CN1975890A - 光盘装置、半导体激光器驱动器和光拾取器 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够在宽带域内降低由激光器驱动装置与半导体激光器之间的电阻不匹配引起的激光器驱动信号的波形失真，并能够提高再现时高频重叠的电力效率的装置。控制激光器驱动装置的输出电阻及激光器驱动装置与半导体激光器之间的信号传送线路的线路电阻，使规定频带区域的电阻匹配。具体地，设置用于控制激光器驱动装置输出电阻的输出电阻控制电路，根据半导体激光器电阻、传送线路电阻改变激光器驱动装置的输出端子电阻。

Description

光盘装置、半导体激光器驱动器和光拾取器

本发明的优先权是2005年12月1日提交的日本专利2005-347419，作为本申请的参考。

技术领域

本发明为涉及射出激光束(laser beam)，在光盘上进行记录或从光盘进行再现的光拾取装置，和上述光拾取器中使用的半导体激光器驱动装置，以及使用这些装置在光盘上进行记录或从光盘进行再现的光盘装置。

背景技术

为了通过从光拾取器射出的激光束的能量改变光盘记录膜的状态而记录信息，激光器驱动装置具有输出被调制的激光器电流的激光器电流输出电路。

而且，在从光盘再现信息时，为了降低由向激光器返回的光(opticalfeedback)与来自激光器的射出光的干涉所产生的光强度的变化(lightintensity fluction)(激光噪音)，激光器驱动装置具有用于在高频调制激光的高频重叠电路(high-frequency superposing circuit)。

关于激光器与激光器驱动电路之间的电阻匹配(impedancematching)，有日本专利特开2004-281975号公报、日本专利特开2003-229640号公报。而且，关于LD(Laser Diode：激光二极管)调制信号生成部与LD驱动部之间的电阻的匹配，有日本专利特开2005-268659号公报。

发明内容

光盘装置记录的数据的位速率因光盘的种类、记录速度等而变化，激光器调制电路的调制频率从1MHz左右到200MHz左右之间变化。这里驱动激光器的信号的波形紊乱，激光器电流受其影响时，射出光能量发生变动，对光盘的记录信息产生不良影响。因此，必须尽力降低激光器驱动信号的波形失真的发生。

图1是现有的光盘装置中光拾取器的激光发光电路部20的方框图。激光发生电路部20由激光器驱动装置1和半导体激光器3构成，它们由配置在光拾取器表面的柔性印刷电路基板电连接。在光盘装置中，由于用于在光盘上记录信息的数据位速率低，激光调制信号的上升时间Tr、下降时间Tf分别为数ns左右，所以光拾取器上的激光器驱动装置与半导体激光器之间数十mm的传送线路的长度(transmissionline length)，与对应于激光器调制信号的传递信号频率的波长相比充分短，因此，传送线路的特性电阻的影响几乎可以忽略。

图2是现有的半导体激光器3的高频等价电路，如图2所示，半导体激光器的高频等价电路由数欧姆到数十欧姆左右的电阻rd和与该电阻并联的数pF到数十pF左右的电容Cs，以及与它们串联的数nH左右的电感Ls构成。由于在上述传递频带中上述电感Ls与电容Cs的影响很小，所以在记录时激光器调制的情况下，可以将半导体激光器大致作为电阻元件rd。因此在激光器驱动装置1与半导体激光器3的电路设计中，得到从高电阻的定电流源驱动低电阻的半导体激光器3的结构，可以几乎不考虑两者的电阻匹配。

但是根据提高光盘装置的记录速度及新的光盘规格的提案，记录信息时的数据位速率逐渐升高。例如在DVD(Digital Versatile Disc：数字多功能盘)中有以标准速度的16倍的速度进行记录的装置，在这种情况下，激光器驱动信号的频率光谱的上限超过60MHz。进一步处于研究阶段的Blu-ray在以标准速度的12倍进行记录时，此时激光器驱动信号的频率光谱的上限超过200MHz以上。此时为了传递这样的高频信号，激光调制信号的Tr、Tf也必须在1ns以下，传递频带达到100MHz～1GHz。因此，为了以低失真传递激光器驱动信号，必须降低引起电阻不匹配的反射、频率特性紊乱的波形失真，因此，必须进行激光器驱动装置1、传送线路2与半导体激光器3的相互电阻的匹配。

