JP2009088285A - 発光素子駆動回路およびそれを用いた情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デューティ比が低いサブナノクラスのパルスレーザー光を得る際に消費電力を低減可能な発光素子駆動回路およびそれを用いた情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】 この発明は、光源をスイッチングする第１のスイッチング素子（Ｔｒ３）と、光源に並列に接続された負荷素子をスイッチングする第２のスイッチング素子（Ｔｒ４）と、第１および第２のスイッチング素子と定電流源との間の接続を制御するスイッチ（５）とを含む発光素子駆動回路において、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子は、差動的に動作されるとともに、スイッチは、第１または第２のスイッチング素子がオンされる際に、所定時間先行してオンされることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

この発明は、デューティ比が低く、サブナノクラスのパルスレーザーによる記録を可能とする発光駆動回路およびその発光駆動回路を用いる情報記録再生装置に関する。

周知のように、デジタル映像を蓄積する光ディスクとして、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）があり、主に映画コンテンツの蓄積・配布（デジタル作品出版物）として全世界で幅広く使われている。また、上記ＤＶＤ（既存ＤＶＤと称する）に比べて、さらに大容量のディスクが実現されている。

上記のような光ディスクへの記録方法として、記録パルス長さが１ｎｓよりも小さい急峻なパルスを利用して、より小さな光エネルギーで記録を行う記録方法が開発されている。この記録方法は、例えばサブナノパルス記録方法、或いは緩和振動を利用した記録方法と称される。

緩和振動を利用した記録方法では、低消費電力化が期待できる。しかしこの方法を採用した場合、光ディスクに対する情報の記録および再生が、十分満足される品質で得られるかどうかは不明である。また緩和振動を利用することにともない新たな問題の発生が予測される。

一方、光ディスクに対して情報記録再生を行なうときに半導体レーザのノイズを低減するために、その半導体レーザの駆動技術としては、各種の技術が開発されている。

特許文献１には、発光素子（レーザダイオード）の高速スイッチングにおいて、バイアス供給回路を用い、スイッチオフ時の定電流源回路を完全にオフしない（スイッチオフ時においてもバイアス供給回路により発光駆動電流よりも小さい電流を流し続ける）ものが示されている。
特開平１１−４０３３号公報

上述の特許文献１に記載された発光素子駆動回路では、スイッチオフ時においてもバイアス供給回路により発光駆動電流よりも小さい電流を流し続けることから、消費電力は、非発光時においても完全にゼロとなることはない。

この発明の目的は、デューティ比が低いサブナノクラスのパルスレーザー光を得る際に消費電力を低減可能な発光素子駆動回路およびそれを用いた情報記録再生装置を提供することである。

この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、光源と、この光源をスイッチングする第１のスイッチング素子と、前記光源に並列に接続された負荷素子と、この負荷素子をスイッチングする第２のスイッチング素子と、前記第１および第２のスイッチング素子と定電流源との間の接続を制御するスイッチと、を有することを特徴とする発光素子駆動回路である。

この発明によれば、デューティ比が低いサブナノクラスのパルスレーザー光を得る際に消費電力が、現状の駆動方式に比較して大幅に低減可能となる。

これにより、発光素子またはその周辺における発熱が大幅に低減される。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明が適用可能な情報記録再生装置（光ディスクドライブ）の構成の一例を示すブロック図である。

情報記録再生装置（光ディスクドライブ）は、情報記録媒体（光ディスク）１００の記録面に情報を記録し、あるいは記録面に記録されている情報を再生する。

光ディスク１００の記録面には、同心円状、または螺旋（スパイラル）状に溝が刻まれており、溝の凹部をランド、凸部をグルーブと呼び、グループまたはランドの一周をトラックと呼ぶ。

ユーザデータは、トラック（グルーブのみまたはグルーブ及びランド）に沿って、強度変調されたレーザー光を照射して記録マークを形成することで、記録される。データ再生は、記録時より弱いリードパワー（ｒｅａｄ ｐｏｗｅｒ）のレーザー光をトラックに沿って照射して、トラック上にある記録マークによる反射光強度の変化を検出することにより行われる。

記録されたデータは、前記リードパワーより強いイレースパワー（ｅｒａｓｅ ｐｏｗｅｒ）のレーザー光をトラックに沿って照射し、記録層を結晶化することにより、消去可能である。

