专利名称：激光二极管驱动电路和光头的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于驱动激光二极管的激光二极管驱动电路和包括激光二极管及其驱动电路的光头(optical head)。
背景技术：
最近，在各种情况下处理的信息量显著地增大。因此，需要增大用于记录和再现信息的记录系统的存储容量和数据传送速率。具体来说，将与诸如具有大的存储容量的光记录盘之类的光记录介质一起使用的光记录系统的记录速度提高到与磁盘设备的记录速度相同的级别是非常重要的。因此，已经积极开发出了可以以高记录速度来记录数据的光记录介质。
光记录系统通常如此构成，以便用从面向光记录介质设置的光头发出的光照射光记录介质，从而使信息以光学方法记录在光记录介质中。在光头中，通常使用激光二极管作为光源。当将要在光记录介质中记录信息时，激光二极管被激光二极管驱动电路驱动以便发出脉冲光。激光二极管驱动电路如此构成，以便由开关元件作为矩形波产生用于控制从激光二极管发出光的定时的驱动信号，并将该驱动信号提供到激光二极管。
为了进一步提高光记录系统的记录速度，必须增大激光二极管的输出，并缩小从激光二极管发出的光的脉冲的宽度。为了缩小从激光二极管发出的光的脉冲的宽度，尽可能地缩短用于传输驱动信号的传输线路的长度十分重要，这样可以防止驱动信号在传输线路中劣化。因此，通常激光二极管驱动电路作为集成电路(下文中有时简称为“IC”)构成，其安装在光头中并排他地用于驱动激光二极管。
用于驱动激光二极管的IC包括开关元件，该开关元件产生脉动分量，该脉动分量叠加在电源电压上。叠加在电源电压上的脉动分量在驱动信号中产生不希望的脉动分量。因此，为了缩小用于驱动激光二极管的IC的叠加在电源电压上的脉动分量，通常在要连接到用于驱动激光二极管的IC的电源线和接地线之间连接大电容量的电容器。通常，没有对安装电容器的位置给予特别的注意。
甚至在常规的激光二极管驱动电路中，也可以产生使激光二极管发出具有所希望的脉冲宽度的脉冲光的驱动信号。例如，对于在作为数据可重写类型的光记录介质的CD-RW中以4X速度记录信息的情况，脉冲光的最小脉冲宽度大约为29ns，且常规的激光二极管驱动电路可以产生用于使激光二极管发出具有这样的脉冲宽度的脉冲光的驱动信号，而不会产生任何问题。
然而，为了进一步缩小脉冲光的脉冲宽度并提高记录速度，激光二极管驱动电路必须产生具有更窄的脉冲宽度的矩形波驱动信号。
另一方面，通常所使用的驱动信号，如TTL(晶体管-晶体管-逻辑电路)所产生的矩形波信号的波形上升时间大约为1ns。然而，在实际的电子电路中，由于输入端子和输出端子之间阻抗失配以及在传输线路中存在浮动阻抗(floating impedance)，驱动信号的波形的上升部分被舍入(rounding)。驱动信号的波形的这种舍入使从激光二极管发出的脉冲光的波形失真。
当脉冲光的脉冲宽度足够宽时，脉冲光的波形的这种失真在光记录系统的操作中不会产生任何特别的问题。然而，当脉冲光的脉冲宽度窄时，整个脉冲光中的波形的失真部分的比例就会变大，并且当使用其中波形的失真部分的比例大的脉冲光在光记录介质中记录信息时，很难将足够的能量馈送到光记录介质。结果，信息不能正确地写入到光记录介质中，因此，会产生在再现信息时发生读取错误的风险。
另一方面，当脉冲光的脉冲宽度比常规宽度窄时，不仅可能会在波形的上升部分产生失真，而且可能会在整个波形中产生失真。
图23是显示其中脉冲光的时钟频率为25MHz的激光束的波形的图。如图23所示，在脉冲光的时钟频率为25MHz的情况下，会在脉冲后面产生类似于小山的峰。此峰是由电源电压的脉动分量所引起的，并且，虽然没有显示，当时钟频率低于25MHz时，例如，当它是10MHz时，无法看到这样的峰。
另一方面，图24是显示其中脉冲光的时钟频率为50MHz的激光束的波形的图。如图24所示，在脉冲光的时钟频率为50MHz的情况下，脉冲后面的类似于山的峰变大，难以与脉冲区别开来，因此，无法产生具有所希望的波形的矩形波。在使用此脉冲光记录信息的情况下，由于不可能形成具有理想的形状和大小的记录标记，再现信号的抖动会增大，信息组错误率也会增大。
如此，在常规的半导体驱动电路中，当从激光二极管发出的脉冲光的脉冲宽度变窄时，无法产生良好的驱动信号。当脉冲光的时钟频率高于50MHz时，此问题变得特别严重。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供甚至在从激光二极管发出的脉冲光的脉冲宽度窄的情况下也能够产生良好的驱动信号的激光二极管驱动电路，以及包括这样的激光二极管驱动电路和激光二极管的光头。
本发明的上述目的及其他目的可以由这样的激光二极管驱动电路来实现该激光二极管驱动电路包括用于驱动激光二极管的集成电路，位于集成电路附近的电容器，以及在其上面安装了集成电路和电容器的板，该集成电路包括开关元件，其用于产生用来驱动激光二极管的驱动信号，高电压电源端子和低电压电源端子，用于将电源电压馈送到开关元件，以及驱动信号输出端子，用于将由开关元件产生的驱动信号输出到外部，该高电压电源端子、低电压电源端子和驱动信号输出端子设置成一条直线位于集成电路的一侧，所述板包括高电压导电部分，用于将高电压馈送到高电压电源端子或连接到地电平，低电压导电部分，用于将低电压馈送到低电压电源端子或连接到地平面，以及驱动信号传输导电部分，用于连接驱动信号输出端子和激光二极管，并将驱动信号传输到激光二极管，以及，电容器在其一端连接到高电压电源端子，在其另一端连接到低电压电源端子，并且这样放置，以便其自身和高电压电源端子，低电压电源端子和驱动信号输出端子之间的距离等于或小于10mm。
在本发明的一个优选方面，电容器包括两个或更多其电容量彼此不同的电容器元件，每一个电容器元件在其一端连接到高电压电源端子，在其另一端连接到低电压电源端子，并且至少一个电容器元件这样放置，以便其自身和高电压电源端子，低电压电源端子和驱动信号输出端子之间的距离等于或小于10mm。
