JPH03266228A - 半導体レーザの制御回路 - 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】 艮皿史互 本発明は、半導体レーザの制御回路に関し、より詳細に
は、光ディスクドライブにおける半導体レーザの制御回
路に関する。例えば、光カード、レーザプリンタ、レー
ザ通信に適用されるものである。

鴛］ｑ１権 従来、半導体レーザの発光パワー制御回路としては、特
開昭５９−１４６４５６号公報に提案されている。第４
図は、従来の半導体レーザの制御回路を示す図で、図中
、２１は半導体レーザ発生器、２２は光検出回路、２３
は基準レベル回路、２４は比較回路、２５はフリップ・
フロップ、２６はカウンタ、２７はＤ／Ａ変換回路、２
８は電流増幅回路、２９はスイッチ回路、３０は発振回
路、３１はオア回路である。この回路動作は、まず、タ
イミング信号ＴＳによってフリップ・フロップ２５はセ
ットされる。フリップ・フロップ２５がセットされると
同時にカウンタ２６は一部リセットされ、フリップ・フ
ロップ２５のセット出力によりカウントを始める。更に
オア回路３１の出力も高論理レベルとなり電流スイッチ
２９がオンとなる。これにより、カウンタ２６のカウン
ト値がＤ／Ａ変換回路２７、電流増幅器２８及び電流ス
イッチ２９を隔て、レーザ発生器２１に流す電流値とな
る。つまりカウンタ２６がカウントアツプしていくに従
ってレーザ発生器２１に流す電流値も増していく。モし
てレーザ発生器２１のレーザ電流がレーザ発生の閾値に
達すると、レーザ発生器２１は発光し始める。

レーザ発生器２１が発光しはじめると光検出回路２２に
よって光量を電気量に変換する。そして比較回路２４は
基準レベル回路２３の参照値と光検出回路２２の出力と
を比較し、フリップ・フロップ２５をリセットするか否
かを決める。光検出回路２２の出力が基準レベル回路２
３の参照値に達し、フリップ・フロップ２５がリセット
されるとカウンタ２６はカウントアツプをやめ、その時
点のカウンタ値をホールドする。又、オア回路３１の出
力も画像信号ＶＩＤＥＯに切り換えられ、画像信号ＶＩ
ＤＥＯに同期してレーザ発生器２１は点滅する。つまり
、タイミング信号ＴＳによってレーザ発生器２１に流す
電流値を一度初期値に戻し、徐々に電流値を増していき
、レーザ光量が基準レベル回路２３で定めたドラム感度
に応じた参照値に達すると、カウンタ２６のカウントア
ツプを止め、そのカウント値をホールドする。これ以降
。

レーザ発生器２１は次に入力するタイミング信号ＴＳに
よってフリップ・フロップ２５がセットされるまでの間
、一定光量を保つ。このようにタイミング信号ＴＳの入
力により、ドラム感度に応じた発光量でレーザ発生器２
１を出力させることができる。

すなわち、第４図に示した制御回路は、半導体レーザの
出射光の一部を光検出回路で検呂して、所定の基準レベ
ルと比較し、比較結果に応じてカウンタを動作させ、カ
ウンタ出力をＤ／Ａ変換器に接続し、この出力に応じて
半導体レーザに流す電流量をコントロールして半導体レ
ーザの発光パワーをコントロールするものである。また
複数の発光パワーを出力するーために、複数の基準電圧
発生回路と比較回路を持って、複数の比較回路のうちの
１つの出力によりカウンタをコントロールしているもの
である。

光ディスクドライブにおいて、情報の記録を行なうには
所定値以上の強度の光を光ディスクに照射するのが一般
的である。また、その光デイスク装置がＣＡＶ方式（Ｃ
ｏｎｓｔａｎｔ　Ａｎｇｕｌａｒ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ：
等角速度方式）を用いている場合に、書き込む半径位置
によって記録パワーを変えるのが一般的となっている。

