JP2014225312A - Optical disk player and semiconductor laser deterioration detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ディスクプレーヤ、及び、半導体レーザの劣化検出方法に関する。 The present invention relates to an optical disc player and a semiconductor laser deterioration detection method.
光ディスクプレーヤは光ディスクの信号を再生するために光ピックアップを搭載しており、光ピックアップには光源として半導体レーザが搭載されている。半導体レーザは過電流や静電気によって劣化しやすいため、その取扱いや使用方法に注意が払われるが、劣化品の発生を皆無にする事は容易ではない。また、半導体レーザは動作させると徐々に劣化し、周囲温度が高いほど寿命は短くなるが、過電流や静電気によって劣化したものは正常品より更に寿命が短くなる。このため、半導体レーザの劣化を検出し劣化品を除くことは製品の信頼性を向上するために重要な検査であり、例えば、光ディスクプレーヤの生産工程において再生動作状態でのレーザ電流値を測定し、規定値との比較で劣化品を検出する検査が行われる。また、劣化を検出する種々の方法が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
特許文献1は、光方式記録再生装置に関するものであるが、光ディスクプレーヤが通常持つ構成回路において、再生動作状態での再生信号の大きさが規定値に達しない場合に劣化と判定する発明である。特許文献2は、光出力制御回路の複数の動作点間のレーザ電流値差と発光量差の比を求め、これを他の動作点間での値と比較して劣化を検出する発明である。
The optical disc player is equipped with an optical pickup for reproducing the signal of the optical disc, and the optical pickup is equipped with a semiconductor laser as a light source. Since semiconductor lasers are easily deteriorated by overcurrent and static electricity, attention is paid to their handling and usage, but it is not easy to eliminate the generation of deteriorated products. Further, the semiconductor laser gradually deteriorates when it is operated, and the lifetime becomes shorter as the ambient temperature becomes higher. However, the lifetime of the laser diode deteriorated due to overcurrent or static electricity becomes shorter than that of a normal product. Therefore, detecting the deterioration of the semiconductor laser and removing the deteriorated product is an important inspection for improving the reliability of the product. For example, the laser current value in the reproduction operation state is measured in the production process of the optical disc player. Then, an inspection for detecting a deteriorated product is performed by comparison with a specified value. Various methods for detecting deterioration have been proposed (see, for example,
しかしながら、上記従来のように、光ディスクプレーヤの再生状態でレーザ電流を測定する場合、製品内部の回路部にレーザ電流の測定部は持たないために外部の測定回路を接続する必要がある。このために外部回路の接続が可能な中間工程での検出となり、完成品では検出ができない。また、再生動作状態でのレーザ電流値は、光ピックアップ個々でバラツキがあり、環境温度によっても変化が大きいために一定の規定値との比較では劣化品を確実に検出することは困難である。
特許文献1の方法では、光ディスクプレーヤが通常持つ回路を利用して劣化を判定できるが、再生信号は光ピックアップと光ディスクの信号特性やその状況、環境温度によって個々に変化するため、規定値を設定する事は容易ではなく、明瞭に劣化したもの以外は検出することは困難である。また、実際に再生動作状態とした後に検出のための動作を行うため、判定までに相応の時間を要する。特許文献2の方法では、動作点を適切に選定すれば、光ピックアップや光ディスクのバラツキや環境温度での影響を受けずに軽度の劣化も検出することができるが、光ディスクプレーヤの通常持つ回路構成にはないレーザ電流値を測定する必要があり、そのための回路部を設ける必要がある。
However, when the laser current is measured in the playback state of the optical disc player as in the conventional case, an external measurement circuit needs to be connected because the circuit portion inside the product does not have a laser current measurement unit. For this reason, detection is performed in an intermediate process in which an external circuit can be connected, and cannot be detected in a finished product. Further, the laser current value in the reproducing operation state varies among optical pickups, and varies greatly depending on the environmental temperature. Therefore, it is difficult to reliably detect a deteriorated product by comparison with a certain specified value.
In the method of
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光ディスクプレーヤに測定のための回路部を追加することなく、光ピックアップや光ディスクのバラツキや環境温度の影響を受けずに精度良く半導体レーザの劣化を短時間で検出できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and without adding a circuit unit for measurement to an optical disc player, a semiconductor laser with high accuracy without being affected by variations of an optical pickup or an optical disc and environmental temperature. The purpose is to make it possible to detect the deterioration of the ink in a short time.
上記目的を達成するため、本発明は、APC基準電圧によって半導体レーザの出力光量を制御可能なレーザ制御部を有し、前記APC基準電圧を複数段階に変化させて各段階での前記半導体レーザの出力光量を測定し、各段階における前記APC基準電圧と前記出力光量との比である効率をそれぞれ求め、前記複数段階の前記効率の比である効率比を求め、当該効率比と所定値とを比較して前記半導体レーザの劣化を検出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention includes a laser control unit capable of controlling the amount of light output from a semiconductor laser using an APC reference voltage, and changing the APC reference voltage in a plurality of stages to change the output of the semiconductor laser in each stage. The output light quantity is measured, the efficiency that is the ratio of the APC reference voltage and the output light quantity at each stage is obtained, the efficiency ratio that is the ratio of the efficiency of the plurality of stages is obtained, and the efficiency ratio and a predetermined value are obtained. In comparison, deterioration of the semiconductor laser is detected.
