JP3946126B2

JP3946126B2 - 光学ヘッドのレーザー出力制御方法

Info

Publication number: JP3946126B2
Application number: JP2002325599A
Authority: JP
Inventors: 聡阿部; 浩三鈴木
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2022-11-08
Also published as: JP2004164681A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学ヘッドのレーザー光源から出射されるレーザー出力を監視するフロントモニタ用光検出器から出力されるフロントモニタ出力を用いてＡＰＣ回路により前記レーザー光源からのレーザー出力を一定光量に制御する光学ヘッドのレーザー出力制御方法に関し、特に、レーザー光源からのレーザービームを信号記録媒体及びフロントモニタ用光検出器の各方向に分離するミラー面を有する光学ミラーが備えられた光学ヘッドに用いて好適な光学ヘッドのレーザー出力制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学ヘッドからの光ビームを用いてディスクにデジタルの記録信号を記録する光ディスク記録装置としては、ＣＤ（Compact Disc）規格のＣＤ−Ｒ（Recordable）及びＣＤ−ＲＷ（ReWritable）記録方式と、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）規格のＲやＲＷ、あるいはＲＡＭ等の記録方式とが良く知られている。
【０００３】
このような光ディスク記録装置に用いられる光学ヘッドにおいては、通常、レーザー光源からディスク側に出射されるレーザービームを直接監視するべくフロントモニタ用光検出器が備えられており、このフロントモニタ用光検出器の受光出力（フロントモニタ出力）を用いてＡＰＣ（Auto Power Control）回路によりレーザー光源のレーザー出力を一定光量にするべく制御し、これにより光学ヘッドからディスクに照射されるレーザービームの光量がディスクへの記録及び再生に適切に設定されるようになっており、特に、記録時の記録速度の変化やディスクごとの記録特性の変化に合わせて設定されるようになっている。
【０００４】
その為、光ディスク記録装置に用いられる光学ヘッドには、フロントモニタ用光検出器が必要不可欠となっている。
【０００５】
ところで、フロントモニタ用光検出器を備える光学ヘッドは、フロントモニタ用光検出器がレーザー光源のディスク側の前方に配置する関係から、ビームスプリッタによりレーザー光源から出射されるレーザービームの光路を分離し、対物レンズに導く光路から分岐してフロントモニタ用光検出器に導く光路を形成する光学配置が採用される場合が多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、ＣＤ及びＤＶＤの両方に対応させた光学ヘッドにおいては、ＣＤ用レーザー光源とＤＶＤ用レーザー光源とをビームスプリッタにより別光路に配置し、このビームスプリッタによりＣＤ用レーザー光源及びＤＶＤ用レーザー光源からそれぞれ出射される各レーザービームを同一の光路である共通光路に導き、その後は対物レンズまで共通光路がＣＤ用及びＤＶＤ用の各レーザービームで共用される構成とし、使用する光学素子の抑制を図ると共に、小型化を図る場合がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
この場合、フロントモニタ用光検出器をＣＤ用及びＤＶＤ用の各レーザービームで共用するように、共通光路に配置されるビームスプリッタにより対物レンズに導く光路から分岐して共通光路の延長線上にフロントモニタ用光検出器が配置される。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−２４９２３３号公報
【特許文献２】
