(57)【要約】  光源により消費されるパワーを最小限に抑えるシステムおよび方法。パワー消費の低減量を最適化するため、光源のパワーは、受信したデータの品質特定に応答して制御される。受信されたデータの品質が十分な品質であれば、パワーを節約するため、レーザーパワーを低減させることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源内のパワーを制御する方法であって、
予め決められたパワーレベルで前記光源を駆動する工程と、
前記光源からの光をターゲット上に集光する工程と、
前記ターゲットから反射された光を検出する工程と、
反射され検出された前記光に関する、少なくとも１つの品質の尺度を特定する工程と、
前記品質の尺度に低域通過フィルタリングを施す工程と、
前記少なくとも１つの品質の尺度に応答して、前記光源について、新たなパワーレベルを生成する工程と、
前記光源の前記予め決められたパワーレベルを、前記新たなパワーレベルに調整する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記特定する工程が、少なくとも１つの予め決められた閾値に照らして、前記少なくとも１つの品質の尺度を参照し、少なくとも１つの品質インジケータ誤差値を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記生成する工程が、前記少なくとも１つの品質インジケータ誤差値に応答して、前記新たなパワーレベルを生成する工程を含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記新たなパワーレベルが、低減されたパワーレベルであることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記品質インジケータ誤差値を形成する前記工程が、前記品質インジケータ誤差値を生成するため、前記品質の尺度から前記閾値を除去する工程を含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記除去する工程が、前記品質の尺度から前記閾値を差し引く工程を含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記生成する工程が、複数の品質インジケータ誤差値に応答して、前記光源について、前記低減されたパワー値を生成する工程を含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項８】
前記生成する工程が、前記複数の品質インジケータ誤差値の各々に対して、前記パワーレベルの割当分を生成する工程を含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記生成する工程が、前記複数の品質インジケータ誤差値の各々にする前記パワーレベルの前記割当分を、加算する工程を含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記調整する工程が、予め決められたマージンの組の範囲内に、前記パワーレベルを維持する工程を含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
光源内のパワー制御機能を有する光学システムであって、
予め決められたパワーレベルで前記光源を駆動するように設定されたドライバと、
前記光源からの光のビームをターゲット上に集光する光学素子の組と、
前記ターゲットから反射された光を検出する検出器と、
反射され検出された前記光に関する、少なくとも１つの品質の尺度を特定する特定機構と、
前記品質の尺度を受け取るように設定された低域通過フィルタと、
前記少なくとも１つの品質の尺度に応答して、前記光源について、新たなパワーレベルを生成するための、前記低域通過フィルタに結合されたパワー生成デバイスと、
前記光源の前記予め決められたパワーレベルを、前記新たなパワーレベルに調整するための、前記パワー生成デバイスに結合されたパワー調整デバイスとを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
前記特定機構が、少なくとも１つの予め決められた閾値に照らして、前記少なくとも１つの品質の尺度を参照し、少なくとも１つの品質インジケータ誤差値を形成する参照デバイスを含むことを特徴とする請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記パワー生成デバイスが、前記少なくとも１つの品質インジケータ誤差値に応答して、前記新たなパワーレベルを生成することを特徴とする請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記新たなパワーレベルが、低減されたパワーレベルであることを特徴とする請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記参照デバイスが、前記品質インジケータ誤差値を生成するため、前記品質の尺度から前記閾値を除去する閾値除去デバイスを含むことを特徴とする請求項１３記載のシステム。
【請求項１６】
前記閾値除去デバイスが、前記品質の尺度から前記閾値を差し引くことを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記パワー生成デバイスが、複数の品質インジケータ誤差値に応答して、前記光源について、前記低減されたパワー値を生成することを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１８】
