CN100524982C - 激光器驱动器、光盘装置和激光器驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光器驱动器、光盘装置和激光器驱动方法。激光器驱动器包括可以控制输出电压的可变输出电压源、连接到可变输出电压源的激光源、驱动激光源的激光器驱动电路、以及监控控制器,该监控控制器监控激光器驱动电路的工作电压,并且控制可变输出电压源的输出,以使所监控的工作电压变为与期望值相等。
Description
技术领域
本发明涉及用于驱动激光器的激光器驱动器、光盘装置、以及激光器驱动方法。
背景技术
一般的光盘装置包括具有作为光源的半导体激光二极管的光学拾取头,并且该半导体激光二极管通常由激光器驱动器来驱动。
半导体激光二极管的辐射功率特性依赖于个体差异、环境温度和老化而变化。图5是半导体激光二极管的辐射功率对正向电压的特性的曲线图。如图所示,依赖于半导体激光二极管的环境温度、老化等,图中由粗线示出的特性漂移到由细线示出的那些特性。除了这些因素,半导体激光二极管的个体差异也影响辐射功率特性。因此,用于例如获得图中虚线所示的辐射功率的电压设置不同。
图6是对特性变化进行补偿的已知激光器驱动器的结构的示图。参考该图,激光器驱动器包括恒压源60、激光源20(例如半导体激光器)和激光器驱动电路70。从恒压源60,恒定的电压VLD′和电流ILD′被提供给激光源20和激光器驱动电路70。电压Vop′施加在激光源20的端子之间,并且电压Vtc′施加到激光器驱动电路70。这里,满足下式:
VLD′=Vop′+Vtc′ (1)
为了使激光源20发射具有期望辐射功率的激光,激光器驱动电路70调整调节Vtc′(Vop′)和ILD′,来控制提供给激光源20的能量(Vop′,ILD′)。
但是,由于Vop′依赖于半导体激光二极管的辐射功率、个体差异、环境温度、老化等而变化,所以VLD′被设置为包括一定容限的电压,以确保即使在预定条件范围内的最坏条件下也可以提供足够的电压。因此,VLD′在正常条件下太高,结果Vtc′变得相对较高。因此,激光器驱动电路70将额外的功率消耗为热能,这生成热,使激光源20和其他***设备的可靠性降低。
日本未实审专利申请公开No.2003-168232公开了一种结构,该结构通过检测激光器工作电压的电平,并且对提供给激光器驱动部分的电源电压进行控制,使得激光器驱动部分的功耗维持恒定,从而抑止由于激光器驱动部分产生的热所导致的环境温度升高。因此,减小了由于环境温度改变所导致的施加到半导体激光器的电流对从该其发射的光的量特性(I-L特性)的变化。
发明内容
然而,在上述已知结构中,当光量(电流)较小时,即使激光器驱动电路的电压条件被满足,电压也被增大,以使激光器驱动电路的功耗恒定。更具体地说,虽然激光器驱动电路的功耗可以保持恒定,但是由于电压未被设置为激光器驱动电路的最小要求电压,所以功耗增大。因此,仍旧存在效率低,发热高的问题,这降低了激光器和周边设备的可靠性。
根据上面的情形,希望提供一种激光器驱动器、光盘装置和激光器驱动方法,该激光器驱动器包括可以以最小要求恒定电压而被驱动,并且可以将校功耗的激光器驱动电路。
根据本发明的一个实施例,激光器驱动器包括:可以控制输出电压的可变输出电压源、连接到可变输出电压源的激光源、驱动激光源的激光器驱动电路、以及监控控制器,该监控控制器监控激光器驱动电路工作电压,并且控制可变输出电压源的输出,以使所监控的工作电压变为与期望值相等。
根据本发明的该实施例,可变输出电压源的输出电压被控制为使激光器驱动电路的工作电压变为与期望值相等。因此,激光器驱动电路可以以确保激光器驱动电路工作的最小恒定电压而变驱动。因此,可变输出电压源的输出电压、以及激光源的端子之间的电压可以被调节为适当的值,并且可以减少由激光器驱动电路消耗为热能的过量功率。
