JP3837996B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的記録再生装置に用いる半導体レーザの発光パワー制御回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学的記録再生装置の高密度化、高速記録化及び高信頼性化に伴い、半導体レーザのパワーを高精度でかつ高速に制御する必要がある。この制御方法の一つとして、光ディスクの記録面に微小なマーク（あるいはピット）を形成するために、パワーをパルス分割化（マルチパルス）し、さらにそのレベルを多値に変化させるパワー制御方法がある。
【０００３】
従来の半導体レーザのパワー制御装置の詳細が特開平６−３３８０７３号公報に記載されている。この従来例では記録時の２値のパワーレベルＰｐ、Ｐｂに対応して、Ｐｐ用DA変換回路とその出力値に対応した駆動電流を出力するＰｐ用電流源、Ｐｂ用DA変換回路とその出力値に対応した駆動電流を出力するＰｂ用電流源を設け、それぞれのDA変換回路の入力値を可変することにより、２値のパワーレベルの制御を可能にしている。
【０００４】
Ｐｂ用電流源の出力電流をIｂ、Ｐｐ用電流源の出力電流をIｐとすると、記録時には、（Iｒ＋Iｂ）と（Iｒ＋Iｂ＋Iｐ）の２値のレベルを取れるようにＰｂ用電流源の出力電流がスイッチ制御される。
【０００５】
このような回路形式に於いて、高精度に半導体レーザのパワーを制御する場合、DACの誤差、及び駆動電流を出力する電流源の誤差を補正する必要がある。
【０００６】
この補正する方法として、図５-(d)に示すように、次のような方法が知られている。DACに値Ｘ（A）を設定し、実際に半導体レーザを発光させパワーＹ（A）を得る。また、DACに値Ｘ（Ｂ）を設定し、実際に半導体レーザを発光させパワーＹ（Ｂ）を得る。この２点の関係から、傾き：a=(Y(B)-Y(A))/(X(B)-X(A))、ｙ切片：b=Y(A)-ax(A)を求め、直線式Ｙ＝aＸ＋ｂの式を導き出し、目的の発光パワーを発光させるためのDACの設定値を算出する。また、マルチパルスかつそのレベルを多値に変化させる方法として、図2に示すような方式がある。
【０００７】
この方法は、半導体レーザに供給する電流源の出力電流を制御する記録パワー制御 DACの出力電流を、Ｋ倍化する傾き制御 DACを備えており、この傾き制御 DACはレーザのスロープ効率変化を補正するものである。
【０００８】
図2のような方式の場合、従来方法では、傾き制御 DACをどこか一点に決め、記録パワー制御 DACを設定する。
この場合、レーザのI-Lのバラツキや記録パワー制御 DACと傾き制御 DACの誤差で、レーザの発光パワーをあるパワーに設定したい場合、記録パワー制御 DACの値にバラツキが発生する事になる。
【０００９】
例えば、図５-(e)に示すように、Y(A)というパワーを発光しようとした場合、ある装置では、記録パワー制御 DACの設定値は、X(A)となったり、ある装置ではX(B)となる。
レーザのI-L特性が、温度により変化した場合、変化したI-L特性に合わせるために、何度も傾き制御 DACを補正しなければならず、正確にかつ高速に制御することができなという問題が生じる。
【００１０】
また、図 3 に示すように、傾き制御 DACの出力に比例した量の高周波重畳をかける方式がある。これは、レーザの戻り光によるノイズを軽減する為に、再生光に高周波重畳をかけているが、この高周波重畳をレーザの出力に合わせて重畳量を可変することにより、よりノイズ低減できるようにしたものである。
【００１１】
このような方式の場合、従来方法では図５-(b)に示すように、一般的な直線方程式 Y=Ax+B で近似し、目的の発光パワーを算出するが、傾き制御 DACの出力に比例した量の高周波重畳をかける方式の場合、傾き制御 DACを変えると、直線方程式のY切片B及び傾きAも変化し、Y=Ax+Bが成り立たなくなり、再測定し、Y=Ax+Bを求めなければならない問題が生じる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、傾き制御 DACと記録パワー制御 DACの変化の関係を直線式に変換し、レーザのI-Lのバラツキや記録パワー制御 DACと傾き制御 DACの誤差によらず、発光させたいパワーを正確にかつ高速に制御する手段を提供するものである。
【００１３】
本発明の目的は、傾き制御 DACの出力に比例した量の高周波重畳をかける方式に於いても、再測定せずに発光させたいパワーを正確にかつ高速に制御する手段を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、
FS DACを２点、および記録パワー制御 DAC を２点変えた、４点の測定値を求める手段と、
その４点の測定値から、記録パワー制御 DACに対するFS DACの関係式を求める手段を設けた。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図6に目的を達成する情報記録再生装置の一例を示す。情報の記録再生を行う記録媒体８はスピンドルモータ１０に保持されて回転しており、記録媒体８を形成する記録膜としては相変化形記録膜（ＧｅＳｂＴｅ）、有機色素膜や光磁気形記録膜（ＴｂＦｅＣｏ）がある。情報の記録、再生を行うレーザ光を発光する半導体レーザと、半導体レーザからの光をディスク面上に１ミクロン程度の光スポットとして形成する光学系と、記録媒体８からの反射光を用いて情報の再生および自動焦点、トラック追跡などの光点制御を行うための光検出器を有する光ヘッド９によって記録媒体８上に情報の記録、再生を行う。また、光ヘッド９は光ヘッド９自体をディスク半径方向に高速に駆動し、位置付けるリニアモータ(図示せず)を構成している。
