CN1230809C - 光记录再现装置中驱动激光二极管的激光驱动器及其方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种在光记录和再现装置中用于驱动激光二极管的激光二极管驱动器，通过接收信道控制信号，控制来自激光二极管的激光信号的功率电平，包含：多个开关，用于分别接通和关断一驱动电压，根据信道控制信号，每个开关对应一不同的激光信号的功率电平；第一加法器，用于对驱动电压相加，并输出相加的信号；监测二极管，用于监测激光信号的功率电平，并输出监测信号；采样和保持单元，用于对监测信号采样和保持，并输出指示其的信号；差分放大器，用于计算对应于激光信号的功率电平的基准信号和从采样和保持单元输出的信号之间的差；以及第二加法器，用于将该差和所述和信号相加，并从其输出驱动信号以驱动激光二极管。

Description

光记录再现装置中驱动激光二极管的激光驱动器及其方法
技术领域
本发明涉及一种用于驱动在光记录和再现装置中的激光二极管(LD)的LD驱动器，更具体地说，涉及一种具有自动激光功率控制(ALPC)功能的装置，该装置能利用一LD驱动器驱动两个或更多个LD、涉及一种用于为此将光记录和再现装置初始化的方法，以及用于驱动该装置的方法。
背景技术
图1表示目前用于大多数光记录装置的激光二极管(LD)驱动器的结构。
图1所示的LD驱动器100包含：开关10a-10c、用于将开关10a-10c的输出相加的第一加法器12、用于将第一加法器12的输出按照预定放大倍数放大的放大器14、第二加法器16以及高频调制器(HFM)。
将与例如为LD的峰值功率电平、偏置或擦除功率电平以及读出功率电平对应的，例如为峰值电流、偏置电流和读出电流的电流或电压施加到开关10a-10c。利用例如为峰值控制、偏置控制及读出控制的控制信号接通和关断功率电平。
利用第一加法器12将开关10a-10c的输出相加。第一加法器12的输出施加到记录介质上。由于仅利用第一加法器12的输出不能充分驱动LD(未表示)，通过放大器14将第一加法器12的输出放大并输出。
利用HFM18产生用于去除由光传感头(pick up)(未表示)引起的光干扰噪声的高频调制信号。第二加法器16将高频调制信号与放大器14的输出相加。LD(未表示)产生与第二加法器16的输出相对应的记录信号。这里，设定高频调制信号，以便为了去除光干扰噪声具有最有效频率和幅值，高频调制信号主要用于读出模式。
在图1所示的装置中，根据所用信道的数目(2到5)即在记录信号中的驱动电平的数目，开关的数目可以是2到5。
如在图2中所示，LD按照工作温度变化。图2表示由Toshiba Co.，Ltd销售的型号为TOLD9452MB的LD输出特性。如在图2中所示，当使用LD工作温度升高时，在相同的输入电流下，光输出降低。例如，当输入电流为110毫安时，光输出从25℃下的40毫瓦降低到70℃下的约20毫瓦。该光输出降低引起记录功能下降或者不能实现。
改进这一问题的一种措施是自动激光二极管功率控制(ALPC)。在ALPC中，通过一附加的监测二极管监测LD的输出，并将LD的输出变化反馈。因此，将LD的输出维持均匀。
然而，在常规技术中，仅利用LD驱动器不能实现ALPC功能，要利用附加的电路或集成电路(IC)才能实现。因此，在将利用这种电路组件提供的LD输出控制信号供给到LD时，在接口操作过程中由于电磁波干扰可能引起误操作。此外，当记录速度提高时，可能不能执行接口操作。
此外，由于记录技术的发展并要求增加容量，LD的波长降低到780微米(在CD的情况下)、635微米或650微米(在DVD的情况下)以及410微米。当按照较低兼容性和在记录介质之间共用的目的，记录和再现装置包含多个LD时，需要与各自LD相对应的用于ALPC的电路组件。因此，必须包含多个用于执行相似操作的电路组件。要使产品小型、体轻和便宜，这成为一大障碍。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种激光二极管(LD)驱动器，其具有自动激光二极管功率控制(ALPC)功能并能利用一个装置驱动多个激光二极管。
