JP2008198251A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でありながら、光ディスクの記録時に、レーザ発光波形のオーバーシュートの影響を抑える半導体レーザ駆動部を備えた光ディスク装置を提供する。
【解決手段】
光ディスク装置は、レーザパワー制御部１９、レーザ駆動部１０、レーザダイオード１２１等を備える。レーザ駆動部１０は、電流源２、ドライバＩＣ３、スナバ回路４を備える。スナバ回路４は、半導体スイッチであるトランジスタ４３を備える。電流源２は、予め定めた所定の電圧を供給する。レーザパワー制御部１９は、高速制御信号６１、制御信号６２を出力する。高速制御信号６１により、ドライバＩＣ３は駆動パルスを出力する。レーザパワー制御部１９は、電流源２で出力するパワーの大きさが大きいときは、制御信号６２により、スナバ回路４をオフに切り換え電流源２で出力するパワーの大きさが小さいときは、制御信号６２により、スナバ回路４をオンに切り換える。
【選択図】図５

Description

本発明は、矩形波状の光が出力されるよう駆動する半導体レーザ駆動装置とこれを用いた光ディスク装置に関し、特に、発光波形のオーバーシュート対策に関する。

従来より、半導体レーザを光ディスクに照射して記録する光ディスク装置が実用化されている。この装置では、光ディスクにデジタルデータを記録するため、半導体レーザから矩形波状の光が出力されるよう駆動する駆動部と、この駆動部を制御する制御部等を備えている。

図１を用いて、半導体レーザからパルス状の光を出力するよう駆動した場合に、レーザ発光波形の例を模式的に示す。図１は、この矩形波の半波長を表している。図１に示すように、発光波形１００は、理想とは異なり、実際には立ち上がりのスルーレート１０１、スルーレート１０１に続くオーバーシュート１０２、ドループ１０３、アンダーシュート１０４が生じる。オーバーシュート１０２の発生原因としては、レーザとレーザダイオードとのマッチング、パターンＬＣ特性、制御信号のスイッチングノイズが挙げられる。

図２は、制御信号スイッチングノイズ１０５の波形の模式図である。制御信号スイッチングノイズ１０５は、図２に示すように、髭状のノイズ１０６が含まれており、半導体レーザの入力電圧端に印加される。

図３は、半導体レーザを光ディスクに照射して記録する場合のオーバーシュート１０２の影響を表す図である。理想的には、図３（Ａ）に示すようなレーザ発光波形９１が出力され、半導体レーザを光ディスクに照射して記録した場合の記録波形（正確には、レーザ光を照射して反射光を受光した場合の受光素子で観測される受光量の波形をいう。以下同じ）は、図３（Ｂ）の光ディスク上の記録波形９２になる。ここで、光ディスク上の記録波形９２は、１つの矩形波を表している。
なお、図３（Ａ）に示すようにレーザ発光波形９１の波長を途中から細かくして、矩形波を繰り返しているのは、光ディスク上の記録波形９２を矩形にするための１方法である。レーザ光を照射してから時間が経過すると、光ディスク表面の温度が累積することから、光ディスク表面の温度を一定にするため、この例ではこのように途中から波長を細かくしている。

図３（Ｃ）のレーザ発光波形９３に示すように、実際には、オーバーシュート９３１が乗る。これに対応して、図３（Ｂ）のような記録波形にはならず、光ディスク上の記録波形９４には、オーバーシュート９４１が乗る。これによりオーバーシュート９４１のタイミングで照射された光ディスク上の位置の周囲も焼かれることから、光ディスクを読み取ったときに、デジタル信号の立ち上がり時間が揺らぐことになる。その結果、ジッターが生じたり、ピットの長さが想定していたものと異なり、読み取り誤差が生じる虞がある。

このようなオーバーシュートの対策として、スナバ回路を用いた半導体レーザ駆動装置が実用化されている。

特許文献１には、光ディスクへの記録時に、半導体レーザを高周波重畳駆動して高周波変調する半導体レーザ駆動装置が開示されている。この特許文献では、レーザ寿命の観点から、オーバーシュートを抑えるため高周波を除去するスナバ回路を設けている。また、スナバ回路が重畳波形をもなまらせてしまうことから、これを抑制するため、スナバ回路をオン、オフする旨、開示されている。また、この構成では、書き込み時には、スナバ回路をオンし、読み出し時には、スナバ回路をオフする旨の記載がある。

