JP2007157204A - ブースター回路、レーザ駆動回路及びディスク記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライブ周波数特性を損なうことなく、発熱を低減させること。
【解決手段】レーザ駆動回路のブースター回路２の増幅段を構成するトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタをそれぞれのエミッタ抵抗Ｒｅ１，Ｒｅ２を介して共通にし、この共通エミッタ側からレーザダイオードＬＤを駆動する駆動電流を出力する。これにより、ブースター回路２の増幅段の容量を増加させないで済むため、周波数特性を悪化させないようにすることができる。それと共に、エミッタ電流が全てＬＤに流れるため、損失が少なく、その分、ブースター回路２の発熱を抑えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザダイオードから出射されるレーザ光をＢＤなどの光ディスクに照射してデータを記録再生するディスク記録再生装置に係り、特にレーザダイオード（以降ＬＤと称する）を駆動するレーザ駆動回路及びそのブースター回路に関する。

従来よりレーザ駆動回路（例えば特許文献１参照）としてレーザドライブＩＣが用いられている。図７は従来のレーザドライブＩＣ１１とそれに伝送線路１２を介して接続されるＬＤを示した回路図である。このレーザドライブＩＣ１１は、一旦設計がされてしまえば出力電流は決まってしまい、その後の変更はきかない。初期のレーザドライブＩＣは一層ディスク、２倍速対応で設計されており、その出力は１５０ｍＡ程度となっている。

しかし、最近は、１層ディスクでもコストダウンから光ピックアップのカップリング効率が１８％から１５％と低下し、１８０ｍＡ以上の出力電流が必要となっている。さらに、記録容量を倍加する二層ディスクでは、約倍のパワーが要求され、２５０ｍＡは必要となる。専用ＩＣを設計すれば問題ないが、従来のレーザドライブＩＣを流用しようとすると、ドライブ出来なくなる。

そこで、従来のレーザドライブＩＣの出力側に図８に示すようなブースター回路を接続し、このブースター回路を通してＬＤを駆動すれば、必要なパワーを得ることができる。
特開２０００−１４９３０２号公報 （第４頁、第１図）

しかしながら、例えばブースター回路の出力電流を２５０ｍＡに増加した場合、レーザダイオードの端子間電圧（Ｖｏｐ）を４．５Ｖ、電源電圧Ｖｃｃを１０Ｖとすれば、ＩＣでの損失は１．４Ｗになってしまう。レーザダイオードの経時変化、温度変化を考慮すれば３００ｍＡは必要で、１．６５Ｗとなり、他の回路と合わせてＩＣの温度上昇は異常に大きくなる。これでは、レーザ駆動回路を搭載する光ピックアップの小型化を疎外し、シークタイムの短縮化を阻むことになる。また、ブースター回路の出力段のトランジスタを増加（倍加）して、出力電流を増加（倍加）させると、図８に示すように、トランジスタのコレクタからＬＤの駆動電流を取り出すカレントミラー構成では出力容量も増加（倍加）して、ドライブ周波数特性の高域側が低下（半減）するという問題点がある。

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、ドライブ周波数特性を損なうことなく、発熱を低減させることができるブースター回路、レーザ駆動回路及びディスク記録再生装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路の出力側に接続して駆動電流を増大させるブースター回路であって、増幅段を構成する複数のトランジスタのエミッタ電流を前記レーザダイオードを介して接地側に流す。

また、本発明は、レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路の出力側に接続して駆動電流を増大させるブースター回路であって、増幅段を構成する複数のトランジスタのエミッタをそれぞれのエミッタ抵抗を介して共通にし、この共通エミッタ側から前記レーザダイオードを駆動する駆動電流を出力する。

また、本発明は、レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路であって、出力段を構成する複数のトランジスタのエミッタ電流を前記レーザダイオードを介して接地側に流す。

また、本発明は、レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路であって、出力段を構成する複数のトランジスタのエミッタをそれぞれのエミッタ抵抗を介して共通にし、この共通エミッタ側から前記レーザダイオードを駆動する駆動電流を出力する。

このように本発明では、ブースター回路の増幅段を構成するトランジスタのエミッタ電流を全てＬＤを介して接地側に流すことによって、増幅段の容量を増加させないで済むため、周波数特性を悪化させないようにすることができる。それと共に、エミッタ電流が全てＬＤに流れるため、損失が少なく、その分ブースター回路の発熱を抑えることができる。また、上記したブースター回路を一体に集積して成るレーザ駆動回路でも同様である。

