JP2005108358A - 光ディスク装置及びレーザ制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 広帯域信号を安定して記録再生できるレーザ制御装置を比較的低コストで提供する。
【解決手段】 フロントモニタFM、I/V変換回路10はレーザダイオード79の発光量を検出する。差動回路11はリードパワー指定電圧RPDと、サンプルホールド回路12によりサンプルされた低発光量検出信号RSMとを比較する。ローパスフィルタ15はレーザパワー制御のループ帯域を決定し、レーザ制御帯域としては広帯域特性を有する。差動回路16はライトパワー指定電圧WPDと、サンプルホールド回路13によりサンプルされた高発光量検出信号WSMとを比較する。加算器19はローパスフィルタ15を介して提供される差動回路11出力信号と、ローパスフィルタ17及びスイッチ18を介して提供される前記第2差動回路の出力信号とを加算し、加算信号はレーザドライバ20を介してレーザダイオード79を駆動する。
【選択図】 図2
【解決手段】 フロントモニタFM、I/V変換回路10はレーザダイオード79の発光量を検出する。差動回路11はリードパワー指定電圧RPDと、サンプルホールド回路12によりサンプルされた低発光量検出信号RSMとを比較する。ローパスフィルタ15はレーザパワー制御のループ帯域を決定し、レーザ制御帯域としては広帯域特性を有する。差動回路16はライトパワー指定電圧WPDと、サンプルホールド回路13によりサンプルされた高発光量検出信号WSMとを比較する。加算器19はローパスフィルタ15を介して提供される差動回路11出力信号と、ローパスフィルタ17及びスイッチ18を介して提供される前記第2差動回路の出力信号とを加算し、加算信号はレーザドライバ20を介してレーザダイオード79を駆動する。
【選択図】 図2
Description
本発明は光ディスクに対して情報の記録再生をレーザ光を用いて行う光ディスク装置に関し、特にレーザの発光量制御技術に関する。
光ディスクに記録された情報を再生する際は、再生に適した比較的小さいパワーのレーザ光が用いられる。このレーザ光により光ディスクを走査し、反射光の強度変化に基づいて、光ディスク上に形成されたマークあるいはピットを検出することにより、記録された情報が再生される。
光ディスクに情報を記録する際は、光ディスク上にスパイラル状に形成されたトラックに沿って、マークをレーザ光照射により形成する。このマークはレーザ照射により反射率等の光学的特性が変化した領域を示す。マークは再生時より大きなレーザパワーのビームを照射することにより記録される。
光ディスク装置におけるレーザパワー制御は以下のような方式が使われていた。
(1)レーザの発光量を監視するモニタ信号に従って、帯域の狭い閉ループ特性を持つAPC(Auto Power Control)を構成し、再生時はレーザ駆動信号に例えば300MHz程度の高周波信号を重畳して、RINノイズといわれるノイズを低減させる。このRINノイズとは、レーザとディスク間の光の共振等により発生するノイズであって、その周波数は例えば数十MHzである。又、上記記録時は上記レーザの発光量を監視するモニタ信号のピーク点を検出してこれを使って記録パワー制御を行う。
(2)レーザの発光量を監視するモニタ信号に従って、帯域の広い閉ループを持つAPCを構成し、再生時はこの広帯域を利用してRINノイズを抑圧し、再生信号のS/N改善を行う。記録時は記録パルスを参照信号として、広帯域の閉ループ特性を利用して記録パワーの制御を行う。
(3)再生ビームスポットで再生された信号の低域成分を検出するローパスフィルタと、このローパスフィルタの出力と基準信号との差を出力する差動増幅回路とを含み、この差動増幅回路の出力で、記録ビームの記録時の光出力を制御する(特許文献1)。
特開平02−7237号公報
(1)の狭帯域APCを用いた方式は、再生時に重畳する高周波信号を必要とするため、この高周波信号により装置から不要電波が出やすいという問題があった。
(2)の広帯域APCを用いた方式は、記録パルスを参照信号としてフィードバックをかけるため、ディスクへの記録速度が上がれば上がるほど、広帯域なAPCを構成せねばならない。例えば倍速記録の場合、記録パルスの周波数は倍になりAPCの信号帯域も倍にしなければならい。このような広帯域APCの実装が難しく、デバイスの値段が上昇するという欠点があった。