光ディスク１００は、スピンドルモータ６３によって所定の速度で回転される。

スピンドルモータ６３に設けられたロータリエンコーダ６３Ａからは回転角信号が出力される。回転角信号は、スピンドルモータ６３が１回転すると例えば５パルス発生する。この回転角信号からスピンドルモータ６３の回転角度及び回転数がスピンドルモータ制御回路６４にて判断される。

光ディスク１００に対する情報の記録・再生は、光ピックアップ（Ｐｉｃｋ Ｕｐ Ｈｅａｄ，ＰＵＨ）６５によって行われる。

光ピックアップ（ＰＵＨ、以下、単に光ヘッドと称する）６５は、ギアとスクリューシャフトを介して送りモータ６７と連結されており、この送りモータ６７は送りモータ制御回路６８により制御される。送りモータ６７が送りモータ制御回路６８からの送りモータ駆動電流により回転することにより、光ヘッド６５が光ディスク１００の半径方向に移動する。

光ヘッド６５には、図示しないワイヤもしくは板バネにより、光ディスク１００の記録面と直交する方向及び光ディスク１００の半径方向に所定距離だけ移動可能に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（記録面と直交する方向すなわち対物レンズ７０の光軸方向）への移動が可能で、また駆動コイル７１の駆動によりトラッキング方向（光ディスク１００の半径方向すなわち対物レンズ７０の光軸と直交する方向）への移動が可能である。

レーザー変調制御回路７５は、情報記録時（マーク形成時）に、ホスト装置９４からインタフェース回路９３を介して供給される記録データに基づいて、書き込み用信号をレーザーダイオード（レーザー発光素子）７９に提供する。

レーザーダイオード７９が発生するレーザー光は、ハーフミラー９６に入射する。ハーフミラー９６は、レーザーダイオード７９が発生するレーザー光を一定比率だけ分岐している。

フォトダイオードにより構成されるモニタ光検出器（ＦＭ−ＰＤ）９５は、レーザー光の一部光をハーフミラー９６から受光する。モニタ光検出器（ＦＭ−ＰＤ）９５は、レーザー光の照射パワーに比例した一部光を検出し、受光信号をレーザー変調制御回路７５に供給する。

レーザー変調制御回路７５は、モニタ光検出器９５で受光した反射レーザー光の強度に基づいて、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）を含む主演算処理ブロック９０により設定された再生時レーザーパワー、記録時レーザーパワー及び消去時レーザーパワーが適切に得られるように、レーザーダイオード７９を制御する。

レーザーダイオード７９は、レーザー変調制御回路７５から供給される駆動電流に応じてレーザー光を発生する。レーザーダイオード７９から発せられるレーザー光は、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１００上に照射される。光ディスク１００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、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、合焦点位置からの誤差を示すフォーカスエラー信号ＦＥ、レーザー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再生信号を生成する。

フォーカスエラー信号ＦＥは、フォーカス制御回路８７に供給される。フォーカス制御回路８７は、フォーカスエラー信号ＦＥに応じてフォーカス駆動（制御）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、レーザー光が光ディスク１００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、トラック制御回路８８に供給される。トラック制御回路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。トラック制御回路８８から出力されるトラック駆動（制御）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、レーザー光が光ディスク１００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１００のトラック上に形成された記録マーク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、送りモータ制御回路６８により、対物レンズ７０が光ヘッド６５内の所定位置の近傍に位置するよう、送りモータ６７すなわち光ヘッド（ＰＵＨ）６５の位置も制御される。

スピンドルモータ制御回路６４、送りモータ制御回路６８、レーザー制御回路７３、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路７６、データ再生回路７８、フォーカス制御回路８７、トラック制御回路８８、エラー訂正回路６２等は、バス（Ｂｕｓ）８９を介して主演算処理ブロック（ＣＰＵ）９０によって制御される。ＣＰＵ（主演算処理ブロック）９０は、インタフェース回路９３通じてホスト装置９４から提供される動作コマンドに従って、記録再生装置の全体動作を制御する。また、ＣＰＵ９０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）９１を作業エリアとして使用し、不揮発メモリ（ＮＶ−ＲＡＭ）９９に記録された装置個体毎のパラメータを適宜参照し、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）９２に記録されている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。なお、エラー訂正回路６２は、再生信号のエラー訂正を行なうことはいうまでもない。