また、本発明は、前記APC基準電圧は、電圧の低い順に3段階に変化され、第2段階と第1段階における前記APC基準電圧の差と前記出力光量の差との比である第1の効率と、第3段階と第2段階における前記APC基準電圧の差と前記出力光量の差との比である第2の効率とを求め、前記第2の効率と前記第1の効率との比で前記効率比が求められることを特徴とする。 According to the present invention, the APC reference voltage is changed in three steps in order of increasing voltage, and is a ratio of a difference between the APC reference voltage and a difference in the output light amount in the second step and the first step. An efficiency and a second efficiency which is a ratio of the difference between the APC reference voltage and the difference in the output light amount in the third stage and the second stage, and a ratio between the second efficiency and the first efficiency. Thus, the efficiency ratio is obtained.
また、本発明は、前記半導体レーザの前記出力光量は、フォーカスエラー信号の振幅から測定されることを特徴とする。
さらに、本発明は、前記半導体レーザの前記出力光量は、モニタ受光素子の出力から測定されることを特徴とする。
また、前記半導体レーザの出力光量を測定する際、レーザを反射する光ディスクは停止されていることを特徴とする。
Further, the invention is characterized in that the output light amount of the semiconductor laser is measured from the amplitude of a focus error signal.
Furthermore, the present invention is characterized in that the output light amount of the semiconductor laser is measured from an output of a monitor light receiving element.
The optical disk that reflects the laser is stopped when measuring the output light amount of the semiconductor laser.
本発明に係る光ディスクプレーヤ及び半導体レーザの劣化検出方法では、光ディスクプレーヤに測定のための回路部を追加することなく、光ピックアップや光ディスクのバラツキや環境温度の影響を受けずに精度良く半導体レーザの劣化を短時間で検出できる。 In the optical disk player and the semiconductor laser degradation detection method according to the present invention, the semiconductor laser is accurately detected without being affected by variations in the optical pickup and the optical disk and the environmental temperature without adding a circuit unit for measurement to the optical disk player. Degradation can be detected in a short time.
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら以下に説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光ディスクプレーヤの構成を示す図である。ここで図1では本発明に関連しない部分は省略されている。
光ディスクプレーヤ50(光ディスク再生装置)はスピンドルモータ2を備え、ディスク1は、ターンテーブル(不図示)等を介してスピンドルモータ2に回転可能に支持される。ディスク1は、CD、DVD等の光ディスクである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical disc player according to the first embodiment of the present invention. Here, in FIG. 1, portions not related to the present invention are omitted.
The optical disc player 50 (optical disc playback apparatus) includes a spindle motor 2, and the
光ディスクプレーヤ50は、ディスク1の情報を読み取る光学ピックアップ3と、光学ピックアップ3の半導体レーザを制御するレーザ制御部6と、光学ピックアップ3のフォーカス動作を駆動するフォーカス駆動部5と、フォーカス遥動波形を発生させてフォーカス駆動部5に送るサーチ波形発生部8と、光学ピックアップ3が読んだ信号を増幅させる信号増幅部4と、フォーカスの調整用の信号を生成するフォーカスエラー信号生成部7と、信号レベル計測部9と、光ディスクプレーヤ50の各部を制御するシステム制御部10と、表示部11とを備える。
The optical disk player 50 includes an optical pickup 3 that reads information on the
システム制御部10は、サーチ波形発生部8にフォーカス揺動波形(図7(c)参照)を発生させ、フォーカス駆動部5によってフォーカス駆動部5を駆動するとともに、レーザ制御部6によって光学ピックアップ3の半導体レーザを点灯させる。光学ピックアップ3からの4つの信号出力A,B,C,Dは、信号増幅部4のA信号増幅部4a、B信号増幅部4b、C信号増幅部4c、及び、D信号増幅部4dでそれぞれ増幅され、フォーカスエラー信号生成部7に送られる。フォーカスエラー信号生成部7は、図7(d)に示すフォーカスエラー信号を生成し、フォーカスエラー信号は、信号レベル計測部9でその振幅を測定され、この振幅値は、システム制御部10に読み取られる。信号レベル計測部9は、レーザ光の出力光量を測定する測定手段である。
The
図2は、光学ピックアップ3の構成を示す図であり、(a)は全体構成を示し、(b)は受光素子を示す。
光学ピックアップ3は、レーザ光を出射する半導体レーザ装置23と、レーザ光をメインビームとサブビームとに分光する回折格子32と、ハーフミラー33と、対物レンズ34と、対物レンズ34を駆動するフォーカスコイル39と、フォトダイオードで構成される受光素子35とを備える。光学ピックアップ3は、システム制御部10が制御するトラバース機構(不図示)によって、ディスク1の径方向に移動させられる。
光ディスクプレーヤ50は、フォーカス駆動部5でレーザ光の焦点をディスク1の信号面に合わせ、スピンドルモータ2でディスク1を回転させるとともに上記トラバース機構で光学ピックアップ3をディスク1の径方向に移動させていくことで、ディスク1に記録された情報を読み取り、ディスク1の情報の再生を行う。
2A and 2B are diagrams showing the configuration of the optical pickup 3, wherein FIG. 2A shows the overall configuration, and FIG. 2B shows the light receiving element.
