CN101479794A - 光盘驱动器和光电探测器电路 - Google Patents

光盘驱动器和光电探测器电路 Download PDF

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Abstract

描述了一种减少可变增益光电探测器电路的功耗的方法。该可变增益光电探测器电路具有输出主光点信号和至少一个侧光点信号的输出端。通过将光束分成主光束和至少一个侧光束，并且在光学记录载体上将主光束聚焦成主光点(M)以及将侧光束聚焦成至少一个侧光点(S1或S2)来形成所述主光点(M)和所述侧光点(S1或S2)。该方法利用具有第一截止频率的第一平均电路(1000)处理所述主光点信号。利用具有第二截止频率的第二平均电路(2000)处理所述侧光点信号。所述第二截止频率低于所述第一截止频率。上述技术减少了可变增益光电探测器电路的功耗，并且可用于所有光学器件。

Description

光盘驱动器和光电探测器电路
技术领域
本发明涉及光盘驱动器领域，并且更特别地涉及光盘驱动器的光电探测器电路。
背景技术
Toru等人的专利(EP1528543)公开了一种包括光电探测器电路的光盘装置，其中在光学记录载体上记录数据的同时采样从光电探测器电路输出的主光点和侧光点输出信号。一般而言，该采样需要对采样的信号进行高速处理。这增加了该光电探测器电路的功耗。
存在一种减少光电探测器电路中的功耗的方法是有利的。存在一种消耗更少功率的光电探测器电路也是有利的。存在一种消耗更少功率的光盘驱动器也是有利的。
发明内容
本文中描述了一种减少可变增益光电探测器电路的功耗的方法。该可变增益光电探测器电路具有输出主光点信号和至少一个侧光点信号的输出端。通过将光束分成主光束和至少一个侧光束并且在光学记录载体上将主光束聚焦为主光点以及将侧光束聚焦为至少一个侧光点来形成所述主光点和侧光点。该方法利用具有第一截止频率的第一平均电路处理所述主光点信号。利用具有第二截止频率的第二平均电路处理所述侧光点信号。所述第二截止频率低于所述第一截止频率。
本文中描述了一种可变增益光电探测器电路。它具有输出主光点信号和侧光点信号的输出端。通过将光束分成主光束和至少一个侧光束，并且在光学记录载体上将主光束聚焦成主光点以及将侧光束聚焦成至少一个侧光点来形成所述主光点和所述侧光点。它包括被设置为利用第一截止频率处理主光点信号的第一平均电路。它包括被设置为利用第二截止频率处理侧光点信号的第二平均电路。所述第二截止频率低于所述第一截止频率。
在本文所描述的光盘驱动器中，光学系统扫描光学记录载体的轨道。该光学系统具有：生成光束的光生成器；用于将光束分成主光束和至少一个侧光束的透镜系统；以及用于在光学记录载体上将主光束聚焦成主光点以及将侧光束聚焦成至少一个侧光点的聚焦单元。该光盘驱动器包括如前面段落中所描述的可变增益光电探测器电路。
附图说明
仅通过举例的方式，并通过以下参照附图的描述，进一步阐明这些和其它方面、特征和优点，在附图中相同的附图标记表示相同或相似的部件，并且其中：
图1示意性示出光盘驱动器，
图2是表示可变增益光电探测器电路的实例的框图，以及
图3A-3C是在微分推挽法中主光点与侧光点之间的位置关系的示意图。
图1示意性示出光盘驱动器1(例如蓝光驱动器)的一个实例，其适于将信息写入光学记录载体2(典型地为蓝光盘)。为了使光学记录载体2旋转，该光盘驱动器1具有电机4。该电机通常被固定到限定了旋转轴5的框架上。为了接收和保持该光学记录载体2，该光盘驱动器1可以包括转盘或夹紧毂6，在主轴电机4的情况下其安装在电机4的主轴7上。该光盘驱动器1一般用于在光学记录载体2上记录数据/从光学记录载体2读取数据。
光学记录载体2可以是可记录的(R)或可读写的(RW)类型，其中可以存储或者记录信息，例如CD-R、CD-RW、DVD+RW、DVD-RW、DVD+R、BD-RE。
该光盘驱动器1具有光学系统30，其用于利用光束扫描光学记录载体2的轨道。更特别的是，该光学系统30具有光生成器31(例如激光二极管)，其被设置以生成光束32a。该光束32a穿过分束器33和物镜34。该物镜34将光束32b聚焦到光学记录载体2上。光束32b从光学记录载体2反射(反射光束32c)并且穿过物镜34和分束器33(光束32d)以到达光学探测器35。
