TW200809831A - Disc drive and photo-detector circuits - Google Patents

Description

200809831 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於光碟機之領域，更精確而言，係關於光碟 機之光偵測電路。 【先前技術】

Toni等人（EP1528543)揭示一種包含一光偵測電路之光 碟設備’其中來自光領測電路之一主要光點及一側光點的 輸出信號在將資料記錄於一光記錄載體上時進行取樣。一 般說來，此取樣需要高速處理取樣信號。此增加光偵測電 路中之功率消耗。 具有一減少光偵測電路中功率消耗之方法將是有利的。 具有一消耗較少功率的光偵測電路亦將是有利的。具有一 消耗較少功率的光碟機亦將是有利的。 【發明内容】 此處描述一種減少於一可變增益光偵測電路中功率消耗 之方法。該可變增益光制電路具有—輸出以輸出一主要 光點信號及至少-側光點信號。主要光點及側光點係藉由 將-光束分離為一主要光束及至少一側光束，並於一光纪 錄載體上將主要光束聚焦該主要光點，及將側光束聚焦於 至少一侧光點而形成。& 、 取忑方法以一具有一第一截止頻率 (cut-off加queney)之第—平均電路處理主要光點信號。側 光點1 言號以一具有-第二截止頻率之第二平均電路來處 理。第二截止頻率低於第一截止頻率。 此處描述-種可變增益光偵測電路。其具有—輸出以輸 122198.doc 200809831 出一主要光點信號及-側光點信號。主要光點及側光點係 藉由將-光束分離為一主要光束及至少一側光束，並於一 光記錄載體上將主要光束聚焦該主要光點，及將側光束聚 焦於至少一側光點而形成。其包含一配置以使用一第一截 止頻率來處理主要光點信號之第一平均電路。其包含一配 置以使用一第二截止頻率來處理側光點信號之第二平均電 路。第二截止頻率低於第一截止頻率。 在一於此處所述的光碟機中，一光學系統掃描一光記錄 載體之磁軌。該光學系統具有一光產生器，其產生一光 束，一透鏡系統，其用於將一光束分離為一主要光束及至 少側光束，及一聚焦單元，其用於於一光記錄載體上將 主要光束聚焦於主要光點及將側光束聚焦於至少一側光 點。光碟機如先前段落中所述包含可變增益光偵測電路。 【實施方式】 圖1不思性說明一光碟機丨（例如，藍光光碟機）之一範 例’其適合將資料寫入至一光記錄載體2(一般為一藍光光 碟）之上。為了旋轉光記錄載體2，光碟機1具有一馬達4。 馬達一般固定在一定義一旋轉軸5之框架。為了容納並固 持該光記錄載體2，光碟機丨可由一轉盤或夾緊轂6構成， 其在一轉軸馬達4之情況中係安裝於馬達4的旋轉軸7上。 光碟機1通㊆用於圮錄/讀取來自該光記錄載體2之資料。 光記錄載體2為一可記錄的（R)或可重寫的（RW)類型，其 中資訊可加以儲存或記錄，例如，CD_R、CD_RW、 DVD+RW、DVD-RW、DVD+R、BD-RE。 122198.doc 200809831 其用於藉由一光束來掃描 之’光學系統30具有一光 光碟機1具有一光學糸統3 0，其用 光記錄載體2之磁軌。更精確言之， 產生器3 1 (例如，雷射二極體），其配置以產生一光束

焦於光記錄載體2上。光束32b由光記錄載體2反射（反射光 束32c)並通過物鏡34及分光器33(光束32d)以到達一光學偵 測器35。 為了實現並維持光束32b正確聚焦在一所需的位置（在光 δ己錄載體2)上’物鏡34係安裝以便為可軸向地置換。另 外，光碟機1之致動器系統40包含下列各項： 1· 一徑向致動器41，其用於控制物鏡34之徑向位置； 2·—聚焦致動器42，其用於相對於光記錄載體2之記錄 參考平面軸向地置換物鏡34 ;及 3·—傾斜致動器43，其用於相對於光記錄載體2樞轉物 鏡34 〇 進一步應注意，可將該徑向致動器41、該聚焦致動器 42、以及该傾斜致動器43實施為一整合式3D致動器。 