【００１６】
通常、情報記録再生装置としての光ディスク装置はパーソナルコンピュータ、ワークステーション等のホストコンピュータ１(以下ホストと略す)と例えばＳＣＳＩ（Small Computer System Interface)やＡＴＡＰＩ(AT Attached Packet Interface)の規格に則ったインターフェースケーブルで接続されており、ホスト１からの命令や情報データを含むコマンドを光ディスク装置内のインターフェース制御回路２で解読し、マイコン等から構成される演算・制御回路３を通して情報の記録、再生およびシーク動作を実行する。
【００１７】
レーザの発光は、半導体メモリ１４のような記憶回路から、再生もしくは記録に見合った、あらかじめ格納してある調整値を呼び出し、演算回路３が演算し、その時に見合った指令値をレーザドライバ６に指令し、目的の発光量を得る。
目的の発光量を得るために、あらかじめ格納しておく値を求める動作が、レーザ発光パワーの設定である。
【００１８】
レーザ発光パワーの設定方法について図１を用いて説明する。
傾き制御 DACの値を、レーザが破壊しない適当な電流を流す値に設定する。
レーザの電流−発光量の仕様から、バラツキを考え、所定の電流が流れるように、計算で求める。
【００１９】
例えば、破壊しない発光量=10mW、記録パワー制御 DACが8bit（256ステップ）で128に設定、傾き制御 DACが8bit（256ステップ）で最大200mA流せるとしたら、傾き制御 DACの値Bは
10mW=(200mA / 256* B) / 256*128
B=(10mW * 256 / 128ステップ) / 200mA * 256
=25.6≒26ステップ
で求められる。
【００２０】
傾き制御 DAC=B、記録パワー制御 DAC=Dの時の値を、フロントモニタでレーザの発光パワーを測定する。この時のパワーをP(B,D)とする。
Dは記録パワー制御 DACの値であり、任意に決めてかまわない。
また、記録パワー制御 DACを、ある値"D"とし傾き制御 DACの値を徐々に上げていき、所定のパワーになるように求めてもよい。
【００２１】
次に、傾き制御 DAC=B、記録パワー制御 DAC=Cを設定する。記録パワー制御 DAC=Cは、Dに対しやや小さめ、例えば、C-10などに設定する。レーザ破壊の恐れが無い場合は、Dに対し大きめに設定してもかまわない。この時のフロントモニタで測定したレーザ発光パワーをP(B,C)とする。
【００２２】
次に、傾き制御 DAC=A、記録パワー制御 DAC=Dを設定する。傾き制御 DAC=Aは、Bに対しやや小さめ、例えば、B-10などに設定する。レーザ破壊の恐れが無い場合は、Bに対し大きめに設定してもかまわない。また、記録パワー制御 DAC=Dは前設定と同じ値Dでなくてもかまわない。この時のフロントモニタで測定したレーザ発光パワーをP(A,D)とする。
【００２３】
次に、傾き制御 DAC=A、記録パワー制御 DAC=Cを設定する。記録パワー制御 DAC=Cは、Dに対しやや小さめ、例えば、C-10などに設定する。レーザ破壊の恐れが無い場合は、Dに対し大きめに設定してもかまわない。この時のフロントモニタで測定したレーザ発光パワーをP(B,C)とする。
【００２４】
(D,P(B,D))と(C,P(B,C))を結ぶ直線の式を算出する。直線の式は、一般的に y=αx+β で表される。(D,P(B,D))と(C,P(B,C))を結ぶ直線の式の傾きをα1とすると、
α1=(P(B,D)-P(B,C))/(D-C) （式１）
y切片をβ1とすると、
β1=P(B,D)-α1 x D （式２）
で求められる。
【００２５】
同様にして、(D,P(A,D))と(C,P(A,C))を結ぶ直線の式も算出する。(D,P(B,D))と(C,P(B,C))を結ぶ直線の式の傾きをα2とすると、
α2=(P(A,D)-P(A,C))/(D-C) （式３）
y切片をβ2とすると、
β2=P(A,D)-α2 x D （式４）
で求められる。
【００２６】
次に、x軸を傾き制御 DACの値とし、これら(B,α1)、(A,α2)の2点を結ぶ直線式を求める。(B,α1)と(A,α2)を結ぶ直線式の傾きをα3とすると、
α3=(α1-α2)/(B-A) （式５）
y切片をβ3とすると
β3=α1-α3 x B （式６）
で求められる。
【００２７】
同様にして、x軸を傾き制御 DACの値とし、これら(B,β1)、(A,β2)の2点を結ぶ直線式を求める。(B,β1)と(A,β2)を結ぶ直線式の傾きをα4とすると、
α4=(β1-β2)/(B-A) （式７）
y切片をβ4とすると
β4=β1-α4 x B （式８）
で求められる。
【００２８】
（式５）及び（式６）で表される直線式 y=α3 x + β3 のy軸は、記録パワー制御 DACの変化に対する発光量の変化を示す。つまり図１に示すy=α3 x + β3の直線式は、傾き制御 DACに対する、記録パワー制御 DACの変化量に対する発光量の変化を示している。
【００２９】
例えば、0.1mW/記録パワー制御 DACに設定したい場合、傾き制御 DACは

