JPH0227533A - レーザダイオード駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光ディスク、特に書き込み型の光ディスク
に対してレーザビームを照射する際に有用なレーザダイ
オード駆動装置に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明のレーザダイオード駆動装置は、特に、追記型、
又は書き換え型の光ディスクに対して照射される半導体
レーザダイオードのレーザパワーをコントロールする回
路装置に関するものであって、レーザパワー出力を検出
するディテクタと、このディテクタの出力信号を基準信
号と比較する比較手段と、比較手段の出力として得られ
た信号を記録データによって変調する変調手段を備えて
いる。

変調手段は半導体レーザダイオードの出力パワーをコン
トロールするＡ　Ｐ　Ｃ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｐｏｗ
ｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）回路内に挿入されているため、半
導体レーザダイオードの発光特性が異なるときでも記録
に必要とするレーザパワーを自動的に最適値となるよう
に設定することが可能になり、半導体レーザダイオード
の使用特性、及び温度範囲を広くすることが可能になる
。

〔従来の技術〕

オーディオデータや、ビデオ信号等が記録されている再
生専用の光ディスクの場合は、光ディスクの記録情報を
読み出すために照射するレーザビームのパワーは比較的
小さく、このレーザパワー出力は成る基準レベルの範囲
内にあれば再生特性に格段の劣化が起こることはない。

しかしながら、最近、急ピッチで実用化されている記録
型の光ディスクの場合は、レーザノくワーが再生時より
も７〜ｌＯ倍近くアップすると同時に、光ディスクの記
録媒体の性質によって記録時に照されるレーザパワーの
最適値が狭い範囲に限定される。

すなわち、レーザパワーが高くなり過ぎると。

光デイスク面におけるドツトの大きさ、及びその形状が
所定の寸法と著しく異なったものになり。

エラーレートの劣化や、クロストークの要因となる。

又、レーザパワーが低下すると記録面の温度が所定の記
録温度まで達成しないため、記録データの品質を損なう
ことになる。

第４図は従来から使用されているレーザパワーをコント
ロールするＡ２０回路の概要図を示したもので、１は追
記型、又は書き換え型の光ディスク、−点鎖線で囲った
２の部分は光ディスクｌにレーザビームを照射するため
の光学ヘッドを示す。

この光学ヘッド２には半導体レーザダイオード３が設け
られており、その出射光がビームスプリッタＢＳ及び対
物レンズＬを介して光ディスクｌの記録面に照射され、
又、半導体レーザダイオード３のバックビームはモニタ
用のディテクタ４によって検出されている。

５はディテクタ４で検出されたレーザパワーの電気信号
を増幅するアンプ、６は基準信号Ｅｌ。

Ｅ２．Ｅ、が選択的に入力されている比較手段、７はフ
ィルタ、８は比較手段の出力に記録データ信号を加算す
る加算回路、９は半導体レーザダイオード３を駆動する
ドライブ回路を示す。

加算回路８には記録時には一定の振幅された記録データ
Ｅｏが供給され、半導体レーザダイオード２に流す電流
と記録データを加算して供給するようにしているφ 光ディスクｌは、例えば、追記型の光ディスクの場合、
記録面に温度上昇によって合金化するアモル７ラス半導
体材料（Ｓｂ？５ｂｅ３　、ＢｆｚＴｅ３）が層構造で
記録面を形成している。

したがって、光ディスクを回転しながら照射しているレ
ーザビームをデータに基づいてオン・オフ制御すると、
レーザビームが照射されたところは温度が急上昇して、
その記録面が合金化されて反射率が高くなる。

この場合、レーザビームの照射パワーはディテクタ４に
よって検出され、この検出信号が１例えば記録時の基準
電圧Ｅ１　と比較手段６で比較されているから、照射レ
ーザパワーが低下すると比較手段６の出力が大きくなり
、ドライブ回路９の出力電流も大きくなるようにする。

その結果、記録に最適なレーザパワーを基準電圧Ｅ１に
よって設定し、温度変化や経年変化があっても照射レー
ザビームのパワーを一定にすることができる。

なお、読み出し時に基準電圧Ｅ２が選択され、レーザパ
ワーを読み取りに必要なレーザパワーとなるように低下
し、さらに消去用のレーザパワーを出力するために基準
電圧Ｅ３が選択されることによって記録データを消去す
るような大出力のレーザパワーが供給されるようになさ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記したようなＡ２０回路によると、半導体レーザダイ
オード３の発光出力特性が、例えば第５図の特性Ａに示
すような場合は、記録時に最適なレーザパワーとしてＰ
ａ　となるような駆動電流ｉ［が得られるように基準電
圧Ｅ１を設定し、比較手段６から得られる最適のバイア
ス電流ＩＤＣ（Ａ）がデータと共に、ドライブ回路９に
供給され、すなわち、このときに半導体レーザダイオー
ド３の駆動電流としてはｉＡに示すような変調電流を供
給すればよい。

