专利名称：光盘装置和信息记录方法
技术领域：
本发明涉及搭载将电力供给到在光盘上记录信息的激光器的激光器驱动器的光盘装置，和该光盘装置的信息记录方法。
背景技术：
在将激光照射在光盘上而记录数据的情况下，根据记录的标记或空间的长度，按照适当的波形控制激光脉冲，可实现高精度的数据记录。激光器驱动器通过调整供给到激光器的电流(以下称为“激光器驱动电流”)进行激光脉冲的控制。激光器驱动器由通过与记录数据对应的脉冲信号，设定激光脉冲的脉冲控制部； 设定激光器电力的电力设定部；和基于脉冲设定与电力设定驱动激光器的激光器驱动部构成。当光盘的记录速度为高速，并将数据记录在光盘上时，必需增加激光器电力。激光器电力的增加可通过增加从激光器驱动器供给到激光器的电流来达到。当激光器驱动器增加供给到激光器的电流时，激光器驱动器(特别是激光器驱动部)中的消耗电力增加，发热量增加。如果激光器驱动器成为高温，则搭载激光器驱动器的拾取器和搭载在拾取器上的激光器也会成为高温。已知激光器驱动器中消耗的电力是从供给到激光器驱动器(特别是激光器驱动部)的“电源电压”减去供给到激光器的“激光器驱动电压”的电压(以下称该电压为“净高(Head room)电压”)与激光器驱动器供给到激光器的“激光器驱动电流”之积。另外，已知当激光器驱动器的温度上升时，激光器驱动器供给的激光器驱动电压降低的现象。由于这个现象，当激光器驱动器的温度上升时，产生激光器驱动电压降低，净高电压增加，激光器驱动器的消耗电力增加，激光器驱动器的发热量增加，激光器驱动器的温度进一步上升的问题，即激光器驱动器的温度上升成为温度进一步上升的原因的恶性循环。为了解决这个问题，提出了通过控制电源电压，使净高电压一定，使激光器驱动器的消耗电力为一定的方法(参照日本专利特开2002-158395号公报和专利特开 2002-260266 号公报)。
发明内容
一般，为了放大激光器驱动电流，在激光器驱动器内的激光器驱动部中使用双极型晶体管或MOS晶体管。图18中表示使用双极型晶体管(以下称为“晶体管”)的激光器驱动器的一例。在图18中，VSO为激光器驱动部的电源，303、1701为晶体管，103为激光器。晶体管303的输出电流由从脉冲生成部发出的控制信号204(Ib)控制，晶体管303的输出电流利用晶体管1701放大。作为晶体管1701的输出的集电极电流(Ic)，从激光器驱动输出端子206，作为激光器驱动电流，供给到激光器103。这里，电源VSO与接地之间的电压相当于上述的“电源电压”，晶体管1701的集电极与发射极之间的电压(Vce)相当于上述的“净高电压”，激光103中的电压降相当于上述的“激光器驱动电压”。其次，参照图7，说明晶体管的集电极与发射极之间的电压(Vce)和集电极电流 (Ic)的最大值的关系。如图7所示，当使用基板电流Λ时，集电极电流(Ic)的最大值决定于集电极与发射极之间的电压(Vce)。即当使集电极电流的最大值从Il变化至12时，必需使集电极与发射极之间的电压(Vce)从Vl仅变化M2至 2。由于这样，参照专利文献1、2中提出的使净高电压(Vce)为一定的控制方法，由于不能适当地控制供给到激光器的集电极电流(Ic)的最大值，因此存在难以实现期望的激光器电力控制的问题。例如当使净高电压(Vce)固定在Vl时，使用集电极电流12，不能控制激光的电力。利用权利要求范围中所述的发明可以解决上述问题。
