JP3816008B2 - レーザダイオード出力制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光記録／再生装置に係り、特に、レーザダイオードの出力を最適の状態に制御するレーザダイオード出力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現代社会は情報化時代またはマルチメディア時代と言われている。そして、このような時代の要求に応えるための高容量の記録媒体としては、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ＋ＲＷ、ＭＯＤＤ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ＤｉｓｃＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷなどがある。これらの光記録装置はレーザダイオードを使用し、従って、レーザダイオードの出力を最適の状態に制御することが機器の性能を左右する。また、各光記録装置ごとに必要とする記録パルスの形が相異なるため、これに対する効果的な対応方法が必要になる。
【０００３】
図１は、従来のレーザダイオード出力制御装置の構成を示したブロック図である。１２０はディスク１８０に記録データに対応するスペース及びマークを形成するための記録パルスを生じる記録波形発生部であり、１４０は記録波形発生部１２０で生じた記録パルスによってレーザダイオード１６０の出力を制御するレーザダイオード駆動部である。ここで、記録波形発生部１２０に入力される記録データはＮＲＺＩ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ）信号であり、レーザダイオード駆動部１４０から出力される記録パルスはＤＶＤ−ＲＡＭの場合に最初パルス、最後パルス、クーリングパルス及びマルチ−トレインパルスの組合せとなる。
【０００４】
自動レーザパワー制御器（以下、ＡＰＣという）２００はフォトダイオード（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ、ＰＤ）２０２、可変ゲイン増幅器（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＶＧＡ）２０４、比較器２０６、アップ／ダウンカウンター２０８及びデジタル−アナログ変換器（Ｄｉｇｉｔａｌ−Ａｎａｌｏｇｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、ＤＡＣ）２１０を含む。
【０００５】
ＰＤ ２０２はディスク１８０から反射されたレーザを受け取り、受け取ったレーザの大きさに対応する電流信号を生じる。ＶＧＡ ２０４はＰＤ ２０２で生じた電流信号を所定のゲインに増幅して電圧信号に変換する。比較器２０６はＶＧＡ ２０４の出力及び基準パワー値Ｖｒｅｆを比較し、比較の結果によってどちらの入力が大きいかを表わす２進判定信号を出力する。
【０００６】
アップ／ダウンカウンター２０８は比較器２０６の比較結果によってアップまたはダウンカウントを行う。アップ／ダウンカウンター２０８は、比較器２０６から出力される判定信号がＶＧＡ ２０４の出力が基準パワー値Ｖｒｅｆよりも大きいことを表わす場合（例えば、判定信号が“ロー”レベルの場合）にはダウンカウントを行い、逆に、判定信号がＶＧＡ ２０４の出力が基準パワー値Ｖｒｅｆよりも小さいことを表わす場合（例えば、判定信号が“ハイ”レバルの場合）にはアップカウントを行う。アップ／ダウンカウンター２０８のカウント結果はＤＡＣ ２１０を介してレーザダイオード駆動部１４０に印加される。レーザダイオード駆動部１４０は、ＤＡＣ ２１０から印加される信号の大きさによってレーザダイオード１６０の出力レベルを制御する。
【０００７】
図１に示されたＡＰＣ ２００は、ＰＤ ２０２により検出されたレーザダイオード１６０の現在パワー値と基準パワー値との差を検出し、検出された差分値によってレーザダイオード１６０の出力を制御する。
【０００８】
図１に示された装置は、基準パワー値とフィードバックされた現在パワー値とを比較して制御するに当たって、アップ／ダウンカウンター２０８を使用している。しかし、記録媒体の再生及び記録速度の高速化が進んでいるため、アップ／ダウンカウンター２０８の動作速度によりレーザ出力の制御速度及び制御範囲が制限されるという短所がある。また、記録媒体の記録速度が高速化すれば記録パルスの幅も狭まると共に複雑化するため、これに対する対策が必要になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、レーザ出力の制御速度及び制御範囲を改善できる新しいレーザダイオード出力制御装置を提供するところにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置は、レーザダイオードから出力される光信号の現在パワー値を基準パワー値と比較し、比較の結果によってレーザダイオードの出力を制御するレーザダイオード出力制御装置において、前記レーザダイオードから出力される光信号の現在パワー値をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段から出力される光信号の現在パワー値及び基準パワー値に基づきレーザダイオードに印加される制御パワー値を出力する演算部と、前記レーザダイオードにより記録しようとする記録データに基づき前記サンプリング手段及び前記演算部の動作を制御する制御信号を生じる制御部とを備え、前記演算部は、レーザダイオードのパワー値を調整するための基準パワー値を記憶する基準レジスターと、前記レーザダイオードに印加されるパワー値を記憶する制御レジスターと、前記基準レジスターに記憶された基準パワー値と前記サンプリング手段からの現在パワー値との差を演算する減算器と、前記減算器の出力に前記制御レジスターに記憶されたパワー値を加算する加算器と、前記加算器の出力を記憶するための制御レジスターを選択する、マルチプレクサとともに用いられるデマルチプレクサとを備え、前記制御部は、ＮＲＺＩ信号に基づきパワー制御信号を生じ、かつパワー制御信号に基づきレーザダイオードに印加されるパワーを表わす記録制御信号を生じる記録パルス発生器と、前記記録パルス発生器で生じた記録制御信号に基づき前記サンプリング手段のサンプリング動作及び演算部の選択動作を制御する選択信号を生じるサンプリング制御器と、前記レーザダイオード出力制御装置の動作モードを制御する自動レーザパワー制御器（ＡＰＣ）とを備えることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置の構成及び動作について詳細に説明する。
【００１３】
図１に示されたように、従来のレーザダイオード出力制御装置は、基準パワー値とフィードバックされた現在パワー値とを比較してレーザダイオードの出力を制御するに当たってアップ／ダウンカウンターを使用しているため、制御速度及び制御範囲が制限される。
【００１４】
また、記録媒体の記録速度が高速化すれば記録パルスの幅が狭まると共に複雑化するが、このようにアップ／ダウンカウンターを使用すれば記録速度の高速化に対応し難い。
【００１５】
従来の技術におけるこれらの問題点を解決するために、本発明は、レーザダイオードの出力を所望の位置において所望の期間だけサンプル＆ホールドし、これを基準パワー値と比較してレーザダイオードの出力を制御する改善されたレーザダイオード出力制御装置を提供する。
【００１６】
図２は、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置の構成を概念的に示したブロック図である。図２を参照するに、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置は、ＰＤ＆電流−電圧（Ｉ／Ｖ）増幅器３０２と、アナログ−デジタル変換器（以下、ＡＤＣという）３０４と、演算部３０６、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）３０８と、レーザダイオード３１０及び制御部３１２を含む。
【００１７】
レーザダイオード３１０の出力はＤＡＣ ３０８の出力によって決定され、その出力レベルはＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２により検出されて電流−電圧変換される。ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２は単一のチップから構成され、別々のＰＤ及びＩ／Ｖ増幅器を組合わせて使用することも可能である。
【００１８】
ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の出力はレーザダイオード３１０から出力されるレーザの現在パワー値を表わす。ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の出力はレーザダイオード３１０から出力される記録パルスが時間的に遅延された形を有する。ここで、遅延量はレーザダイオード３１０、ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２のなどの動作特性によって変わり、装置が構成されてからはほとんど変わらない。
【００１９】