ところで、図１に示したような光ディスクドライブ（情報記録再生装置）による記録場体すなわち光ディスクへの情報の記録方法として、記録パルス長さが１ｎｓ（ナノ秒）よりも小さい急峻なパルスを利用して、より小さな光エネルギーで記録を行う「サブナノパルス記録」が実用化されつつある。

「サブナノパルス記録」においては、記録パルスとして、レーザーダイオードへのＬＤ駆動電流パルスの立ち上がり／立ち下がり時間が１００ｐｓ（ピコ秒）を切る性能が求められる。

なお、記録パルス長さが１ｎｓよりも小さいパルスレーザー光を用いるものとしては、光通信の分野が知られているが、トランジスタを差動的にＯＮ／ＯＦＦして、電流源へ流れる電流の経路を切り替える回路を用いるものがほとんどである。

しかし、このような構成においては、レーザーダイオードへの電流のＯＮ／ＯＦＦが、電流の経路の切り替えに置き換えられているため、レーザーダイオードへ電流を流さないときはダミー負荷（抵抗やレーザーダイオードそのもの、もしくは抵抗とダイオードでレーザーダイオードを模擬したもの）へ電流を流すため、レーザーダイオードの発光に寄与しない無駄な電流が流れることになる。

また、「サブナノパルス記録」においては、立ち上がり時間／立ち下がり時間に対する要求は満たすが、「サブナノパルス記録」のレーザー発光のＤｕｔｙ（デューティ）比、すなわちＯＮ時間の割合が１０％を切ることも多いため、例えば９０％を超える電力が、ダミー負荷で消費されることになる。

なお、「サブナノパルス記録」における変調電流は、５００ｍＡ程度となる場合があるため、レーザーダイオードの駆動に５Ｖの電源を用いたとすると、５Ｖ×０．５Ａ×０．９＝２．２５Ｗ以上が、熱となる。この熱が、レーザーダイオードドライバ（ダミー負荷を外付けした場合は、ダミー負荷も含む）周辺で局所的に発生するため、その放熱方法、光ディスクの記録再生のための光学部品への熱的影響が大きな問題となる。

次に、図１に示した光ディスクドライブ（情報記録再生装置）に組み込まれるレーザー変調制御回路について詳述する。

図２に示すように、レーザー変調制御回路７５は、記録クロックと記録データから記録波形を生成しそれに対応した電流源の切り替えを行う波形生成部、記録・再生時にＣＰＵ９０から指令された照射パワーになるようＬＤ（レーザーダイオード）７９への電流を制御するＡＰＣ演算部、信号バス８９からの制御信号を解釈し、レーザー変調制御回路の制御を行う制御部に分けられる。

ＡＰＣ演算部は、再生時においては、ＦＭ−ＰＤ９５から雑音除去のためのＬＰＦ７５０３、記録中に再生時の状態を保持するためのサンプルホールド回路ＳＨ７５０６を通じて入力される受光信号と信号バス８９を経由してＣＰＵ９０から入力される制御信号に含まれるＲＥＡＤ照射パワー情報が設定されたＲＥＡＤ ＡＰＣ ＤＡＣ（読み取り時Ｄ−Ａコンバータ）７５１６の出力を比較アンプ７５２２により比較して、ＲＥＡＤ照射パワーに一致するように電流源７５４０を制御し、レーザーダイオード７９に供給されるＬＤ駆動電流を調節する。

（ＡＰＣ演算部は、）記録時においては、スペース部でのＦＭ−ＰＤ９５からの受光信号をサンプルホールド回路Ｓ／Ｈ７５０５により取り込み、ＦＭ−ＰＤ９５からの受光信号と信号バス８９を経由してＣＰＵ９０から入力される制御信号に含まれるスペース部照射パワー情報が設定されたＢＩＡＳ ＡＰＣ ＤＡＣ（バイアスＤ−Ａコンバータ）７５１６の出力を比較アンプ７５２２により比較し、ＢＩＡＳ ＳＷ７５４４がＯＮしているときの照射パワーが設定されたスペース部照射パワーに一致するように、電流源７５４０を制御する。なお、このとき、ＦＭ−ＰＤ９５の帯域制限によるローパスフィルタ効果により、サンプルホールド回路Ｓ／Ｈ７５０５へは、高周波重畳が平均化された波形が入力される。

