JPH0595150A

JPH0595150A - レーザ制御回路

Info

Publication number: JPH0595150A
Application number: JP3183733A
Authority: JP
Inventors: Mikio Yamamuro; 美規男山室; Yutaka Saito; 豊斉藤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1993-04-16
Also published as: US5268914A

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、レーザ光出力を安定、かつ高帯域
に制御できることを目的とする。【構成】この発明は、レーザダイオード９からの光の発
光量をフォトダイオードＰＤにより検出し、この検出し
た電流をＣＲフィルタ６２で高周波分と低周波分に分離
し、この分離された低周波分の電流をアンプＡ１で増幅
し、この増幅された電流と上記ＣＲフィルタ６２で分離
された高周波分の電流とを加算し、この加算した電流を
アンプＡ２で電圧に変換し、この変換された電圧に応じ
て上記レーザダイオード９によるレーザ光の発光量を制
御するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば光ディスクに
対して情報の記録あるいは再生を行うディスク装置に用
いられるレーザ制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、例えば光学ヘッド内の半
導体レーザ発振器（光源）より出力されるレーザ光によ
って、光ディスクに情報を記録したり、光ディスクに記
録されている情報を光学ヘッド内の検知器を用いて電気
信号に変換した後、ビデオ信号に変換することにより、
読出す光ディスク装置が種々開発されている。

【０００３】上記半導体レーザ発振器を制御するレーザ
制御回路において、半導体レーザ発振器の温度変化に対
するレーザ光の変化を、レーザ光に対するモニタ電流を
用いたフィードバック制御によって閾値電流を補正し、
一定光量に保つようにしていた。

【０００４】しかし、従来は、この制御の帯域が狭かっ
たため、もどり光ノイズによる半導体レーザ発振器によ
るレーザ光出力の変動、データ信号、制御信号への影響
が押さえられない。また、記録パルスに対応する応答速
度が不十分だったため、フィードバック制御による光量
制御ができなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、レーザ光
出力を安定、かつ高帯域に制御できないという欠点を除
去するもので、レーザ光出力を安定、かつ高帯域に制御
できるレーザ制御回路を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のレーザ制御回
路は、レーザ光を発生する光源、この光源からの光の発
光量を検出する検出手段、この検出手段により検出した
電流を高周波分と低周波分に分離する分離手段、この分
離手段で分離された低周波分の電流を増幅する増幅手
段、この増幅手段で増幅された電流と上記分離手段で分
離された高周波分の電流とを加算する加算手段、この加
算手段で加算した電流を電圧に変換する処理手段、およ
びこの処理手段で得られた電圧に応じて上記光源による
レーザ光の発光量を制御する制御手段から構成されてい
る。

【０００７】

【作用】この発明は、上記のような構成において、光源
からの光の発光量を検出し、この検出した電流を分離手
段で高周波分と低周波分に分離し、この分離された低周
波分の電流を増幅し、この増幅された電流と上記分離手
段で分離された高周波分の電流とを加算し、この加算し
た電流を電圧に変換し、この変換された電圧に応じて上
記光源によるレーザ光の発光量を制御するようにしたも
のである。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例に
ついて説明する。

【０００９】図２は、ディスク装置を示すものである。
このディスク装置は光ディスクなどで構成されるディス
ク１に対し集束光を用いて情報を記録、再生（あるいは
消去動作）を行うものである。

【００１０】上記ディスク１の表面には、スパイラル状
に溝（記録トラック）が形成されており、このディスク
１は、モータ２によって例えば一定の速度で回転され
る。このモータ２は、モータ制御回路１８によって制御
されている。

【００１１】上記ディスク１に対する情報の記録、再生
は、上記ディスク１の下部に設けられている光学ヘッド
３によって行われる。この光学ヘッド３は、リニアモー
タ３１の可動部を構成する駆動コイル１３に固定されて
おり、この駆動コイル１３はリニアモータ制御回路１７
に接続されている。

【００１２】このリニアモータ制御回路１７には、リニ
アモータ位置検出器２６が接続されており、このリニア
モータ位置検出器２６は、光学ヘッド３に設けられた光
学スケール２５を検出することにより、位置信号を出力
するようになっている。