また１周囲温度（光ディスクの温度）によっても記録パ
ワーを変える場合がある。

そこで従来、半導体レーザの発光パワーを変化させる方
法として、第４図に示したようなものがあった。ところ
がこの方法は各発光パワーに対してそれぞれカウンタ値
をコントロールするため、例えば、第１の発光パワーＰ
ａから第２の発光パワーｐｂに変化させるには、−度カ
ウンタをリセットしてから制御する必要があり、第１の
発光パワーＰａから第２の発光パワーｐｂに発光パワー
を変化させるのに時間がかかるという欠点を有していた
。特に、光デイスク装置においては、高速アクセスが必
要であり、発光パワーを変化させるのに時間がかかるの
は重大な欠点となっていた。

且−一枚 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
発光パワーを変化させる時に時間のかがらない対応を可
能とし、また光ディスクに記録する際に内周から外周に
書き込み位置が変化しても、即座に記録パワーを変化さ
せることのできる半導体レーザの制御回路を提供するこ
とを目的としてなされたものである。

１−一部 本発明は、上記目的を達成するために、（１）半導体レ
ーザを第１の発光パワーに制御し、該制御出力のホール
ドが可能な第１の制御ループと、前記半導体レーザをデ
ィジタル値により第２の発光パワーに制御する第２の制
御ループと、該第２の制御ループで制御する第２の発光
パワーの基準電圧となる基準電圧設定手段とから成り、
前記第１の発光パワーと前記第２の制御ループで制御さ
れている発光パワーとのディジタル値から、新たに出力
す入き第２の発光パワーが得られるディジタル値を演算
し、かつ前記第２の制御ループのアップダウンカウンタ
に設定し、前記第２の制御ループの基準電圧を前記基準
電圧設定手段により新しい第２の発光パワーに対応した
基準電圧に再設定すること、更には、（２）前記第１の
発光パワーの制御と前記第２の発光パワーの制御を、光
ディスクドライブの光ディスクの内周から外周に書き込
み位置を変化させる場合の記録パワーとして用いること
を特徴としたものである。以下、本発明の実施例に基づ
いて説明する。

第１図は、本発明による半導体レーザの制御回路の一実
施例を説明するための構成図で、図中、１は半導体レー
ザ、２は受光素子、３はＩ　−Ｖ（電流−電圧）変換器
、４はサンプル・ホールド回路、５は第１の比較器、６
は第１の電流源、７はスイッチ素子、８はｃｐｕ　（中
央処理装＠）、９は第１のＤ／Ａ変換器、１０は第２の
比較器、１１はアップダウンカウンタ、１２は第２のＤ
／Ａ変換器、１３は第２の電流源である。ここでは、Ａ
　Ｌ　Ｐ　Ｃ（Ａｕｔｏ　Ｌａ５ｅｒ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃ
ｏｎｔｒｏｌ）エリアを持つ光ディスクに応用した場合
について説明する。

光ディスクドライブにおける光導体レーザ１の発光パワ
ーは、電源投入後、再生パワーで点灯し、フォーカスサ
ーボ、トラックサーボを入れてＩＤ等を読み出し可能な
状態となる。このときの半導体レーザ１のパワー制御は
半導体レーザ１からの出射光の一部を受光して光電変換
する受光素子２の出力をＬ−Ｖ（電流−電圧）変換器３
で電流を電圧に変換する。このＩ−Ｖ変換器３の出力を
サンプル・ホールド回路４をサンプルモードとしてその
まま通過させ、この値を第１の比較回路５によって第１
の基準電圧ＶｒｅｆＲと比較し、その比較結果（第１の
比較回路５の出力はアナログ信号）に応じて、第１の電
流源６によって半導体レーザ１に流される電流工、をコ
ントロールして再生パワーの制御を行なう。このときの
再生パワーをＰＲとする。このときスイッチ素子７はＯ
ＦＦとする。