なお、ＡＰＣ演算は、レーザー変調制御回路７５の比較アンプによる他に、ＣＰＵ９０の演算により実施する方法もある。例えば、ＣＰＵ９０が、Ｓ／Ｈ７５０５、もしくはＳ／Ｈ７５０６の出力を入力切替ＳＷ７５１３により切り替えてＡＤ変換器ＡＤＣ７５０７へ入力してＡＤ変換し、その情報を、内部バス７５０２信号バス８９を通じて取得し、演算により、ＬＤ駆動電流を演算してもよい。演算されたＬＤ駆動電流値は、ＢＩＡＳ ＡＰＣ ＤＡＣ７５１６またはＲＥＡＤ ＡＰＣ ＤＡＣ７５１８に設定され、比較アンプを介在させずに、電流源７５４４もしくは電流源７５４１へ伝達される。

波形生成部は、ＰＬＬ回路７５０８、変調回路７５０９、高周波重畳回路７５４８から構成されている。ＰＬＬ回路７５０８は記録クロックを受信して変調回路７５０９に必要なタイミング信号を生成する。変調回路７５０９は記録データを解釈して内部バス７５０２により設定された制御信号に従って記録波形を生成し、各電流源のＯＮ／ＯＦＦを示す電流源制御信号に分解する。

電流源制御信号は、それぞれ、ＰＥＡＫ ＳＷ７４５４３およびＢＩＡＳ ＳＷ７５４４へ接続され、それにしたがって各電流源がＯＮ／ＯＦＦされることにより、ＬＤ駆動電流の強弱が発生し、記録時照射パワーの強度変調が達成される。ＰＥＡＫ ＳＷ７５４３は図３を用いて以下に説明するスイッチング回路となっており、波形生成部から駆動電流の切り替えを行う差動のＯＮ／ＯＦＦ信号であるＰＥＡＫ ＳＷ駆動信号と電流源スイッチングを行うＰＥＡＫ電流源スイッチング信号が与えられる。ＢＩＡＳ ＳＷ７５４４は、ＰＥＡＫ ＳＷ７４５４３と同一の構造を取ることもできるが通常は、そこまでの速度は求められないので、通常のスイッチ素子の構造をとる。すなわち、波形生成部の出力は、電流源スイッチと差動のスイッチＯＮ／ＯＦＦ出力のいずれかにより規定される。

ＲＥＡＤ ＳＷ７５４５は、主に再生時のみＯＮになる電流源のスイッチであり、信号バス８９からの制御信号に含まれる記録・再生切り替え信号に対応して制御回路７５１０によりＯＮ／ＯＦＦされる。高周波重畳回路７５４８は、概ね１００ＭＨｚから１ＧＨｚまでの範囲の内部バス７５０２により設定された制御信号により決定される振幅と周波数の正弦波を出力する。また、内部バス７５０２を通してＣＰＵ９０よりＯＮ／ＯＦＦが制御されるＨＦＭ ＳＷ７５４７により、高周波重畳回路７５４８の出力電流が制御され、主に再生時のみ高周波電流の重畳が行われる。

すなわち、図３に示したレーザー変調制御回路７５においては、ＰＥＡＫ ＳＷ回路７５４３内の差動的にスイッチングを行うトランジスタＴｒ（３）およびＴｒ（４）へ接続される電流源（６）にスイッチ（５）を設けて、差動的スイッチングに先立って電流元のスイッチを駆動することにより、駆動電流の立ち上がり時間・立ち下がり時間を犠牲にすることなく、ダミー負荷（２（ダミー負荷ダイオード））へ電流が流れる時間を削減し、無駄な消費電力を削減できる。

なお、図２を用いて上述したレーザ変調制御回路は、図１に示した光ディスクドライブ（情報記録再生装置）において、光ディスクの記録層への試し書きと、その記録マークの再生により、ライトストラテジ（記録波形（レーザー）の最適化）のための波形生成回路を兼ねることはいうまでもない。

図３は、図２に示したレーザー変調制御回路に組み込まれるＰＥＡＫ ＳＷ回路（発光素子駆動回路）を説明する概略図である。

発光素子駆動回路は、レーザーダイオード（発光素子）ＬＤ１、ダミー負荷ダイオードＤ２、差動的にスイッチングされる第１および第２のトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４、スイッチ（ＳＷ）５、および電流源６から構成されている。なお、スイッチ５や電流源６は、通常半導体素子により構成されているが、単純化のため、ここでは模式的に示す。また、ダミー負荷ダイオードＤ２の電流電圧特性は、レーザーダイオードＬＤ１の特性に近いことが望ましい。