本发明的另一个目的是提供一种方法，用于将一适用于LD驱动器的光记录和再现装置初始化。
本发明的再一个目的是提供一种方法，用于驱动一种能够根据LD输出的变化自动补偿驱动电平的LD驱动器。
根据本发明的一个方面，提供一种在光记录和再现装置中用于驱动激光二极管的激光二极管驱动器，通过接收信道控制信号，控制来自激光二极管的激光信号的功率电平，包含：多个开关，用于分别接通和关断一驱动电压，根据信道控制信号，每个开关对应一不同的激光信号的功率电平；第一加法器，用于对驱动电压相加，并输出相加的信号；监测二极管，用于监测激光信号的功率电平，并输出监测信号；采样和保持单元，用于对监测信号采样和保持，并输出指示其的信号；差分放大器，用于计算对应于激光信号的功率电平的基准信号和从采样和保持单元输出的信号之间的差；以及加法器，用于将该差和所述第一加法器输出的信号相加，并从其输出驱动信号以驱动激光二极管。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于驱动激光二极管的方法，包含有：接收信道控制信号，所述信道控制信号用于控制来自激光二极管的激光信号的功率电平；根据所述信道控制信号，分别接通和关断多个对应于激光信号的功率电平驱动电压；对驱动电压相加，并将和信号输出；监测激光信号的功率电平，并输出监测信号；对监测信号采样和保持，并输出指示其的信号；计算对应于激光信号的功率电平的基准信号和所述经采样和保持的监测信号之间的差；以及将该差和所述和信号相加，并从其输出驱动信号以驱动激光二极管。。
因此，为了实现第一个目的，提供一种用于驱动激光二极管的激光二极管驱动器，通过接收例如为峰值控制信号、偏置控制信号和读出控制信号的信道控制信号，控制从激光二极管输出的激光信号的功率电平，包含：一些开关，用于响应于信道控制信号接通和关断对应的激光信号的功率电平对应的例如为峰值驱动电压、偏置驱动电压和读出驱动电压的驱动电压；第一加法器，用于将各开关的输出相加；采样和保持器，用于对由一用于监测从激光二极管输出的激光信号功率电平的监测二极管提供的监测信号采样和保持；差分放大器，用于计算基准信号和从采样和保持器输出的信号之间的差，该基准信号用于设定从激光二极管输出的激光信号的基准功率电平；以及第二加法器，用于将差分放大器的输出和第一加法器的输出相加，并输出相加结果作为驱动激光二极管的信号。
为了实现第二个目的，提供一种用于驱动光记录和再现装置的方法，包含的步骤有：确定装入的记录介质的类型；和根据确定的记录介质的类型设定与从激光二极管驱动器中的激光二极管输出的激光信号功率电平相对应的驱动电压。
为了实现第三个目的，提供一种用于在光记录和再现装置的记录模式中与从激光二极管输出的激光信号功率电平变化相对应补偿激光二极管驱动器的偏置驱动电压的方法，包含的步骤有：存储一偏置驱动电压；和检测从激光二极管输出的激光信号的偏置功率电平变化；和对应于检测的偏置功率电平变化的数值补偿偏置驱动电压。
附图说明
通过参照附图详细介绍本发明的优选实施例，本发明的上述目的和优点将会变得更加明显，其中：
图1是表示常规激光二极管(LD)驱动器结构的方块图；
图2是表示LD输出特性的曲线图；
图3是表示根据本发明的LD驱动器结构的方块图；
图4A是表示用于记录CD-RW的信号波形图；
图4B是表示用于记录DVD-RAM的信号波形图；
图5是表示用于介绍在图3所示装置中的采样和保持器的采样操作的波形图；以及
图6是根据本发明的初始化和驱动的方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图详细介绍本发明的的结构和操作。
图3是表示根据本发明的激光二极管(LD)驱动器结构的方块图。在图3所示装置中，执行与图1所示装置中操作相同的元件使用与图1相同的标号标注。省略对这些元件的介绍。
