JPH01100744A - 半導体レーザ素子の駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、光記憶媒体にデータを記録するための半導体
レーザ素子の駆動制御方法に関する。

［従来技術］ 近年、光記憶媒体をディスク状に構成した光ディスクを
記憶媒体として用いる光デイスク記憶装置が提案されて
いる。この光ディスクには、そのデータ記憶面に、例え
ばトラック幅が１μ■程度でトラックピッチが２μ■程
度の微細な構造の記録トラックが形成されており、この
記録トラックにスポット径が１μｍ程度のレーザビーム
を照射する。

そして、光ディスクＩ回転睨動しながら、レーザビーム
の強度を記録するデータに対応して変調することでデー
タを記憶し、また、レーザビームのデータ記憶面からの
反射光のレベルの変動を検出することで記憶したデータ
を再生している。

このように、レーザビームを記録トラックに追従すると
ともに、そのスポット径を所定の大きさに絞り、さらに
、サーボ制御用の誤差信号および再生信号を形成す、る
部分が、光ピツクアップであり、その概略構成例を第４
図（ａ）　、　（ｂ）に示す、なお、この光ピツクアッ
プは、ナイフェツジ法によって、レーザビームの焦点を
合せるものであり、一体内に構成されて全体が光ディス
クの半径方向に移動される。

図において、レーザダイオード（半導体レーザ素子）１
から出力されたレーザ光は、カップリングレンズ２によ
って平行光（以下、レーザビームという）に変換され、
偏光ビームスプリッタ３を透過し、１７４波長板４によ
って円偏光に変換されたのちに、対物レンズ５によって
絞られ、光ディスク６の記録トラックに結像される。

この光ディスク６からの反射光（以下、信号光という）
は、再度対物レンズ５を介して略平行光に変換されたの
ちに、再度１／４波長板４通過し、偏光軸がレーザダイ
オード１から出力されたレーザビームと直交する直線偏
光に変換され、これにより、偏光ビームスプリッタ３に
よってレンズ７の方向に反射される。

レンズ７を通過した光束は、その半分がナイフェツジを
なす分割＠８によって反射され、同図（ｂ）に示すよう
に、トラッキング方向Ｔに受光面が２分割されているト
ラックサーボ用の受光素子９に結像され、それ以外の部
分は分割鏡８の稜ｔＩＡ８ａと平行な分割線で受光面が
２分割されているフォーカスサーボ用の受光素子１０に
結像される。

また、対物レンズ５には、この対物レンズ５を光ディス
ク６の半径方向に位置決めするためのトラッキング機構
と、焦点を合せるためのフォーカシング機構が付設され
ている。なお、以下、このトラッキング機構とフォーカ
シング機構を合わせて対物レンズ移動機構という。

そして、図示しないサーボ制御部により、受光素子９の
出力信号に基づいて記録トラック上におけるレーザビー
ムの位置誤差（トラッキングエラー）が検出され、その
誤差に応じてトラッキング機構が制御されて、記録トラ
ック上におけるレーザビームの位置ずれを小さくする方
向に対物レンズ５が移動される。

また、レーザビームの焦点誤差は、次のようにして検出
される。

レーザビームの焦点が光ディスク６に合焦しているとき
には、第５図（ａ）に示すように、レンズ７によって絞
られたレーザビームの集光位置Ｐが受光素子１０の受光
面１０ａ、１０ｂに一致し、それによって、受光面１０
ａの受光量と受光面ｆｏｂの受光量が等しくなる。

光ディスク６がレーザビームの合焦位置から遠ざかった
ときには、同図（ｂ）に示すように、レンズ７によって
絞られたレーザビームの集光位置Ｐが受光素子１０の受
光面１０ａ、１０ｂの手前になるため。

受光面１０ａの受光量が受光面１０ｂの受光量よりも大
きくなる。

光ディスク６がレーザビームの合焦位置から近づいたと
きには、同図（ｃ）に示すように、レンズ７によって絞
られたレーザビームの集光位置Ｐが受光素子１０の受光
面１０ａ、１０ｂよりも後方になるため。