前記パワー生成デバイスが、前記複数の品質インジケータ誤差値の各々に対して、前記パワーレベルの割当分を生成することを特徴とする請求項１７記載のシステム。
【請求項１９】
前記パワー生成デバイスが、前記複数の品質インジケータ誤差値の各々にする前記パワーレベルの前記割当分の、加算値を生成することを特徴とする請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記パワー調整デバイスが、予め決められたマージンの組の範囲内に、前記パワーレベルを維持することを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低パワーのレーザーアプリケーションに関するものであり、特に、レーザー駆動回路とパワー消費量を低減させる機構とを用いて、パワーレーザーアプリケーションにおけるパワーを節約する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯可能なストレージシステム内におけるパワー消費量は、かかるシステムにおける重要な問題とされてきており、現在も依然として重要な問題である。携帯型機器におけるバッテリーパワーでの駆動可能時間は、携帯型機器の重要な仕様設定の１つである。現在、ＣＤまたはＤＶＤベースのシステムといったような光ストレージ機器を採用した市場で入手可能な製品は、多数存在する。加えて、携帯可能なブルーレイディスク（ＢＤ）といったような将来的なシステムも、現在、発売が検討されている。現在検討されている別のシステムとしてＴ−ＲＯＭが挙げられる。これは、回転するディスクを持たない光データカード読出システムであり、複数のビットマークを並列的に照射するスポットアレイを用いて読出しが実現される。照射されたビットマークの像は、イメージセンサにより捕捉され、電子的に処理される。加えて、光学的な読出システムを利用したホログラフィックストレージシステムも検討されている。これらのタイプのシステムにおいて、パワー消費量を節約する技術は、極めて望ましい機能であり、これらのストレージ製品を売り出すためのよいマーケティングツールとなる。
【０００３】
携帯型システムのスピード、処理能力および全体的な機能は、増強の一途を辿っており、その結果、携帯型システムはますます多くのパワーを必要とするようになっている。パワーマネージメントの進歩により、これらの携帯型システムにおけるパワーの要求は減ってきた。しかしながら、パワー消費量の問題は、携帯型ストレージ機器の分野において依然として存在し続けている。
【０００４】
図１は、ある特定のタイプの光ストレージ機器における種々の動作について、様々な領域で行われるパワー消費を示したグラフである。図１に示すように、レーザーおよびレーザードライバは、これらのシステムにより消費される合計のパワーのうち、相当な割合を消費する。したがって、レーザーパワーの低減は、システム全体により消費されるパワー消費量を、全体として顕著に低減させ得る。
【０００５】
多くの従来技術が、媒体からデータを読み出すのに使用されるレーザーパワーを変更するためのアルゴリズムを採用してきたが、これらのアルゴリズムは、パワー消費量に基づくものではなかった。典型的には、これらのアルゴリズムは、一定の光パワー（順方向の意味で）および最良のデータ読出品質という基準に基づいている。従来のアルゴリズムはパワーに関する問題に特に照準を合わせたものではなかったので、それらのアルゴリズムによるパワーの節約量は、最適量より少ない。
【０００６】
米国特許出願公開２００３／０１３７９１２号は、パワーの節約を考慮した従来技術文献の一例である。この米国特許出願公開２００３／０１３７９１２号は、クロックおよびサンプリングの速度を低減させる信号処理技術により、パワーを節約している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、システム内において最もパワーを必要とする要素はレーザーであり、特に携帯型のアプリケーションにおいては、レーザーは多大なパワー消費要因をもたらす。したがって、当該技術分野においては、パワー消費量を低減させるために、レーザー駆動を考慮したシステムおよび方法が、依然として必要とされている。
【０００８】
上記の観点より、当該技術分野においては、携帯型機器のパワー消費量を低減させる技術が、依然として必要とされている。
【０００９】
本発明の１つの目的は、データ読出しのためにレーザー（またはその他の光源）を利用する光学システムにおける、パワー消費量を減らすことである。
【００１０】
本発明のさらなる１つの目的は、光学システムの携帯型のアプリケーションにおけるパワーの要求を、軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的は、パワー消費の低減量を最適化するため、受信されたデータの品質特定に応答して、レーザーパワーを制御することにより達成される。受信されたデータの品質が十分な品質であれば、パワーを節約するため、レーザーパワーをさらに低減させられ得ることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図２は、全体として参照番号２０で示されるレーザーパワー制御システムの一実施形態を示したブロック図である。図２は本発明の一実施形態を説明するための図であるが、レーザー制御のための他の実施形態も、当業者には難なく明らかであろう点を理解されたい。したがって、図２に示された実施形態は、単に本発明の概念を採用した１つの実施形態を図解したものであって、多くの異なる光学システムの実施形態において、これらの概念を採用できることは、当業者には難なく明らかであろう。