图3所示装置200除了图1所示的以外还包含可变增益放大器20、采样和保持器22、模拟多路转换器24、差分放大器26、门电路28以及开关30。
用于确定光记录和再现装置的工作模式(记录模式或再现模式)的门电路28接收例如为峰值控制、偏置控制和读出控制的信道控制信号并确定光记录和再现装置的工作模式。
通过施加从系统控制装置(未表示)另外提供的模式信号，可以确定光记录和再现装置的工作模式。在这种情况下，在常规的LD驱动器中必须包含用于接收模式信号的输入引脚。为了避免这一点，根据信道控制信号确定光记录和再现装置的工作模式。下面参照表1将详细介绍门电路的模式确定操作。
可变增益放大器20根据光记录和再现装置的模式按照不同的放大倍数将监测二极管(未表示)的输出信号Mon-PD放大。
采样和保持器22对可变增益放大器20的输出信号进行采样和保持，并提供经采样和保持的信号作为差分放大器26的反相输入。
模拟多路转换器24根据从门电路28提供的模式信号，选择偏置或读出电流，并将所选择的偏置电流提供作为差分放大器26的非反相输入。
差分放大器26输出反相输入和非反相输入之间的差。差分放大器26的输出施加到第二加法器16并控制LD驱动器200的输出电平。
利用LD选择信号sel-LD选择该用于选择需驱动的LD的开关30，该选择信号是按照在光记录和再现装置操作的起始阶段，利用一系统确定的记录介质的类型设定的。
高频调制器(HFM)18根据需驱动的LD输出不同的高频调制信号。
下面更详细地介绍图3所示装置的操作。
将例如为峰值电流、偏置电流和读出电流的电流施加到各自开关10a-10c，其中每个电流对应于需使用的LD的例如为峰值功率电平、偏置(或擦除)功率电平和读出功率电平的每一功率电平。
当光记录和再现装置操作时，持续地提供各功率电平，并利用例如为峰值控制、偏置控制和读出控制的各对应的控制信号接通和关断。
图4A是表示CD读写(CD-RW)记录操作的信号波形图。图4B是表示DVD-RAM记录操作的信号波形图。在图4A和4B中，(a)表示输入的非返回到零的反相(NRZI)数据，(b)表示从LD输出的记录脉冲。其余部分表示各控制信号的时序。通过将各控制信号彼此组合可以得到具有与记录脉冲的波形相同的波形的驱动信号LD driver_out。将该驱动信号LD driver_out施加到LD并从LD得到(b)中的记录脉冲。
LD具有如在图2中所示的与温度相关的输出特性。即，当LD的温度由于LD本身的温度增加或外部温度增加而增加时，光输出降低。利用一闭环补偿由于LD的温度变化引起的光输出变化，该闭环由可变增益放大器20、采样和保持器22、差分放大器26、第二加法器16和LD(未表示)组成。
即，利用监测二极管(未表示)检测LD的输出电平。利用可变增益放大器20按照光记录和再现装置的工作模式将监测二极管(未表示)的输出信号mon-PD可变放大，并由采样和保持器22保持。模拟多路转换器24根据光记录和再现装置的工作模式选择偏置电流或擦除电流并输出所选择的电流。差分放大器26输出采样和保持器22的输出和模拟多路转换器24的输出之间的差。
这时，门电路28接收信道控制信号，确定光记录和再现装置的工作模式，并向可变增益放大器20、采样和保持器22和模拟多路转换器24提供该表明确定的模式的模式信号。
表1表示门电路28的模式确定操作。
                           表1
  读出控制   偏置控制   峰值控制   模式   附注
  0   ×   ×   停用   停用LD驱动器
  1   0   0   再现   HFM接通
  1   1   0   记录   HFM接通和关断
  1   0   1
  1   1   1   HFM关断
如表1中所示，当偏置控制信号或峰值控制信号有效时(在表中为“1”的情况下)，门电路28确定光记录和再现装置为记录和擦除模式，而在其它情况下为再现模式。