本発明によれば、レーザ駆動回路の出力段或いはブースター回路の増幅段を構成するトランジスタのエミッタ電流を全てＬＤを介して接地側に流すことにより、ドライブ周波数特性を損なうことなく、発熱を低減させることができる。
これにより、ブルーレーザなどを、既存のレーザ駆動回路の出力側に上記したブースター回路を接続するだけで、容易に駆動でき、レーザ駆動部を安価に構成することができる。
既存のレーザドライブＩＣの出力側にブースター回路を接続することにより、２〜３倍のレーザ駆動電流を得ることができる。ブースター回路は同相電流増幅なので、ＬＤの接続を変更する必要がない。レーザドライブＩＣ出力電流は殆どＬＤに流れるので、回路付加による信号電流の損失が小さい。
また、ミラー効果を発生しないので、周波数特性が良好である。電源電圧を低下しても周波数特性が低下しないので、消費電力を低下できる。電流倍率を自由に設定でき、発熱源を付加回路の方に移行できる。既存のレーザ駆動ＩＣ内にブースター回路を取り込めば、最適設計（gain分配）ができるのでより一層周波数特性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るレーザ駆動回路の構成を示した回路図である。レーザ駆動回路はレーザドライブＩＣ１の出力側にブースター回路２が接続されて構成され、ブースター回路２に伝送線路３を介してＬＤが接続されている。ブースター回路２は、トランジスタＱ１，Ｑ２の増幅段で構成されており、トランジスタＱ１，Ｑ２のそれぞれのエミッタがエミッタ抵抗Ｒｅ１，Ｒｅ２を介してレーザダイオードＬＤのアノード側に接続されている。

次に本実施形態の動作について説明する。レーザドライブＩＣ１の最大出力が１５０ｍＡなのに、ＬＤの駆動電流として２００ｍＡが必要となった場合について説明する。レーザドライブＩＣ１の出力電流はＱ１とＲｅ１を通してＬＤに流れる。Ａ−Ｂ間に電圧降下が発生し、トランジスタＱ２のベースをＡ−Ｂ間電圧でバイアスする。Ｒｅ１＝Ｒｅ２とするとトランジスタＱ２にはＱ１と同じ電流が流れる。従って、ＬＤ電流を２００ｍＡとすれば、トランジスタＱ１，Ｑ２には夫々１００ｍＡの電流が流れる事となり、トランジスタＱ２の電流は電源からコレクタに流れ込む。

ここで、Ｒｅ１とＲｅ２に比率を変えれば、トランジスタＱ１とＱ２の電流比（電流倍率）を変えられる。例えばＲｅ１＝２＊Ｒｅ２とすれば、ＩＱ１＝６７ｍＡ、ＩＱ２＝１３３ｍＡとなる。レーザドライブＩＣ１の出力は殆どＬＤに流れるので、電力損失はトランジスタＱ１，エミッタ抵抗Ｒｅ１とトランジスタＱ２，エミッタ抵抗Ｒｅ２によるものとなり、損失は分割される。エミッタ抵抗Ｒｅの最小値は、ＩＣの様にトランジスタＱ１，Ｑ２のＶｂｅ特性が揃っていれば０Ωと出来き、単品のトランジスタの組み合わせでは５Ω程度となる。

図２は、電流倍率を変える他の方法で、トランジスタとエミッタ抵抗（Re）を並列に追加する事で達成でき、エミッタ抵抗（Ｒｅ）の比率を変えるより周波数特性は改善される。トランジスタＱ２で電流ゲインを稼ぐと、等価的にｆｔが低下する。Ｒｅ１＝Ｒｅ２＝Ｒｅ３とすれば、３倍の出力となる。Ｒｅの最小値は図１と同じとなり、ＩＣ化で容易に小さく出来る。

図３（Ａ）は本願のブースター回路の周波数特性例で、１倍を正規化して、×２、×３、×４の周波数特性である。図３（Ｂ）に示した従来のミラー回路周波数特性例と２倍で比較すると、本例は６５０ＭＨｚ（４００ＭＨｚまで平坦）となるが、従来では５００ＭＨｚ（低域から落ちていく。）となることが分かり、本願の周波数特性が改善されていることが分かる。これは従来のミラー増幅段を備えたブースター回路では、トランジスタのコレクタ側に出力を取る為、ベースと逆送の信号電圧を発生して、ミラー効果で等価的に入力容量が増大し、周波数特性が低下するからである。

図４は倍率が１の時と、２の時の本例の周波数特性である。ブースター回路の電源電圧ＶＣＣを例えば４Ｖから３Ｖに下げても、周波数特性はそれ程悪化しないため、低電圧駆動することができる。

本実施形態によれば、トランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタをＬＤを介して接地しているため、従来のミラー構成のブースター回路に比べて、電流損失がほぼ半分で済むため、その分、ブースター回路の発熱を減らすことができると共に、また、エミッタから出力を取り出していないため、出力容量が大きくならず、それ故、良好な周波数特性を得ることができる。さらに、低電圧駆動しても、周波数特性はそれ程悪化しないため、さらに、回路の発熱を低減させることができる。
（実施例２）