The optical pickup 3 includes a
The optical disc player 50 focuses the laser beam on the signal surface of the
半導体レーザ装置23から出射されたレーザ光は、回折格子32でメインビームと一対のサブビームとに分かれ、メインビーム及びサブビームは、ハーフミラー33を通って対物レンズ34に達し、対物レンズ34によってディスク1の信号面に集光される。ディスク1の信号面から反射したレーザ光は、対物レンズ34を通過した後、ハーフミラー33で反射され、受光素子35に受光される。受光素子35で受光したレーザ光は電気信号に変換され、ディスク1の情報が電気信号として読み取られる。
The laser light emitted from the
受光素子35は、受光素子35は、メインビームを検出するメインディテクタ37と、サブビームをそれぞれ検出する一対のサブディテクタ36,38とを備える。
メインディテクタ37は、4つに分割された受光部37a,37b,37c,37dを有し、フォーカスエラー信号を生成する。詳細には、信号出力A,B,C,D(図1)は、受光部37a,37b,37c,37dによってそれぞれ受光され、フォーカスエラー信号は、(A+D)−(B+C)なる生成式で求められる。この生成式では、A,B,C,Dは、各受光部37a,37b,37c,37dの受光量である。
The
The
光ディスクプレーヤ50では、非点収差法によって対物レンズ34のフォーカスの調整が行われる。詳細には、システム制御部10は、フォーカスコイル39を駆動して対物レンズ34をフォーカス方向に往復運動させることでフォーカスエラー信号を変化させ、各受光部37a,37b,37c,37dの受光量が等しくなるように、すなわち、フォーカスエラー信号が0になるように、フォーカスコイル39をサーボ駆動することで、レーザ光の焦点をディスク1の信号面に正確に合わせる。
In the optical disc player 50, the focus of the
サブディテクタ36,38は、トラックエラー信号の生成に使用される。トラックエラー信号は、サブディテクタ36,38の受光量の差により求められる。システム制御部10は、トラックエラー信号を用いて、メインビームの位置ずれを検知し、上記トラバース機構を駆動して光学ピックアップ3のディスク1の径方向の位置を正確に制御する。
The
図3は、レーザ制御部6及び半導体レーザ装置23の構成を示す図である。
半導体レーザ装置23は、レーザ光を発生させる半導体レーザ素子21と、モニタ受光素子22とを備える。モニタ受光素子22は、ディスク1の読み取り用のレーザ光の出射方向とは反対側に配置され、半導体レーザ装置23に一体に組み込まれている。
半導体レーザ素子21は、レーザ制御部6により駆動されると、半導体レーザ装置23の外側に出射される出力光L1と、モニタ受光素子22に出射されるモニタ用出力光L2とを発生させる。
出力光L1は、ディスク1の読み取り用の光であり、上記のように、ディスク1で反射して受光素子35に受光される。
モニタ用出力光L2は、半導体レーザ装置23内でモニタ受光素子22に受光され、半導体レーザ素子21の出力光量の測定に使用される。モニタ受光素子22は、受光した光を電流に変換してレーザ制御部6に出力する。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the
The
When driven by the
The output light L1 is light for reading the
The monitor output light L2 is received by the monitor
レーザ制御部6は、モニタ受光素子22によって半導体レーザ素子21の光出力を検出して半導体レーザ素子21の駆動電流を制御し、半導体レーザ素子21のレーザ光の出力を一定に保つ。このようなフィードバック機構を持つ半導体レーザのレーザ光量制御を行う駆動回路は、APC(Auto Power Control)回路(自動光出力制御回路)と呼ばれる。
半導体レーザの光出力特性は周囲の温度の変化に敏感なため、一定電流で駆動していても、周囲の温度変化又は自己発熱等により光出力は大きく変動してしまうが、APC回路を用いることで、光出力の温度依存性に対応できる。
The
Since the optical output characteristics of semiconductor lasers are sensitive to changes in the ambient temperature, the optical output varies greatly due to ambient temperature changes or self-heating even when driven at a constant current. Use an APC circuit. Thus, it can cope with the temperature dependence of the optical output.
レーザ制御部6は、モニタ受光素子22が出力する電流を測定するモニタ電流測定部25と、半導体レーザ素子21を駆動するレーザ駆動部24と、APC回路の基準電圧(以下、APC基準電圧と呼ぶ。)を発生させる基準電圧発生部27と、モニタ電流測定部25の出力と基準電圧発生部27の出力とを比較してその差を出力する電圧比較部26とを有する。
The
モニタ受光素子22の出力電流(モニタ電流)は、半導体レーザ素子21の出力光量に比例する。モニタ電流測定部25は、上記モニタ電流を、モニタ電流に比例した大きさの電圧(モニタ電圧)に変換し、このモニタ電圧は、電圧比較部26の一方の入力電圧VMとなる。
基準電圧発生部27は、システム制御部10の制御によってAPC基準電圧を発生させる。APC基準電圧は、電圧比較部26の他方の入力電圧REFとなる。
電圧比較部26は、一方の入力電圧VMと他方の入力電圧REFとの電圧差をレーザ駆動部24に出力する。
The output current (monitor current) of the monitor
The
The
レーザ駆動部24は電圧比較部26の出力に応じてレーザ電流を出力し、半導体レーザ素子21を駆動する。
電圧比較部26は、モニタ電圧(一方の入力電圧VM)がAPC基準電圧(他方の入力電圧REF)よりも小さい場合には、電圧比較部26の出力が半導体レーザ素子21の出力光量を増大させる側となるように構成されている。また、電圧比較部26は、モニタ電圧(一方の入力電圧VM)がAPC基準電圧(他方の入力電圧REF)より大きい場合には、電圧比較部26の出力が半導体レーザ素子21の出力光量を減少させる側となるように構成されている。
The
When the monitor voltage (one input voltage VM) is smaller than the APC reference voltage (the other input voltage REF), the
上記モニタ電圧は、モニタ受光素子22のモニタ電流に比例し、モニタ電流は半導体レーザ素子21の出力光量に比例する。すなわち、半導体レーザ素子21の出力光量は、モニタ電圧としてフィードバックされた電圧に基づいて、APC基準電圧に応じた光量となるように一定値に制御される。
また、APC基準電圧を変化させることで、半導体レーザ素子21の出力光量は変化する。システム制御部10は、基準電圧発生部27が出力するAPC基準電圧を種々の値に指定することによって、半導体レーザ素子21の出力光量を設定する。
The monitor voltage is proportional to the monitor current of the monitor
Moreover, the output light quantity of the
図4は、半導体レーザ素子21のレーザ電流に対する出力光量の関係を示す図である。