トランジスタＴｒ３には、入力Ｐ（図２のＰＥＡＫ ＳＷ信号）、トランジスタＴｒ４には、入力／Ｐ（図２の反転ＰＥＡＫ ＳＷ信号）が、それぞれ接続される。なお、入力Ｐ、／Ｐは、２値の電圧入力であり、相補的な関係がある。

スイッチ（ＳＷ）５には、入力Ｓが接続される。入力Ｓも２値の電圧入力であり、図４に示すように、電圧がＨｉｇｈレベルのときにスイッチ（ＳＷ）５に電流が通じ、Ｌｏｗレベルのときは、スイッチ（ＳＷ）５は開放され電流が流れない。

しかしながら、スイッチ（ＳＷ）５により電流をＯＮ／ＯＦＦすることは、駆動回路の電源に電流の脈動を生じることに他ならず、電源や途中の配線経路に存在する図示しない寄生インダクタンスの影響が顕著になることにより、立ち上がり時間／立ち下がり時間が１ｎｓ程度の高速の電流のＯＮ／ＯＦＦを行うことができないが知られている。

このため、図４に示すように、入力Ｐ、同／Ｐ、同Ｓにより、電流Ｉ（電流源）、同Ｉａ（レーザーダイオードの駆動電流）、Ｉｂ（ダミー負荷への電流）を得ている（ＬＤ１へ電流パルスを発生させるときは、下記の順序で入力を与える）。

すなわち、
１）入力ＰをＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ、／Ｐ（反転）をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへを変化させる前に、（ＳＷ（５）をＯＮして）入力ＳをＨｉｇｈレベルとし、電流Ｉを流し始める。
続いて、
２）電流Ｉが安定する時間を待ち、入力ＰをＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ、／ＰをＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへ変化させ、ＬＤ１へ電流Ｉａを流す。

以下、
３）必要なパルス幅時間だけ経過した時点で、入力ＰをＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへ、／ＰをＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ変化させ、ＬＤ１への電流Ｉａを止める（ダミー負荷Ｄ２に電流Ｉｂが流れる）。それと同時に、または電流Ｉａが止まるまでの経過時間を待った後で、入力ＳをＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルとし、電流Ｉを止める。

このように、立ち上がり時間の遅いスイッチ（ＳＷ）５を用いて、電流Ｉを先に流しはじめ、それに引き続いて変化の早いトランジスタＴｒ３（ＬＤ１駆動）、Ｔｒ４（ダミー負荷）による電流のスイッチングを起こすことにより、ＬＤ１への駆動電流の立ち上がり時間／立ち下がり時間を犠牲にすることなく、ダミー負荷ダイオードＤ２へ電流が流れる時間を少なくできる。

たとえば、４ｎｓ周期で５００ｐｓのパルス幅を発生させる場合、スイッチ（ＳＷ）５を用いない場合は、３．５ｎｓの間、ダミー負荷ダイオードＤ２に電流が流れていたが、図４に示した方法によれば、スイッチ（ＳＷ）５をどれくらい前に立ち上げるか（余裕時間）に依存するが、ダミー負荷ダイオードＤ２に電流が流れる時間を１ｎｓ程度に抑えることができ、消費電力を７０％程度、抑制できる。

また、このような性質は、Ｄｕｔｙ比（ＯＮ時間の割合）が１：１（５０：５０）よりも小さく、例えば１０％（１：９）程度で、数ｎｓ周期で、立ち上がり時間の早いパルス発光が必要な「サブナノパルス記録」に好適である。

なお、図３は、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４にＮＰＮトランジスタを使用し、レーザーダイオードＬＤ１およびダミー負荷ダイオードＤ２をアノードコモン接続とした例であるが、ＰＮＰトランジスタを用いて、カソードコモン接続にて回路を構成することも可能である。

また、電界効果トランジスタを用いても同様に駆動できることはいうまでもない。

さらに、ＬＤ１、ダミー負荷ダイオードＤ２は、ダイオードである必要は無く、抵抗やその他の素子を負荷として使用することも可能である。

この発明によれば、デューティ比が低いサブナノクラスのパルスレーザー光を得る際に消費電力が、現状の駆動方式に比較して大幅に低減可能となる。

これにより、発光素子またはその周辺における発熱が大幅に低減される。

なお、図１〜図４により説明した「サブナノパルス記録」においては、光ディスク（情報記録媒体）に記録される記録マーク列の１つひとつであるマーク長に対してレーザーの発光時間が１０％を切る（１％−１０％）ようなレーザーのパルス発光が行われるため、レーザ光の記録時のパワーの平均値は、再生時のパワーを下回ることがある。

