DE69425090T2

DE69425090T2 - Vorrichtung zur Kontrolle der Laserausgangsgrössen eines optischen Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabegerätes

Info

Publication number: DE69425090T2
Application number: DE69425090T
Authority: DE
Inventors: Eiichi Nakamura; Kazuo Noda; Koichi Yamazaki
Original assignee: Nippon Conlux Co Ltd
Current assignee: Nippon Conlux Co Ltd
Priority date: 1993-04-26
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2014-04-21
Also published as: KR940024709A; CN1100550A; CN1056936C; US5600621A; AU668464B2; JPH06309685A; DE69425090D1; EP0623922B1; EP0623922A1; TW253966B; AU6069294A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft generell eine Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben von optischen Informationen mit einer Laserausgangssteuervorrichtung, die Informationen auf ein optisches Informationsaufzeichnungsmedium aufzeichnet und von diesem wiedergibt, und sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Steuern der Ausgangsleistung eines Halbleiterlasers.
Halbleiterlaser liefern Lichtleistungen, die mit Veränderungen der Temperatur und der Lichtenergie variieren. Andererseits bewirken Vorrichtungen zum Aufzeichnen und Wiedergeben von optischen Informationen eine automatische Leistungssteuerung (im folgenden APC genannt) des darin verwendeten Laserlichts, da sie eine konstante Laserlichtleistung zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Informationen in gleichmäßiger Form benötigen. Beispiele für bekannte automatische Steuerungen der Laserlichtleistung sind in den japanischen Offenlegungsschriften SHO 50-23902 und 51-29821, den japanischen Patentveröffentlichungen HEI 2-47015 und 5-6260 und der japanischen Offenlegungsschrift HEI 4-330646 beschrieben.
In einer Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben optischer Informationen nach Fig. 4, zum Beispiel, wird die periphere Lichtkomponente 5 des nach vorn abgestrahlten Lichtausgangs eines Halbleiterlaserchips 1 durch eine Kollimationslinse 3 eliminiert, so daß nur die nicht-periphere Lichtkomponente 2, d. h. die Lichtkomponente in der und um die Mitte des nach vorn abgestrahlten Lichts tritt in die Kollimationslinse 3 ein, um in einen kollimierten Lichtstrahl umgewandelt zu werden, und tritt anschließend in einen Strahlteiler 4 ein. Die nicht-periphere Lichtkomponente 2 wird durch den Strahlteiler 4 in durchgelassenes Licht 6 und reflektiertes Lieht 7 geteilt. Das durchgelassene Licht 6 wird durch eine Sammellinse 8 gebündelt und als sehr kleiner Lichtpunkt 10 auf ein Informationsaufzeichnungsmedium 9 gerichtet, um je nach Bedarf das Aufzeichnen oder die Wiedergabe von Informationen durchzuführen. Das vom Strahlteiler 4 kommende reflektierte Licht 7 tritt in ein Lichterkennungselement 15 ein.
Von dem Informationsaufzeichnungsmedium 9 reflektiertes Licht läuft auf demselben Weg zurück, den das durchgelassene Licht 6 zum Erreichen des Aufzeichnungsmediums 9 genommen hat. Das reflektierte Licht wird durch die Sammellinse 8 zu einem kollimierten Strahl gebündelt, der anschließend dem Strahlteiler 4 zugeführt wird. Das durch den Strahlteiler 4 transmittierte Licht wird als Rücklauflicht dem Halbleiterchip 1 zugeleitet, während das vom Strahlteiler 4 reflektierte Licht 11 von einem Lichterkennungselement 13 über Lichtempfangslinsen 12 empfangen wird. Somit werden das Informationssignal, das Fokussteuersignal und das Nachführsteuersignal vom Lichterkennungselement 13 abgeleitet. Die APC führt die Ausgangsleistungssteuerung durch, um die Laserlichtausgangsleistung durch eine Schleifenschaltung auf einem konstanten Wert zu halten, wobei die Schleifenschaltung derart ausgebildet ist, daß ein Teil der Lichtausgangsleistung des Halbleiterlasers vom Lichterkennungselement 14 oder 15 empfangen wird. Die Lichtausgangsleistung des Elements 14 oder 15 wird von einer Ausgangsleistungssteuerschaltung verstärkt und dem Halbleiterlaserchip zurückgeführt.
Zu diesem Zweck ist das Lichterkennungselement 14 zum Empfangen von Licht ausgebildet, das vom Halbleiterlaserchip 1 nach hinten abgestrahlt wird, um so den Lichtausgang 17 zu bilden, und das Lichterkennungselement 15 ist zum Empfangen des reflektierten Lichts vom Strahlteiler 4 ausgebildet, um den Lichtausgang 18 zu bilden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das vom Halbleiterlaserchip 1 ausgegebene nach hinten abgestrahlte Licht 16 durch das Lichterkennungselement 14 abgeleitet, das in einem (nicht dargestellten) Halbleiterlasergehäuse angebracht ist. Diese bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß, da das vom Halbleiterlaserchip 1 nach vorn und das nach hinten abgestrahlte Licht keine vollständige Korrelation miteinander aufweist, die Anordnung die Ausgangsleistung des Laserlichts nicht auf einem konstanten Wert halten und somit keinen zufriedenstellenden APC-Betrieb gewährleisten kann.
