JPH06267101A - 半導体レーザ装置および情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体レーザの駆動電流を負帰還制御するフィ
ードバック系のフィードバック量の変化を自動補正可能
とし、さらに光ディスク装置で問題となる再生時のレー
ザ雑音を一層低減する半導体レーザ装置を提供する。 【構成】半導体レーザ２４と、半導体レーザ２４の出力
光を検出する光検出器２６と、制御信号が入力されると
共に光検出器２６の出力信号が負帰還され、誤差信号を
出力する制御増幅部３と、制御増幅部３から出力される
誤差信号に基づいて半導体レーザ２４に駆動電流を供給
するドライブ部１２と、制御増幅部３から出力される誤
差信号に基づいて制御増幅部３の入力に位相遅れを補償
するための補償電流を負帰還する補償回路９と、制御増
幅部３の出力とドライブ部１２の入力間に挿入された半
導体レーザ２４の発光効率のバラツキなどによるフィー
ドバック制御ループの利得変動を補正するための利得可
変回路１１とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置、レー
ザ・プリンタ、光データ通信システム等に用いられる半
導体レーザ装置およびこれを用いる光ディスク装置のよ
うな情報記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザは直接光強度変調が容易
で、小型、低消費電力および高効率などの利点から、大
容量の記憶装置である光ディスク装置や、レーザ・ビー
ム・プリンタ等のシステムに多く利用されている。しか
しながら、現状の半導体レーザは次のような原因から出
射光量の変動が生じ、また過剰電流により極めて破損し
やすい。 （１）温度変化、経年変化による微分量子効率の変化 （２）温度変化、反射光（戻り光）によるしきい値電流
の変化 （３）反射光（戻り光）によるモードホッピング雑音の
発生

【０００３】このため半導体レーザを駆動する場合、半
導体レーザの出力光量をモニタして安定化する制御回路
が必要不可欠である。加えて、特に光ディスク装置では
大容量化とデータの高転送速度を図るために、より精度
の高い光強度変調と、再生時の低雑音化が要求されてい
る。中でも、追記媒体やオーバーライトの出来る相変化
媒体（ＰＣ媒体）では、レーザ雑音がシステム全体のＳ
／Ｎを左右するため、これを抑えることが記録密度を高
める上で重要な課題となる。

【０００４】一方、光磁気媒体（ＭＯ媒体）では、信号
再生に差動検出法を用いるため、追記媒体やＰＣ媒体に
比ベレーザ雑音の影響は小さい。しかし、再生信号レベ
ルが極めて小さいことから、やはりレーザ雑音を一定レ
ベル以下にすることが要求される。

【０００５】光ディスクに上述したいずれの媒体を用い
る場合でも、レーザ雑音はＲＩＮ（Relative-Intensity
-Noise）で−１２０ｄＢ／Ｈｚ以下のレベルであること
が要求される。しかし、通常の半導体レーザを単純に用
いたのでは、発振波長８３０ｎｍで出力パワーが４０ｍ
Ｗの場合で、ＲＩＮはせいぜい−１０５〜−１１０ｄＢ
／Ｈｚ程度に留まるに過ぎない。

【０００６】現在入手可能な半導体レーザを光ディスク
装置の光源として用いつつレーザ雑音を抑圧するため
に、例えば田口、星野：光ディスク装置における「高精
度レーザ制御方式（II）、１９９１年電子情報通信学会
春期全国大会、Ｃ−３７２」等に開示された広帯域フロ
ントＡＰＣ法が知られている。これは記録再生時に実際
に光ディスクに照射される光、即ち半導体レーザのフロ
ント光の一部を光検出器に導いて検出し、その検出信号
を半導体レーザの光出力制御に用いるというものであ
る。この方法によれば制御帯域を広くできることによ
り、レーザ雑音を低減することができる。

【０００７】この広帯域フロントＡＰＣでは、再生信号
帯域に対し制御帯域をいかに広くするかがポイントであ
る。広帯域フロントＡＰＣの制御帯域を再生信号帯域よ
り広くする技術は、例えば特開平４−２０８５８１「半
導体レーザ装置」に開示されている。この半導体レーザ
装置では、半導体レーザの出力光を検出する光検出器か
ら負帰還される出力信号と外部からの制御信号との誤差
信号を出力する誤差検出回路を設け、この誤差信号に基
づいて半導体レーザの駆動電流を制御するフィードバッ
ク制御系を構成するとともに、このフィードバック制御
系の位相遅れを補償するための補償電流を誤差検出回路
の入力に負帰還する補償回路を備えている。