特許文献２には、情報記録装置等において高品位な記録をするために、理想的な記録波形を出力するために予め定めた駆動電圧を記憶しておき、Ｄ／Ａ変換器等を用いて出力して理想的な矩形波を出力する装置等が開示されている。この装置では、リードパワー時に発生しやすいレーザノイズを低減するために高周波重畳駆動を行うことを前提としている。
特開２００３−９２４５４公報 特開２００４−４７０２５公報

しかしながら、特許文献１のように切り換えたとしても、低パワーで記録した場合には、なお、スナバ回路が必要な場合があった。即ち、前述した制御信号によるスイッチングノイズは、半導体レーザへ出力する駆動パルスに定量的に乗ってくるから、低パワーで記録した場合には、ノイズの影響を強く受けてしまう。

一方、オーバーシュートを抑えるためにスナバ回路を入れると、特に高パワーで記録する場合には、スルーレートが低下する問題があった。したがって、却ってジッターが生じたり、ピットの長さが想定していたものと異なって、読み取り誤差が生じる虞があった。

特許文献２は、波形を制御するためにＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器が必要であり、回路が複雑でコストアップになる問題があった。

そこで、本発明は、簡易な構成でありながら、光ディスクの記録時に、レーザ発光波形のオーバーシュートの影響を抑える半導体レーザ駆動部を備えた光ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。

（１） レーザ光を発光させる半導体レーザと、
前記半導体レーザの発光を駆動する半導体レーザ駆動部であって、所定の電流を供給する電流源と、前記電流源の出力をオン、オフに切り換えるドライバ回路と、前記ドライバ回路の出力の所定の高周波成分を減衰させるスナバ回路と、を備える半導体レーザ駆動部と、
前記ドライバ回路の動作を制御するドライバ回路制御手段と、
前記半導体レーザの出力を光ディスクに照射する照射手段と、を備える光ディスク装置において、
前記スナバ回路をオン、オフにする半導体スイッチ回路と、
（Ａ）前記光ディスクにデータを記録する場合であって、前記半導体レーザに出力するパワーが所定の閾値以下である場合には、前記スナバ回路をオンにさせ、（Ｂ）前記光ディスクにデータを記録する場合であって、前記半導体レーザに出力するパワーが所定の閾値より大きい場合には、前記スナバ回路をオフにさせるスイッチ回路制御手段と、を備えた。

制御信号によるスイッチングノイズは、駆動パルスに定量的に乗ってくるから、低パワーで記録した場合には、ノイズの影響を強く受けてしまう。この構成では、（Ａ）光ディスクにデータを記録する場合であって、半導体レーザに出力するパワーが所定の閾値以下である場合には、スイッチ回路をオンにしてスナバ回路を起動させるから、低パワーで記録した場合に問題となりやすいオーバーシュートを抑えることができる。

一方、高パワーで記録した場合には、スナバ回路を起動させていると、スルーレートの問題が生じやすい。この構成では、（Ｂ）前記光ディスクにデータを記録する場合であって、前記半導体レーザに出力するパワーが所定の閾値より大きい場合には、前記スイッチ回路をオフにするので、この問題を解消できる。なお、高パワーで記録する場合には、定量的に乗るスイッチングノイズは、パワーに比較して割合が小さくなる。したがって、このスイッチングノイズによるオーバーシュートの問題は、生じにくい。

（２） 前記閾値は、ドライバ回路の出力電圧に含まれるオーバーシュートを｛０．１５×（１±１０％）｝で除算した値としてよい。

オーバーシュートＮがパワーＰの１５％程度以下であれば問題が生じにくい。そこで、この構成では、閾値を、オーバーシュートを｛０．１５×（１±１０％）｝で除算した値としている。

なお、Ｐ、Ｎは、レーザ発光波形の振幅、オーバーシュートであるが、ドライバ回路の出力を基準に測定してもよい。

（３） 前記閾値は、１０ミリワット×（１±１０％）としてよい。

光ディスク装置の場合、閾値は１０ミリワット程度である。

簡易な構成でありながら、レーザ発光波形のオーバーシュートの影響を抑えることができる。

次に、図４の構成図を用いて、本実施形態の光ディスク装置について説明する。図４は、本実施形態の光ディスク装置の構成の一部の構成を表している。図示しない部分の構成については、公知の技術を用いることができる。

光ディスク装置１は、光ディスク９９に対し記録されているデータの読取を行うピックアップヘッド１２（以下、ＰＵヘッド１２という。）と、ＲＦ信号を増幅するＲＦ信号増幅回路１３と、デコーダ、エンコーダを備える記録再生回路１５と、駆動信号を生成するサーボ回路１４と、サーボ制御を行うドライバ１６と、ＰＵヘッド２をシークさせるスレッドモータ１７と、光ディスク９９を回転させるスピンドルモータ１８と、これらの構成を含む装置本体１を制御する制御部６を備えている。

