DE69018714T2 - Halbleiterlasersteuerungskreis. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Halbleiterlaser-Treiberschaltung, die in einem Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem für eine optische Platte verwendet wird, in dem Information auf einer optischen Platte aufgezeichnet und von einer solchen abgespielt wird.
• Ein herkömmliches optisches Plattensystem zum Aufzeichnen oder Wiedergeben von Information mit einem Laserstrahl folgt in einem Aufzeichnungsmodus den folgenden Schritten: Verstärken oder Abschwächen eines Lasersausgangssignals auf Impulsweise, abhängig von der aufzuzeichnenden Information, Ändern der Leistung eines auf einer Platte durch ein optisches System beschränkten Laserstrahlflecks in entsprechender Weise und Ändern des optischen oder magnetischen Zustands eines vom Strahl beleuchteten Flecks eines auf der Platte aufgezeichneten Aufzeichnungsfilms, um Information aufzuzeichnen. In einem Wiedergabemodus folgt es den folgenden Schritten: Bestrahlen der Platte mit einem Laserstrahl mit einer Intensität, die nicht dazu ausreicht, den Aufzeichnungsfilm umzuwandeln, und Erfassen des reflektierten Strahls zum Wiedergeben der darauf aufgezeichneten Information.
• Aus dieser Funktion ist es erkennbar, daß es erforderlich ist, die Laserausgangsleistung sowohl im Aufzeichnungs- als auch im Wiedergabemodus auf einem vorgegebenen Wert zu halten. Da ein Halbleiterlaser der Änderung der Umgebungstemperatur der verwendeten Halbleiter unterliegt, muß die Laserausgangsleistung geregelt werden, damit jeder Einfluß vermieden wird, wie er durch eine Temperaturänderung oder andere Faktoren hervorgerufen wird.
• Fig. 1 ist ein Schaltbild, das eine herkömmliche Lasertreiberschaltung zeigt, die im wesentlichen eine Steuerlogikschaltung 11, eine Wiedergabeleistung-Erzeugungsschaltung 12 und eine Aufzeichnugnsleistung-Erzeugungsschaltung 13 beinhaltet. Ferner ist aus dieser Figur erkennbar, daß zur Schaltung auch ein Laser 3 und ein Photodetektor 4 hinzugefügt sind. Der Photodetektor 4 kann eine Photodiode verwenden. Wie dargestellt, ist die Steuerlogikschaltung 11 mit einer Spannungsquelle von +5 V verbunden, und die Wiedergabeleistung-Erzeugungsschaltung 12 und die Aufzeichnungsleistung-Erzeugungsschaltung 13 sind mit einer Spannungsquelle von +12 V verbunden.
• Die Wiedergabeleistung-Erzeugungsschaltung 12 beinhaltet einen Transistor 2 zum Betreiben des Laserstrahls 3 in einem Wiedergabemodus, eine Strom/Spannung-Umsetzschaltung 5 zum Umsetzen des im Photodetektor 4 erzeugten Stroms in eine Spannung, einen Operationsverstärker G zum Verstärken der umgesetzten Spannung und eine Schaltstufe 1 zum Ein- und Ausschalten eines Kontakts zwischen dem Operationsverstärker 6 und dem Transistor 2.
• Die Aufzeichnungsleistung-Erzeugungsschaltung 13 besteht aus einem Transistor 9 zum Betreiben des Lasers 3 in einem Aufzeichnungsmodus, einer Aufzeichnungsleistung-Einstellschaltung 8, die mit der Basis eines Transistors 9 verbunden ist, und einer Schaltstufe 10 zum Ein- und Ausschalten eines Kontakts zwischen dem Transistor 9 und dem Laser 3.
• Im Betrieb liefert die Steuerlogik 11 im Wiedergabemodus ein Wiedergabesignal a an die Schaltstufe 1, wodurch die Schaltstufe 1 eingeschaltet wird und der Laser 3 aktiviert wird. Dann strahlt der Laser 3 einen Strahl c an den Photodetektor 4 ab, der einen Strom d erzeugt. Dann wird der Strom d der Strom/Spannung-Umsetzschaltung 5 zugeführt, in der der Strom d in eine Spannung e umgesetzt wird, und diese wird durch den Operationsverstärker 6 verstärkt. Die verstärkte Spannung wird dem Transistor 2 über die Schaltstufe 1 zugeführt. Der Transistor 2 dient dazu, den Wiedergabe-Treiberstrom IR in einstellbarer Weise zu erzeugen. Zusammengefaßt läuft dieser Vorgang wie folgt ab: Erfassen des Laserstrahls und Anwenden negativer Rückkopplung für das erfaßte Signal, um den Treiberstrom konstant zu halten.