【０００８】ところで、この公知技術では前述した半導
体レーザの微分量子効率のバラツキ，経年変化や、装置
毎の光学系の調整のバラツキによる上記フィードバック
制御系のフィードバック量の変化について考慮されてい
ない。このようなフィードバック量の変化があると、特
に光ディスク装置のような情報記録再生装置の用途で
は、光レーザ雑音の低減効果が十分でなくなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の半導体レーザ装置では、半導体レーザの微分量子効率
のバラツキ，経年変化や装置毎の光学系の調整のバラツ
キによるフィードバック量の変化は考慮されておらず、
光ディスク装置などの情報記録再生装置ではレーザ雑音
低減効果は必ずしも十分とはいえない。

【００１０】本発明は、半導体レーザの駆動電流を負帰
還制御するフィードバック系のフィードバック量の変化
を自動補正可能として、特にレーザ雑音を一層低減する
ことができる半導体レーザ装置を提供することを目的と
する。

【００１１】さらに、本発明はこのような半導体レーザ
装置を用いて再生時のレーザ雑音が十分に小さく、良好
な再生が可能となる情報記録再生装置を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザ
と、この半導体レーザの出力光を検出する光検出手段
と、入力端子に制御信号が入力されるとともに前記光検
出手段の出力信号が負帰還され、出力端子から該制御信
号と該出力信号との誤差信号を出力する誤差検出手段
と、この誤差検出手段から出力される誤差信号に基づい
て前記半導体レーザに駆動電流を供給する駆動手段と、
前記誤差検出手段から出力される誤差信号に基づいて前
記誤差検出手段の入力端子に位相遅れを補償するための
補償電流を負帰還する補償手段と、前記誤差検出手段の
出力端子と前記駆動手段の入力端子の間に挿入された利
得可変手段とを備えたことを特徴とする。

【００１３】また、本発明に係る情報記録再生装置は、
上述の半導体レーザ装置と、前記半導体レーザの出力光
を記録媒体に照射する手段と、前記記録媒体からの反射
光を検出する光検出器と、この光検出器の出力から再生
情報信号を生成する手段と、前記半導体レーザ装置に供
給する前記制御信号を生成する制御信号生成手段とを備
えたことを特徴とする。

【００１４】ここで、この情報記録再生装置に用いられ
る半導体レーザ装置に含まれる誤差検出手段は、その伝
達関数が半導体レーザの出射光量の設定精度を高める第
１の極と、再生情報信号の信号処理帯域での前記反射光
により生ずるレーザ雑音を抑圧するための第２の極と、
高周波領域の位相遅れを補償する第１および第２の零点
とを有することが望ましい。そして、記録媒体に情報を
記録するときは利得可変手段の利得を半導体レーザ装置
が所望の応答特性が得られるように設定し、情報を再生
するときは利得を例えば３ｄＢ以上高くしてフィードバ
ック量を多くすることにより、レーザ雑音を一層低減さ
せる。

【００１５】また、本発明による半導体レーザ装置で
は、半導体レーザの駆動電流と発光量を監視して装置の
異常を検出する異常検出手段と、異常を検出したとき半
導体レーザの駆動電流を所望の値に制限する電流制限手
段をさらに有することが望ましい。これにより、半導体
レーザの破損や記録媒体上の貴重な記録データが破壊を
防ぐことができるようになる。

【００１６】この異常検出手段は、具体的には半導体レ
ーザの発光の有無を検出する発光検知手段と、半導体レ
ーザの駆動電流が予め設定された過大電流以上であるこ
とを検出する第１の電流検知手段と、半導体レーザの駆
動電流が過大電流より少なくしきい値電流以上の電流と
であることを検出する第２の電流検知手段と、半導体レ
ーザの駆動電流がしきい値電流以下の電流であることを
検出する第３の電流検知手段とを備えることにより、半
導体レーザあるいは光検出器の接続の断線を検出するよ
うに構成される。検出結果は前記電流制限手段の制御に
用いられるとともに、必要に応じて外部へ出力される。

【００１７】また、前記電流制限手段は、前記異常検出
手段の第１の電流検知信号に応じ第１の制限電流以下に
制限する第１の制限手段と、半導体レーザの発光を検知
せずに第２の電流検知信号を検知したときに第２の電流
検知信号に応じて第２の制限電流以下に制限する第２の
制限手段とを有する。