一方で、記録媒体としての光ディスクの材質により、マーク部とスペース部の反射率差が低いものがある。このため、みかけ上のコントラストを向上させるため、情報記録が行なわれた状態のとき、マーク部またはスペース部の反射率が２％程度まで下がるようにした記録媒体が開発されている。

このような記録媒体への情報記録に、サブナノパルスによる記録方法を適用した場合、記録中に光ヘッド内の光検出器に戻ってくる平均光量が極めて小さくなる。このため検出信号の信号品位が著しく劣化し、そこから誤差信号を得て対物レンズを記録層の所定位置にとどめる動作（フォーカス・トラッキングサーボ）が不可能になることがある。

そこで発明者は、記録パルス間に高周波信号を重畳することにより平均光量を上げて、サブナノパルスによる記録を行いながら、かつ、正常にフォーカストラッキングサーボを実行できるようにした情報記録再生装置として、図１に示した光ディスクドライブを提案済みである。

しかしサブナノパルスによる記録を行うがために、さらなる問題点があることに着目した。即ち、記録パルス間に高周波信号が重畳されたとき、記録パルスのエッジの電位（又電流）レベルに連続する高周波信号の電位（又は電流）レベルとの差が大きいと、それだけ半導体レーザに対して不要な緩和振動を発生させることである。不要な緩和振動があると、レーザ光にムラが生じ、記録マークの乱れ、再生信号の乱れを生じることになる。

そこで、不要な緩和振動を生じさせないように高周波信号を、記録パルス間に重畳するようにしている。

その一例としては、図５に示すが、記録されるデータ（ＮＲＺＩ）と、それに対応するレーザーダイオード（ＬＤ）の駆動電流波形が、記録パルス期間（Ｔ１）と、高周波信号重畳期間（Ｔ２）を含むとき、記録パルス１２ａは、マーク部１１ａで１回もしくは複数回出力される。また、記録パルス期間（Ｔ１）以外では、高周波信号１２ｂが、マーク部１１ａ、スペース部１１ｂに関係なく出力される。これにより、レーザダイオードの平均光強度が維持される。

記録パルス期間（Ｔ１）の駆動電流により、レーザーダイオードは高周波信号重畳期間（Ｔ２）の発光強度よりも記録パルス期間（Ｔ１）で強く発光する。この強発光によって光ディスクの記録層に熱変化が発生し、記録マークが形成される。高周波信号重畳期間（Ｔ２）の駆動電流は、レーザーダイオードの平均光強度が光ディスクの記録層に熱または光変化を起こさせない程度の強度となるような電流値である。

この光強度は、多くの場合、光ディスクの記録層から情報を読み出すときの強度である。図に示す閾値電流のレベルは、レーザーダイオードが発光を開始する或いは発光を停止する境目となるレベルである。緩和振動を得るためには、レーザーダイオードは、この閾値電流レベル以下のレベルから急峻に変化する記録パルスが必須である。したがって、記録のためには、光ディスクの記録層から情報を読み出すときの光強度を得る電流値から、一旦、閾値電流以下に低下させて、急峻に変化する記録パルス１２ａを得る必要がある。記録モードにおいて、光ディスクから情報を読み出すときの光強度としては、アドレスなどを読取るときに必要である。

記録パルス１２ａと高周波信号１２ｂの間には、駆動電流がバイアス電流として一定になる期間が設けれる場合がある。

上記したように、サブナノパルスを使用した記録では、レーザーダイオードに緩和振動と呼ばれる状態を作り出し、高い発光強度の光を得る。そのため、記録パルス１２ａ以後駆動電流を止めた後も、発光強度が減衰しながら発光が持続する。緩和振動が収まるまで記録パルス１２ａの後に駆動電流が一定のバイアス期間を設けることにより、安定な記録が可能となる。なお、記録パルス１２ａは、図２に示したレーザー変調制御回路の波形生成部から出力されるＬＤ駆動信号により生成されることは既に説明した通りである。

すなわち、波形生成部のＰＬＬ回路７５０８において生成されたタイミング信号は、変調回路７５０９において、各電流源のオンオフ（ＯＮ／ＯＦＦ）を示す電流源制御信号に分解され、それぞれスイッチ７５４３、７５４４へ供給される。

