JP2001084627A - 光ディスク装置と半導体レーザ発振器の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フィードバックゲインとループゲインとを常に
一致させ、安定した光記録波形で光ディスクへ情報を正
常に記録する。 【解決手段】半導体レーザ５０の温度変化に相当する温
度変化が得られる位置に温度センサ５１が設けられ、こ
の温度センサ５１の出力がフィードバックゲインの変化
に相当するループゲインを補正する温度補償回路５７へ
入力され、温度補償回路５７が温度センサ５１の出力に
応じて制御回路５６のループゲインを補償し、これによ
り常にフィードバックゲインとループゲインとが一致し
て安定した光記録波形で光ディスク１へ情報を正常に記
録する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザ発
振器からの光を用いてＤＶＤ−ＲＡＭ等の光ディスクに
対してデータを記録したり、記録されているデータを再
生する光ディスク装置と半導体レーザ発振器の制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学ヘッド（光ピックアップ）に
搭載された半導体レーザ発振器（以下、半導体レーザと
記述する）から出力されるレーザ光により、記録トラッ
クを有する光ディスクにデータを記録したり、あるいは
光ディスクに記録されているデータを再生する光ディス
ク装置が実用化されている。

【０００３】最近、光ディスクとしてＤＶＤ−ＲＡＭが
開発されている。

【０００４】このようなＤＶＤ−ＲＡＭの場合、１周の
トラックごと（交互）にランドとグルーブが切り替わる
ようになっており、この１トラックに複数存在するセク
タ単位にヘッダ部がプリフォーマットされている。この
ヘッダ部は、ＰＬＬの引き込みを行うための同期コード
とアドレスとしての物理セクタ番号が記録されている。

【０００５】上記光ディスクは、複数のトラックからな
る複数のゾーンに、光ディスクの半径方向に分割されて
おり、それぞれのゾーンについての１トラック当たりの
セクタ数が同一のものとなっている（ゾーンＣＬＶフォ
ーマット）。

【０００６】このようなＤＶＤ−ＲＡＭを扱う光ディス
ク装置では、光ディスクの特性によりほぼ固定の線速
（光学ヘッドのレーザ光による光ディスク上のトラック
の移動速度がほぼ等速）での記録、再生が行われるよう
になっている。このため、ゾーンごとに異なった回転数
で回転する（スピンドルモータの回転制御により）よう
になっている。すなわち、記録、再生を行う半径方向の
位置にしたがって回転数を変化させている。

【０００７】半導体レーザ・フォトディテクタおよび反
射ミラー・スプリッタなどの光学素子をフィードバック
系とするレーザの制御回路においては、フィードバック
ゲインを固定値と考えて制御ループゲインを一定の値に
調整してレーザ制御を行っている。

【０００８】図３は、フィードバック系に半導体レーザ
８０、ミラープリズムなどの光学素子８１、およびフォ
トディテクタ８２を含む光ディスク装置のレーザ制御回
路例である。フィードバックゲインは、半導体レーザ８
０のスロープ効率と光学素子８１の透過・分配効率、お
よびフォトディテクタ８２の受光感度により決定され
る。このフィードバックゲインと一致するように制御回
路８４は、一定の制御ループゲインに調整され、レーザ
制御を行っている。

【０００９】しかしながら、半導体レーザ８０は、その
特性が図４に示すように温度により変化するため、フィ
ードバックゲインもそれに応じて温度により変化する。
それに対して制御回路のループゲインは一定で温度変化
による影響がないため、温度によってはループゲインと
フィードバックゲインとが一致しなくなることがあっ
た。これにより温度が変化すると制御帯域の低下や発振
といった現象が起こり、光ディスクへ情報を記録するた
めの光記録波形が図５に示すように立上り・立下りに鈍
りが生じたオーバーシュートが発生し、正常に記録がで
きなくなることがあった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、半導
体レーザは、温度により変化するため、フィードバック
ゲインもそれに応じて温度により変化するが、制御回路
のループゲインは一定で温度変化による影響がないた
め、温度によってはループゲインとフィードバックゲイ
ンとが一致しなくなることがあり、温度が変化すると制
御帯域の低下や発振といった現象が起こり、光ディスク
へ情報を記録するための光記録波形で立上り・立下りに
鈍りが生じたオーバーシュートが発生し、正常に記録が
できなくなるという問題があった。