图1为本发明的第一实施例的光盘装置的结构图。图2为本发明的第一实施例的激光器驱动器的内部结构和周边电路图。图3为表示本发明的第一实施例的可变电流源的结构图。图4为表示激光器驱动电流与激光器电力输出的关系的示意图。图5为表示激光器驱动电流与激光器驱动电压的关系的示意图。图6为表示激光器电力输出与激光器驱动电压的关系的示意图。图7为表示晶体管的Vce-Ic特性的一例的示意图。图8为表示本发明的第一实施例的电源电压控制曲线的曲线图。图9为本发明的第二实施例的光盘装置的结构图。图10为本发明的第二实施例的激光器驱动器的内部结构和周边电路图。图11为表示本发明的第二实施例的可变电流源的结构图。图12为表示FET晶体管的Vds-Id特性的一例的示意图。图13为表示激光器驱动电流与激光器电力输出的关系随时间变化的一例的示意图。图14为表示本发明的第二实施例的电源电压控制曲线的示意图。图15为具有与使用阴极驱动型LD的本发明的第一实施例同样的功能的激光器驱动器的内部结构和周边电路图。图16为表示图15的可变电流源的结构的示意图。图17为表示激光器驱动电流与激光器驱动电压的关系随时间变化的一例的示意图。
图18为表示本发明的实施例的另一可变电流源的结构的示意图。图19为表示激光脉冲一例的示意图。
具体实施例方式图1为本发明的第一实施例的光盘装置的结构图。在光盘装置内，在光盘的半径方向可移动地设置的拾取器110和固定在光盘装置内的主板112利用挠性电缆111连接。从拾取器110上的激光器103射出的激光通过准直透镜104和物镜105，照射在由主轴电动机102驱动旋转的光盘101的规定的半径位置上。照射的激光的反射光通过光束分离器106，由聚光透镜107聚光，再由光电转换元件108转换为电信号(以下称为“信号”)。得到的信号通过挠性电缆111，由主板112上的信号处理电路113进行处理，再由解调电路114进行数据解调，将数据传递至光盘装置外部的主机115。记录数据时，从主机115发送的数据，利用调制电路116转换为记录脉冲控制波形并发送至设置在拾取器110上的激光器驱动器117中。激光器驱动器117根据输入的记录脉冲控制波形和由微计算机118设定的记录电力，将驱动脉冲电流输出至激光器103。另外，主板112上的电源供给电路119将由规定电压的得到的电流供给到主板上的信号处理电路113、解调电路114、调制电路116、微计算机118、拾取器110上的激光器驱动器117、温度检测电路121和主轴电动机102等。温度检测电路121检测拾取器110上的激光器103或激光器驱动器117周边的温度，通过数据总线122将温度数据发送至微计算机118。电压变更电路123根据微计算机 118的控制，变更供给到激光器驱动器117的电压。图2为详细地表示图1中说明的激光器驱动器117和周边电路的示意图。在数据记录时，激光脉冲的控制定时信号从调制电路116输入激光器驱动器117内的脉冲生成部 201中。另外，与输入的控制定时信号对应的激光器电力设定指令，通过激光器驱动器117 内的接口部203，从微计算机118发送至电力设定部202，由脉冲生成部201进行与脉冲定时对应的激光器电力的设定。由脉冲生成部201生成的激光脉冲列发送至可变电流源205， 通过激光器驱动部的电源VS0，对从电源变更电路123供给的电流进行电流控制。图3为表示图2的电流源205的详细的电路结构的示意图。从脉冲生成部201发出的控制信号204( )，通过晶体管303和偏置电流生成电路304，利用由电阻301 (R2)和电阻302(R1)与晶体管305和晶体管306构成的电流镜电路进行电流放大。由电流镜电路放大的电流(Ic)从激光器驱动输出端子206供给到激光器103。在图3中产生的净高电压成为由电阻301 (R2)产生的电压降和由晶体管306产生的集电极与发射极之间的电压 (Vce)之和。其次，参照图4 图6说明本实施例的激光器的特性。图4为表示激光器驱动电流与激光器电力的关系(以下称为“LD-IL特性”)的示意图。在同图中，实线401表示低温Tl时的特性，虚线402表示高温T2时的特性。如实线 401所示，在低温Tl时，当超过规定电流值Ith时，激光器驱动电流与激光器电力为大致的比例关系。如虚线402所示，这个关系在高温T2时也同样。