半導体レーザ素子21はレーザ電流が閾値電流Ithに達するまではレーザ発振を開始せず、出力光量は微小である。
半導体レーザ素子21は、レーザ電流が閾値電流Ithを超えるとレーザ発振による光を出力し、この出力光量はレーザ電流に比例する。このレーザ電流が閾値電流Ith以上の領域でのレーザ電流に対する出力光量の比を発光効率η(不図示)とする。
正常な半導体レーザ素子21では、発光効率ηはレーザ電流によらず一定であり、レーザ電流と出力光量との関係は線Nのような直線である。一方、劣化した半導体レーザ素子では、発光効率ηはレーザ電流の増加に従って減少し、レーザ電流と出力光量との関係は線Fのような曲線となる。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship of the output light quantity with respect to the laser current of the
The
When the laser current exceeds the threshold current Ith, the
In the normal
半導体レーザ素子21の出力光量をP、モニタ受光素子22とモニタ電流測定部25による光検出感度をK、モニタ電流測定部25の出力するモニタ電圧をVM、基準電圧発生部27の出力するAPC基準電圧をREF、APC基準電圧REFとモニタ電圧VMとの差である誤差出力をD、レーザ駆動部24の電流変換率を含む増幅率をG、レーザ駆動部24の出力電流であるレーザ電流をI、閾値電流をIthとすると、
D=REF−VM…(式1)
I=G・D…(式2)
P=η(I−Ith)…(式3)
VM=K・P…(式4)
が成り立つ。
式1、式2、式3及び式4より、
P=G・η・K/(1+G・η・K)・REF/K−η・Ith/(1+G・η・K)…(式5)
となる。
The output light quantity of the
D = REF-VM (Formula 1)
I = G · D (Formula 2)
P = η (I−Ith) (Formula 3)
VM = K · P (Formula 4)
Holds.
From
P = G · η · K / (1 + G · η · K) · REF / K−η · Ith / (1 + G · η · K) (Formula 5)
It becomes.
出力光量Pは、APC基準電圧REFに比例する第1項と、閾値電流Ithの影響である第2項とで定まる。
この第1項、第2項ともに発光効率ηの影響を受ける。
また、式1、式2、式3及び式4より、
D=1/(1+G・η・K)・REF+1/(1+G・η・K)・η・K・Ith…(式6)
となる。
誤差出力DもAPC基準電圧REFに比例する第1項と閾値電流Ithの影響である第2項とで定まる。この第1項、第2項ともに発光効率ηの影響を受け、発光効率ηが小さいほど誤差出力Dは大きくなる。この誤差出力Dは通常の帰還制御系の定常偏差になる。
The output light quantity P is determined by a first term proportional to the APC reference voltage REF and a second term that is an influence of the threshold current Ith.
Both the first term and the second term are affected by the luminous efficiency η.
From
D = 1 / (1 + G · η · K) · REF + 1 / (1 + G · η · K) · η · K · Ith (Expression 6)
It becomes.
The error output D is also determined by a first term proportional to the APC reference voltage REF and a second term that is an influence of the threshold current Ith. Both the first term and the second term are affected by the light emission efficiency η, and the error output D increases as the light emission efficiency η decreases. This error output D becomes a steady deviation of a normal feedback control system.
図5は、APC基準電圧REFと出力光量との関係を示す図である。
レーザ制御部6が定常偏差を持たない理想的な動作をすれば、出力光量は線XのようにAPC基準電圧REFに比例した直線となるが、実際には定常偏差を持つために線Yのように線Xとは若干傾斜の異なる直線となる。また、半導体レーザ素子21が劣化しており、出力光量の増加に伴って発光効率ηが減少するような場合には、出力光量が大きいほど定常偏差も大きくなるので、APC基準電圧REFと出力光量との関係は、線Zのような曲線になる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between the APC reference voltage REF and the output light amount.
If the
図6は、劣化していない半導体レーザ素子によって得られるAPC基準電圧とフォーカスエラー信号振幅との関係を示す図である。図7は、APC基準電圧と、出力光量と、フォーカス揺動波形と、フォーカスエラー信号との関係を示す図である。図6では、電圧の小さい順に、APC基準電圧REF1(第1段階)、APC基準電圧REF2(第2段階)、及び、APC基準電圧REF3(第3段階)が3段階で示されている。
フォーカスコイル39にフォーカス遥動波形(図7(c)参照)が加えられると、対物レンズ34はフォーカス方向に往復運動し、これにより、フォーカスエラー信号には振幅が生じる。フォーカスエラー信号の振幅(図7(d)参照)は、半導体レーザ素子21の出力光量に比例するので、APC基準電圧REFと出力光量との関係が図5の線Yのような直線であれば、APC基準電圧REFとフォーカスエラー信号の振幅との関係も同様に直線となる。図6に示す状態では、APC基準電圧REF1、APC基準電圧REF2、及び、APC基準電圧REF3の各点間での線H1の傾斜は同じであり、各点間におけるフォーカスエラー信号振幅の差とAPC基準電圧の差の比は一定である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the APC reference voltage obtained by a non-degraded semiconductor laser element and the focus error signal amplitude. FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship among the APC reference voltage, the output light amount, the focus swing waveform, and the focus error signal. In FIG. 6, APC reference voltage REF1 (first stage), APC reference voltage REF2 (second stage), and APC reference voltage REF3 (third stage) are shown in three stages in ascending order of voltage.