特開２００２−２３０８１８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した光学ヘッドにおいては、フロントモニタ用光検出器に導く光路を形成するためのビームスプリッタが偏光ビームスプリッタであり、レーザビームの偏光方向により偏光フィルタ面を透過する光量がレーザービームの周縁部の偏光フィルタ面との角度が大きいところで少し得られ、レーザービームの中心部では偏光フィルタ面を透過する光量が１％程度とほとんどなく、フロントモニタ用光検出器に受光させるレーザービームの光量が不足する問題があった。
【００１０】
その為、偏光ビームスプリッタではなく、ハーフミラーや透過漏れを有するリケージミラーを用いる場合が想定される。この分離光学素子の選定はディスクに照射されるレーザービームの光量との兼ね合いで行われることになる。
【００１１】
また、前述した光学ヘッドにおいては、光学レイアウトの関係からフロントモニタ用光検出器に導く光路を形成するための偏光ビームスプリッタが使用されているが、光学レイアウトによっては必ずしも偏光ビームスプリッタに限定されず効率化を図った光学レイアウトとすると、ハーフミラーや透過漏れを有するリケージミラーが利用されることがある。
【００１２】
ところで、フロントモニタ用光検出器に導く光路を形成するためにハーフミラーやリケージミラーを用いた場合、光路分離機能がミラー面により形成されており、このミラー面は波長に対して透過率が変化するミラー特性を有している。
【００１３】
光学ヘッドにおけるレーザー光源は一般にレーザーダイオードにより構成され、このレーザーダイオードは温度変化によって出射するレーザービームの波長が変動する。
【００１４】
その為、使用環境の気温や使用時間による温度上昇によってレーザー光源から出射されるレーザービームの波長が変動すると、レーザー光源から出射されるレーザー光量が一定であってもフロントモニタ用光検出器に導かれるレーザー光量が変動し、これに対応してＡＰＣ回路が動作し、レーザー光源から出射されるレーザー光量がＡＰＣ回路によりディスクの記録再生に適切な所定量からずれて制御される問題が生じた。
【００１５】
本発明は、前述の問題点に鑑み、フロントモニタ用光検出器に導く光路を形成するための光路分離機能がミラー面により構成される光学ミラーにより構成される光学ヘッドにおいて、レーザー光源から出射されるレーザービームの波長が変動することによりフロントモニタ用光検出器に導かれるレーザー光量が変動してもＡＰＣ回路による制御によりレーザー光源から出射されるレーザー光量が変動されるのを防止することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明請求項１によれば、フロントモニタ出力を用いて第１レーザー光源及び第２レーザー光源の所定のレーザー光源からのレーザー出力を一定光量にするべく制御するＡＰＣ回路により制御されるレーザー光源を駆動する駆動信号を、前記所定のレーザー光源から後方に出射されるレーザービームを受光するバックモニタ用光検出器から出力されるバックモニタ出力に応じて前記ＡＰＣ回路によりレーザービームの波長変動に対応する光学ミラーのミラー面の透過率の変化により変動するフロントモニタ出力を補償するように補正する。
【００１８】
【実施例】
図１は本発明に係る光学ヘッドのレーザー出力制御方法に用いられる光学ヘッドの光学系の一例を示す光学配置図であり、図１の（イ）と（ロ）とは互いに９０度相違する面方向から光学系が示されている。
【００１９】
図１に示す光学ヘッドは、ＣＤの記録再生に対応すると共に、ＤＶＤの記録再生に対応する構成となっている。
【００２０】
１はＣＤの記録再生に適した波長７７５〜７９５ｎｍ、例えば７８０ｎｍのレーザービームを発光する第１半導体レーザー、２はＤＶＤの記録再生に適した波長６５０〜６６５ｎｍ、例えば６６０ｎｍのレーザービームを発光する第２半導体レーザーである。
【００２１】
第１半導体レーザー１及び第２半導体レーザー２には、それぞれのパッケージ内にそれぞれ発光素子のレーザーダイオードとバックモニタ用光検出器とが組み入れられている。
【００２２】
第１半導体レーザー１から出射されるレーザービームは、このレーザービームのレーザー波長に対して有効な回折作用を有する回折格子３とレーザービームの偏光方向を設定する波長板４とからなる複合光学素子５を介した後にカップリングレンズ６により広がり角が調整された後、第１偏光ビームスプリッタ７の偏光面により光軸が折曲され、平行平板型の立上げミラー８に導かれる。