• Im Aufzeichnungsmodus liefert die Aufzeichnungsleistung- Einstellschaltung 8 dagegen ein vorgegebenes Signal an den Transistor 9, in dem ein Aufzeichnungstreiberstrom einstellbar erzeugt wird, während die Steuerlogikschaltung 11 das Aufzeichnungssignal b an die Schaltstufe 10 liefert. Die Schaltstufe 10 wird abhängig von der Größe des Signals b ein- und ausgeschaltet. Das Ein- und Ausschalten führt zur Modulation eines Aufzeichnungs-Treiberstroms IW und zu einem Überlagern des Treiberstroms IW mit dem Aufzeichnungssignal. Dabei wird der Wiedergabe-Treiberstrom IR zum Unterbrechen des Steuervorgangs, durch eine (nicht dargestellte) Abtast- Halte-Schaltung auf dem Wert gehalten, wie er unmittelbar vor dem Ausführen des Vorgangs im Aufzeichnungsmodus gilt.
• Wie vorstehend angegeben, verfügt die vorstehend genannte Halbleiterlaser-Treiberschaltung über zwei oder mehr Versorgungsspannungen. D. h., daß die Steuerlogikschaltung 11 mit der Spannungsquelle von +5 V verbunden ist und die Wiedergabeleistung-Erzeugungsschaltung 12 und die Aufzeichnungsleistung-Erzeugungsschaltung 13 mit der Spannungsquelle von +12 V verbunden sind. In diesem Fall kann das Umschalten zwischen den Spannungsquellen zu einer Zeitverzögerung zwischen der Vorder- und der Rückflanke der ersteren und der letzteren Spannungsquelle führen.
• Fig. 2 ist ein Diagramm, das den Zustand einer Spannung zeigt, wie er hervorgerufen wird, wenn eine Zeitverzögerung auftritt, insbesondere wenn die Spannungsquelle n beim Betreiben des Lasers unterbrochen werden. Im Wiedergabemodus liefert die mit der Steuerlogikschaltung 11 verbundene Spannungsquelle von +5 V, wenn angenommen wird, daß die Spannungsquellen zu einem Zeitpunkt t&sub0; unterbrochen werden, wie in den Kurven A und B des Diagramms dargestellt, die geringstmögliche Betriebsspannung zum Aktivieren der Logikschaltung 11 zu einem Zeitpunkt t&sub1;, und die mit den Leistungserzeugungsschaltungen 12 und 13 verbundene Spannungsquelle von +12 V liefert zu einem Zeitpunkt t&sub2; ebenfalls die geringstmögliche Betriebsspannung zum Aktivieren der Schaltungen 12 und 13. Im Intervall Δt zwischen den Zeitpunkten t&sub1; und t&sub2; kann die Steuerlogikschaltung 11 ihren Logikzustand nicht stabil halten, wodurch die Schaltstufe 10 eingeschaltet wird, wie in der Kurve C dargestellt, und diese den Aufzeichnungs-Treiberstrom IW, wie in der Kurve D dargestellt, an den Laser 3 liefert. Dies führt zu einem Nachteil dahingehend, daß die Laserausgangsleistung einen solchen Wert erreicht, daß der auf der Platte ausgebildete Aufzeichnungsfilm umgewandelt werden kann und dadurch die auf der Platte aufgezeichnete Information beschädigt wird.
• Das Dokument JP-A-58-118042 offenbart eine Treiberschaltung für einen Halbleiterlaser, bei der ein Schutzelement den Laser umgeht, wenn in der Laserleistung ein Mangel festgestellt wird.
• Gemäß der Erfindung ist eine Halbleiterlaser-Treiberschaltung mit folgendem geschaffen: einer Wiedergabeleistung- Erzeugungsschaltung zum Erzeugen eines einem Halbleiterlaser zuzuführenden Stroms, um auf einer optischen Platte aufgezeichnete Daten dadurch wiederzugeben, daß ein vom Laser emittierter Laserstrahl auf die Platte angewandt wird; einer Aufzeichnungsleistung-Erzeugungsschaltung zum Erzeugen eines dem Laser zuzuführenden Stroms, um Daten dadurch auf der Platte aufzuzeichnen, daß ein vom Laser emittierter Laserstrahl auf die Platte angewandt wird; einer Steuerlogikschaltung zum Steuern des Zuführens der Ströme zum Laser; einer Überwachungseinrichtung zum Überwachen einer Spannungsänderung einer Spannungsquelle und einer Einrichtung zum Verringern des dem Laser zuzuführenden Stroms innerhalb eines vorgegebenen Werts, wenn die von der Überwachungseinrichtung festgestellte Änderung eine vorgegebene Grenze überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerlogikschaltung mit einer Versorgungsspannung versorgt wird, die sich von der der Aufzeichnungsleistung-Erzeugungsschaltung zugeführten Versorgungsspannung unterscheidet, und daß die Überwachungseinrichtung die Änderung der der Steuerlogikschaltung zugeführten Versorgungsspannung überwacht.