【００１３】
さらに図２を参照すると、レーザー１１は、レーザードライバ１２により駆動されて、光媒体（図示せず）上のデータを光学的に読み出すために必要な光を発生させる。図２に示されたレーザードライバ１２は、レーザー１１の出力パワーを変更する機能を有する。ここで、レーザードライバ１２は、光パワーの変調を行うことができるものと想定する。図２に示された実施形態において想定されるように、光は、光媒体（図示せず）上のデータを読み出すためまたは同光媒体にデータを書き込むために、光学システム１５を通過し、反射されて戻り、検出器１３に到達する。検出器１３は、増幅器１４により増幅される信号を生成する。増幅された信号は、その後、以下に述べるような処理を経る。
【００１４】
ＰＬＬ／ビット検出部２１は、検出器１３からの増幅信号を処理してビット検出を行い、データ回復用に現在使用されているクロックレートを回復する。ＰＬＬ／ビット検出部２１は、検出されたビットに関する品質の尺度２１ａを特定する。ジッタ、変調、非対称性、検出された消去、信号対雑音比（ＳＮＲ）その他の、反射光から得られる特性の処理より、品質の尺度２１ａを付与することのできる方式としては、実装形態に応じて、閾値検出方式、ビタビ方式その他の多数の方式が存在する。チャネルデコーダ２２は、ＰＬＬ／ビット検出部２１により特定された、回復されたクロックレートにおいて処理を行い、データストリーム内のビットを逆チャネル符号化により復号して、ユーザービットを取得する。チャネルデコーダ２２もまた、ランレングスのプッシュバックや擬似ランレングス等といったパラメータの尺度を付与するために、品質インジケータ２２ａを有していてもよい。図２においては、この品質インジケータ２２ａは、ブロック図の複雑さを減らすために、点線の輪郭で示されている。エラー訂正部２３は、チャネルデコーダ２２により復号されたデータを処理し、エラー訂正を行う。エラー訂正部２３より、エラーレート２３ａの品質インジケータが得られる。以下、このエラーレート２３ａの品質インジケータを、エラーレート（ビットエラーレート、符号エラーレート等）と呼ぶ。上記の処理により、様々な品質およびエラーのインジケータが記述される。当業者であれば、これらおよびその他のインジケータを、個別にまたは組み合わせて使用することにより、現在使用されているレーザーパワーの有効性を特定することができる旨が理解できよう。
【００１５】
品質インジケータ２１ａ、２３ａおよび２２ａは、公称値と照らして参照され得る。図２に示された実施形態では、この公称値が、それぞれのインジケータから差し引かれるが、関連技術分野の当業者においては、公称値に対するインジケータの相対的な比較を得るために、多くの方法が利用可能であることが理解できよう。公称値は、品質インジケータの公称値を示すバイアス値である。バイアスレベルの厳密な値は、システム（光路、機構、電子回路、エラー訂正等）に依存するため、各エンジンのマージンに応じて値を決める必要がある。たとえば、ほとんどのＢＤシステムは、システムの限度値として約１２％のジッタ値を有し、約９−１０％のジッタ値が、公称性能を実現する。
【００１６】
別の実施形態における公称値は、それぞれの特定の品質インジケータに対するバイアス値である。したがって、品質インジケータ２１ａ、２３ａおよび２２ａのそれぞれが、別個のバイアス値を有し得る。図２に示された実施形態は、エラーレート２３ａの品質インジケータから差し引かれるべきバイアス１を、減算器２５の負入力３３に印加する。ここでは、減算器２５の出力値を、エラーレート２３ａに対する品質インジケータから特定されたエラーレートに対する、品質インジケータ誤差値と呼ぶこととする。やはり図２に示されているように、バイアス２は、減算器２６の負入力３１に印加され、品質インジケータ２１ａにより特定された値から差し引かれる。減算器２６の出力値は、品質インジケータ２１ａより特定された品質に対する、品質インジケータ誤差値と呼ぶこととする。
【００１７】
品質インジケータ２１ａ、２２ａおよび２３ａは、高ビットレート信号から抽出された信号であるため、高周波信号である。高周波信号の変化は、ノイズや振動を導入したり、レーザー１１のパワー消費量を増大させたりする可能性があるので、レーザー１１が高周波信号に反応するようになすのは望ましくない。そのため、レーザー１１に適用されるパワー調整は、レーザー１１が高周波信号に反応するのを防止するため、極めて低い周波数で行われる必要がある。そこで、品質インジケータ誤差値の帯域幅をわずか数ヘルツに低減するため、低域通過フィルタ２７および２８が、品質インジケータ誤差値に適用される。
【００１８】
制御システム２９は、品質インジケータ誤差値に基づいて、レーザーパワーを適合化する。この制御システム２９は、たとえば、極めて低速の比例（Ｐ）制御または比例積分（ＰＩ）制御型のコントローラを用いて、実装することができる。制御システム２９の機能はまた、サーボデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）によっても実行され得る。これは、サーボＤＳＰが、大きな処理パワーを必要としないためである。制御システム２９の第１の出力３５は、その制御システムの出力に応じてレーザーパワーが適合化されるように、レーザードライバを駆動する。制御システム２９の第２の出力３７は、ビット検出入力信号の信号レベルが同一に保たれるよう保証するため、検出器の増幅器１４を駆動する。第２の入力３７は、規格化機能である。検出器の増幅器１４の駆動は、レーザーパワーの駆動に反比例する。光検出器の増幅器１４の出力は、同一のレベルに留まるべきである。出力パワーは、通常、ＡＤＣ（図示せず）に供給され、このＡＤＣの全範囲を使用することが望ましい。