光碟機1具有一控制電路90，其具有一第一輸出92，該 輸出耦合至馬達4之一控制輸入；一第二輸出93，該輸出 耦合至徑向致動器41之一控制輸入；一第三輸出94,該輸 出耦合至聚焦致動器42之一控制輸入；一第四輸出95，該 輸出耦合至傾斜致動器43之一控制輸入。控制電路9〇係設 計以產生下列各項： 1.在其第一輸出92處產生一用於控制馬達4的控制信號 122198.doc 200809831

ScM ; 在，、第一輸出93處產生一用以控制徑向致動器41之控 制信號SCR ; 3·在其第三輸出94處產生一用於控制聚焦致動器之控 制信號SCF ;及 (在其第四輸出95處產生1於控制傾斜致動器43之控 制信號SCT。 該控制電路9〇進_步具有_讀取信號輸人91，用以接收 來自光學偵測器35之一讀取信號Sr。 圖2說明可變增益光偵測電路％(亦即，光偵測器）包含 複數個偵測器區段，在此情形中，四個偵測器區段、

3 5b、35c、及35d能夠提供個別偵測器信號A、B、c、及D 以指示分別入射至四個偵測器象限之每一項象限上之光的 量。一中線37分離第一及第四區段35a及35d與第二及第三 區段35b及3 5c。此外，可變增益光偵測電路35包含兩個偵 測器區段35 e及3 5f，其能夠提供個別的偵測器信號F以 指示入射至偵測器區段（亦即，3兄及35f)之每一區段上之 光的量。此外，可變增益光偵測電路35包含兩個偵測器區 段35g及35h，其能夠提供個別偵測器信號〇及η以指示入 射至偵測器區段（亦即，35g及35h)之每一區段上之光的 量。圖2亦說明控制電路90之讀取信號輸入91具有四個輸 入91a、91b、91c、9 Id，其係分別用於接收個別偵測器信 號A、B、C、及D。此外，控制電路90之讀取信號輸入91 具有四個輸入91e、91f、91g及91h，其分別用於接收個別 122198.doc -10- 200809831 偵測态k號E、F、G、及Η。如一熟悉此技術者所明瞭， 資料及控制資訊由個別的偵測器信號導出。舉例來說，一 貝料#唬、一循軌信號、及一聚焦誤差信號通常可如下列 各項般獲得， 資料=(A+B + C+D) 循轨=[(A+D)-(B + C)]-k[(E+G)-(F+H)]，其中 k為一倍增 因數， 聚焦 ^(A+C)—(B+D)。 推挽式方法及三光束方法已經廣泛地被使用為用於在光 記錄載體上記錄資料之伺服循執方法。在這些方法中，一 典型者為差動推挽式方法。 差動推挽式方法之原理係示意性說明於圖3 A中。由光產 生器31產生之一光束被分離為一主要光束及側光束。於光 記錄載體2上將主要光束聚焦於主要光點μ，而將側光束 I焦於側光點S1及S2之中。由光學系統形成之三光束光點 (一主要光點Μ及側光點Si及D定位成以便側光點s2相 對於主要光點Μ偏移半個磁執間距p(如圖3 A所示）。此 外，如圖3A所示，於光記錄載體2上主要光點μ係由光接 收區域Α至D形成，侧光點8!係由光接收區域ε及F形成， 而側光點S2係由光接收區域G及Η形成。來自主要光點μ及 侧光點S t及S2之反射光束係由可變增益光偵測電路3 5進行 光電轉換以便光點Μ、S!、及S2獲得推挽式信號。經過光 電轉換的信號係用於獲得光碟機1要求之資料及伺服信 號’例如，徑向、聚焦、及傾斜控制信號。須注意此處 122198.doc -11 - 200809831 主要光點」意指中央光點或首要光點，而「側光點」意 指衛星光點或子光點或第二光點。此夕卜光碟機!之光學 系統3〇可適#地修改以形成主要光點Μ及側光點81及§2。 圖3B顯示用於接收主要光點職側光點&及&之部分的 光接收區域AM。