ＡＤＣ ３０４はある時点においてＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の出力をサンプリングして現在パワー値を得、これを演算部３０６に提供する。ここで、図示してはいないが、ＡＤＣ ３０４とＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２との間にコンバーターが設けられる場合もある。ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の動作特性はレーザパワーが強まるに伴い向上または劣化できる。このため、ＡＤＣ ３０４の動作特性及びＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の動作特性をマッチングするためのコンバーターが必要になりうる。
【００２０】
一方、ＡＤＣ ３０４の前段にＡＤＣ ３０４のダイナミックレンジ及びＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の出力特性をマッチングするためのレベルシフター及び／またはゲイン調整器が組み付けられる場合もある。
【００２１】
演算部３０６は基準パワー値とＡＤＣ ３０４によってサンプリングされた現在パワー値とを比較し、その差分値によってレーザダイオード３１０の出力を制御する。ここで、基準パワー値は記録媒体の種類、ランド／グルーブ、パワー制御信号の種類などによって変わる。演算部３０６がＡＤＣ ３０４によってサンプリングされた現在パワー値及び基準パワー値を比較し、その差分値によって制御パワー値を補正するので、アップ／ダウンカウンターを使用する場合よりも一層速くレーザダイオード３１０の出力を制御できる。
【００２２】
ＤＡＣ ３０８は演算部３０８において演算された制御パワー値をレーザダイオード３１０に提供する。
【００２３】
制御部３１２は記録しようとする記録データに基づき、ＡＤＣ ３０４及び演算部３０６の動作を制御する制御信号を生じる。また、動作モードによって演算部３０６の動作を制御する。
【００２４】
図３は、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置の構成を示したブロック図である。図中、図２に示された構成要素と同一の動作をするものには同一の参照符号を付し、それについての詳細な説明は省く。図３を参照するに、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置は、ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２と、ＡＤＣ ３０４と、演算部３０６と、ＤＡＣ ３０８と、レーザダイオードと、前処理器４０２と、記録パルス発生器４０４と、遅延器４０６と、サンプリング制御器４０８と、ＡＰＣ ４１０及びインタフェース部４１２を含む。
【００２５】
レーザダイオードから出力される記録パルスは最初パルス、マルチ−トレインパルス、最後パルス及びクーリングパルスを含む多重パルスであり、各パルスは再生パワーレベル、ピークパワーレベル、バイアス１パワーレベル、バイアス２パワーレベル、バイアス３パワーレベルのうちいずれか一つのパワーレベルを有する。すなわち、記録パルスのレベルは時間軸上において変わり、再生パワーレベル、ピークパワーレベル、バイアス１（又は消去）パワーレベル、バイアス２（又はクーリング）パワーレベル、バイアス３（又はボトム）パワーレベルのうちいずれか一つのパワーレベルになる。
【００２６】
記録パルスはＮＲＺＩ信号に基づき作られ、適応的な記録方式においては現在のマークを基準として前後のスペースの相関関係によって記録パルスを構成する各パルスの開始／終点位置、パルス幅、パワーレベルなどが変わる。
【００２７】
記録パルス発生器４０４は記録パルスを生じるに当たって、先ず、各々のパワーレベルのオン／オフを制御するためのパワー信号、すなわち、再生パワー制御信号、ピークパワー制御信号、バイアス１パワー制御信号、バイアス２パワー制御信号、バイアス３パワー制御信号を生じ、これらの信号を遅延及び論理組合わせることにより記録制御信号を生じる。ここで、記録パルス発生器４０４で生じるパワー制御信号の種類は記録媒体の種類によって決定される。
【００２８】
演算部３０６は再生パワーレベル、バイアス１（又は消去）パワーレベル、バイアス２（又はクーリング）パワーレベル及びバイアス３（又はボトム）パワーレベルを出力し、記録制御信号は記録パルスを生じるために必要なパワーレベルがＤＡＣ ３０８に順次に印加されるように制御される。
【００２９】
一方、通常のレーザダイオードにはレーザダイオードドライバが取り付けられている。このレーザダイオードドライバには再生パワー、ピークパワー、バイアス１パワー、バイアス２パワー、バイアス３パワー及びこれらを制御するためのパワー制御信号が印加される。各々のパワーは該当パワー制御信号によってオン／オフされ、オン／オフされた結果を組み合わせることによりレーザダイオードが駆動される。
【００３０】
このようなレーザダイオードドライバのために、記録パルス発生器４０４は各々のパワー制御信号を出力するピンを備えうる。この場合、演算部３０６及びＤＡＣ ３０８を介して出力される再生パワーレベル、ピークパワーレベル、バイアス１（又は消去）パワーレベルがレーザダイオードドライバに印加される。
【００３１】
ＡＤＣ ３０４はある時点においてＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の出力をサンプリングして現在パワー値を得、これを演算部３０６に提供する。
【００３２】
演算部３０６は基準パワー値とサンプリングされたレーザダイオード３１０の現在パワー値とを比較し、その間の差分値によってレーザダイオード３１０に印加される制御パワー値、すなわち、再生パワー、ピークパワー、バイアス１パワー、バイアス２パワー、バイアス３パワーなどのパワー値を設定する。
【００３３】
ここで、基準パワー値は図３に示された装置が初期化する時にＡＰＣ ４１０から提供され、記録媒体の種類によって変わる。
【００３４】
演算部３０６は、後述するように、基準パワー値を記憶する基準レジスター、レーザダイオード３１０に印加される制御パワー値を記憶する制御レジスター、基準レジスター及び制御レジスターに記憶された値を使って新しい制御値を演算する減算器及び加算器を含む。
【００３５】
記録パルス発生器４０４は記録媒体の種類、ＮＲＺＩ信号、マーク及びスペースの相関関係による記録パルス制御信号、すなわち、再生パワー制御信号、ピークパワー制御信号、バイアス１パワー制御信号、バイアス２パワー制御信号、バイアス３パワー制御信号を生じる。一方、記録パルス発生器４０４は複数の遅延器及びゲートを備え、生じたパワーレベル制御信号を遅延及び論理組合わせて記録制御信号を生じる。
【００３６】
ここで、記録制御信号は演算部３０６の制御レジスター（図示せず）に記憶された制御パワー値のうち一つを選択するための信号である。
【００３７】
記録パルスにおいて、再生パワー、ピークパワー、バイアス１パワー、バイアス２パワー、バイアス３パワーが時間軸上において順次に現れ、その区間は各々再生パワー制御信号、ピークパワー制御信号、バイアス１パワー制御信号、バイアス２パワー制御信号、バイアス３パワー制御信号によって表わされる。
【００３８】
従って、パワー制御信号を組合わせることにより各々のパワーが印加または制御される期間を判別できる。記録パルス発生器４０４はパワー制御信号を組合わせることにより各々のパワーがレーザダイオードに印加されるべき区間を表わす記録制御信号を生じる。
【００３９】
遅延器４０６は記録パルス発生器４０４で生じた記録制御信号を遅延するために提供される。ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の出力はレーザダイオード３１０に印加される記録パルスが時間的に遅延された形を有する。ここで、遅延量はレーザダイオード３１０、ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の動作特性によって変わり、装置が構成されてからはほとんど変わらない。遅延器４０６はＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２による遅延を考慮してＡＤＣ ３０４のサンプリング動作を遅延させるために提供される。
【００４０】
サンプリング制御器４０８は遅延器４０６からの記録制御信号によってＡＤＣ３０４のサンプリング動作を制御するサンプリング制御信号及び演算部３０６に備わったマルチプレクサ及びデマルチプレクサの動作を制御する選択信号を生じる。選択信号は記録パルスを時間軸上において分割した区間のうち一つを指定する信号となり、各々の区間は再生パワー、ピークパワー、バイアス１パワー、バイアス２パワー、バイアス３パワーが印加される期間を表わす。
【００４１】
このようなサンプリング制御信号はＡＤＣ ３０４のサンプリング動作を制御する信号となり、サンプリングタイミングは各々再生パワー、ピークパワー、バイアス１パワー、バイアス２パワー、バイアス３パワーが印加される期間のうちから選択される。例えば、再生パワーをサンプリングするためのサンプリングタイミングは再生パワーが印加される期間のうち前部、中間部、後部のうちから任意に選択できる。このようなサンプリングタイミングは記録制御信号を遅延及び組合わせることにより決定される。
【００４２】