• Ausführungsformen der Erfindung schaffen eine verbesserte Halbleiterlaser-Treiberschaltung, die ein anomales Ansteigen der Laserleistung verhindern, wie es häufig hervorgerufen wird, wenn Spannungsquellen beim Betreiben eines Lasers unterbrochen werden, und die verhindert, daß auf dem Aufzeichnungsfilm einer Platte aufgezeichnete Information beschädigt wird.
• Um den Nachteil zu überwinden, der beim vorstehend genannten Stand der Technik zusätzlich vorhanden ist, schaffen Ausführungsformen der Erfindung ferner eine Einrichtung zum Überwachen der Spannungsquellen der Halbleiterlaser-Treiberschaltung, insbesondere der Spannungsquelle der Steuerlogikschaltung, sowie eine Einrichtung zum Verringern des dem Halbleiterlaser zugeführten Treiberstroms, wenn die Versorgungsspannung den geringstmöglichen Betriebswert erreicht, oder unmittelbar davor.
• Es folgt nun eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, wie in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, in denen:
• Fig. 1 ein Schaltbild ist, das eine herkömmliche Halbleiterlaser-Treiberschaltung zeigt;
• Fig. 2 ein Diagramm ist, das den Betrieb der herkömmlichen Halbleiterlaser-Treiberschaltung veranschaulicht;
• Fig. 3 ein Schaltbild ist, das eine verbesserte Halbleiterlaser-Treiberschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
• Fig. 4 ein Diagramm ist, das den Betrieb der verbesserten Halbleiterlaser-Treiberschaltung veranschaulicht; und
• Fig. 5 ein Schaltbild ist, das eine verbesserte Halbleiterlaser-Treiberschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
• Fig. 3 ist ein Schaltbild, das ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ist eine verbesserte Halbleiterlaser-Treiberschaltung, die gemäß dem vorstehend genannten Stand der Technik konzipiert ist. Dieselben Komponenten dieses Ausführungsbeispiel wie beim Stand der Technik sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Das verbesserte, d. h. andere Merkmal dieses Ausführungsbeispiels gegenüber der bekannten Schaltung liegt darin, daß eine Spannungsüberwachungsschaltung 23 in einem Teil der Spannungsversorgungsschaltung der Steuerlogikschaltung 11 vorhanden ist und ein Umgehungstransistor 21 parallel zum Laser 3 geschaltet ist. Die Spannungsüberwachungsschaltung 23 weist eine Zenerdiode ZD, einen Komparator 22 und mit diesen ersteren zwei Komponenten verbundene Widerstände R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; auf. Die Kathode der Zenerdiode ZD ist mit der Spannungsquelle der Steuerlogikschaltung 11 und dem nicht invertierenden Eingangsanschluß des Komparators 22 über den Widerstand R&sub3; verbunden. Die in Reihe geschalteten Widerstände R&sub3; und R&sub2; dienen als Spannungsteiler für die Versorgungsspannung VD, so daß sie die Spannung VD auf zwei Drittel ihres Werts verringern. Demgemäß wird die verringerte Spannung an den nicht invertierenden Eingangsanschluß des Komparators 22 angelegt. Das andere Ende des Widerstands R&sub2; ist mit Masse verbunden. Die Anode der Zenerdiode ZD ist sowohl mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Komparators 22 als auch über den Widerstand R&sub1; mit Masse verbunden. Dies führt dazu, daß die an den invertierenden Eingangsanschluß angelegte Spannung um die Zenerspannung von 1,5 V kleiner als die Versorgungsspannung VD ist.
• Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Abfall der Versorgungsspannung VD, einem Abfall der an den invertierenden Eingangsanschluß des Komparators angelegten Spannung, einem Abfall der an den nicht invertierenden Eingangsanschluß derselben angelegten Spannung, einem Spannungsanomalität anzeigenden Signal f und dem Betriebszustand des Transistors 21 zeigt, wenn die Spannungsquelle unterbrochen wird. Wenn angenommen wird, daß die Spannungsquelle zu einem Zeitpunkt t&sub0; unterbrochen wird, sind die Spannungen zu diesem Zeitpunkt dergestalt, daß die Versorgungsspannung VD 5 V ist, die Spannung am invertierenden Eingangsanschluß VD - 1,5 V = 3,5 V ist und die Spannung am nicht invertierenden Eingangsanschluß VD x 2/3 3,3 V ist. Nach dem Zeitpunkt t&sub0; fallen diese Spannungen allmählich ab. Wenn die Versorgungsspannung VD zu einem Zeitpunkt t&sub1; 4,5 V erreicht, erreichen die Spannung am invertierenden Eingangsanschluß und die Spannung am nicht invertierenden Eingangsanschluß jeweils 3 V. Nach dem Zeitpunkt t&sub1; kehrt sich die Beziehung zwischen den beiden Spannungen so um, daß die Spannung am nicht invertierenden Eingangsanschluß größer als die Spannung am invertierenden Eingangsanschluß ist. Diese Zustandsänderung des Komparators 22 nach dem Zeitpunkt t&sub1; bringt das Ausgangssignal des Komparators, d. h. das Spannungsanomalität anzeigende Signal f auf den hohen Pegel Eins. Dieses Signal hohen Pegels führt dazu, daß Leitung des Transistors 21 herbeigeführt wird und der Laser 3 kurzgeschlossen wird. Demgemäß ist, wenn angenommen wird, daß die geringstmögliche Betriebsspannung der Steuerlogikschaltung 11 4,4 V beträgt, die herkömmliche Schaltung ohne die Erfindung z. B. dann, wenn die Versorgungsspannung VD 4,5 V oder weniger erreicht, nicht dazu in der Lage, den logischen Pegel stabil zu halten, wodurch die Schaltstufe 10 eingeschaltet wird und es ermöglicht wird, daß der Aufzeichnungs-Treiberstrom IW dem Laser 3 zugeführt wird. Bei der verbesserten Schaltung der Erfindung dient dagegen, wenn die Versorgungsspannung der Steuerlogikschaltung 11 4,5 V oder weniger erreicht, die Spannungsüberwachungsschaltung 23 dazu, den Spannungsabfall festzustellen und das Spannungsanomalität anzeigende Signal f zu erzeugen, wodurch bewirkt wird, daß der Transistor 21 leitet. Der Transistor 21 dient als Umgehung für den Aufzeichnungs-Treiberstrom IW. Da der Strom IW den Laser 3 umgeht, kann der Laser keinen Laserstrahl mit so hoher Leuchtstärke emittieren, wie sie im Aufzeichnungsmodus eingestellt wird. Dies führt dazu, daß verhindert wird, daß der Aufzeichnungsfilm durch den Laser 3 beschädigt wird.
• Fig. 5 ist ein Schaltbild, das das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wobei dieselben Komponenten dieses Ausführungsbeispiels wie beim ersten mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Aus dieser Figur ist erkennbar, daß der Anschlußpunkt des Umgehungstransistors 21 von dem beim ersten Ausführungsbeispiel verschieden ist. D. h., daß der Kollektor des Umgehungstransistors 21 mit dem Emitter des Transistors 9 verbunden ist, der in der Aufzeichnungsleistung-Erzeugungsschaltung 13 vorhanden ist. Wenn die Versorgungsspannung VD der Steuerlogikschaltung 11 eine vorgegebene oder kleinere Spannung erreicht, dient die Spannungsüberwachungsschaltung 23 daher ausgehend von dieser Anschlußstelle dazu, ein Signal hohen Pegels zu liefern, wodurch bewirkt wird, daß der Transistor 21 leitend wird. Da der Transistor 21 als Umgehung für die Aufzeichnungsleistung-Erzeugungsschaltung 13 dient, ist es nicht zulässig, daß ein übermäßig hoher Strom durch den Laser 3 fließt.
• Es ist zu beachten, daß die Erfindung nicht auf die in der Beschreibung beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, mit Ausnahme dessen, was in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims (8)

