅動。因此，可變輸出電壓源的輸出電壓、以及雷射源的端子之間的電壓可以被調節為適當的值，並且可以減少由雷射器驅動電路消耗為熱能的過量功率。
在上述雷射器驅動器中，可以對多個操作狀態中的每個設置雷射器驅動電路工作電壓的期望值以及預定估計改變。當操作狀態改變時，監控控制器使用該改變後的操作狀態的預定估計改變來更新可變輸出電壓源的輸出電壓的下述設置值，該設置值是在該改變前被確定為使雷射器驅動電路工作電壓變為與操作狀態的期望值相等的設置值。
因此，即使隨著操作狀態改變，可變輸出電壓源的輸出電壓突變，在每種操作狀態中也都可以以最小要求恆定電壓來驅動雷射器驅動電路。
上述雷射器驅動器還可以包括輻射控制器，該輻射控制器檢測從雷射源發射的雷射量，並且控制該雷射源的輻射功率，以使從該雷射源發射的雷射量保持恆定。
根據本發明另一實施例，一種將雷射輻射到光碟上來記錄和/或再現數據的光碟裝置包括雷射器驅動器，包括可以控制輸出電壓的可變輸出電壓源、連接到可變輸出電壓源的雷射源、驅動雷射源的雷射器驅動電路、以及監控控制器，該監控控制器監控雷射器驅動電路的工作電壓，並且控制可變輸出電壓源的輸出，以使所監控的工作電壓變為與期望值相等。
根據本發明的該實施例，可變輸出電壓源的輸出電壓被控制為使雷射器驅動電路的工作電壓變為與期望值相等。因此，雷射器驅動電路可以以確保雷射器驅動電路工作的最小恆定電壓而被驅動。因此，可變輸出電壓源的輸出電壓、以及雷射源的端子之間的電壓可以被調節為適當的值，並且可以減少由雷射器驅動電路消耗為熱能的過量功率。
在上述光碟裝置中，可以對多個操作狀態中的每個設置雷射器驅動電路的工作電壓的期望值以及預定估計改變。當操作狀態改變時，監控控制器使用改變後的操作狀態的預定估計改變來更新可變輸出電壓源輸出電壓的如下設置值，該設置值是在該改變前被確定為使雷射器驅動電路的工作電壓變為與操作狀態的期望值相等的設置值。
因此，即使隨著操作狀態改變，可變輸出電壓源的輸出電壓突變，在每種操作狀態中也都可以以最小要求恆定電壓來驅動雷射器驅動電路。
在上述光碟裝置中，雷射器驅動器還可以包括輻射控制器，該輻射控制器檢測從雷射源發射的雷射量，並且控制該雷射源的輻射功率，以使從該雷射源發射的雷射量保持恆定。
根據本發明又一實施例，一種用於對連接到可以控制輸出電壓的可變輸出電壓源的雷射源進行驅動的雷射器驅動方法包括以下步驟監控雷射器驅動電路的工作電壓；以及控制可變輸出電壓源的輸出，以使所監控的工作電壓變為與期望值相等。
根據本發明的該實施例，可變輸出電壓源的輸出電壓被控制為使雷射器驅動電路的工作電壓變為與期望值相等。因此，雷射器驅動電路可以以確保雷射器驅動電路工作的最小恆定電壓而被驅動。因此，可變輸出電壓源的輸出電壓、以及雷射源的端子之間的電壓可以被調節為適當的值，並且可以減少由雷射器驅動電路消耗為熱能的過量功率。
在上述雷射器驅動方法中，可以對多個操作狀態中的每個置雷射器驅動電路工作電壓的期望值以及預定估計改變。當操作狀態改變時，使用改變後的操作狀態的預定估計改變來更新可變輸出電壓源輸出電壓的如下設置值，該設置值是在該改變前被確定為使雷射器驅動電路的工作電壓變為與操作狀態的期望值相等的設置值。
因此，即使隨著操作狀態改變，可變輸出電壓源的輸出電壓突變，在每種操作狀態中也都可以以最小要求恆定電壓來驅動雷射器驅動電路。
圖1是圖示了根據本發明實施例的光碟裝置的結構的示圖；圖2是圖示了根據本發明實施例的雷射器驅動器的結構的示圖；圖3是由圖2所示的雷射器驅動器執行的VLD控制過程的流程圖；圖4是由根據本發明另一實施例的雷射器驅動器執行的VLD控制過程的流程圖；圖5是示出了半導體雷射二極體的輻射功率對正向電壓的特性的曲線圖；以及圖6是圖示了已知雷射器驅動器的結構的示圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖描述本發明的實施例。
圖1是根據本發明一個實施例的光碟裝置10的示意圖。光碟裝置10將雷射輻射到光碟11上，從而將數據記錄到光碟11上，或者再現記錄在光碟11上的數據。
如圖1所示，光碟裝置10包括具有雷射器驅動器12的光學拾取頭16、物鏡13、分束器14、光電探測器15和盤旋轉設備17。
圖2是圖示了根據本實施例的雷射器驅動器12的結構的示圖。