【００１１】そこで、この発明は、フィードバックゲイ
ンとループゲインとを常に一致させ、安定した光記録波
形で光ディスクへ情報を正常に記録することのできる半
導体レーザ発振器を用いた光ディスク装置と半導体レー
ザ発振器の制御方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の光ディスク装
置は、うずまき状又は同心円状のデータを記録するグル
ーブおよびランドのトラックを有し、一定長のグルーブ
およびランドからなりアドレスデータからなるヘッダ部
とデータが記録される記録領域とからなる複数のセクタ
を有し、上記複数のトラックずつの複数のゾーンからな
る光ディスクを各ゾーンごとに異なった回転数で回転し
た状態で、上記光ディスクに対してデータを記録した
り、この光ディスクに記録されているデータを再生する
光ディスク装置において、上記光ディスクに照射する光
を発光する発光手段と、この発光手段から発光された光
を分光する分光手段と、この分光手段で分光された光を
検知する検知手段と、この検知手段で検知された検知信
号を上記発光手段を制御する制御信号に加算する加算手
段と、この加算手段からの信号に応じて上記発光手段を
制御する制御手段と、上記発光手段の近傍に設けられ、
上記発光手段の温度変化を検出する温度検出手段と、こ
の温度検出手段で検出される検出信号に応じて上記制御
手段の制御を補償する補償手段とから構成されている。

【００１３】この発明の光ディスク装置は、半導体レー
ザ発振器からの光を用いて光ディスクに対してデータを
記録したり、この光ディスクに記録されているデータを
再生する光ディスク装置において、上記半導体レーザ発
振器からの光を分光する分光手段と、この分光手段で分
光された光を検知するフォトディテクタと、このフォト
ディテクタからの検知信号を上記半導体レーザ発振器の
発光を制御する制御信号に加算する加算器と、この加算
器からの信号に応じて上記半導体レーザ発振器の発光を
制御する制御手段と、上記半導体レーザ発振器の近傍に
設けられ、上記半導体レーザ発振器の温度変化を検出す
る温度センサと、この温度センサで検出される検出信号
に応じて上記制御手段の制御を補償する補償手段とから
構成されている。

【００１４】この発明の半導体レーザ発振器の制御方法
は、半導体レーザ発振器からの光を用いて光ディスクに
対してデータを記録したり、この光ディスクに記録され
ているデータを再生する光ディスク装置における半導体
レーザ発振器の制御方法であって、上記半導体レーザ発
振器からの光を分光し、この分光された光を検知し、こ
の検知した検知信号を上記半導体レーザ発振器の発光を
制御する制御信号にフィードバックして上記半導体レー
ザ発振器の発光を制御し、上記半導体レーザ発振器の近
傍に設けられ、上記半導体レーザ発振器の温度変化を検
出し、この検出される検出信号に応じて半導体レーザ発
振器の発光制御を補償するようにしたことを特徴とす
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。

【００１６】図１は、光ディスク装置を示すものであ
る。この光ディスク装置は、光ディスク（ＤＶＤ−ＲＡ
Ｍ）１へのデータの記録及びこの光ディスク１からデー
タを再生するものである。

【００１７】この光ディスク装置は、ＤＶＤ−ＲＡＭの
みならず他のＤＶＤディスクやＣＤディスクからもデー
タの読み出しが可能で、書換可能なＤＶＤディスクに対
してデータの書き込みが可能な装置として構成されてい
る。