另外，从低温Tl时的特性401 变化至高温T2时的特性402可看出，LD-IL特性随着温度上升而降低。即为了确保规定的激光器电力P1，在低温Tl时，用激光器驱动电流Il已足够，但在高温T2时，必需激光器驱动电流12(12 > II)。图5为表示激光器驱动电流与在激光器两端发生的激光器驱动电压的关系(以下称为LD-IV特性)的示意图。在图5中，实线501表示低温Tl时的LD-IV特性，虚线502表示高温T2时的LD-IV特性。如实线501所示，在低温Tl时，激光器驱动电压随着激光器驱动电流的增加而增加。又如虚线502所示，这个关系在高温T2时也同样。另外，从低温Tl 时的特性501变化至高温T2时的特性502可看出，LD-IV特性随着温度上升而降低。即 为了确保相同的激光器驱动电流，当高温时，必需降低激光器驱动电压。在图6中表示从图4和图5导出的激光器电力与激光器驱动电压的关系。在图6 中，实线601表示低温Tl时的关系，虚线602表示高温T2时的关系。如这里所示，当温度从低温Tl上升至高温T2时，为了维持规定的激光器电力(例如Pl)，必需将激光器驱动电压仅降低Δν 。另外，该AVl具有激光器电力越大，越增加的倾向。其次，参照图7说明图3的晶体管306的发射极与集电极之间的电压Vce和集电极电流Ic的关系。图7的基极电流Λ取决于作为图2的控制信号204输入的脉冲驱动电流。例如，在输出图19所示的多脉冲驱动波形的情况下，由于控制信号204的电流值也与激光器电力Pw(记录电力)和Pe(消去电力)对应，呈脉冲状变化，因此也可根据激光器电力Pw与Pe的切换，使Λ呈脉冲状变化。其次，说明在具有图4 6所示的激光特性和图7所示的晶体管特性的本实施例的光盘装置中，在从由温度取得检测电路121检测的温度从Tl变化至Τ2的情况下，激光器驱动部的电源VSO的电压控制方法。如参照图6的说明那样，当温度从低温Tl上升至高温Τ2时，为了维持期望的激光器电力Ρ1，必需将激光器驱动电压降低Δν 。另一方面，如参照图4的说明那样，当温度从低温(Tl)变化至高温(Τ2)时，为了维持期望的激光器电力Ρ1，必需将激光器驱动电流(集电极电流Ic)从Il增加至12。如图7所示，当集电极电流Ic增加时，晶体管306的发射极与集电极之间的电压Vce从Vl增加AV2至V2。即当产生从Tl向Τ2的温度变化时，为了维持期望的激光器电力Ρ1，必需将发射极与集电极之间的电压Vce提高AV2。在图7中以Λ作为一定量来说明，但当使用图19的记录波形时，与记录电力Pw 对应的Ibl时的Δ V2和与消去电力Pe对应的Λ2时的Δ V2值不同，但通过适当地将这个不同的值的ΔΥ2与发射极和集电极之间的电压Vce相加，可对图19所示的多脉冲记录波形的任何电力进行适当的Vce控制。如上所述，在温度从Tl变化至Τ2的情况下，实现激光器电力Pl的激光器驱动部的电源VSO的电压，在考虑图6所示的激光器驱动、电压和激光器电力的温度特性时，可对温度Tl的激光器驱动部的电源电压VSOO减去AVl求出，而考虑图7所示的集电极电流Ic 和发射极与集电极之间的电压Vce的关系时，加上AV2求出。另外，如果将温度从Tl变化至Τ2时的Δ VI、Δ V2存储在微计算机118内的存储器等之中，则可以通过图8的实线103的直线插补求出温度Tl 温度Τ2之间的任意温度的电源电压。微计算机118控制电压变更电路123，使得这样求出的任意温度下的电源电压输入到激光器驱动器117的电源VSO中，这样，当激光器103和激光器驱动器117的温度上升时，可以确保适当的激光器驱动电流，并可抑制随着激光器驱动电压的降低的净高电压的增加造成的消耗电力增加，可以减少成为激光发光特性劣化的主要原因之一的来自激光器驱动器117的发热。根据上述第一实施例的光盘装置，通过取得激光器或激光器驱动器的温度，控制激光器驱动器的电源电压可以不损害激光的发光特性，将激光器驱动器的净高中的消耗电力控制至最小。