When a focus sway waveform (see FIG. 7C) is applied to the
図8は、劣化した半導体レーザ素子によって得られるAPC基準電圧とフォーカスエラー信号振幅との関係を示す図である。図8では、電圧の小さい順に、APC基準電圧REF1(第1段階)、APC基準電圧REF2(第2段階)、及び、APC基準電圧REF3(第3段階)が3段階で示されている。
劣化した半導体レーザ素子では、APC基準電圧REFと出力光量の関係が図5の線Zのような曲線となるので、APC基準電圧とフォーカスエラー信号振幅との関係を示す線H2も同様に曲線となり、APC基準電圧REF1、APC基準電圧REF2、及び、APC基準電圧REF3の各点間での線H2の傾斜は互いに異なり、各点間におけるフォーカスエラー信号振幅の差とAPC基準電圧の差との比は等しくならない。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the APC reference voltage obtained by the deteriorated semiconductor laser element and the focus error signal amplitude. In FIG. 8, APC reference voltage REF1 (first stage), APC reference voltage REF2 (second stage), and APC reference voltage REF3 (third stage) are shown in three stages in ascending order of voltage.
In the deteriorated semiconductor laser element, the relationship between the APC reference voltage REF and the output light quantity is a curve as shown by the line Z in FIG. 5, and therefore the line H2 indicating the relationship between the APC reference voltage and the focus error signal amplitude is also a curve. , The slope of the line H2 between the points of the APC reference voltage REF1, the APC reference voltage REF2, and the APC reference voltage REF3 is different from each other, and the ratio of the difference in focus error signal amplitude between the points and the difference in APC reference voltage Are not equal.
図9は、レーザ劣化検出動作のフローチャートである。
図1の光ディスクプレーヤ50において、ディスク1はスピンドルモータ2に装着されている。システム制御部10は、サーチ波形発生部8にフォーカス遥動波形(図7(c)参照)を発生させ、フォーカス駆動部5によって光学ピックアップ3のフォーカスコイル39を駆動する(ステップS1)。スピンドルモータ2の回転は行われず、ディスク1は停止している。
FIG. 9 is a flowchart of the laser deterioration detection operation.
In the optical disk player 50 of FIG. 1, the
フォーカスコイル39にフォーカス遥動波形が加えられると、対物レンズ34はフォーカス方向に往復運動し、これにより、フォーカスエラー信号には振幅が生じる。
次に、システム制御部10は、レーザ制御部6に対してAPC基準電圧REF1を設定し(ステップS2)、半導体レーザ素子21を発光させる。ここで、APC基準電圧REF1は、閾値電流Ithよりも大きなレーザ電流に対応した値であり、半導体レーザ素子21の発光が立ち上がり始める初期の領域の電圧である。
対物レンズ34から出射されたレーザ光は、ディスク1で反射され、受光素子35に入射する。
When a focus sway waveform is applied to the
Next, the
The laser beam emitted from the
光学ピックアップ3からの信号出力A,B,C,Dは、A信号増幅部4a、B信号増幅部4b、C信号増幅部4c、及び、D信号増幅部4dで各々増幅され、フォーカスエラー信号生成部7では、これら信号から、図7(d)に示すフォーカスエラー信号が生成される(ステップS3)。受光素子35のメインディテクタ37が出力する信号出力A,B,C,Dを用い、(A+D)−(B+C)なる生成式でフォーカスエラー信号が得られる。
フォーカスエラー信号は、信号レベル計測部9で振幅FEL1(図7(d))を計測され、計測された振幅FEL1はシステム制御部10に読み取られる(ステップS3)。
Signal outputs A, B, C, and D from the optical pickup 3 are amplified by an A
The focus error signal is measured for amplitude FEL1 (FIG. 7 (d)) by the signal
次に、システム制御部10は、レーザ制御部6に対して、APC基準電圧REF1よりも半導体レーザ素子21の出力光量が大きくなるAPC基準電圧REF2を設定する(ステップS4)。ここで、APC基準電圧REF2は、ディスク1の再生時等に用いられる通常時の光量を半導体レーザ素子21に発生させる大きさの電圧である。
APC基準電圧REF2が設定されると、フォーカスエラー信号の振幅は、振幅FEL1よりも大きい振幅FEL2(図7(d))となり、信号レベル計測部9で計測された振幅FEL2は、システム制御部10に読み取られる(ステップS5)。
Next, the
When the APC reference voltage REF2 is set, the amplitude of the focus error signal becomes an amplitude FEL2 (FIG. 7 (d)) larger than the amplitude FEL1, and the amplitude FEL2 measured by the signal
次いで、システム制御部10は、振幅FEL1、振幅FEL2、APC基準電圧REF1、及び、APC基準電圧REF2から、次の式7によって信号効率E1(第1の効率)を算出する(ステップS6)。式7では、簡略化のため、符号のみで示す。
E1=(FEL2−FEL1)/(REF2−REF1)…(式7)
Next, the
E1 = (FEL2-FEL1) / (REF2-REF1) (Expression 7)
次に、システム制御部10は、レーザ制御部6に対して、APC基準電圧REF2よりも出力光量が大きくなるAPC基準電圧REF3を設定する(ステップS7)。ここで、APC基準電圧REF3は、ディスク1の通常の再生時に用いられる電圧よりも高い電圧であるが、発光させ過ぎによって半導体レーザ素子21が劣化しない範囲で大きな値に設定される。