しかしながら、このようなＡ２０回路において、半導体
レーザダイオードの発光出力特性が第５図のＢに示すよ
うな特性であると、Ａｒ０回路の比較手段６から大きな
バイアス電流Ｉｏｃ（Ｂ）が出力されることになり、そ
の結果、ドライブ回路９に供給される駆動電流は１Ｂに
示すようになり、そのピーク電流ｉｕによって一応、レ
ーザパワーのピーク値はＰｏ　となるようにコントロー
ルされる。

しかしながら、この場合は駆動電流ｉＢのボトム値の電
流はＩＬ２となり、半導体レーザダイオードのスレッシ
ョルド電流ｌｔｈより高くなる。

そうすると、レーザパワーの出力のピーク値はＰｏ　と
されているがデータのす７ＭＲｎＭにもＰＩ　となるよ
うなレーザパワーが記録面に照射されることになり、記
録面のドツトが形成されない領域の温度が上昇する。そ
のため、記録データの品質が著しく劣化する。

又、この場合は半導体レーザダイオードに少なくともＩ
ｏｃ（Ｂ）以上の電流が常に流れることになって半導体
レーザダイオードの寿命を短くすることになる。

そこで、データＥａの振幅値のビーク−ピーク値ＩＤＰ
をＩ　ｏｐ＞　Ｉ　ｔ＋　−Ｉ　ｔｈとなるように大き
くすることが考えられるが、このような設定にすると、
半導体レーザダイオードが特性Ａの場合にＩｏｃ（バイ
アス電流）が０のときでも、そのピーク値が最適のレー
ザパワーＰｏを超えることになり、Ａ２０回路として動
作させることができないという問題がある。

したがって、従来のＡ２０回路の場合は半導体レーザダ
イオードの発光特性が成る範囲内にあるものしか使用す
ることができず、光学ヘッドを製造する際にこの点で制
約を受けることになる。

又、光デイスク記録再生装置に使用しているときでも、
温度変化、又は経年変化によって半導体レーザダイオー
ドの発光特性が変化すると、特に記録時の特性が劣化し
、最悪の場合が記録時のモードでデータが消去されると
いう問題が発生する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、かかる問題点にかんがみてなされたもので、
光ディスクに照射するレーザビームの出力パワーをモニ
タするディテクタと、このディテクタの出力信号と基準
信号を比較する手段と。

この比較手段より得られた信号を直接記録データによっ
て変調する変調手段を備え、この変調手段によって断続
された信号及び所定のバイアス信号を加算したものを半
導体レーザダイオードのドライブ回路に入力して、半導
体レーザダイオードを駆動するように構成したものであ
る。

〔作用〕

記録に必要とされるレーザパワー出力が、Ａ２０回路の
サーボルーズ内に設けられている変調手段の出力から得
られるようになされているため、半導体レーザダイオー
ドの発光出力特性に応じて十分な振幅の駆動電流を供給
し、かつ、この駆動信号を記録データによって断続する
ことができるようになる。

〔実施例〕

第１図は本発明のレーザダイオード駆動装置のブロック
図を示したもので、第４図と同様に、ｌは例えば書き込
み型の光ディスク、２は光学ヘッド、３は半導体レーザ
ダイオード、４はモニタ用のディテクタ、５はアンプ、
６は比較手段、７はフィルタ、８は加算回路、９はドラ
イブ回路を示す。

１０は少なくとも記録用の基準信号Ｅ！、読み出し用の
基準信号Ｅ２．及び消去用の基準信号Ｅ３を選択し、光
デイスク記録再生装置の動作モードに応じて所望のレー
ザパワーが得られるようにするモードスイッチを示す。

又、１１は比較手段６より得られた信号を記録データＥ
Ｄによって断続する変調手段を示し、例えば、データの
“１ｎ　　Ｏ“でオン、又はオフするようなスイッチン
グ回路とすることができる。

又、１２はバイアス回路を示し、このバイアス回路１２
は半導体レーザダイオードに供給される駆動信号のボト
ム値が半導体レーザダイオードのスレッシ画ルド電流ｆ
ｔｈ（スレッショルド電流以下では発光出力がほぼＯに
なる）以下となるように設定するものであるが、後述す
るように必ずしも必要とするものではない、（０バイア
スでもよい） 続いて、本発明の動作を第２図の波形図を参照して説明
する。

光デイスク記録再生装置が記録モードとされ、半導体レ
ーザダイオード３の最適記録レーザパワーのピーク値が
例えばＰｏであるとすると、記録時の基準信号Ｅｌは、
記録電流ｉ　（ｍＡ）のピーク値が１［どなるように設
定されている。

