JPH05314529A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ピックアップ装置の書き込み／消去時の半
導体レ−ザ制御において、部品点数の増加やコスト上昇
を伴うことなくゲインリップルを抑え、極力広帯域光量
制御手段を提供する。 【構成】 発光量モニタ用受光素子への入射光を平行光
にすると共に、受光素子の有効受光領域よりこれに入力
するレ−ザ光束面積を小さくし、あるいは受光素子の前
段にアパ−チャを備える等の手段によって受光素子の有
効受光領域以外に光が入射しないようにすることによっ
て、半導体型受光素子に空乏層外生成キャリアの発生を
抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ピックアップ装置に関
し、詳細には光ディスク装置等に使用する光ピックアッ
プのレ−ザ発光量制御手段の改良に関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年大容量記憶媒体として光ディスクが注
目を集めており、光ディスクに対して書き換え自在な記
録再生装置（以下、光ディスク装置という）も開発され
るようになった。これら光ディスク装置の光発生源とし
ては半導体レ−ザが一般的であるが、その発光量制御は
情報記録精度向上、記録速度向上を図る上から極めて重
要なファクタである。従来、光ディスク装置における半
導体レ−ザの制御方法としては、読み出し時（リ−ドパ
ワ−制御）では数キロヘルツ（ｋＨｚ）のアナログ制御
で行い、記録／消去の際のレ−ザ制御（ピ−クパワ−制
御）においてはテストパルス法を使用するのが一般的で
ある。

【０００３】すなわち、光ディスク装置においてはディ
スク盤面上に照射するレ−ザ光レベルは記録及び再生中
には駆動装置の使用環境に対して変動してはならない
が、半導体レ−ザの印加電流／発光出力特性（Ｉ−Ｐ特
性）は温度に対して変動するばかりでなく、経年変化に
よっても変動する。そこでＩ−Ｐ特性の変動に対して光
出力及び再生出力を一定に保つためには、発光出力を監
視し、これが一定になるように印加電流を制御する必要
がある。再生時には再生モ−ド時のモニタ出力をフィ−
ドバック制御するが、記録時のレ−ザ光は任意の時間に
セクタを書き込むために発生される短パルス出力である
ため、その発光量を正確に制御するのが困難である。テ
ストパルス法はこのための制御方法であって、セクタの
記録直前のＣＣＳフォ−マット中のＧＡＰ部において、
数百ｎＳ程度の短時間に半導体レ−ザをピ−クパワ−で
発光させ、例えばこの間に再生モニタ出力をＡ／Ｄ変換
し、変換したデジタルデータによってその時のＩ−Ｐ特
性の傾きを求め高速フォワ−ド制御によってレ−ザの発
光量を制御し、あるいは前記発光時間内にその光量を検
出すると共に基準量と比較することによって誤差を補正
する方法である。

【０００４】この際、テストパルス期間内の極めて短時
間中に発光量を監視検出するためには、応答が速くしか
もゲインリップルが小さい受光素子が不可欠であるが、
従来の受光素子自体ではこの要求に合致するものの入手
が困難であった。このため、モニタ光を集光することが
有効であることに着目し、モニタ光を凹面鏡あるいはレ
ンズによって受光素子に集める方法が提案されていた。
しかしながら、従来のこの方法では部品点数の増加や部
品の大型化を招き、装置全体の小型化が困難となるばか
りでなく、コストが増大するといった欠点があった。

【０００５】

【発明の目的】本発明はこのような従来の光ピックアッ
プ装置における欠点を除去するためになされたものであ
って、大型化及びコスト上昇を伴うことなく高速な応答
を得られ、しかもゲインリップルを極力小さくした光ピ
ックアップ装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【発明の構成】本発明は上記目的を達成するために、発
光量モニタ用受光素子への入射光を平行光にすれば効果
的であることに着目し、かつ、受光素子の有効受光領域
以外にレ−ザ光が入射しないようにすることによってゲ
インリップルを抑圧するように構成したものである。す
なわち、本願第１の本発明の光ピックアップ装置では、
半導体レ−ザ発生手段と、そのレ−ザを平行光にするカ
ップリングレンズと、該平行光の一部を受光する受光素
子と、該受光レベルを監視することによって半導体レ−
ザ出力を一定に保つ手段と、前記受光素子の有効受光領
域外にレ−ザ光が照射されないようにする手段とを備え
たことを特徴とする。また上記前記受光素子の有効受光
領域外にレ−ザ光が照射されないようにする手段は、例
えば前記受光素子の有効受光領域面積をこれに入射する
レ−ザ光面積より大きくしたものであることを特徴とし
ている。