在上述激光器驱动器中,可以对多个操作状态中的每个设置激光器驱动电路工作电压的期望值以及预定估计改变。当操作状态改变时,监控控制器使用该改变后的操作状态的预定估计改变来更新可变输出电压源的输出电压的下述设置值,该设置值是在该改变前被确定为使激光器驱动电路工作电压变为与操作状态的期望值相等的设置值。
因此,即使随着操作状态改变,可变输出电压源的输出电压突变,在每种操作状态中也都可以以最小要求恒定电压来驱动激光器驱动电路。
上述激光器驱动器还可以包括辐射控制器,该辐射控制器检测从激光源发射的激光量,并且控制该激光源的辐射功率,以使从该激光源发射的激光量保持恒定。
根据本发明另一实施例,一种将激光辐射到光盘上来记录和/或再现数据的光盘装置包括:激光器驱动器,包括可以控制输出电压的可变输出电压源、连接到可变输出电压源的激光源、驱动激光源的激光器驱动电路、以及监控控制器,该监控控制器监控激光器驱动电路的工作电压,并且控制可变输出电压源的输出,以使所监控的工作电压变为与期望值相等。
根据本发明的该实施例,可变输出电压源的输出电压被控制为使激光器驱动电路的工作电压变为与期望值相等。因此,激光器驱动电路可以以确保激光器驱动电路工作的最小恒定电压而被驱动。因此,可变输出电压源的输出电压、以及激光源的端子之间的电压可以被调节为适当的值,并且可以减少由激光器驱动电路消耗为热能的过量功率。
在上述光盘装置中,可以对多个操作状态中的每个设置激光器驱动电路的工作电压的期望值以及预定估计改变。当操作状态改变时,监控控制器使用改变后的操作状态的预定估计改变来更新可变输出电压源输出电压的如下设置值,该设置值是在该改变前被确定为使激光器驱动电路的工作电压变为与操作状态的期望值相等的设置值。
因此,即使随着操作状态改变,可变输出电压源的输出电压突变,在每种操作状态中也都可以以最小要求恒定电压来驱动激光器驱动电路。
在上述光盘装置中,激光器驱动器还可以包括辐射控制器,该辐射控制器检测从激光源发射的激光量,并且控制该激光源的辐射功率,以使从该激光源发射的激光量保持恒定。
根据本发明又一实施例,一种用于对连接到可以控制输出电压的可变输出电压源的激光源进行驱动的激光器驱动方法包括以下步骤:监控激光器驱动电路的工作电压;以及控制可变输出电压源的输出,以使所监控的工作电压变为与期望值相等。
根据本发明的该实施例,可变输出电压源的输出电压被控制为使激光器驱动电路的工作电压变为与期望值相等。因此,激光器驱动电路可以以确保激光器驱动电路工作的最小恒定电压而被驱动。因此,可变输出电压源的输出电压、以及激光源的端子之间的电压可以被调节为适当的值,并且可以减少由激光器驱动电路消耗为热能的过量功率。
在上述激光器驱动方法中,可以对多个操作状态中的每个置激光器驱动电路工作电压的期望值以及预定估计改变。当操作状态改变时,使用改变后的操作状态的预定估计改变来更新可变输出电压源输出电压的如下设置值,该设置值是在该改变前被确定为使激光器驱动电路的工作电压变为与操作状态的期望值相等的设置值。
因此,即使随着操作状态改变,可变输出电压源的输出电压突变,在每种操作状态中也都可以以最小要求恒定电压来驱动激光器驱动电路。
附图说明
图1是图示了根据本发明实施例的光盘装置的结构的示图;
图2是图示了根据本发明实施例的激光器驱动器的结构的示图;
图3是由图2所示的激光器驱动器执行的VLD控制过程的流程图;
图4是由根据本发明另一实施例的激光器驱动器执行的VLD控制过程的流程图;
图5是示出了半导体激光二极管的辐射功率对正向电压的特性的曲线图;以及
图6是图示了已知激光器驱动器的结构的示图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的实施例。
图1是根据本发明一个实施例的光盘装置10的示意图。光盘装置10将激光辐射到光盘11上,从而将数据记录到光盘11上,或者再现记录在光盘11上的数据。
如图1所示,光盘装置10包括具有激光器驱动器12的光学拾取头16、物镜13、分束器14、光电探测器15和盘旋转设备17。