【００１３】また、リニアモータ３１の固定部には、図
示しない永久磁石が設けられており、上記駆動コイル１
３がリニアモータ制御回路１７によって励磁されること
により、光学ヘッド３は、ディスク１の半径方向に移動
されるようになっている。

【００１４】なお、上記ディスク１では穴開きによりピ
ットを形成する記録膜が用いられているものであるが、
相変化を利用している記録膜や多層記録膜のものを用い
ても良い、またディスクとして光磁気ディスク等を用い
ても良い。上記の場合、光学ヘッド等の構成も同様に変
更される。

【００１５】上記光学ヘッド３には、対物レンズ６が図
示しないワイヤあるいは板ばねによって保持されてお
り、この対物レンズ６は、駆動コイル５によってフォー
カシング方向（レンズの光軸方向）に移動され、駆動コ
イル４によってトラッキング方向（レンズの光軸と直交
方向）に移動可能とされている。

【００１６】また、後述するレーザ制御回路５１によっ
て駆動される半導体レーザ発振器としてのレーザダイオ
ード９より発生されるレーザ光は、コリメータレンズ１
１ａ、ハーフプリズム１１ｂ、対物レンズ６を介してデ
ィスク１上に照射され、このディスク１からの反射光
は、対物レンズ６、ハーフプリズム１１ｂ、集光レンズ
１０ａ、およびシリンドリカルレンズ１０ｂを介して光
検出器８に導かれる。

【００１７】レーザダイオード９の近傍には、レーザダ
イオード９の発光量を検出する発光量検出装置としての
モニタ用のフォトダイオードＰＤが設けられている。こ
のフォトダイオードＰＤからの検出信号としてのモニタ
電流は上記レーザ制御回路５１に供給されるようになっ
ている。

【００１８】上記光検出器８は、４分割のフォトダイオ
ード８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄによって構成されている。

【００１９】上記光学ヘッド３のフォトダイオード８
ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄのカソード側は共通にビデオ信号
用のプリアンプ回路５２に接続され、アノード側はそれ
ぞれフォーカス／トラッキング処理回路４０に接続され
ている。

【００２０】これにより、ディスク１からの反射光に応
じて、フォトダイオード８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄにカソ
ードからアノードへ向かって電流が流れ、これをカソー
ド側から取出した和電流を用いてビデオ信号処理を行
い、アノード側から取出したそれぞれの電流を用いてフ
ォーカス（ディスク１と対物レンズ６の距離を一定に保
つ）／トラッキング（あらかじめディスク１に記録され
ている案内溝に従う）処理を行うようになっている。

【００２１】上記フォーカス／トラッキング処理回路４
０は、増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、フォー
カシング制御回路１５、トラッキング制御回路１６、リ
ニアモータ制御回路１７、加算器３０ａ、３０ｂ、３０
ｃ、３０ｄ、およびオペアンプＯＰ１、ＯＰ２によって
構成されている。

【００２２】すなわち、上記光検出器８のフォトダイオ
ード８ａの出力信号は、増幅器１２ａを介して加算器３
０ａ、３０ｃの一端に供給され、フォトダイオード８ｂ
の出力信号は、増幅器１２ｂを介して加算器３０ｂ、３
０ｄの一端に供給され、フォトダイオード８ｃの出力信
号は、増幅器１２ｃを介して加算器３０ｂ、３０ｃの他
端に供給され、フォトダイオード８ｄの出力信号は、増
幅器１２ｄを介して加算器３０ａ、３０ｄの他端に供給
されるようになっている。

【００２３】上記加算器３０ａの出力信号は差動増幅器
ＯＰ１の反転入力端に供給され、この差動増幅器ＯＰ１
の非反転入力端には上記加算器３０ｂの出力信号が供給
される。これにより、差動増幅器ＯＰ１は、上記加算器
３０ａ、３０ｂの差に応じてトラック差信号をトラッキ
ング制御回路１６に供給するようになっている。このト
ラッキング制御回路１６は、差動増幅器ＯＰ１から供給
されるトラック差信号に応じてトラック駆動信号を作成
するものである。

