JP2574303B2 - 半導体レ−ザ駆動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、書換形あるいは追記形の光ディスクに情報
を重ね書きあるいは記録し、記録した情報を再生するた
めの光ディスク装置の半導体レーザ駆動回路に関する。
特に一つの光スポットを用いて相変化型の書換形光ディ
スクに情報の重ね書きを可能とする半導体レーザ駆動回
路に関する。

従来の技術 相変化型書換え形の光ディスクに情報を重ね書きする
方法としては、従来から、略円形の記録用の光スポット
に先行する長円形の消去用の光スポットによって記録済
みの古い情報を一担消去し、しかる後に記録用光スポッ
トによって新しい情報を記録するいわゆる２スポット法
が知られている。

最近では、記録媒体の結晶化時間の高速化とともに略
円形の光スポットを１個だけ使用して重ね書きできるい
わゆる１スポット法が開発されている。第４図にこの方
法で重ね書きする際の半導体レーザの出力パワーの変化
を示す。再生区間から消去区間になれば、まず出力パワ
ーは再生パワーから消去パワーへと高くする。さらに記
録区間に入ると記録信号に応じて出力パワーを強度変調
する。記録区間中の最大パワーと最小パワーがそれぞれ
記録パワーと消去パワーと呼ぶ。

このような出力パワーを得るためには、従来、半導体
レーザに２個の電流源、すなわち消去パワーと記録パワ
ーの平均パワーを出力するようにした電流源と記録パワ
ーと消去パワーの差を出力する電流源とを組み合わせた
半導体レーザ駆動回路が知られている。以下この回路の
動作を説明する。まず前者の電流源を半導体レーザに直
流接続して所定パワーを出力させる。次に記録信号で変
調した後者の電流源を半導体レーザに交流結合する。こ
うすれば、半導体レーザの出力パワーは記録と消去のパ
ワー間で変調できることになる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、２個の電流源は
記録パワーと消去パワーにそれぞれ依存しているため、
記録パワーと消去パワーを独立に設定することが非常に
複雑になってしまうという問題点を有していた。すなわ
ち、定回転の書換形光ディスクへの重ね書きでは線速度
変化に応じて記録パワーと消去パワーをそれぞれ独立に
設定してやる必要があるのに対し、上記の構成ではこれ
に対応するのが難しくなる。このような要求は、重ね書
き特性の異なる光ディスクを同一の光ディスク・ドライ
ブで取り扱おうとする場合にも発生する。

さらに、従来の追記形の光ディスクの記録も必要にな
る。追記形では上記の消去パワーに相当するパワーを０
が再生パワー程度に落とす必要があるので、パワー設定
の種類が増え、上記の構成によるパワー設定はより複雑
になるという問題点をも有していた。

本発明はかかる点に鑑み、記録パワーおよび消去パワ
ーが独立に設定できる半導体レーザ移動回路を提供する
ことを目的とする。さらには書換形の光ディスクの重ね
書きに加えて、追記形の光ディスクへの記録にも対応で
きる半導体レーザ駆動回路を提供することをも目的とす
る。

問題点を解決するための手段 本発明は、半導体レーザの出力パワーをモニタ信号と
して検出する受光素子と、前記モニタ信号を参照して前
記半導体レーザの出力パワーが第１のレベルとなるよう
に前記半導体レーザに電流を流す第１の電流源と、前記
モニタ信号を参照して前記半導体レーザの出力パワーが
前記第１のレベルより高い第２のレベルとなるように前
記半導体レーザに電流を重畳して流す第２の電流源と、
記録信号を受けて前記第２の電流源を変調する変調手段
とを備えた半導体レーザ駆動回路である。

作用 本発明は前記した構成により、信号を記録するときに
半導体レーザの出力パワーの下限と上限をそれぞれ第１
および第２の電流源で独立に設定でき、書換形光ディス
クへの重ね書きおよび追記形光ディスクへの記録をそれ
ぞれ最適パワーで実行できる。