【００１８】

【作用】本発明においては、利得可変手段によって半導
体レーザの発光効率のバラツキなどによるフィードバッ
ク制御ループの利得変動が補正されるため、半導体レー
ザの微分量子効率のバラツキ，経年変化や装置毎の光学
系の調整のバラツキによるフィードバック量の変化を自
動調整できるようになり、また調整コストが低減され
る。

【００１９】また、この利得可変手段は誤差検出手段よ
り後段に配置されているため、補償手段による補償電流
が変化してもフィードバック量が変わることはなく、安
定した動作が得られる。さらに、この半導体レーザ装置
を情報記録再生装置に用いた場合、レーザ雑音を一層低
減できるため、特に再生時に有利となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 （実施例１）

【００２１】図１は、本発明の一実施例に係る半導体レ
ーザ装置のブロック図である。この半導体レーザ装置
は、集積回路化した半導体レーザ制御回路１と、半導体
レーザ制御回路１に接続された半導体レーザ２４、半導
体レーザ２４のバックモニタ光を検出する光検出器２５
および半導体レーザ２４の出力光を検出する光検出器２
６からなる。半導体レーザ２４と光検出器２５は、一つ
の筐体内に設けられ、レーザユニット２３を構成してい
る。

【００２２】半導体レーザ制御回路１は、次のように構
成されている。入力端子３０には外部から制御電流信号
が入力され、電流−電圧変換回路２によって制御電圧信
号に変換された後、誤差検出手段である制御増幅部３に
入力される。この制御増幅部３は、演算増幅器４と補正
増幅器５および両増幅器４，５の出力を加算する加算器
６からなり、誤差信号を出力する。この制御増幅部３か
ら出力される誤差信号はレベルシフト回路８により所望
の電位とされ、さらに可変利得回路１１で所望の利得で
増幅された後、半導体レーザ２４に駆動電流を供給する
ためのドライブ回路１２に入力される。

【００２３】異常検出回路１６は、光検出器２６の検出
電流をカレントミラー回路１４を介してモニタすると共
に、ドライブ回路１２から出力される駆動電流をモニタ
することによって、半導体レーザ装置の異常を検出し、
端子３４，３５を介して外部にその検出結果を出力する
と同時に、ドライブ回路１２から出力される駆動電流を
制限するための電流制限回路１３を制御する。

【００２４】すなわち、確率は低いが半導体レーザ制御
回路１と光検出器２６との間の断線が起こった場合、こ
れを放置すると半導体レーザ２４に過剰電流が流れて半
導体レーザ２４を破損する危険性があり、特に後述する
光ディスクからの再生時に過剰電流が流れると、レベル
パワーが再生に必要なパワー以上に増大し、貴重な記録
データを破壊してしまうという深刻な問題が発生する。
上述のように異常検出回路１６によって光検出器２６の
検出電流、つまり半導体レーザ２４の駆動電流が異常に
増大したとき電流制限回路１３を制御して駆動電流を制
限するようにすれば、このような問題が回避される。

【００２５】プリモニタ検出部１７は制御増幅部３と同
一構成からなり、バックモニタ光検出用の光検出器２５
の検出電流を電圧に変換して外部に出力する。バッファ
回路１０、１５および１９は、レベルシフト回路８の出
力、カレントミラー回路１４の出力およびプリモニタ検
出部１７の出力をそれぞれ端子３３、４３，４２を通し
て外部に出力する。また、電圧−電流変換回路２０は外
部から端子４６を介して入力される利得制御電圧を利得
制御電流に変換して端子４５を介して利得可変回路１１
に供給するためのものである。この場合、端子４５と４
６は外部で接続されることになる。

【００２６】その他、半導体レーザ制御回路１には電源
電圧の低下を検出して自動的に制御動作を停止する電源
監視回路２２、外部からのコントロールで制御動作を作
動または停止に切替えるパワーセーブ回路２１、回路内
部の基準電圧を生成する基準電圧回路７等が設けられて
いる。

【００２７】一般に、外部からの制御を電流モードで行
う場合、伝送帯域を広帯域化することができ、また背景
ノイズの影響を受け難い利点がある。さらに、電圧モー
ドでは外部からの基準電圧が必要となり、設定精度が低
下する可能性があるが、電流モードでは基準値を必要と
せず、外部回路との分離が容易となる。本実施例におい
ても、半導体レーザ制御回路１に対する外部からの制
御、すなわち制御増幅部３と可変回路１１に対する制御
は電流モードで行っている。