【００２４】上記トラッキング制御回路１６から出力さ
れるトラック駆動信号は、前記トラッキング方向の駆動
コイル４に供給される。また、上記トラッキング制御回
路１６で用いられたトラック差信号は、リニアモータ制
御回路１７に供給されるようになっている。

【００２５】また、上記加算器３０ｃの出力信号は差動
増幅器ＯＰ２の反転入力端に供給され、この差動増幅器
ＯＰ２の非反転入力端には上記加算器３０ｄの出力信号
が供給される。これにより、差動増幅器ＯＰ２は、上記
加算器３０ｃ、３０ｄの差に応じてフォーカス点に関す
る信号をフォーカシング制御回路１５に供給するように
なっている。このフォーカシング制御回路１５の出力信
号は、フォーカシング駆動コイル５に供給され、レーザ
光がディスク１上で常時ジャストフォーカスとなるよう
に制御される。

【００２６】上記のようにフォーカシング、トラッキン
グを行った状態での光検出器８の各フォトダイオード８
ａ、〜８ｄの出力の和電流は、トラック上に形成された
ピット（記録情報）の凹凸が反映されている。この和電
流は、ビデオ信号用のプリアンプ回路５２で電圧値に変
換されてビデオ信号処理回路１９に供給され、このビデ
オ信号処理回路１９において画像データ、アドレスデー
タ（トラック番号、セクタ番号等）が再生される。

【００２７】上記レーザ制御回路５１は、ＣＰＵ２３か
らの切換信号に応じて再生光量に対応したレーザ光をレ
ーザダイオード９より発生させ、この再生光量のレーザ
光が発生されている状態において、上記記録信号作成回
路４１から供給される記録パルス（原信号）に応じてレ
ーザダイオード９を駆動して記録光量のレーザ光を発生
させるものである。上記レーザ制御回路５１は、フォト
ダイオードＰＤからのモニタ電流によってレーザダイオ
ード９の出力光量（再生光量）を制御するようになって
いる。

【００２８】また、レーザ制御回路５１の前段には外部
装置としての光ディスク制御装置３３からインターフェ
ース回路３２を介して供給される記録データを記録パル
スに変調する変調回路としての記録信号作成回路３４が
設けられている。

【００２９】上記ビデオ信号処理回路１９で処理された
ビデオ信号はインターフェース回路３２で復調処理、エ
ラー訂正処理等が行われた後、光ディスク制御装置３３
に出力されるようになっている。

【００３０】また、このディスク装置にはそれぞれフォ
ーカシング制御回路１５、トラッキング制御回路１６、
リニアモータ制御回路１７とＣＰＵ２３との間で情報の
授受を行うために用いられるＤ／Ａ変換器２２が設けら
れている。

【００３１】また、上記トラッキング制御回路１６は、
上記ＣＰＵ２３からＤ／Ａ変換器２２を介して供給され
るトラックジャンプ信号に応じて対物レンズ６を移動さ
せ、１トラック分、レーザ光を移動させるようになって
いる。

【００３２】上記レーザ制御回路１４、フォーカシング
制御回路１５、トラッキング制御回路１６、リニアモー
タ制御回路１７、モータ制御回路１８、信号処理回路１
９、記録信号作成回路３４等は、バスライン２０を介し
てＣＰＵ２３によって制御されるようになっており、こ
のＣＰＵ２３はメモリ２４に記憶されたプログラムによ
って所定の動作を行うようになされている。

【００３３】レーザ制御回路５１は、図１に示すよう
に、切換スイッチ６０、再生光量設定用の可変電流源６
１、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１により構成されるＣＲフ
ィルタ６２、アンプＡ１、Ａ２、ローパスフィルタ６
３、ドライバ６４、パルス整形回路６５、記録光量設定
回路６６、ドライバ６７によって構成されている。