ＰＵヘッド１２は、レーザダイオード１２１、ビームスプリッタ１２２、受光素子１２３、対物レンズ、その他図示しないコリメータレンズ、２軸のアクチュエータを備えている。

レーザダイオード１２１は、レーザ光を出力する光源である。受光素子は、光ディスク９９からの反射光を検出する。例えば、受光素子を円周方向にも分割して、ほぼ均等に４分割して構成し、４つの受光領域を形成することができる。コリメータレンズは、ＬＤの出力光を平行光に屈折させる。例えば、ビームスプリッタは、半透明の反射板であり、レーザダイオード１０７の光を光ディスク９９に導くと共に、光ディスク９９で反射した戻り光を受光素子１２３に通す。その他のコリメータレンズ、対物レンズは周知であり、従来の構成を用いればよい。

これらの構成により、レーザダイオードが出力した光はコリメータレンズで平行光に調整され、ビームスプリッタ１２２、対物レンズを介して光ディスク９９に照射される。受光素子は、光ディスクで反射した反射光を対物レンズ、ビームスプリッタを介して検出する。

また、ＰＵヘッド１２は、光ディスク９９の半径方向に沿って移動自在に取り付けられている。スレッドモータ１７は、ＰＵヘッド１２の支持部に貫通するねじを回転させて、光ディスク９９の半径方向に移動させる。スレッドモータ１７の代替手段としては、例えば、リニア駆動によりＰＵヘッド１２を移動させても良く、ＰＵヘッド１２を半径方向に移動させることができれば良い。

ＲＦ信号増幅回路１３は、受光素子１２３の信号の全加算信号を増幅する。また、差分増幅回路を備え、トラッキングエラー信号、およびフォーカスエラー信号を生成し、増幅する。サーボ回路１４は、ＲＦ信号増幅回路１３から与えられるトラッキングエラー信号、およびフォーカスエラー信号に基づいて、それぞれトラッキング調整を行うためのトラッキングサーボ信号および、フォーカス調整を行うためのフォーカスサーボ信号を生成する。

記録再生回路１５は、ＲＦ信号増幅回路１３から出力されたＲＦ信号を処理してＡＶ（Ａudio Ｖisual）データを取り出す。

また、サーボ回路１４は、制御部６から入力されるシーク制御信号に基づいて、スレッドモータ１７を駆動するスレッドモータ駆動信号を生成し、ドライバ１６に出力する。
ドライバ１６は、トラッキングサーボ信号、フォーカスサーボ信号、およびスレッドモータ駆動信号に基づいて、それぞれＰＵヘッド２内の２軸のアクチュエータ、スレッドモータ７を駆動する。これらサーボ回路１４、ドライバ１６により、この２軸のアクチュエータを制御してサーボをかけることができる。

スレッドモータ１７は、ＰＵヘッド１２を光ディスク９９の半径方向に移動（シーク）させ、この光ディスク９９に対するレーザ光の照射位置を変化させる。スピンドルモータ１８は、光ディスク９９を回転させる。

レーザパワー制御部１９は、光ピックアップ１０のレーザダイオードから照射されるレーザ光のパワーを制御する。

次に、図５を用いて、レーザ駆動部１０について、より詳しく説明する。半導体レーザ駆動部１０は、電流源２、ドライバＩＣ３、スナバ回路４、制御部６を備えている。電流源２は、予め定めた電流を出力する。本発明のドライバ回路に相当するドライバＩＣ３は、半導体スイッチとして機能し、電流源２の出力のオン、オフを切り換える。ドライバＩＣ３は、制御部６から矩形波の高速制御信号６１を受けて、電流源２が出力するパワーの矩形波を出力する。

スナバ回路４は、抵抗４１、コンデンサ４２、トランジスタ４３を備える。スナバ回路４は、抵抗４１、コンデンサ４２により積分回路を構成しており、高周波成分を抑制するローパスフィルタとして機能する。半導体レーザ駆動部１０の回路には、図２で示す制御信号スイッチングノイズ１０５が飛びつく。ドライバＩＣ３の出力には、図１に示すようにオーバーシュート１０２が生じる。抵抗４１、コンデンサ４２は、このオーバーシュート１０２に含まれる高周波成分を抑え、オーバーシュート１０２をなまらせることができる。

トランジスタ４３は、半導体スイッチとして機能する。トランジスタ４３の導通がある場合には、ドライバＩＣ３の出力に含まれるオーバーシュート１０２（図１参照）を抑制できる。
レーザダイオード１２１は、スナバ回路４の出力電流を入力して、レーザ光を発光する。レーザダイオード１２１は、本発明の半導体レーザに相当する。