图2是图示了根据本实施例的激光器驱动器12的结构的示图。
如图2所示,激光器驱动器12包括控制其输出电压的可变输出电压源1、激光源2(例如半导体激光二极管)、驱动激光源2的激光器驱动电路3、控制激光器驱动电路3的辐射控制器4、以及监控控制器5,监控控制器5监控激光器驱动电路3的工作电压Vtc,并且控制可变输出电压源1,以使工作电压Vtc变为与参考电压Vrf相等,其中参考电压Vrf是激光器驱动电路3的期望电压。另外,在图2中,VLD和ILD分别是可变输出电压源1的输出电压和输出电流,Vop是施加在激光源2的端子之间的电压,并且Vtc是激光器驱动电路3的工作电压。
可变输出电压源1包括恒压源1a、基电压源1b、将基电压源1b的基电压与和来自监控控制器5的控制输入相对应的电压相比较的比较器1c、基于由比较器1c执行的比较的结果来对恒压源1a的输出电压进行控制的PNP晶体管1d,以及电阻器1e、1f和1g。
激光器驱动电路3例如包括一个晶体管,该晶体管的集电极连接到用作激光源2的半导体激光二极管的阴极,发射极接地,基极接收来自辐射控制器4的控制信号。
辐射控制器4例如包括自动功率控制(APC)电路,该电路利用光电探测器等来监控从激光源2发射的光量,并且通过控制激光器驱动电路3来控制激光源2的辐射功率,以使所监控的光量维持恒定。但是,根据本发明,激光器驱动电路3不限于包括APC电路的那些电路。
监控控制器5包括底值保持电路5a、A/D转换器5b、中央处理单元(CPU)5c和D/A转换器5d,其中底值保持电路5a保持激光器驱动电路3的工作电压Vtc的底值;A/D转换器5b对由底值保持电路5a保持的工作电压Vtc的底值执行模数(A/D)转换;CPU 5c从A/D转换器5b获得激光器驱动电路3的工作电压Vtc的数据,并且确定可变输出电压源1的输出电压VLD的设置值,以使所获得的工作电压Vtc变得与参考电压Vrf相等,其中参考电压Vrf是激光器驱动电路3的期望电压;D/A转换器5d对由CPU 5c计算出的设置值执行数模(D/A)转换,并将该设置值馈送到可变输出电压源1作为控制输入。
接下来,将在下面描述根据本实施例的激光器驱动器12的操作。
在激光源2发光时,电压Vop施加在激光源2的端子之间。电压Vop依赖于各种条件而变化,这些条件包括激光源2的个体差异、发光量、环境温度、老化等。因此,激光器驱动电路3的工作电压Vtc也根据电压Vop的变化而变化。
被包括在监控控制器5中的CPU 5c经由底值保持电路5a和A/D转换器5b,接收激光器驱动电路3的工作电压Vtc,并且计算可变输出电压源1的输出电压VLD的设置值,以使工作电压Vtc变得与参考电压Vrf相等,其中参考电压Vrf是其期望值。计算出的设置值经过D/A转换器5d的D/A转换,作为控制输入被提供给可变输出电压源1。因此,与上述设置值相对应的控制电压被施加到被包括在可变输出电压源1中的比较器1c的正相输入端子。控制电压和被提供到比较器1c的反相输入的基电压源1b的基电压之间的差被施加到PNP晶体管1d的基极,从而可变输出电压源1的输出电压VLD得到控制。
图3是由监控控制器5执行的控制输出电压VLD的过程的流程图。在CPU 5c接收到激光器驱动电路3的工作电压Vtc时,CPU 5c如下计算工作电压Vtc和作为期望电压的参考电压Vrf之间的差Vdf(步骤201):
Vdf=Vtc—Vrf (2)
接着,根据该差Vdf如下计算输出电压VLD的新的设置值:
VLD(设置值)=VLD(前一设置值)—Vdf (3)
输出电压VLD的该新设置值作为控制输入被提供给可变输出电压源1(步骤202)。
上述步骤每数秒重复一次。