【００２８】電流−電圧変換回路２からの制御電圧信号
は、例えばディジタル情報を表すように強度変調された
変調信号電圧であり、これが抵抗素子Ｒｉを介して制御
電流として制御増幅部３の反転入力端子に入力されてい
る。制御増幅部３の非反転入力端子には、電流−電圧変
換回路２で生成された真の制御基準電圧が入力されてい
る。光検出器２６のカソードは端子４１に接続され、こ
の端子４１を通して光検出器２６の検出電流が制御増幅
部３の反転入力端子に負帰還されることにより、半導体
レーザ２４の出力光は電流−電圧変換回路２からの制御
電圧信号である変調信号電圧に比例して光強度変調され
る。

【００２９】レベルシフト回路８の出力は端子３３にも
接続され、この端子３３を端子３２に外部で接続するこ
とにより、位相遅れ補償電流、すなわち半導体レーザ２
４の接合容量の影響等による応答特性の劣化を改善する
補償電流、がＲＣ直列回路からなる応答遅延補償回路９
で生成される。この補償電流は制御増幅部３の反転入力
端子に負帰還され、これによって光強度変調の応答特性
の改善と、一層の広帯域化が図られている。次に、本発
明の特徴の一つである利得可変回路１１の効果を説明す
る。

【００３０】半導体レーザ装置の基本は図２に示される
ように、反転増幅回路として等価的に考えることができ
る。図１のドライブ回路１２から光検出器２６までは等
価抵抗素子Ｒηで表され、この等価抵抗素子Ｒηが入力
抵抗素子Ｒｉと等しいときに最適な特性が得られるよう
に、制御増幅部３の伝達特性と応答遅延補償回路９の定
数は決定されている。ここで、利得可変回路１１の利得
をＫに設定することにより、等価抵抗素子Ｒηの変動を
Ｒη／Ｋで調整できる。

【００３１】入力抵抗素子Ｒｉと等価抵抗素子Ｒη／Ｋ
が等しい時に、入力信号Ｖｉと出力信号Ｖｏは等しくな
る。このことを利用して、外部から与える既知の制御電
流振幅とバッファ回路１０の出力振幅を半導体レーザ制
御回路１の外部で比較することによって、利得の最適点
を容易に判定することができる。これにより、半導体レ
ーザ２４の微分量子効率のバラツキ，経年変化や装置毎
の光学系調整のバラツキによるフィードバック量の変動
を自動調整することが可能となる。

【００３２】また、利得可変回路１１の利得調整を電流
モードで行うもう一つの理由は、手動で調整する場合、
図３に示すように可変抵抗素子器ＶＲのみで行えるよう
にするためである。一方、自動調整を行う場合は、図４
に示すように電圧モードで調整制御を可能とするため、
電圧−電流変換回路２０が分離して配置されている。次
に、本発明のもう一つの特徴である異常検出回路１６と
電流制限回路１３の効果について説明する。

【００３３】図５は、異常検出回路１６と電流制限回路
１３とドライブ回路１２およびカレントミラー回路１４
の具体的な構成を示すブロック図である。ドライブ回路
１２は利得可変回路１１の出力Ｖｃを増幅する増幅器５
８、その出力により半導体レーザ２４に電流を供給する
ダーリントン接続構成のトランジスタ６４，６５からな
る。トランジスタ６５のコレクタ側に接続された抵抗素
子Ｒext は半導体レーザ２４に供給される電流値を検出
すると共に、トランジスタ６５の消費電力を軽減する。
トランジスタ６４のコレクタ側に接続された抵抗素子Ｒ
１は、半導体レーザ２４の接続の有無をその電圧降下に
より検出するためのものである。

【００３４】電流制限回路１３は、増幅器５８の出力を
低下させ、半導体レーザ２４の供給電流を予め設定した
第１制限電流である過大電流以下に制限するためのスイ
ッチ５６と抵抗素子ＲL1からなる第１の電流制限回路
と、半導体レーザ２４の供給電流を上記過大電流より少
なく、かつ閾値電流以上の電流である第２の制限電流以
下に制限するためのスイッチ５７と抵抗素子ＲL2からな
る第２の電流制限回路によって構成される。カレントミ
ラー回路１４は、ＮＰＮトランジスタ６２，６３と増幅
器６１から構成され、光検出器２６の検出電流を高速に
モニタする。