反射光束在光接收區域ASH中轉換為 對應電流，並進一步由電流一電壓轉換單元轉換為電壓信 #υ °用於主要光點]\4之組態數為四’ 於側光點^及§2 之組態數為四。因此，如圖3C所示，有八個電流電壓轉換 器35ρ至35w。或者，在另一實施方式中，用於側光點心及 S2之光接收區域可各自劃分為四個區域，以便呈現總數為 12之區域（亦即，12區段聚焦方法）。 可變增益光偵測電路35之一範例為來自SIpEX2一十個 通道的光積體電路SP 8059。SP 8059係設計用於一新世代 的藍光、DVD及CD應用。其可操作於4〇5、65〇及78〇 之波長，並適於4倍速之藍光讀取/寫入、16倍速之DVD讀 取/寫入、及48倍速之CD讀取/寫入。 具體實施例之詳細說明 一般說來，在光碟機1中，來自光偵測電路之主要光點 及側光點輸出信號係在將資料記錄於光記錄載體2上時進 行取樣。此涉及在一適當時刻寫入期間取樣偵測信號，例 如，對CD-R媒體來說，係在偏壓位準（讀取位準）的終止 處。該取樣方法之問題之一為，其通常需要高速處理取樣 信號。在一寫入脈衝後的暫態時間必須夠短以允許以足夠 的運行長度數進行取樣。此表示光偵測電路之所有的8或 122198.doc 12 200809831 12個區段#號需要高速處理^此增加光偵測電路中之功率 消耗。 因此，說明- ^咸少於一可變增m貞測電路35中功率 消耗之方法。可變增益光偵測電路具有—輸出以輸出一主 要光點信號及至少—側光點信號。主要光點Μ及側光料 或82係藉由將—光束分離為—主要光束及至少―侧光束， 並於光記錄載體2上將主要光束聚焦於主要光點μ，及將 側光束聚焦於至少一侧光點8!或82而形成。該方法包含以 -具有-第-截止頻率之第一平均電路1〇〇〇處理主要光點 4吕號，並以具有一第二截1卜相、玄， 啕乐一戳止頻率之第二平均電路2000處理 側光點信號。第二截止頻率低於第一截止頻率。 第一平均電路1000及第二平均電路2000係顯示於圖3c 中。第一平均電路譲及第二平均電路2_係可實施為低 通遽波器電路。低通滤ί皮器電路平穩（整合）快速變化。其 允許緩慢變化信號不受阻礙地通過。 第-平均電路麵係設計以一第一截止頻率操作並包 含： 1. 電路1000a至1000d，其配置以平均由光接收區域Α至 D形成之主要光點信號。 第二平均電路20嶋設相―第：截止解操作，第二 截止頻率低於第-截止頻率。第二平均電路觸包含： 1·電路2〇〇〇a及電路2000b，其配置以平均由光接收區 域E及F形成之側光點信號；及 2. 電路2〇恢及電路2000d，其配置以平均由光接收區 122198.doc -13 - 200809831 域G及Η形成之側光點信號。 在一具體實施例中，第二平均電路2〇〇〇(亦即，電路 2000a、2000b、2000c及2000d)係使用電晶體實現。這些 電晶體係藉由施加一低偏壓電流而操作，而低偏壓電流自 動暗示低頻寬及低功率消耗。偏壓電流設定為低。此減少 對應的電路系統中之功率消耗，且因此減少光偵測電路中 之功率消耗。僅一來自側光點信號之伺服信號需要偵測， 因此低頻寬係足夠的。舉例來說，主要光點信號使用i 〇〇 MHz之頻寬。側光點信號之頻寬可為主要光點信號之頻寬 的一分數，例如：1 MHz。 在另一具體實施例中，第二平均電路2〇〇〇(亦即，電路 2000a、2000b、2000c、及2000d)係使用大面積電晶體實 現。大面積電晶體固有地具有一相對較低的頻寬。此外， 其具有之優點為其彼此準確匹配（亦即，用於處理次要侧 信號Si之電路2000a及2〇〇〇b可與用於處理側光點信號心之 電路2000c及2000d匹配）。大面積電晶體操作於低電流密 度，因為較低的電流密度減少每一單位面積之功率消耗。 在光偵測電路中之功率消耗因而減少。 使用上述的具體實施例，近乎1〇〇至2〇〇 mW之功率減少 對使用8區段或12區段之16倍速DVD光偵測積體電路通常 可行。 