で求められる。
【００３０】
また、（式７）及び（式８）で表される直線式 y=α4 x + β4 のy軸は、記録パワー制御 DACの変化に対するy切片の量を示す。つまり図１ に示すy=α4 x + β4の直線式は、傾き制御 DACに対する、記録パワー制御 DACの変化量に対するy切片の量を示している。
【００３１】
例えば、0.1mW/記録パワー制御 DACに設定したときのy切片は、
y=α4 x (0.1-β3)/α3 + β4
で求められる。
【００３２】
これら（式１）〜（式８）で構成される直線の式により、記録パワー制御 DACの変化量に対する発光量を任意に決めるられるようなパワー調整が実現できる。
【００３３】
次に実際の計算例を図４を用いて説明する。
A=96step、B=144step、C=84step、D=132step
としたとき、
P(B,D)=8.27mW、P(A,D)=5.83mW、P(B,C)=2.86mW、P(A,C)=2.19mW
がフロントモニタで測定されたとする。
【００３４】

より、記録パワー制御 DACの変化量が10stepのとき、1mW変化させたい場合、傾き制御 DACの値は、

y切片は、

図４の傾き制御 DAC=127stepのときの発光量は
発光量=1/10 x (記録パワー制御 DAC) + -5.75
となる。この時の0mWの記録パワー制御 DACの値つまりx切片のは、
x切片=5.75 x 10 = 58
記録パワー制御 DACに指令する時、
(x切片) + (発光量) x (1step当たりの発光させたい量)
とする事ができる。上記の例の場合、
記録パワー制御 DAC指令値 = 58 x 1/10 x (発光量(mW))
となる。
【００３５】
上記説明の中で、半導体レーザの発光量を測定するのに、フロントモニタを用いて測定したが、後方モニタを用いて測定しても同様な効果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、DACを制御してレーザの駆動電流を制御するレーザ駆動回路に於いて、レーザのI-LのバラツキやDACの誤差によらず、発光させたいパワーを正確にかつ高速に制御する手段を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例の説明図
【図２】一般的な第１の構成図
【図３】一般的な第２の構成図
【図４】本発明の１実施例の具体的な数値を用いた説明図
【図５】従来のパワー調整の説明図
【図６】本発明の１実施例の装置構成図
【符号の説明】
１・・・ホストコンピュータ、
２・・・インターフェース制御回路、
３・・・演算制御回路、
４・・・変調回路、
５・・・復調回路、
６・・・レーザドライバ、
８・・・記録媒体、
９・・・光ヘッド、
１４・・・半導体メモリ、
A・・・測定点（傾き制御 DAC 設定値）、
B・・・測定点（傾き制御 DAC 設定値）、
C・・・測定点（記録パワー制御 DAC 設定値）、
D・・・測定点（記録パワー制御 DAC 設定値）、
FS(A)・・・傾き制御 DAC出力値、
FS(B)・・・傾き制御 DAC出力値、
P(B,D)・・・レーザ発光値、
P(A,D)・・・レーザ発光値、
P(B,C)・・・レーザ発光値、
P(A,C)・・・レーザ発光値、
β1・・・Write Pwer DACとレーザ発光量のグラフのy切片、
β2・・・Write Pwer DACとレーザ発光量のグラフのy切片、
β3・・・傾き制御 DACとレーザ発光の変化量のグラフのy切片、
β4・・・傾き制御 DACとレーザ発光量のy切片のグラフのy切片、
α1・・・Write Pwer DACとレーザ発光量のグラフの傾き、
α2・・・Write Pwer DACとレーザ発光量のグラフの傾き。