【００３５】異常検出回路１６は、抵抗素子Ｒ１の電圧
降下をレベルシフト回路５９を介して基準電圧Ｖ１と比
較し、半導体レーザ２４の接続の有無を検出する第１の
電圧比較回路５１と、抵抗素子Ｒext の電圧降下をレベ
ルシフト回路６０を介して基準電圧Ｖ２と比較し、半導
体レーザ２４の供給電流が第１の制限電流以上であるこ
とを検出する第３の電圧比較回路５２と、基準電圧Ｖ３
とレベルシフト回路６０の出力とを比較し、半導体レー
ザ２４への供給電流が第２の制限電流以上であることを
検出する第３の電圧比較回路５３と、カレントミラー回
路１４の出力と基準電圧Ｖ４を比較して半導体レーザ２
４の発光を検出する第４の電圧比較回路５４と、半導体
レーザ２４の発光しないときの供給電流が第２の電流制
限以上であることを判定するＡＮＤ回路５５と、各電圧
比較回路５１〜５４の出力を判定し、半導体レーザ装置
の状態を外部へ出力する論理演算回路５０とから構成さ
れる。

【００３６】このような構成において、電圧比較回路５
２の出力はスイッチ５６を制御して第１の電流制限を行
い、ＡＮＤ回路５５の出力はスイッチ５７を制御して第
２の電流制限を行うことにより光検出器２６の断線によ
る半導体レーザ２４の破損を防止する。

【００３７】図６は、上記実施例に示した半導体レーザ
装置を用いて構成した本発明の一実施例に係る情報記録
再生装置の構成を示すブロック図である。制御増幅部３
とドライブ回路１２、電流制限回路１３、異常検出回路
１６を含む半導体レーザ制御回路１は、制御電流Ｉｃと
利得制御電圧Ｖg およびＶe を生成する記録波形生成回
路８０によって制御される。記録波形生成回路８０の構
成は後述する。図１に示した半導体レーザ２４とバック
モニタ光検出用光検出器２５を含むレーザユニット２３
およびモニタ用光検出器２６は、固定された光学ユニッ
ト７０に設けられている。

【００３８】光ディスク７８へのデータ書き込み時、半
導体レーザ２４は情報によりアナログ的にまたはディジ
タル的に変調された制御電流Ｉｃに従ってレーザビーム
を出射する。半導体レーザ２４の出力ビームは、コリメ
ータレンズ、複合プリズム、ガルバノミラー、再生用ホ
ログラム素子等より構成される光学ユニット７０によ
り、移動光学ヘッド７７に導かれる。移動光学ヘッド７
７は、情報記録再生装置にセットされて回転する光ディ
スク７８の半径方向に直線的に移動可能に構成されてい
る。

【００３９】光ディスク７８に記録された情報を再生す
るときは、半導体レーザ２４は記録時より弱い光強度の
レーザビームを読み出し用ビームとして出力する。この
場合にも、読み出しビームは同様にして光学ユニット７
０および移動光学ヘッド７７により光ディスク７８に導
かれる。また、この時の光ディスク７８からの反射光
は、移動光学ヘッド７７から光学ユニット７０に戻り、
複合プリズム７２で分離されて再生用ホログラム素子に
より再生用光検出器７６に集光される。

【００４０】半導体レーザ２４からの出力光の一部は複
合プリズムによって分離されて光検出器２６に入力さ
れ、モニタが行われる。ここで、光検出器２６の前面に
は集光レンズ７３が設けられ、このレンズ７３によりモ
ニタ光ビームを集束させて光検出器２６に入射させるこ
とにより、光検出器２６の受光面以外に光を当てないよ
うにして、不要な拡散遅延信号の発生を防止している。

【００４１】再生用光検出器７６の光検出出力は、プリ
アンプと演算回路からなる演算処理回路８１に導かれ、
再生情報信号とサーボ用信号が分離生成される。サーボ
用信号はサーボ回路８３に導かれ、移動光学ヘッド７７
を制御する。再生情報信号はディジタル処理可能な２値
信号と再生クロックを生成する２値化・ＰＬＬ回路８２
に導かれ、ここで処理された後ディスクコントローラ８
４へ供給される。ディスクコントローラ８４は変復調回
路と誤り訂正回路を備え、さらにサーボ回路８３と記録
波形生成回路８０を制御するコントローラ、ＳＣＳＩイ
ンターフェイス等を含んで構成される。ディスクコント
ローラ８４は、半導体レーザ制御回路１の異常検出状態
を判定し情報記録再生装置の安定動作を達成する。

【００４２】次に、記録波形生成回路８０について詳し
く説明する。図７は、記録波形生成回路８０の内部構成
と、該記録波形生成回路８０と半導体レーザ制御回路１
との接続関係を示すブロック図である。記録波形生成回
路８０は、レジスタ／コントロール回路１００、オーバ
ライトパルス発生回路１０１、５チャネルＤ／Ａコンバ
ータ１０２、スイッチ回路１０３、マルチプレクサ１０
４およびＡ／Ｄコンバータ１０５からなる。