ここで、サンプリング制御器４０８は記録パルス発生器４０４からの記録制御信号を１／２／４／８の倍率に分周して使用する。これは、ループタイムを調整するためのものである。
【００４３】
ＡＰＣ ４１０は記録媒体の種類、ランド／グルーブ、選択された制御モードなどによってサンプリング制御器４０８、記録パルス発生器４０４の動作を制御し、制御に必要な情報はインタフェース部４１０を介して提供される。
【００４４】
インタフェース部４１２はクロックＣＬＫ、再生／記録制御信号ＷＧ、ＮＲＺＩ信号、ランド／グルーブ判別信号Ｌ／Ｇなどを入力し、また、外部マイクロプロセッサーとインタフェースして記録媒体の種類、記録媒体による各種の制御情報を入力される。
【００４５】
ＡＰＣ ４１０は選択された制御モードによってＡＤＣ ３０４においてサンプリングされた値を処理して演算部３０６に提供するようにサンプリング制御器４０８を制御する。本発明で提案されるＡＰＣモードとしては平均ＡＰＣモード、ダイレクトＡＰＣモード、ピークＡＰＣモード、ボトムＡＰＣモードがある。
【００４６】
平均ＡＰＣモードは以前のレーザダイオード出力値と現在のレーザダイオード出力値との平均によってＡＰＣ制御を行うモードであり、ダイレクトＡＰＣモードは現在のレーザダイオード出力値によって制御を行うモードであり、ピークＡＰＣモード及びボトムＡＰＣモードは現在のレーザダイオード出力値によってＡＰＣ制御を行うが、ある区間におけるピーク値またはボトム値によってＡＰＣ制御を行うモードである。
【００４７】
図３に示された装置において、記録パルス発生器４０４、遅延器４０６及びサンプリング制御器４０８は単一の集積回路に構成できる。また、前処理器４０２、ＡＤＣ ３０４、演算部３０６、ＤＡＣ ３０８、ＡＰＣ ４１０及びインターフェース部４１２も単一の集積回路に構成できる。
【００４８】
このように、図３に示された装置を単一の集積回路に構成する理由は、レーザダイオード出力制御装置をピークアップ装置（図示せず）に組み付け可能にするためである。一方では、単一の集積回路に構成して構成要素間のインタフェース時に入りうる外乱を防止することにより、安定したレーザ出力制御動作を実現できる。特に、高容量、高速の光記録／再生装置においては構成要素間にやり取りする信号が高周波になって外乱に敏感になり、誤動作を引き起こす恐れがある。従って、このように構成要素を単一の集積回路に構成することにより誤動作を予防できる。
【００４９】
図４は、図３に示された前処理器４０２の構成を示した詳細ブロック図である。図４に示されたように、前処理器４０２は、再生／記録ゲイン調節器５０４、ゲイン調節選択器５０６、低域通過フィルター５０８、ピークホルダー５１０、ボトムホルダー５１２及びモード選択スイッチ５１４を備える。
【００５０】
Ｉ／Ｖ増幅器３０２ｂ及び再生／記録ゲイン調節器５０４はＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２から出力される信号を各々与えられた増幅度によって増幅する。Ｉ／Ｖ増幅器３０２ｂ及び再生／記録ゲイン調節器５０４は再生モードまたは記録モードによってモニターＰＤ ３０２ａの出力を増幅する増幅度を調節する。
【００５１】
ゲイン調節選択器５０６はＡＰＣ ４１０から印加されるゲイン選択信号によってＩ／Ｖ増幅器３０２ｂ及び再生／記録ゲイン調節器５０４のうち一つを選択するスイッチである。
【００５２】
モード選択スイッチ５１４は、ＡＰＣ ４１０から印加されるモード選択信号によって低域通過フィルター５０８、ゲイン調節選択器５０６、ピークホルダー５１０及びボトムホルダー５１２からの信号のうち一つを選択する。
【００５３】
モード選択信号がダイレクトＡＰＣモードを表わす場合、モード選択スイッチ５１４はゲイン調節選択器５０６からの信号を選択して出力する。
【００５４】
モード選択信号がピークＡＰＣモードを表わす場合、モード選択スイッチ５１４はピークホルダー５１０からの信号を選択して出力する。ピークホルダーは与えられた区間における最大値を出力する。
【００５５】
そして、モード選択信号がボトムＡＰＣモードを表わす場合、モード選択スイッチ５１４はボトムホルダー５１２からの信号を選択して出力する。ボトムホルダー５１２は与えられた区間における最小値を出力する。
【００５６】
図４に示された前処理器４０２は単一の集積回路に構成できる。
【００５７】
図５は、図３に示された演算部３０６の構成を示した詳細ブロック図である。演算部３０６は、平均化器６０２と、基準レジスター６０４と、第１マルチプレクサ６０６と、減算器６０８と、除算器６１０と、加算器６１２と、第２マルチプレクサ６１４と、デマルチプレクサ６１６と、制御レジスターと、第３マルチプレクサ６２０及び第４マルチプレクサ６２２とを備える。
【００５８】
平均化器６０２は、サンプリングノイズの除去及び低域通過フィルターリングを行う。平均化器６０２の動作により外乱に対する高い制御特性が得られる。
【００５９】
平均化器６０２の出力は減算器６０８及び外部に出力される。平均化器６０２の出力を外部に出力する理由は、レーザダイオードのテストを行うに当たって外部マイクロプロセッサーにレーザダイオード３１０の出力値を検出させるためである。
【００６０】
基準レジスター６０４は基準パワー値を記憶するものであって、再生パワー、ランド用ピークパワー、ランド用バイアス１パワー、ランド用バイアス２パワー、ランド用バイアス３パワー、グルーブ用ピークパワー、グルーブ用バイアス１パワー、グルーブ用バイアス２パワー、グルーブ用バイアス３パワーを記憶する９つのレジスターが備わる。ここで、基準レジスター６０４に含まれるレジスターの数は記録媒体の種類及び制御しようとするパワーレベルの数によって変わりうる。
【００６１】
基準レジスター６０４に必要な基準パワー値を割り当てるためのマルチプレクサ（図示せず）が提供されうる。ＡＰＣ ４１０はインターフェース部４１２から基準パワー値を提供され、これをマルチプレクサを介して基準レジスター６０４に記憶する。一方では、外部マイクロプロセッサーからマルチプレクサを介して直接的に基準レジスター６０４に基準パワー値を印加することもできる。
【００６２】
第１マルチプレクサ６０６は基準レジスター６０４のうち一つの基準レジスターを選択するために提供される。
【００６３】
減算器６０８は基準レジスター６０４からの基準パワー値と平均化器６０２からの現在パワー値との差分値を演算して出力する。
【００６４】
除算器６１０は減算器６０８からの差分値を１、１／２、１／４、１／８などに減衰させて出力する。これは、減算器６０８により得られた基準パワー値と現在パワー値との差分値を減衰させることにより目標値を追従する速度、すなわち補正速度を制御する効果を得させる。
【００６５】
加算器６１２は、現在レーザダイオード３１０からのパワー値に除算器６１０からの差分値を加算して出力する。加算器６１２の出力はそのＡＰＣが補正された値であって、制御レジスター６１８、第４マルチプレクサ６２２、ＤＡＣ ３０８を介して補正された後にレーザダイオード３１０に提供される制御パワー値となる。
【００６６】
第２マルチプレクサ６１４は初期設定時に基準レジスター６０４に記憶された基準パワー値を制御レジスター６１８に記憶可能にするために提供される。すなわち、初期設定時に、第２マルチプレクサ６１４は、第１マルチプレクサ６０６によって選択された基準レジスター６０４から出力される基準パワー値をデマルチプレクサ６１６によって選択された制御レジスター６１８に記憶可能にするために提供される。第２マルチプレクサ６１４の選択動作はＡＰＣ ４１０によって制御される。
【００６７】
デマルチプレクサ６１６は加算器６１２によって得られた制御値を記憶する制御レジスターを選択するために提供される。
【００６８】
制御レジスター６１８はレーザダイオード３１０に提供されるパワー値を記憶し、再生パワー、ランド用ピークパワー、ランド用バイアス１パワー、ランド用バイアス２パワー、ランド用バイアス３パワー、グルーブ用ピークパワー、グルーブ用バイアス１パワー、グルーブ用バイアス２パワー、グルーブ用バイアス３パワーを記憶するための９つのレジスターが備わる。ここで、制御レジスターに含まれるレジスターの数は基準レジスターでのように、記録媒体の種類及び制御しようとするパワーレベルの数によって変わりうる。
【００６９】
図５には示されていないが、制御レジスター６１８に記憶された制御パワー値と外部マイクロプロセッサーとやり取りするためにデータ入出力端子が設けられうる。この場合、マイクロプロセッサーはこのようなデータ出力端子を介して制御レジスター６１８から現在制御パワー値を検出でき、また、データ入力端子を介して制御レジスター６１８に任意の制御パワー値を記憶できる。これにより、フォームウェア的にレーザダイオード出力制御装置が制御可能になる。
【００７０】
第３マルチプレクサ６２０は制御対象となるパワー値を選択するために提供される。
【００７１】
第４マルチプレクサ６２２はレーザダイオード３１０に提供されるパワー値を選択するために提供される。第４マルチプレクサ６２２の選択動作を制御する記録制御信号は記録パルス発生器４０４から提供される。
【００７２】
図５示された装置において、第１マルチプレクサ６０６、デマルチプレクサ６１６及び第３マルチプレクサ６２０の選択動作は同期されなければならず、その選択動作はサンプリング制御器４０８からの選択信号によって決定される。例えば、再生パワーを制御するに当たって、基準レジスター６０４のうち再生パワーを記憶するレジスター及び制御レジスター６１８のうち再生パワーを記憶するレジスターが同時に選択されなければならない。