APC基準電圧REF3が設定されると、フォーカスエラー信号の振幅は、振幅FEL2よりも大きい振幅FEL3(図7(d))となり、信号レベル計測部9で計測された振幅FEL3は、システム制御部10に読み取られる(ステップS8)。
Next, the
When the APC reference voltage REF3 is set, the amplitude of the focus error signal becomes an amplitude FEL3 (FIG. 7 (d)) larger than the amplitude FEL2, and the amplitude FEL3 measured by the signal
システム制御部10は、振幅FEL2、振幅FEL3、APC基準電圧REF2、及び、APC基準電圧REF3から、式8によって信号効率E2(第2の効率)を算出する(ステップS9)。式8では、簡略化のため、符号のみを示す。
E2=(FEL3−FEL2)/(REF3−REF2)…(式8)
次に、システム制御部10は、信号効率E1,E2から、式9によって効率比ΔEを算出する(ステップS10)。システム制御部10は、信号効率E1,E2及び効率比ΔEを算出する算出手段10aを備える。
ΔE=E2/E1…(式9)
次に、システム制御部10は、式10によって効率比ΔEと所定値ELとを比較し、効率比ΔEが所定値ELよりも小さいか否かを判別する(ステップS11)。ここで、所定値ELは、半導体レーザ素子21の劣化とみなすことができる状態の半導体レーザ素子21の効率比であり、予め実験等によって決定される。システム制御部10は、効率比を比較する比較手段10bを備える。
ΔE<EL…(式10)
システム制御部10は、式10が成立し、効率比ΔEが所定値ELよりも小さいと判別した場合(ステップS11:YES)、半導体レーザ素子21が劣化していると判定し、レーザの劣化を示す表示を表示部11に行い、劣化を報知する(ステップS12)。また、システム制御部10は、式10が成立せず効率比ΔEが所定値ELよりも大きいと判別した場合(ステップS11:NO)、半導体レーザ素子21は劣化していないと判定し、レーザの劣化を示す表示は行わない。
The
E2 = (FEL3-FEL2) / (REF3-REF2) (Equation 8)
Next, the
ΔE = E2 / E1 (Equation 9)
Next, the
ΔE <EL (Formula 10)
When it is determined that
このように、光ディスクプレーヤ50がレーザ光の焦点を調整するために通常用いるフォーカスエラー信号を用いて効率比ΔEを求め、効率比ΔEと所定値ELとを比較して半導体レーザ素子21の劣化を判定するため、半導体レーザ素子21の劣化を検出するための専用の回路を設ける必要が無く、簡単な構成で劣化を検出できる。また、ほぼ同一条件で測定される信号効率E1,E2から効率比ΔEを求めるため、光学ピックアップ3の個体差や、周囲温度の影響を除くことができ、半導体レーザ素子21の劣化を精度良く検出できる。上記のレーザ劣化検出動作は、生産ライン上において実施可能であるが、完成した製品状態あるいは生産ライン上であるかにかかわらず、再生動作をする前の段階で実行して劣化の検出が可能であり、短時間での検出が可能である。
なお、フォーカスエラー信号のみではなく、半導体レーザ素子21の出力光量であれば、ディスク1の通常の再生動作時に得られる他の信号を劣化の検出に用いても良い。しかし、この場合には再生状態とするまでの時間が必要であり、かつ、フォーカスコイル39の安定したサーボ動作が可能な範囲にしか半導体レーザ素子21の出力光量を変化させることができないので、再生状態とする前に得られるフォーカスエラー信号よりも狭い範囲の変化量を用いることとなり、測定の精度は劣ることとなる。
As described above, the efficiency ratio ΔE is obtained by using the focus error signal that is normally used by the optical disc player 50 to adjust the focus of the laser beam, and the efficiency ratio ΔE is compared with the predetermined value EL, thereby degrading the
In addition to the focus error signal, other signals obtained during the normal reproduction operation of the
以上説明したように、本発明を適用した第1の実施の形態によれば、APC基準電圧REFによって半導体レーザ素子21の出力光量を制御可能なレーザ制御部6を有し、APC基準電圧REFを複数段階に変化させて各段階での半導体レーザの出力光量としてフォーカスエラー信号の振幅を測定し、各段階におけるAPC基準電圧REFと出力光量との比である信号効率E1,E2をそれぞれ求め、信号効率E1,E2の比である効率比ΔEをさらに求め、効率比ΔEと所定値ELとを比較することで半導体レーザ素子21の劣化を検出する。これにより、光ディスクプレーヤ50の半導体レーザ素子21の出力光量を利用して半導体レーザ素子21の劣化を検出でき、光ディスクプレーヤ50に測定のための専用の回路部を追加する必要がないため、簡単な構造で劣化を検出できる。また、各段階における信号効率E1,E2の比によって半導体レーザ素子21の劣化を検出できるため、光学ピックアップ3やディスク1のバラツキや環境温度の影響を受けずに精度良く劣化を検出できる。さらに、光ディスクプレーヤ50を再生状態にしなくとも半導体レーザ素子21の劣化を検出でき、短時間で劣化を検出できる。
As described above, according to the first embodiment to which the present invention is applied, the
また、APC基準電圧REFは、電圧の低い順に、APC基準電圧REF1、APC基準電圧REF2、及び、APC基準電圧REF3の3段階に変化され、第2段階と第1段階におけるAPC基準電圧REF2,REF1の差と振幅FEL2,FEL1の差との比である信号効率E1と、第3段階と第2段階におけるAPC基準電圧REF3,REF2の差と振幅FEL3,FEL2の差の比である信号効率E2とを求め、信号効率E2と信号効率E1との比で効率比ΔEが求められる。これにより、少ない測定の段階数で、広い範囲のAPC基準電圧に対する出力光量としてのフォーカスエラー信号の振幅を測定して効率比ΔEを求めることができるため、高精度且つ短時間で半導体レーザ素子21の劣化を検出できる。