【００４３】この記録波形生成回路８０の動作を図８お
よび図９を参照して説明する。光ディスクでの情報記録
は、基本的にレーザビームのエネルギーを利用した熱記
録である。この場合、光ディスクの熱しにくく冷めやす
い性質により、図９（ａ）に示すように単純に記録／再
生／消去の各モード毎に異なるパワーのレーザビームを
オン・オフさせて照射した場合、記録時には図９（ｂ）
に示すような、いわゆる「涙型」の記録マーク（ピット
等）が形成されてしまうという問題がある。このような
形状の記録マークでは、良好な再生信号波形が得られな
い。

【００４４】これに対し、図８（ａ）に示すように記録
時に最初はレーザパワーをピークレベルのパワーＰ_P と
し、次にパワーをＰ_W のように若干下げ、最後にボトム
レベルのパワーＰ_B にまで下げれば、Ｐ_P により急速に
光ディスクの記録部を熱することで「涙型」の発生を防
止し、最後のＰ_B で次の記録マークへの熱干渉を防止す
ることにより、図８（ｂ）に示すような、いわゆる「小
判型」の理想的な形状の記録マークを形成することがで
きる。Ｐ_E は消去レベル、Ｐ_R は再生レベルのレーザパ
ワーをそれぞれ示す。

【００４５】記録波形生成回路８０は図８（ａ）のよう
な記録波形を生成する回路であり、レジスタ／コントロ
ール回路１００は図８（ａ）におけるピークレベルＰ_P
とボトムレベルＰ_B のレーザパワーを印加する期間を指
定するゲート信号Ｇ３、Ｇ５の時間幅と、Ｐ_P ，Ｐ_W ，
Ｐ_E ，Ｐ_B ，Ｐ_R のパワーに相当するＤ／Ａコンバータ
値をレジスタ値として設定する。オーバライトパルス発
生回路１０１は、図８に示すゲート信号Ｇ１〜Ｇ５を図
６のコントローラ８４からのリード／ライト信号Ｒ／Ｗ
およびライトデータＷＤに基づいて生成する。５チャネ
ルＤ／Ａコンバータ１０２は、レジスタ／コントロール
回路１００からの５個のレジスタ値をそれぞれアナログ
値（この場合、電流）に変換するものであり、例えば８
ビットＤ／Ａコンバータが用いられる。スイッチ回路１
０３は、Ｄ／Ａコンバータ１０２の出力アナログ値（電
流）をオーバライトパルス発生回路１０１からのゲート
信号Ｇ１〜Ｇ５によって選択的に切り換え、制御電流信
号Ｉｃとして出力する。

【００４６】一方、マルチプレクサ１０４は、半導体レ
ーザ制御回路１からの各種モニタ信号（図１のバッファ
１０，１５，１９の出力）を切り換えて次段のＡ／Ｄコ
ンバータ１０５へ供給する。Ａ／Ｄコンバータ１０５
は、マルチプレクサ１０４からの信号をディジタル信号
に変換し、データバスを通じて図１のコントローラ８４
へ送出する。

【００４７】記録波形生成回路８０から出力される制御
電流信号Ｉｃは、図１に示した半導体レーザ制御回路１
内の電流−電圧変換回路２に入力される。これにより制
御電流信号Ｉｃに応じて、図８（ａ）に示すような記録
波形に従ってドライブ部１２から出力される半導体レー
ザ２４の駆動電流が制御される。この結果、光ディスク
７８上に図８（ｂ）に示したような良好な記録マークを
形成することができる。すなわち、従来のオープンルー
プでの光強度パルス変調の場合は、オーバーシュート等
の発生が生じ、正確な記録補正を施せなかったが、本実
施例によると記録波形生成回路８０からの制御電流信号
Ｉｃに比例した正確な光強度変調ビームを光ディスク７
８に照射できるので、図８（ａ）のような多値の制御電
流信号Ｉｃを生させることにより記録波形等化ができ、
一層の記録密度の向上を図ることができる。

【００４８】また、半導体レーザ制御回路１におけるバ
ッファ回路１０から出力される誤差信号Ｖｅは記録波形
生成回路８０に入力され、マルチプレクサ１０４を介し
てＡ／Ｄコンバータ１０５によりディジタル値に変換さ
れた後、レジスタ／コントローラ１００に取り込まれ
る。レジスタ／コントローラ回路１００は、このＶｅの
Ｄ／Ａ変換値が所望の値となるように半導体レーザ制御
回路１における利得可変回路１１の利得をＤ／Ａ変換値
Ｖｇで最適化させる。これにより、半導体レーザ２４の
微分量子効率の経年変化を自動的に補正でき、常に安定
な記録動作が可能となる。