【００２３】
レーザービームは立上げミラー８により第１半導体レーザー１と立上げミラー８とを結ぶ光路が形成させる面に対して垂直の方向に折曲される。
【００２４】
その後、レーザービームはコリメータレンズ９により平行光に成された後、１／４波長板１０を介して対物レンズ１１に入射され、該対物レンズ１１により収束されてＣＤの信号面Ｓ１に照射される。
【００２５】
一方、第２半導体レーザー２から出射されるレーザービームは、このレーザービームのレーザー波長に対して有効な回折作用を有する回折格子１２を介してカップリングレンズ１３により広がり角が調整された後、第２偏光ビームスプリッタ１４の偏光面により反射されて光軸が折曲されて第１偏光ビームスプリッタ７に導かれる。
【００２６】
その後、レーザービームは、第１偏光ビームスプリッタ７の偏光面を透過して立上げミラー８により光軸が折曲され、更にコリメータレンズ９により平行光に成された後、１／４波長板１０を介して対物レンズ１１に入射され、該対物レンズ１１により収束されてＤＶＤの信号面Ｓ２に照射される。
【００２７】
ＣＤ及びＤＶＤの信号面により変調されて反射されたレーザービームは、それぞれ対物レンズ１１に戻り、１／４波長板１０及びコリメータレンズ９を介して立上げミラー８に戻り、この立上げミラー８により光軸が折曲されて第１偏光ビームスプリッタ７に戻る。
【００２８】
第１偏光ビームスプリッタ７に戻されるレーザービームは、ディスクへの往路と復路で１／４波長板１０を２度通過するので、第１偏光ビームスプリッタ７に戻されたレーザービームは偏光方向が１／２波長回転されている。その為、第１偏光ビームスプリッタ７の偏光面を透過し、更に第２偏光ビームスプリッタ１４の偏光面を透過し、焦点調整レンズ１５に導かれる。
【００２９】
レーザービームは焦点調整レンズ１５により光検出器１６の受光面に焦点が合わせられて前記光検出器１６により受光される。
【００３０】
光検出器１６には、ＤＶＤの記録再生に用いられるＤＶＤ受光部とＣＤの記録再生に用いられるＣＤ受光部とが同一半導体基板上に並べて形成されており、光検出器１６はＤＶＤの記録再生に用いられる各種受光出力を導出すると共に、ＣＤの記録再生に用いられる各種受光出力を導出する。
【００３１】
尚、対物レンズ１０は２焦点レンズにより構成されており、ＤＶＤ及びＣＤの両方に適合されている。
【００３２】
ところで、立上げミラー８のミラー特性を図２に示すとおりとなっており、立上げミラー８は第１半導体レーザー１及び第２半導体レーザー２からの各レーザービームに対して透過漏れを有するリケージミラーにより構成されている。この立上げミラー８は白板ガラスにイオンアシスト方式によるアルミニウムコートによりミラー面を蒸着して構成される。
【００３３】
第１半導体レーザー１が発光するレーザービームは波長の標準が７８０ｎｍであるので、立上げミラー８は第１半導体レーザー１からのレーザービームに対して約６％の透過特性を有するように設計されており、第２半導体レーザー２が発光するレーザービームは波長の標準が６６０ｎｍであるので、立上げミラー８は第２半導体レーザー２からのレーザービームに対して約５％の透過特性を有するように設計されている。
【００３４】
その為、立上げミラー８により対物レンズ１１側の光路にはＣＤの場合、約９４％、ＤＶＤの場合、約９５％のレーザービームが反射され、立上げミラー８を透過することによるレーザー光量の損失は少なく抑えられている。
【００３５】
ところで、立上げミラー８の第１偏光ビームスプリッタ７とは逆側の立上げミラー８の背面には、第１偏光ビームスプリッタ７と立上げミラー８との間における第１半導体レーザー１及び第２半導体レーザー２からの各レーザービームにより共用される共通光路１７の延長線上にフロントモニタ用光検出器１８が配置されている。
【００３６】
前述したとおり、立上げミラー８は第１半導体レーザー１及び第２半導体レーザー２からの各レーザービームの１部を透過するので、フロントモニタ用光検出器１８は第１半導体レーザー１及び第２半導体レーザー２からの各レーザービームに対して共用されると共に、フロントモニタ用光検出器１８に受光されるレーザー光量は不足なく確保されている。