如圖2所示，雷射器驅動器12包括控制其輸出電壓的可變輸出電壓源1、雷射源2(例如半導體雷射二極體)、驅動雷射源2的雷射器驅動電路3、控制雷射器驅動電路3的輻射控制器4、以及監控控制器5，監控控制器5監控雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc，並且控制可變輸出電壓源1，以使工作電壓Vtc變為與參考電壓Vrf相等，其中參考電壓Vrf是雷射器驅動電路3的期望電壓。另外，在圖2中，VLD和ILD分別是可變輸出電壓源1的輸出電壓和輸出電流，Vop是施加在雷射源2的端子之間的電壓，並且Vtc是雷射器驅動電路3的工作電壓。
可變輸出電壓源1包括恆壓源1a、基電壓源1b、將基電壓源1b的基電壓與和來自監控控制器5的控制輸入相對應的電壓相比較的比較器1c、基於由比較器1c執行的比較的結果來對恆壓源1a的輸出電壓進行控制的PNP電晶體1d，以及電阻器1e、1f和1g。
雷射器驅動電路3例如包括一個電晶體，該電晶體的集電極連接到用作雷射源2的半導體雷射二極體的陰極，發射極接地，基極接收來自輻射控制器4的控制信號。
輻射控制器4例如包括自動功率控制(APC)電路，該電路利用光電探測器等來監控從雷射源2發射的光量，並且通過控制雷射器驅動電路3來控制雷射源2的輻射功率，以使所監控的光量維持恆定。但是，根據本發明，雷射器驅動電路3不限於包括APC電路的那些電路。
監控控制器5包括底值保持電路5a、A/D轉換器5b、中央處理單元(CPU)5c和D/A轉換器5d，其中底值保持電路5a保持雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc的底值；A/D轉換器5b對由底值保持電路5a保持的工作電壓Vtc的底值執行模數(A/D)轉換；CPU 5c從A/D轉換器5b獲得雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc的數據，並且確定可變輸出電壓源1的輸出電壓VLD的設置值，以使所獲得的工作電壓Vtc變得與參考電壓Vrf相等，其中參考電壓Vrf是雷射器驅動電路3的期望電壓；D/A轉換器5d對由CPU 5c計算出的設置值執行數模(D/A)轉換，並將該設置值饋送到可變輸出電壓源1作為控制輸入。
接下來，將在下面描述根據本實施例的雷射器驅動器12的操作。
在雷射源2發光時，電壓Vop施加在雷射源2的端子之間。電壓Vop依賴於各種條件而變化，這些條件包括雷射源2的個體差異、發光量、環境溫度、老化等。因此，雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc也根據電壓Vop的變化而變化。
被包括在監控控制器5中的CPU 5c經由底值保持電路5a和A/D轉換器5b，接收雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc，並且計算可變輸出電壓源1的輸出電壓VLD的設置值，以使工作電壓Vtc變得與參考電壓Vrf相等，其中參考電壓Vrf是其期望值。計算出的設置值經過D/A轉換器5d的D/A轉換，作為控制輸入被提供給可變輸出電壓源1。因此，與上述設置值相對應的控制電壓被施加到被包括在可變輸出電壓源1中的比較器1c的正相輸入端子。控制電壓和被提供到比較器1c的反相輸入的基電壓源1b的基電壓之間的差被施加到PNP電晶體1d的基極，從而可變輸出電壓源1的輸出電壓VLD得到控制。
圖3是由監控控制器5執行的控制輸出電壓VLD的過程的流程圖。在CPU 5c接收到雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc時，CPU 5c如下計算工作電壓Vtc和作為期望電壓的參考電壓Vrf之間的差Vdf(步驟201)Vdf＝Vtc-Vrf(2)接著，根據該差Vdf如下計算輸出電壓VLD的新的設置值VLD(設置值)＝VLD(前一設置值)-Vdf(3)輸出電壓VLD的該新設置值作為控制輸入被提供給可變輸出電壓源1(步驟202)。
上述步驟每數秒重複一次。