在本发明的一个优选方面，电容器安装在所述板的一面，而集成电路安装在相反的一面，两者通过该板中形成的通孔连接在一起。
在本发明的一个优选方面，电容器这样放置，以便其自身和高电压电源端子，低电压电源端子和驱动信号输出端子之间的距离等于或小于5mm。
本发明的上述目的及其他目的还可以由这样的光头来实现该光头包括激光二极管驱动电路，由激光二极管驱动电路驱动的激光二极管，以及用于将从激光二极管发出的激光束投射到光记录介质上的光学系统，该激光二极管驱动电路包括用于驱动激光二极管的集成电路，位于集成电路附近的电容器，以及在其上面安装了集成电路和电容器的板，该集成电路包括开关元件，用于产生用来驱动激光二极管的驱动信号，高电压电源端子和低电压电源端子，用于将电源电压馈送到开关元件，以及驱动信号输出端子，用于将由开关元件产生的驱动信号输出到外部，该高电压电源端子、低电压电源端子和驱动信号输出端子设置成一条直线位于集成电路的一边，所述板包括高电压导电部分，适用于将高电压馈送到高电压电源端子或连接到地电平，低电压导电部分，适用于将低电压馈送到低电压电源端子或连接到地平面，以及驱动信号传输导电部分，用于连接驱动信号输出端子和激光二极管，并将驱动信号传输到激光二极管，以及，电容器在其一端连接到高电压电源端子，在其另一端连接到低电压电源端子，并且这样放置，以便其自身和高电压电源端子，低电压电源端子和驱动信号输出端子之间的距离等于或小于10mm。
在本发明的一个优选方面，电容器包括两个或更多其电容量彼此不同的电容器元件，每一个电容器元件在其一端连接到高电压电源端子，在其另一端连接到低电压电源端子，并且至少一个电容器元件这样放置，以便其自身和高电压电源端子，低电压电源端子以及驱动信号输出端子之间的距离等于或小于10mm。
在本发明的一个优选方面，电容器安装在板的一面，而集成电路安装在相反的一面，两者通过板中形成的通孔连接在一起。
在本发明的一个优选方面，电容器这样放置，以便其自身和高电压电源端子，低电压电源端子以及驱动信号输出端子之间的距离等于或小于5mm。
通过阅读下面的参考附图进行的说明，本发明的上述及其他目的和特点将变得显而易见。
图1是显示作为本发明的一个优选实施例的光头的示意透视图。
图2是显示作为本发明的一个优选实施例的光头的光学系统的图。
图3是作为本发明的一个优选实施例的激光二极管驱动电路的电路图。
图4是显示作为本发明的一个优选实施例的激光二极管驱动电路的用于驱动激光二极管的IC的一部分以及其附近的细节的示意平面图。
图5是显示作为本发明的一个优选实施例的激光二极管驱动电路的用于驱动激光二极管的IC的一部分以及其附近的细节的示意侧视图。
图6是显示包括作为本发明的一个优选实施例的光头的光记录和再现设备的图。
图7是包括作为本发明的优选实施例的光头的光记录和再现设备的再现信号处理电路的方框图。
图8是显示作为本发明的另一个优选实施例的激光二极管驱动电路的用于驱动激光二极管的IC的一部分及其附近的细节的示意平面图。
图9是显示作为本发明的另一个优选实施例的激光二极管驱动电路的用于驱动激光二极管的IC的一部分及其附近的细节的示意侧视图。
图10是显示作为本发明的另一个优选实施例的激光二极管驱动电路的用于驱动激光二极管的IC的一部分及其附近的细节的示意侧视图。
图11是显示作为本发明的再一个优选实施例的激光二极管驱动电路的用于驱动激光二极管的IC的一部分及其附近的细节的示意侧视图。
图12是显示作为本发明的再一个优选实施例的激光二极管驱动电路的用于驱动激光二极管的IC的一部分及其附近的细节的示意侧视图。
图13是显示由其中电容器和各端子之间的距离等于10mm的激光二极管驱动电路产生的25MHz的驱动信号的波形的图。
图14是显示由其中电容器和各端子之间的距离等于10mm的激光二极管驱动电路产生的50MHz的驱动信号的波形的图。
图15是显示由其中电容器和各端子之间的距离等于5mm的激光二极管驱动电路产生的25MHz的驱动信号的波形的图。
图16是显示由其中电容器和各端子之间的距离等于5mm的激光二极管驱动电路产生的50MHz的驱动信号的波形的图。
图17是显示由其中电容器和各端子之间的距离等于5mm的激光二极管驱动电路产生的100MHz的驱动信号的波形的图。
图18是显示由其中电容器和各端子之间的距离等于2mm的激光二极管驱动电路产生的100MHz的驱动信号的波形的图。
图19是显示由其中电容器和各端子之间的距离等于2mm的激光二极管驱动电路产生的200MHz的驱动信号的波形的图。
图20是显示由其中电容器和各端子之间的距离等于2mm的激光二极管驱动电路产生的250MHz的驱动信号的波形的图。
图21是显示由其中电容器和各端子之间的距离等于20mm的激光二极管驱动电路产生的50MHz的驱动信号的波形的图。
图22是显示由其中电容器和各端子之间的距离等于10mm的激光二极管驱动电路产生的50MHz的驱动信号的波形的图。
图23是显示当脉冲光的时钟频率被设置为25MHz时激光束的波形的图。
图24是显示当脉冲光的时钟频率被设置为50MHz时激光束的波形的图。
具体实施例方式
图1是显示作为本发明的优选实施例的光头的示意透视图。
根据此实施例的光头在稍后将描述的光记录和再现设备中使用，该光记录和再现设备如此构成，以便以光学方法在光记录盘(其是盘形的光记录介质)中记录信息并以光学方法从光记录盘中再现信息。
光记录盘包括其中将要记录信息的信息记录层，并由多个轨(track)构成。
如图1所示，根据此实施例光头1包括集成了稍后将描述的光头光学系统的一部分的光头主体2、固定到光头主体2中的第一激光单元10、连接到光头主体2的柔性电路板3，以及安装在柔性电路板3上的用于驱动激光二极管的IC4。
如图1所示，第一激光单元10连接到柔性电路板3。柔性电路板3和用于驱动激光二极管的IC4构成了根据此实施例的激光二极管驱动电路。
光头光学系统包括物镜5。虽然图1中未显示，光头1进一步包括致动器，用于在垂直于光记录盘表面的方向和与横过轨的方向移动物镜5。致动器固定到光头主体2上。光头1进一步包括致动器罩6，用于覆盖致动器。