In addition, the APC reference voltage REF is changed in three stages of APC reference voltage REF1, APC reference voltage REF2, and APC reference voltage REF3 in order of increasing voltage, and the APC reference voltages REF2 and REF1 in the second stage and the first stage. Signal efficiency E1 which is the ratio of the difference between the amplitudes FEL2 and FEL1, and the signal efficiency E2 which is the ratio of the difference between the APC reference voltages REF3 and REF2 and the difference between the amplitudes FEL3 and FEL2 in the third and second stages. And the efficiency ratio ΔE is obtained by the ratio of the signal efficiency E2 and the signal efficiency E1. As a result, the efficiency ratio ΔE can be obtained by measuring the amplitude of the focus error signal as the output light quantity with respect to a wide range of APC reference voltages with a small number of measurement steps, so that the
また、半導体レーザ素子21の出力光量は、フォーカスエラー信号の振幅から測定されるため、出力光量を測定するための専用の回路等が必要無く、簡単な構造で半導体レーザ素子21の劣化を検出できる。
さらに、半導体レーザ素子21の出力光量を測定する際、レーザ光を反射するディスク1は停止されているため、ディスク1を回転させる動作が必要なく、短時間で半導体レーザ素子21の劣化を検出できるとともに、バラツキの影響を低減して高精度に劣化を検出できる。
Further, since the output light quantity of the
Further, when measuring the output light amount of the
なお、上記第1の実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記第1の実施の形態に限定されるものではない。
上記第1の実施の形態では、APC基準電圧REFは、3段階で設定されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、4段階以上の複数段階に設定しても良い。この場合においても、各段階における信号効率を求め、少なくとも2つの信号効率を比較して効率比ΔEを求め、半導体レーザ素子21の劣化を検出できる。
In addition, the said 1st Embodiment shows the one aspect | mode which applied this invention, Comprising: This invention is not limited to the said 1st Embodiment.
In the first embodiment, the APC reference voltage REF is set in three stages. However, the present invention is not limited to this and may be set in a plurality of stages including four or more stages. Even in this case, the signal efficiency at each stage is obtained, the efficiency ratio ΔE is obtained by comparing at least two signal efficiencies, and the deterioration of the
[第2の実施の形態]
以下、図10及び図11を参照して、本発明を適用した第2の実施の形態について説明する。この第2の実施の形態において、上記第1の実施の形態と同様に構成される部分については、同符号を付して説明を省略する。
上記第1の実施の形態では、半導体レーザ素子21の出力光量は、フォーカスエラー信号の振幅から測定されるものとして説明したが、本第2の実施の形態は、半導体レーザ素子21の出力光量が、モニタ受光素子22の出力から測定される点が、上記第1の実施の形態と異なる。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 10 and 11. In the second embodiment, parts that are configured in the same manner as in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
In the first embodiment, the output light amount of the
図10は、第2の実施の形態におけるレーザ制御部106及び半導体レーザ装置23の構成を示す図である。
レーザ制御部106は、モニタ電流測定部25、レーザ駆動部24、電圧比較部26、基準電圧発生部27を備え、上記第1の実施の形態のレーザ制御部6とほぼ同様に構成されているが、モニタ電流測定部25は、電圧比較部26だけではなく、システム制御部10にも接続されている。システム制御部10は、モニタ電流測定部25が出力する電圧を測定する電圧測定手段10cを備える。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of the
The
モニタ受光素子22の出力電流(モニタ電流)は、半導体レーザ素子21の出力光量に比例する。モニタ電流測定部25は、上記モニタ電流を、モニタ電流に比例した大きさの電圧(モニタ電圧)に変換し、このモニタ電圧は、電圧比較部26の一方の入力電圧VMとなる。入力電圧VM(以下、モニタ電圧VMと呼ぶことがある)は、システム制御部10にも入力される。
基準電圧発生部27は、システム制御部10の制御によってAPC基準電圧を発生させる。APC基準電圧は、電圧比較部26の他方の入力電圧REFとなる。
The output current (monitor current) of the monitor
The
電圧比較部26は、一方の入力電圧VMと他方の入力電圧REFとの電圧差をレーザ駆動部24に出力する。
半導体レーザ素子21の出力光量は、上記第1の実施の形態と同様に、モニタ電圧としてフィードバックされた電圧に基づいて、APC基準電圧に応じた光量となるように一定値に制御される。
システム制御部10は、基準電圧発生部27が出力するAPC基準電圧を指定することで、半導体レーザ素子21の出力光量を設定するとともに、モニタ電圧によって半導体レーザ素子21の実際の出力光量を測定する。
The
As in the first embodiment, the output light amount of the
The
図11は、第2の実施の形態におけるレーザ劣化検出動作のフローチャートである。
まず、システム制御部10は、レーザ制御部106の基準電圧発生部27に対して、APC基準電圧REF1(第1段階)を設定し、半導体レーザ素子21を発光させる(ステップS21)。ここで、ディスク1は、スピンドルモータ2にセットされていない。
半導体レーザ素子21のモニタ用出力光L2は、モニタ受光素子22によって受光されてAPC基準電圧REF1の大きさに応じたモニタ電流となり、モニタ電流測定部25でモニタ電圧VM1に変換され、モニタ電圧VM1はシステム制御部10に読み取られる(ステップS22)。
FIG. 11 is a flowchart of the laser deterioration detection operation in the second embodiment.