【０００７】また、本願第２の光ピックアップ装置で
は、半導体レ−ザ発生手段と、そのレ−ザを平行光にす
るカップリングレンズと、該平行光の一部を反射し残り
を透過するビ−ムスプリッタと、前記反射された光を受
光する受光素子と、該受光素子に入射するレベルを監視
することによって半導体レ−ザ出力を一定に保つ手段
と、前記受光素子とビ−ムスプリッタとの間に該受光素
子の有効受光領域外に入射するレ−ザ光を遮光するアパ
−チャとを備えたことを特徴とする。

【０００８】更に、前記アパ−チャはその光通過領域を
前記受光素子の有効受光領域と等しいか又は小さい面積
とし、該アパ−チャを前記受光素子に接して配置し、又
は前記アパ−チャの光通過領域にフィルタ機能を持たせ
ることによって前記受光素子への入射光量を減少させた
ことを特徴としたものである。

【０００９】以下、図示した実施例に基づいて本発明の
光ピックアップ装置を詳細に説明する。図１は本発明の
一実施例を示す概要構成図であり、ここに示す光ピック
アップ装置の光ピックアップ部１はレ−ザを発生する半
導体レ−ザ２と、このレ−ザ光を平行光にするカップリ
ングレンズ３と、平行にされたレ−ザ光の一部を反射
し、残りを透過するビ−ムスプリッタ４と、上記反射さ
れたレ−ザ光１を受光する受光素子５と、上記透過した
レ−ザ光を集光する対物レンズ６と、光ディスク７の面
から反射されたレ−ザ光を集光する第二のレンズ８と、
この光ディスクからの反射レ−ザ光を受けて電気信号に
変換する再生信号検出用受光素子９とを備えたものであ
る。

【００１０】この構成において動作の概要を説明すれ
ば、半導体レ−ザ２から発射したレ−ザ光はビ−ムスプ
リッタ４に入射するが、その一部は対角線状に形成され
た反射膜によって図面左方向に反射され発光量モニタ受
光素子５に至り、残りのレ−ザはビ−ムスプリッタ４を
透過し対物レンズ６によって集光された後光ディスク７
に照射される。再生動作の場合は周知の通り光ディスク
７の表面に形成された微細構造ピットから反射した上記
レ−ザが再び対物レンズ６を経てビ−ムスプリッタ４に
入射し、レ−ザ光の波長と距離及び偏波面の関係によっ
て該ビ−ムスプリッタ４により図面右方向に反射され再
生信号検出用受光素子９に伝達され、電気信号に変換さ
れた後増幅回路１０等を経て図示を省略した信号検出系
に出力される。

【００１１】また一方、光ディスクに記録する場合は、
光ディスク７の表面にデータピットを形成すべく、前記
半導体レ−ザ２からは高出力のレ−ザ光が出力される
が、その一部は発光量モニタ受光素子５にて検出され、
電気信号に変換後図示を省略した制御系に伝達されて、
そのときの発光量が検出される。このとき、上記半導体
レ−ザ２から出力されるレ−ザ光の光束径がｄ１である
とすると、図２に示す通り上記発光量モニタ用受光素子
５の有効受光領域の一辺の寸法ｄ２を上記ｄ１より大き
くすることが肝要であって、このことによって上述した
従来の光ディスク装置の欠点が除去され、本発明の目的
が達成される。

【００１２】このことを詳細に説明すれば、図１に示し
た構成において記録あるいは消去モ−ドを考えると、半
導体レ−ザ２から出力され平行光にされたレ−ザ光を受
光素子５にて受光する際、その有効受光領域以外の部分
にレ−ザ光が入射すると図２に示すように高周波領域に
なるほどゲインが低下する。図２では１００キロヘルツ
と１０メガヘルツでのゲイン差が明らかであってこの範
囲においてゲインリップルが発生している。なお、同図
のゲイン特性曲線以外の曲線は参考に示した位相特性で
あって、後述する特性図面についても同様である。

【００１３】このようにゲインリップルを発生する理由
は、有効受光領域以外にレ−ザ光が入射すると半導体の
空乏層外生成キャリアが発生するためであり、このキャ
リアの拡散速度が遅いことに起因する。即ち、受光素子
としてのフォトダイオ−ドの応答速度は生成したキャリ
アをどれだけ速く外部回路に電流として出力し得るかを
示す値で、主として端子間容量と負荷抵抗の時定数及び
空乏層外生成キャリアの拡散時間によって決定される。
また、空乏層外生成キャリアは入射光が半導体のＰＮ接
合からはずれたフォトダイオ−ドのチップ周辺部や空乏
層より更に深い基低部で吸収された場合に発生し、これ
らのキャリアが拡散するには一般に数マイクロ秒程度を
要するため、このような空乏層外生成キャリアの存在は
受光素子全体の応答速度を著しく低下させる原因となっ
ている。このような原因によって所要帯域内にてゲイン
リップルが存在すると低周波数領域と高周波数領域とで
発光量に差が発生し、高精度なレ−ザ制御が不可能とな
る。