【００７３】
第１マルチプレクサ６０６、デマルチプレクサ６１６及び第３マルチプレクサ６２０の選択動作を制御する選択信号はサンプリング制御器４０８から提供される。
【００７４】
本発明に係るレーザダイオード出力制御装置の動作を図３ないし図５を参照して詳細に説明する。
【００７５】
１）レーザダイオードのテスト動作において、
レーザダイオードの出力特性はレーザダイオードの動作温度によって変わる。従って、レーザダイオードを制御するに当たって、レーザダイオードの出力特性を調べる必要がある。レーザダイオードの出力特性を調べるに当たって、レーザダイオードに所定の制御値を印加した後に各々の制御値に対応するレーザダイオードの出力値を得る。制御値及び出力値を使ってレーザダイオードの出力特性曲線を得ることができる。
【００７６】
このようにレーザダイオードを調べるに当たって、外部マイクロプロセッサーがレーザダイオードの出力を知る必要があり、このために、平均化器６０２の出力を外部に出力可能にする。
【００７７】
外部マイクロプロセッサー（図示せず）はＡＤＣ ３０４に所定の値を印加した後に平均化器６０２の出力値を検出することによりレーザダイオード３１０の現在パワー値が分かる。
【００７８】
２）初期設定において、
光ディスク記録制御装置において、レーザダイオード３１０の出力を制御するための制御値を記憶する制御レジスター６１８はレーザダイオード３１０が動作する前にある値に初期化する必要がある。
【００７９】
このような初期設定において、ＡＰＣ ４１０は、第２マルチプレクサ６１４が第１マルチプレクサ６０６の出力を入力するように制御する。
【００８０】
第１マルチプレクサ６０６及びデマルチプレクサ６１６の動作はサンプリング制御器４０８からの選択信号によって制御される。例えば、選択信号が再生パワーを表わせば、第１マルチプレクサ６０６によって基準レジスター６０４のうち再生パワーを記憶した基準レジスターが選択され、デマルチプレクサ６１６によって制御レジスター６１８のうち再生パワーを記憶した制御レジスターが選択される。すなわち、選択信号が再生パワー、ランド用ピークパワー、ランド用バイアス１パワー、ランド用バイアス２パワー、ランド用バイアス３パワー、グルーブ用ピークパワー、グルーブ用バイアス１パワー、グルーブ用バイアス２パワー、グルーブ用バイアス３パワーを表わす時ごとに、基準レジスター６０４から制御レジスター６１８へと制御値が印加される。
【００８１】
３）ＡＰＣモードの設定
本発明に係るレーザダイオード出力制御装置は各々平均ＡＰＣモード、ダイレクトＡＰＣモード、ピークＡＰＣモード及びボトムＡＰＣモードで動作できる。これらの動作モードはＡＰＣ ４１０によって選択される。
【００８２】
ＡＰＣ ４１０は、図４に示されたモード選択スイッチ５１４の選択動作を制御することにより動作モードを設定する。例えば、モード選択スイッチ５１４に印加される選択信号が平均ＡＰＣモードを表わせば、モード選択スイッチ５１４は低域通過フィルター５０８の出力を選択する。
【００８３】
４）各パワーレベルの調整
制御されるパワーの選択は第１マルチプレクサ６０６及び第３マルチプレクサ６２０によってなされる。第１マルチプレクサ６０６及び第３マルチプレクサ６２０の制御動作はサンプリングＡＰＣ ４１０からの選択信号によって制御される。
【００８４】
減算器６０８は平均化器６０２の出力、すなわち、レーザダイオードの現在出力値及び第１マルチプレクサ６０６によって選択された基準レジスターからの基準パワー値を比較してその差分値を演算する。
【００８５】
減算器６０８からの差分値は除算器６１０によって減衰されて加算器６１２に提供される。
【００８６】
加算器６１２は除算器６１０からの差分値に第３マルチプレクサ６２０からの制御パワー値を加算してデマルチプレクサ６１６に提供する。デマルチプレクサ６１６は制御レジスター６１８のうち加算器６１２からの値を記憶する制御レジスターを選択する。
【００８７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置は、高速、高容量の光記録／再生機器に効果的に対応でき、光記録／再生機器の性能の向上に寄与できる。
【００８８】
また、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置を単一の集積回路に構成してピックアップ装置に搭載することにより、光記録／再生装置の小型化にも寄与できる。
【００８９】
本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、本発明の思想内であれば、当業者による変形が可能であるということは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のレーザダイオード出力制御装置の構成を示したブロック図である。
【図２】本発明に係るレーザダイオード出力制御装置の構成を概念的に示したブロック図である。
【図３】本発明に係るレーザダイオード出力制御装置の構成を示した詳細ブロック図である。
【図４】図３に示された前処理器の構成を示した詳細ブロック図である。
【図５】図３に示された演算部の構成を示した詳細ブロック図である。
【符号の説明】
３０２ ＰＤ＆電流−電圧（Ｉ／Ｖ）増幅器
３０２ａ モニターＰＤ
３０２ｂ Ｉ／Ｖ増幅器
３０４ アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）
３０６ 演算部
３０８ デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）
３１０ レーザダイオード
３１２ 制御部
４０２ 前処理器
４０４ 記憶パルス発生器
４０６ 遅延器
４０８ サンプリング制御器
４１０ 自動レーザパワー制御器（ＡＰＣ）
４１２ インターフェース部
５０４ 再生記録ゲイン調節器
５０６ ゲイン調節選択器
５０８ 低域通過フィルター
５１０ ピークホルダー
５１２ ボトムホルダー
５１４ モード選択スイッチ
６０２ 平均化器
６０４ 基準レジスター
６０６ 第１マルチプレクサ
６０８ 減算器
６１０ 除算器
６１２ 加算器
６１４ 第２マルチプレクサ
６１６ デマルチプレクサ
６１８ 制御レジスター
６２０ 第３マルチプレクサ
６２２ 第４マルチプレクサ
【発明の属する技術分野】
本発明は光記録／再生装置に係り、特に、レーザダイオードの出力を最適の状態に制御するレーザダイオード出力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現代社会は情報化時代またはマルチメディア時代と言われている。そして、このような時代の要求に応えるための高容量の記録媒体としては、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ＋ＲＷ、ＭＯＤＤ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ＤｉｓｃＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷなどがある。これらの光記録装置はレーザダイオードを使用し、従って、レーザダイオードの出力を最適の状態に制御することが機器の性能を左右する。また、各光記録装置ごとに必要とする記録パルスの形が相異なるため、これに対する効果的な対応方法が必要になる。
【０００３】
図１は、従来のレーザダイオード出力制御装置の構成を示したブロック図である。１２０はディスク１８０に記録データに対応するスペース及びマークを形成するための記録パルスを生じる記録波形発生部であり、１４０は記録波形発生部１２０で生じた記録パルスによってレーザダイオード１６０の出力を制御するレーザダイオード駆動部である。ここで、記録波形発生部１２０に入力される記録データはＮＲＺＩ（Ｎｏｎ Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ）信号であり、レーザダイオード駆動部１４０から出力される記録パルスはＤＶＤ−ＲＡＭの場合に最初パルス、最後パルス、クーリングパルス及びマルチ−トレインパルスの組合せとなる。
【０００４】
自動レーザパワー制御器（以下、ＡＰＣという）２００はフォトダイオード（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ、ＰＤ）２０２、可変ゲイン増幅器（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＶＧＡ）２０４、比較器２０６、アップ／ダウンカウンター２０８及びデジタル−アナログ変換器（Ｄｉｇｉｔａｌ−Ａｎａｌｏｇｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、ＤＡＣ）２１０を含む。
【０００５】
ＰＤ ２０２はディスク１８０から反射されたレーザを受け取り、受け取ったレーザの大きさに対応する電流信号を生じる。ＶＧＡ ２０４はＰＤ ２０２で生じた電流信号を所定のゲインに増幅して電圧信号に変換する。比較器２０６はＶＧＡ ２０４の出力及び基準パワー値Ｖｒｅｆを比較し、比較の結果によってどちらの入力が大きいかを表わす２進判定信号を出力する。
【０００６】