受光面１０ａの受光量が受光面１０ｂの受光量よりも小
さくなる。

したがって、受光面１０ａにおける受光信号と受光面ｌ
Ｏｂにおける受光信号の差に基づいて、焦点合せ誤差を
検出することができる。そして、サーボ制御部により、
その誤差を小さくするようにフォーカシング機構が制御
され、それによって、記録トラック上におけるレーザビ
ームの焦点ずれを小さくする方向に対物レンズ５が移動
される。

また、受光素子９の２つの受光面の出力信号、および、
受光信号ＩＯの２つの受光面１０ａ、１０ｂの出力信号
の総和から記録データが取り出される。

第６図は、レーザダイオード１の邪動制御装置の従来例
を示す。

同図において、再生パワー制御部１１は、レーザダイオ
ードｌの再生時の出力を制御するためのものであり、そ
の出力の基準値は、基準値設定器１２より加えられる電
圧Ｖｒにより定められる。

また、フォトダイオード１３は、レーザダイオード１と
同一外囲器に収納されて、レーザダイオード１の出力ヘ
キ開と反対面より出力される光を受光するものであり、
その受光信号Ｉｆは出力モニタ回路１４に入力されてい
る。

出力モニタ回路１４は、信号Ｉｆに対応して、レーザダ
イオード１の出力パワー検出信号ＤＰを形成し、その出
力パワー検出信号ｏｐを再生パワー制御部１１にフィー
ドバックする・ これにより、再生パワー制御部１１は、フィｉドパツク
制御を行う。

記録パワー制御部１５は、レーザダイオード１の記録時
の出力を制御するためのものであり、その出力の基準値
は、基準値設定器１６より加えられる電圧Ｖｖにより定
められる。

以上の構成で、図示しない主制御部より出力されるレー
ザダイオードオン信号ＬＯが論理Ｈレベルになると（第
７図（ａ）参照）、再生パワー制御部１１は、基準値Ｖ
ｒに対応した駆動電流Ｉｒをレーザダイオード１に供給
する（第７図（ｃ）参照）。

これにより、レーザダイオードｌより出力されたレーザ
光は、フォトダイオード１３により受光されて、そのパ
ワーに対応した受光信号Ｉｆが出力モ二タ回路１４に入
力され、それによって、出力パワー検出信号ｏｐが再生
パワー制御部１１にフィードバックされ、レーザダイオ
ード１の出力パワーが、一定値に制御される。

そして、光ピツクアップの作用により、レーザダイオー
ド１より出力されたレーザ光の焦点位置およびトラッキ
ング位置が制御され、光ディスクの記録トラックに記録
された情報が再生される。

この状態で、光ディスクに記録する記録データＶＤが主
制御部より出力されると（第７図（ｂ）参照）、記録パ
ワー制御部１５は、基準値Ｖｖに対応した駆動電流Ｉｗ
をレーザダイオード１に供給する。

これにより、レーザダイオード１には、再生時の駆動電
流Ｉｒに記録時の駆動電流Ｉ＋＋が重畳され、それによ
って、駆動電流Ｉｒと駆動電流■−の和に対応したパワ
ーでレーザダイオードＩが駆動されて、記録データＶＤ
に対応するピットが光ディスクの記録トラックに形成さ
れる。

第８図（ａ）、（ｂ）は、トラッキングサーボ制御部お
よびフォーカシングサーボ制御部の一例を示している。

同図（ａ）において、誤差演算器２１は、受光素子９の
２つの受光面より出力される信号ＴＩ、Ｔ２に基づいて
トラッキング誤差を形成するものであり、そのトラッキ
ング誤差に対応した誤差信号Ｅｔは、ゲイン切換器２２
によってゲイン調整されたのち、位相補償回路２３によ
り位相補償され、アンプ２４を介してトラッキング移動
機構の駆動源をなすトラッキングコイル２５に加えられ
、これによって、レーザビームが記録トラックに倣うよ
うに対物レンズ５が制御される。