実施例 第１図は、本発明の実施例における半導体レーザ駆動
回路のブロック図である。第１図において、LDは駆動を
対象とする半導体レーザである。１は、本実施例におけ
る半導体レーザ駆動回路の全体を示すもので、端子T1を
介して半導体レーザLDを駆動する。この半導体レーザ駆
動回路１はサーボ制御を基本とした２つの電流源ブロッ
クから成る。以後それぞれの電流源のブロックを第１お
よび第２のサーボ回路と呼ぶ。第１と第２のサーボ回路
のサーボ制御は外部信号によって時分割に切り換えて実
行する。以下では、まずこの半導体レーザ駆動回路１の
構成要素を説明し、次に第１と第２のサーボ回路の動作
を説明する。そして、実際に光ディスクに記録する際の
説明をする。

２は受光素子で、通常は半導体レーザLDと同一のパッ
ケージに収めたPINダイオードを使って半導体レーザLD
の出力パワーに比例したモニタ電流Imを取り出す。３は
電流−電圧変換回路であり、モニタ電流Imをモニタ電流
Vmに変換して出力する。VPは再生パワーを決める電圧Vp
を出力する電圧源、VEは消去パワーを決める電圧Veを出
力する電圧源である。通常Ve＞Vp＜０としておく。電圧
源VEは図示しない外部からの指令信号によって、その出
力電圧Veが換わるようになっている。これにはたとえば
Ｄ−Ａ変換器が使える。SW1は外部からの消去区間を示
す消去ゲート信号ERGTが０のときには電圧Vpを、同１の
ときには電圧Veをそれぞれ電圧V0として選択するスイッ
チである。VOFFは半導体レーザLDの駆動電流を０として
完全に発光を停止させる電圧Voffを出力する電圧源であ
る。ここではモニタ電圧Vmは接地を基準にして正の方向
に出力とするものとして、電圧Voffは負に選ぶ。電圧Vo
ffを０としただけでは、後述のサーボ制御だけでは半導
体レーザLDにはしきい値電流が流れる可能性があるため
である。すなわち半導体レーザLDが非発光にもかかわら
ず電流−電圧変換回路５のオフセットによってモニタ電
圧Vmが見かけ上負になった場合には、後述のサーボ制御
は半導体レーザを微小に発光させる、つまりしきい値電
流を流してしまうことになる。

SW2は、外部からの半導体レーザLDの発光指令信号LDO
Nが０のとき（非発光指令）のときには電圧Voffを、同
１のとき（発光指令）のときには電圧V0をそれぞれV1と
して選択するスイッチである。４は電圧V1からモニタ電
圧Vmを引いた値を増幅して電圧V2として出力する誤差ア
ンプである。５はサンプルホールド回路で、外部からの
記録区間を示す記録ゲート信号WTGTが０のときはサンプ
ル状態となり誤差アンプ４の出力する電圧V2をそのまま
電圧V3として出力し、記録ゲート信号WTGTが１のときに
はホールド状態となり記録ゲート信号WTGTが１になる直
前のV2を電圧V3として出力する。６は、入力する電圧V3
に比例した電流I3を出力する電流源で、端子T1を介して
半導体レーザLDに電流I3を流す。ただし電圧がV3が負の
ときは電流I3＝０である。

以上で説明した部分、すなわち受光素子２、電流−電
圧変換回路３、誤差アンプ４、サンプルホールド回路
５、電流源６、半導体レーザLDから成る部分は第１のサ
ーボ回路（第１の電流源ブロック）を構成する。