【００３４】切換スイッチ６０は、再生光量に対応した
レーザ光をレーザダイオード９より発生させる際に、Ｃ
ＰＵ２３からの切換信号に応じてオンされるものであ
る。

【００３５】可変電流源６１は、ディスク１の特性に対
応した再生光量がレーザダイオード９から発生されるた
めの電流を発生するものであり、その電流値は任意に変
更できるようになっている。

【００３６】ＣＲフィルタ６２は、フォトダイオードＰ
Ｄからのモニタ電流ＩM を高周波電流ＩMHと、低周波電
流ＩMLとに分離するものである。このＣＲフィルタ６２
からの高周波電流ＩMHは接続点Ｂへ供給され、低周波電
流ＩMLはアンプＡ１へ供給される。

【００３７】アンプＡ１は、ＣＲフィルタ６２から供給
される低周波電流ＩMLを増幅するものである。このアン
プＡ１で増幅された電流は抵抗Ｒ２を介して接続点Ｂに
供給される。

【００３８】接続点Ｂでは、アンプＡ１からの低周波電
流ＩMLを増幅した電流とＣＲフィルタ６２から供給され
る高周波電流ＩMHとが電流加算され、この加算された電
流がアンプＡ２に供給される。

【００３９】アンプＡ２は、接続点Ｂで加算された電流
を電圧値に変換する電流−電圧変換器である。このアン
プＡ２からの電圧値はローパスフィルタ（低域フィル
タ）６３に供給される。

【００４０】ローパスフィルタ６３は、必要以上の高域
成分をカットし、回路が発振等の不安定な状態になるの
を防いでいる。このローパスフィルタ６３の出力は切換
スイッチ６０を介してドライバ６４に供給される。

【００４１】ドライバ６４は、供給される電圧値に対応
して上記レーザダイオード９から再生光を発生させるも
のである。

【００４２】パルス整形回路６５は、上記記録信号作成
回路３４から供給される記録パルス（原信号）のパルス
幅をディスク１の特性およびレーザダイオード９の出力
特性等により、調整するものである。

【００４３】記録光量設定回路６６は、ディスク１の特
性に対応した記録光量がレーザダイオード９から発生さ
れるための電圧を設定するものであり、その電圧値はＣ
ＰＵ２３からの記録光量切換信号により変更できるよう
になっている。

【００４４】ドライバ６７は、供給される電圧値に対応
して上記レーザダイオード９から記録光を発生させるも
のである。

【００４５】このような構成によれば、再生時、ＣＰＵ
２３からの切換信号により、切換スイッチ６０がオン
し、モニタ光によるレーザダイオード９のサーボループ
がオンとなる。

【００４６】これにより、レーザダイオード９の発光に
対するフォトダイオードＰＤからのモニタ電流ＩM が、
ＣＲフィルタ６２により高周波電流ＩMHと、低周波電流
ＩMLとに分離される。低周波電流ＩMLはアンプＡ１で増
幅された後、接続点Ｂで高周波電流ＩMHと電流加算され
る。この加算された電流は、アンプＡ２で電圧値に変換
され、ローパスフィルタ６３、および切換スイッチ６０
を介してドライバ６４に供給される。これにより、ドラ
イバ６４は、供給される電圧値に対応してレーザダイオ
ード９から再生光が発光される。

【００４７】上記のような回路構成により低周波成分
は、高周波成分にくらべて大きなゲインを持つサーボを
構成できる。したがって、レーザダイオード９の温度特
性である閾値電流の大きな変化に対して、十分な利得を
持つことができ（低周波成分）、戻り光ノイズ（高周波
成分）による変化に対して、適当なル−プ利得をもつこ
とができる補正がなされる。

【００４８】また、ローパスフィルタ６３を挿入するこ
とにより、必要以上の高域成分をカットし、回路が発振
等の不安定な状態になるのを防いでいる。

【００４９】このような、図１の構成回路により、レー
ザダイオード９を、再生パワー、消去パワーのような一
定出力の状態に安定に制御できる。

【００５０】上記パルス整形回路６５は、図３に示すよ
うに、可変電流源７１、可変抵抗器ＶＲ１、切換スイッ
チ７２、７４、インバータ回路７３、７５、コンデンサ
Ｃ２、およびアンド回路７６によって構成されている。