Da das Lichterkennungselement 15 ferner das reflektierte Licht 7 des Strahlteilers 4 empfängt, ist das Element 15 in hohem Maße von den Eigenschaften des Strahlteilers 4 abhängig. Wenn beispielsweise ein polarisierender Strahlteiler als der Strahlteiler 4 verwendet wird, um den Verlust an transmittiertem Licht im Strahlteiler zu verringern und die optische Effizienz des optischen Systems zu verbessern (üblicherweise ist der Strahlteiler mit einer Viertelwellenplatte kombiniert, um einen Lichtisolator zu bilden), existiert kein reflektiertes Licht 7, so daß von dem Lichterkennungselement 15 kein Ausgang zu erhalten ist.
Ferner nimmt die Größe des Lichterkennungselements 15 zu, da es zum Empfang des reflektierten Lichts 7 direkt vom Strahlteiler 4 ausgebildet ist, und auf diese Weise ist die Interelektrodenkapazität des Elements 15 erhöht, mit der Folge einer unerwünschten Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit. Dieses Problem kann beispielsweise gelöst werden, indem das auf das Lichterkennungselement 15 einfallende Licht gebündelt wird, um die Größe des Elements 15 zu verringern. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, eine weitere Lichtbündelungseinrichtung vorzusehen, jedoch ist eine zusätzliche Lichtbündelungseinrichtung nicht mit dem bestehenden Bedarf an einer verringerten Größe und niedrigeren Kosten der Vorrichtung in Einklang zu bringen.
JP-A-04 330 646, die in Fig. 1 dargestellt ist, offenbart eine Laserausgangsleistungssteuervorrichtung Zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben optischer Informationen, mit einer Halbleiterlaservorrichtung und einem optischen System Zur Verwendung des von der Halbleiterlaservorrichtung erzeugten Laserlichts zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Informationen auf ein und von einem optischen Informationsaufzeichnungsmedium, wobei die Laserausgangsleistungssteuervorrichtung ein Lichterkennungselement zum Empfangen von peripherem Licht von nach vorn abgestrahltem Laserlicht, das von der Halbleiterlaservorrichtung erzeugt wurde, und zum Ausgeben eines elektrischen Signals, das dem empfangenen peripheren Licht entspricht, aufweist, und mit einem Steuerabschnitt zum Steuern der Ausgangsleistung des von der Halbleitervorrichtung erzeugten Laserlichts gemäß dem Ausgang des Lichterkennungselements.
US-5 191 204 A, von der der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht, offenbart ferner ein Gehäuse:
Erfindungsgemäß ist ein Gehäuse der Halbleiterlaservorrichtung mit einem Laserlichtdurchlaßfenster für den Durchtritt von durch die Halbleiterlaservorrichtung erzeugtem Laserlicht versehen, und das Lichterkennungselement ist außerhalb des Gehäuses am Außenrand der das Fensterbedeckenden transparenten Platte angeordnet.
Die nicht-periphere Lichtkomponente in der und um die Mitte des nach vorn abgestrahlten Lichts der Halbleiterlaservorrichtung läuft durch das Laserlichtdurchlaßfenster eines Gehäuses, das die Laservorrichtung enthält, in Richtung eines optischen Informationsaufzeichnungsmediums. Andererseits tritt die periphere Komponente des nach vorn abgestrahlten Lichts in das Lichterkennungselement ein, das am Außenrand des Laserlichtdurchlaßfensters angeordnet ist, wobei von diesem ein elektrisches Ausgangssignal erhalten wird, das dem nach vorn abgestrahlten Licht der Halbleiterlaservorrichtung entspricht. Dieses elektrische Ausgangssignal wird einer Ausgangsleistungssteuervorrichtung der Halbleiterlaservorrichtung zugeführt, welche die Ausgangsleistung der Laservorrichtung steuert.
Das beschriebene optische System kann die Ausgangsleistung der Halbleiterlaservorrichtung entsprechend der Ausgangsleistung des nach vorn abgestrahlten Lichts der Laservorrichtung steuern, so daß die Erfindung den Vorteil hat, daß die erfindungsgemäße Ausgangsleistungssteuerung wesentlich effektiver ist als die bekannte korrelationslose Rückführsteuerung unter Verwendung nach hinten abgestrahlten Lichts, und daß jede Art von Strahlteiler verwendet werden kann. Da ferner ein kleinformatigeres Lichterkennungselement verwendet werden kann, nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit des Elements nicht ab, so daß es nicht erforderlich ist, Einrichtungen zum Bündeln des auf das Element auftreffenden Lichts vorzusehen, um eine derartige Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit zu verhindern, mit dem Ergebnis, daß die Ausgangsleistungssteuerung und die APC-Reaktionscharakteristika des Laserlichts stark verbessert, Beschränkungen des Vorrichtungsdesigns eliminiert und die Größe sowie die Kosten erheblich verringert werden können.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen näher beschrieben.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
Fig. 1 - eine schematische Seitenansicht eines bekannten optischen Systems;
Fig. 2 - eine schematische Seitenansicht des Aufbaus des erfindungsgemäßen Halbleiterlaserbereichs;
Fig. 3A - eine schematische Draufsicht auf ein Beispiel des Aufbaus und der Anordnung eines Lichterkennungselements;
Fig. 3B - eine schematische Draufsicht auf ein anderes Beispiel des Aufbaus und der Anordnung eines Lichterkennungselements;
Fig. 3C - eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Beispiel des Aufbaus und der Anordnung eines Lichterkennungselements;