【００１８】したがって、光ピックアップ２は、ＤＶＤ
用の対物レンズ３及びＣＤ用の対物レンズ４を有してい
る。光ピックアップ２内には、ＤＶＤ用の対物レンズ３
及びＣＤ用の対物レンズ４に対応してＤＶＤ用及びＣＤ
用の半導体レーザユニット（図示せず）が設けられ、装
填された光ディスク１がＤＶＤディスク或いはＣＤディ
スクかに応じてこの半導体レーザユニットの一方が選択
され、レーザ制御ユニット５によって付勢され、それぞ
れ対応する波長のレーザビームを発生する。ＤＶＤ用及
びＣＤ用の半導体レーザユニットのいずれかが選択され
て付勢されると、光ディスク１に対応するレーザビーム
が対応する対物レンズ３、４に向けられ、この対物レン
ズ３、４によって光ディスク１に収束される。この収束
されたレーザビームで光ディスク１にデータが書き込ま
れ、或いは、再生される。

【００１９】レーザ制御ユニット５は、ＤＶＤデータ処
理ユニット６によってその設定がセットされるが、その
設定は、再生信号を得る再生モード、データを記録する
記録モード及びデータを消去する消去モード並びにＤＶ
Ｄディスクに対するデータ処理を実行するＤＶＤモード
及びＣＤディスクに対するデータ処理を実行するＣＤモ
ードで異なっている。即ち、ＤＶＤモードでは、ＤＶＤ
用の半導体レーザユニットが選択されて付勢され、ま
た、ＣＤモードでは、ＣＤ用の半導体レーザユニットが
選択されて付勢される。ＤＶＤ用或いはＣＤ用のレーザ
ビームは、再生モード、記録モード及び消去モードの３
つのモードでそれぞれ異なるレベルのパワーを有し、そ
のモードに対応したパワーのレーザビームが発生される
ように半導体レーザユニットがレーザ制御ユニット５に
よって付勢される。

【００２０】ＤＶＤ用の対物レンズ３及びＣＤ用の対物
レンズ４に対向してＤＶＤディスク１或いはＣＤディス
クが配置されるように、このＤＶＤディスク或いはＣＤ
ディスクは、直接或いはディスクカートリッジ１ａに収
納されてトレー７によって装置内に搬送される。このト
レー７を駆動する為のトレーモータ８が装置内に設けら
れている。また、装填されたＤＶＤディスク１或いはＣ
Ｄディスクは、スタンパ９によって回転可能にスピンド
ルモータ１０上に保持され、このスピンドルモータ１０
によって回転される。

【００２１】光ピックアップ２は、その内にレーザビー
ムを検出する光検出器（図示せず）を有している。この
光検出器は、光ディスク１で反射されて対物レンズ３、
４を介して戻されたレーザビームを検出している。光検
出器からの検出信号（電流信号）は、電流／電圧変換器
（Ｉ／Ｖ）１２で電圧信号に変換され、この信号は、リ
ファレンスアンプ（ＲＦアンプ）１３及びサーボアンプ
１４に供給される。リファレンスアンプ１３からは、後
述するヘッダ部５１のデータの再生用としてのトラッキ
ングエラー信号と記録領域５８のデータの再生用として
の加算信号がＤＶＤデータ処理ユニット６に出力され
る。サーボアンプ１４からのサーボ信号（トラッキング
誤差信号、フォーカス信号）は、ＤＶＤモードでは、Ｄ
ＶＤサーボシーク制御ユニット１５に出力され、ＣＤモ
ードでは、ＣＤサーボシーク制御並びにＣＤデータ処理
ユニット１６に出力される。

【００２２】フォーカスずれ量を光学的に検出する方法
としては、たとえば次のようなものがある。

【００２３】［非点収差法］ 光ディスク１の光反射膜
または光反射性記録膜で反射されたレーザ光の検出光路
に非点収差を発生させる光学素子（図示せず）を配置
し、光検出器上に照射されるレーザ光の形状変化を検出
する方法である。光検出領域は対角線状に４分割されて
いる。各検出領域から得られる検出信号に対し、ＤＶＤ
サーボシーク制御ユニット１５内で対角和間の差を取っ
てフォーカスエラー検出信号（フォーカス信号）を得
る。