７は、モニタ電圧Vmの最大値を検出して、電圧V4とし
て出力するピークホールド回路である。ただし後述する
ように電圧V4は適当な時定数をもって低下するように構
成しておく。VRは記録パワーを決める電圧Vrを出力する
ための電圧源で、図示しない外部の指令信号によって、
その出力電圧Vrが変化するようにしてある。これにも電
圧源VEと同様にＤ−Ａ変換器などを使う。８は電圧Vrか
ら電圧V4を引いた値を増幅して電圧V5として出力する誤
差アンプである。ただし記録ゲート信号WTGTが０のとき
には、入力によらず誤差アンプ８は、電圧V5を0Vとして
出力するようにする。９は、入力となる電圧V5に比例し
た電流I5を出力する電流源である（ただし電圧V5が負の
ときは電流I5＝０）。SW3は、外部からの記録信号WTDT
の0,1によって電流源９の出力する電流I5をそれぞれ電
流か半導体レーザLD（端子T1を介して）に接続するスイ
ッチである。すなわちスイッチSW3によって半導体レー
ザLDを強度変調する。

ピークホールド回路7,誤差アンプ8,電流源9,スイッチ
SW3,半導体レーザLD,受光素子2,電流−電圧変換回路３
は第２のサーボ回路（第２の電流源ブロック）を構成す
る。

以上のように構成した本実施例の半導体レーザ駆動回
路の動作を、第１のサーボ回路と第２のサーボ回路に分
けて説明する。

前述した第１のサーボ回路は、記録ゲート信号WTGTが
０のときに半導体レーザLDの出力パワーをサーボ制御
（いわゆるパワーサーボ）をする。このとき第２のサー
ボ回路による電流源９の電流は０になっているので、半
導体レーザLDに流れる電流は電流源６によるものだけと
なる。発光指令信号LDON＝０のときは、電圧V1は負とな
る。一方でモニタ電圧Vmは負とならないので誤差アンプ
４の出力電圧V2は負になる。このときには電流I3＝０と
なり、半導体レーザLDは発行しない。この状態は安定に
続く。ここで発光指令信号LDON＝１とすると、電圧１は
消去ゲート信号ERGTに応じて電圧Vpか電圧Veのどちらか
の正電圧に設定される。それまで半導体レーザLDは非発
行だったので、モニタ電圧王Vmは０である。そのため誤
差アンプ４の出力は正となり、半導体レーザLDには電流
I3が流れる。半導体レーザLDは発光してパワーを出力す
る。これに比例したモニタ電圧Vmが誤差アンプ４に帰還
される。結果としてパワーサーボが実現できる。出力パ
ワーは消去ゲート信号ERGTの0,1によってそれぞれ再生
パワーか消去パワーに切り換わる。ここで記録ゲート信
号WTGT＝１となると、サンプルホールド回路５がサンプ
ル状態からホールド状態となり、直前まで出力していた
電圧V3を保持する。電流I3も同様に保持される。このと
き電流源９が０のままなら、半導体レーザLDの出力パワ
ーは変化しない。記録ゲート信号WTGTが０に戻れば再び
サンプル状態となる。

一方、第２のサーボ回路は、記録ゲート信号WTGTが０
のときは、電流源９は働換ずサーボも効いていない。こ
こで記録ゲート信号WTGTが１になったとする。半導体レ
ーザLDにはすでに、第１のサーボ回路による電流I3が流
れている。これに対応した電圧V4（電圧Ve以下）がピー
クホールド回路７から誤差アンプ８の一方の入力に入
る。他方の入力は記録パワーを決める電圧Vrになってい
る。電圧Vrは電圧Veより高く設定してあるので、誤差ア
ンプ８の出力電圧V5は正となり電流源９に電流I5を出力
される。記録ゲートWTGTを１にするときには、同時に記
録信号WTDTも0,1のデータ列として入力する。このと
き、記録信号WTDTが１になれば、電流I5はスイッチSW3
を介して半導体レーザLDに流れる。半導体レーザLDには
電流I3と電流I5が加算されて流れ、それに応じたパワー
が出力される。このときのモニタ電圧Vmがピークホール
ド回路７から電圧V4として誤差アンプ８に帰還され、電
圧Vrと電圧V4とが一致するようにサーボ制御が実現でき
る。このときの出力パワーが記録パワーになる。電流I5
は、記録パワーと電流I3によるパワーとの差を補うよう
に流れる。記録信号WTDTが０になると、電流I5は半導体
レーザLDには流れずに電流I3だけが流れる。半導体レー
ザLDには消去が再生パワーが出力される。なお、ピーク
ホールド回路７の電圧V4にもたせる時定数は、記録区間
において記録信号WTDTの０が続く最長時間の近辺に選
ぶ。時定数が短過ぎると記録信号WTDTの０の区間長によ
って、電圧V4が大きく変動するので、記録信号WTDTが１
になったときの出力パワーも変動する。逆に時定数が長
過ぎると、サーボ系の位相遅れが増加して出力パワーの
制御が困難となる。