(3)の方式は、2ビームを発生するための構成が必要となり、装置のコストアップが生じてしまう。
従って本発明は広帯域信号を安定して記録再生できるレーザ制御装置を比較的低コストで提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、記録再生用レーザの発光量を受光素子で検知し、検知した発光量に基づいて、レーザ光の発光パワーを制御する光ディスク装置であって、光ディスクに対して記録及び再生用のレーザ光を発生する発光手段と、前記発光手段の発光量を検出し発光量検出信号を提供する手段と、記録時に前記発光手段が低発光量で発光している区間における前記発光量検出信号のレベルを検出し、低発光量検出信号を提供する手段と、再生時に前記発光量検出信号を選択し、記録時に前記低発光量検出信号を選択する選択手段と、入力されたリードパワー指定電圧と前記選択手段により選択された信号とを比較し、比較結果に対応する信号を出力する第1差動回路と、前記第1差動回路の出力信号を濾波し、前記レーザ光の発光パワー制御のループ帯域を決定する第1ローパスフィルタと、前記記録時に前記発光手段が高発光量で発光している区間における前記発光量検出信号のレベルを検出し、高発光量検出信号を出力する手段と、入力されたライトパワー指定電圧と前記高発光量検出信号とを比較し、比較結果に対応する信号を提供する第2差動回路と、前記第2差動回路の出力信号を濾波し、前記第1ローパスフィルタより低い通過帯域を有する第2ローパスフィルタと、前記第2ローパスフィルタの出力信号の提供を、記録データパルスに従ってオン/オフするスイッチング手段と、前記第1ローパスフィルタの出力信号と、前記スイッチング手段を介して提供される前記第2ローパスフィルタの出力信号を加算し加算信号を提供する加算手段と、前記加算信号を増幅し、前記発光手段を駆動する駆動手段とを具備する。
広帯域信号を安定して記録再生できるレーザ制御装置を比較的低コストで提供される。
(第1実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は本発明が適用される光ディスク記録再生装置の構成を示すブロック図である。
光ディスク61の表面にはスパイラル状にランドトラック及びグルーブトラックが形成されており、このディスク61はスピンドルモータ63によって回転駆動される。光ディスク61に対する情報の記録、再生は、光ピックアップ65によって行われる。光ピックアップ65は、スレッドモータ66とギアを介して連結されており、このスレッドモータ66はスレッドモータ制御回路68により制御される。
スレッドモータ制御回路68に速度検出回路69が接続され、この速度検出回路69により検出される光ピックアップ65の速度信号がスレッドモータ制御回路68に送られる。スレッドモータ66の固定部に、図示しない永久磁石が設けられており、駆動コイル67がスレッドモータ制御回路68によって励磁されることにより、光ピックアップ65が光ディスク61の半径方向に移動する。
光ピックアップ65には、図示しないワイヤ或いは板バネによって支持された対物レンズ70が設けられている。対物レンズ70は駆動コイル72の駆動によりフォーカシング方向(レンズの光軸方向)への移動が可能で、又駆動コイル71の駆動によりトラッキング方向(レンズの光軸と直交する方向)への移動が可能である。
変調回路73は情報記録時にホスト装置94からインターフェース回路93を介して供給されるユーザデータを例えば8−14変調(EFM)して、EFMデータを提供する。レーザ制御回路75は情報記録時(マーク形成時)に、変調回路73から供給されるEFMデータに基づいて、書き込み用信号をレーザダイオード79に提供する。又、レーザ制御回路75は情報読取り時に、前記書き込み信号より小さい読取り用信号をレーザダイオード79に提供する。 フォトダイオードにより構成されるフロントモニターFMはレーザダイオード79が発生するレーザ光の光量つまり発光パワーを検出し、検出電流をレーザ制御回路75に供給する。レーザ制御回路75はフロントモニターFMからの検出電流に基づいて、CPU92により設定された再生時レーザパワー及び記録時レーザパワーで発光するように、レーザダイオード79を制御する。