【００２４】［ナイフエッジ法］ 光ディスク１で反射
されたレーザ光に対して非対称に一部を遮光するナイフ
エッジを配置する方法である。光検出領域は２分割さ
れ、各検出領域から得られる検出信号間の差を取ってフ
ォーカスエラー検出信号を得る。

【００２５】通常、上記非点収差法あるいはナイフエッ
ジ法のいずれかが採用される。

【００２６】光ディスク１はスパイラル状または同心円
状のトラックを有し、トラック上に情報が記録される。
このトラックに沿って集光スポットをトレースさせて情
報の再生または記録／消去を行う。安定して集光スポッ
トをトラックに沿ってトレースさせるため、トラックと
集光スポットの相対的位置ずれを光学的に検出する必要
がある。

【００２７】トラックずれ検出方法としては一般に、次
の方法が用いられている。

【００２８】［位相差検出（Differential Phase Detec
tion）法］ 光ディスク２０１の光反射膜または光反射
性記録膜で反射されたレーザ光の光検出器上での強度分
布変化を検出する。光検出領域は対角線上に４分割され
ている。各検出領域から得られる検出信号に対し、ＤＶ
Ｄサーボシーク制御ユニット１５内で対角和間の差を取
ってトラックエラー検出信号（トラッキング信号）を得
る。

【００２９】［プッシュプル（Push-Pull）法］ 光デ
ィスク１で反射されたレーザ光の光検出器上での強度分
布変化を検出する。光検出領域は２分割され、各検出領
域から得られる検出信号間の差を取ってトラックエラー
検出信号を得る。

【００３０】［ツインスポット（Twin-Spot）法］ 半
導体レーザ素子と光ディスク１間の送光系に回折素子な
どを配置して光を複数に波面分割し、光ディスク１上に
照射する±１次回折光の反射光量変化を検出する。再生
信号検出用の光検出領域とは別に＋１次回折光の反射光
量と−１次回折光の反射光量を個々に検出する光検出領
域を配置し、それぞれの検出信号の差を取ってトラック
エラー検出信号を得る。

【００３１】ＤＶＤモードでは、ＤＶＤサーボシーク制
御ユニット１５からフォーカス信号、トラッキング誤差
信号及び送り信号がフォーカス及びトラッキングアクチ
ュエータドライバ並びに送りモータドライバ１７に送ら
れ、このドライバ１７によって対物レンズ３、４がフォ
ーカスサーボ制御され、また、トラッキングサーボ制御
される。

【００３２】更に、アクセス信号に応じてドライバ１７
から付勢信号が送りモータ１１に供給され光ピックアッ
プ２が搬送制御される。

【００３３】このＤＶＤサーボシーク制御ユニット１５
は、ＤＶＤデータ処理ユニット６によって制御される。
例えば、ＤＶＤデータ処理ユニット６からアクセス信号
がＤＶＤサーボシーク制御ユニット１５に供給されて送
り信号が生成される。

【００３４】また、ＤＶＤデータ処理ユニット６からの
制御信号でスピンドルモータドライバ１８及びトレーモ
ータドライバ１９が制御され、スピンドルモータ１０及
びトレーモータ８が付勢され、スピンドルモータ１０が
所定回転数で回転され、トレーモータ８がトレーを適切
に制御することとなる。

【００３５】ＤＶＤデータ処理ユニット６に供給された
ヘッダ部５１のデータに対応する再生信号は、後述する
ＣＰＵ２５に供給される。これにより、上記ＣＰＵ２５
は、その再生信号によりヘッダ部５１のアドレスとして
のセクタ番号を判断し、アクセスする（データを記録す
るあるいは記録されているデータを再生する）アドレス
としてのセクタ番号との比較を行うようになっている。