此外，当门电路28确定为的停用模式时，当读出控制信号无效时其中必不驱动LD。
如表1中所示，利用门电路28确定每一种模式。相应地，确定可变增益放大器20、采样和保持器22和模拟多路转换器24的工作特性。
当为再现模式时，利用可变增益放大器20设定读出增益，采样和保持器22连续地或周期性地工作，模拟多路转换器24选择读出电流。
当为记录或擦除模式时，利用可变增益放大器20设定写入增益，采样和保持器22周期性地工作，模拟多路转换器24选择偏置(或擦除)电流。
由其中偏置控制信号有效的区间选择采样和保持周期。
表2表示采样和保持器22的采样操作。
                       表2
  序号   产生采样和保持信号的方法   附注
  0   按原状输出偏置控制信号   根据每个产生的采样和保持信号得到必要
  1   根据偏置控制信号和偏置控制的一次延迟信号执行“与”运算并输出“与”运算结果   的信号幅值，并可以部分利用得到的信号幅值
  2   根据偏置控制信号和偏置控制的二次延迟信号执行“与”运算并输出“与”运算结果
  3   根据偏置控制信号和偏置控制的三次延迟信号执行“与”运算并输出“与”运算结果
图5表示根据表2的采样和保持操作的时序图。
为何采样和保持器22要对偏置控制信号采样的原因是：由于在自适应记录方法中偏置控制信号的频率低于峰值控制信号或读出控制信号的频率以及偏置控制信号的变化量小于峰值控制信号或读出控制信号的变化量，可以易于对偏置控制信号采样，其中移动和记录根据相邻标记-间隔的长度形成一个多脉冲序列(mult train)的每个脉冲的宽度或上升或下降位置。
这里，输入的NRZI信号的宽度不同于偏置控制信号的宽度。这是因为偏置控制信号的脉冲宽度相应于第一脉冲上升沿和冷态(cooling)脉冲上升沿(也称为自适应边沿控制)变化。
此外，图中表示了通过延迟偏置控制信号得到的信号的延迟时间单位与记录介质的时钟周期相同。然而，为了提高采样的精确度，可以将延迟时间单位设定得短于记录介质的时钟周期。
开关30根据选择信号sel-LD选择需使用的LD，例如CD系列为780微米LD，DVD系列为650微米LD。在将光记录和再现装置初始化期间执行选择LD的操作。
HFM18根据需使用的LD类型产生具有不同频率和幅值的高频调制信号。利用选择信号sel-LD控制HFM18的操作。由于在图3中所示装置可以与运行最佳功率控制器(ROPC)无关控制LD的功率，该装置可以与ROPC分开使用或与ROPC一起使用。这里，用于向LD驱动器提供驱动电流的ROPC控制电流，以使再现信号的Vpp是均匀的。
图6是表示根据本发明的初始化的方法和驱动方法的流程图。在图6中，从s60到s68的步骤对应于初始化的方法。从s74到s96的步骤对应于驱动方法。在驱动方法从s74到s96的步骤中，当偏置电流的变化量大于一预定值时，校正或验证峰值功率电平。
监测插入的记录介质的类型(步骤s60)。记录介质包含CD、CD-RW和DVD。由于光反射率通常依各种记录介质变化，利用光反射率的差别确定记录介质的类型。
执行适合于监测记录介质的类型的初始化操作。即，利用选择信号sel-LD选择需使用的LD，设定与装入的记录介质相对应的用于采样和保持器22的驱动电压和采样时间信息，以及设定监测边界(步骤s62)。这里，监测边界是指这样一种边界，在该边界内，当从LD输出的激光信号功率电平在一定范围内变化时，不必补偿偏置驱动电压或峰值驱动电压。
移动光头到最内侧圆周或最外侧圆周，或将焦点上移动以达到最高程或下移到最低程(步骤s64)。这是用于测试LD的预备性操作。
执行LD测试模式(步骤s66)。在LD测试模式中，在初始化期间按照均匀的间隔输出读出记录功率、擦除记录功率和写入记录功率，通过监测校正各驱动电压，并进行测试以发现LD是否存在异常。在初始化期间利用LD测试模式测试LD，然而，在操作期间可以选择性地执行LD测试。