レーザダイオード79はレーザ制御回路75から供給される信号に応じてレーザ光を発生する。レーザダイオード79から発せられるレーザ光は、コリメータレンズ80、ハーフプリズム81、対物レンズ70を介して光ディスク61上に照射される。光ディスク61からの反射光は、対物レンズ70、ハーフプリズム81、集光レンズ82、およびシリンドリカルレンズ83を介して、光検出器84に導かれる。
光検出器84は、例えば4分割の光検出セルから成り、これら光検出セルの検知信号はRFアンプ85に出力される。RFアンプ85は光検知セルからの信号を処理し、ジャストフォーカスからの誤差を示すフォーカスエラー信号FE、レーザ光のビームスポット中心とトラック中心との誤差を示すトラッキングエラー信号TE、及び光検知セル信号の全加算信号であるRF信号を生成する。
フォーカスエラー信号FEはフォーカシング制御回路87に供給される。フォーカシング制御回路87はフォーカスエラー信号FEに応じてフォーカス駆動信号を生成する。フォーカス駆動信号はフォーカシング方向の駆動コイル71に供給される。これにより、レーザ光が光ディスク61の記録膜上に常時ジャストフォーカスとなるフォーカスサーボが行われる。
トラッキングエラー信号TEはトラッキング制御回路88に供給される。トラッキング制御回路88はトラッキングエラー信号TEに応じてトラック駆動信号を生成する。トラッキング制御回路88から出力されるトラック駆動信号は、トラッキング方向の駆動コイル72に供給される。これによりレーザ光が光ディスク61上に形成されたトラック上を常にトレースするトラッキングサーボが行われる。
上記フォーカスサーボおよびトラッキングサーボがなされることで、光検出器84の各光検出セルの出力信号の全加算信号RFには、記録情報に対応して光ディスク61のトラック上に形成されたピットなどからの反射光の変化が反映される。この信号は、データ再生回路78に供給される。データ再生回路78は、PLL回路76からの再生用クロック信号に基づき、記録データを再生する。
上記トラッキング制御回路88によって対物レンズ70が制御されているとき、スレッドモータ制御回路68により、対物レンズ70がPUH65内の所定位置近傍に位置するようスレッドモータ66つまりPUH65が制御される。
モータ制御回路64、スレッドモータ制御回路68、レーザ制御回路73、PLL回路76、データ再生回路78、フォーカシング制御回路87、トラッキング制御回路88、エラー訂正回路62等は、バス89を介してCPU90によって制御される。CPU90はインターフェース回路93を介してホスト装置94から提供される動作コマンドに従って、この記録再生装置を総合的に制御する。又CPU90は、RAM91を作業エリアとして使用し、ROM92に記録された本発明によるプログラムを含む制御プログラムに従って所定の動作を行う。尚、この光ディスク装置は倍速記録、即ち通常再生時の2倍あるいはそれ以上のデータレートで情報を記録する機能を有しているものとする。
次に、本発明に係るレーザパワー制御について説明する。
図2はレーザ制御回路75の構成を示すブロック図である。
I/Vアンプ10はフロントモニターFMからのレーザ発光パワー検出電流を電圧に変換し、発光パワー検出信号LDMを出力する。モードスイッチ14はCPUからのリード/ライト切換え信号RWSに従って、再生時はRM側へ、記録時はWM側に切り替わる。差動回路11は、I/Vアンプ10により電圧に変換された発光パワー検出信号LDMと、CPU90により指定されたリードパワー指定電圧RPDとを比較し、比較結果に対応する信号を提供する。
サンプリング&ホールド回路(S/H)(以下サンプルホールド回路という)12は、I/Vアンプ10により出力される発光パワー検出信号LDMを、記録時の低い発光量区間においてサンプリングする。サンプルされた電圧は差動回路11によりリードパワー指定電圧RPDと比較される。差動回路11に接続されたローパスフィルタ(LPF)15は、差動回路11の出力信号を濾波し、かつレーザパワーコントロールのループ帯域を設定できる。