【００３６】ＤＶＤデータ処理ユニット６に供給された
記録領域５８のデータに対応する再生信号は、ＲＡＭ２
０に必要なデータが格納され、再生信号がこのＤＶＤデ
ータ処理ユニット６で処理されてバッファとしてのＲＡ
Ｍ２１を有するＳＣＳＩインタフェース制御部並びにＣ
Ｄ−ＲＯＭデコーダ２２に供給され、ＳＣＳＩを介して
他の装置、例えば、パーソナルコンピュータに再生処理
信号が供給される。

【００３７】ＣＤモードでは、ＣＤサーボシーク制御並
びにＣＤデータ処理ユニット１６からフォーカス信号、
トラッキング信号及び送り信号がフォーカス及びトラッ
キングアクチュエータドライバ並びに送りモータドライ
バ１７に送られ、このドライバ１７によって対物レンズ
３、４がフォーカスサーボ制御され、また、トラッキン
グサーボ制御される。

【００３８】更に、アクセス信号に応じてドライバ１７
から付勢信号が送りモータ１１に供給され光ピックアッ
プ２が搬送制御される。このＣＤサーボシーク制御並び
にＣＤデータ処理ユニット１６からの制御信号でスピン
ドルモータドライバ１８及びトレーモータドライバ１９
が制御され、スピンドルモータ１０が付勢され、スピン
ドルモータ１０が所定回転数で回転されることとなる。
ＣＤデータ処理ユニット１６に供給された再生信号は、
この処理ユニット１６で処理されてＣＤデータ出力アン
プ２３を介して出力される。

【００３９】図１に示す各部は、ＲＯＭ２４に格納され
た手順に従って、ＣＰＵ２５によって制御される。ＲＡ
Ｍ２６はＣＰＵ２５のメモリとして用いられる。

【００４０】次に、上記作成されたＤＶＤ−ＲＡＭの光
ディスク１の構造について説明する。上記光ディスク１
は、例えば厚さ０．６ｍｍのポリカーボネイトあるいは
アクリル等の透明樹脂からなる円盤状基板、相変化形の
記録膜、反射膜、保護膜および張り合わせのためのシー
トや接着剤から構成される。透明基板に凹凸形状で溝や
ヘッダ情報を記録し、凹凸面に記録膜などを成膜したの
ち凹凸面どうしを張り合わせ、両面において記録再生が
可能な構成とする。

【００４１】図２は、この発明に係る光ピックアップ２
とレーザ制御ユニット５の構成を示すものである。すな
わち、光ピックアップ２は、半導体レーザ５０、温度セ
ンサ５１、光学素子５２、およびフォトディテクタ５３
を有している。また、レーザ制御ユニット５は、加算器
５５、制御回路５６、及び温度補償回路５７を有してい
る。

【００４２】次に、この発明のレーザ制御を図２を参照
して説明する。

【００４３】まず、半導体レーザ５０、光学素子５２、
フォトディテクタ５３によりフィードバック系が構成さ
れ、フォトディテクタ５３からのフィードバック信号が
ＤＶＤデータ処理ユニット６からの制御信号に加算器５
５で加算される。制御回路５６は、加算器５５からの信
号で半導体レーザ５０の出力制御を行っている。

【００４４】この発明では、半導体レーザ５０の温度変
化に相当する温度変化が得られる位置に温度センサ５１
が設けられている。そして、この温度センサ５１の出力
は、フィードバックゲインの変化に相当するループゲイ
ンを補正する温度補償回路５７へ入力される。温度補償
回路５７は、温度センサ５１の出力に応じて制御回路５
６のループゲインを補償する。これにより、常にフィー
ドバックゲインとループゲインとが一致し、安定した光
記録波形で光ディスク１へ情報を正常に記録することが
できる。