上述の方法で半導体レーザ１は再生パワーＰＲで発光し
、光ディスクの再生が可能となる。そこでＩＤ等を読ん
で、ＡＬＰＣエリアの検出が可能となる。ＡＬＰＣエリ
アは半導体レーザ１の発光パワーの制御を行なうために
用意された領域であり、その領域においては、半導体レ
ーザを試しに記録パワー（消去パワー）で発光させても
よく、情報の記録／再生には使用されない領域である。

またＡＬＰＣエリアは光デイスク上の各トラックに数個
から数十個断続的にあるのが一般的である。

そこで電流投入後、ＡＬＰＣエリアの検出が可能となっ
たら、ＡＬＰＣエリアで半導体レーザ１が所定の記録パ
ワーＰｏで発光するように次の手順でコントロールする
。

まず、ＡＬＰＣエリアを検出したら、サンプルホールド
回路４を第１のコントロール端子をコントロールして、
ＡＬＰＣエリアにおいてはホールドモードとする。また
これと同期して第２のコントロール端子をコントロール
してスイッチ素子７をＯＮにする。またあらかじめＣＰ
Ｕ８により第１のＤ／Ａ変換器９出力をコントロールし
、記録パワーＰｏに対応した第２の基準電圧Ｖ　ｒｃｆ
Ｐｏを発生させておく。この状態でＡＬＰＣエリアにお
いて半導体レーザ１の発光量に応じたＩ−Ｖ変換器３の
出力と第２の基準電圧ＶｒｅｆＰ、を第２の比較器１０
により比較する。この比較結果（第２の比較回路１０の
出力はディジタル信号）により、アップダウンカウンタ
１１のカウントモードが、アップなのかダウンなのか決
定され、決定後に１個のカウントパルスがアップダウン
カウンタ１１に入力され、カウントアツプあるいはダウ
ンされる。

このカウント値を第２のＤ／Ａ変換器１２に入力し、第
２のＤ／Ａ変換器１２に接続された第２の電流源１３に
流れる電流■２をコントロールする。

これにより各ＡＬＰＣエリアにおいて１カウントずつす
ることにより、ＡＬＰＣエリアにおける半導体レーザ１
の発光パワーはＰｏとなる。このときの工２の値をＩ２
Ｐ、とする。すなわち、この状態で半導体レーザ１に流
れる電流が工、のとき発光パワーはＰつで発光し、電流
が１１＋Ｉ、Ｐ、のときはＰｏで発光する。この様子を
第２図に示す。

第２図は半導体レーザの電流−光出力曲線を示す図であ
る。

次に光ディスクドライブが、実際にデータを記録する場
合を考える。このとき内周に記録するために、必要な記
録パワーをＰｌとする。このときＣＰｔ８は前述した発
光パワーＰｏのときのアップダウンカウンタ１１の出力
を読み込み、このカウント値をＣ８とする。このとき半
導体レーザ１の微分効率ηは ｍ−１１１１５−・・・（１）式 ％式％ で与えられＩ２Ｐゎはカウント値Ｃ０に比例する。

よって記録パワーＰ１を得るには、アップダウンカウン
タ１１に次式で与えられるカウント値Ｃ７をロードする
ことにより得られる。

またアップダウンカウンタ１１にカウント値Ｃ１をロー
ドすると同時に、第１のＤ／Ａ変換器９に与えるデータ
をＣＰＵ８により変更して第２の基準電圧をＶ　ｒｅｆ
　Ｐ　０からＶｒｅｆＰ＋に変更しておく。

これによって、実際のデータエリアが来たらサンプルホ
ールド回路４をホールドモードとして、スイッチ素子７
を書き込みデータに応じて０Ｎ１０ＦＦすることにより
、半導体レーザ１を記録パワーＰ、で点灯できる。