【００５１】可変電流源７１は、整形されるパルス幅の
調整に対応した電流量が選択されるものである。

【００５２】切換スイッチ７２、７４は、記録信号作成
回路３４からの記録パルスを制御信号として動作するよ
うになっている。切換スイッチ７２は、制御信号がハイ
レベル時、オンし、ローレベル時、オフとなる。切換ス
イッチ７４は、制御信号をインバータ回路７３により反
転して使用している。切換スイッチ７４は、制御信号が
ローレベル時、オンし、ハイレベル時、オフとなる。
（切換スイッチ７２と切換スイッチ７４とは常に逆の状
態となる。）たとえば、図５の（ａ）に示す、記録パル
スがローレベルからハイレベルになることにより、切換
スイッチ７２がオンし、切換スイッチ７４がオフとな
る。すると、コンデンサＣ２に可変電流源７１からの電
流が流込み、電位が上昇する。これにより、接続点Ｐの
電位が図５の（ｂ）に示すように、上昇する。そして、
接続点Ｐの電位が所定のスレッショルドレベルを越える
と、インバータ回路７５の出力の電位は、図５の（ｃ）
に示すように、ハイレベルからローレベルに変化する。
アンド回路７６の出力は、図５の（ｄ）に示すように、
記録信号作成回路３４からの記録パルスとインバータ回
路７５の出力の両方がハイレベルの場合に、ハイレベル
になる。

【００５３】可変電流源７１の電流量を変化させること
で、接続点Ｐの電位上昇の傾斜が変化する。

【００５４】記録信号作成回路３４からの記録パルスが
ローレベルになると、切換スイッチ７２はオフされ、切
換スイッチ７４はオンされ、接続点Ｐがローレベルにな
り、アンド回路７６の出力はローレベルとなる。

【００５５】このような回路を構成することにより、可
変電流源７１の電流値の選択切換により、パルス整形
（調整）が可能となる。

【００５６】次に、可変電流源７１の可変回路につい
て、図４を用いて説明する。可変電流源７１の電流ソー
スとして、トランジスタ８１1 〜８１n で構成される回
路である。トランジスタ８１2 〜８１n には、それぞれ
エミッタ端子に切換スイッチ８２、…が接続されてい
る。切換スイッチ８２、…の１つをオン状態にすること
で対応するトランジスタ（８１2 〜８１n ）が動作する
ようになっている。

【００５７】切換スイッチ８２、…はマルチプレクサ８
３で構成され、マルチプレクサ８３に対する電動的な操
作により、切換スイッチ８２、…のオン−オフは操作可
能となり、結果として、電流Ｉがコントロール可能とな
っている。

【００５８】このような可変電流源７１を、図３のパル
ス整形回路５１に使用することで、１度のボリュームＶ
Ｒ２の調整により、基準となる電流量を決定することに
より、その後はマルチプレクサ８３の選択操作で自由に
整形されるパルス幅の調整が可能となる。ただし、高精
度なパルス幅の可変を実行するには、可変電流源７１の
各トランジスタの特性（整合性）がとれていなければな
らない。したがって、ＬＳＩの内部にパルス整形回路５
１を構成することによって本回路は実用可能になる。

【００５９】次に、レーザ出力制御帯域と、データ信号
帯域について説明する。レーザ出力制御の帯域を広帯域
とすることで、レーザ光の出力安定化、および、戻り光
による雑音の低下などの利点が有る。

【００６０】特に、戻り光による雑音は、再生データ信
号、および制御信号（フォーカス・トラッキング）の雑
音としてあらわれる。レーザ光の広帯域制御を行うこと
によって、制御帯域内のＳ／Ｎ比は向上するが制御帯域
以上の帯域では、Ｓ／Ｎ比が悪下する。

【００６１】これにより、レーザ光の出力の広帯域制御
により、再生信号および制御信号のＳ／Ｎ比を向上する
には、再生信号および制御信号の帯域以上まで制御帯域
を延ばす必要がある。