從而，雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc被監控，並且可變輸出電壓源1的輸出電壓VLD被控制，使得工作電壓Vtc變得等於作為期望電壓的參考電壓Vrf。因此，可以以確保雷射器驅動電路3工作的最小恆定電壓來驅動雷射器驅動電路3。因此，可變輸出電壓源1的輸出電壓VLD、以及雷射源2的端子之間的電壓Vop(它們與雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc具有由式(1)表示的關係)可以被調節為適當的值，從而可以減少由雷射器驅動電路3消耗為熱能的過量功率。另外，由於以確保雷射器驅動電路3工作的最小電壓驅動雷射器驅動電路3，並且減少了熱生成，所以雷射器驅動電路3和包括雷射源2的外圍組件的壽命、以及它們的可靠性可以得到增加。
另外，根據本實施例，雷射器驅動器12監控雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc。因此，與對雷射源2的端子之間的電壓Vop進行監控來執行類似控制的情形相比，可以獲得下面的優點。
即，如果雷射源2的端子之間的電壓Vop被監控，則要提供用於確定VLD的絕對值的裝置和用於從Vop和VLD計算Vtc的裝置。例如，這種計算由CPU 5c執行，或者提供不同的電壓輸出電路等。相比較而言，根據本實施例，由於工作電壓Vtc直接被監控，結構可以更簡單。
另外，如果雷射源2的端子之間的電壓Vop被監控，則由於電壓Vop依賴於輻射功率、溫度、老化(劣化)等而變化，要提供覆蓋電壓Vop變化範圍的監控結構。相比較而言，根據本實施例的雷射器驅動器，即使雷射源2的端子之間的電壓Vop和可變輸出電壓源1的輸出電壓VLD依賴於輻射功率、溫度、老化(劣化)等而變化，雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc的期望值也恆定。因此，監控電壓範圍較小，相應地，結構可以更簡單。
另外，如果雷射源2的端子之間的電壓Vop被監控，則由於可變輸出電壓源1的輸出電壓VLD的誤差的影響和連接器的接觸電阻，工作電壓Vtc變化。相比較而言，在雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc被監控時，工作電壓Vtc不容易受上述因素影響。因此，可以提高精度。
根據本實施例，雷射器驅動電路3的負載側的電壓Vtc直接被監控，並且保持恆定，使得雷射器驅動電路3的各種特性(具體地，頻率特性)穩定。因此，可以獲得穩定的雷射脈衝輻射特性。
在本實施例中，監控控制器5包括CPU 5c作為用於下述功能的裝置確定可變輸出電壓源1的輸出電壓VLD的設置值，以使雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc變為與作為期望電壓的參考電壓Vrf相等。但是，類似的功能也可以由模擬電路提供。另外，雖然監控控制器5包括A/D轉換器5b作為用於檢測雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc的裝置，但是也可以包括簡單的比較器作為替換。
根據本實施例的雷射器驅動器，可以以最小要求恆定電壓驅動雷射器驅動電路。因此，降低了功耗，並且可以防止由於熱生成而導致的可靠性降低。
接下來，將在下面描述作為本發明另一個實施例的雷射器驅動器，該雷射器驅動器包括具有多個輻射功率狀態的雷射源2。根據本實施例的雷射器驅動器的硬體結構與圖2示出的相同，因此省略了對它們的解釋。
在被包括在將數據記錄到光碟11上和/或再現光碟11上的數據的光碟裝置10中的雷射器驅動器中，雷射源2的輻射功率依賴於操作狀態而不同，即，依賴於正在執行的是記錄操作還是再現操作而不同。更具體地說，對於記錄操作和再現操作中的每種，雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc和雷射源2的端子之間的電壓Vop的設置值兩者都具有不同的範圍。
因此，當監控控制器5從更高級的控制器接收到指示操作狀態從記錄改變到再現或者從再現改變到記錄的信號時，監控控制器5基於雷射器驅動電路3的期望電壓，更新所獲得的可變輸出電壓源1的輸出電壓VLD的設置值。更具體地說，使用與改變後的操作狀態對應的預定估計改變來更新該設置值，然後該設置值作為控制輸入被提供給可變輸出電壓源1。
圖4是示出了根據本實施例的控制輸出電壓VLD的過程的流程圖。當CPU 5c從更高級的控制器接收到指示下一輻射功率狀態從記錄改變到再現或者從再現改變到記錄的信號時，CPU 5c接收雷射器驅動電路3的工作電壓Vtc，並且根據式(2)，計算工作電壓Vtc和作為當前操作狀態的期望電壓的參考電壓Vrf之間的差Vdf(步驟301)。