また次にＡＬＰＣエリアが来ると、第２の基準電圧Ｖｒ
ｅｆＰ工に応じて、発光パワーをＰｌで制御し続ける。

第３図は、中央処理装置（ＣＰｔ、’）の動作を説明す
るためのフローチャートである。以下、各ステップに従
って順に説明する。

史刊；　まず、第１のＤ／Ａ変換器９の出力をコントロ
ールし、その出力Ｐ０に対応した第２の基準電圧Ｖ　ｒ
ｅｆ　Ｐ　ｏの設定を行う。

旦」４；　Ａ　Ｌ　Ｐ　Ｃエリアでのパワー制御を行う
ために、パワーが一定値に安定するまで待つ。

Ｉ」４；　Ａ　Ｌ　Ｐ　Ｃエリアでのパワー制御あるい
はデータ書き込みを行うために記録パワーの変更が必要
かどうか判断する。

射」Ａ；記録パワーの変更が必要であれば、カウント値
をリード（ｒｅａｄ）する。

１」壊；新カウント値をアップダウンカウンタで演算す
る。

射見咀；新カウント値をロード（ｌｏａｄ）する。

射見丘；第２の基準電圧を中央処理装置と第１のＤ／Ａ
変換器で再設定する。

さらに記録パワーをＰＭにかえるときも、アップダウン
カウンタ１１のカウント値と、現在の記録パワーＰ１か
ら次のカウント値を計算するのみで、記録パワーをＰＭ
に変更できる。以下同様に順次記録パワーを変更できる
。

羞−一来 以上の説明から明らかなように、本発明によると、第１
の制御回路により第１の発光パワーＰｘが制御され、第
２の制御回路により第２発光パワーＰ０がアップダウン
カウンタを用いて制御されることにより、このカウンタ
値と第２の発光パワーＰ、、及び第３の発光パワーＰ１
から新たなカウンタ値を演算し、カウンタにロードして
、第３の発光パワーＰ１が即座に発光できるようにし、
かつ第２の制御回路の基準電圧を変更しているので、第
３の発光パワーＰ１の制御も続けて行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明による半導体レーザの制御回路の一実
施例を説明するための構成図、第２図は、半導体レーザ
の電流−光出力曲線を示す図、第３図は、中央処理装置
（ｃｐｕ）の動作を説明するためのフローチャート、第
４図は、従来の半導体レーザの制御回路を説明するため
の図である。 １・・・半導体レーザ、２・・受光素子、３・・Ｉ−Ｖ
変換器、４・・サンプル・ホールト回路、５・・・第１
の比較器、６　・第１の電流源、７・・・スイッチ素子
、８・・・ＣＰＬＩ　（中央処理装置）、９・・・第１
のＤ／Ａ変換器、１０・・・第２の比較器、１１・・・
アップダウンカウンタ、１２・・・第２のＤ／Ａ変換器
、１３・・第２の電流源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体レーザを第１の発光パワーに制御し、該制御
   出力のホールドが可能な第１の制御ループと、前記半導
   体レーザをディジタル値により第２の発光パワーに制御
   する第２の制御ループと、該第２の制御ループで制御す
   る第２の発光パワーの基準電圧となる基準電圧設定手段
   とから成り、前記第１の発光パワーと前記第２の制御ル
   ープで制御されている発光パワーとのディジタル値から
   、新たに出力すべき第２の発光パワーが得られるディジ
   タル値を演算し、かつ前記第２の制御ループのアップダ
   ウンカウンタに設定し、前記第２の制御ループの基準電
   圧を前記基準電圧設定手段により新しい第２の発光パワ
   ーに対応した基準電圧に再設定することを特徴とする半
   導体レーザの制御回路。 ２、前記第１の発光パワーの制御と前記第２の発光パワ
   ーの制御を、光ディスクドライブの光ディスクの内周か
   ら外周に書き込み位置を変化させる場合の記録パワーと
   して用いることを特徴とする請求項１記載の半導体レー
   ザの制御回路。