アップ／ダウンカウンター２０８は比較器２０６の比較結果によってアップまたはダウンカウントを行う。アップ／ダウンカウンター２０８は、比較器２０６から出力される判定信号がＶＧＡ ２０４の出力が基準パワー値Ｖｒｅｆよりも大きいことを表わす場合（例えば、判定信号が“ロー”レベルの場合）にはダウンカウントを行い、逆に、判定信号がＶＧＡ ２０４の出力が基準パワー値Ｖｒｅｆよりも小さいことを表わす場合（例えば、判定信号が“ハイ”レバルの場合）にはアップカウントを行う。アップ／ダウンカウンター２０８のカウント結果はＤＡＣ ２１０を介してレーザダイオード駆動部１４０に印加される。レーザダイオード駆動部１４０は、ＤＡＣ ２１０から印加される信号の大きさによってレーザダイオード１６０の出力レベルを制御する。
【０００７】
図１に示されたＡＰＣ ２００は、ＰＤ ２０２により検出されたレーザダイオード１６０の現在パワー値と基準パワー値との差を検出し、検出された差分値によってレーザダイオード１６０の出力を制御する。
【０００８】
図１に示された装置は、基準パワー値とフィードバックされた現在パワー値とを比較して制御するに当たって、アップ／ダウンカウンター２０８を使用している。しかし、記録媒体の再生及び記録速度の高速化が進んでいるため、アップ／ダウンカウンター２０８の動作速度によりレーザ出力の制御速度及び制御範囲が制限されるという短所がある。また、記録媒体の記録速度が高速化すれば記録パルスの幅も狭まると共に複雑化するため、これに対する対策が必要になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、レーザ出力の制御速度及び制御範囲を改善できる新しいレーザダイオード出力制御装置を提供するところにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置は、レーザダイオードから出力される光信号の現在パワー値を基準パワー値と比較し、比較の結果によってレーザダイオードの出力を制御するレーザダイオード出力制御装置において、前記レーザダイオードから出力される光信号の現在パワー値をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段から出力される光信号の現在パワー値及び基準パワー値に基づきレーザダイオードに印加される制御パワー値を出力する演算部と、前記レーザダイオードにより記録しようとする記録データに基づき前記サンプリング手段及び前記演算部の動作を制御する制御信号を生じる制御部とを備え、前記演算部は、レーザダイオードのパワー値を調整するための基準パワー値を記憶する基準レジスターと、前記レーザダイオードに印加されるパワー値を記憶する制御レジスターと、前記基準レジスターに記憶された基準パワー値と前記サンプリング手段からの現在パワー値との差を演算する減算器と、前記減算器の出力に前記制御レジスターに記憶されたパワー値を加算する加算器と、前記加算器の出力を記憶するための制御レジスターを選択する、マルチプレクサとともに用いられるデマルチプレクサとを備え、前記制御部は、ＮＲＺＩ信号に基づきパワー制御信号を生じ、かつパワー制御信号に基づきレーザダイオードに印加されるパワーを表わす記録制御信号を生じる記録パルス発生器と、前記記録パルス発生器で生じた記録制御信号に基づき前記サンプリング手段のサンプリング動作及び演算部の選択動作を制御する選択信号を生じるサンプリング制御器と、前記レーザダイオード出力制御装置の動作モードを制御する自動レーザパワー制御器（ＡＰＣ）とを備えることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置の構成及び動作について詳細に説明する。
【００１３】
図１に示されたように、従来のレーザダイオード出力制御装置は、基準パワー値とフィードバックされた現在パワー値とを比較してレーザダイオードの出力を制御するに当たってアップ／ダウンカウンターを使用しているため、制御速度及び制御範囲が制限される。
【００１４】
また、記録媒体の記録速度が高速化すれば記録パルスの幅が狭まると共に複雑化するが、このようにアップ／ダウンカウンターを使用すれば記録速度の高速化に対応し難い。
【００１５】
従来の技術におけるこれらの問題点を解決するために、本発明は、レーザダイオードの出力を所望の位置において所望の期間だけサンプル＆ホールドし、これを基準パワー値と比較してレーザダイオードの出力を制御する改善されたレーザダイオード出力制御装置を提供する。
【００１６】
図２は、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置の構成を概念的に示したブロック図である。図２を参照するに、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置は、ＰＤ＆電流−電圧（Ｉ／Ｖ）増幅器３０２と、アナログ−デジタル変換器（以下、ＡＤＣという）３０４と、演算部３０６、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）３０８と、レーザダイオード３１０及び制御部３１２を含む。
【００１７】
レーザダイオード３１０の出力はＤＡＣ ３０８の出力によって決定され、その出力レベルはＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２により検出されて電流−電圧変換される。ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２は単一のチップから構成され、別々のＰＤ及びＩ／Ｖ増幅器を組合わせて使用することも可能である。
【００１８】
ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の出力はレーザダイオード３１０から出力されるレーザの現在パワー値を表わす。ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の出力はレーザダイオード３１０から出力される記録パルスが時間的に遅延された形を有する。ここで、遅延量はレーザダイオード３１０、ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２のなどの動作特性によって変わり、装置が構成されてからはほとんど変わらない。
【００１９】
ＡＤＣ ３０４はある時点においてＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の出力をサンプリングして現在パワー値を得、これを演算部３０６に提供する。ここで、図示してはいないが、ＡＤＣ ３０４とＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２との間にコンバーターが設けられる場合もある。ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の動作特性はレーザパワーが強まるに伴い向上または劣化できる。このため、ＡＤＣ ３０４の動作特性及びＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の動作特性をマッチングするためのコンバーターが必要になりうる。
【００２０】
一方、ＡＤＣ ３０４の前段にＡＤＣ ３０４のダイナミックレンジ及びＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の出力特性をマッチングするためのレベルシフター及び／またはゲイン調整器が組み付けられる場合もある。
【００２１】
演算部３０６は基準パワー値とＡＤＣ ３０４によってサンプリングされた現在パワー値とを比較し、その差分値によってレーザダイオード３１０の出力を制御する。ここで、基準パワー値は記録媒体の種類、ランド／グルーブ、パワー制御信号の種類などによって変わる。演算部３０６がＡＤＣ ３０４によってサンプリングされた現在パワー値及び基準パワー値を比較し、その差分値によって制御パワー値を補正するので、アップ／ダウンカウンターを使用する場合よりも一層速くレーザダイオード３１０の出力を制御できる。
【００２２】
ＤＡＣ ３０８は演算部３０８において演算された制御パワー値をレーザダイオード３１０に提供する。
【００２３】
制御部３１２は記録しようとする記録データに基づき、ＡＤＣ ３０４及び演算部３０６の動作を制御する制御信号を生じる。また、動作モードによって演算部３０６の動作を制御する。
【００２４】
図３は、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置の構成を示したブロック図である。図中、図２に示された構成要素と同一の動作をするものには同一の参照符号を付し、それについての詳細な説明は省く。図３を参照するに、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置は、ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２と、ＡＤＣ ３０４と、演算部３０６と、ＤＡＣ ３０８と、レーザダイオードと、前処理器４０２と、記録パルス発生器４０４と、遅延器４０６と、サンプリング制御器４０８と、ＡＰＣ ４１０及びインタフェース部４１２を含む。
【００２５】
レーザダイオードから出力される記録パルスは最初パルス、マルチ−トレインパルス、最後パルス及びクーリングパルスを含む多重パルスであり、各パルスは再生パワーレベル、ピークパワーレベル、バイアス１パワーレベル、バイアス２パワーレベル、バイアス３パワーレベルのうちいずれか一つのパワーレベルを有する。すなわち、記録パルスのレベルは時間軸上において変わり、再生パワーレベル、ピークパワーレベル、バイアス１（又は消去）パワーレベル、バイアス２（又はクーリング）パワーレベル、バイアス３（又はボトム）パワーレベルのうちいずれか一つのパワーレベルになる。