激光器、激光器电流输出电路、高频重叠电路，都需要对高频动作的相互电阻进行匹配。

而且，高频重叠电路的调制频率设置得较高，大多为300MHz～500MHz左右，以避免对再现信号产生影响。在高频重叠电路中，由于优选为了得到所希望调制系数的激光器射出光的电力较低，所以必须将高频电力高效率地传到半导体激光器。但是在半导体激光器3的高频等价电路中，不能忽略电感Ls、电容Cs，在激光器驱动装置1的设计中对于与半导体激光器3的电阻匹配考虑得较少，设计高频信号电平，以向半导体激光器3供给充分的高频电力。但是，对高频重叠的考虑方式也发生变化，为了以尽量少的高频电力得到必要的调制系数，就产生了为了将高频信号高效地从激光器驱动装置1传递到半导体激光器3而进行地电阻的匹配的要求。

因此，激光电流驱动电路、具有高频重叠电路的激光器驱动装置必须在1MHz到500MHz左右的宽带域内低波形失真、且低电力损失地驱动半导体激光器。

因此，本发明是鉴于上述必要性而提出，由以下说明的方法解决该问题。

控制激光器驱动装置输出电阻及激光器驱动装置与半导体激光器之间的信号传送线路的线路电阻。实现规定频带的电阻的匹配，降低电阻不匹配所引起的波形失真、电力损失等是本发明的目的之一。具体而言，使信号传送线路微波带状线电路化，控制线路电阻。而且，设置用于控制激光器驱动装置中输出电阻的电阻控制电路，根据半导体激光器电阻，传送线路电阻，控制激光器驱动装置的输出电阻。

由此，能够改善从激光器驱动装置到半导体激光器的电阻匹配，减小激光器驱动信号的波形失真，实现记录质量的提高，同时能够改善高频重叠电力效率，降低消费的电力。

本发明的其它目的、特征及优点，能够通过以下结合附图的实施例而得到更好的理解。

附图说明

图1是现有的光盘装置中激光器驱动装置及半导体激光器结构的方框图。

图2是现有的半导体激光器的高频等价电路。

图3是本发明的第一实施例的光盘装置中激光器驱动装置、传送线路及半导体激光器的结构方框图。

图4是本发明的一个实施例中激光器驱动装置的结构方框图。

图5是表示本发明第一实施例的电阻控制电路的电路结构方框图。

图6是表示本发明第二实施例的电阻控制电路的电路结构方框图。

图7是本发明的一个实施例中光盘装置的结构方框图。

图8是本发明的一个实施例中激光器驱动装置的结构方框图。

图9是本发明的一个实施例中激光器驱动装置的结构方框图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的实施例。

图7是本发明使用的光盘装置整体的结构方框图。该光盘装置设置有光盘31、光拾取器40、前端电路41、再现信号处理电路42、驱动电路46、电动机47、接口电路50、缓冲存储器51、记录信号处理电路53、接口总线54、系统控制器14、系统总线16。而且，如图7所示，伺服控制信号43、伺服信号44、RF信号45以及记录信息52是流过该光盘装置中的主要信号。

本发明主要部分的激光发光电路部包含在光拾取器40之内。

[实施例1]

本发明的第一实施例示于图3。

图3是本发明的光盘装置中光拾取器的激光发光电路部的方框图。激光发光电路部由激光器驱动装置1、传送线路2及半导体激光器3所构成，它们由光拾取器表面配置的柔性印刷电路基板上的信号线而相互电连接。传送线路2是为了将由激光器驱动装置1所输出的激光器驱动信号供给到半导体激光器3的装置。传送线路2是激光器驱动装置1的激光器驱动信号输出端子9与半导体激光器3的半导体激光器端子10之间的信号配线部分。

图4是本发明的一个实施例中激光器驱动装置的结构方框图。

激光器驱动装置被LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)化、单组件化。其内部具有激光调制电路、高频重叠电路、加法电路、激光器电流输出电路、电阻控制电路以及接口电路。

激光调制电路4是为了在光盘上记录规定标记，与记录标记的长度及该记录标记前后的空间的长度相对应，在规定的定时输出规定的激光器驱动电流的电路，与记录策略(Write Strategy)生成处理及记录策略相对应，进行多个电流开关的ON/OFF控制。关于记录策略的内容，由于不与本发明直接相关，所以其说明予以省略。而且，尽管一部分激光器驱动装置(LSI)可能不具有记录策略功能，但记录策略生成功能的有无与本发明无关。

