激光噪声消除电路和光盘设备 【技术领域】
本发明涉及用于从光盘读数据和向光盘写数据的光盘设备，还涉及用于减小激光噪声的激光噪声消除设备。
背景技术
光盘设备通过将半导体激光器发射出的激光束照射到光盘的表面上来读/写数据。然而，从光盘再现的信号受到激光噪声的不利影响，激光噪声通过来自光盘的返回光和/或温度变化而被增强。LNC(激光噪声消去)方法被认为是激光噪声减小方法，用于通过从再现的RF信号减去APC(自动功率控制)的监视输出信号来消去激光噪声分量(其中参见专利文献1：日本专利申请早期公开No.10-124919)。
参照附图中的图1，照射到光盘(未示出)上的激光束的返回光(来自光盘的反射光)由主光检测器20进行光电转换，并随后由TIA(互阻放大器)22进行电流/电压转换以变成RF信号，该信号随后被输入到运算电路30中。另一方面，激光束部分地由用于APC监控的前光检测器24进行光电转换，然后由TIA 26进行电流/电压转换以变成FPD(前光检测器)信号，该信号然后被输入到运算电路30中。
RF信号和FPD信号两者都是通过对同一激光束的光电转换所获得的信号，并因此包含相同相位的激光噪声分量。因此，当由运算电路30从RF信号中减去FPD信号时，消除了RF信号的激光噪声分离，因此而输出具有减小的激光噪声地RF信号。
但是，虽然通过上述已知的激光噪声消去方法减小了激光噪声，但是由接近DC的分量构成的伺服信号分量受到影响而引起难以精确操作伺服机构的问题，因为在从RF信号减去FPD信号时也从RF信号减去了直流(DC)分量。
此外，从前光检测器24获得的FPD信号的增益被限定为相对于RF信号较低，使得当光盘设备在写模式下接收高输出功率电平(用于数据写入的速度倍数越大，输出功率电平越高)的激光束时，不会发生饱和。因此，当使得光盘设备在读模式下运行并且激光束的输出功率电平下降时，FPD信号的幅值电平显著降低。于是，APC操作变得困难，并且与此同时，在读数据模式下进行的激光噪声消除操作中，取决于具体情况的FPD信号中包含的激光噪声与光检测器以及TIA电路和其他电路的电路噪声显示出基本相同的电平。于是，当从RF信号减去FPD信号时，激光噪声不会减小，相反可能增大。当速度倍数增大以进行数据写入时此现象变得显著。
【发明内容】
考虑到以上阐明的情况，因此本发明的目的是提供一种激光噪声消除电路和包括这种激光噪声消除电路的光盘设备，所述激光噪声消除电路能够通过提高数据再现操作中APC信号的增益来从高精度的APC信号和RF信号中仅消除激光噪声分量，并且防止该电路在数据写入模式下饱和，由此使得APC平稳运行。
在本发明的一个方面中，通过提供一种激光噪声消除电路来实现上述目的，所述激光噪声消除电路包括：第一光电转换装置，用于对激光束的来自光盘的反射光进行光电转换，所述激光束是从激光束源发射的；第二光电转换装置，用于对从所述激光束源发射的所述激光束的一部分进行光电转换，并且用于将增益作为所述激光束源的所述输出的函数来改变；滤波器装置，用于除去从所述第二光电转换装置获得的第二信号的直流分量；和激光噪声消除装置，用于通过使用所述滤波器装置的输出信号来消除从所述第一光电转换装置获得的第一信号中包含的激光噪声；当所述激光束源的所述输出变低时，所述电路适合于提高所述第二光电转换装置的所述增益来操作所述激光噪声消除装置。
在本发明的第二方面中，提供了一种光盘设备，用于通过将激光束源发射出的激光束照射到光盘上来将数据记录到所述光盘上或者从所述光盘再现数据，所述设备包括：第一光电转换装置，用于对激光束的来自光盘的反射光进行光电转换，所述激光束是从激光束源发射的；第二光电转换装置，用于对从所述激光束源发射的所述激光束的一部分进行光电转换，并且用于将增益作为所述激光束源的所述输出的函数来改变；滤波器装置，用于除去从所述第二光电转换装置获得的第二信号的直流分量；和激光噪声消除装置，用于通过使用所述滤波器装置的输出信号来消除从所述第一光电转换装置获得的第一信号中包含的激光噪声；当所述激光束源的所述输出变低时，所述电路适合于提高所述第二光电转换装置的所述增益来操作所述激光噪声消除装置。