第一激光单元10包括稍后将描述的第一激光二极管和第一光检测器。用于驱动激光二极管的IC4如此构成，以便驱动第一激光二极管。
虽然图1中未显示，但光头1进一步包括与光头主体2集成在一起的第二激光单元以及连接到第二激光单元的高频波叠加电路。第二激光单元包括第二激光二极管和第二光检测器。
如图1所示，光头主体2受到支撑，以便可通过彼此平行设置的轨道在横过光记录盘的轨的方向移动。
图2是显示光头1的光学系统的图。
如图2所示，光头1被设置为面向光记录盘30。如上所述，光头1配备有第一激光单元10、连接到第一激光单元10的柔性电路板3、安装在柔性电路板3上的用于驱动激光二极管的IC4、第二激光单元20和衬底8。衬底8上安装了稍后将描述的高频波叠加电路。
第一激光单元10包括第一激光二极管11，用于发出具有第一波长的激光束，还包括第一光检测器12和第一全息照相装置13。第一光检测器12例如具有四分(tetrameric)光检测部分，以便可以产生再现信号、聚焦误差信号和跟踪误差信号。第一金息照相装置13适用于允许从第一激光二极管11发出的激光束穿过，并衍射从光记录盘30返回的一部分光以将它引导向第一光检测器12。
第二激光单元20包括第二激光二极管21，用于发出具有不同于第一波长的第二波长的激光束，还包括第二光检测器22和第二全息照相装置23。第二光检测器22例如具有四部分光检测部分，以便可以产生再现信号、聚焦误差信号和跟踪误差信号。第二全息照相装置23适用于允许从第二激光二极管21发出的激光束穿过，并衍射从光记录盘30返回的一部分光以将它引导向第二光检测器22。
光学系统包括被设置为面向光记录盘30的物镜5。光学系统进一步包括二向色棱镜31、反射镜32、准直透镜33和四分之一波形板34。二向色棱镜31具有二向色表面31a。
第一激光单元10位于这样的位置，从光记录盘30返回的光中的、从二向色表面31a反射的光从该位置进入。光学系统进一步包括位于第一激光单元10和二向色棱镜31之间的校正板35(correctionplate)以及相对于二向色棱镜31位于校正板35的对面一侧的前监视光检测器36。
光头1进一步包括致动器37，用于整体地在垂直于光记录盘30表面的方向和横过轨的方向移动物镜5和四分之一波形板34。
光头1在光记录和再现设备中使用，该设备可以使用两个种类型的光记录盘30，如CD(只读光盘)和DVD(数字视盘或数字通用盘)的组合。
第一激光单元10用于在第一种类型的光记录盘30中记录信息并从第一种类型的光记录盘30中再现信息。第二激光单元20用于在第二种类型的光记录盘30中记录信息并从第二种类型的光记录盘30中再现信息。
当在第一种类型的光盘30中记录信息时，第一激光二极管11被用于驱动半导体的IC驱动，以便从第一激光单元10的第一激光二极管11间歇地发出具有高功率的用于记录的脉冲光。
从第一激光二极管11发出的脉冲光穿过第一全息照相装置13和校正板35，并照射到二向色棱镜31上，从而其大部分被二向色表面31a反射，其余部分穿过二向色表面31a并进入前监视光检测器36。前监视光检测器36的输出信号用于自动调整从第一激光二极管11发出的光量。
被二向色表面31a反射的光按顺序穿过反射镜32、准直透镜33、四分之一波形板34和物镜5，并聚集到光记录盘30上，从而可以在光记录盘30的信息记录层中以光学方法记录信息。
投射到光记录盘30上的光的一部分被信息记录层反射并从光记录盘30返回。此返回的光按顺序穿过物镜5、四分之一波形板34、准直透镜33和反射镜32，并照射到二向色棱镜31上，从而其大部分被二向色表面31a反射。
被二向色表面31a反射的返回的光穿过校正板35，并被第一全息照相装置13衍射以进入第一光检测器12。基于第一光检测器12的输出产生聚焦误差信号和跟踪误差信号。
当从第一种类型的光记录盘30中再现信息时，第一激光二极管11被用于驱动半导体的IC驱动，以便从第一激光单元10的第一激光二极管11连续地发出具有小功率的用于再现的脉冲光。
从第一激光二极管11发出的脉冲光沿着与记录信息时的相同路径前进，并投射到光记录盘30上。投射到光记录盘30上的光的一部分被光记录盘30的信息记录层反射，并作为携带信息的光从光记录盘30返回。此返回的光沿着与记录信息时的相同路径进入第一光检测器12，并且基于第一光检测器12的输出产生再现信号、聚焦误差信号和跟踪误差信号。
当在第二种类型的光盘30中记录信息时，第二激光二极管21被从光头1的外面提供的记录信号驱动，以便从第二激光单元20的第二激光二极管21间歇地发出具有高功率的用于记录的脉冲光。
从第二激光二极管21发出的脉冲光穿过第二全息照相装置23并照射到二向色棱镜31上，从而其大部分穿过二向色表面31a，其余部分被二向色表面31a反射并进入前监视光检测器36。前监视光检测器36的输出信号用于自动调整从第二激光二极管21发出的光量。
穿过二向色表面31a的光按顺序穿过反射镜32、准直透镜33、四分之一波形板34和物镜5，并聚集到光记录盘30上，从而可以在光记录盘30的信息记录层中以光学方法记录信息。
投射到光记录盘30上的光的一部分被信息记录层反射并从光记录盘30返回。此返回的光按顺序穿过物镜5、四分之一波形板34、准直透镜33和反射镜32，并照射到二向色棱镜31上，从而其大部分穿过二向色表面31a。
穿过二向色表面31a的返回的光被第二全息照相装置23衍射以进入第二光检测器22。基于第二光检测器22的输出产生聚焦误差信号和跟踪误差信号。
当从第二种类型的光记录盘30再现信息时，通过将由高频波叠加电路产生的高频波信号叠加在具有预先确定的水平的、从光头1的外面提供的电流上以产生驱动电流，并且第二激光二极管21被如此产生的驱动电流驱动。
从第二激光二极管21发出的光沿着与记录信息时的相同路径前进，并投射到光记录盘30上。投射到光记录盘30上的光的一部分被光记录盘30的信息记录层反射，并作为携带信息的光从光记录盘30返回。此返回的光沿着与记录信息时的相同路径进入第二光检测器22，并且基于第二光检测器22的输出产生再现信号、聚焦误差信号和跟踪误差信号。