如上所述，高频重叠电路5是为降低信息再现时返回激光器的光与激光器射出光的干涉所产生的光强度的变化(激光噪声)，由高频信号对再现时的激光光量进行调制，通过半导体激光器振荡的多模式化，而使返回光与射出光难以发生干涉的电路。该功能以规定的信号电平在规定的定时输出规定频率的高频信号。

加法电路6是将上述激光调制电路4及上述高频重叠电路5各自的输出信号进行加法运算的电路，生成激光器电流输出电路7的输入信号。

电流输出电路7是至少具有用于将与上述加法电路6的输出信号相对应的激光器驱动电流供给到半导体激光器的电流放大功能的电路。由于电流输出电路7是与负载的传送线路、半导体激光器的条件无关，以向负载供给规定的电流为目的的电路。所以作为恒流源而动作，因此输出电阻高。

电阻控制电路8是对与上述激光电流输出电路7的输出电阻和激光器驱动装置1(LSI)的激光器驱动信号输出端子9连接的传送线路2的特征电阻进行匹配的电路，作为可变电阻元件而动作。对于电阻控制电路8，后面详细叙述。

接口电路15经由系统总线16而接收来自系统控制器14的控制信号，根据接收的数据而设定激光器驱动装置1内部的电路模块中各种设定值的电路。

一般地，柔性印刷配线基板具有微波带状线电路的结构，能够进行线路电阻的控制。因此是以传送线路2为微波带状线电路结构，控制传送线路电阻的设计与结构。

光盘装置中使用的半导体激光器大多是单独地封入金属壳封装(metal can package)。由于必须进行光学位置的调整，所以半导体激光器通过可微调(fine adjustment)的机构而固定于光拾取器外壳。而且，由于半导体激光器因消费电力而发热，所以必须进行放热，因此，金属壳封装可以使用金属制的光拾取器的外壳作为放热器。

其中，半导体激光器的封装的金属壳封装大多是与半导体激光器的阴极(cathode)或阳极(anode)的任一方连接。因此，流过半导体激光器的电流路径的一端通过金属壳封装而连接于拾取器外壳时，激光器驱动电流的传送线路就成为电非平衡传送线路。

因此，如上所述，在传送线路2的微波带状线电路设计(MicrostripLine Design)中，柔性印刷配线基板大多为2层以上，接近拾取器外壳的层为接地层(ground layer)，信号层是距拾取器外壳远的层，这样，通过接地的拾取器外壳与信号层之间的距离变化能够防止电阻的变化。

而且，优选是由两个接地层夹持信号层的结构，由此能够降低上述信号层与传送线路以外的物体的干涉。

接着对电阻控制电路8加以说明。

如上所述，电流输出电路7的输出电阻，从其目的看必须要高的输出电阻。而且，虽然半导体激光器3的电阻与封装、激光芯片工艺(laser chip process)、结构等有关，但由于难以从现状发生大的变更，所以电阻也难以改变现状的范围。

另一方面，由于是微波带状线电路的结构，所以传送线路2的电阻是从数十欧姆到100欧姆左右，能够控制在该范围内。因此，这里为了进行(1)激光器电流输出电路7、(2)传送线路2、(3)半导体激光器3的3个设备之间电阻的匹配，是使用电阻控制电路8的下述方法。

首先，使传送线路2的电阻接近半导体激光器3的电阻而设计。接着为了使传送线路2的电阻与激光器驱动装置1的输出电阻匹配，激光电流输出电路7与电阻控制电路8串联或并联连接(串联连接(cascade connection))，控制电阻控制电路8的电阻，使激光电流输出电路7与电阻控制电路8的合成电阻接近传送线路2的电阻。

更具体地，电阻控制电路8，从激光器驱动装置1看时，在半导体激光器3与传送线路2的合成电阻大于激光器驱动装置1的输出电阻时，增大电阻控制电路8的电阻；在从激光器驱动装置1看半导体激光器3与传送线路2的合成电阻比激光器驱动装置1的输出电阻小时，减小电阻控制电路8的电阻，实现电阻的匹配。

图8是激光电流输出电路7与电阻控制电路8串联连接的情况。而且，图9是激光电流输出电路7与电阻控制电路8并联连接的情况。

由于激光电流输出电路7与电阻控制电路8同时配置于激光器驱动装置1的LSI封装组合件内，所以从传送线路2看时二者为一体，激光器驱动装置1的输出电阻接近传送线路2的电阻。其结果是能够降低激光器驱动装置1与传送线路2之间的反射及传递损耗。