以上のように構成した本実施例の半導体レーザ駆動回
路の外部信号による動作を、第２図の動作説明図を用い
て説明する。

第２図において、ａはこの半導体レーザ駆動回路の状
態を示したもので、それぞれ停止，再生，追記形光ディ
スクへの記録，再生，書換形光ディスクへの記録，再
生，停止の状態を示す。ただし書換形光ディスクへの記
録は消去区間，重ね書き区間，消去区間の３つの状態か
らなる。それぞれの状態を順に１〜８で示す。ｂ〜ｅ
は、それぞれ発行指令信号LDON,記録ゲート信号WTGT,記
録信号WTDT,消去信号ERGTのタイミングを、ｆは半導体
レーザLDの出力パワーを、ｇは電流源６の電流I3と電流
源９の電流I5を、それぞれの状態に応じて示してある。
またｇの破線IPは、電流I3と電流I5の大きさで決める。
半導体レーザLDの駆動電流と出力パワー（横軸）の関係
を示した曲線で、点ITHがしきい値電流である。以下の
説明ではｂ〜ｅの信号は記号だけを略記する。

以下にから順に動作を説明する。

停止状態では、LDON,WTGT,WTDT,およびERGTをすべ
て０とする。これらの信号を発生する図示しない外部の
制御部では、LDONが０のときは必ずWTGT,WTDT,およびER
GTを０とするように構成しておき、意図しない信号の組
み合わせが発生しないようにする。このとき第１および
第２のサーボ回路は停止状態で半導体レーザLDには電流
が流れず、出力パワーも０となる。

再生状態では、LDONだけが１となる。第１のサーボ
回路だけがサンプル状態として働く。半導体レーザLDに
は電流I3だけが流れて再生パワーを出力する。

追記形の記録状態では、LDONのほかに、WTGTが１と
なる。WTGTが１となるので、第１のサーボ回路はホール
ド状態となり、電流源６は再生パワーに相当する電流I3
を流し続ける。一方、第２のサーボ回路はWTGT＝１を受
けて活性状態となる。WTGTと同時に入力したWTDTが１の
ときに、電流源９の電流I5を半導体レーザLDに重畳す
る。前述の原理によってこのときの出力パワーは記録パ
ワーに設定できる。WTDTが０のときには、出力パワーは
再生パワーになる。すなわちWTDTによって、記録パワー
と再生パワーとに半導体レーザLDの出力パワーを変調す
る。

WTGT＝０となるので再び再生状態となる（と同
じ）。

消去区間は、重ね書き区間に先だって、半導体レー
ザLDの出力を消去パワーにする。記録の最初の部分（光
ディスク上）を記録中と同じパワー条件にすることが目
的である。これとともに、記録中のバイアスパワーを消
去パワーにするためにも使う。消去区間ではERGTを１と
する。第１のサーボ回路だけが働く。サンプル状態のま
ま、出力パワーの目標値を再生パワーから消去パワーに
切り換える。サーボ制御によって半導体レーザLDの出力
パワーは消去パワーとなる。