接下来，将参考图3到5，详细描述作为本发明的一个优选实施例的激光二极管驱动电路。
图3是作为本发明的一个优选实施例的激光二极管驱动电路的电路图，图4是显示作为本发明的一个优选实施例的激光二极管驱动电路的用于驱动激光二极管的IC的一部分及其附近的细节的示意平面图，图5是显示作为本发明的优选实施例的激光二极管驱动电路的用于驱动激光二极管的IC的一部分及其附近的细节的示意侧视图。这里，图5是显示从下面查看的图4的用于驱动激光二极管的IC的视图。
根据此实施例的激光二极管驱动电路9包括用于驱动激光二极管的IC4和在其上面安装了IC4的柔性电路板3。
用于驱动激光二极管的IC4包括主体4a和在主体4a中提供的开关元件41，其用于产生用来驱动第一激光二极管11的驱动信号。IC4进一步包括高电压电源端子42和低电压电源端子43，两者都用于将电源电压馈送到开关元件41，还包括驱动信号输出端子44，用于将开关元件41产生的驱动信号输出到外部。
高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44中的每一个都被设置成从IC4的主体4a的一侧向外面凸出。高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44中的每一个都包括主体连接部分42a、43a或44a，其水平地从IC4的主体4a的一侧延伸到外部，连接到柔性电路板3的板连接部分42b、43b或44b，以及用于连接主体连接部分42a、43a或44a和板连接部分42b、43b或44b的连接部分42c、43c或44c。
作为开关元件41，可以使用图3所示的NPN双极晶体管。在这样的情况下，晶体管的集电极连接到高电压电源端子42，而晶体管的发射极连接到驱动信号输出端子44。向晶体管的基极施加对应于从光头1的外面提供的记录信号的电压。低电压电源端子43连接到IC4中的接地线。
作为开关元件41，可以使用场效应型的晶体管。在这样的情况下，晶体管的漏极连接到高电压电源端子42，而晶体管的源极连接到驱动信号输出端子44。向晶体管的栅极施加对应于从光头1的外面提供的记录信号的电压。
如图4所示，高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44沿着IC4的一侧排成一条直线。在此实施例中，驱动信号输出端子44位于高电压电源端子42和低电压电源端子43之间。
柔性电路板3包括高电压导电部分45，其连接到高电压电源端子42，并用于将高电压馈送到高电压电源端子42或连接到地电平，还包括低电压导电部分46，其连接到低电压电源端子43，并用于将低电压馈送到低电压电源端子或连接到地电平，以及驱动信号传输导电部分47，用于连接驱动信号输出端子44和第一激光二极管11，并将驱动信号传输到第一激光二极管11。高电压导电部分45、低电压导电部分46和驱动信号传输导电部分47形成条状。高电压导电部分45和低电压导电部分46之间的电压相对不同，例如，当高电压导电部分45连接到地线时，负电势可以施加于低电压导电部分46。
激光二极管驱动电路9包括两个位于IC4的一侧附近的片状电容器51、52，沿着该侧提供了高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44。片状电容器51、52中的每一个电容器的一个端部连接到高电压电源端子42，另一端部连接到低电压电源端子43。片状电容器51、52用于减小当开关元件41操作时叠加在电源电压上的脉动分量。片状电容器51、52的电容量彼此不同。例如，片状电容器51的电容为10μF，片状电容器52的电容为0.1μF。这里，虽然在图4和5中片状电容器51比片状电容器52更靠近高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44，但是，片状电容器51、52的位置可以相反。
片状电容器51的相对的两个端部用端子部分51a、51b形成，这两个端子部分用导电材料制成。片状电容器51的端子部分51a、51b之间的表面用绝缘材料制成。同样，片状电容器52的相对的两个端部用端子部分52a、52b形成，这两个端子部分用导电材料制成。片状电容器52的端子部分52a、52b之间的表面用绝缘材料制成。
片状电容器51、52两者都位于驱动信号传输导电部分47的上方，端子部分51a、52a两者都连接到高电压导电部分45，端子部分51b、52b两者都连接到低电压导电部分46。例如，端子部分51a、52a两者和高电压导电部分45之间的连接以及端子部分51b、52b两者和低电压导电部分46之间的连接可以通过焊接的方式来实现。如此，片状电容器51、52的端子部分51a、52a通过高电压导电部分45连接到IC 4的高电压电源端子42，且片状电容器51、52的端子部分51b、52b通过低电压导电部分46连接到IC 4的低电压电源端子43。片状电容器51、52彼此并联。
如图4所示，高电压导电部分45的连接有片状电容器51、52的端子部分51a、52a的那些部分的宽度大于高电压导电部分45的其他部分的宽度。同样，低电压导电部分46的连接有片状电容器51、52的端子部分51b、52b的那些部分的宽度大于低电压导电部分46的其他部分的宽度。
如图3所示，向高电压导电部分45施加高电压Vcc，向低电压导电部分46施加低电压(地电平电势)GND。
位于高电压电源端子42附近的片状电容器51和驱动信号输出端子44、高电压电源端子42、低电压电源端子43及驱动信号输出端子44中的每一个端子之间的距离D优选情况下等于或小于10mm，等于或小于5mm比较好，等于或小于2mm则特别好。在距离D等于或小于10mm的情况下，当脉冲光的时钟频率为50MHz时，可以产生没有脉动分量的具有理想波形的脉冲光。具体来说，在距离D等于或小于5mm的情况下，不仅在脉冲光的时钟频率为50MHz时，而且当它为25MHz时，都会产生没有脉动分量的具有理想波形的脉冲光。此外，在距离D等于或小于2mm的情况下，甚至在脉冲光的时钟频率为250MHz的情况下，也会产生没有脉动分量的具有理想波形的脉冲光。