从而,激光器驱动电路3的工作电压Vtc被监控,并且可变输出电压源1的输出电压VLD被控制,使得工作电压Vtc变得等于作为期望电压的参考电压Vrf。因此,可以以确保激光器驱动电路3工作的最小恒定电压来驱动激光器驱动电路3。因此,可变输出电压源1的输出电压VLD、以及激光源2的端子之间的电压Vop(它们与激光器驱动电路3的工作电压Vtc具有由式(1)表示的关系)可以被调节为适当的值,从而可以减少由激光器驱动电路3消耗为热能的过量功率。另外,由于以确保激光器驱动电路3工作的最小电压驱动激光器驱动电路3,并且减少了热生成,所以激光器驱动电路3和包括激光源2的***组件的寿命、以及它们的可靠性可以得到增加。
另外,根据本实施例,激光器驱动器12监控激光器驱动电路3的工作电压Vtc。因此,与对激光源2的端子之间的电压Vop进行监控来执行类似控制的情形相比,可以获得下面的优点。
即,如果激光源2的端子之间的电压Vop被监控,则要提供用于确定VLD的绝对值的装置和用于从Vop和VLD计算Vtc的装置。例如,这种计算由CPU 5c执行,或者提供不同的电压输出电路等。相比较而言,根据本实施例,由于工作电压Vtc直接被监控,结构可以更简单。
另外,如果激光源2的端子之间的电压Vop被监控,则由于电压Vop依赖于辐射功率、温度、老化(劣化)等而变化,要提供覆盖电压Vop变化范围的监控结构。相比较而言,根据本实施例的激光器驱动器,即使激光源2的端子之间的电压Vop和可变输出电压源1的输出电压VLD依赖于辐射功率、温度、老化(劣化)等而变化,激光器驱动电路3的工作电压Vtc的期望值也恒定。因此,监控电压范围较小,相应地,结构可以更简单。
另外,如果激光源2的端子之间的电压Vop被监控,则由于可变输出电压源1的输出电压VLD的误差的影响和连接器的接触电阻,工作电压Vtc变化。相比较而言,在激光器驱动电路3的工作电压Vtc被监控时,工作电压Vtc不容易受上述因素影响。因此,可以提高精度。
根据本实施例,激光器驱动电路3的负载侧的电压Vtc直接被监控,并且保持恒定,使得激光器驱动电路3的各种特性(具体地,频率特性)稳定。因此,可以获得稳定的激光脉冲辐射特性。
在本实施例中,监控控制器5包括CPU 5c作为用于下述功能的装置:确定可变输出电压源1的输出电压VLD的设置值,以使激光器驱动电路3的工作电压Vtc为与作为期望电压的参考电压Vrf相等。但是,类似的功能也可以由模拟电路提供。另外,虽然监控控制器5包括A/D转换器5b作为用于检测激光器驱动电路3的工作电压Vtc的装置,但是也可以包括简单的比较器作为替换。
根据本实施例的激光器驱动器,可以以最小要求恒定电压驱动激光器驱动电路。因此,降低了功耗,并且可以防止由于热生成而导致的可靠性降低。
接下来,将在下面描述作为本发明另一个实施例的激光器驱动器,该激光器驱动器包括具有多个辐射功率状态的激光源2。根据本实施例的激光器驱动器的硬件结构与图2示出的相同,因此省略了对它们的解释。
在被包括在将数据记录到光盘11上和/或再现光盘11上的数据的光盘装置10中的激光器驱动器中,激光源2的辐射功率依赖于操作状态而不同,即,依赖于正在执行的是记录操作还是再现操作而不同。更具体地说,对于记录操作和再现操作中的每种,激光器驱动电路3的工作电压Vtc和激光源2的端子之间的电压Vop的设置值两者都具有不同的范围。
因此,当监控控制器5从更高级的控制器接收到指示操作状态从记录改变到再现或者从再现改变到记录的信号时,监控控制器5基于激光器驱动电路3的期望电压,更新所获得的可变输出电压源1的输出电压VLD的设置值。更具体地说,使用与改变后的操作状态对应的预定估计改变来更新该设置值,然后该设置值作为控制输入被提供给可变输出电压源1。
图4是示出了根据本实施例的控制输出电压VLD的过程的流程图。当CPU 5c从更高级的控制器接收到指示下一辐射功率状态从记录改变到再现或者从再现改变到记录的信号时,CPU 5c接收激光器驱动电路3的工作电压Vtc,并且根据式(2),计算工作电压Vtc和作为当前操作状态的期望电压的参考电压Vrf之间的差Vdf(步骤301)。