該方法不需要任何主要光點信號及側光點信號之取樣。 四個側光點可具有通常為主要光點信號之頻寬的一分數之 頻寬。用於處理侧光點信號之頻寬減少為僅用於伺服目的 122198.doc -14- 200809831 需要的值，例如，1 MHz的頻寬已經足夠。以其他方法則 需要100至150 MHz之頻寬以允許在16倍速之DVD進行取 樣。 該方法在以複數種資料記錄速率將資料記錄於光記錄載 體2(例如，藍光光碟、cd、DVD)上時執行。 於另一具體實施例中，光偵測電路之一增益值係以光記 錄載體2之類型及資料記錄速率為基礎來選擇。光記錄載 體（例如，光碟）以許多類型（單或雙層）生產，例如，cD_ R、CD-RW、DVD+R、DVD+RW、BD_RE。光碟機丄必須 以不同的記錄速率（例如，丨倍速、2倍速、8倍速等）支援 這些不同的光碟類型。光偵測電路必須滿足：”不同光碟 類型ii}不同記錄速率，及iii}不同反射係數值。不同光碟 類型由不同材料組成，具有不同實體外觀的磁轨寬度及深 度；具有不同反射係數值；且反射光的量在這些不同類型 的光碟間變化。因&，光偵測電路允許一系列的增益值。 以光碟類型、寫入速率、及資料寫入條件變異為基礎適當 地選擇增益值確保偵測器信號通常不會飽和。 於另-具體實施例中，主要光點信號及侧光點信號經過 正規化。正規化具有之優點為’處理後的信號，例如，擺 動信號及飼服信號，在讀取—寫入暫態時振幅不會顯著改 變。正規化通常可藉由將輸出信號除以代表光點中之總功 率的總和信號來實現。 、—般來說’市場上可用之光倘測積體電路具有高速通道 乂輪出主要光點信號，及低逮通道以輸出側光點信號。所 122198.doc -15- 200809831 揭示的方法通常減少光偵測電路中之高速通道數以便實現 實質上的功率減少。光偵測電路包含一第一平均電路 1 000，其配置以使用一第一截止頻率處理主要光點信號； 及一第二平均電路2000，其配置以使用一第二截止頻率處 理側光點信號，第二截止頻率低於第一截止頻率。 在一具體實施例中，第二平均電路2〇〇〇係使用能夠以一 低偏壓電流操作之電晶體來實現。 在另一具體實施例中，第二平均電路2〇〇〇係使用大面積 電晶體實現。 此外，光碟機1包含可變增益光偵測電路35，如具體實 施例中所述。光碟機i可為一能夠記錄資料之藍光光碟 機、CD光碟機、或DVD光碟機。 一般來說，在光碟機1中，來自光偵測積體電路之主要 光點信號及側光點信號在將資料記錄於光記錄載體2上時 進行取樣。此涉及在一適當時刻寫入期間取樣偵測信號， 例如，對CD-R媒體來說，係在偏壓位準（讀取位準）的終止 處。取樣之優點為取樣後的信號範圍遠小於平均後的範 圍。舉例來說，在CD_R之情況中，寫入期間的取樣位準 類似讀取期間的位準，以便#由讀取切換至寫人模式或反 之亦然時，不需要許多的增益切換。因此，一般來說，光 碟機使用取樣方法。如同所討論的—般，取樣方法需要高 速處理取樣信號且因此需要高速電路。高速電路增加光横 測電路中之功率消耗。所揭示的具體實施例減少光偵測電 路中之功率消耗且需要低速電路。 122198.doc • 16 - 200809831 具有—具有高速轉（㈣，—使用取樣且消耗較多功 率之電路)及低速電路(亦即，一如具體實施例所揭示般使 用平均並減少功率消耗之雷々 σ 電路）兩者之可變增益光偵測電 路疋可订的。在&-類的方案卜應用必須決定要使用何 者（亦即，高速電路或低速電路）。此外，通常使未使用的 電路無效。 本質上，僅伺服信號需要由次要光點信幻貞測，因此， 低頻寬足以處理側光點信號。此概念為當將資料記錄於光 錢载體上時’在所有光碟上及在所有速率處使用一平均 方法。此意味著不需要高速取樣。主要光點信號以一具有 -第-截止頻率之第一平均電路來處理。側光點信號以一 具有-第二截止頻率之第二平均電路來處理。