利用根据本发明的激光噪声消除电路和包含这种电路的光盘设备，来自安装在光盘设备中的光盘的激光束的反射光被光盘的记录信号所调制，并且携带激光噪声。因此，通过对反射光进行光电转换所获得的第一信号或者RF信号包含激光噪声。另一方面，通过对激光束的一部分进行光电转换所获得的第二信号或者FPD信号也包含激光噪声，以及DC分量。由此，通过用滤波器装置从FPD信号中除去DC分量而只减去激光噪声，使得可以通过从RF信号中减去激光噪声而获得其中激光噪声减小而DC分量没有被除去的RF信号。当激光束源的输出电平减小时，通过在光盘设备的再现模式下提高第二光电转换装置的增益，可以提高第二信号或FPD信号中包含的激光噪声的电平，以使得其与RF信号中的激光噪声相消。因此，可以足够有效地从RF信号中消除激光噪声，同时提高在光盘设备的再现模式下降低的FPD输出的电平，以使得APC操作高度精确。此外，当激光束源的输出电平上升时，通过在用于将数据写到光盘上的写模式下降低第二光电转换装置的增益，防止了第二信号或者FPD信号的幅值电平上升太高，结果防止了电路包含并且可以实现平稳的APC操作。
因此，根据本发明，通过除去对激光束的一部分进行光电转换所获得的FPD信号的DC分量，并且从对激光束源发射的激光束从光盘反射的光进行光电转换所获得的RF信号中减去此FPD信号，以及通过在激光束源的输出电平降低时提高在光盘设备的用于将数据写到光盘上的写模式下对激光束进行部分光电转换时的增益，可以总是有效地从RF信号中消除激光噪声，同时提高在再现模式下降低的FPD输出电平。于是，可以实现高精度的APC操作。
此外，当激光束源的输出电平升高时，通过在用于将数据写到光盘上的写模式下减小第二光电转换装置的增益，可以防止FPD电路饱和，因为第二信号或者FPD信号的幅值电平不会上升太高。于是，可以实现高度平稳的APC操作。
【附图说明】
图1是一种已知的激光噪声消除电路的示意性电路图，示出了其配置；
图2是根据本发明的激光噪声消除电路的第一实施例的示意性电路图，示出了其配置；
图3是根据本发明的激光噪声消除电路的第二实施例的示意性电路图，示出了其配置；
图4是根据本发明的激光噪声消除电路的第三实施例的示意性电路图，示出了其配置；和
图5是根据本发明的激光噪声消除电路的第四实施例的示意性电路图，示出了其配置。
【具体实施方式】
根据本发明，可以通过提高将部分激光束进行光电转换所获得的FPD信号的增益、去除FPD信号的DC分量、并从通过将激光束源发射的激光束在光盘上的反射光进行光电转换所获得的RF信号减去FPD信号，来在保持恰当的FPD输出电平的同时，总是有效地从RF信号中消除激光噪声并同时达到实现高度平稳的APC操作的目的。通过在将数据写到光盘上的写模式下减小FPD信号的增益，也可以达到该目的。
[第一实施例]
图2是根据本发明的激光噪声消除电路的第一实施例的示意性电路图，示出了其配置。参照图2，激光噪声消除电路90包括：用于接收激光束的反射光以进行光电转换的光检测器2，该激光束从半导体激光器等的激光束源(未示出)发射并照射到光盘(未示出)上；用于将从光检测器2输出的电流信号转换成电压信号的TIA 4用于接收从激光束源发射出的部分激光束以进行光电转换的光检测器6；用于将从光检测器6输出的电流信号转换成电压信号的TIA 8；以及利用从TIA 4输入的RF信号和从TIA 8输入的FPD信号来消除RF信号中包含的激光噪声分量的运算电路10。注意，所附权利要求书中权利要求1中的第一光电转换装置对应于第一实施例的光检测器2和TIA 4，权利要求1中的第二光电转换装置对应于第一实施例的光检测器6和TIA 8，而权利要求1中的激光噪声消除装置、减除装置和滤波器装置分别对应于第一实施例的运算电路10、减法器102和高通滤波器105。