同図（ｂ）において、誤差演算器２６は、受光素子１０
０２つの受光面より出力される信号Ｆｌ、Ｆ２に基づい
てトラッキング誤差を形成するものであり、そのトラッ
キング誤差に対応した誤差信号Ｅｆは、ゲイン切替器２
７によってゲイン調整されたのち、位相補償回路２８に
より位相補償され、アンプ２９を介してフォーカシング
移動機構の駆動源をなすフォーカシングコイル２５に加
えられ、これによって、レーザビームが記録トラック上
に結像するように対物レンズ５が制御される。

ゲイン切換器２２の一例を第９図に示す、なお、ゲイン
切換器７も同一な構成をもつ。

図において、誤差信号Ｅｔは、入力抵抗３１を介して演
算増幅器３２の反転入力端に加えられており、演算増幅
器３２の非反転入力端は接地抵抗３３を介して接地され
ている。

また、フィードバック抵抗として、直列接続された抵抗
３４　、３５が設けられており、さらに、この抵抗３５
を短絡するスイッチ３６が配設されている。

このスイッチ３６は、主制御部より出力される記録デー
タυＤが論理レベルＨになっているとオン作動し、論理
レベルＬになっているとオフ作動する。

これにより、記録データＶＤが出力されていないとき、
すなわち、レーザダイオード１の出力パワーが再生時の
小さいパワーになっていて、受光素子９から出力される
信号Ｔｌ、Ｔ２のレベルが小さいときには、スイッチ３
６がオフしているので、誤差信号Ｅｔのゲインが大きい
。

また、記録データＷＤが出力されているとき、すなわち
、レーザダイオード１の出力パワーが記録時の大きいパ
ワーになっていて、受光素子９から出力される信号Ｔｌ
、Ｔ２のレベルが大きいときには、スイッチ３６がオン
しているので、誤差信号Ｅｔのゲインが小さい。

このようなゲイン切換器２２の誤差信号Ｅｔのゲイン１
ｍ作用により、レーザダイオードｌの出力パワーが変化
したときでも、位相補償回路２３に与えられる信号のレ
ベルがほぼ一定値となる。

しかしながら、このような従来装置では、次のような不
都合を生じていた。

すなわち、光ディスクにデータを記録／再生した直後に
レーザダイオードｌをオフすると、データ記録／再生時
におけるトラッキングサーボ制御およびフォーカシング
サーボ制御が中断されて、焦点位置および記録トラック
に位置決めされていたレーザビームがそれぞれの位置決
め基準位置から外れる。

そのために、次のデータ記録／再生の動作に移行すると
き、トラッキングサーボ制御およびフォーカシングサー
ボ制御を最初からやりなおすことになり、アクセス時間
が長くなる。

そこで、従来では、データ記録／再生動作の待機時にも
、レーザダイオードｌを再生時の出力パワーに制御して
いた。

このように、待機時にもレーザダイオード１から出力さ
れるレーザビームが光ディスクに照射されるため、光デ
ィスクの疲労が大きくなり、その寿命が短くなるという
不都合を生じていた。

［目的］ 本発明は、かかる従来技術の不都合を解消するためにな
されたものであり、光記憶媒体の疲労を軽減できる半導
体レーザ素子の駆動制御方法を提供することを目的とし
ている。

［構成］ 本発明は、この目的を達成するために、記録時と再生時
と待機時でそれぞれことなる出力基準値を設定している
。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細
に説明する。

第１図は、本発明の一実施例にがかるレーザダイオード
の駆動制御装置を示している。なお、同図において、第
６図と同一部分および相当する部分には、同一符号を付
している。

同図において、スイッチ４１およびスイッチ４２は、そ
れぞれ、基準値設定器４３より出力される、再生時基準
値Ｖｒおよび待機時基準値Ｖｔを再生パワー制御部１１
に出力するものである。これらのスイッチ４１．４２は
、スイッチ切換制御部４４により、排他的にオン／オフ
制御される。