図５は、本発明の第２の実施形態に係るレーザ駆動回路の構成を示した回路図である。これは、第１の実施形態に示したブースター回路を含めて、レーザ駆動回路をＩＣ化したものである。その出力段は必要な電流が得られるまで、エミッタ出力接続のトランジスタＱ１１，Ｑ１２，Ｑ１３…Ｑ１４，Ｑ１５を複数並列接続して構成され、これらトランジスタの共通エミッタからＬＤの駆動電流を取り出すようにしてある。これにより、第１の実施形態で説明したのと同様の理由により、ドライブ周波数特性を損なうことなく、発熱を低減させることができる。
（実施例３）

図６は、本発明の第３の実施形態に係るディスク記録再生装置の構成を示したブロック図である。ディスク記録再生装置は、ＢＤ用（波長４０４から４１５ｎｍ）のレーザダイオード（ＬＤ）３１、レーザダイオード駆動部３２、切替スイッチ部３３、書込用プロセッサ３４、ピークパワー制御電圧発生部３５、クールパワー制御電圧発生部３６、補正パルス発生部３７、バイアスパワー制御電圧発生部３８、フォトダイオード（ＰＤ）３９、ＡＰＣエラーアンプ４０及びＣＰＵ４１を有して構成され、レーザダイオード駆動部３２は第１の実施形態の回路と同様の構成を有している。

本実施形態によれば、既存のレーザドライブＩＣの出力側に第１の実施形態で説明したブースター回路を接続し、このブースター回路を介してレーザダイオード３１を駆動することにより、ブルーレーザなどを容易に駆動できる出力を得ることができる。その際に、ブースター回路の発熱が少なく、且つ周波数特性が悪化しないため、光ピックアップを大きくしないで済み、対衝撃性能及びシークタイム性能及び記録再生時の必要帯域性能を確保することできる。尚、第２の実施形態で説明したレーザ駆動回路を用いても同様の効果がある。

尚、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。

本発明の第１の実施形態に係るレーザ駆動回路の構成を示した回路図である。 ブースと回路の電流倍率を変える方法を説明する回路図である。 図１に示したブースター回路の周波数特性例及び従来の周波数特性例を示した特性図である。 図１に示したブースター回路の電源電圧と周波数特性の関係を示した図である。 本発明の第２の実施形態に係るレーザ駆動回路の構成を示した回路図である。 本発明の第３の実施形態に係るディスク記録再生装置の構成を示したブロック図である。 従来のレーザドライブＩＣとそれに伝送線路を介して接続されるＬＤを示した回路図である。 従来のブースター回路の構成を示した回路図である。

符号の説明

１……レーザドライブＩＣ、２……ブースター回路、３……伝送線路、３１……レーザダイオード（ＬＤ）、Ｑ１，Ｑ２……トランジスタ、Ｒｅ１，Ｒｅ２……エミッタ抵抗。

Claims (8)

1. レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路の出力側に接続して駆動電流を増大させるブースター回路であって、
   増幅段を構成する複数のトランジスタのエミッタ電流を前記レーザダイオードを介して接地側に流すことを特徴とするブースター回路。
2. レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路の出力側に接続して駆動電流を増大させるブースター回路であって、
   増幅段を構成する複数のトランジスタのエミッタをそれぞれのエミッタ抵抗を介して共通にし、この共通エミッタ側から前記レーザダイオードを駆動する駆動電流を出力することを特徴とするブースター回路。
3. 前記ブースター回路は前記レーザ駆動回路に外付けされていることを特徴とする請求項１又は２記載のブースター回路。
4. レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路であって、
   出力段を構成する複数のトランジスタのエミッタ電流を前記レーザダイオードを介して接地側に流すことを特徴とするレーザ駆動回路。
5. レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路であって、
   出力段を構成する複数のトランジスタのエミッタをそれぞれのエミッタ抵抗を介して共通にし、この共通エミッタ側から前記レーザダイオードを駆動する駆動電流を出力することを特徴とするレーザ駆動回路。
6. 前記レーザ駆動回路は集積化されていることを特徴とする請求項４又は５記載のレーザ駆動回路。
7. レーザダイオードから出射されるレーザ光をデータで変調して光ディスクに照射することにより前記データを書き込み、また、前記レーザ光を光ディスクに照射し、その反射光を受光してデータを再生するディスク記録再生装置であって、
   前記レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路はその出力側にブースター回路を備え、
   このブースター回路は、その増幅段を構成する複数のトランジスタのエミッタをそれぞれのエミッタ抵抗を介して共通にし、この共通エミッタ側から前記レーザダイオードを駆動する駆動電流を出力することを特徴とするディスク記録再生装置。
8. レーザダイオードから出射されるレーザ光をデータで変調して光ディスクに照射することにより前記データを書き込み、また、前記レーザ光を光ディスクに照射し、その反射光を受光してデータを再生するディスク記録再生装置であって、
   前記レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路は、その出力段を構成する複数のトランジスタのエミッタをそれぞれのエミッタ抵抗を介して共通にし、この共通エミッタ側から前記レーザダイオードを駆動する駆動電流を出力することを特徴とするディスク記録再生装置。

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