【００３７】
図３は本発明に係る光学ヘッドのレーザー出力制御方法を説明する回路ブロック図である。
【００３８】
図３において、半導体レーザー、フロントモニタ用光検出器及びバックモニタ用光検出器は、ＣＤ用あるいはＤＶＤ用の一方のみ示しているが、この図３に示す構成の回路がＣＤ用及びＤＶＤ用の両方に用意されることにより第１半導体レーザー１及び第２半導体レーザー２からそれぞれ出射される各レーザービームの発光出力が制御される。
【００３９】
フロントモニタ用光検出器のフロントモニタダイオード２０は受光されるレーザービームの光量に応じて受光電流が流れ、この受光電流は電流−電圧変換回路２１により電圧信号の受光電圧に変換された後、第１差動増幅器２２に入力され、この第１差動増幅器２２により前記受光電圧と基準電圧設定回路２３から発生される基準電圧との差に応じた差分電圧が発生される。
【００４０】
この差分電圧がレーザー制御回路２４に供給され、レーザー制御回路２４は前記差動電圧に対応してレーザー駆動回路２５を制御する。これによりレーザー駆動回路２５からレーザーダイオード２６のレーザー出力を一定光量に制御するべくレーザーダイオード２６を駆動する駆動信号が出力される。
【００４１】
第１差動増幅器２２、基準電圧設定回路２３及びレーザー制御回路２４はフロントモニタ出力に応じてレーザーダイオード２６を駆動する駆動信号を制御するＡＰＣ回路２７を構成している。
【００４２】
ここで、基準電圧設定回路２３から発生される基準電圧は、ディスクの記録時にはその記録条件に適合し、ディスクの再生時にはその再生条件に適合して各条件ごとにあらかじめ適切に設定される各デフォルト値が基となっている。
【００４３】
その為、基準電圧設定回路２３から発生される基準電圧が補正されていない状態において、各条件ごとに各デフォルト値とフロントモニタ電圧との差動出力に応じてレーザーダイオード２６が駆動されることになる。
【００４４】
ところで、基準電圧設定回路２３から発生される基準電圧は、バックモニタ光検出器のバックモニタダイオード２８に受光されるレーザービームの光量に応じて設定される値が調整される。
【００４５】
レーザーダイオード２６が発光されることによりこのレーザーダイオード２６を収納する半導体レーザーの同一パッケージ内に設置されたバックモニタ用光検出器のバックモニタダイオード２８にレーザービームが受光され、このバックモニタダイオード２８の受光量に応じた受光電流が流れると、この受光電流は電流−電圧変換回路２９により電圧信号の受光電圧に変換された後、レベル調整回路３０により電圧レベルが適切に調整されてバックモニタ受光電圧として第２差動増幅器３１の反転入力端子に入力される。
【００４６】
第２差動増幅器３１の非反転入力端子には、フロントモニタ用光検出器のフロントモニタダイオード２０の受光電流を電圧信号に変換したフロントモニタ受光電圧が入力されるので、第２差動増幅器３１はフロントモニタ受光電圧とバックモニタ受光電圧との差分に対応した差分電圧を発生する。
【００４７】
ここで、レベル調整回路３０は第２差動増幅器３１により比較されるフロントモニタ受光電圧とバックモニタ受光電圧との電圧レベルを適切に調整するべくバックモニタ受光電圧のレベル調整を行う。
【００４８】
前記第２差動増幅器３１により発生される差分電圧は、基準電圧設定回路２３に印加され、この基準電圧設定回路２３により設定される基準電圧を調整する。
【００４９】
前記第２差動増幅器３１からの差分電圧で基準電圧設定回路２３により第１差動増幅器２２に設定される基準電圧が調整されることにより該第１差動増幅器２２から出力される差分電圧が調整可能である。
【００５０】
尚、レベル調整回路３０及び第２差動増幅器３１はＡＰＣ回路２７によるレーザー駆動回路２５を制御する制御信号を補正する補正制御回路部３２を構成している。
【００５１】
ところで、半導体レーザーは温度変化によって出射するレーザービームの波長が変動する。その為、図１に示す光学ヘッドにおいて、立上げミラー８は図２に示すミラー特性を有しており、波長によって透過率が変化するので、温度変化により第１半導体レーザー１あるいは第２半導体レーザー２が発光するレーザービームの波長が変動すると、第１半導体レーザー１あるいは第２半導体レーザー２が出射するレーザービームの発光量が変化しなくてもフロントモニタ用光検出器１８に受光されるレーザー光量が変動してしまう。
