JPS60239925A - 半導体レ−ザ駆動回路 - 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】 産業上の利用分野 本発明は記録再生できる円盤状記録媒体（ディスク）に
情報を記録し、このディスクから記録した情報を再生す
るだめの光学的情報記録再生装置に用いる半導体レーザ
駆動回路に関する。

従来例の構成とその問題点 光学的情報記録再生装置は、最近光学ヘッドの小型化の
目的から半導体レーザ発振器（以下半導体レーザと称す
）が用いられている。だがこの半導体レーザは周囲の温
度の変化により発振出力の変動が大きく、その安定度の
点で大きな問題があった。一般に半導体レーザの光出力
は温度が変化するにつれて、スレッシュホールド電流工
ｔｈが次式の様に変化する。

３　す ここでＴ　＝１０Ｑ〜１６００Ｋ　、Ｔ、（０Ｋ）：レ
ーザの接合湯度である。

寸た半導体レーザに放熱板を取付けるのでＴ、は周囲温
度となる。この様子を第１図に示す。第１図かられかる
様に周囲温度が変化すると発振出力が大幅に変動する。

そこで通常、半導体レーザから発振出力をモニタして半
導体レーザの駆動回路に帰還をかけることにより発振出
力を安定化する制御を行うものとして例えば特公昭５４
−１０４８１号公報に記載されたものがある。このもの
は再生用レーザ発振出力のみを安定にする目的のもので
ある。しかし以下に説明するような記録再生が可能な光
デイスク装置において、発振出力を再生時の出力レベル
とそれよりも１ｏ倍も大きい記録時の出力レベルとに交
互に切り換える半導体レーザの駆動回路にはそのｉｔ適
用できない。そこで半導体レーザの発振出力をモニタし
て半導体レーザの駆動回路に帰還をかける制御ループ内
に一時記憶保持回路を設けて、再生時の出力レベルでの
発振時には制御ループを働かせて、その時々のモニタ出
力に比例した電圧を一時記憶保持回路に記憶しておき、
記録時の出力レベルでの発振時には制御ループを切り離
して、一時記憶保持回路に保持された、その直前の保持
した値で発振出力を制御する方法が例えば特開昭５８−
１５８０５１号公報に提案されている。

これらの例は、第１図に示す半導体レーザの発振出力の
特性において、発振しきい値電流は温度にＪ：って大幅
に変化するが、発振領域での（発振出力／電流）の変化
は一定であるという前提にたった方法である。

しかし最近光ディスクに対して高密度化を要求される所
となり、記録ピントが寸す捷す小さくなってきており、
この時再生信号波形品質は記録パワーに大きく依存して
いることから記録パワーの安定性が要求されている。

すなわち前述した前提は大略圧しいのだが、周囲温度が
高くなり、５０℃になると第１図に示す６′Ｎ 様に発振領域における ΔＰ　Ｗ　ｓ　ｏ　−ｃ　／ΔＩｓｏ℃−Ｋｓｏ’ｃＫ
５ｏ、。かに２５０に比べて小さくなる。また半導体レ
ーザの経年変化によってＫも変化し、一般的にはＫは時
間と共に小さくなっていく。

この様に広い温度範囲で、半導体レーザの経年変化も加
味した時従来提案されている半導体レーザ駆動回路では
半導体レーザの常に正確かつ安定した発振出力制御が不
可能となる。

発明の目的 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
する所は記録時にも半導体レーザのパワーの制御を実施
して、常に正確かつ安定した発振出力の制御を可能とし
、しかも比較的に簡単な回路構成で実現できる半導体レ
ーザの出力安定化駆動回路を提供することである。