以上の構成で、光ディスクにデータ記録／再生を行わな
い待機時には、図示しない主制御部より出力されるレー
ザダイオードオン信号ＬＯが論理Ｈレベルになるととも
に、待機信号ＷＴが論理Ｈレベルになる（第２図（ａ）
、（ｂ）参照）。

これにより、スイッチ切換制御部４４は、スイッチ４２
をオンするとともにスイッチ４１をオフし、これにより
、再生パワー制御部１１には、基準値として待機時基準
値Ｖｔが加えられる。

それによって、再生パワー制御部１１は、待機時基準値
Ｖｔに対応した駆動電流Ｉｔをレーザダイオード１に供
給する（第２図（ｄ）参照）。

一方、出力モニタ回路１４からは、レーザダイオード１
より出力されたレーザ光のパワーに対応した出力パワー
検出信号Ｄρが再生パワー制御部１１にフィードバック
され、これによって、レーザダイオード１の出力パワー
、が一定値に制御される。

そして、光ピツクアップの作用により、レーザダイオー
ド１より出力されたレーザビームが、光ディスクの記録
トラック上に位置決めされる。

なお、このときに光ピツクアップより得られる再生信号
のレベルは、後段の信号再生回路（図示路）が適切に処
理できるほど大きくない。

この状態で、光ディスクよりデータを再生するとき、主
制御部は待機信号ＶＴを論理レベルしに立ち下げる。

これにより、スイッチ切換制御部４４は、スイッチ４１
をオンするとともにスイッチ４２をオフし、それによっ
て、再生パワー制御部１１には、基準値として再生時基
準値Ｖｒが入力される。

それによって、再生パワー制御部１１は、再生時基準値
Ｖｒに対応した駆動電流Ｉｒをレーザダイオード１に供
給する。

これにより、光ピツクアップより得られた再生信号は、
信号再生回路によって再生データに変換され、それによ
って、光ディスクの記録トラックに記録された記録デー
タが再生される。

さらに、この状態から、記録データｗＤが主制御部より
出力されると（第２図（Ｃ）参照）、記録パワー制御部
１５が基準値Ｖｗに対応した駆動電流Ｉｗをレーザダイ
オード１に供給する。

これにより、レーザダイオード１には、再生時の駆動電
流１ｒに記録時の駆動電流■−が重畳されて、駆動電流
Ｉｒと駆動電流Ｉｗの和に対応したパワーでレーザダイ
オードｌが駆動され、それによって、記録データ１ｌｌ
Ｄに対応するピットが光ディスクの記録トラックに形成
される。

したがって、待機時には、再生時よりもさらに小さく、
レーザビームのトラッキング制御およびフォーカシング
制御が可能な程度の小さなパワーでレーザダイオード１
が駆動されるので、はとんど光ディスクの媒体の劣化を
引き起こすことがない。

また、このようにして、レーザビームのパワーを３段階
に切り換えると、トラッキングサーボ制御部およびフォ
ーカシングサーボ制御部において、誤差信号のゲインを
切り換えるゲイン切換器２２゜２７（第８図（ａ）、（
ｂ）参照）も、それに応じてゲインを３段階に切り換え
る必要があり、そのためのゲイン切換器２２の一例を第
３図に示す。なお、同図において、第９図と同一部分に
は同一符号を付している。

このゲイン切換器２２が第９図に示したものと相違する
点は、演算増幅器３２のフィードバック抵抗の抵抗３５
．３６に抵抗４５を直列接続し、この抵抗４５を短絡す
るスイッチ４６を設けるとともに、スイッチ３６により
直列接続された抵抗３５と抵抗４５を短絡させた点であ
る。また、スイッチ４６は、待機信号ＷＴをインバータ
４７で反転させた信号によってオンオフされる。