为了实现并保持光束32b正确地聚焦在(光学记录载体2上)所期望的位置，安装物镜34使其可以轴向移动。而且，光盘驱动器1的致动器系统40包括以下部件：
1.径向致动器41，其用于控制物镜34的径向位置；
2.聚焦致动器42，其用于使物镜34相对于光学记录载体2的记录基准面轴向移动；和
3.倾斜致动器43，其用于使物镜34相对于光学记录载体2枢轴转动。
还要注意，该径向致动器41、聚焦致动器42和倾斜致动器43可以实现为一个集成的3D致动器。
该光盘驱动器1具有控制电路90，该电路具有耦合到电机4的控制输入端的第一输出端92，耦合到径向致动器41的控制输入端的第二输出端93，耦合到聚焦致动器42的控制输入端的第三输出端94以及耦合到倾斜致动器43的控制输入端的第四输出端95。该控制电路90被设计以生成：
1.在其第一输出端92处，用于控制电机4的控制信号SCM；
2.在其第二输出端93处，用于控制径向致动器41的控制信号SCR；
3.在其第三输出端94处，用于控制聚焦致动器42的控制信号SCF；
4.在其第四输出端95处，用于控制倾斜致动器43的控制信号SCT。
该控制电路90还具有用于从光学探测器35接收读取信号SR的读取信号输入端91。
图2示出所述可变增益光电探测器电路35(即光学探测器)包括多个探测器段，在这种情况下为四个探测器段35a、35b、35c和35d，它们能够提供单独的探测器信号A、B、C和D，这些信号分别表示入射到四个探测器象限中每一个上的光量。中心线37将第一和第四段35a和35d与第二和第三段35b和35c分开。此外，所述可变增益光电探测器电路35包括两个探测器段35e和35f，它们能够提供单独的探测器信号E和F，这两个信号表示入射到每个探测器段(即35e和35f)上的光量。此外，所述可变增益光电探测器电路35包括两个探测器段35g和35h，它们能够提供单独的探测器信号G和H，这两个信号表示入射到每个探测器段(即35g和35h)上的光量。图2还示出控制电路90的读取信号输入端91具有四个输入端91a、91b、91c和91d，它们分别用于接收所述单独的探测器信号A、B、C和D。此外，控制电路90的读取信号输入端91具有四个输入端91e、91f、91g和91h，它们分别用于接收所述单独的探测器信号E、F、G和H。本领域技术人员将清楚，从所述单独的探测器信号获得数据和控制信息。例如，一般能够如下获得数据信号、跟踪信号和聚焦误差信号，
数据＝(A+B+C+D)
跟踪＝[(A+D)-(B+C)]-k[(E+G)-(F+H)]，其中k是放大倍数，
聚焦＝(A+C)-(B+D)
一般采用推挽法和三光束方法作为伺服跟踪方法，以用于在光学记录载体上记录数据。在这些方法中，典型的一种方法是微分推挽法。
图3A示意性示出微分推挽法的原理。将由光生成器31生成的光束分成主光束和侧光束。在光学记录载体2上，该主光束聚焦成主光点M，并且侧光束聚焦成侧光点S1和S2。定位由所述光学系统形成的三个光束光点(主光点M和侧光点S1和S2)，使得侧光点S1和S2相对于主光点M偏移了半个轨道间距P(如图3A所示)。而且，如图3A所示，在光学记录载体2上，主光点M是由光接收区域A到D形成的；侧光点S1是由光接收区域E和F形成的；并且侧光点S2是由光接收区域G和H形成的。可变增益光电探测器电路35光电转换从主光点M和侧光点S1和S2反射的反射光束，从而能够获得用于光点M、S1和S2的推挽信号。该光电转换信号用于获得光盘驱动器1所需的数据和伺服信号，例如径向、聚焦和倾斜控制信号。应当注意，此处的“主光点”是指中心光点或者主光点，而“侧光点”是指卫星光点或子光点或者次级光点。此外，可以适当修改光盘驱动器1的光学系统30以形成所述主光点M和所述侧光点S1和S2。
图3B示出用于接收部分主光点M和侧光点S1和S2的光电接收区域A到H。反射光束在光电接收区域A到H中被转变为相应的电流，并且被电流-电压转换单元进一步转变为电压信号。配置的数量对于主光点M为四个，对于侧光点S1和S2为四个。因此，如图3C所示，存在8个电流-电压转换器35p-35w。可替代地，在另一种实现方案中，用于侧光点S1和S2的光电接收区域中每一个可以被分成四个区域，从而存在总共12个区域(即12段聚焦方法)。