【００４９】記録密度の向上を図る上でもう一つ重要な
ことは、再生時におけるレーザ雑音である。広帯域フロ
ントＡＰＣ動作によりレーザ雑音が低減されるが、特に
再生信号処理帯域では一層のレーザ雑音の低減が必要で
ある。再生信号処理帯域でのレーザ雑音を低減するに
は、再生信号処理帯域でのフィードバック利得を向上さ
せる方法があるが、単純にフィルタを挿入した場合、制
御増幅部３の高周波特性を劣化させ、広帯域な制御特性
を劣化させることになる。

【００５０】図１０は、高周波特性を劣化させずにフィ
ルタの挿入を実現した制御増幅部３の構成を示す。制御
増幅部３は、電流出力の演算増幅回路４と、同じく電流
出力の補正増幅回路５と、これらの各増幅回路４，５の
電流出力を加算する電流加算回路９０と、この電流加算
回路９０の電流出力を所定の周波数特性で電圧信号に変
換するＲＣフィルタ９１とで構成され、電流加算回路９
０とＲＣフィルタ９１で図１の加算器６が構成される。
このように周波数特性の補正に受動素子からなるフィル
タ９１を用いることにより、制御増幅部３の高周波特性
を劣化させることなく再生信号処理帯域でのレーザ雑音
を一層低減させることが可能となる。

【００５１】図１１に、図１０の制御増幅部３における
ＲＣフィルタ９１の周波数伝達特性を示す。ＲＣフィル
タ９１の一つの極は、必要とする信号処理帯域の下限周
波数ω２に選定される。ＲＣフィルタ９１の一つの零点
は、信号処理帯域の上限周波数ω３あるいは光検出器２
６の接合容量を補正する周波数に選定される。

【００５２】図１２に、図１１の特性を実現した制御増
幅部３の具体的な回路構成を示す。制御増幅部３の演算
増幅回路４の入力部は、トランジスタ１００，１０２と
そのエミッタ負荷としての電流源１０１，１０３からな
る２個のエミッタフォロアで構成され、高入力インピー
ダンスを実現している。各エミッタフォロアの出力は、
トランジスタ１０４，１０５、電流源１０６、キャパシ
タ１０７，１０８および抵抗素子１０９，１１０からな
るミラー積分効果を利用した差動増幅回路と、電流加算
回路６の一方の差動増幅回路、すなわちトランジスタ１
１７，１１８、電流源１１９、抵抗素子１２４，１２
５，１２８およびキャパシタ１２６，１２９からなる差
動増幅回路に供給される。なお、トランジスタ１１７，
１１８と電流源１１９は補正増幅回路５を兼ねている。

【００５３】トランジスタ１０４，１０５のコレクタ出
力は、トランジスタ１１１，１１４，ダイオード１１
２，１１５および電流源１１３，１１６からなるレベル
シフト回路を介して、電流加算回路６の他方の差動増幅
回路、すなわちトランジスタ１２０，１２０、電流源１
２３、抵抗素子１２４，１２５，１２８およびキャパシ
タ１２６，１２９からなる差動増幅回路に供給される。

【００５４】トランジスタ１１７，１２０のコレクタお
よびトランジスタ１１８，１２１のコレクタはそれぞれ
結合され、これによって電流加算回路６の二つの差動増
幅回路の出力が電流加算される。この電流加算回路６の
出力電流は、コレクタ負荷と図１０のＲＣフィルタ９１
を兼ねる抵抗素子１２４，１２５，１２７，１２８とキ
ャパシタ１２６，１２８により電流−電圧変換された
後、トランジスタ１３０，１３３，ダイオード１３１，
１４４および電流源１３２，１４５からなるレベルシフ
ト回路を介して出力され、次段の利得可変回路１１に供
給される。

【００５５】図１３に、ＲＣフィルタ９１によるレーザ
雑音の低減効果を測定した結果を示す。曲線３００は制
御増幅部３にＲＣフィルタ９１を挿入したときの特性、
曲線３０１はＲＣフィルタ９１を挿入しない場合の特性
である。この結果から明らかなように、ＲＣフィルタ９
１の挿入により信号処理帯域である５〜２０ＭＨｚでレ
ーザ雑音が大きく低減されている。