这样，当连续记录时等的激光器温度上升，使激光器驱动电压降低时，可以减少由于净高电压增大，由净高引起的消耗电力增大造成激光器驱动器的温度上升，可减少配置在附近的激光器的温度上升造成的记录特性劣化。另外，在本实施例中，由于图8与激光器驱动器117的晶体管的Vce-Ic特性有关， 这如上所述，与成为脉冲驱动电流的控制信号204的电流值有关，因此可以从成为脉冲驱动电流的控制信号204的设定值下的峰值电流或平均值或激光器驱动电流的峰值取得结果或由LPF等得到的平均值取得结果等，沿着该电流值下的Vcc-Ic特性进行控制。另外，在本实施例中，表示了在拾取器上具有温度检测电路121的例子，但也可以将温度检测电路121保持在激光器驱动器117内部的结构和在拾取器以外的驱动框体中具有的结构。这样，可减少零件数目，装配作业效率可提高，成本可降低等。其次，说明第二实施例。图9为第二实施例的光盘装置的结构图，图10为第三实施例的激光器驱动器117的结构及其周边电路图。与图1、图2共同的部分，用相同的符号表示并省略其说明。图9与图1的不同是图9中不用温度检测电路121，设置在APC(自动电力控制Auto Power Conrtol)中使用监视器二极管901、放大器902和LPF(低通滤波器 Low-frequency Path Filter)。图10与图2的不同是图10中不用温度检测电路121，设置有电流和电压峰值检测电路1001。以下，说明本发明的第二实施例的动作。由于记录、再现时的信号流程与第一实施例相同，故省略其说明。在记录、再现时利用监视器二极管901检测发光激光器电力，通过放大器902和LPF903输入至微计算机118中。微计算机118控制激光器驱动器901的电力设定部202，使该输入为规定的目标值。图11表示电流源1002的电路结构的例子。从脉冲生成部发出的控制信号204(Ib) 通过FET晶体管1101和偏置电流生成电路1102，利用由电阻1103和FET晶体管1104构成的放大电路进行电流放大。放大的电流从激光器驱动输出端子206输出，供给到激光器 103。在本电路中产生的净高电压为在FET晶体管1104中产生的源极-漏极电压(Vds)。另一方面，在图12中表示图11中所示的FET晶体管1104的源极漏极电压Vds与漏极电流Id的特性的一个例子。成为图中特性的参数的栅极与源极之间电压Vgs和作为图10的控制信号204输入的脉冲驱动电压有关。这里，将控制信号204的值设定为Vgs。一般，如图13所示，在激光二极管，特别是蓝色激光二极管中，产生随时间变化引起的电流特性的劣化。由于这样，在例如确保期望的发光电力P2的情况下，随着由随时间变化引起从实线1301向虚线1302的特性变化，必需使驱动电流值从13增加至14。当利用上述的APC动作进行电流补偿动作时，如图12所示，净高电压(Vds)从V3向V4仅增加 AV3。由于这样，利用图10的电流和电压峰值检测电路1001检测激光器驱动电流的峰值， 输入到微计算机，根据其结果，控制DC-DC转换器1002，控制激光器驱动器的电源VSO的电压。另外，由于随时间变化，使驱动电压特性从图17的实线1701变化至虚线1702，为了维持规定的激光器驱动电流值，必需随着时间变化，将激光器驱动电动仅提高△ V4。在本实施例的光盘装置中，包含该电压变化，供给到激光器驱动器的电源VSO的电压。图14中表示峰值电流监视值的DC-DC转换器1002的输出电压的例子。如图所示，在随时间变化前的初始电源电压VS00，与偏离1001的电压峰值输出的基准值(由初期特性引起的峰值)的变化量Δν4和从13向14的电流变化对应，补偿由净高电压特性引起的电压变化AV3。