すなわち、待機時で、待機信号ｗ丁が論理レベル１１に
なっているときには、スイッチ４６がオフしており、そ
れにより、誤差信号Ｅｔは、抵抗３４，３５．４５を全
て直列させたときの抵抗値に対応したゲインで増幅され
る。

また、データ再生時で待機信号ＶＴが論理レベルＬにな
っているときには、スイッチ４６がオンするので抵抗４
５が短絡され、それによって、誤差信号Ｅｔは、抵抗３
４．３５を直列させたときの抵抗値に対応したゲインで
増幅される。

さらに、記録データＶＤが出力されるときには、スイッ
チ３６がオンするため、抵抗３５および抵抗４５が短絡
され、それによって、誤差信号Ｅｔは、抵抗３４の抵抗
値に対応したゲインで増幅される。

したがって、このようなゲイン切換器２２の誤差信号Ｅ
ｔのゲイン調整作用により、レーザダイオード１の出力
パワーが３段階に変化したときでも、次段回路の位相補
償回路２３に与えられる信号のレベルがほぼ一定値とな
る。

それによって、トラッキングサーボ制御系が、常に同一
の条件で作用する。なお、フォーカシング制御系のゲイ
ン切換器２７も、第３図に示したゲイン切換器２２と同
一に構成される。

これにより、待機時に非常に小さいパワーでレーザダイ
オード１が駆動されたときにも、トラッキングサーボ制
御系およびフォーカシングサーボ制御系が適切に制御動
作できるために充分なゲインが得られ、レーザビームが
データ再生時および記録時と同様に位置決めされる。

なお、上述した実施例では、フォーカシングサーボ制御
としてナイフェツジ法を用いているが。

これ以外の方法を用いるものにも、本発明を適用できる
。

また、本発明は、光デイスク以外の光記憶媒体にデータ
を記録／再生するものについても、同様に適用できる。

［効果］ 以上説明したように、本発明によれば、記録時と再生時
と待機時でそれぞれことなる出力基準値を設定しており
、待機時のレーザビームの出力を非常に小さい値に設定
しているので、光記憶媒体の疲労を軽減でき、その寿命
を延長できるという効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるレーザダイオードの
駆動制御装置を示すブロック図、第２図は第１図の装置
の動作を説明するための波形図、第３図は本発明の一実
施例にかかるゲイン切換器を例示した回路図、第４図（
ａＬ（ｂ）は光ピツクアップの構成例を示す概略図、第
５図（ａ）〜（Ｃ）はフォーカシング制御の原理を説明
するための概略図、第６図はレーザダイオードの開動制
御装置の従来例を示すブロック図、第７図は第６図の装
置の動作を説明するための波形図、第８図（ａ）はトラ
ッキングサーボ制御系の構成例を示すブロック図、同図
（ｂ）はフォーカシングサーボ制御系の構成例を示すブ
０ツク図、第６図はゲイン切換器従来例を示した回路図
である。 １１・・・再生パワー制御部、１２・・・記録パワー制
御部、１３・・・フォトダイオード、１４・・・出力モ
ニタ回路、１５・・・記録パワー制御部、１６．４３・
・・基準値設定器、　３１，３３，３４，３５．４５・
・・抵抗、３２・・・演算増幅器、３６．４１．４２，
４６・・・スイッチ、４７・・・インバータ。 第１図 第２図 第３図 第４図 （ａ） 第５図 第６図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光記憶媒体にデータを記録するためのレーザビー
   ムを発生する半導体レーザ素子の出力をフィードバック
   してこの半導体レーザ素子の出力を所定値に制御する半
   導体レーザ素子の駆動制御方法において、記録時と再生
   時と待機時でそれぞれ異なる出力基準値を設定すること
   を特徴とする半導体レーザ素子の駆動制御方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載において、前記待機時
   の出力基準値は、レーザビームの位置決め制御を行える
   下限値に対応して設定されることを特徴とする半導体レ
   ーザ素子の駆動制御方法。