TIA 4具有运算放大器41和反馈电阻42。TIA 8具有运算放大器81、反馈电阻82、83和用于改变反馈电阻值的开关84。运算电路10具有放大器101、减法器102、用于将减法器102的反相输入端连接到参考电压(VREF)的电阻103、放大器104、高通滤波器105和用于选择消除激光噪声或者不消除激光噪声的开关106。
现在，将如下地说明本实施例的操作。当其中安装有本实施例的激光噪声消除电路90的光盘设备处于再现模式(用于读数据)时，开关84保持断开而开关106保持接通。光检测器2接收从激光束源发射并照射到光盘上的激光束的反射光以进行光电转换，并将所获得的电流信号输出到TIA 4的运算放大器41的反相输入端。运算放大器41的非反相输入端连接到参考电压(VREF)。TIA 4将所输入的光电转换电流转换成作为RF信号的电压信号，并将其输出到运算电路10。
光检测器6接收从半导体激光器发射的部分激光束以进行光电转换，并将获得的电流信号输出到TIA 8的运算放大器81的反相输入端。运算放大器81的非反相输入端连接到参考电压。TIA 8将所输入的光电转换电流转换成作为FPD信号的电压信号，并将其输出到运算电路10。TIA 8的运算放大器81的反馈电阻值保持为高以提供大的增益，使得如果从光检测器6输入的电流信号显示低电平，就可以向运算电路10输出比预定电平高的电压信号。
在运算电路10中，放大器101放大输入的RF信号并将其输入到减法器102的非反相输入端，而同时放大器104放大输入的FPD信号，高通滤波器105去除FPD信号的DC分量并随后将此FPD信号输入到减法器102的反相输入端。这样，因为减法器102从RF信号减去已经去除了DC分量的FPD信号，所以RF信号和FPD信号共同携带的激光噪声被消去了，因此输出的RF信号显示出减小的激光噪声电平。
在如上所述的再现模式中，增强TIA 8的增益以获得显示高电平的FPD信号，并同时使得在运算电路10的输入部分处RF信号的噪声电平与FPD信号的噪声电平匹配，从而提高了激光噪声消去的程度。如果没有使得噪声电平彼此匹配并且FPD信号保持在信号记录时的噪声电平，那么与RF信号的噪声电平相比FPD信号的噪声电平非常低，因为如下面将要说明的那样使TIA 8的增益在信号记录时变得非常低。在信号再现时需要FPD信号，并且当提高TIA 8的增益以由此提高FPD信号电平时，可以容易地进行APC操作，因为那样即使在激光功率相对较低时进行信号再现时，也可以获得显示高电平的FPD信号。
另一方面，光盘设备处于写模式中，开关106保持断开而开关84保持接通，使得TIA 8的运算放大器81的反馈电阻为低并且其增益也低。因此，如果在写模式中使用大的速度倍数来提高激光输出并因此提高光检测器6输出的电流信号，那么从TIA 8输出的FPD信号就不显示任何过高的电平。因此，结果就防止了FPD电路内部饱和，同时确保了较宽的动态范围。因为开关106保持断开，运算电路10不运行来消除激光噪声，并且使得从TIA 4输入的RF信号在被输出之前仅仅是通过减法器102而已。运算电路10不被运行来消除激光噪声，因为在信息记录时LD发射功率波动巨大，因此要使FPD信号电平恒定并恰当地与作为功率波动的函数而波动的RF信号电平相匹配是极为困难的，并且还因为与读功率发射时的激光噪声相比写功率发射时的激光噪声相对于RF信号非常小，因此激光噪声的影响可以被忽略。注意，如果在写模式下进行噪声消去操作，RF信号的噪声可能被增强并且可能出现其他不利影响。
因此，利用本实施例，因为TIA 8的增益在再现模式下被提高，并且同时，由于预先由高通滤波器105去除了DC分量，当减法器102从RF信号减去FPD信号时不会从RF信号减去FPD信号的DC分量，所以可以使得在运算电路10的输入部分处FPD信号的噪声电平与RF信号的噪声电平相匹配。于是，减法器102输出减小了激光噪声并且保留了FPD信号的DC分量的RF信号，使得在后继步骤中从RF信号生成的伺服信号不会显示任何偏移，因此可以高精度地进行伺服操作，包括光学读取头(optical pickup)的聚焦控制操作和跟踪控制操作。此外，通过提高TIA 8的增益和FPD信号的电平，即使在激光功率很低时进行信号再现也可以产生显示高电平的信号，以有助于APC控制操作。