【００５６】なお、光ディスク７８からの再生時には、
半導体レーザ制御回路１のパルス応答特性は特に要求さ
れないため、再生時のみコントローラ８４からの制御に
より利得可変回路１１の利得を上げて、フィードバック
量を多くすることで、再生信号処理帯域でのレーザ雑音
をより低減することが可能である。図１４に、利得可変
回路１１の利得を３ｄＢ上げた時のレーザ雑音の測定結
果を示す。曲線４００は利得を３ｄＢ上げた場合の特
性、曲線４０１はＲＣフィルタ９１を挿入したのみの場
合の特性であり、このように利得を上げることにより４
ｄＢ程度のレーザ雑音低減効果が得られることが分か
る。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体レーザの微分量子効率のバラツキ，経年変化や装置
毎の光学系調整のバラツキによる、半導体レーザの駆動
電流を負帰還制御するためのフィードバック系のフィー
ドバック量の変化を自動調整することが可能となり、ま
た調整コストを低減することができる。さらに、光ディ
スク装置などの情報記録再生装置では、特に再生時のレ
ーザ雑音を一層低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る半導体レーザ装置の構
成を示す図

【図２】同実施例の装置の基本構成を等価的に反転増幅
回路として示す図

【図３】図１における利得可変回路の利得設定方法の一
例を示す図

【図４】図１における利得可変回路の利得設定方法の他
の例を示す図

【図５】図１における要部の具体的構成を示す図

【図６】同実施例の半導体レーザ装置を用いた光ディス
ク装置の構成を示す図

【図７】図６における記録波形生成回路の内部構成およ
び該記録波形生成回路と半導体レーザ制御回路との接続
関係を示す図

【図８】図７に示す記録波形生成回路の動作を説明する
ための図

【図９】従来の光ディスク装置における記録波形の問題
点を説明するための図

【図１０】図１における制御増幅部の構成を示す図

【図１１】図１０の制御増幅部の周波数特性を示す図

【図１２】図１１の制御増幅部のより具体的な構成を示
す図

【図１３】同実施例の半導体レーザ装置におけるフィル
タ挿入によるレーザ雑音低減の効果を示す図

【図１４】同実施例の半導体レーザ装置におけるループ
利得切替えによるレーザ雑音低減の効果を示す図

【符号の説明】

１…半導体レーザ制御回路 ２…電流電圧変
換回路 ３…制御増幅部 ７…基準電圧回
路 ８…レベルシフト回路 １１…利得可変回
路 １２…ドライブ回路 １３…電流制限
回路 １４…カレントミラー回路 １６…異常検出
回路 １７…プリアンプ回路 ２０…電圧電流
変換回路 ２１…パワーセーブ回路 ２２…電源監視
回路 ２３…レーザユニット ２４…半導体レ
ーザ ２５…バックモニタ用光検出素子 ２６…モニタ用
光検出素子 ７１…コリメータ ７２…複合プリ
ズム ７３…凸レンズ ７４…ガルバノ
ミラー ７５…ホログラム素子 ７７…移動光学
系 ７８…光ディスク ８０…記録波形
生成回路 ８１…演算処理回路 ８２…２値化・
ＰＬＬ回路 ８３…サーボ回路 ８４…コントロ
ーラ １００…レジスタ／コントロール回路 １０１…オーバ
ライトパルス発生回路 １０３…スイッチ回路 １０４…マルチ
プレクサ １０５…Ａ／Ｄコンバータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザと、 この半導体レーザの出力光を検出する光検出手段と、 入力端子に制御信号が入力されるとともに前記光検出手
   段の出力信号が負帰還され、出力端子から該制御信号と
   該出力信号との誤差信号を出力する誤差検出手段と、 この誤差検出手段から出力される誤差信号に基づいて前
   記半導体レーザに駆動電流を供給する駆動手段と、 前記誤差検出手段から出力される誤差信号に基づいて前
   記誤差検出手段の入力端子に位相遅れを補償するための
   補償電流を負帰還する補償手段と、 前記誤差検出手段の出力端子と前記駆動手段の入力端子
   の間に挿入された利得可変手段とを備えたことを特徴と
   する半導体レーザ装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の半導体レーザ装置と、 前記半導体レーザの出力光を記録媒体に照射する手段
   と、 前記記録媒体からの反射光を検出する光検出手段と、 この光検出手段の出力から再生情報信号を生成する手段
   と、 前記半導体レーザ装置に供給する前記制御信号を生成す
   る制御信号生成手段とを備えたことを特徴とする情報記
   録再生装置。