【００５２】
特に、第１半導体レーザー１の場合は標準波長の７８０ｎｍが得られる標準温度の範囲より高温になると、半導体レーザーには個体ごとのばらつきもあることから立上げミラー８の透過率が急激に上昇する。
【００５３】
また、第２半導体レーザー２の場合は標準波長の６６０ｎｍが得られる標準温度の範囲より低温の場合、すなわち電源投入直後に、半導体レーザーには個体ごとのばらつきもあることから立上げミラー８の透過率が急激に上昇する。
【００５４】
これらの立上げミラー８の透過率が急激に上昇することによりフロントモニタ用光検出器１８に受光される受光量の変化が第１半導体レーザー１及び第２半導体レーザー２からのレーザービームの出射パワーの要望される許容範囲を逸脱する事態が生じる。
【００５５】
このようにフロントモニタ用光検出器１８に受光される受光量が変動すると、この受光量の変動に応じて従来のＡＰＣ回路であれば、半導体レーザーにより発光されるレーザービームの発光量を低減するように動作する。
【００５６】
ところで、図３の回路の場合、温度変化が発生し、レーザーダイオード２６から出射されるレーザービームの波長が変動すると、フロントモニタダイオード２０に受光される受光量が変化し、第１差動増幅器２２の反転入力端子に入力されるフロントモニタ電圧が変動する。
【００５７】
しかしながら、レーザーダイオード２６から出射されるレーザービームの波長が変動しても発光量が変化しなければ、バックモニタダイオード２８に受光される受光量は変化せずバックモニタ電圧が変化しないので、第２差動増幅器３１から出力される差動電圧が変化する。
【００５８】
レーザービームが標準波長、すなわちＣＤの場合は７８０ｎｍ、ＤＶＤの場合は６６０ｎｍで発光される状態において、第２差動増幅器３１から出力される差動電圧は、レベル調整回路３０により初期電圧、この場合「０」となるように設定されている。
【００５９】
その為、バックモニタ電圧が変化しない状態で、フロントモニタ電圧が変化すると、このフロントモニタ電圧の変化に対応して第２差動増幅器３１から出力される差動電圧が変化し、フロントモニタ電圧が増加すると、第２差動増幅器３１から出力される差動電圧がフロントモニタ電圧とバックモニタ電圧との差分に応じた電圧値分、初期電圧「０」より高い電圧値となる。
【００６０】
基準電圧設定回路２３は、第２差動増幅器３１から出力される差動電圧が初期電圧「０」のときに、デフォルトの基準電圧を発生するようになっており、フロントモニタ電圧の増加により第２差動増幅器３１から出力される差動電圧が初期電圧「０」より高い電圧値となると、この差動電圧が高くなった分、基準電圧設定回路２３により設定される基準電圧が高くなるように変化する。
【００６１】
一方、温度が標準温度に達しておらず、フロントモニタ電圧が標準より低い場合、この場合もレーザーダイオード２６から出射されるレーザービームの発光量が変化しなければ、バックモニタ電圧が変化しないので、第２差動増幅器３１から出力される差動電圧がフロントモニタ電圧とバックモニタ電圧との差分に応じた電圧値分、初期電圧「０」より低い電圧値となる。
【００６２】
その為、、フロントモニタ電圧の増加により第２差動増幅器３１から出力される差動電圧が初期電圧「０」より低い電圧値となった分、基準電圧設定回路２３により設定される基準電圧が低くなるように変化する。
【００６３】
そして、基準電圧設定回路２３から発生される基準電圧の変化は、温度変化により生じる第１差動増幅器２２の反転入力端子に入力されるフロントモニタ電圧の変動に対応するようになっており、その為、フロントモニタ電圧の変動が発生しても第１差動増幅器２２から発生される差動電圧は変化しない。
【００６４】
したがって、レーザーダイオード２６により発光されるレーザービームの発光量は、温度変化により生じるフロントモニタ電圧の変動を補償するようにＡＰＣ回路２７により補正されて一定に保持される。
【００６５】