サンプルホールド回路(S/H)13は、I/Vアンプ10により出力される発光パワー検出信号LDMを、記録時の高い発光量区間においてサンプリングする。差動回路16はサンプルホールド回路13によりサンプルされた信号WSMを記録パワー指定電圧WPDと比較し、比較結果に応じた信号を出力する。尚、上記再生及び記録パワー指定電圧は共に、CPU90により指定されたデジタル値を図示しないD/A変換器でアナログ電圧に変換した電圧である。
差動回路16に接続されたローパスフィルタ(LPF)17は、ローパスフィルタ15より低い通過帯域を有し、差動回路16の出力信号を濾波する。ローパスフィルタ17の出力信号は、記録すべきデータに従った記録データパルスでON/OFFするスイッチ18を介して、加算回路19に供給される。加算回路19はローパスフィルタ15の出力信号とローパスフィルタ17の出力信号を加算する。加算回路19の出力信号は、レーザドライバ20により電圧/電流変換及び増幅され、レーザに所望の電流が供給される。
次に、レーザ制御回路75の動作を具体的に説明する。
図3は記録及び再生動作をタイミングチャートである。図3(A)はレーザ発光のON/OFFを示し、図3(B)は記録/再生の動作モード、図3(C)は再生時のレーザダイオード制御動作、図3(D)は記録時のレーザダイオード制御動作、図3(E)はディスクにマークを記録するための記録パルスを示す。尚、記録パルスのデータ周波数は例えば100MHz程度である。
光ディスク装置に電源が投入されると、図3(A)のようにレーザダイオードの動作がON、即ちレーザダイオード79がフォーカシング及びトラッキングならびにディスクに記録されたデータを読み取るためのリードパワーで発光する。再生時、モードスイッチ14はリード/ライト切換え信号RWSに従ってRM側に設定され、光量モニタ信号LDMが直接差動回路11に印加される。この結果、差動回路11は光量モニタ信号LDMと、CPU90により指定されたリードパワー指定電圧RPDを常に比較し、その差が0となるように出力信号を発生する。差動回路11の出力信号は、ローパスフィルタ15及び加算回路19を通してレーザドライバ20に供給されてレーザダイオード79を駆動する。ローパスフィルタ15のカットオフ周波数は、レーザ制御ループの帯域が例えば百数十MHz程度となるように設定される。この帯域はレーザ制御帯域としては広帯域になっている。そため、RIN等のレーザノイズは抑制されていて、良好な再生信号が得られる。尚、ローパスフィルタのカットオフ周波数はレーザ制御帯域を決定するが、一般に一次閉ループ系においてローパスフィルタのカットオフ周波数のDC利得倍が閉ループの制御帯域となる。従って、例えばDCゲイン100倍で制御帯域100MHzを達成するためには、ローパスフィルタのカットオフ周波数は1MHzに設定される。
記録時の動作は、低出力発光の区間と高出力発光の区間で分離して制御を行う。図4は記録動作の詳細を示すタイミングチャートである。図4(A)はレーザダイオード79が高い発光量の高出力発光区間LDHにライトパワーWPで発光し、低い発光量の低出力発光区間LDLにライトパワーWPより小さい再生時のリードパワーRPで発光する様子を記録発光パルスとして示し、図4(B)はフロントモニタFMのモニタ信号LDMを示し、図4(C)はディスクにマークを記録するための記録データパルスWDTを示し、図4(D)は記録用サンプリングパルスSMWを示し、図4(E)は記録時の再生レベルをサンプルするためのサンプリングパルスSMRを示し、図4(F)はサンプルホールドされた記録モニタ信号WSMを示し、図4(G)はサンプルホールドされた再生モニタ信号RSMを示し、図4(H)はレーザ駆動電流LDCを示す。
記録時にリード/ライト切換え信号RWSに基づいて、モードスイッチ14はWM側に設定される。記録データパルスWDTを利用して、図4(E)の低発光区間サンプリングパルスSMRが発生される。発光モニタ信号LDMは通常図4(B)点線のようになまるので、低発光区間サンプリングは記録データパルスの立ち上がりから所定時間遅延した図4(E)に示す信号の立ち上がりのタイミングで行われる。このサンプリングパルスSMRに基づいてサンプルホールド回路12はモニタ信号LDMをサンプルし、図4(G)のようにサンプルホールドされた信号RSMを発生する。差動回路11はサンプルホールドされた信号RSMとリードパワー指定電圧RPDとを比較し、その差が0となるように出力信号を発生する。差動回路11の出力信号は、ローパスフィルタ15で濾波され加算回路19に供給される。