1. Halbleiterlaser-Treiberschaltung mit:

- einer Wiedergabeleistung-Erzeugungsschaltung (12) zum Erzeugen eines einem Halbleiterlaser (3) zuzuführenden Stroms, um auf einer optischen Platte aufgezeichnete Daten dadurch wiederzugeben, daß ein vom Laser emittierter Laserstrahl auf die Platte angewandt wird;

- einer Aufzeichnungsleistung-Erzeugungsschaltung (13) zum Erzeugen eines dem Laser (3) zuzuführenden Stroms, um Daten dadurch auf der Platte aufzuzeichnen, daß ein vom Laser emittierter Laserstrahl auf die Platte angewandt wird;

- einer Steuerlogikschaltung (11) zum Steuern des Zuführens der Ströme zum Laser (3);

- einer Überwachungseinrichtung (23) zum Überwachen einer Spannungsänderung einer Spannungsquelle und

- einer Einrichtung (21) zum Verringern des dem Laser (3) zuzuführenden Stroms innerhalb eines vorgegebenen Werts, wenn die von der Überwachungseinrichtung (23) festgestellte Änderung eine vorgegebene Grenze überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerlogikschaltung mit einer Versorgungsspannung (+5 V) versorgt wird, die sich von der der Aufzeichnungsleistung-Erzeugungsschaltung zugeführten Versorgungsspannung (+12 V) unterscheidet, und daß die Überwachungseinrichtung die Änderung der der Steuerlogikschaltung zugeführten Versorgungsspannung (+5 V) überwacht.

2. Treiberschaltung nach Anspruch 1, ferner mit einem Photodetektor (4) zum Erfassen der Leuchtstärke des vom Laser (3) emittierten Laserstrahls (c).

3. Treiberschaltung nach Anspruch 2, bei der die Wiedergabeleistung-Erzeugungsschaltung (12) folgendes beinhaltet: einen Transistor (2), der an seinem Emitter über einen Widerstand mit der Spannungsquelle und an seinem Kollektor mit dem Laser (3) verbunden ist, eine Strom/Spannung-Umsetzschaltung (5) zum Umsetzen des vom Photodetektor (4) erzeugten Stroms (d) in eine Spannung (e), einen Operationsverstärker (6) zum Verstärken der Spannung und eine Schaltstufe (1), die mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers und über einen Widerstand mit der Basis des Transistors verbunden ist, wobei das Ausgangssignal des Verstärkers der Basis zugeführt wird, wenn die Schaltstufe geschlossen ist, wobei das Schließen der Schaltstufe durch die Steuerlogikschaltung (11) gesteuert wird.

4. Treiberschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Aufzeichnungsleistung-Erzeugungsschaltung (13) folgendes beinhaltet: eine Aufzeichnungsleistung-Einstellschaltung (8), einen Transistor (9), der an seinem Emitter über einen Widerstand mit der Spannungsquelle und an seiner Basis mit der Aufzeichnungsleistung-Einstellschaltung verbunden ist, und eine Schaltstufe (10), die mit dem Kollektor des Transistors und dem Laser verbunden ist, wobei der Kollektor mit dem Laser (3) verbunden ist, wenn die Schaltstufe geschlossen ist, wobei das Schließen der Schaltstufe durch die Steuerlogikschaltung (11) gesteuert wird.

5. Treiberschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Überwachungseinrichtung folgendes beinhaltet: eine Zenerdiode (ZD), einen Komparator (22) und einen ersten bis dritten Widerstand (R1 bis R3), wobei die Zenerdiode an ihrer Kathode sowohl mit der mit der Steuerlogikschaltung (11) verbundenen Spannungsquelle und dem nicht invertieren den Eingangsanschluß des Komparators über den ersten Widerstand (P3) verbunden ist, und an ihrer Anode mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Komparators und über den zweiten Widerstand (R1) mit Masse verbunden ist, wobei der nicht invertierende Eingangsanschluß über den dritten Widerstand (R2) mit Masse verbunden ist.

6. Treiberschaltung nach Anspruch 5, bei der die Verringerungseinrichtung einen Umgehungstransistor (21) aufweist, dessen Basis über einen Widerstand mit dem Ausgangsanschluß des Komparators (22) verbunden ist.

7. Treiberschaltung nach Anspruch 6, bei der der Kollektor des Umgehungstransistors (21) mit dem Eingangsanschluß des Lasers (3) verbunden ist.

8. Treiberschaltung nach Anspruch 6 in Abhängigkeit von Anspruch 4, bei der der Kollektor des Umgehungstransistors (21) mit dem Emitter des Transistors (9) verbunden ist, der in der Aufzeichnungsleistung-Erzeugungsschaltung (13) enthalten ist.