接下来，将描述激光二极管驱动电路9的操作。
通过高电压导电部分45和高电压电源端子42向IC4施加高电压Vcc，并通过低电压导电部分46和低电压电源端子43向其施加低电压GND。高电压Vcc和低电压GND之间的电压差是用于驱动IC4的电源电压。
开关元件41产生用于驱动第一激光二极管11的驱动信号。驱动信号通过驱动信号输出端子44和驱动信号传输导电部分47被馈送到第一激光二极管11。
片状电容器51、52可以减小当开关元件41操作时叠加在电源电压上的脉动分量。
在此实施例中，IC4的高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44在IC4的一侧排成一条直线。在这样的情况下，IC4中的开关元件41位于高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44的附近。
在此实施例中，片状电容器51、52位于IC4的一侧的附近，以便其一个端部连接到高电压电源端子42，而其另一端部连接到低电压电源端子43。如此，片状电容器51、52位于IC4中的开关元件41的附近。因此，根据此实施例，使得在高电压导电部分45和低电压导电部分46之间产生高频波信号分量(脉动分量)的电线的长度可以缩短。因此，由电线所固有的感性和容性浮动电抗所引起的电压之间的相位的延迟或超前可以被抑制到最小。结果，根据此实施例，叠加在电源电压上的脉动分量可以通过片状电容器51、52除去，以防止驱动信号的波形中产生的任何舍入。因此，根据此实施例，可以防止脉动分量叠加在驱动信号上，并可以防止驱动信号的波形中产生舍入，结果，甚至在高频的区域内也可以产生具有理想波形的驱动信号。
如上所述，根据此实施例，甚至在从第一激光二极管11发出的脉冲光的脉冲宽度特别窄的情况下，也可以由激光二极管驱动电路9产生良好的驱动信号，结果，甚至在高频的区域也可以产生具有理想波形的脉冲光。
片状电容器51和高电压电源端子42、低电压电源端子43及驱动信号输出端子44中的每一个端子之间的距离D越短，使得在高电压导电部分45和低电压导电部分46之间产生高频波信号分量(脉动分量)的电线的长度就越短。具体来说，距离D优选情况下等于或小于10mm，等于或小于5mm比较好，等于或小于2mm特别好。
在提供了多个片状电容器的情况下，距离D被定义为IC4与距离IC4最近的片状电容器之间的距离。严格来说，用于驱动激光二极管的IC4中的开关元件41和片状电容器之间的距离是关键的。然而，一般而言，由于此距离是精确地确定的，并可以认为大约3mm，所以在此实施例中，通过以上文所描述的方式确定片状电容器51和高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44中的每一个端子之间的距离D，可以产生具有理想波形的脉冲光。
此外，在此实施例中，提供了电容彼此不同并且彼此并联的两个片状电容器51、52。虽然在图中两个片状电容器51、52的大小相同，但是，一般来说，具有大电容的片状电容器比较大。电容较大的片状电容器51防止在驱动信号的波形中产生舍入的能力比电容较小的片状电容器52的这种能力更好。因此，优选情况下，将片状电容器51放置在IC4的附近，以防止在驱动信号的波形中产生舍入。另一方面，电容较小的片状电容器52去除脉动分量的能力比电容较大的片状电容器51的这种能力更好。因此，通过将这两个片状电容器51、52一起使用，可以有效地防止在驱动信号的波形中产生舍入并去除叠加在驱动信号上的脉动分量。
在此实施例中，不是绝对必须将片状电容器51、52在水平方向排成一条直线，而是可以使它们相重叠。
此外，在此实施例中，不是绝对必须提供两个片状电容器51、52，而是可以提供单个片状电容器或三个或更多片状电容器。
接下来，将描述包括根据此实施例的光头的光记录和再现设备的一个示例。
图6所示的光记录和再现设备包括图1和2所示的光头1、用于旋转光记录盘30的马达61，以及用于控制马达61的盘旋转伺服电路62，以便光记录盘30以预先确定的速度旋转。
如图6所示，光头1进一步包括连接到第二激光单元20的高频波叠加电路25。当将要记录信息时，从光头1的外部向第二激光单元20施加记录信号。此外，当将要再现信息时，向第二激光单元20施加通过将由高频波叠加电路25产生的高频波信号叠加在具有预先确定的电平并从光头1的外部提供的电流上所产生的驱动电流。
如图6所示，光记录和再现设备进一步包括线性马达63，用于在横过光记录盘30的轨的方向移动光头1，径向伺服电路64，用于控制线性马达63，轨搜索电路65，用于向径向伺服电路64发送指令，以便由从光头1发出的光照射的位置被移到所需的轨，以及控制电路66，用于控制盘旋转伺服电路62和轨搜索电路65。
如图6所示，光记录和再现设备进一步包括前置放大器67，用于放大来自第一激光单元10的第一光检测器12的输出信号和来自第二激光单元20的第二光检测器22的输出信号，聚焦和跟踪伺服电路68以及解调器电路69，两者都用于接收来自前置放大器67的输出信号。
聚焦和跟踪伺服电路68基于来自前置放大器67的输出信号产生聚焦误差信号和跟踪误差信号，并基于如此产生的聚焦误差信号和跟踪误差信号控制致动器37，由此执行聚焦伺服和跟踪伺服。解调器电路69基于来自前置放大器67的输出信号产生再现信号。
图7是光记录和再现设备的再现信号处理电路的方框图。在图7中，再现信号处理电路如此构成，以便只处理从其信息可以被光头1读取的两种类型的光记录盘30中的一个光记录盘30再现的信号。
如图7所示，再现信号处理电路包括相位均衡器71，用于接收来自解调器电路69的输出信号并补偿此信号的相位失真，解调器72，用于从来自相位均衡器71的输出信号中选择调制信号，以及误差校正器73，用于对来自解调器72的输出信号执行误差校正。