重ね書き区間では、ERGTに加えてWTGTをも１とす
る。で示したように、電流源６の電流I3は消去パワー
に相当する値に固定される。同時に第２のサーボ回路に
よって、記録パワーがWTDTに応じて出力される。電流源
９は、記録パワーと消去パワーの差に対応した電流I5を
出力する。

重ね書きが終了すると、一担消去区間と同じ状態と
する。記録の終りの部分も記録中と同じパワー条件にす
るためである。動作はと同じである。

書換形光ディスクへの記録が終れば、再び再生状態
とする。動作はと同じ。

停止状態の動作はと同じである。

以上の記録動作は、いわゆるセクタ単位で実行する。
アドレス部を再生するときには再生パワーとする。

以上のように本実施例によれば、再生パワーあるいは
消去パワーを設定する第１の電流源と、記録パワーを設
定する第２の電流源とを設けることにより、記録動作時
の半導体レーザの最大パワーと最小パワーを独立に設定
できる。

なお、本実施例において電圧源VOFF,VP,VE,VRは独立
の電圧源としたが、１つのＤ−Ａ変換器で兼用してもよ
い。すなわち、停止，再生，消去に応じて目標パワーを
決める電圧V1を１つのＤ−Ａ変換器で発生させる。こう
するとアナログ機能のスイッチSW1とSW2は不要となる。
ただしＤ−Ａ変換器の前段に、停止，再生あるいは消去
状態を判定するための機能は必要になる。記録パワーを
決める電圧Vrも前記Ｄ−Ａ変換器を用いる。記録中に最
小パワーを決める電流源は、ホールド状態としてあるの
で電圧V1が変動しても、変化しない。Ｄ−Ａ変換器の出
力レベルは記録ゲート信号WTGT＝１を受けて、記録パワ
ーに相当する値に換える。記録ゲート信号WTGT＝０とな
れば元の出力レベルに戻す。

また、半導体レーザLDの発光を停止させるために誤差
アンプ４への電圧V1を負とする手段としたが、電流源６
を遮断する手段やモニタ電圧Vmを強性的に高レベルにす
る手段など、発光を停止させる手段であれば何であって
もよい。

さらに、サンプルホールド回路５のサンプルとホール
ドとの切換えに記録ゲート信号WTGTを用いたが、同様の
目的の信号であれば別に設けてもよい。

駆動目的の半導体レーザLDは、アノードを電源に接続
しカソードから電流駆動するものとして示したが、この
接続は逆であってもよい。また半導体レーザLDの出力パ
ワーをモニタする受光素子２は、例示したような半導体
レーザLDと同一パッケージに納められた受光素子に限る
ものではなく、たとえばトラッキング用の誤差信号を検
出する受光素子などでもよい。

第３図は、本発明の実施例における半導体レーザ駆動
回路を具体的な回路に置き換えた一具体例である。第３
図において、第１図で示したブロックと同じものには同
じ番号を付けて、１点鎖線で囲んだ。本具体例は、接地
を最大電位として動作する回路である。実施例で示した
ブロック間の動作説明は省略し、各ブロック内の構成と
動作だけを以下に示す。