【００２６】
記録パルスはＮＲＺＩ信号に基づき作られ、適応的な記録方式においては現在のマークを基準として前後のスペースの相関関係によって記録パルスを構成する各パルスの開始／終点位置、パルス幅、パワーレベルなどが変わる。
【００２７】
記録パルス発生器４０４は記録パルスを生じるに当たって、先ず、各々のパワーレベルのオン／オフを制御するためのパワー信号、すなわち、再生パワー制御信号、ピークパワー制御信号、バイアス１パワー制御信号、バイアス２パワー制御信号、バイアス３パワー制御信号を生じ、これらの信号を遅延及び論理組合わせることにより記録制御信号を生じる。ここで、記録パルス発生器４０４で生じるパワー制御信号の種類は記録媒体の種類によって決定される。
【００２８】
演算部３０６は再生パワーレベル、バイアス１（又は消去）パワーレベル、バイアス２（又はクーリング）パワーレベル及びバイアス３（又はボトム）パワーレベルを出力し、記録制御信号は記録パルスを生じるために必要なパワーレベルがＤＡＣ ３０８に順次に印加されるように制御される。
【００２９】
一方、通常のレーザダイオードにはレーザダイオードドライバが取り付けられている。このレーザダイオードドライバには再生パワー、ピークパワー、バイアス１パワー、バイアス２パワー、バイアス３パワー及びこれらを制御するためのパワー制御信号が印加される。各々のパワーは該当パワー制御信号によってオン／オフされ、オン／オフされた結果を組み合わせることによりレーザダイオードが駆動される。
【００３０】
このようなレーザダイオードドライバのために、記録パルス発生器４０４は各々のパワー制御信号を出力するピンを備えうる。この場合、演算部３０６及びＤＡＣ ３０８を介して出力される再生パワーレベル、ピークパワーレベル、バイアス１（又は消去）パワーレベルがレーザダイオードドライバに印加される。
【００３１】
ＡＤＣ ３０４はある時点においてＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の出力をサンプリングして現在パワー値を得、これを演算部３０６に提供する。
【００３２】
演算部３０６は基準パワー値とサンプリングされたレーザダイオード３１０の現在パワー値とを比較し、その間の差分値によってレーザダイオード３１０に印加される制御パワー値、すなわち、再生パワー、ピークパワー、バイアス１パワー、バイアス２パワー、バイアス３パワーなどのパワー値を設定する。
【００３３】
ここで、基準パワー値は図３に示された装置が初期化する時にＡＰＣ ４１０から提供され、記録媒体の種類によって変わる。
【００３４】
演算部３０６は、後述するように、基準パワー値を記憶する基準レジスター、レーザダイオード３１０に印加される制御パワー値を記憶する制御レジスター、基準レジスター及び制御レジスターに記憶された値を使って新しい制御値を演算する減算器及び加算器を含む。
【００３５】
記録パルス発生器４０４は記録媒体の種類、ＮＲＺＩ信号、マーク及びスペースの相関関係による記録パルス制御信号、すなわち、再生パワー制御信号、ピークパワー制御信号、バイアス１パワー制御信号、バイアス２パワー制御信号、バイアス３パワー制御信号を生じる。一方、記録パルス発生器４０４は複数の遅延器及びゲートを備え、生じたパワーレベル制御信号を遅延及び論理組合わせて記録制御信号を生じる。
【００３６】
ここで、記録制御信号は演算部３０６の制御レジスター（図示せず）に記憶された制御パワー値のうち一つを選択するための信号である。
【００３７】
記録パルスにおいて、再生パワー、ピークパワー、バイアス１パワー、バイアス２パワー、バイアス３パワーが時間軸上において順次に現れ、その区間は各々再生パワー制御信号、ピークパワー制御信号、バイアス１パワー制御信号、バイアス２パワー制御信号、バイアス３パワー制御信号によって表わされる。
【００３８】
従って、パワー制御信号を組合わせることにより各々のパワーが印加または制御される期間を判別できる。記録パルス発生器４０４はパワー制御信号を組合わせることにより各々のパワーがレーザダイオードに印加されるべき区間を表わす記録制御信号を生じる。
【００３９】
遅延器４０６は記録パルス発生器４０４で生じた記録制御信号を遅延するために提供される。ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の出力はレーザダイオード３１０に印加される記録パルスが時間的に遅延された形を有する。ここで、遅延量はレーザダイオード３１０、ＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２の動作特性によって変わり、装置が構成されてからはほとんど変わらない。遅延器４０６はＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２による遅延を考慮してＡＤＣ ３０４のサンプリング動作を遅延させるために提供される。
【００４０】
サンプリング制御器４０８は遅延器４０６からの記録制御信号によってＡＤＣ３０４のサンプリング動作を制御するサンプリング制御信号及び演算部３０６に備わったマルチプレクサ及びデマルチプレクサの動作を制御する選択信号を生じる。選択信号は記録パルスを時間軸上において分割した区間のうち一つを指定する信号となり、各々の区間は再生パワー、ピークパワー、バイアス１パワー、バイアス２パワー、バイアス３パワーが印加される期間を表わす。
【００４１】
このようなサンプリング制御信号はＡＤＣ ３０４のサンプリング動作を制御する信号となり、サンプリングタイミングは各々再生パワー、ピークパワー、バイアス１パワー、バイアス２パワー、バイアス３パワーが印加される期間のうちから選択される。例えば、再生パワーをサンプリングするためのサンプリングタイミングは再生パワーが印加される期間のうち前部、中間部、後部のうちから任意に選択できる。このようなサンプリングタイミングは記録制御信号を遅延及び組合わせることにより決定される。
【００４２】
ここで、サンプリング制御器４０８は記録パルス発生器４０４からの記録制御信号を１／２／４／８の倍率に分周して使用する。これは、ループタイムを調整するためのものである。
【００４３】
ＡＰＣ ４１０は記録媒体の種類、ランド／グルーブ、選択された制御モードなどによってサンプリング制御器４０８、記録パルス発生器４０４の動作を制御し、制御に必要な情報はインタフェース部４１０を介して提供される。
【００４４】
インタフェース部４１２はクロックＣＬＫ、再生／記録制御信号ＷＧ、ＮＲＺＩ信号、ランド／グルーブ判別信号Ｌ／Ｇなどを入力し、また、外部マイクロプロセッサーとインタフェースして記録媒体の種類、記録媒体による各種の制御情報を入力される。
【００４５】
ＡＰＣ ４１０は選択された制御モードによってＡＤＣ ３０４においてサンプリングされた値を処理して演算部３０６に提供するようにサンプリング制御器４０８を制御する。本発明で提案されるＡＰＣモードとしては平均ＡＰＣモード、ダイレクトＡＰＣモード、ピークＡＰＣモード、ボトムＡＰＣモードがある。
【００４６】
平均ＡＰＣモードは以前のレーザダイオード出力値と現在のレーザダイオード出力値との平均によってＡＰＣ制御を行うモードであり、ダイレクトＡＰＣモードは現在のレーザダイオード出力値によって制御を行うモードであり、ピークＡＰＣモード及びボトムＡＰＣモードは現在のレーザダイオード出力値によってＡＰＣ制御を行うが、ある区間におけるピーク値またはボトム値によってＡＰＣ制御を行うモードである。
【００４７】
図３に示された装置において、記録パルス発生器４０４、遅延器４０６及びサンプリング制御器４０８は単一の集積回路に構成できる。また、前処理器４０２、ＡＤＣ ３０４、演算部３０６、ＤＡＣ ３０８、ＡＰＣ ４１０及びインターフェース部４１２も単一の集積回路に構成できる。
【００４８】
このように、図３に示された装置を単一の集積回路に構成する理由は、レーザダイオード出力制御装置をピークアップ装置（図示せず）に組み付け可能にするためである。一方では、単一の集積回路に構成して構成要素間のインタフェース時に入りうる外乱を防止することにより、安定したレーザ出力制御動作を実現できる。特に、高容量、高速の光記録／再生装置においては構成要素間にやり取りする信号が高周波になって外乱に敏感になり、誤動作を引き起こす恐れがある。従って、このように構成要素を単一の集積回路に構成することにより誤動作を予防できる。
【００４９】
図４は、図３に示された前処理器４０２の構成を示した詳細ブロック図である。図４に示されたように、前処理器４０２は、再生／記録ゲイン調節器５０４、ゲイン調節選択器５０６、低域通過フィルター５０８、ピークホルダー５１０、ボトムホルダー５１２及びモード選択スイッチ５１４を備える。
【００５０】
Ｉ／Ｖ増幅器３０２ｂ及び再生／記録ゲイン調節器５０４はＰＤ＆Ｉ／Ｖ増幅器３０２から出力される信号を各々与えられた増幅度によって増幅する。Ｉ／Ｖ増幅器３０２ｂ及び再生／記録ゲイン調節器５０４は再生モードまたは記録モードによってモニターＰＤ ３０２ａの出力を増幅する増幅度を調節する。
【００５１】
ゲイン調節選択器５０６はＡＰＣ ４１０から印加されるゲイン選択信号によってＩ／Ｖ増幅器３０２ｂ及び再生／記録ゲイン調節器５０４のうち一つを選択するスイッチである。