接下来,从所计算出的差Vdf、输出电压VLD的前一设置值、以及与改变后的操作状态相对应的预定估计改变ΔV(即,在操作状态从记录改变到再现时估计的改变,或者在操作状态从再现改变到记录时估计的改变),如下确定在操作状态改变时使用的可变输出电压源1的输出电压VLD的设置值:
VLD(设置值)=VLD(前一设置值)—Vdf+ΔV (4)
这样获得的设置值作为控制输入被提供给可变输出电压源1(步骤302)。
因此,即使随着操作状态在记录和再现之间改变,可变输出电压源1的输出电压VLD突变时,在记录和再现操作中都可以以最小要求恒定电压驱动激光器驱动电路3。
根据本实施例的激光器驱动器,可以以最小要求恒定电压驱动激光器驱动电路。因此,降低了功耗,并且可以防止由于热生成而导致的可靠性降低。
本发明不限于上述实施例,而是依赖于设计需要和其他因素,可以对它们的结构、功能、操作和效果进行各种修改、组合、子组合和替换,而在所附权利要求或其等同物的范围之内。
本申请包含与2004年12月27递交给日本专利局的日本专利申请JP2004-375730相关的主题,该申请的全部内容通过参考结合于此。
Claims (5)
1.一种激光器驱动器,包括:
可以控制输出电压的可变输出电压源;
连接到所述可变输出电压源的激光源;
驱动所述激光源的激光器驱动电路;以及
监控控制器,所述监控控制器监控所述激光器驱动电路工作电压,并且控制所述可变输出电压源的输出,以使所监控的工作电压变为与期望值相等,
其中,对于多个操作状态中的每一个,设置了所述激光器驱动电路的工作电压的期望值以及预定估计改变,并且
其中,当所述操作状态改变时,所述监控控制器使用对于所述改变后的操作状态的所述预定估计改变,更新被确定使得所述激光器驱动电路的工作电压变为与所述改变前的操作状态的期望值相等的所述可变输出电压源的输出电压的设置值,以使得所述激光器驱动电路的工作电压变为与所述改变后的操作状态的期望值相等。
2.根据权利要求1所述的激光器驱动器,还包括辐射控制器,所述辐射控制器检测从所述激光源发射的激光量,并且控制所述激光源的辐射功率,以使从所述激光源发射的所述激光量保持恒定。
3.一种将激光辐射到光盘上来记录和/或再现数据的光盘装置,所述光盘装置包括:
激光器驱动器,包括可以控制输出电压的可变输出电压源、连接到所述可变输出电压源的激光源、驱动所述激光源的激光器驱动电路,以及监控控制器,所述监控控制器监控所述激光器驱动电路工作电压,并且控制所述可变输出电压源的输出,以使所监控的工作电压变为与期望值相等,
其中,对于多个操作状态中的每一个,设置了所述激光器驱动电路的工作电压的期望值以及预定估计改变,并且
其中,当所述操作状态改变时,所述监控控制器使用对于所述改变后的操作状态的所述预定估计改变,更新被确定使得所述激光器驱动电路的工作电压变为与所述改变前的操作状态的期望值相等的所述可变输出电压源的输出电压的设置值,以使得所述激光器驱动电路的工作电压变为与所述改变后的操作状态的期望值相等。
4.根据权利要求3所述的光盘装置,其中,所述激光器驱动器还包括辐射控制器,所述辐射控制器检测从所述激光源发射的激光量,并且控制所述激光源的辐射功率,以使从所述激光源发射的所述激光量保持恒定。
5.一种用于驱动连接到可以控制输出电压的可变输出电压源的激光源的激光器驱动方法,所述激光器驱动方法包括以下步骤:
监控激光器驱动电路的工作电压;以及
控制所述可变输出电压源的输出,以使所监控的工作电压变为与期望值相等,
其中,对于多个操作状态中的每一个,设置了所述激光器驱动电路的工作电压的期望值以及预定估计改变,并且
其中,当所述操作状态改变时,使用对于所述改变后的操作状态的所述预定估计改变,被确定使得所述激光器驱动电路的工作电压变为与所述改变前的所述操作状态的期望值相等的所述可变输出电压源的输出电压的设置值被更新,以使得所述激光器驱动电路的工作电压变为与所述改变后的操作状态的期望值相等。
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