【００１４】そこで、本発明では上述したようにビ−ム
スプリッタ４によって反射し受光素に導く発光量モニタ
レ−ザのビ−ム寸法より受光素子の有効受光領域の寸法
を大きくすることによって受光素子の有効受光領域以外
にレ−ザ光が入射しないようにする。この構成によれば
応答を遅延させる主たる原因の空乏層外生成キャリアが
発生しなくなるので、応答を遅らせることがなく、した
がって所望周波数帯域内でのゲインリップルを排除し得
る。

【００１５】図３は本発明の変形実施例を示す図であっ
て、同図（ａ）に示すようにこの実施例では上記発光量
モニタ受光素子５に対するレ−ザ入射光をアパ−チャ１
１によって制限し、当該受光素子の有効受光領域以外に
レ−ザ光が入射しないようにしたものである。すなわ
ち、ビ−ムスプリッタ４と発光量モニタ受光素子５との
間にアパ−チャ１１を挿入し、しかもその光通過窓の面
積を受光素子５の有効受光領域面積より小さくすること
によって、受光素子５に入射するレ−ザ光が同図（ｂ）
に示すように受光面内に納まるようにしたものである。
この実施例によれば上記図１に示したものと同様な効果
が得られ、更に半導体レ−ザから発生するレ−ザのビ−
ム幅に制限がなくなるので、設計の自由度が大きくなる
利点がある。

【００１６】更に図４は本発明の他の変形実施例を示し
たもので、同図（ａ）は図３に示した例であるが、場合
によってはアパ−チャ１１をレ−ザ光が通過する際にア
パ−チャ１１の通過窓周縁にて光が回折し光束が広がり
受光素子の有効受光領域外にレ−ザが入射することがあ
る。そこで、同図（ｂ）に示す変形例のように上記アパ
−チャ１１を発光量モニタ用受光素子５の受光面に密接
して取り付けるようにすれば、このような不具合の発生
を防止することができる。なお、このときもアパ−チャ
の光通過窓の寸法は受光素子の有効受光領域寸法と同一
かあるいはそれより小さい寸法にすべきことは当然であ
る。

【００１７】以上の実施例はモニタ光量が適切な場合に
ついての説明であるが、モニタ光量が大き過ぎる場合も
得られる周波数帯域が狭くなることがある。一般にゲイ
ン帯域は利得が半分になる領域として定義されるが、電
力比較では基準値から−３ｄＢ低下するまでの幅を云
い、例えば受光量が適当な場合には図５（ａ）に示され
るように１ｋＨｚから２５ＭＨｚまでの約２５ＭＨｚ
（メガヘレツ）が帯域となるのに対し、受光量が４倍に
増えると同図（ｂ）に示すように一挙に２．８ＭＨｚと
なってしまう。このような不具合が発生する理由は、受
光素子への入力光量が大きいと受光素子が飽和してしま
うためである。

【００１８】そこで本発明では図６に示すようにアパ−
チャ１１の通過窓１１ａに光透過率α％のフィルタ機能
を持たせ、受光素子５への光入射量を減衰させる。すな
わち、このフィルタ機能付きアパ−チャは光遮断部Ａの
透過率を０％、光通過域の透過率をα％としたもので、
この手段によればイレ−ス時発光量モニタ用受光素子５
に入射する光量はフィルタ機能がない場合に比べるとα
／１００倍に減衰させることができるから、受光量過多
によるゲインリップル発生を抑え、広い帯域を確保する
ことが可能となる。

【００１９】図７は以上説明した本発明の光ピックアッ
プ装置を半導体レ−ザ制御系を含めて図示した例であっ
て、同図中の符号のうち上記図１、３、及び４と同一符
号は同一のものを示しており、発光量モニタ受光素子５
から出力された信号は増幅器１２によって所定レベルま
で増幅された後リ−ドパワ−制御回路１３と、ピ−クパ
ワ−制御回路に入力され、両者夫々の出力によってＬＤ
（レ−ザダイオ−ド）駆動回路が制御される。