【００５２】
モード選択スイッチ５１４は、ＡＰＣ ４１０から印加されるモード選択信号によって低域通過フィルター５０８、ゲイン調節選択器５０６、ピークホルダー５１０及びボトムホルダー５１２からの信号のうち一つを選択する。
【００５３】
モード選択信号がダイレクトＡＰＣモードを表わす場合、モード選択スイッチ５１４はゲイン調節選択器５０６からの信号を選択して出力する。
【００５４】
モード選択信号がピークＡＰＣモードを表わす場合、モード選択スイッチ５１４はピークホルダー５１０からの信号を選択して出力する。ピークホルダーは与えられた区間における最大値を出力する。
【００５５】
そして、モード選択信号がボトムＡＰＣモードを表わす場合、モード選択スイッチ５１４はボトムホルダー５１２からの信号を選択して出力する。ボトムホルダー５１２は与えられた区間における最小値を出力する。
【００５６】
図４に示された前処理器４０２は単一の集積回路に構成できる。
【００５７】
図５は、図３に示された演算部３０６の構成を示した詳細ブロック図である。演算部３０６は、平均化器６０２と、基準レジスター６０４と、第１マルチプレクサ６０６と、減算器６０８と、除算器６１０と、加算器６１２と、第２マルチプレクサ６１４と、デマルチプレクサ６１６と、制御レジスターと、第３マルチプレクサ６２０及び第４マルチプレクサ６２２とを備える。
【００５８】
平均化器６０２は、サンプリングノイズの除去及び低域通過フィルターリングを行う。平均化器６０２の動作により外乱に対する高い制御特性が得られる。
【００５９】
平均化器６０２の出力は減算器６０８及び外部に出力される。平均化器６０２の出力を外部に出力する理由は、レーザダイオードのテストを行うに当たって外部マイクロプロセッサーにレーザダイオード３１０の出力値を検出させるためである。
【００６０】
基準レジスター６０４は基準パワー値を記憶するものであって、再生パワー、ランド用ピークパワー、ランド用バイアス１パワー、ランド用バイアス２パワー、ランド用バイアス３パワー、グルーブ用ピークパワー、グルーブ用バイアス１パワー、グルーブ用バイアス２パワー、グルーブ用バイアス３パワーを記憶する９つのレジスターが備わる。ここで、基準レジスター６０４に含まれるレジスターの数は記録媒体の種類及び制御しようとするパワーレベルの数によって変わりうる。
【００６１】
基準レジスター６０４に必要な基準パワー値を割り当てるためのマルチプレクサ（図示せず）が提供されうる。ＡＰＣ ４１０はインターフェース部４１２から基準パワー値を提供され、これをマルチプレクサを介して基準レジスター６０４に記憶する。一方では、外部マイクロプロセッサーからマルチプレクサを介して直接的に基準レジスター６０４に基準パワー値を印加することもできる。
【００６２】
第１マルチプレクサ６０６は基準レジスター６０４のうち一つの基準レジスターを選択するために提供される。
【００６３】
減算器６０８は基準レジスター６０４からの基準パワー値と平均化器６０２からの現在パワー値との差分値を演算して出力する。
【００６４】
除算器６１０は減算器６０８からの差分値を１、１／２、１／４、１／８などに減衰させて出力する。これは、減算器６０８により得られた基準パワー値と現在パワー値との差分値を減衰させることにより目標値を追従する速度、すなわち補正速度を制御する効果を得させる。
【００６５】
加算器６１２は、現在レーザダイオード３１０からのパワー値に除算器６１０からの差分値を加算して出力する。加算器６１２の出力はそのＡＰＣが補正された値であって、制御レジスター６１８、第４マルチプレクサ６２２、ＤＡＣ ３０８を介して補正された後にレーザダイオード３１０に提供される制御パワー値となる。
【００６６】
第２マルチプレクサ６１４は初期設定時に基準レジスター６０４に記憶された基準パワー値を制御レジスター６１８に記憶可能にするために提供される。すなわち、初期設定時に、第２マルチプレクサ６１４は、第１マルチプレクサ６０６によって選択された基準レジスター６０４から出力される基準パワー値をデマルチプレクサ６１６によって選択された制御レジスター６１８に記憶可能にするために提供される。第２マルチプレクサ６１４の選択動作はＡＰＣ ４１０によって制御される。
【００６７】
デマルチプレクサ６１６は加算器６１２によって得られた制御値を記憶する制御レジスターを選択するために提供される。
【００６８】
制御レジスター６１８はレーザダイオード３１０に提供されるパワー値を記憶し、再生パワー、ランド用ピークパワー、ランド用バイアス１パワー、ランド用バイアス２パワー、ランド用バイアス３パワー、グルーブ用ピークパワー、グルーブ用バイアス１パワー、グルーブ用バイアス２パワー、グルーブ用バイアス３パワーを記憶するための９つのレジスターが備わる。ここで、制御レジスターに含まれるレジスターの数は基準レジスターでのように、記録媒体の種類及び制御しようとするパワーレベルの数によって変わりうる。
【００６９】
図５には示されていないが、制御レジスター６１８に記憶された制御パワー値と外部マイクロプロセッサーとやり取りするためにデータ入出力端子が設けられうる。この場合、マイクロプロセッサーはこのようなデータ出力端子を介して制御レジスター６１８から現在制御パワー値を検出でき、また、データ入力端子を介して制御レジスター６１８に任意の制御パワー値を記憶できる。これにより、フォームウェア的にレーザダイオード出力制御装置が制御可能になる。
【００７０】
第３マルチプレクサ６２０は制御対象となるパワー値を選択するために提供される。
【００７１】
第４マルチプレクサ６２２はレーザダイオード３１０に提供されるパワー値を選択するために提供される。第４マルチプレクサ６２２の選択動作を制御する記録制御信号は記録パルス発生器４０４から提供される。
【００７２】
図５示された装置において、第１マルチプレクサ６０６、デマルチプレクサ６１６及び第３マルチプレクサ６２０の選択動作は同期されなければならず、その選択動作はサンプリング制御器４０８からの選択信号によって決定される。例えば、再生パワーを制御するに当たって、基準レジスター６０４のうち再生パワーを記憶するレジスター及び制御レジスター６１８のうち再生パワーを記憶するレジスターが同時に選択されなければならない。
【００７３】
第１マルチプレクサ６０６、デマルチプレクサ６１６及び第３マルチプレクサ６２０の選択動作を制御する選択信号はサンプリング制御器４０８から提供される。
【００７４】
本発明に係るレーザダイオード出力制御装置の動作を図３ないし図５を参照して詳細に説明する。
【００７５】
１）レーザダイオードのテスト動作において、
レーザダイオードの出力特性はレーザダイオードの動作温度によって変わる。従って、レーザダイオードを制御するに当たって、レーザダイオードの出力特性を調べる必要がある。レーザダイオードの出力特性を調べるに当たって、レーザダイオードに所定の制御値を印加した後に各々の制御値に対応するレーザダイオードの出力値を得る。制御値及び出力値を使ってレーザダイオードの出力特性曲線を得ることができる。
【００７６】
このようにレーザダイオードを調べるに当たって、外部マイクロプロセッサーがレーザダイオードの出力を知る必要があり、このために、平均化器６０２の出力を外部に出力可能にする。
【００７７】
外部マイクロプロセッサー（図示せず）はＡＤＣ ３０４に所定の値を印加した後に平均化器６０２の出力値を検出することによりレーザダイオード３１０の現在パワー値が分かる。
【００７８】
２）初期設定において、
光ディスク記録制御装置において、レーザダイオード３１０の出力を制御するための制御値を記憶する制御レジスター６１８はレーザダイオード３１０が動作する前にある値に初期化する必要がある。
【００７９】
このような初期設定において、ＡＰＣ ４１０は、第２マルチプレクサ６１４が第１マルチプレクサ６０６の出力を入力するように制御する。
【００８０】
第１マルチプレクサ６０６及びデマルチプレクサ６１６の動作はサンプリング制御器４０８からの選択信号によって制御される。例えば、選択信号が再生パワーを表わせば、第１マルチプレクサ６０６によって基準レジスター６０４のうち再生パワーを記憶した基準レジスターが選択され、デマルチプレクサ６１６によって制御レジスター６１８のうち再生パワーを記憶した制御レジスターが選択される。すなわち、選択信号が再生パワー、ランド用ピークパワー、ランド用バイアス１パワー、ランド用バイアス２パワー、ランド用バイアス３パワー、グルーブ用ピークパワー、グルーブ用バイアス１パワー、グルーブ用バイアス２パワー、グルーブ用バイアス３パワーを表わす時ごとに、基準レジスター６０４から制御レジスター６１８へと制御値が印加される。
【００８１】
３）ＡＰＣモードの設定
本発明に係るレーザダイオード出力制御装置は各々平均ＡＰＣモード、ダイレクトＡＰＣモード、ピークＡＰＣモード及びボトムＡＰＣモードで動作できる。これらの動作モードはＡＰＣ ４１０によって選択される。
【００８２】
ＡＰＣ ４１０は、図４に示されたモード選択スイッチ５１４の選択動作を制御することにより動作モードを設定する。例えば、モード選択スイッチ５１４に印加される選択信号が平均ＡＰＣモードを表わせば、モード選択スイッチ５１４は低域通過フィルター５０８の出力を選択する。
【００８３】
４）各パワーレベルの調整
制御されるパワーの選択は第１マルチプレクサ６０６及び第３マルチプレクサ６２０によってなされる。第１マルチプレクサ６０６及び第３マルチプレクサ６２０の制御動作はサンプリングＡＰＣ ４１０からの選択信号によって制御される。