制御部６は、高速制御信号６１、制御信号６２を出力して、ドライバＩＣ３、スナバ回路４を制御する。高速制御信号６１は、矩形波の信号である。ドライバＩＣ３は、高速制御信号６１に同期して電流源２から入力した電流がオン／オフされる。したがって、レーザダイオード１２１には高速制御信号６１に同期して電流が流れ、レーザダイオード１２１が発光する。光ディスクへのデータの記録時には、このレーザ光を発光させることにより、光ディスクにピットが形成される。制御信号６２は、トランジスタ４３の導通のオン／オフを制御する制御信号である。

次に、図６を用いて、レーザダイオード１２１に入力する信号のパワー（レーザ発光パワー）と、オーバーシュートとの関係について説明する。図６（Ａ）は、レーザダイオード１２１に出力する信号の１パルスを表したものであり、オーバーシュート、アンダーシュートが含まれる。これをレーザダイオード１２１に入力すると図１のような発光波形になる。オーバーシュート量Ｎは、この信号に含まれるオーバーシュートの量を表している。レーザ発光パワーＰはレーザダイオード１２１に入力する矩形波の波高値[ミリワット]を表している。

図６（Ｂ）は、レーザ発光パワーＰが低出力時の場合を示している。このときのレーザ発光パワーＰをＰ１とする。またこのときのオーバーシュート量ＮをＮ１とする。
図６（Ｃ）は、レーザ発光パワーＰが高出力時の場合を示している。このときのレーザ発光パワーＰをＰ２とする。またこのときのオーバーシュート量ＮをＮ２とする。
半導体レーザ駆動部１０には、制御信号スイッチングノイズ１０５が印加されるが、このノイズによるオーバーシュート量Ｎは、レーザ発光パワーＰにかかわらず定量的な値になる。したがって、Ｎ１≒Ｎ２、Ｐ１＜Ｐ２となる。オーバーシュート量Ｎ／レーザ発光パワーＰ（＝Ｎ／Ｐ、以下では単に「Ｎ／Ｐ」という。）を考えると、
Ｎ１／Ｐ１＞Ｎ２／Ｐ２
となる。

このように、低パワー時の方がＮ／Ｐが大きくなり、オーバーシュート量Ｎの影響が大きい。例えば、おおむねＮ／Ｐ≧１５％以上であれば、問題が生じるといわれている。一方、トランジスタ４３をオンにしてスナバ回路４を動作させると、図１で示すスルーレート１０１がなまってしまい、却って問題が生じる。そこで、制御部６は、レーザ発光パワーＰの大きさに応じて、即ち、電流源２にセットした電流値の大きさに応じて、トランジスタ４３のオン、オフを切り換える。

図７を用いて、レーザパワー制御部１９がスナバ回路４を制御する処理フローについて説明する。ＳＴ１で、レーザパワーを決定する。この光ディスク装置に用いる場合には、光ディスクには、所定倍速でデータを記録する場合に推奨されたレーザ発光パワーＰが記録されている。記録速度が速い場合には、１つのピットあたりの時間が短いことから、レーザ発光パワーＰを大きくする必要があり、その値の推奨値などが光ディスクに記録されている。

ＳＴ２で、レーザ発光パワーＰが所定の閾値以下か判断する。この閾値は、前述の例であれば、Ｎ／Ｐ≧１５％から逆算して、Ｐの閾値＝Ｎ／１５％から計算した値を予め半導体レーザ駆動部１０の制御部６に設定しておく。光ディスク装置であれば、このＰの閾値は、１０ミリワット程度となる。レーザ発光パワーＰが所定の閾値以下であれば（ＳＴ２のＹＥＳ）、トランジスタ４３に出力する制御信号６２をオンにして、トランジスタ４３を導通させる。これによりスナバ回路４が動作し、オーバーシュート１０２をなまらせることができる。

レーザ発光パワーＰが所定の閾値を越えていれば（ＳＴ２のＮＯ）、トランジスタ４３に出力する制御信号６２をオフにしてトランジスタ４３の導通を停止にする。これによりスナバ回路４の動作を停止する。この場合、Ｎ／Ｐが小さいので、スナバ回路４が動作しなくても問題が少ないだけでなく、高パワー記録時に問題となる、スルーレート１０１がなまってしまうことを回避できる。

ＳＴ５で、この状態で、高速制御信号６１を駆動して、レーザダイオード１２１の駆動を開始する。その後、レーザダイオード１２１の駆動を停止した場合には、このフローは終了する。また、レーザパワーを変えるとき、制御部６は再度ＳＴ１からこのフローを実行する。