第二截止頻 率低於第-截止頻率。用於處理側光點信號之第二平均電 路具有-低頻寬，並使用一低偏㈣流，從而減少光制 電路中之功率消耗。 雖然本發明已藉由使用8區段光谓測電路之具體實施例 解釋，其亦可應用於12區段光偵測電路。在具體實施例 中，光碟機能夠記錄資料。不過，光碟機可執行來自下列 各項之中的至少-個操作：記錄、複製、及抹除。一熟悉 ^技術者可以軟體或以硬體及軟體兩者實施所述的具體實 施例。習知此項技術者可從該等圖式、揭示内容及隨附專 利申請範圍之-研究中，在實踐所述發明時，明白並實現 該等揭示具體實施例之其他變更。動詞「包含」的運用並 不排除申請專利範圍或說明中未提及之元件的存在。在元 122198.doc -17- 200809831 件或步驟前使用之不定冠詞 數個此等元件或步驟之存在 符號不應被視為限制範疇。 的且不可用來限制本發明。 「一」或「一個」並不排除複 。專利申請範圍中的任何參考 圖式及說明係應僅視為說明目 來兒、W兒明一種減少於-可變增益光镇測電路中功 ±、之方法。可變增益光侧電路具有—輸出以輸出一 主要光點信號及至少一 側先點#唬。主要光點Μ及侧光點 S1或S2係藉由將_亦 先束刀離為一主要光束及至少一側光 末’並於一光記錄載體上將 ^ ^ y r r 丁受7^术瓜焦於主要光點Μ， 並將側光束聚焦於至少一側 一 〃 夕W尤點1或1而形成。該方法以 有一第一截止頻率第一 雒。μ 币十岣電路處理主要光點信 號側光點信號以一且有一筮-都L监* 來,进。# 、 八有弟一截止頻率之第二平均電路 ^ 。弟一截止頻率低於第一截止頻率。 【圖式簡單說明】 ' 以上已參考附圖僅以舉例方 及其他態樣、特徵及優點，其 類似零件，且其中： 式進一步說明本發明之此等 中相同參考婁文字表示相同或 圖1示意性說明一光碟機， 電路之一範例之一方塊 圖2為顯示一可變增益光谓测 圖；及 主要光點及一側 圖3A至3C為在一差動推挽式方法中 光點間之位置關係的示意性說明。 【主要元件符號說明】 光碟機 122198.doc •18- 200809831 2 光記錄載體 4 馬達 5 旋轉軸 6 轉盤或夾緊轂 7 旋轉軸 30 光學系統 31 光產生器 32a 光束 32b 光束 32c 光束 32d 光束 33 分光器 34 物鏡 35 光偵測器 35a 偵測器區段 35b 偵測器區段 35c 偵測器區段 35d 偵測器區段 35e 偵測器區段 35f 偵測器區段 35g 偵測器區段 35h 偵測器區段 3 5p 電流電壓轉換器 35q 電流電壓轉換器 122198.doc -19- 200809831 35r 電流電壓轉換器 35s 電流電壓轉換器 35t 電流電壓轉換器 35u 電流電壓轉換器 35v 電流電壓轉換器 3 5 w 電流電壓轉換器 37 中線 40 致動器系統 41 徑向致動器 42 聚焦致動器 43 傾斜致動器 90 控制電路 91 讀取信號輸入 91a 輸入 91b 輸入 91c 輸入 91d 輸入 91e 輸入 91f 輸入 91g 輸入 91h 輸入 92 第一輸出 93 第二輸出 94 第三輸出 122198.doc -20- 200809831 95 第四輸出 1000 第一平均電路 1000a 電路 1000b 電路 1000c 電路 lOOOd 電路 2000 第二平均電路 2000a 電路 2000b 電路 2000c 電路 2000d 電路 A 偵測器信號/光接收區域 B 偵測器信號/光接收區域 C 偵測器信號/光接收區域 D 偵測器信號/光接收區域 E 偵測器信號/光接收區域 F 偵測器信號/光接收區域 G 偵測器信號/光接收區域 H 偵測器信號/光接收區域 M 主要光點 Si 次要光點 S2 次要光點 ScF 控制信號 ScM 控制信號 122198.doc -21- 200809831