Claims (2)

1. 情報の記録、再生を行うレーザ光を発光する半導体レーザと、
   前記半導体レーザの発光パワーを測定する光検出手段と、
   前記半導体レーザの駆動電流を制御する記録パワー制御手段と、
   前記記録パワー制御手段の出力電流をＫ倍化（Ｋは１以上の自然数）する傾き制御手段と、
   前記記録パワー制御手段と前記傾き制御手段に情報を送る演算制御部と、を有する光ディスク装置であって、
   前記演算制御部は、
   前記傾き制御手段の設定値をＢ（Ｂは１以上の自然数）、前記記録パワー制御手段の設定値をＤ（Ｄは１以上の自然数）としたときの前記発光パワーの値をＰ（Ｂ、Ｄ）とし、
   前記傾き制御手段の設定値をＢ、前記記録パワー制御手段の設定値をＣ（Ｄ＞Ｃ、Ｃは１以上の自然数）としたときの前記発光パワーの値をＰ（Ｂ、Ｃ）とし、
   前記傾き制御手段の設定値をＡ（Ｂ＞Ａ、Ａは１以上の自然数）、前記記録パワー制御手段の設定値をＤとしたときの前記発光パワーの値をＰ（Ａ、Ｄ）とし、
   前記傾き制御手段の設定値をＡ、前記記録パワー制御手段の設定値をＣとしたときの前記発光パワーの値をＰ（Ａ、Ｃ）としたときに、
   （Ｄ、Ｐ（Ｂ、Ｄ））と（Ｃ、Ｐ（Ｂ、Ｃ））を結ぶ直線ｙ＝α１ｘ＋β１（ｙは前記発光パワー、ｘは前記記録パワー制御手段の設定値）の傾きα１を次式（１）より求め、
   α１＝（Ｐ（Ｂ、Ｄ）−Ｐ（Ｂ、Ｃ））／（Ｄ−Ｃ） ・・・ （１）
   ｙ切片β１を次式（２）より求め、
   β１＝Ｐ（Ｂ、Ｄ）−α１×Ｄ ・・・ （２）
   （Ｄ、Ｐ（Ａ、Ｄ））と（Ｃ、Ｐ（Ａ、Ｃ））を結ぶ直線ｙ＝α２ｘ＋β２の傾きα２を次式（３）より求め、
   α２＝（Ｐ（Ａ、Ｄ）−Ｐ（Ａ、Ｃ））／（Ｄ−Ｃ） ・・・ （３）
   ｙ切片β２を次式（４）より求め、
   β２＝Ｐ（Ａ、Ｄ）−α２×Ｄ ・・・ （４）
   α１とα２を結ぶ直線ｙ’＝α３ｘ’＋β３（ｙ’は前記記録パワー制御手段の設定値の変化に対する前記発光パワーの変化量、ｘ’は前記傾き制御手段の設定値）の傾きα３を次式（５）より求め、
   α３＝（α１−α２）／（Ｂ−Ａ） ・・・ （５）
   ｙ’切片β３を次式（６）より求め、
   β３＝α１−α３×Ｂ ・・・ （６）
   β１とβ２を結ぶ直線ｙ’’＝α４ｘ’＋β４（ｙ’’は前記記録パワー制御手段の設定値の変化に対する前記ｙ切片の変化量）の傾きα４を次式（７）より求め、
   α４＝（β１−β２）／（Ｂ−Ａ） ・・・ （７）
   ｙ’’切片β４を次式（８）より求め、
   β４＝β１−α４×Ｂ ・・・ （８）
   前記式（１）〜（８）に基づいて決定したｘ’を前記傾き制御手段に送ることにより、ｘの変化量に対する前記発光パワーの変化量を制御することを特徴とする光ディスク装置。
2. 請求項１に記載の光ディスク装置であって、
   前記傾き制御手段の出力に応じた高周波電流を、前記駆動電流に付加する高周波重畳回路を有することを特徴とする光ディスク装置。

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