【００８４】
減算器６０８は平均化器６０２の出力、すなわち、レーザダイオードの現在出力値及び第１マルチプレクサ６０６によって選択された基準レジスターからの基準パワー値を比較してその差分値を演算する。
【００８５】
減算器６０８からの差分値は除算器６１０によって減衰されて加算器６１２に提供される。
【００８６】
加算器６１２は除算器６１０からの差分値に第３マルチプレクサ６２０からの制御パワー値を加算してデマルチプレクサ６１６に提供する。デマルチプレクサ６１６は制御レジスター６１８のうち加算器６１２からの値を記憶する制御レジスターを選択する。
【００８７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置は、高速、高容量の光記録／再生機器に効果的に対応でき、光記録／再生機器の性能の向上に寄与できる。
【００８８】
また、本発明に係るレーザダイオード出力制御装置を単一の集積回路に構成してピックアップ装置に搭載することにより、光記録／再生装置の小型化にも寄与できる。
【００８９】
本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、本発明の思想内であれば、当業者による変形が可能であるということは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のレーザダイオード出力制御装置の構成を示したブロック図である。
【図２】本発明に係るレーザダイオード出力制御装置の構成を概念的に示したブロック図である。
【図３】本発明に係るレーザダイオード出力制御装置の構成を示した詳細ブロック図である。
【図４】図３に示された前処理器の構成を示した詳細ブロック図である。
【図５】図３に示された演算部の構成を示した詳細ブロック図である。
【符号の説明】
３０２ ＰＤ＆電流−電圧（Ｉ／Ｖ）増幅器
３０２ａ モニターＰＤ
３０２ｂ Ｉ／Ｖ増幅器
３０４ アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）
３０６ 演算部
３０８ デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）
３１０ レーザダイオード
３１２ 制御部
４０２ 前処理器
４０４ 記憶パルス発生器
４０６ 遅延器
４０８ サンプリング制御器
４１０ 自動レーザパワー制御器（ＡＰＣ）
４１２ インターフェース部
５０４ 再生記録ゲイン調節器
５０６ ゲイン調節選択器
５０８ 低域通過フィルター
５１０ ピークホルダー
５１２ ボトムホルダー
５１４ モード選択スイッチ
６０２ 平均化器
６０４ 基準レジスター
６０６ 第１マルチプレクサ
６０８ 減算器
６１０ 除算器
６１２ 加算器
６１４ 第２マルチプレクサ
６１６ デマルチプレクサ
６１８ 制御レジスター
６２０ 第３マルチプレクサ
６２２ 第４マルチプレクサ
Claims (14)
- レーザダイオードから出力される光信号の現在パワー値を基準パワー値と比較し、比較の結果によってレーザダイオードの出力を制御するレーザダイオード出力制御装置において、
前記レーザダイオードから出力される光信号の現在パワー値をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段から出力される光信号の現在パワー値及び基準パワー値に基づきレーザダイオードに印加される制御パワー値を出力する演算部と、
前記レーザダイオードにより記録しようとする記録データに基づき前記サンプリング手段及び前記演算部の動作を制御する制御信号を生じる制御部とを備え、
前記演算部は、
レーザダイオードのパワー値を調整するための基準パワー値を記憶する基準レジスターと、
前記レーザダイオードに印加されるパワー値を記憶する制御レジスターと、
前記基準レジスターに記憶された基準パワー値と前記サンプリング手段からの現在パワー値との差を演算する減算器と、
前記減算器の出力に前記制御レジスターに記憶されたパワー値を加算する加算器と、前記加算器の出力を記憶するための制御レジスターを選択する、マルチプレクサとともに用いられるデマルチプレクサとを備え、
前記制御部は、ＮＲＺＩ信号に基づきパワー制御信号を生じ、かつパワー制御信号に基づきレーザダイオードに印加されるパワーを表わす記録制御信号を生じる記録パルス発生器と、前記記録パルス発生器で生じた記録制御信号に基づき前記サンプリング手段のサンプリング動作及び演算部の選択動作を制御する選択信号を生じるサンプリング制御器と、前記レーザダイオード出力制御装置の動作モードを制御する自動レーザパワー制御器（ＡＰＣ）とを備えることを特徴とするレーザダイオード出力制御装置。 - 前記サンプリング手段は、前記レーザダイオードの出力レベルをモニターリングするモニターフォトダイオードと、前記モニターフォトダイオードの出力を電流−電圧変換する電流−電圧増幅器と、前記電流−電圧増幅器の出力をサンプリングするアナログ−デジタル変換器とを備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード出力制御装置。
- 前記電流−電圧増幅器と前記アナログ−デジタル変換器との間に設けられ、前記電流−電圧増幅器から出力される信号の増幅度を調節する前処理器をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のレーザダイオード出力制御装置。
- 前記前処理器は、再生／記録モードによって前記電流−電圧増幅器から出力される信号の増幅度を調節する再生／記録ゲイン調節器と、前記制御部の制御により電流−電圧増幅器または前記再生／記録ゲイン調節器の出力を選択して前記アナログ−デジタル変換器に提供するゲイン選択スイッチとを備えることを特徴とする請求項３に記載のレーザダイオード出力制御装置。
- 前記前処理器は、前記ゲイン選択スイッチの出力を低域通過フィルターリングする低域通過フィルターと、前記ゲイン選択スイッチの出力からピーク値をホールドするピークホルダーと、前記ゲイン選択スイッチの出力からボトム値をホールドするボトムホルダーと、前記制御部の制御により前記低域通過フィルター、前記ゲイン選択スイッチ、前記ピークホルダー及び前記ボトムホールダーの出力のうちいずれか一つを選択して前記アナログ−デジタル変換器に提供するモード選択スイッチとをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のレーザダイオード出力制御装置。
- 前記サンプリング手段の遅延特性を補償するために、前記記録パルス発生器で生じた記録制御信号を遅延させて前記サンプリング制御器に提供する遅延器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード出力制御装置。
- クロック信号、再生／記録制御信号、ＮＲＺＩ信号、ランド／グルーブ判別信号などを入力されて前記ＡＰＣに提供するインターフェース部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード出力制御装置。
- 前記減算器と前記加算器との間に設けられ、前記減算器の出力を減衰させて前記加算器に提供する除算器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード出力制御装置。
- 前記サンプリング手段の出力を平均化させて前記減算器に提供する平均化器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード出力制御装置。
- 外部マイクロプロセッサーが前記平均化器の出力を検出できるように設けられることを特徴とする請求項９に記載のレーザダイオード出力制御装置。
- 前記基準レジスターのうち一つの基準レジスターを選択する第１マルチプレクサと、前記制御レジスターのうち一つの制御レジスターを選択し、選択された制御レジスターに記憶されたパワー値を前記加算器に提供する第３マルチプレクサとをさらに備え、前記第１マルチプレクサ、第２マルチプレクサ及び前記デマルチプレクサは前記制御部からの選択信号により同期されることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード出力制御装置。
- 前記制御部からの記録制御信号により前記制御レジスターのうち一つを選択し、選択された制御レジスターに記憶されたパワー値を前記レーザダイオードに提供する第４マルチプレクサと、前記第４マルチプレクサの出力をデジタル−アナログ変換して前記レーザダイオードに提供するデジタル−アナログ変換器とをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載のレーザダイオード出力制御装置。
- 選択された制御レジスターに記憶された制御パワー値を外部に出力するデータ出力端子をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載のレーザダイオード出力制御装置。
- 選択された制御レジスターに記憶される制御パワー値を外部から入力するためのデータ入力端子をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載のレーザダイオード出力制御装置。
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