如图7所示，再现信号处理电路进一步包括MPEG2解码器74，用于将来自误差校正器73的输出信号转换为MPEG2标准的视频数据或音频数据，视频D/A转换器75，用于对来自MPEG2解码器74的视频数据输出进行数字-模拟转换，NTSC/PAL编码器76，用于从来自视频D/A转换器75的输出信号产生NTSC代码或PAL代码的复合视频信号，以及低通滤波器77，用于从来自NTSC/PAL编码器76的输出信号中去除高频波分量并输出各种视频信号。例如，低通滤波器77用于输出RBG信号、亮度信号(Y)、彩色信号(C)和复合视频信号(CVS)。
如图7所示，再现信号处理电路进一步包括音频电路78，用于处理来自MPEG2解码器74的音频数据输出，以及音频D/A转换器79，用于对来自音频电路78的输出数据进行数字-模拟转换并输出音频信号(L，R)。
如图7所示，再现信号处理电路进一步包括中央处理单元(CPU)80，用于控制误差校正器73、MPEG2解码器74、音频电路78等等，连接到中央处理单元80的内存81，以及连接到中央处理单元80的输入/输出接口82。该输入/输出接口82如此构成，以便例如控制遥控设备和中央处理单元80之间的信号的输入和输出。
接下来，稍后将描述作为本发明的另一个优选实施例的激光二极管驱动电路和光头。
图8是显示作为本发明的另一个优选实施例的激光二极管驱动电路的用于驱动激光二极管的IC的一部分及其附近的细节的示意平面图，图9是显示根据此实施例的激光二极管驱动电路的用于驱动激光二极管的IC的一部分及其附近的细节的示意侧视图，图10是显示根据此实施例的激光二极管驱动电路的用于驱动激光二极管的IC的一部分及其附近的细节的另一个示意侧视图。这里，图9是显示从下面查看的、图8的用于驱动激光二极管的IC的视图，图10是显示从右侧查看的、图8的用于驱动激光二极管的IC的视图。
如图8到10所示，在此实施例中，用于去除脉动分量的片状电容器51、52位于驱动信号传输导电部分47的上方，并且在高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44上。具体来说，例如片状电容器51安装在高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44的板连接部分42b、43b、44b上，其端子部分51a、51b分别通过焊接连接到板连接部分43b、44b。另一方面，片状电容器52例如安装在片状电容器51上，且其端子部分52a、52b分别通过焊接连接到片状电容器51的端子部分51a、51b。类似于图3到5所示的实施例，片状电容器51、52彼此并联。
图11是显示作为本发明的再一个优选实施例的激光二极管驱动电路的用于驱动激光二极管的IC的一部分及其附近的细节的示意侧视图。
在此实施例中，例如，片状电容器51安装在高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44的主体连接部分42a、43a、44a上，且其端子部分51a、51b分别通过焊接连接到主体连接部分42a、43a。另一方面，例如，片状电容器52安装在片状电容器51上，其端子部分52a、52b分别通过焊接连接到片状电容器51的端子部分51a、51b。
图8到10或图11所示的激光二极管驱动电路的其他结构方面与图3到5所示的激光二极管驱动电路的相同。在图8到10和图11所示的实施例中的每一个实施例中，片状电容器51、52与IC4中的开关元件41的距离比图3到5中所示的实施例中的相应距离近，因此，可以产生具有更理想波形的脉冲光。
在图8到10和图11所示的实施例中的每一个实施例中，不是绝对必须将片状电容器51、52重叠起来，而可以将它们设置在高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44上排成一直线。此外，在图8到10和图11所示的实施例中的每一个实施例中，不是绝对必须提供两个片状电容器51、52，而是可以提供单个片状电容器或三个或更多片状电容器。
图12是显示作为本发明的再一个优选实施例的激光二极管驱动电路的用于驱动激光二极管的IC的一部分及其附近的细节的示意侧视图。
在此实施例中，片状电容器51、52安装在柔性电路板3的表面上，在其反面安装了IC4。连接到高电压电源端子42和低电压电源端子43的柔性电路板3的高电压导电部分45和低电压导电部分46通过通孔连接到柔性电路板3的反面。
具体来说，如图12所示，连接到IC4的低电压电源端子43的低电压导电部分46通过通孔99延伸到柔性电路板3的反面，并在柔性电路板3的反面形成低电压导电部分46′，片状电容器51、52中每一个的一个端部都连接到该低电压导电部分46′。此外，虽然在图12中未显示，但是，连接到IC4的高电压电源端子42的高电压导电部分45通过通孔延伸到柔性电路板3的反面，且片状电容器51、52中的每一个的另外一个端部连接到在柔性电路板3的反面形成的高电压导电部分45。
在此实施例中，位于柔性电路板3(其反面安装了IC4)的表面上的片状电容器51和高电压电源端子42、低电压电源端子43及驱动信号输出端子44中的每一个端子之间的距离D(距离D包括通孔99的长度)优选情况下等于或小于10mm，等于或小于5mm则更好。在距离D等于或小于10mm的情况下，当脉冲光的时钟频率为50MHz时，可以产生没有脉动分量的具有理想波形的脉冲光。此外，在距离D等于或小于5mm的情况下，不仅在脉冲光的时钟频率为50MHz时，而且当脉冲光的时钟频率为25MHz时，都会产生没有脉动分量的具有理想波形的脉冲光。
工作示例和比较示例在下文中，列举了工作示例和比较示例以便进一步阐明本发明的优点。
工作示例1如图4所示，制造了配备有激光二极管驱动电路的光头，其中，在高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44的板连接部分42b、43b、44b上安装了两个片状电容器51、52。