可变增益光电探测器电路35的一个实例是来自SIPEX的10通道光电集成电路SP8059。SP 8059是针对新一代的蓝光、DVD和CD应用而设计的。其能够以405、650和780nm波长工作，并且适于4×的蓝光读/写、16×的DVD读/写以及48×的CD读/写。
具体实施方式
一般而言，在光盘驱动器1中，在光学记录载体2上记录数据的同时采样从光电探测器电路输出的主光点和侧光点输出信号。这包括在写入过程中的适当时刻采样探测到的信号，例如对于CD-R介质而言是在偏置电平(读电平)结束时。该采样方法存在的问题之一是，其通常需要对采样的信号进行高速处理。写入脉冲之后的瞬时应当足够短以允许以足够数量的行程进行采样。这意味着所述光电探测器电路的全部8个或12个段信号需要高速处理。这提高了该光电探测器电路的功耗。
因此，描述了一种减少可变增益光电探测器电路35中的功耗的方法。该可变增益光电探测器电路具有输出主光点信号和至少一个侧光点信号的输出端。通过将光束分成主光束和至少一个侧光束并且在光学记录载体2上将主光束聚焦成主光点M并且将侧光束聚焦成至少一个侧光点S1或S2来形成该主光点M和侧光点S1或S2。该方法包括利用具有第一截止频率的第一平均电路1000处理该主光点信号；并且利用具有第二截止频率的第二平均电路2000处理侧光点信号。所述第二截止频率低于所述第一截止频率。
图3C示出所述第一平均电路1000和所述第二平均电路2000。该第一平均电路1000和第二平均电路2000可以实现为低通滤波器电路。该低通滤波器电路使快速变化变得平滑(积分)。其允许缓慢变化的信号未受阻挡地传送。
该第一平均电路1000被设计成以第一截止频率工作并且包括：
1.电路1000a-1000d，其被设置用于平均由光接收区域A到D形成的主光点信号。
该第二平均电路2000被设计成以第二截止频率工作，该第二截止频率低于第一截止频率。该第二平均电路2000包括：
1.电路2000a和电路2000b，它们被设置用于平均由光接收区域E和F形成的侧光点信号；以及
2.电路2000c和电路2000d，它们被设置用于平均由光接收区域G和H形成的侧光点信号。
在实施例中，利用晶体管实现所述第二平均电路2000(即电路2000a、2000b、2000c和2000d)。通过施加低偏置电流来操纵这些晶体管，这自动意味着低带宽和低功耗。该偏置电流被设定为低。这减少了相应电路的功耗，并且因此减少了光电探测器电路的功耗。仅需要从侧光点信号探测伺服信号，并且因此低带宽是足够的。例如，主光点信号使用100MHz的带宽。侧光点信号的带宽可以是主光点信号带宽的一部分，例如1MHz。
在另一个实施例中，利用大面积晶体管实现所述第二平均电路2000(即电路2000a、2000b、2000c、2000d)。该大面积晶体管本身具有相对较低的带宽。此外，它们具有以下优点：它们相互之间匹配准确(即用于处理侧光点信号S1的电路2000a和2000b能够与用于处理侧光点信号S2的电路2000c和2000d匹配)。该大面积晶体管以低电流密度工作，这是因为较低的电流密度减少了每个单位面积的功耗。因此减少了所述光电探测器的功耗。
使用以上实施例，对于使用8段或12段的16×DVD光电探测器集成电路而言，一般可以减少大约100-200mW的功耗。
该方法不需要任何对于主光点信号和侧光点信号的采样。所述四个侧光点可以具有一般为主光点信号带宽一部分的带宽。用于处理侧光点信号的带宽减少到仅用于伺服目的所需要的值，例如1MHz的带宽已经足够了。否则，需要100-150MHz的带宽以允许对16×DVD进行采样。
当以多个数据记录速度在光学记录载体2(例如蓝光盘、CD、DVD)上记录数据时，实施该方法。