【００６２】次に、再生データ信号のプリアンプ回路５
２とレーザ制御回路５１を１つの大規模集積回路（ＬＳ
Ｉ）５３として高集積化することにより、このＬＳＩ５
３を光学ヘッド３上、または、光学ヘッド３のごく近く
に構成することができる。

【００６３】これにより、ディスクリートによる回路構
成により、短距離で配線でき、回路全体の広帯域化、安
定化、Ｓ／Ｎ比の良い回路系の構成、機器の小形化が可
能である。

【００６４】次に、再生データ信号のプリアンプ回路５
２とレーザ制御回路５１を１つの大規模集積回路（ＬＳ
Ｉ）５３とし、レーザ光、記録パルス幅、およびバラン
ス調整等の調整ボリュームをＬＳＩ５３とともに光学ヘ
ッド３上、またはごく近くに構成することで、回路全体
の広帯域化、安定化が可能となる。

【００６５】次に、異なる機能の回路、または、大電力
回路と微少電流回路を有するＬＳＩ５３の内部のＧＮＤ
を分離することで、回路の安定化、各回路の干渉防止が
図れる。

【００６６】次に、異なる機能の回路、または、大電力
回路と微少電流回路を有するＬＳＩ５３の内部の電源を
分離することで、回路の安定化、各回路の干渉防止が図
れる。

【００６７】次に、異なる機能の回路、または、大電力
回路と微少電流回路を有するＬＳＩ５３の内部を、大電
流の変化する部分と微少電流の変化する部分を遠ざける
配置にし、また、各回路系の基準電圧源を別回路に構成
することで、回路の安定化、干渉防止が図れる。

【００６８】次に、レーザダイオード９とフォトダイオ
ードＰＤを分離することで、フォトダイオードＰＤの逆
バイアス電圧を自由に選択できる。これにより、レーザ
ダイオード９への駆動電圧に無関係に、フォトダイオー
ドＰＤを選択でき、かつ逆バイアス電圧の設定も可能で
ある。

【００６９】

【発明の効果】以上詳記したようにこの発明によれば、
レーザ光出力を安定、かつ高帯域に制御できるレーザ制
御回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例におけるレーザ制御回路の
回路構成を示す図。

【図２】この発明の一実施例に係るディスク装置の回路
構成を示すブロック図。

【図３】図１のパルス整形回路の回路構成を示すブロッ
ク図。

【図４】図３の可変電流源の回路構成を示す図。

【図５】図３のパルス整形回路における各部の出力信号
を示す図。

【符号の説明】

１…ディスク、３…光学ヘッド、６…対物レンズ、９…
レーザダイオード、ＰＤ…フォトダイオード、１３…駆
動コイル、１７…リニアモータ制御回路、２３…ＣＰ
Ｕ、５１…レーザ制御回路、６１、７１…可変電流源、
Ｒ１…抵抗、Ｃ１…コンデンサ、６２…ＣＲフィルタ、
Ａ１、Ａ２…アンプ、６３…ローパスフィルタ、６４、
６７…ドライバ、６５…パルス整形回路、６６…記録光
量設定回路、ＶＲ１、ＶＲ２…可変抵抗器、７２、７４
…切換スイッチ、７３、７５…インバータ回路、７６…
アンド回路、８１1 〜８１n …トランジスタ、８２、〜
…切換スイッチ、８３…マルチプレクサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を発生する光源と、この光源からの光の発光量を検出する検出手段と、この検出手段により検出した電流を高周波分と低周波分
に分離する分離手段と、この分離手段で分離された低周波分の電流を増幅する増
幅手段と、この増幅手段で増幅された電流と上記分離手段で分離さ
れた高周波分の電流とを加算する加算手段と、この加算手段で加算した電流を電圧に変換する処理手段
と、この処理手段で得られた電圧に応じて上記光源によるレ
ーザ光の発光量を制御する制御手段と、を具備したことを特徴とするレーザ制御回路。
【請求項２】上記分離手段、増幅手段、加算手段、処
理手段、制御手段ののうち少なくとも一部は高集積化さ
れていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ制御
回路。