それにしたがって、各電流源出力がオンオフ（ＯＮ／ＯＦＦ）されることにより、ＬＤ駆動電流の強弱が発生し、記録時照射パワーの強度変調が達成される。スイッチ７５４５は、主に再生時のみオンになる電流源のスイッチであり、信号バス８９からの制御信号に含まれる記録・再生切り替え信号により制御回路７５１０がオンオフを行う。

高周波重畳回路７５４８は、概ね１００ＭＨｚから１ＧＨｚまでの範囲の内部バス７５０２により設定された制御信号により決定される振幅と周波数の正弦波を出力する。変調回路７５０９により制御されたスイッチ７５４７により、高周波重畳回路７５４８の出力電流が制御され、図１に示す間欠的な高周波電流の重畳が行われる。

上記した説明において、レーザーダイオードの駆動電流と、ＮＲＺＩ波形の関係については、説明をわかりやすくするために、図５のように１種類を示した。しかし、チャンネルデータに応じてＮＲＺＩ波形としては各種の波形が用いられる。またこのＮＲＺＩ波形に応じて、記録媒体に対して効果的にマーク部、スペース部を形成するための記録パルスが生成される。

なお、本発明は、上述のいずれかの実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記のいずれかの実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

この発明の一実施形態が適用される情報記録再生装置（光ディスクドライブ）の一例を示す概略図。 図１に示した光ディスクドライブ（情報記録再生装置）に組み込まれるレーザー変調制御回路の具体的構成例の一例を示す概略図。 図２に示したレーザー変調制御回路に適用される発光素子駆動回路の一例を説明する概略図。 図３に示した発光素子駆動回路によるレーザーダイオード、ダミー負荷ダイオードおよび電流源電流のＯＮ／ＯＦＦの関係を説明するタイミングチャート。 図１〜図４により説明した「サブナノパルス記録」における、記録されるデータ（ＮＲＺＩ）と、それに対応するレーザーダイオード（ＬＤ）の駆動電流波形との関係の一例を説明する概略図。

符号の説明

１１ａ…マーク部，１１ｂ…スペース部，１２ａ．１２ａ１…記録パルス，６２…エラー訂正回路，６３…スピンドルモータ，６３Ａ…ロータリエンコーダ，６４…スピンドルモータ制御回路，６５…光ヘッド，６７…送りモータ，６８…送りモータ制御回路，７０…対物レンズ，７１，７２…駆動コイル，７５…レーザー変調制御回路，７５Ａ…記録パルス出力部，７５Ｂ…バイアス電流出力部，７５Ｃ…再生用電流出力部，７５Ｄ…高周波重畳部，７６…ＰＬＬ回路，７８…データ再生回路，７９…レーザーダイオード，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，８４…光検出器，８５…ＲＦアンプ，８７…フォーカス制御回路，８８…トラッキング制御回路，８９…信号バス，９０…中央演算処理ユニット，９１…ＲＡＭ，９２…ＲＯＭ，９３…インタフェース回路，９４…ホスト装置，９５…モニタ光検出器，９６…ハーフミラー，９９…不揮発メモリ，１００…光ディスク，７５０２…内部バス，７５０５７０５…サンプルホールド回路，７５０６…サンプルホールド回路，７５０７…ＡＤ変換器，７５０８…ＰＬＬ回路，７５０９…変調回路，７５１０…制御回路，７５１３…入力切替スイッチ，７５１６，７５１８…ＡＰＣ指令回路，７５２０…バイアス指令回路，７５２２，７５２３…比較アンプ，７５２３…比較アンプ，７５４３…レーザー駆動ＳＷ，７５４４…ＢＩＡＳ ＳＷ，７５４８…高周波重畳回路，７５４９…ローパスフィルタ，７５５０…Ｄフリップフロップ回路，７５５１…２値化回路。

Claims (11)