进行这种控制时使用的净高的电压特性，在本实施例中，如上所述，与图11的FET 晶体管1104的Vgs有关，与栅极输入电压(即输入图11的控制信号204中的记录控制脉冲)有关。由于这样，与本发明的第一实施例相同，可从激光器驱动电流的峰值取得结果或 LPF等得到的平均值取得结果，沿着该电流值下的Vds-Id特性(图4)进行控制。这样，与由随时间变化引起的激光器驱动电流的变化对应，可以不损害激光器驱动特性，使激光器驱动器中的消耗电力为最小，减少因激光器驱动器中的发热引起的激光特性的劣化。根据以上所述的第二实施例的光盘装置，对于由激光随时间变化引起的激光器驱动电流和驱动电压的增加，通过监视驱动电压和电流，控制激光器驱动器的电源电压，可以确保激光特性和将消耗电力控制至最小。通过抑制激光温度上升和使激光器驱动电流和电压适当，可以确保激光特性稳定的寿命。在上述实施例中，都是表示将激光器的阴极接地的例子，但如在蓝色激光那样，必需7V以上的高驱动电压的情况下，如图15所示，在使用电流驱动阴极的激光1502、激光器驱动器1501的结构中，可以实现与上述第一实施例相同的结构。在图15中，具有与第一实施例的图2相同的功能的方框，用相同的符号表示，省略其说明。在图16中表示图15的可变电流源1503的电路结构。在这种情况下，与第一实施例同样，根据晶体管1601的Vce-Ic特性，通过构筑图8所示的电压控制电路123的控制曲线，控制电压控制电路123，可得到与第一实施例同样的效果。另外，在本发明的第二实施例中，与上述同样，利用电流驱动阴极的激光器，可得到同样的效果。另外，在任何一个实施例中，作为进行记录脉冲控制的可变电流源可采用图18所示的结构。在上述第一、第二实施例中，表示了利用微计算机进行激光器驱动器的电源电压控制的例子，考察了将温度检测值或峰值电流检测结果输入DSP(数字信号处理器: Digital Signal Processor)中，在DSP内部设置ROM表的控制方法，和将温度检测或峰值电流检测值作为电压或电流输出，直接控制电压变更电路的方法。但不仅限于本实施例。另外，在本发明的第一和第二实施例中，拾取器上的激光器驱动器作成从主板上的调制电路输入记录脉冲定时的结构，但从主板上的调制电路输入NRZI那样的调制信号或该调制信号与记录时钟，在激光器驱动器上进行记录脉冲控制。在这种所谓的内置记录策略型的激光器驱动器情况下，该实施例的脉冲生成电路以下的结构相同，可以使用本发明。
9
根据本发明可以缓和激光器驱动器的温度上升，可以最优地进行激光器电力的控制。通过缓和激光器驱动器和搭载其的拾取器的温度上升，可以延长激光的寿命。通过最优的激光器电力控制，可以提高光盘的记录品质。另外，使用本发明，可以由记录的光盘再现品质好的信号。
权利要求
1.一种光盘装置，其特征在于，具有 将激光照射在光盘上的激光器；将激光器驱动电流供给到所述激光器的激光器驱动器；将包括用于使所述激光器动作的激光器驱动电压和用于使所述激光器驱动器动作的激光器驱动器驱动电压的电源电压供给到所述激光器驱动器的电源； 检测所述激光器或激光器驱动器附近的温度的温度检测电路；和根据由所述温度检测电路检测的温度控制所述电源，以使所述电源电压变化的微计算机，按照如下方式控制所述电源在所述被检测到的温度上升的情况下，使所述激光器驱动器驱动电压增加，在所述被检测到的温度下降的情况下，使所述激光器驱动器驱动电压减少。
2.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于所述微计算机，存储有在规定的温度时供给到所述激光器驱动器的电压值，当所述温度检测电路检测到的温度为所述规定的温度时，控制所述电源以使其供给基于所存储的电压的电压。
3.如权利要求2所述的光盘装置，其特征在于所述微计算机，存储有在第一温度时供给到所述激光器驱动器的第一电压值，和在第二温度时供给到所述激光器驱动器的第二电压值，当所述温度检测电路检测到的温度为所述第一温度与第二温度之间的任意温度时，其控制所述电源，以便供给利用第一电压值和第二电压值并通过线性插补求得的电压值。