又、記録データパルスWDTを利用して、図4(D)の記録用サンプリングパルスSMWが発生され、このサンプリングパルスSMWに基づいてサンプルホールド回路13はモニタ信号LDMをサンプルし、図4(F)のようにサンプルホールドされた信号WSMを発生する。差動回路16はサンプルホールドされた信号WSMとライトパワー設定電圧WPDとを比較し、その差が0となるように出力信号を発生する。差動回路16の出力信号は、例えば数十〜数百KHz程度の比較的低いレーザ制御帯域になるようにカットオフ周波数が設定されたローパスフィルタ17で濾波される。スイッチ18は記録データパルスWDTがHレベルのときONする。従ってローパスフィルタ17の出力は、記録データパルスWDTがHレベルのとき、加算回路19に供給される。加算回路19はローパスフィルタ15及びローパスフィルタ17からの出力信号を加算し、加算出力信号をレーザドライバ20に供給する。レーザドライバ20は加算回路19の加算出力信号を電圧/電流変換し、図4(H)に示すような電流信号を発生し、レーザダイオード79を駆動する。
このように、記録時の再生モニタ信号RSM(低出力発光レベル)と記録モニタ信号WSM(高出力発光レベル)を、サンプルホールド回路12、13を用いて別々に制御しているので、安定な発光を行うことが出来る。
又、ローパスフィルタ15はレーザ制御帯域が広帯域になるように設定されているので、記録期間中の低発光区間LDLにおける再生光量に関してもRINノイズなどが発生せず、それらノイズがサーボ信号に悪影響を及ぼすことがない。このような構成により従来の高周波重畳を無くす、あるいは非常に弱くすることができるので、電波障害が起き難くなる。
更に、倍速記録時等、データ周波数が数百MHzになる場合でも、レーザ制御系がサンプルホールド回路により閉ループになっていないので、倍速記録等の場合でもローパスフィルタの通過帯域をデータ周波数に応じて広帯域にする必要がない。尚、ローパスフィルタ15のカットオフ周波数は、RINノイズを抑止及び記録時のデータレートを考慮して、レーザ制御系の帯域が好適に100MHz〜200MHzになるように設定される。
(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態を説明する。
次に本発明の第2実施形態を説明する。
記録期間中の再生光量に対して、広いレーザ制御帯域や高周波重畳がない状態でも、サーボ信号が安定に得られる場合は、ローパスフィルタの設定をレーザ制御帯域が狭くなるように設定しても良い。
図5は第2実施形態に係るレーザ制御装置の構成を示すブロック図である。第2実施形態は第1実施形態に比べ、リードパワー検出信号について用いられるローパスフィルタの構成が異なる。第1実施形態と同一の構成要素に関する説明は省略する。
差動回路11に接続された可変ローパスフィルタ21は、レーザパワーコントロールのループ帯域を可変できるフィルタである。可変ローパスフィルタ21は、記録時と再生時でフィルタの特性(カットオフ周波数)を切り替えることができ、本実施形態では再生時に広帯域のループ特性、記録時にはそれよりも狭い帯域(例えば数十MHz)になるように設定される。
可変ローパスフィルタ21のカットオフ周波数はリードライト切換え信号RWSの制御の下に、再生時は上記ローパスフィルタ15のように高めに設定され、レーザ制御帯域としては広帯域になっている。そため、RIN等のレーザノイズは抑圧されていて、良好な再生信号が得られる。
又記録時に、可変ローパスフィルタ15は再生時よりもカットオフ周波数を下げて、ループ帯域を狭め応答を遅くしてあるので、外乱成分により動作が不安定となることがない。
以上の説明はこの発明の実施の形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではない。又、各実施形態における構成要素、機能、方法ステップあるいは特徴を適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。