此外，因为通过在写模式下为TIA 8选择低的增益而防止了FPD电路饱和并确保了较宽的动态范围，所以可以实现正常而平稳的APC操作。
[第二实施例]
图3是根据本发明的激光噪声消除电路的第二实施例的示意性电路图，示出了其配置。注意，与图2的第一实施例相同的部件分别用相同的标号来标注，并且将不再说明。虽然本实施例的激光噪声消除电路90′与第一实施例相同地运行并且提供了与第一实施例相似的优点，但其配置与第一实施例稍有不同。虽然使本实施例的激光噪声消除电路90′的TIA14显示为固定增益，但激光噪声消除电路90′包括两条传输从TIA 14输出的FPD信号的路径，包括：一条通过显示高增益的放大器110，将信号传输到高通滤波器105然后到减法器102，并且还传输到转换开关113的路径；和一条通过显示低增益的放大器112，将信号传输到转换开关113的路径，由此通过转换开关113选择被输出到下游(未示出)的FPD信号。注意，所附权利要求中的增益控制装置对应于放大器110、112和转换开关113。
在再现模式中，用于运行激光噪声消除功能的开关106保持为接通，而转换开关113接通到端子a一侧。从TIA 14输出的低电平FPD信号被高增益放大器110放大以显示足够高的电平，并通过高通滤波器105被输出到减法器102。利用此布置，使得在运算电路10的输入部分处FPD信号的噪声电平与RF信号的噪声电平相匹配，并且FPD信号的DC分量被高通滤波器105去除，因此第二实施例提供了与第一实施例相似的优点。此外，高电平FPD信号通过转换开关113被输出到下游，以实现稳定的APC控制操作。
另一方面，在写模式下，用于运行激光噪声消除功能的开关106保持为断开，而转换开关113接通到端子b一侧。结果，如果从TIA 14输出的FPD信号显示高电平，则因为FPD信号被显示低增益的放大器112放大并通过转换开关113输出到下游，所以FPD信号的电平不会变得过高，并且防止了FPD电路饱和，以确保较宽的动态范围并实现正常而平稳的APC操作。
[第三实施例]
图4是根据本发明的激光噪声消除电路的第三实施例的示意性电路图，示出了其配置。注意，与图2的第一实施例相同的部件分别用相同的标号来标注，并且将不再说明。根据光学读取头的伺服操作的精度，如同在本实施例的激光噪声消除电路91的情况下一样，可以使得运算电路10没有高通滤波器。
在本实施例中，使得在运算电路10的输入部分处FPD信号的噪声电平与RF信号的噪声电平相匹配，由此在激光功率很低的再现模式下获得显示高功率电平的信号，并且通过在再现模式下提高TIA 8的增益并由此提高FPD信号的电平来有助于APC控制操作。此外，因为TIA 8的增益在写模式下保持为低而在读模式下保持为高，所以防止了FPD电路饱和来确保较宽的动态范围并实现平稳的APC操作。
[第四实施例]
图5是根据本发明的激光噪声消除电路的第四实施例的示意性电路图，示出了其配置。注意，与图2的第一实施例相同的部件分别用相同的标号来标注，并且将不再说明。当在写模式下速度倍数很小时，可以使TIA 14的增益不可变而是固定的，如同在本实施例的激光噪声消除电路92的情况下一样，以使得FPD信号的噪声电平与RF的噪声电平相匹配。因为与在再现模式下信号的输出电平相比，在写模式下光检测器6的输出电平将从不显著升高，所以此布置允许正常而平稳的APC操作。因为在再现模式下FPD信号与RF信号在信号电平上相匹配，所以此实施例提供了与图2的实施例相似的优点。具体而言，因为FPD信号的DC分量被高通滤波器105去除，所以DC分量不会从RF信号中减去，由此使得伺服信号不会有任何偏移，从而可以为光学读取头进行高精度的伺服操作。
将认识到本发明绝不限于上述实施例，这些实施例可以以各种方式被修改而不会背离本发明的范围，并且在具体的配置、功能、效果和优点方面可以设想到其他实施例。