4.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于 所述温度检测电路设置在所述激光器驱动器的内部。
5.如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于所述激光器驱动器供给到所述激光器的激光器驱动电流为所述激光器能够输出记录电力和消去电力的激光器驱动电流，所述微计算机控制所述电源，使得所述激光器驱动器供给记录电力时供给到激光器驱动器的电源电压与所述激光器驱动器供给消去电力时供给到激光器驱动器的电源电压不同。
6.一种光盘装置，其特征在于，具有 将激光照射在光盘上的激光器；将电力供给到所述激光器的激光器驱动器；将包括用于使所述激光器动作的激光器驱动电压和用于使所述激光器驱动器动作的激光器驱动器驱动电压的电源电压供给到所述激光器驱动器的电源；和控制所述电源，使得当所述激光器驱动器附近的温度为Tl时由所述电源电压决定的用于使激光器驱动器动作的激光器驱动器驱动电压，与当所述激光器驱动器附近的温度为 T2时由所述电源电压决定的用于使激光器驱动器动作的激光器驱动器驱动电压不同的微计算机。
7.—种光盘装置的信息记录方法，其中光盘装置具有 将激光照射在光盘上的激光器；将电力供给到所述激光器的激光器驱动器；将包括用于使所述激光器动作的激光器驱动电压和用于使所述激光器驱动器动作的激光器驱动器驱动电压的电源电压供给到所述激光器驱动器的电源；和检测所述激光器或激光器驱动器附近的温度的温度检测电路，该信息记录方法的特征在于根据由所述温度检测电路检测的温度控制所述电源，以使供给到所述激光器驱动器的电源电压变化，从而使由所述电源电压决定的用于使激光器驱动器动作的激光器驱动器驱动电压变化。
8.—种光盘装置的信息记录方法，其中光盘装置具有将激光照射在光盘上的激光器；将电力供给到所述激光器的激光器驱动器；和将包括用于使所述激光器动作的激光器驱动电压和用于使所述激光器驱动器动作的激光器驱动器驱动电压的电源电压供给到所述激光器驱动器的电源；该信息记录方法的特征在于控制所述电源，使得当所述激光器驱动器附近的温度为Tl时由所述电源电压决定的用于使激光器驱动器动作的激光器驱动器驱动电压，与当所述激光器驱动器附近的温度为 T2时由所述电源电压决定的用于使激光器驱动器动作的激光器驱动器驱动电压不同。
9.如权利要求8所述的信息记录方法，其特征在于当温度从Tl上升至T2时，供给到所述激光器驱动器的电源电压与激光器驱动器供给到激光器的激光器驱动电压之差变大。
10.如权利要求9所述的信息记录方法，其特征在于当温度从Tl下降至T2时，供给到所述激光器驱动器的电源电压与激光器驱动器供给到激光器的激光器驱动电压之差变小。
全文摘要
在光盘装置中，由于温度上升时激光器驱动电压降低，使激光器驱动器内的消耗电力增加，附近的激光器温度上升，激光器发光特性劣化和由其产生的记录特性劣化。存在激光器驱动器不与在随时间变化引起的激光器驱动电压的变化对应，激光器驱动电压增大，造成激光寿命缩短的问题。本发明控制激光器驱动器的电源电压，使得可取得激光附近的温度，当温度上升时，不损害激光器驱动器的净高的电流驱动特性，使净高的消耗电力为最小。另外，控制激光器驱动器的电源电压，使得可监视激光器驱动器的激光器驱动电流，确保在该电流的净高中的电流驱动特性，并使净高的消耗电力为最小。
文档编号G11B7/125GK102194483SQ20111006239
公开日2011年9月21日 申请日期2006年10月24日 优先权日2006年6月14日
发明者井上雅之, 竹内敏文, 西村孝一郎 申请人:株式会社日立制作所