【００２０】リ−ドパワ−制御回路は光ディスクに記憶
された情報を読み出すときのモ−ドで、比較的小電力の
レ−ザ光が半導体レ−ザから出力され常に一定レベルの
光が発生するようにＬＤ駆動回路が制御される。また、
ピ−クパワ−制御回路は光ディスクに情報を書き込みあ
るいは書き込まれた情報を消去する際のモ−ドで、この
時は比較的大きなレベルのレ−ザ光が発生され、同様に
発光量が上述した光量モニタ制御によって一定でベルに
なるように制御される。以上のように本発明は光ピック
アップ装置のゲインリップル発生を抑圧し、広い帯域を
確保する手段であるが、本発明の実施に当たっては上記
実施例に限定されず種々変形が可能であり、また適用す
る装置は上述した形式のもの以外に他の形式の光ピック
アップに適用可能である。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、半導体レ
−ザ出力光を平行光とし、その一部を取り出して発光量
を監視する際に、受光素子の有効受光領域以外に光が入
射しないようにしたので半導体受光素子の応答速度を低
下させる原因となる空乏層外生成キャリアの発生を防止
し、極めて簡単にしかも部品点数の増加を伴うことなく
受光素子の応答速度を向上させゲインリップルを抑圧す
ることができ、もって光ピックアップの周波数帯域を格
段に広げることができる。さらには、受光素子への光入
力過多による帯域劣化を防止したので半導体レ−ザ選択
及び発光量設定等の設計の自由度を向上することも可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概要構成図であり、
（ａ）は光ピックアップ部の構成図、（ｂ）はその発光
量モニタ受光素子の受光面とこれに入射する光との関係
を示した図である。

【図２】本発明の効果を説明するためのゲイン特性図で
ある。

【図３】本発明の変形実施例を示す図であって、（ａ）
は光ピックアップ装置の構成図、（ｂ）はその光量モニ
タ用受光素子の受光面とこれに入力する光との関係を示
す図である。

【図４】本発明の他の変形例を示す図であって、（ａ）
は先に示した本発明の実施例における不具合を説明する
ための図であり、（ｂ）はその欠点を除去するための本
発明の変形例を示す図である。

【図５】本発明の他の実施例の効果を説明するための図
であって（ａ）は適正な受光レベルにおけるゲイン特性
図、（ｂ）は受光量過多の場合のゲイン特性図である。

【図６】本発明の他の実施例を示すアパ−チャの概要図
である。

【図７】本発明の光ピックアップの実施例を半導体レ−
ザ制御系を含めて示した図である。

【符号の説明】

１ 光ピックアップ部、 ２ 半導体レ−ザ、 ３ カ
ップリングレンズ、４ ビ−ムスプリッタ、 ５ 発光
量モニタ受光素子、 ６ 対物レンズ、７ 光ディス
ク、 ８ 集光レンズ、 ９ 再生信号検出用受光素
子、１０、１２ 増幅器、 １１ アパ−チャ、 １３
リ−ドパワ−制御回路、１４ ピ−クパワ−制御回
路、 １５ ＬＤ（レ−ザダイオ−ド）駆動回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レ−ザ発生手段と、そのレ−ザを
   平行光にするカップリングレンズと、該平行光の一部を
   受光する受光素子と、該受光素子に入力する光のレベル
   を監視することによって半導体レ−ザ出力を一定に保つ
   手段と、前記受光素子の有効受光領域外にレ−ザ光が照
   射されないようにする手段とを備えたことを特徴とする
   光ピックアップ装置。
2. 【請求項２】 前記受光素子の有効受光領域外にレ−ザ
   光が照射されないようにする手段として、前記受光素子
   の有効受光領域寸法をこれに入射するレ−ザ光の寸法よ
   り大きくしたことを特徴とする請求項１記載の光ピック
   アップ装置。
3. 【請求項３】 半導体レ−ザ発生手段と、そのレ−ザを
   平行光にするカップリングレンズと、該平行光の一部を
   反射し残りを透過するビ−ムスプリッタと、前記反射さ
   れた光を受光する受光素子と、該受光素子に入射する光
   のレベルを監視することによって半導体レ−ザ出力を一
   定に保つ手段と、前記受光素子とビ−ムスプリッタとの
   間に該受光素子の有効受光領域外に入射するレ−ザ光を
   遮光するアパ−チャとを備えたことを特徴とする光ピッ
   クアップ装置。
4. 【請求項４】 前記アパ−チャの光通過領域を前記受光
   素子の有効受光領域と等しいか又は小さい面積とし、該
   アパ−チャを前記受光素子に接して配置したことを特徴
   とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
5. 【請求項５】 前記アパ−チャの光通過領域にフィルタ
   機能を持たせることによって前記受光素子への入射光量
   を減少させたことを特徴とする請求項３又は４記載の光
   ピックアップ装置。