片状电容器51、52中的每一个电容器的一个端子部分连接到板连接部分42b，且另一端子部分连接到板连接部分43b。
片状电容器51的电容为10μF，片状电容器52的电容为0.1μF。
片状电容器51和高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44中每一个之间的距离D为10mm。
使如此构成的激光二极管驱动电路工作以产生频率为25MHz的矩形波驱动信号，并使用示波器对其波形进行观察。
此外，还使激光二极管驱动电路产生频率为50MHz的矩形波驱动信号，并使用示波器对其波形进行观察。
观察的结果如图13和14所示。
图13是显示频率为25MHz的驱动信号的波形的图，图14是显示频率为50MHz的驱动信号的波形的图。在图13和14中，横轴表示时间，纵轴表示相对光量。
如图13所示，可以发现，虽然在25MHz的驱动信号的矩形波形的底部观察到了轻微的脉动分量，但是，一般来说，还是产生了波形良好的驱动信号。
另一方面，如图14所示，可以发现，虽然在50MHz的驱动信号的波形的上升部分观察到了超程(overshooting)，但是，没有观察到脉动分量，因而，产生了具有理想波形的驱动信号。
工作示例2按与工作示例1类似的方式制造了包括激光二极管驱动电路的光头，只是片状电容器51和高电压电源端子42、低电压电源端子43及驱动信号输出端子44中的每一个之间的距离D为5mm。
使如此构成的激光二极管驱动电路工作以产生频率为25MHz的矩形波驱动信号、频率为50MHz的矩形波驱动信号、频率为100MHz的矩形波驱动信号，并使用示波器对其波形进行观察。
观察的结果如图15到17所示。
图15是显示频率为25MHz的驱动信号的波形的图，图16是显示频率为50MHz的驱动信号的波形的图，图17是显示频率为100MHz的驱动信号的波形的图。
如图15所示，在25MHz的驱动信号中没有观察到如工作示例1中的矩形波形的底部那样的脉动分量，因而，产生了具有理想波形的驱动信号。
此外，如图16所示，可以发现，虽然在50MHz的驱动信号的波形的上升部分观察到了超程，但是，没有观察到脉动分量，因而，产生了具有理想波形的驱动信号。
此外，如图17所示，在频率为100MHz的驱动信号的情况下，可以发现，产生了在频率为25MHz的驱动信号和频率为50MHz的驱动信号的波形中未观察到的脉动分量，并且从整体来看，在其波形中产生了比较大的舍入。
认为电源电压的脉动分量无法去除并且产生了脉动分量是合理的，因为由用于驱动激光二极管的IC的高电压电源端子、低电压电源端子和充当旁路电容器的片状电容器构成的高频波分量的闭合电路的总长度等于或大于10mm。
因此，可以发现，在此工作示例中，当脉冲光的频率为50MHz时没有发生问题，而当脉冲光的频率为100MHz时，在波形中产生了不必要的脉冲。因此，可以断定，存在光头的记录性能降低的风险。
工作示例3按与工作示例1类似的方式制造包括激光二极管驱动电路的光头，只是片状电容器51和高电压电源端子42、低电压电源端子43和驱动信号输出端子44中的每一个之间的距离D为2mm。
使如此构成的激光二极管驱动电路工作以产生频率为100MHz的矩形波驱动信号、频率为200MHz的矩形波驱动信号、频率为250MHz的矩形波驱动信号，并使用示波器对其波形进行观察。
观察的结果如图18到20所示。
图18是显示频率为100MHz的驱动信号的波形的图，图19是显示频率为200MHz的驱动信号的波形的图，图20是显示频率为250MHz的驱动信号的波形的图。
如图18所示，可以发现，虽然在100MHz的驱动信号的波形的上升部分观察到了超程，但是，没有观察到脉动分量，因而，产生了具有理想波形的驱动信号。
另一方面，如图19所示，可以发现，在200MHz时产生的驱动信号还具有由短脉冲构成的理想波形。
此外，如图20所示，可以发现，甚至在250MHz时产生的驱动信号也具有由短脉冲构成的理想波形。
比较示例1按与工作示例1类似的方式制造包括激光二极管驱动电路的光头，只是一个片状电容器51和高电压电源端子42、低电压电源端子43及驱动信号输出端子44中的每一个之间的距离D为20mm。
使如此构成的激光二极管驱动电路工作以产生频率为50MHz的矩形波驱动信号，并使用示波器对其波形进行观察。
观察的结果如图21所示。
如图21所示，发现在50MHz的驱动信号中，脉冲的上升和下降不尖锐，且在脉冲的底部观察到大的脉动分量，从而波形没有呈现矩形脉冲的形式。
比较示例2按与工作示例1类似的方式制造包括激光二极管驱动电路的光头，只是片状电容器51和高电压电源端子42、低电压电源端子43及驱动信号输出端子44中的每一个之间的距离D为15mm。
使如此构成的激光二极管驱动电路工作以产生频率为50MHz的矩形波驱动信号，并使用示波器对其波形进行观察。
观察的结果如图22所示。
如图22所示，发现在50MHz的驱动信号中，脉冲的上升和下降不尖锐，且在脉冲的底部观察到比较大的脉动分量，虽然它没有比较示例1中的那么大。
从工作示例1到3和比较示例1和2中可以发现，在从激光二极管产生频率为50MHz或更高的脉冲光的情况下，优选情况下，这样设置充当旁路电容器的片状电容器，以便其本身与高电压电源端子、低电压电源端子之间的距离等于或小于10mm，并且其本身与高电压电源端子、低电压电源端子之间的距离等于或小于5mm则更好。
如此参考特定的实施例显示和描述了本发明。然而，值得注意的是，本发明决不限于所描述的配置的细节，在不偏离所附权利要求的范围的情况下可以进行各种修改。
例如，在上文描述的各实施例中，虽然高电压电源端子42和低电压电源端子43这样设置，以便驱动信号输出端子44位于它们之间，但是不是绝对必须这样设置高电压电源端子42和低电压电源端子43，以便驱动信号输出端子44位于它们之间，驱动信号输出端子44也可以这样放置，以便其与高电压电源端子42或低电压电源端子43相邻。