Fig. 3D - eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Beispiel des Aufbaus und der Anordnung eines Lichterkennungselements; und
Fig. 4 - eine schematische Seitenansicht des Aufbaus eines optischen Systems einer bekannten Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben optischer Informationen.
In Fig. 1, welche ein bekanntes optisches System zeigt, bezeichnen dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 4 gleiche Bestandteile. Zunächst sei die optische Ausbildung des optischen Systems beschrieben: die nicht-periphere Lichtkomponente 2 in der und um die Mitte des nach vorn abgestrahlten Lichts des Halbleiterlaserchips 1 läuft durch eine mittige Öffnung in einem Lichterkennungselement 19, das beispielsweise die Form eines Doughnut oder Rings hat, und tritt anschließend in eine Kollimationslinse 3 ein, aus der die nicht-periphere Lichtkomponente in einen Strahlteiler 4 als kollimierter Strahl eintritt. Der Strahlteiler 4 kann ein polarisierender Strahlteiler 4 sein, durch welchen sämtliches Einfallslicht passieren kann. Anschließend werden, ähnlich wie zuvor in Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben, das Informationssignal, das Fokussteuersignal und das Nachführsteuersignal aus dem Lichterkennungselement 13 abgeleitet.
Fig. 2 zeigt im einzelnen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Halbleiterlaserbereich, der den Halbleiterlaserchip 1 aufnimmt. Der Halbleiterlaserchip 1 ist in einem Gehäuse 21 angebracht und das Innere des Gehäuses 21 ist luftdicht abgeschlossen. Das Gehäuse 21 weist ein Laserlichtdurchlaßfenster 22 auf, das mit einer transparenten flachen Platte 23 abgedeckt ist, und das beispielsweise doughnut- oder ringförmige Lichterkennungselement ist vorzugsweise an der transparenten flachen Platte 23 haftend angebracht.
Das doughnut-förmige Lichterkennungselement 19 ist haftend an der dem Laserchip 1 gegenüberliegenden Seite der transparenten flachen Platte 23 angebracht.
Das neuartige strukturelle Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß das Lichterkennungselement 19 am Außenrand der das Fenster des Gehäuses 21 abdeckenden Laserlichtdurchlaßplatte 23 angebracht ist, und daß der Ausgang des Elements 19 zu einer Halbleiterlaserausgangsleistungssteuerschaltung 20 zurückgeführt wird. Wie in Fig. 2 dargestellt, tritt die nicht-periphere Lichtkomponente 2 in der und um die Mitte des nach vor abgestrahlten Lichts des Halbleiterlaserchips 1 in die Kollimationslinse 3 durch die mittige Öffnung des doughnut-förmigen Lichterkennungselements 19 und die periphere Lichtkomponente des abgestrahlten Lichts tritt in das Lichterkennungselement 19 ein. In diesem Fall ist der Prozentsatz, in dem die periphere Lichtkomponente 2 in die Kollimationslinse 3 eintritt, von der NA (numerische Apertur) der Kollimationslinse 3 ab. Wenn beispielsweise die NA der Kollimationslinse 3 mit 0,3 (NA = 0,3) gewählt ist, wie bei herkömmlichen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabesystemen der Fall, kann die Lichtkomponente mit einem Strahlungsraumwinkel von 35º des nach vorn abgestrahlten Lichts des Halbleiterlaserchips 1 in die Kollimationslinse 3 eintreten. Dies betrifft etwa 60% des nach vorn abgestrahlten Lichts und die verbleibenden 40% sind in dem peripheren Licht 5 enthalten, das vom Lichterkennungselement 19 empfangen wird.
Das Lichterkennungselement 19 kann eine beliebige Form aufweisen, solange es das gesamte periphere Licht 5 des nach vorn abgestrahlten Lichts, oder einen Teil davon, aufnehmen kann. Das Lichterkennungselement 19 kann beispielsweise ein doughnut-förmiges Element 19-1, wie in Fig. 3A dargestellt, oder ein quadratisches oder rechteckiges Element 19-2 mit einer darin ausgebildeten mittigen Öffnung sein, wie in Fig. 3B dargestellt, oder es kann eine vorbestimmte Vielzahl von separaten Elementen 19-3 oder 19-4 aufweisen, wie in den Fig. 3C oder 3D dargestellt.
Bei dem beschriebenen optischen System wird der der peripheren Lichtkomponente des nach vorn abgestrahlten Lichts eines Halbleiterchips entsprechende Lichtausgang durch ein Lichterkennungselement erkannt und von einer Halbleiterlaserausgangsleistungssteuerschaltung gesteuert. Durch dieses Merkmal kann das beschriebene optische System hervorragende vorteilhafte Ergebnisse dahingehend erzielen, daß die Ausgangsleistungssteuerung des Systems wesentlich effektiver ist als die korrelationslose Rückführungssteuerung der bekannten Verfahren unter Verwendung von nach hinten abgestrahltem Licht, und daß jede Art von Strahlteiler verwendet werden kann. Da ferner ein kleinformatigeres Lichterkennungselement verwendet werden kann, nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit des Elements nicht ab, so daß es nicht erforderlich ist, Einrichtungen zum Bündeln des auf das Element auftreffenden Lichts vorzusehen, um eine derartige Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit zu verhindern, mit dem Ergebnis, daß die Ausgangsleistungssteuerung und die APC-Reaktionscharakteristika des Laserlichts stark verbessert, Beschränkungen des Vorrichtungsdesigns eliminiert und die Größe sowie die Kosten erheblich verringert werden können.