在又一个实施例中，根据光学记录载体2的类型和数据记录速度来选择光电探测器电路的增益值。制造许多类型(单层和双层)的光学记录载体(例如光盘)，例如CD-R、CD-RW、DVD+R、DVD+RW、BD-RE。该光盘驱动器1必须以不同记录速度支持这些不同的光盘类型，例如1×、2×、...8×等。所述光电探测器电路必须满足：i)不同类型的光盘ii)不同的记录速度以及iii)不同的反射率值。不同的光盘类型是由不同材料构成的，其具有不同的磁道宽度和深度的物理属性、具有不同的反射率值，并反射光量在这些不同类型的光盘之间变化。因此，该光电探测器电路允许一定范围的增益值。根据光盘的类型、写入速度和数据写入条件的变化适当选择增益值确保了探测器信号总体来说从不饱和。
在又一个实施例中，主光点信号和侧光点信号被标准化。标准化的优点在于，处理之后的信号(例如摆动信号和伺服信号)的振幅在读-写转变时不会显著改变。一般可以通过将输出信号除以表示光点总能量的和信号来实现标准化。
一般而言，市场上买到的光电探测器集成电路具有输出主光点信号的高速通道和输出侧光点信号的低速通道。所公开的方法总体上减少了光电探测器电路中高速通道的数量，从而实现了显著的功率减少。所述光电探测器电路包括：第一平均电路1000，其被设置为使用第一截止频率处理所述主光点信号；以及第二平均电路2000，其被设置为使用第二截止频率处理所述侧光点信号，第二截止频率低于第一截止频率。
在实施例中，使用能够由低偏置电流操纵的晶体管来实现第二平均电路2000。
在又一个实施例中，使用大面积晶体管来实现第二平均电路2000。
此外，如实施例中所述，所述光盘驱动器1包括可变增益光电探测器电路35。所述光盘驱动器1可以是能够记录数据的蓝光驱动器、CD驱动器或者DVD驱动器。
一般而言，在光盘驱动器1中，当在光学记录载体2上记录数据时采样来自光电探测器集成电路的主光点信号和侧光点信号。这包括在写入过程中的适当时刻采样探测到的信号，例如对于CD-R介质而言在偏置电平(读电平)结束时。采样的优点在于，采样之后的信号范围比平均之后的范围小得多。例如，在CD-R的情况下，写入过程中的采样电平相似于读取过程中的电平，从而使得当从读取切换到写入模式时不需要太多的增益切换，反之亦然。因此，一般而言，光学驱动器使用所述采样方法。如上所述，所述采样方法需要对采样信号进行高速处理，并且因此需要高速电路。所述高速电路增加了光电探测器电路中的功耗。所公开的实施例减少了光电探测器电路的功耗并且需要低速电路。
可以存在一种可变增益光电探测器电路，其既具有高速电路(即使用采样并且耗费更多电能的电路)也具有低速电路(即如实施例中所公开的使用平均并且减少功耗的电路)。在这种情况中，本申请必须决定选用哪一种(即高速电路或者低速电路)。而且，一般能够使不被使用的电路失效。
在本质上，仅需要从侧光点信号来探测伺服信号，并且因此低带宽足以处理侧光点信号。该思想是：当在光学记录载体上记录数据时，在所有盘上以及在所有速度上均使用平均方法。这意味着不需要高速采样。利用具有第一截止频率的第一平均电路处理主光点信号。利用具有第二截止频率的第二平均电路处理侧光点信号。第二截止频率低于第一截止频率。用于处理侧光点信号的第二平均电路具有低带宽，并且使用低偏置电流，从而减少光电探测器电路的功耗。
尽管已经通过使用8段光电探测器电路的实施例阐明了本发明，但是它还适用于12段光电探测器电路。在所述实施例中，所述光盘驱动器能够记录数据。然而，所述盘驱动器可以至少实施以下操作中的一种：记录、复制和擦除。本领域技术人员能够以软件或者硬件和软件来实现所描述的实施例。通过研究附图、所述公开和所附权利要求来实践所要求保护权利的本发明的本领域技术人员，能够理解并实现对所公开的实施例的其他改变。动词“包括”的使用不排除权利要求或者说明书中所声明的元件之外的元件的存在。在元件或步骤之前使用不定冠词“一”不排除多个这样的元件或步骤的存在。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制。附图和说明书将被视为其仅仅是说明性的，而不限制本发明。
总之，描述了一种减少可变增益光电探测器电路的功耗的方法。该可变增益光电探测器电路具有输出主光点信号和至少一个侧光点信号的输出端。通过将光束分成主光束和至少一个侧光束并且在光学记录载体上将主光束聚焦成主光点M以及将侧光束聚焦成至少一个侧光点S1或者S2来形成该主光点M和侧光点S1或S2。该方法利用具有第一截止频率的第一平均电路来处理主光点信号。利用具有第二截止频率的第二平均电路来处理侧光点信号。所述第二截止频率小于所述第一截止频率。