即，可以将LD测试模式用于测试或校正各驱动电压。
在LD测试操作期间LD测试操作可能影响在记录介质中记录的材料。因此，在LD测试模式中，通过将光传感头移动到记录介质的最内侧圆周或最外侧圆周，或者通过将聚焦伺服机构上移动光传感头中的物镜以达到最高程，从而保护记录的材料。通过上或下移动物镜达到最高程或最低程而不是通过将光传感头移动到记录介质的最内侧圆周或最外侧圆周，可以使用于测试LD的时间最小化。
检查是否产生误差(步骤s68)。当产生误差时，操作过程返回到步骤s62，重复测试LD。当连续两次产生误差时，在步骤s70中，产生中断，操作过程终止。
当未产生误差时，操作过程进行到步骤s74，执行再现模式，或者操作过程进行到步骤s80，执行记录模式。
在再现模式，通过搜索执行再现操作(步骤s74)并再现数据(步骤s76)。
当确定为记录模式时，存储当前的偏置电流(步骤s80)。
检测偏置电流(步骤s82)。
将该偏置电流与当前的偏置电流比较，以确定该偏置电流与当前的偏置电流之间的差是否偏移到监测边界之外(步骤s84)。该监测边界是在步骤s62中设定的。
当该偏置电流在监测边界之内时，通过重复地执行搜索步骤(步骤s86)、记录步骤(步骤s88)和数据验证(proof)步骤(步骤s90)来记录数据。
由于在图3中所示的装置在记录或擦除操作期间按照表2中所示，根据该偏置电流执行自动激光二极管功率控制(ALPC)操作，如果需要可以通过周期性地控制峰值电流补偿峰值功率。因此，当该偏置电流稍微偏移监测边界之外时，峰值电流补偿误差量是可忽略的。即，当斜率彼此相同或几乎相同时，可以不补偿峰值电流补偿误差。
当检测的偏置电流偏移监测边界之外时，即，当偏置电流的变化量大于一预定值时，校正或检查峰值功率。根据LD改变监测边界。LD输出越高，搜索范围的容许程度越高。
移动光头到最内侧圆周或最外侧圆周，或者将焦点上移到最高程或下移到最低程(步骤s92)。
根据预先写入的查询表或预定的计算法，计算校正量(步骤s94)。
通过运用计算的校正量校正峰值(写入)功率(步骤s96)。
操作过程进行到步骤s80，更新偏置电流。
如上所述，根据本发明的LD驱动器，由于将ALPC电路装入到LD驱动器，可以防止像常规技术中由于它们彼此分开，在接口工作期间LD驱动器和ALPC电路之间产生的电磁波干扰引起的误操作的出现。
此外，由于可以利用一个LD驱动器驱动多个激光驱动器，能够实现较低的兼容性和多种介质共用。
根据本发明的初始化的方法，对应于用于利用LD驱动器驱动多个LD的光记录和再现装置中的记录介质，对LD驱动器进行初始化。
根据本发明的驱动LD的方法，以自适应方式补偿LD的输出功率。

Claims (26)

1.一种在光记录和再现装置中用于驱动激光二极管的激光二极管驱动器，通过接收信道控制信号，控制来自激光二极管的激光信号的功率电平，包含：
多个开关，用于分别接通和关断一驱动电压，根据信道控制信号，每个开关对应一不同的激光信号的功率电平；
第一加法器，用于对驱动电压相加，并输出相加的信号；
监测二极管，用于监测激光信号的功率电平，并输出监测信号；
采样和保持单元，用于对监测信号采样和保持，并输出指示其的信号；
差分放大器，用于计算对应于激光信号的功率电平的基准信号和从采样和保持单元输出的信号之间的差；以及
第二加法器，用于将该差和所述第一加法器输出的信号相加，并从其输出驱动信号以驱动激光二极管。
2.根据权利要求1所述的激光二极管驱动器，还包含：用于根据所述信道控制信号确定光记录和再现装置的工作模式的门电路。
3.根据权利要求2所述的激光二极管驱动器，其中工作模式包含再现模式、记录和擦除模式、以及停用模式。
4.根据权利要求3所述的激光二极管驱动器，还包含：
可变增益放大器，用于根据由门电路确定的工作模式，可变放大监测信号并向采样和保持装置提供放大的监测信号，以及
模拟多路转换器，用于根据由门电路确定的工作模式输出基准信号。