接着对电阻控制电路8的电路结构加以说明。

图5是表示本实施例的电阻控制电路8的电路结构的方框图。

电阻控制电路8具有可变控制电阻值的定电阻源的功能。电阻匹配所必要的频带是激光器调制信号及高频重叠信号的频率，在直流区域没有必要对电阻匹配。因此，能够使用例如在由图5所示的电容器11将直流域截去之后，由选择器12从多个电阻组13中选择所希望的电阻而连接的形式的电阻源。

其中，选择器12是使用MEMS(Micro Electro Mechanical System：微电子机械系统)等的机械开关，这从高频特征、绝缘、插入损耗，向LSI中安装的难易程度的观点是优选的。但也可以使用除此之外的半导体模拟开关。作为模拟开关的一例，可以列举出MOSFET(MetalOxide Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、双极晶体管、PIN二极管等。而且，选择器12的切换也可以是通过设定从光盘装置的系统控制器14经由系统总线16而到达激光器驱动装置1(LSI)的内部接口电路15的规定的值而控制。而且，也可以是设置电阻21，使电阻控制电路8的电阻在可变范围内适当地变化，或者是控制由电容器11所遮挡的低频区域的电阻控制电路8的电阻。

如上所述，改善从激光器驱动装置1到半导体激光器3的电阻匹配，就能够减小激光器驱动信号的波形失真，实现记录质量的提高。同时，还能够改善高频重叠电力的效率，降低消费电力。

其中，虽然是优选进行正确的电阻匹配，但实际应用上即使是在电阻不匹配为2倍或0.5倍左右的情况下，回波损耗最多为6dB，能够保证75％的传递功率。因此，在实际应用上，如果能够在电阻匹配控制中将电阻不匹配度控制在2倍到0.5倍的范围，就可以认为是允许的。

接着说明本发明的第二实施例。

本实施例与第一实施例相比电阻控制电路的电路结构不同，但由于其余部分都与第一实施例相同，所以仅对不同的部分说明，相同部分的说明予以省略。

图6是表示本发明第二实施例的电阻控制电路的电路结构的方框图。

在本实施例中作为能够可变控制的定电阻源而使用FET的漏极、源极之间的沟道。一般地，FET的沟道在固定门极偏压时具有定电流源的功能，具有高输出电阻。因此，根据为了对应于门极、源极之间电压而改变门极偏压的门偏压控制电路，由此设计门极偏压控制电路18，使得在沟道中流过与门极、源极电压大体成比例的电流。

此时，流过沟道的电流与漏极、源极间施加的电压大体成比例，其结果是，漏极电流与漏极、源极间电压大体成比例，能够实现定电阻(电阻)的动作。而且，通过追加电阻22，构成由FET17与电阻22组成的并联电阻，能够降低FET17的门极偏压对电阻的灵敏度，容易实现作为实际应用的电阻区域的控制。

而且，进而由连接于电阻控制电路8的外部的电路元件(circuitelement)的电阻控制元件19所决定的漏极、源极间电压与漏极电流的比例系数的构成，还可以具有以下特征。

首先，通过构成电阻控制电路8，能够得到比第一实施例更简单的电路结构，从而取得本实施例所特有的效果。

而且，如果是在激光器驱动装置1的LSI内部设置电阻控制元件19，能够由激光器微调等来选择电阻控制元件19的电路常数的结构，则由于能使用同一LSI的掩模，从多个输出电阻中选择一个，所以还具有LSI制造者不必为每个输出电阻准备不同的掩模的特点。

而且，如果是激光器驱动装置1的LSI内部设置多个电阻控制元件，由来自内部接口电路15的设定值而指定其中所希望的控制元件，则还具有用户能够经由系统控制器14而改变激光器驱动装置1的输出电阻的特征。

而且，如果是将电阻控制元件19设置在激光器驱动装置1的外部的结构，设置将电阻控制元件19连接于激光器驱动装置1的端子，可由用户改变连接的电阻控制元件19的电路常数的结构，则还具有用户能够设定所希望的输出电阻的特征。