ScR Sct 控制信號 控制信號 122198.doc •22-

Claims (1)

1. 200809831 十、申請專利範圍： 1. 一種減少於一可變增益光偵測電路（35)中功率消耗的方 法’該可變增益光偵測電路具有—輸出以輸出一主要光 點信號及至少-側光點信號，該主要光點（M)及該側光 點⑻或s2m藉由將―光束分離為-主要光束及至少一 侧光束’並於—光記錄載體上將該主要光束聚焦於該主 要光點(M)及將該側光束聚焦於至少一側光點㈦或而 形成’該方法包含： 以—具有-第-截止頻率之第一平均電路（1〇〇〇)處理 該主要光點信號；及 / —具有-第二截止㈣之第二平均電路（麵)處理 该側光點信號，該第二截止頻率低於該第一截止頻率。 2.如請求们之方法，其中以該第二平均電路_〇)處理該 侧f點信號包含以一低偏壓電流驅動電晶體。 3·如請求項1之方法，其中使用該第二平均電路（2000)處理 ^側光點k號包含驅動大面積電晶體。 4.如請求項1之方法，1中哕太、土 — 率將資料Μ 法在以複數種資料記錄速 、貝枓纪錄於該光記錄载體（2)上時執行。 5·如請求項1之方法，其中該方沐 τ 4方法進一步包含以該光記錄 只 錄連丰為基礎，選擇該可變增 1先偵測電路（35)之一增益值。 6·如請求項丨之方法，其 I # Et ^ π 進一步包含正規化該主 要光^化旎及該侧光點信號。 7·如睛求項1之方法，其中 μ 法係於一 8區段可變增益光 122198.doc 200809831 偵測電路或於一 12區段可變增益光偵測電路上執行。 8·如請求項1之方法，其中將資料記錄在該光記錄載體上 包含： 將資料記錄於一藍光光碟、或一DVD或一 CD上。 9· 一種可變增益光偵測電路（35)，其具有一輸出以輸出一 主要光點信號及一侧光點信號，該主要光點（M)及該側 光點（Si或S2)係藉由將一光束分離為一主要光束及至少 一側光束，並於一光記錄載體上將該主要光束聚焦於該 主要光點（M)及將該側光束聚焦於至少一側光點（Si或S2) 而形成，該可變增益光偵測電路包含·· 一第一平均電路（1〇〇〇)，其配置以使用一第一截止頻 率處理該主要光點信號；及 一第二平均電路（2〇〇〇)，其配置以使用一第二截止頻 率處理該次要光點信號，該第二截止頻率低於該第一截 止頻率。 1〇·如請求項9之可變增益光偵測電路（35)，其中配置以處理 該側光點信號之該第二平均電路（2〇〇〇)包含能夠由一低 偏壓電流驅動之電晶體。 11·如請求項9之可變增益光偵測電路（35)，其中配置以處理 該側光點信號之該第二平均電路（2〇〇〇)包含大面積電晶 體。 12· —種光碟機（1)，其包含： 一光學系統（30)，其用於掃描一光記錄載體（2)之磁 執，該光學系統包含光產生器（3丨），其配置以產生一光 122198.doc 200809831 束；一透鏡系統，其用於將該光束分離為一主要光束及 至少一側光束；一聚焦單元，用於在該光記錄載體（2)上 將該主要光束聚焦於該主要光點（M)及將侧光束聚焦於 至少一側光點（81或82);及 一可變增益光偵測電路（35)，其具有一輸出以輸出一 主要光點信號及一側光點信號，該主要光點（M)及該側 光點（Si或S2)係藉由將該光束分離為該主要光束及至少 一側光束，並於該光記錄載體上將該主要光束聚焦於該 主要光點（M)及將該側光束聚焦於至少一側光點或s2) 而形成，該可變增益光偵測電路（3 5)進一步包含： 一第一平均電路（1000)，其配置以使用一第一截土 頻率處理該主要光點信號；及 一第二平均電路（2〇〇0)，其配置以使用一第二截土 頻率處理該側光點信號，該第二截止頻率低於該第一截 止頻率。 13·如请求項12之光碟機’其中該光碟機為一藍光光碟機、 一 DVD光碟機、或一 CD光碟機。 122198.doc