【００１９】
制御システム２９の内部には、品質インジケータがシステムのマージンの範囲内にあるか否かをチェックする機能が付与されている。これらのマージンは、（前述した公称値と同様に）システムへの依存性が非常に強いものである。これらのマージンは、ディスクがデータの消去を始めてしまう寸前の、ディスク上の読出レーザーパワーレベルの最大値から算出することができる。たとえば、エラーレートが高くなりすぎると、システムは、自己をリセットしてもう一度公称レーザーパワーから動作を再開しようと決定するか、最大レベルに留まろうと決定するかもしれない。そうしなければ、（たとえば不良なディスク上において）レーザーパワーが高くなりすぎると、レーザーパワーは消去レベルに到達し、媒体の消去を始めてしまうかもしれない。
【００２０】
誤差信号は、制御システム２９への入力が可能とされる前に、低域通過フィルタリングを施されなくてはならない。これは、ビットまたはサーボの影響や、傷または指紋等といった、他の影響がシステムに及ばないようにするためである。
【００２１】
実際には、制御システム自体は、誤差信号のマージン内に留まるため何らかの非線形制御を伴う、通常のＰＩまたは比例積分微分（ＰＩＤ）制御システムである。当該制御システムは極めて低い周波数で動作しなくてはならないため、おそらくはＰＩコントローラが適している。
【００２２】
図３は、単一の誤差信号を用いる、制御システム４０の１つの実装形態を示している。図３には、調節可能なゲイン（ＧＡＩＮＰ、ＧＡＩＮＩおよびＧＡＩＮＤ）およびカットオフ周波数（ＴＩおよびＴＤ）の設定値を有する、単一のＰＩＤコントローラを採用した制御システム４０が図示されている。図３の左側にある誤差チェックブロック４３は、誤差信号がその最小値と最大値との間にあることを特定する。誤差が最小値よりも小さい場合には、誤差チェックブロック４３はその最小値を出力する。誤差が最大値を超える場合には、誤差チェックブロック４３はその最大値を出力する。
【００２３】
図４は、図３とわずかに異なる実装形態を示している。図４では、誤差信号が最小値よりも小さい場合または最大値を超える場合には、リセットパルスがコントローラに送信される。
【００２４】
図３および図４に示された２つの実装形態の組合せも可能である。たとえば、誤差信号がある特定の時間（たとえば５秒間）に亘って最小値または最大値に留まった場合には、システムに問題があるので、システムがリセットパルスを送信するようにしてもよい。
【００２５】
図５は、システム全体の実装形態を示している。ＰＩＤコントローラ５１は、すべての誤差値（品質インジケータに相当する）に対する出力を与え、これらの出力は加算器５３において加算される。レーザーパワーブロック５５は、加算器５３からの値を用いて、レーザーパワーを決定する。レーザーパワーブロック５５は、レーザーの出力パワーに関し、最小設定値および最大設定値を採用している。加算器５３からの値が最小レーザーパワーよりも小さい場合には、レーザーパワーブロック５５はその最小レーザーパワーを出力する。加算器５３からの値が最大レーザーパワーよりも大きい場合には、レーザーパワーブロック５５はその最大レーザーパワーを出力する。加算器５３からの値が最小レーザーパワーと最大レーザーパワーとの間の値である場合には、レーザーパワーブロック５５は、加算器５３が指示するレーザーパワーを出力する。
【００２６】
ここで、重み付け因子は、すべてのＰＩＤコントローラ５１について同一でなくてもよい点に留意されたい。ゲイン因子は、各ＰＩＤコントローラのゲイン設定により調整することができる。
【００２７】
以上、良好なデータ読出しに必要な最小限のレベルまでレーザーパワーを低減することができ、したがってパワーを節約することのできる、簡潔な技術を説明してきた。上記のいくつかの実施形態は、読出動作中においてレーザーパワーが常時制御されている状態に実装することができる。起動時に、媒体上の１つまたは複数の個所においてレーザーパワーを較正することにより、良好な読出しに必要なレーザーパワーを制御できる実施形態もある。レーザーのためのパワー値は保存することができ、読出時において、ルックアップテーブル内に保存された値から、レーザーパワーを適合化させることもできる。
【００２８】
上記の説明は、本発明の実施形態を詳細に述べたものであるが、当業者には、上記で説明した実施形態の多くの変更形態が、難なく明らかであろう。したがって、本発明の技術的範囲は、上記で説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって判断されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】光ドライブ内におけるパワー消費量の計算結果を示した一連の棒グラフ
【図２】レーザーパワー制御機構のブロック図
【図３】コントローラの実装形態を示した図
【図４】変更形態によるコントローラの実装形態を示した図
【図５】コントローラ全体の実装形態を示した図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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