1. 光源と、
   この光源をスイッチングする第１のスイッチング素子と、
   前記光源に並列に接続された負荷素子と、
   この負荷素子をスイッチングする第２のスイッチング素子と、
   前記第１および第２のスイッチング素子と定電流源との間の接続を制御するスイッチと、
   を有することを特徴とする発光素子駆動回路。
2. 前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子は、差動的に動作されることを特徴とする請求項１記載の発光素子駆動回路。
3. 前記スイッチは、前記第１または第２のスイッチング素子がオンされる際に、所定時間先行してオンされることを特徴とする請求項１記載の発光素子駆動回路。
4. 記録媒体の記録層に情報を記録し、または記録層から情報を再生するための所定の波長の光を出力するレーザー素子と、
   このレーザー素子をスイッチングする第１のスイッチング素子と、
   前記レーザー素子に並列に接続された負荷素子と、
   この負荷素子をスイッチングする第２のスイッチング素子と、
   前記第１および第２のスイッチング素子と定電流源との間の接続を制御するスイッチと、
   前記レーザー素子からの前記所定の波長の光を前記記録媒体の記録層に案内する送光系と、
   前記所定の波長の光が前記記録媒体の記録層で反射された反射光を捕捉し、前記反射光の強度に対応する再生信号を出力する受光系と、
   この受光系により得られた再生信号に基づいて、前記レーザー素子から出力される前記所定波長の光の強度を制御する制御回路と、
   を有することを特徴とする情報記録再生光学装置。
5. 前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子は、差動的に動作されることを特徴とする請求項４記載の情報記録再生光学装置。
6. 前記スイッチは、前記第１または第２のスイッチング素子がオンされる際に、所定時間先行してオンされることを特徴とする請求項４記載の情報記録再生光学装置。
7. 記録媒体の記録層に情報を記録し、または記録層から情報を再生するための所定の波長の光を出力するレーザー素子と、このレーザー素子をスイッチングする第１のスイッチング素子と、前記レーザー素子に並列に接続された負荷素子と、この負荷素子をスイッチングする第２のスイッチング素子と、前記第１および第２のスイッチング素子と定電流源との間の接続を制御するスイッチと、前記レーザー素子からの前記所定の波長の光を前記記録媒体の記録層に案内する送光系と、前記所定の波長の光が前記記録媒体の記録層で反射された反射光を捕捉し、前記反射光の強度に対応する再生信号を出力する受光系と、この受光系により得られた再生信号に基づいて、前記レーザー素子から出力される前記所定波長の光の強度を制御する制御回路と、を有する光ヘッドと、
   前記再生信号から、前記記録媒体の記録層に記録されている情報を再生する情報再生回路と、
   前記制御回路に、記録すべき情報に基づいて強度が変化される記録信号を供給するレーザー変調制御回路と、
   を有することを特徴とする情報記録再生装置。
8. 前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子は、差動的に動作されることを特徴とする請求項７記載の情報記録再生装置。
9. 前記スイッチは、前記第１または第２のスイッチング素子がオンされる際に、所定時間先行してオンされることを特徴とする請求項７記載の情報記録再生装置。
10. 光源をスイッチングする第１のスイッチング素子と、前記光源に並列に接続された負荷素子をスイッチングする第２のスイッチング素子と、前記第１および第２のスイッチング素子と定電流源との間の接続を制御するスイッチとを含む発光素子駆動回路において、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子は、差動的に動作されるとともに、前記スイッチは、前記第１または第２のスイッチング素子がオンされる際に、所定時間先行してオンされることを特徴とする発光素子駆動方法。
11. 記録媒体の記録層に情報を記録し、または記録層から情報を再生するための所定の波長の光を出力するレーザー素子と、このレーザー素子をスイッチングする第１のスイッチング素子と、前記レーザー素子に並列に接続された負荷素子と、この負荷素子をスイッチングする第２のスイッチング素子と、前記第１および第２のスイッチング素子と定電流源との間の接続を制御するスイッチと、前記レーザー素子からの前記所定の波長の光を前記記録媒体の記録層に案内する送光系と、前記所定の波長の光が前記記録媒体の記録層で反射された反射光を捕捉し、前記反射光の強度に対応する再生信号を出力する受光系と、この受光系により得られた再生信号に基づいて、前記レーザー素子から出力される前記所定波長の光の強度を制御する制御回路と、を有する光ヘッドと、
    前記再生信号から、前記記録媒体の記録層に記録されている情報を再生する情報再生回路と、
    前記制御回路に、記録すべき情報に基づいて強度が変化される記録信号を供給するレーザー変調制御回路と、
    を有することを特徴とする情報記録再生装置において、
    前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子は、差動的に動作されるとともに、前記スイッチは、前記第１または第２のスイッチング素子がオンされる際に、所定時間先行してオンされることを特徴とする情報記録再生装置の発光素子駆動方法。

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