根据本发明，可提供甚至在从激光二极管发出的脉冲光的脉冲宽度窄的情况下也能够产生良好的驱动信号的激光二极管驱动电路，以及包括这样的激光二极管驱动电路和激光二极管的光头。
权利要求
1.一种激光二极管驱动电路，包括用于驱动激光二极管的集成电路，位于集成电路附近的电容器，以及在其上安装了该集成电路和该电容器的板，该集成电路包括开关元件，用于产生用来驱动激光二极管的驱动信号，高电压电源端子和低电压电源端子，用于将电源电压馈送到开关元件，以及驱动信号输出端子，用于将由开关元件产生的驱动信号输出到外部，该高电压电源端子、低电压电源端子和驱动信号输出端子被设置成一条直线位于集成电路的一侧，所述板包括高电压导电部分，适用于将高电压馈送到高电压电源端子或连接到地电平，低电压导电部分，适用于将低电压馈送到低电压电源端子或连接到地电平，以及驱动信号传输导电部分，用于连接驱动信号输出端子和激光二极管，并将驱动信号传送到该激光二极管，以及，该电容器在其一端连接到高电压电源端子，在其另一端连接到低电压电源端子，并且被设置为使其自身与高电压电源端子、低电压电源端子及驱动信号输出端子之间的距离等于或小于10mm。
2.根据权利要求1所述的激光二极管驱动电路，其中，所述电容器包括两个或更多其电容彼此不同的电容器元件，每一个电容器元件在其一端连接到高电压电源端子，在其另一端连接到低电压电源端子，并且至少一个电容器元件被设置为使其自身与高电压电源端子、低电压电源端子及驱动信号输出端子之间的距离等于或小于10mm。
3.根据权利要求1所述的激光二极管驱动电路，其中，所述电容器安装在所述板的一面，而集成电路安装在该板的相对的一面，并且该电容器与该集成电路通过该板中形成的通孔连接在一起。
4.根据权利要求2所述的激光二极管驱动电路，其中，所述电容器安装在该板的一面，而集成电路安装在该板的相对的一面，并且该电容器与该集成电路通过该板中形成的通孔连接在一起。
5.根据权利要求1所述的激光二极管驱动电路，其中，所述电容器被设置为使其自身与高电压电源端子、低电压电源端子及驱动信号输出端子之间的距离等于或小于5mm。
6.根据权利要求2所述的激光二极管驱动电路，其中，所述电容器被设置成使其自身与高电压电源端子、低电压电源端子及驱动信号输出端子之间的距离等于或小于5mm。
7.根据权利要求3所述的激光二极管驱动电路，其中，所述电容器被设置成使其自身与高电压电源端子、低电压电源端子及驱动信号输出端子之间的距离等于或小于5mm。
8.根据权利要求4所述的激光二极管驱动电路，其中，所述电容器被设置成使其自身与高电压电源端子、低电压电源端子及驱动信号输出端子之间的距离等于或小于5mm。
9.一种光头，包括激光二极管驱动电路，由该激光二极管驱动电路驱动的激光二极管，以及用于将从激光二极管发出的激光束投射到光记录介质上的光学系统，该激光二极管驱动电路包括用于驱动激光二极管的集成电路，位于集成电路附近的电容器，以及在其上安装了该集成电路和该电容器的板，该集成电路包括开关元件，用于产生用来驱动该激光二极管的驱动信号，高电压电源端子和低电压电源端子，用于将电源电压馈送到该开关元件，以及驱动信号输出端子，用于将由开关元件产生的驱动信号输出到外部，该高电压电源端子，低电压电源端子和驱动信号输出端子被设置成一条直线位于集成电路的一侧，所述板包括高电压导电部分，适用于将高电压馈送到高电压电源端子或连接到地电平，低电压导电部分，适用于将低电压馈送到低电压电源端子或连接到地电平，以及驱动信号传输导电部分，用于连接驱动信号输出端子和激光二极管，并将驱动信号传送到该激光二极管，以及，该电容器在其一端连接到高电压电源端子，在其另一端连接到低电压电源端子，并且被设置成使其自身与高电压电源端子、低电压电源端子及驱动信号输出端子之间的距离等于或小于10mm。
10.根据权利要求9所述的光头，其中，所述电容器包括两个或更多其电容彼此不同的电容器元件，每一个电容器元件在其一端连接到高电压电源端子，在其另一端连接到低电压电源端子，并且至少一个电容器元件被设置为使其自身与高电压电源端子、低电压电源端子及驱动信号输出端子之间的距离等于或小于10mm。
11.根据权利要求9所述的光头，其中，所述电容器安装在所述板的一面，而集成电路安装在该板的相对的一面，并且该电容器和该集成电路通过该板中形成的通孔连接在一起。
12.根据权利要求10所述的光头，其中，所述电容器安装在所述板的一面，而集成电路安装在该板的相对的一面，并且该电容器和该集成电路通过该板中形成的通孔连接在一起。
13.根据权利要求9所述的光头，其中，所述电容器被设置为使其自身与高电压电源端子、低电压电源端子及驱动信号输出端子之间的距离等于或小于5mm。
14.根据权利要求10所述的光头，其中，所述电容器被设置为使其自身与高电压电源端子、低电压电源端子及驱动信号输出端子之间的距离等于或小于5mm。
15.根据权利要求11所述的光头，其中，所述电容器被设置为使其自身与高电压电源端子、低电压电源端子及驱动信号输出端子之间的距离等于或小于5mm。
16.根据权利要求12所述的光头，其中，所述电容器被设置为使其自身与高电压电源端子、低电压电源端子及驱动信号输出端子之间的距离等于或小于5mm。
全文摘要
提供一种激光二极管驱动电路，包括两个设置在IC一侧附近的片状电容器，沿着该侧设置有高电压电源端子、低电压电源端子和驱动信号输出端子。每个片状电容器的一个端部连接到高电压电源端子，且每个片状电容器的另一个端部连接到低电压电源端子。所述片状电容器适用于减少当开关元件工作时叠加在电源电压上的脉动分量。该电容器设置成使其自身与高电压电源端子、低电压电源端子和驱动信号输出端子之间的距离小于或等于10mm。根据如此构造的激光二极管驱动电路，甚至在从激光二极管发出的脉冲光的脉冲宽度窄的情况下也能产生良好的驱动信号。
文档编号H05K1/02GK1591621SQ200410068610
公开日2005年3月9日 申请日期2004年9月3日 优先权日2003年9月3日
发明者涩谷义一 申请人:Tdk株式会社