10…電流/電圧変換回路、11…、16…差動回路、15、17、21…ローパスフィルタ、12、13…サンプルホールド回路、19…加算回路、20…レーザ駆動回路、61…光ディスク、63…スピンドルモータ、70…対物レンズ、71、72…レンズ駆動コイル、79…レーザダイオード、80…コリメータレンズ、81…ハーフプリズム、82…集光レンズ、83…シリンドリカルレンズ、FM…フロントモニタ。
Claims (4)
- 記録再生用レーザの発光量を受光素子で検知し、検知した発光量に基づいて、レーザ光の発光パワーを制御する光ディスク装置であって、
光ディスクに対して記録及び再生用のレーザ光を発生する発光手段と、
前記発光手段の発光量を検出し発光量検出信号を提供する手段と、
記録時に前記発光手段が低発光量で発光している区間における前記発光量検出信号のレベルを検出し、低発光量検出信号を提供する手段と、
再生時に前記発光量検出信号を選択し、記録時に前記低発光量検出信号を選択する選択手段と、
入力されたリードパワー指定電圧と前記選択手段により選択された信号とを比較し、比較結果に対応する信号を出力する第1差動回路と、
前記第1差動回路の出力信号を濾波し、前記レーザ光の発光パワー制御ループの帯域を決定する第1ローパスフィルタと、
前記記録時に前記発光手段が高発光量で発光している区間における前記発光量検出信号のレベルを検出し、高発光量検出信号を出力する手段と、
入力されたライトパワー指定電圧と前記高発光量検出信号とを比較し、比較結果に対応する信号を提供する第2差動回路と、
前記第2差動回路の出力信号を濾波し、前記第1ローパスフィルタより低い通過帯域を有する第2ローパスフィルタと、
前記第2ローパスフィルタの出力信号の提供を、記録データパルスに従ってオン/オフするスイッチング手段と、
前記第1ローパスフィルタの出力信号と、前記スイッチング手段を介して提供される前記第2ローパスフィルタの出力信号を加算し加算信号を提供する加算手段と、
前記加算信号を増幅し、前記発光手段を駆動する駆動手段と、
を具備することを特徴とする光ディスク装置。 - 前記第1ローパスフィルタのカットオフ周波数は、前記レーザ光の発光パワー制御ループの帯域が100MHz〜200MHzの範囲に含まれる範囲の周波数になるように設定されていることを特徴とする請求項1記載の光ディスク装置。
- 前記第1ローパスフィルタはそのカットオフ周波数を前記リードライト切換え信号に従って切り替える可変ローパスフィルタであって、再生時のカットオフ周波数は、前記レーザ光の発光パワー制御ループの帯域が100MHz〜200MHzの範囲に含まれる範囲の周波数になるように設定され、記録時のカットオフ周波数は、発光パワー制御ループの帯域が前記再生時より狭くなるように設定されることを特徴とする請求項1記載の光ディスク装置。
- 記録再生用半導体レーザの発光量を受光素子で検知し、検知した発光量に基づいて前記半導体レーザの発光パワーを制御する方法であって、
前記半導体レーザの発光量を検出し、発光量検出信号を提供し、
記録時に前記半導体レーザが低発光量で発光している区間における前記発光量検出信号のレベルを検出し、低発光量検出信号を提供し、
再生時に前記発光量検出信号を選択し、記録時に前記低発光量検出信号を選択し、
入力されたリードパワー指定電圧と前記選択ステップにより選択された低発光量検出信号とを第1差動回路により比較し、比較結果に対応する信号を出力し、
前記第1差動回路の出力信号を、前記レーザ光の発光パワー制御のループ帯域を決定する第1ローパスフィルタにより濾波し、
前記記録時に前記半導体レーザが高発光量で発光している区間における前記発光量検出信号のレベルを検出し、高発光量検出信号を出力し、
入力されたライトパワー指定電圧と前記高発光量検出信号とを第2差動回路により比較し、比較結果に対応する信号を提供し、
前記第1ローパスフィルタより低い通過帯域を有する第2ローパスフィルタにより前記第2差動回路の出力信号を濾波し、
スイッチング回路を用いて、前記第2ローパスフィルタの出力信号の提供を記録データパルスに従ってオン/オフし、
前記第1ローパスフィルタの出力信号と、前記スイッチング回路を介して提供される前記第2ローパスフィルタの出力信号を加算し加算信号を提供し、
前記加算信号に基づいて前記半導体レーザを駆動することを特徴とするレーザ制御方法。
Priority Applications (4)
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