5.根据权利要求4所述的激光二极管驱动器，其中模拟多路转换器接收一用于规定来自激光二极管的激光信号的偏置功率电平的偏置功率驱动电压和一用于规定该激光信号的读出功率电平的读出功率驱动电压，并根据由门电路确定的工作模式，在再现模式下输出读出功率驱动电压，在记录和擦除模式下输出偏置功率驱动电压作为基准信号。
6.根据权利要求5所述的激光二极管驱动器，其中采样和保持单元在偏置控制信号有效的时间段内执行采样操作。
7.根据权利要求5所述的激光二极管驱动器，其中采样和保持单元在一时间段内执行采样操作，在该时间段内通过对偏置控制信号和经延迟偏置控制信号得到的信号执行逻辑与运算得到的信号有效。
8.根据权利要求7所述的激光二极管驱动器，还包含延迟时间单位，用于将偏置控制信号延迟一等于记录介质的时钟周期的量。
9.根据权利要求7所述的激光二极管驱动器，还包含延迟时间单位，用于将偏置控制信号延迟一短于记录介质的时钟周期的量。
10.根据权利要求2所述的激光二极管驱动器，其中当偏置控制信号或峰值控制信号有效时，门电路装置将工作模式确定为记录和擦除模式。
11.根据权利要求10所述的激光二极管驱动器，其中当偏置控制信号与峰值控制信号无效并且读出控制信号有效时，门电路装置将工作模式确定为再现模式。
12.根据权利要求11所述的激光二极管驱动器，其中当读出控制信号无效时，门电路装置将光记录和再现装置的工作模式确定为其中将不驱动激光二极管的停用模式。
13.根据权利要求2所述的激光二极管驱动器，还包含开关，利用激光二极管选择信号驱动，以便将驱动信号选择性地输出到两个或更多个激光二极管。
14.根据权利要求13所述的激光二极管驱动器，还包含用于产生高频调制信号的高频调制器，用以去除由光传感头引起的光干扰噪声的影响，并将高频调制信号提供到所述第二加法器。
15.根据权利要求14所述的激光二极管驱动器，其中高频调制信号根据激光二极管选择信号包含不同频率和幅值。
16.根据权利要求1所述的激光二极管驱动器，其中驱动电压包含峰值功率驱动电压、偏置功率驱动电压、以及读出功率驱动电压。
17.根据权利要求1所述的激光二极管驱动器，其中所述信道控制信号包含峰值控制信号、偏置控制信号及读出控制信号。
18.根据权利要求2所述的激光二极管驱动器，其中光记录和再现装置的工作模式由系统控制单元提供。
19.一种用于驱动激光二极管的方法，包含有：
接收信道控制信号，所述信道控制信号用于控制来自激光二极管的激光信号的功率电平；
根据所述信道控制信号，分别接通和关断多个对应于激光信号的功率电平驱动电压；
对驱动电压相加，并将和信号输出；
监测激光信号的功率电平，并输出监测信号；
对监测信号采样和保持，并输出指示其的信号；
计算对应于激光信号的功率电平的基准信号和所述经采样和保持的监测信号之间的差；以及
将该差和所述和信号相加，并从其输出驱动信号以驱动激光二极管。
20.根据权利要求19所述的方法，其中采样在偏置控制信号有效的时间段内执行。
21.根据权利要求19所述的方法，其中采样在一时间段内执行，在该时间段内通过对偏置控制信号和经延迟偏置控制信号得到的信号执行逻辑与运算得到的信号有效。
22.根据权利要求19所述的方法，其中当偏置控制信号或峰值控制信号有效时，将工作模式确定为记录和擦除模式。
23.根据权利要求19所述的方法，其中当偏置控制信号与峰值控制信号无效并且读出控制信号有效时，将工作模式确定为再现模式。
24.根据权利要求19所述的方法，其中当读出控制信号无效时，将工作模式确定为其中将不驱动激光二极管的停用模式。
25.根据权利要求19所述的方法，还包含将驱动信号选择性地输出到两个或更多个激光二极管。
26.根据权利要求19所述的方法，还包含产生高频调制信号，用以去除由光传感头引起的光干扰噪声的影响，并将高频调制信号提供到和差分输出相加的步骤。
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