接下來，從所計算出的差Vdf、輸出電壓VLD的前一設置值、以及與改變後的操作狀態相對應的預定估計改變ΔV(即，在操作狀態從記錄改變到再現時估計的改變，或者在操作狀態從再現改變到記錄時估計的改變)，如下確定在操作狀態改變時使用的可變輸出電壓源1的輸出電壓VLD的設置值VLD(設置值)＝VLD(前一設置值)-Vaf+ΔV(4)這樣獲得的設置值作為控制輸入被提供給可變輸出電壓源1(步驟302)。
因此，即使隨著操作狀態在記錄和再現之間改變，可變輸出電壓源1的輸出電壓VLD突變時，在記錄和再現操作中都可以以最小要求恆定電壓驅動雷射器驅動電路3。
根據本實施例的雷射器驅動器，可以以最小要求恆定電壓驅動雷射器驅動電路。因此，降低了功耗，並且可以防止由於熱生成而導致的可靠性降低。
本發明不限於上述實施例，而是依賴於設計需要和其他因素，可以對它們的結構、功能、操作和效果進行各種修改、組合、子組合和替換，而在所附權利要求或其等同物的範圍之內。
本申請包含與2004年12月27遞交給日本專利局的日本專利申請JP2004-375730相關的主題，該申請的全部內容通過參考結合於此。
權利要求
1.一種雷射器驅動器，包括可以控制輸出電壓的可變輸出電壓源；連接到所述可變輸出電壓源的雷射源；驅動所述雷射源的雷射器驅動電路；以及監控控制器，所述監控控制器監控所述雷射器驅動電路工作電壓，並且控制所述可變輸出電壓源的輸出，以使所監控的工作電壓變為與期望值相等。
2.根據權利要求1所述的雷射器驅動器，其中，對於多個操作狀態中的每一個，設置了所述雷射器驅動電路的工作電壓的期望值以及預定估計改變，並且其中，當所述操作狀態改變時，所述監控控制器使用對於所述改變後的操作狀態的所述預定估計改變，更新在所述改變前被確定使得所述雷射器驅動電路的工作電壓變為與所述操作狀態的期望值相等的所述可變輸出電壓源的輸出電壓的設置值。
3.根據權利要求1所述的雷射器驅動器，還包括輻射控制器，所述輻射控制器檢測從所述雷射源發射的雷射量，並且控制所述雷射源的輻射功率，以使從所述雷射源發射的所述雷射量保持恆定。
4.一種將雷射輻射到光碟上來記錄和/或再現數據的光碟裝置，所述光碟裝置包括雷射器驅動器，包括可以控制輸出電壓的可變輸出電壓源、連接到所述可變輸出電壓源的雷射源、驅動所述雷射源的雷射器驅動電路，以及監控控制器，所述監控控制器監控所述雷射器驅動電路工作電壓，並且控制所述可變輸出電壓源的輸出，以使所監控的工作電壓變為與期望值相等。
5.根據權利要求4所述的光碟裝置，其中，對於多個操作狀態中的每一個，設置了所述雷射器驅動電路的工作電壓的期望值以及預定估計改變，並且其中，當所述操作狀態改變時，所述監控控制器使用對於所述改變後的操作狀態的所述預定估計改變，更新在所述改變前被確定使得所述雷射器驅動電路的工作電壓變為與所述操作狀態的期望值相等的所述可變輸出電壓源的輸出電壓的設置值。
6.根據權利要求4所述的光碟裝置，其中，所述雷射器驅動器還包括輻射控制器，所述輻射控制器檢測從所述雷射源發射的雷射量，並且控制所述雷射源的輻射功率，以使從所述雷射源發射的所述雷射量保持恆定。
7.一種用於驅動連接到可以控制輸出電壓的可變輸出電壓源的雷射源的雷射器驅動方法，所述雷射器驅動方法包括以下步驟監控雷射器驅動電路的工作電壓；以及控制所述可變輸出電壓源的輸出，以使所監控的工作電壓變為與期望值相等。
8.根據權利要求7所述的雷射器驅動方法，其中，對於多個操作狀態中的每一個，設置了所述雷射器驅動電路的工作電壓的期望值以及預定估計改變，並且其中，當所述操作狀態改變時，使用對於所述改變後的操作狀態的所述預定估計改變，在所述改變前被確定使得所述雷射器驅動電路的工作電壓變為與所述操作狀態的期望值相等的所述可變輸出電壓源的輸出電壓的設置值被更新。
全文摘要
本發明提供了一種雷射器驅動器、光碟裝置和雷射器驅動方法。雷射器驅動器包括可以控制輸出電壓的可變輸出電壓源、連接到可變輸出電壓源的雷射源、驅動雷射源的雷射器驅動電路、以及監控控制器，該監控控制器監控雷射器驅動電路的工作電壓，並且控制可變輸出電壓源的輸出，以使所監控的工作電壓變為與期望值相等。
文檔編號G11B7/00GK1832278SQ200510135058
公開日2006年9月13日 申請日期2005年12月23日 優先權日2004年12月27日
發明者木村基, 竹下康之, 兒玉英隆 申請人:索尼株式會社