3aはオペアンプ、抵抗3bとともにモニタ用の受光素子
２のモニタ電流Imをモニタ電圧Vmに変換する。この電圧
は基準電圧Vrefを原点として負の方向に増大する。抵抗
3bの抵抗値Ｒとモニタ電流Imの積がモニタ電圧Vmとな
る。4aはオペアンプで誤差アンプ４を構成する。サンプ
ルホールド回路５は、抵抗5aと5d,コンデンサ5aと5e,ス
イッチ5c,およびバッファ用のオペアンプ5fから成る。
抵抗5bとコンデンサ5aは、サンプルホールド用の抵抗5d
とコンデンサ5eによる位相遅れを補償するためのもので
ある。スイッチ5cは記録ゲート信号が１（高レベル）の
ときにオフする。バッファアンプ5fは入力バイアス電流
の小さいものを選ぶ。バッファアンプ5fの逆相入力端子
には後述の電流源６の信号を帰還して動作を安定化す
る。電流源６は、トランジスタ6aと帰還用の抵抗6b、お
よび電源V_EEから成り、サンプルホールド回路の出力す
る電圧V3（V_EEからみた値）を抵抗値6bの抵抗で割った
電流I3を出力する。ピークホールド回路７は、オペアン
プ7aとダイオード7bから成る負電位方向の理想ダイオー
ドと、この出力をホールドするコンデンサ7cと適当な時
定数を与える抵抗7dから構成する。誤差アンプ８はオペ
アンプ8a,抵抗8bと8dおよびスイッチ8cから成る。スイ
ッチ8cがオフのとき、後述の電流源９の帰還信号と電圧
Vrを抵抗8bと8dで分割した値が、電圧V4と一致するよう
に動作する。記録ゲート信号WTGTが０（低レベル）のと
きには、スイッチがオンして、オペアンプ8aの出力を強
制的に低レベルとし、電流源I9の出力I5を遮断する。電
流源９はトランジスタ9a,抵抗9b,およびV_EEから成り、
電流源６とほぼ同様の働きをする。スイッチSW3は、電
流I5を半導体レーザLDか接地のどきらかに接続する作動
構成のトランジスタSW3bとSW3cおよびそれぞれのトラン
ジスタを駆動する差動ドライバから成る。記録信号WTDT
によって電流I5を変調するように動作する。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で
１スポットによる書換形光ディスクへの重ね書きと追記
形光ディスクへの記録とを実行できる半導体レーザ駆動
回路を実現できるので、その実用効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例の半導体レーザ駆動回
路のブロック図、第２図は同実施例の動作説明図、第３
図は本発明の実施例の半導体レーザ駆動回路の具体的な
構成例を示す回路図、第４図は１スポットによる重ね書
きに必要な半導体レーザの出力パワーを示す説明図であ
る。 LD……半導体レーザ、２……受光素子、５……サンプル
ホールド回路、７……ピークホールド回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザの出力パワーをモニタ信号と
   して検出する受光素子と、消去区間を示す消去ゲート信
   号の有効か無効かでそれぞれ消去パワーか前記消去パワ
   ーより低い再生パワーを決める第１のパワー設定信号を
   出力する第１の基準信号源と、前記第１のパワー設定信
   号と前記モニタ信号との差を増幅する誤差アンプと、前
   記消去ゲート信号から遅れて発行される記録区間を示す
   記録ゲート信号が有効になる前には前記誤差アンプの出
   力をサンプル状態とし前記記録ゲート信号が有効になっ
   たときには前記誤差アンプの出力をホールド状態とする
   サンプルホールド回路と、前記サンプルホールド回路の
   出力に応じて前記半導体レーザに電流を出力する第１の
   電流源と、前記消去パワーより高い記録パワーを決める
   第２のパワー設定信号を出力する第２の基準信号源と、
   前記記録ゲート信号が有効でかつ記録信号が有効の時の
   み前記第２パワー設定信号と前記モニタ信号のピーク値
   とが一致するように前記半導体レーザに電流を重畳する
   第２の電流源とからなり、前記記録ゲート信号が無効の
   ときには前記第１の基準信号源に応じた消去パワーか再
   生パワーを前記第１の電流源によって前記半導体レーザ
   からパワーを出力させ、前記記録ゲート信号が有効にな
   ったときには前記記録信号に応じて前記第２の電流源で
   決まる前記記録パワーを変調して、前記第１の基準信号
   源で決めた消去パワーと前記第２の基準信号源で決めた
   記録パワーとを独立に前記半導体レーザから出力させる
   ことを特徴とする半導体レーザ駆動回路。