其中，电阻控制电路8的可变电阻元件还可以使用FET17以外的元件。例如可以是使用双极晶体管的结构。这一点从上述说明可以进行理解。

上述实施例仅是本发明的示例，而不应该看作是对本发明的限制，在不脱离本发明的要旨的前提下，可以进行各种变更。

Claims (14)

1.一种光盘装置，其特征在于，具有：

半导体激光器；

驱动所述半导体激光器的激光器驱动装置；

供给用于从所述激光器驱动装置驱动所述半导体激光器的电力的传送线路；和

根据所述半导体激光器的输入电阻与所述传送线路的电阻，控制所述激光器驱动装置的输出电阻的电阻控制电路。

2.根据权利要求1所述的光盘装置，其特征在于：

所述电阻控制电路具有用于从光盘装置的系统控制装置控制动作的接口电路，由从所述系统控制装置对所述接口电路的设定值控制所述激光器驱动装置的输出电阻。

3.根据权利要求1所述的光盘装置，其特征在于：

所述电阻控制电路构成为可通过连接的电路元件的值改变电阻值，通过所述电路元件的值控制所述激光器驱动装置的所述输出电阻。

4.根据权利要求1所述的光盘装置，其特征在于：

所述电阻控制电路内置于所述激光器驱动装置。

5.根据权利要求1所述的光盘装置，其特征在于：

所述激光器驱动装置具有输出激光器驱动电流的激光器电流输出电路和所述电阻控制电路，所述激光器电流输出电路与所述电阻控制电路从属连接，所述激光器驱动装置以驱动传送线路的电阻成为由所述激光器电流输出电路的输出电阻与所述电阻控制电路的串联电阻构成的电阻的方式具备所述电阻控制电路。

6.根据权利要求1所述的光盘装置，其特征在于：

所述激光器驱动装置具有输出激光器驱动电流的激光器电流输出电路和所述电阻控制电路，所述激光器电流输出电路与所述电阻控制电路从属连接，所述激光器驱动装置以驱动传送线路的电阻成为由所述激光器电流输出电路的输出电阻与所述电阻控制电路的并联电阻构成的电阻的方式具备所述电阻控制电路。

7.根据权利要求5所述的光盘装置，其特征在于，具备：

所述半导体激光器的电阻的0.5倍到2倍的传送线路的电阻；和

低于所述传送线路的电阻的激光器电流输出电路的电阻，其中

控制电阻控制电路的电阻，使得由所述激光器电流输出电路的电阻与所述电阻控制电路的电阻的合成电阻成为所述传送线路的电阻的0.5倍到2倍。

8.根据权利要求6所述的光盘装置，其特征在于，具备：

所述半导体激光器的电阻的0.5倍到2倍的传送线路的电阻；和

高于所述传送线路的电阻的所述激光器电流输出电路的电阻，其中

控制电阻控制电路的电阻，使得由所述激光器电流输出电路的电阻与所述电阻控制电路的电阻的合成电阻成为所述传送线路的电阻的0.5倍到2倍。

9.根据权利要求1所述的光盘装置，其特征在于：

所述传送线路形成微波带状线电路，进行电阻控制。

10.根据权利要求1所述的光盘装置，其特征在于：

所述电阻控制电路，在从该激光器驱动装置看的该半导体激光器与该传送线路的合成电阻大于该激光器驱动装置的输出电阻时，增大该电阻控制电路的电阻，在从该激光器驱动装置看的该半导体激光器与该传送线路的合成电阻小于该激光器驱动装置的输出电阻时，减小该电阻控制电路的电阻。

11.一种光拾取装置，其特征在于，具备：

半导体激光器；

驱动所述半导体激光器的激光器驱动装置；

供给用于从所述激光器驱动装置驱动所述半导体激光器的电力的传送线路；和

根据所述半导体激光器的输入电阻与所述传送线路的电阻，控制所述激光器驱动装置的输出电阻的电阻控制电路。

12.根据权利要求11所述的光拾取装置，其特征在于：

所述传送线路形成微波带状线电路，进行电阻控制。

13.一种半导体激光器驱动装置，驱动半导体激光器，其特征在于，具备：

所述半导体激光器的输入电阻；和

对应于连接所述半导体激光器与所述激光器驱动装置的传送线路电阻、控制该激光器驱动装置的输出电阻的电阻控制电路。

14.根据权利要求13所述的半导体激光器驱动装置，其特征在于：

所述电阻控制电路通过切换使用MEMS的开关而控制电阻。

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