なお、以上では、ドライバＩＣ３を制御する制御部と、スナバ回路４を制御する制御部をレーザパワー制御部１９として共用して説明したが、互いに別の構成でも良い。レーザパワー制御部１９のうち、スナバ回路４を制御する構成は、本発明の「スイッチ回路制御手段」に相当する。

矩形波状のレーザ発光波形の半周期分の例を示す図 制御信号のスイッチングノイズの例を模式的に表す図 レーザ発光波形と、このレーザ発光を用いて光ディスクにデータを記録した場合の光ディスク上の反射光の強度を表す図についての理想と現実を表す図 本実施形態の光ディスク装置の構成図 本実施形態のレーザ駆動部の構成図 半導体レーザに入力する信号のパワー（レーザ発光パワー）とこの信号に含まれるオーバーシュートとの関係を表す図 本実施形態のレーザパワー制御部の処理フローを表す図

符号の説明

１−半導体レーザ駆動装置、 １０−レーザ駆動部、 １２１−レーザダイオード、
１６−レーザパワー制御部、 ２−駆動電流源、 ２３−矩形波、
３−ドライバＩＣ、 ３１−スイッチ、
４−スナバ回路、 ４１−抵抗、 ４２−コンデンサ、 ４３−トランジスタ、
６−制御部、 ６１−高速制御信号、 ６２−制御信号、
９１−レーザ発光波形、 ９３−レーザ発光波形、 ９３１−オーバーシュート、
９２−光ディスク上の記録波形、 ９４−光ディスク上の記録波形、
９４１−オーバーシュート、 ９９−光ディスク、
１００−発光波形、 １０１−スルーレート、 １０２−オーバーシュート、
１０３−ドループ、 １０４−アンダーシュート、
１０５−制御信号スイッチングノイズ、 １０６−髭状のノイズ、
Ｇ−グラウンド、
Ｎ，Ｎ１，Ｎ２−オーバーシュート量、 Ｐ，Ｐ１，Ｐ２−記録パワー

Claims (4)

1. レーザ光を発光させる半導体レーザと、
   前記半導体レーザの発光を駆動する半導体レーザ駆動部であって、所定の電流を供給する電流源と、前記電流源の出力をオン、オフに切り換えるドライバ回路と、前記ドライバ回路の出力の所定の高周波成分を減衰させるスナバ回路と、を備える半導体レーザ駆動部と、
   前記ドライバ回路の動作を制御するドライバ回路制御手段と、
   前記半導体レーザの出力を光ディスクに照射する照射手段と、を備える光ディスク装置において、
   前記スナバ回路をオン、オフにする半導体スイッチ回路と、
   （Ａ）前記光ディスクにデータを記録する場合であって、前記半導体レーザに出力するパワーが所定の閾値以下である場合には、前記スナバ回路をオンにさせ、（Ｂ）前記光ディスクにデータを記録する場合であって、前記半導体レーザに出力するパワーが所定の閾値より大きい場合には、前記スナバ回路をオフにさせるスイッチ回路制御手段と、を備え、
   前記閾値は、１０ミリワット×（１±１０％）である光ディスク装置。
2. レーザ光を発光させる半導体レーザと、
   前記半導体レーザの発光を駆動する半導体レーザ駆動部であって、所定の電流を供給する電流源と、前記電流源の出力をオン、オフに切り換えるドライバ回路と、前記ドライバ回路の出力の所定の高周波成分を減衰させるスナバ回路と、を備える半導体レーザ駆動部と、
   前記ドライバ回路の動作を制御するドライバ回路制御手段と、
   前記半導体レーザの出力を光ディスクに照射する照射手段と、を備える光ディスク装置において、
   前記スナバ回路をオン、オフにする半導体スイッチ回路と、
   （Ａ）前記光ディスクにデータを記録する場合であって、前記半導体レーザに出力するパワーが所定の閾値以下である場合には、前記スナバ回路をオンにさせ、（Ｂ）前記光ディスクにデータを記録する場合であって、前記半導体レーザに出力するパワーが所定の閾値より大きい場合には、前記スナバ回路をオフにさせるスイッチ回路制御手段と、を備えた光ディスク装置。
3. 前記閾値は、ドライバ回路の出力電圧に含まれるオーバーシュートを｛０．１５×（１±１０％）｝で除算した値である請求項２に記載の光ディスク装置。
4. 前記閾値は、１０ミリワット×（１±１０％）である請求項３に記載の光ディスク装置。

Images