First, the
The monitor output light L2 of the
次に、システム制御部10は、基準電圧発生部27に対して、APC基準電圧REF1よりも出力光量が大きくなるAPC基準電圧REF2(第2段階)を設定し、半導体レーザ素子21を発光させる(ステップS23)。半導体レーザ素子21のモニタ用出力光L2は、モニタ受光素子22によって受光されてAPC基準電圧REF2の大きさに応じたモニタ電流となり、モニタ電流測定部25でモニタ電圧VM2に変換され、モニタ電圧VM2はシステム制御部10に読み取られる(ステップS24)。
システム制御部10は、モニタ電圧VM1,VM2、及び、APC基準電圧REF1,REF2から、式11によって信号効率E1(第1の効率)を算出する(ステップS25)。式11では、簡略化のため、符号のみで示す。
E1=(VM2−VM1)/(REF2−REF1)…(式11)
Next, the
The
E1 = (VM2-VM1) / (REF2-REF1) (Equation 11)
次に、システム制御部10は、基準電圧発生部27に対して、APC基準電圧REF2よりも出力光量が大きくなるAPC基準電圧REF3(第3段階)を設定し、半導体レーザ素子21を発光させる(ステップS26)。半導体レーザ素子21のモニタ用出力光L2は、モニタ受光素子22によって受光されてAPC基準電圧REF3の大きさに応じたモニタ電流となり、モニタ電流測定部25でモニタ電圧VM3に変換され、モニタ電圧VM3はシステム制御部10に読み取られる(ステップS27)。
システム制御部10は、モニタ電圧VM2,VM3、及び、APC基準電圧REF2,REF3から、式12によって信号効率E2(第2の効率)を算出する(ステップS28)。式12では、簡略化のため、符号のみで示す。
E2=(VM3−VM2)/(REF3−REF2)…(式12)
次いで、システム制御部10は、信号効率E1,E2から式13によって効率比ΔEを算出する(ステップS29)。
ΔE=E2/E1…(式13)
次に、システム制御部10は、式14によって効率比ΔEと所定値ELとを比較し、効率比ΔEが所定値ELよりも小さいか否かを判別する(ステップS30)。ここで、所定値ELは、半導体レーザ素子21の劣化とみなすことができる状態の半導体レーザ素子21の効率比であり、予め実験等によって決定される。
ΔE<EL…(式14)
システム制御部10は、式14が成立し、効率比ΔEが所定値ELよりも小さいと判別した場合(ステップS30:YES)、半導体レーザ素子21が劣化していると判定し、レーザの劣化を示す表示を表示部11に行い、劣化を報知する(ステップS31)。また、システム制御部10は、式14が成立せず効率比ΔEが所定値ELよりも大きいと判別した場合(ステップS30:NO)、半導体レーザ素子21は劣化していないと判定し、レーザの劣化を示す表示は行わない。
Next, the
The
E2 = (VM3-VM2) / (REF3-REF2) (Equation 12)
Next, the
ΔE = E2 / E1 (Formula 13)
Next, the
ΔE <EL (Formula 14)
When the
以上説明したように、本発明を適用した第2の実施の形態によれば、半導体レーザ素子21の出力光量は、半導体レーザ素子21の出力光量を一定に保つために設けられるAPC回路用のモニタ受光素子22の出力から測定されるため、出力光量を測定するための専用の回路等が必要無く、簡単な構造で半導体レーザ素子21の劣化を検出できる。
また、各段階における信号効率E1,E2の比によって半導体レーザ素子21の劣化を検出できるため、光学ピックアップ3のバラツキや環境温度の影響を受けずに精度良く劣化を検出できる。
さらに、モニタ用出力光L2をモニタ受光素子22で受光して劣化を判定に用いるため、半導体レーザ素子21の劣化を検出するためにディスク1をセットする必要が無い。このため、短時間で半導体レーザ素子21の劣化を検出できる。
As described above, according to the second embodiment to which the present invention is applied, the output light amount of the
Further, since the deterioration of the
Furthermore, since the monitor output light L2 is received by the monitor
1 ディスク(光ディスク)
6,106 レーザ制御部
21 半導体レーザ素子(半導体レーザ)
22 モニタ受光素子
50 光ディスクプレーヤ
E1 信号効率(効率、第1の効率)
E2 信号効率(効率、第2の効率)
EL 所定値
REF APC基準電圧
ΔE 効率比
1 disc (optical disc)
6,106
22 Monitor light receiving element 50 Optical disc player E1 Signal efficiency (efficiency, first efficiency)
E2 Signal efficiency (efficiency, second efficiency)
EL Predetermined value REF APC reference voltage ΔE Efficiency ratio
Claims (6)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2013105061A JP2014225312A (en) | 2013-05-17 | 2013-05-17 | Optical disk player and semiconductor laser deterioration detection method |
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