Claims

1. Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben optischer Informationen mit:

einer Halbleiterlaservorrichtung (1) zur Verwendung als Lichtquelle zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Informationen,

Lichterkennungseinrichtungen (19), die peripheres Licht von nach vorn abgestrahltem und von der Laservorrichtung (1) erzeugtem Laserlicht empfangen, wobei die Lichterkennungseinrichtungen in der Lage sind, ein elektrisches Signal auszugeben, das den Betrag des empfangenen peripheren Lichts wiedergibt,

einer Steuereinrichtung (20), die entsprechend dem ausgegebenen elektrischen Signal der Lichterkennungseinrichtungen (19) automatisch die Ausgangsleistung des von der Laservorrichtung (1) erzeugten Laserlichts derart steuert, daß diese auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, und

einem optischen System (3, 4, 8, 12, 13), das ein Abstrahlen des von der Laservorrichtung (1) erzeugten Laserlichts auf ein Aufzeichnungsmedium (9) für optische Informationen ermöglicht, wobei das optische System derart angeordnet ist, daß von dem Aufzeichnungsmedium (9) für optische Informationen reflektiertes Laserlicht entlang dem optischen Pfad zurückgeführt und über eine Teilereinrichtung (4) an ein Leselichterkennungselement (13) abgezweigt wird,

einem Gehäuse (21) zum Aufnehmen der Halbleiterlaservorrichtung (1),

dadurch gekennzeichnet, daß

das Gehäuse (21) ein Laserlichtdurchlaßfenster (22) für den Durchtritt von durch die Halbleiterlaservorrichtung (1) erzeugtem Laserlicht aufweist,

wobei das Laserlichtdurchlaßfenster (22) durch eine transparente Platte (23) bedeckt ist und die Lichterkennungseinrichtung (19) außerhalb des Gehäuses (21) am Außenrand der transparenten Platte (23) angeordnet ist.

2. Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben optischer Informationen nach Anspruch 1, bei der die Lichterkennungseinrichtungen (19; 19-1; 19-2) ringförmig am Außenrand der transparenten Platte angeordnet sind.

3. Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben optischer Informationen nach Anspruch 1, bei der die Lichterkennungseinrichtungen (19; 19-3; 19-4) mehrere am Außenrand der transparenten Platte angeordnet Segmente aufweisen.