すなわち、半導体レーザダイオード３のバックビームを
ディテクタ４によって検出し、その検出信号をフィルタ
７によって積分したときの値（ピーク値）と基準信号Ｅ
１の差がこの記録電流ｉ１となるように設定される。

そして、この記録電流ｉ【は変調手段１１において記録
データＥＤで断続され、加算回路８においてバイアス電
流ＩＤｅと加算される。そして、この駆動信号ｉ＾がド
ライブ回路９を介して半導体レーザダイオード３に供給
されている。その結果、発光出力となるレーザパワーは
ＰＩ　に示すように変化し、この記録時のレーザパワー
ＰＩがピーク値となった位置で記録面の温度が急上昇し
て記録ドツトが形成される。

このようなＡ２０回路の動作において、今、温度変化、
又は他の半導体レーザ・ダイオードを使用した場合のよ
うに発光出力特性がＢに示すように変化すると、ディテ
クタ４で検出した信号をアンプ５及びフィルタ７で取り
出した出力が減少し、比較手段６の出力信号が増加する
。

そして、この比較手段６の出力信号が変調手段１１によ
って断続され、バイアス電流Ｉｏｃが加算されて、その
ピーク値がｉｘ＋とされドライブ回路９に供給される。

このＡ２０回路のループ制御によってレーザパワーの最
適ビーク出力ＰＧ　となるようなピーク値を有する駆動
信号１８が形成される。

この駆動信号Ｉ８は、そのビーク−ピーク値ＩＤＰがＡ
２０回路によって制御されているため、そのボトム値は
半導体レーザダイオードのスレッショルド電流ｉｔｈよ
り小さいから、レーザパワーは完全にオン・オフ制御さ
れることになり、記録面に形成される記録ドツトの寸法
、及び形状も所定の大きさにすることができる。

第３図は上記したようなＡ２０回路の具体的な回路例を
示したもので、ＴＩは基準信号Ｅ「が入力されている端
子、Ｔ２はバイアス電流ＩＤＣを設定する信号の入力端
子、２０は記録データ又は消去データ（消去期間）を出
力する信号源、３０は半導体レーザダイオード３の変調
器を示す、この変調器３０の差動的に接続されているト
ランジスタＱ２．Ｑ３には信号源から相補的な信号が供
給され、交互にオン・オフ制御されるが、トランジスタ
Ｑ２がオフ時のときにも、トランジスタＱ１を介して一
定のバイアス電流Ｉｏｃが半導体レーザダイオード３に
供給されている。

モニタ用のディテクタ４となる半導体素子の出力は演算
増幅器Ａ２によって所定のレベルに増幅され、比較手段
を構成する演算増幅器ＡＩの逆相入力端子に接続されて
いる。

演算増幅器ＡＩの正相入力端子には半導体レーザダイオ
ードの発光出力パワーを設定する基準信号Ｅ、が供給さ
れ、この比較手段の出力によってトランジスタＱ４の電
流がコントロールされ、変調器３０のトランジスタＱ／
２　、Ｑｓのコレクタ電流、つまり、半導体レーザダイ
オード３の駆動信号となるオン・オフ電流のビーク−ピ
ーク値をコントロールしている。

又、演算増幅器Ａ！は抵抗Ｒｌ　＋コンデンサｃ１によ
ってフィードバック回路が付加されており、出力信号の
高域信号成分（データ信号成分）を除去するようにして
いる。

なお、バイアス電流ｒｐｃを供給する回路は、例えば、
変調器３０が高スルーレースのスイッチング特性を有す
るときや、きわめて低いスレッショルド電流の半導体レ
ーザ素子が使用されるときは省略してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のレーザダイオード駆動装
置は、ＡＰＣ回路ループ内に半導体レーザダイオードを
駆動する電流の変調手段が設けられているので、半導体
レーザダイオードの発光出力特性のバラツキを広い範囲
でカバーすることができ、使用できる半導体レーザダイ
オードの特性（スペック）を緩和することでできると同
時に、その使用温度範囲を広くすることができる。

その結果、レーザダイオードの使用可能な寿命を永くす
るという効果がある。

比較手段、９はドライブ回路、Ｅｌ、Ｅ２．Ｅ３は基準
信号を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である半導体レーザダイオー
ドの駆動装置のブロック図、第２図は第１図の動作波形
図、第３図は本発明の具体例を示す回路図、第４図は従
来のＡＰＣ回路のブロック図、第５図は第４図の動作波
形図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザダイオードのレーザ出力光を検出するモニタ用の
   ディテクタと、該モニタ用のディテクタの出力信号と、
   レーザパワー設定信号を比較する比較手段と、該比較手
   段の出力を記録信号によって変調する変調手段と、この
   変調手段の出力によって前記レーザダイオードを駆動す
   る駆動手段を備えていることを特徴とするレーザダイオ
   ード駆動装置。