ところで、温度変化ではなく、レーザーダイオード２６により発光されるレーザービームの発光量自体が変化し、フロントモニタ電圧の変動があった場合は、レーザーダイオード２６の発光量に対応してバックモニタダイオード２８に受光される受光量も変化し、バックモニタ電圧が変化するので、第２差動増幅器３１から出力される差動電圧は初期電圧「０」を保持し、基準電圧設定回路２３から発生される基準電圧が変化しない。
【００６６】
その為、フロントモニタ電圧の変動に対応して第１差動増幅器２２から発生される差動電圧が変化し、レーザー制御回路２４がその差動電圧に対応してフロントモニタ電圧を一定に保持するべくレーザーダイオード２６により発光されるレーザービームの発光量を変化させる。
【００６７】
したがって、レーザーダイオード２６により発光されるレーザービームの発光量は、フロントモニタ電圧を一定にするようにＡＰＣ回路２７により制御されて一定に保持される。
【００６８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、対物レンズに向けて第１レーザー光源及び第２レーザー光源からの各レーザービームの光軸を折曲する光学ミラーのミラー面の波長に対するミラー特性により各レーザービームをそれぞれ一部を透過させてフロントモニタ用光検出器に受光させ、第１レーザー光源及び第２レーザー光源の所定のレーザー光源から後方に出射されるレーザービームをバックモニタ用光検出器に受光させ、レーザービームの波長変動に対応する前記ミラー面の透過率の変化により変動するフロントモニタ出力を補償するように前記バックモニタ用光検出器からのバックモニタ出力に応じてＡＰＣ回路により前記所定のレーザー光源の駆動信号を補正するので、光学ミラーにより第１レーザー光源及び第２レーザー光源からの異なるレーザー波長の各レーザービームを反射させるようにし各レーザービームに対してフロントモニタ用光検出器を共用する構成した場合において、光学ミラーのミラー面のミラー特性の影響で温度変化によってレーザー光源から出射されるレーザービームの波長変動によりフロントモニタ出力が変動してもレーザー光源からのレーザー光量を一定に保持することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学ヘッドのレーザー出力制御方法に用いられる光学ヘッドの光学系の一例を示す光学配置図である。
【図２】立上げミラー８のミラー特性を示す特性図である。
【図３】本発明に係る光学ヘッドのレーザー出力制御方法を説明する回路ブロック図である。
【符号の説明】
１第１半導体レーザー
２第２半導体レーザー
７第１偏光ビームスプリッタ（ビームスプリッタ）
８立上げミラー（光学ミラー）
１１対物レンズ
１８フロントモニタ用光検出器
２０フロントモニタダイオード
２２第１差動増幅器
２３基準電圧設定回路
２４レーザー制御回路
２５レーザー駆動回路
２６レーザーダイオード
２７ＡＰＣ回路
２８バックモニタダイオード
３０レベル調整回路
３１第２差動増幅器
３２補正制御回路部

Claims

光学ヘッドのレーザー波長の異なる第１レーザー光源及び第２レーザー光源から信号記録媒体側の前方にそれぞれ出射される各レーザービームの各レーザー出力を監視するべく前記各レーザービームの共通光路の延長線上に設けられたフロントモニタ用光検出器から出力されるフロントモニタ出力を用いてＡＰＣ回路により前記第１レーザー光源及び第２レーザー光源の各レーザー出力を一定光量にするべく制御する光学ヘッドのレーザー出力制御方法であって、対物レンズに向けて各レーザービームの光軸を折曲するミラー面を有する光学ミラーが前記共通光路上に設置され、このミラー面の波長に対するミラー特性により各レーザービームをそれぞれ一部を透過させてフロントモニタ用光検出器により受光させ、第１レーザー光源及び第２レーザー光源の所定のレーザー光源から後方に出射されるレーザービームをバックモニタ用光検出器に受光させ、レーザービームの波長変動に対応する前記ミラー面の透過率の変化により変動するフロントモニタ出力を補償するように前記バックモニタ用光検出器から出力されるバックモニタ出力に応じて前記ＡＰＣ回路により前記所定のレーザー光源の駆動信号を補正することを特徴とする光学ヘッドのレーザー出力制御方法。