Claims (13)

1.一种减少可变增益光电探测器电路(35)的功耗的方法，该可变增益光电探测器电路具有输出主光点信号和至少一个侧光点信号的输出端，通过将光束分成主光束和至少一个侧光束并且在光学记录载体上将主光束聚焦为主光点(M)以及将侧光束聚焦为至少一个侧光点(S1或S2)来形成所述主光点(M)和所述侧光点(S1或S2)，该方法包括：
利用具有第一截止频率的第一平均电路(1000)处理所述主光点信号；以及
利用具有第二截止频率的第二平均电路(2000)处理所述侧光点信号，所述第二截止频率低于所述第一截止频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中利用第二平均电路(2000)处理所述侧光点信号包括利用低偏置电流驱动晶体管。
3.根据权利要求1所述的方法，其中利用第二平均电路(2000)处理所述侧光点信号包括驱动大面积晶体管。
4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中在以多个数据记录速度在光学记录载体(2)上记录数据时执行该方法。
5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述方法还包括根据光学记录载体(2)的类型和数据记录速度来选择所述可变增益光电探测器电路(35)的增益值。
6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述方法还包括将所述主光点信号和所述侧光点信号标准化。
7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中在8段可变增益光电探测器电路或者12段可变增益光电探测器电路上实施所述方法。
8.根据权利要求4到7中任一项所述的方法，其中在光学记录载体上记录数据包括：
在蓝光盘或者DVD或者CD上记录数据。
9.一种可变增益光电探测器电路(35)，其具有输出主光点信号和侧光点信号的输出端，通过将光束分成主光束和至少一个侧光束并且在光学记录载体上将主光束聚焦成主光点(M)以及将侧光束聚焦成至少一个侧光点(S1或S2)来形成所述主光点(M)和所述侧光点(S1或S2)，该可变增益光电探测器电路包括：
被设置为利用第一截止频率处理主光点信号的第一平均电路(1000)；以及
被设置为利用第二截止频率处理侧光点信号的第二平均电路(2000)，所述第二截止频率低于所述第一截止频率。
10.根据权利要求9所述的可变增益光电探测器电路(35)，其中被设置为处理侧光点信号的所述第二平均电路(2000)包括能够由低偏置电流驱动的晶体管。
11.根据权利要求9所述的可变增益光电探测器电路(35)，其中被设置为处理侧光点信号的所述第二平均电路(2000)包括大面积晶体管。
12.一种光盘驱动器(1)，包括：
光学系统(30)，其用于扫描光学记录载体(2)的轨道，该光学系统包括：被设置为生成光束的光生成器(31)，用于将光束分成主光束和至少一个侧光束的透镜系统，用于在光学记录载体(2)上将主光束聚焦成主光点(M)以及将侧光束聚焦成至少一个侧光点(S1或S2)的聚焦单元；以及
可变增益光电探测器电路(35)，其具有输出主光点信号和侧光点信号的输出端，通过将光束分成主光束和至少一个侧光束并且在光学记录载体上将主光束聚焦成主光点(M)以及将侧光束聚焦成至少一个侧光点(S1或S2)来形成所述主光点(M)和所述侧光点(S1或S2)，该可变增益光电探测器电路(35)还包括：
被设置为利用第一截止频率处理主光点信号的第一平均电路(1000)；以及
被设置为利用第二截止频率处理侧光点信号的第二平均电路(2000)，所述第二截止频率低于所述第一截止频率。
13.根据权利要求12所述的光盘驱动器，其中所述光盘驱动器是蓝光驱动器、DVD驱动器或者CD驱动器。
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