【００４５】以上説明したように上記発明の実施の形態
によれば、半導体レーザ近傍に温度センサを設け、温度
変化に応じて制御回路を補償することにより、安定した
レーザ制御を行うことができる。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
フィードバックゲインとループゲインとを常に一致さ
せ、安定した光記録波形で光ディスクへ情報を正常に記
録することのできる光ディスク装置と半導体レーザ発振
器の制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態の光ディスク装置の概略構
成を示すブロック図。

【図２】この発明に係る光ピックアップとレーザ制御ユ
ニットの構成を示すブロック図。

【図３】従来のレーザ制御回路例を示す図。

【図４】半導体レーザの温度による変化を説明するため
の図。

【図５】光ディスクへ情報を記録するための光記録波形
を示す図。

【符号の説明】

１…光ディスク ６…ＤＶＤデータ処理ユニット １３…ＲＦアンプ １４…サーボアンプ ５０…半導体レーザ（発光手段） ５１…温度センサ（温度検出手段） ５２…光学素子（分光手段） ５３…フォトディテクタ（検知手段） ５５…加算器（加算手段） ５６…制御回路（制御手段） ５７…温度補償回路（補償手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 うずまき状又は同心円状のデータを記録
   するグルーブおよびランドのトラックを有し、一定長の
   グルーブおよびランドからなりアドレスデータからなる
   ヘッダ部とデータが記録される記録領域とからなる複数
   のセクタを有し、上記複数のトラックずつの複数のゾー
   ンからなる光ディスクを各ゾーンごとに異なった回転数
   で回転した状態で、上記光ディスクに対してデータを記
   録したり、この光ディスクに記録されているデータを再
   生する光ディスク装置において、 上記光ディスクに照射する光を発光する発光手段と、 この発光手段から発光された光を分光する分光手段と、 この分光手段で分光された光を検知する検知手段と、 この検知手段で検知された検知信号を上記発光手段を制
   御する制御信号に加算する加算手段と、 この加算手段からの信号に応じて上記発光手段を制御す
   る制御手段と、 上記発光手段の近傍に設けられ、上記発光手段の温度変
   化を検出する温度検出手段と、 この温度検出手段で検出される検出信号に応じて上記制
   御手段の制御を補償する補償手段と、 を具備したことを特徴とする光ディスク装置。
2. 【請求項２】 半導体レーザ発振器からの光を用いて光
   ディスクに対してデータを記録したり、この光ディスク
   に記録されているデータを再生する光ディスク装置にお
   いて、 上記半導体レーザ発振器からの光を分光する分光手段
   と、 この分光手段で分光された光を検知するフォトディテク
   タと、 このフォトディテクタからの検知信号を上記半導体レー
   ザ発振器の発光を制御する制御信号に加算する加算器
   と、 この加算器からの信号に応じて上記半導体レーザ発振器
   の発光を制御する制御手段と、 上記半導体レーザ発振器の近傍に設けられ、上記半導体
   レーザ発振器の温度変化を検出する温度センサと、 この温度センサで検出される検出信号に応じて上記制御
   手段の制御を補償する補償手段と、 を具備したことを特徴とする光ディスク装置。
3. 【請求項３】 半導体レーザ発振器からの光を用いて光
   ディスクに対してデータを記録したり、この光ディスク
   に記録されているデータを再生する光ディスク装置にお
   ける半導体レーザ発振器の制御方法であって、 上記半導体レーザ発振器からの光を分光し、この分光さ
   れた光を検知し、この検知した検知信号を上記半導体レ
   ーザ発振器の発光を制御する制御信号にフィードバック
   して上記半導体レーザ発振器の発光を制御し、上記半導
   体レーザ発振器の近傍に設けられ、上記半導体レーザ発
   振器の温度変化を検出し、この検出される検出信号に応
   じて半導体レーザ発振器の発光制御を補償するようにし
   たことを特徴とする半導体レーザ発振器の制御方法。