発明の構成 本発明の半導体レーザ１駆動回路は、安定化制御ループ
を２つ有し、再生モード時には、第１の安定化制御ルー
プを働かせ、記録モード時には、第１の安定化制御ルー
プを切り離し、その直前に一時記憶保持回路に保持した
値で発振出力を制御するとともに、半導体レーザの発振
出力をモニタして半導体レーザの発振出力の記録信号に
よる交流成分が一定になる様に第２の制御ループを働か
せるようにしたものである０ 実施例の説明 以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第２図に本発明に係る光学的情報記録再生装置を主に半
導体レーザ駆動部を主体に示す０１は案内トラックがス
パイラル状に形成しである光ディスク、２はこの光ディ
スクを規定の速度で回転させるディスクモータ、３は光
学ヘッドあり、この光学ヘッド３は図示していないステ
ッピングモータあるいはリニアモータによって光ディス
ク１の径方向に直線移動されるものである。４は前後２
方向に発光出力を出す半導体レーザ、５は集光レンズ、
６はビームスプリッタ、７はトラッキングミラー７．８
は絞りレンズを示す０絞りレンズ８は半導体レーザ４の
光を光デイス７　・ り１上で直径１μｍ程度の光に絞り込む。９は第１の光
検出器で光ディスク１からの反射光を検出して電気信号
に変換する。１０は第２の光検出器で半導体レーザ４の
後方から出力されるモニタ光を電気信号に変換する。光
学へノド３は以上４〜１０で構成される。１１はプリア
ンプで光ディスクからの反射光量の変化を再生信号とし
て出力することができる。１２は積分増幅器、１３はこ
の積分増幅器１２の出力ａとあらかじめ可変抵抗１４ａ
であらかじめ設定される基準電圧すとの差を増幅する差
動増幅器である。上記基準電圧すは再生時の発振出力レ
ベル例えば１　ｍｗ６設定するための電圧である。１５
はサンプルホールド回路で、差動アンプ１３の出力ｑｋ
常時サンプリングする。電流供給回路＋１１１６はこの
サンプリング値に応じた電流を出力する。なおザンブリ
ングホールド回路１５はライトゲート信号に応じてサン
プリング状態からホールド状態に切り換えられる。

電流供給回路（１）１６は電流加算器１７を介して半導
体レーザ４を駆動する。捷た１９は第２の光検出器１０
で得られる記録信号に応じたモニタ信号を増幅する高い
周波数（約２ＭＨｚ）−１で増幅可能な増幅器である。

２Ｑはレベル検出回路で増ｌｌ＠器１９で得られた記録
信号に応じたモニタ信号の交流成分】の出力レベルをダ
イオード検波、あるいはその一種回路であるピークホー
ルド等の手段を用いて検出するレベル検出回路である。

そしてこの回路２０はライトゲート信号に応じて、記録
時、レベル検出回路２０はアクティブになり、再生時に
はレベル検出回路２ｏはノンアクティブとなシある固定
のレベルＰＲとなる。２１はレベル検出回路２０の出力
Ｃとあらがしめ可変抵抗１４ｂで設定される基準電圧ｄ
との差を増幅する差動アンプである。上記基準電圧ｄは
記録時の発振出方レベル例えば１０ｍＷを設定するため
の電圧である。

２２は電流供給回路（Ｔｌ）で、差動アンプ２１の出力
に応じた電流を出力する。２３は、端子２４のデータ信
号ｆと端子２５のライトゲート信号ｅとを入力々するＡ
ＮＤ回路２６の出力であるゲート信号で制御されるアナ
ログスイッチである。すなゎ９　。

ち記録時のみ、そのデータ信号に応じてアナログスイッ
チ２３が０Ｎ１０ＦＦする。電流加算器１７は電流供給
回路（ｌ１１ｅ、（１１２２の電流り、ｉを加わえ合わ
せて、その加わ見合わせた電流を流して半導体レーザ４
を駆動する。

次に以上のように構成された光学的情報記録再生装置の
動作を説明する。

光学ヘッド３は光ディスク１の所定位置に移動させて、
半導体レーザ４からのビーム光を出方させ、集光レンズ
５を介して絞りレンズ８によって光デイスク１上にビー
ムスポットを直径１μｍ以下に絞る。この時光ディスク
１はディスクモータ２によって所定の速度で回転してお
り、ビーム光は光ディスク１の案内トラックを検知しな
がら、案内トラックに沿ってトラッキング制御を行う。

そして光ディスク１の案内トラックに記録された情報は
反射率の変化として第１の光検出器９に加えられ、電気
信号に変換され、プリアンプ１１を介して再生信号が得
られる。次に再生時について説明する。半導体レーザ４
の後方からのモニタ０ 光は第２の光検出器１０で電気信号に変換され、積分増
幅器１２で増幅され、第３図に示す信号ａのＲ部となる
。この出力は差動アンプ１３に供給され、差動アンプ１
３は信号ａと可変抵抗１４ａで設定される基準電圧信号
すとの差を増幅して、その差に応じた信号ｑｋサンプル
ホールド回路１５に供給する。この再生時、端子２６に
加わるライトゲート信号ｅはパ０′”レベルとなってい
て、サンプルホールド回路１５はサンプリング状態とな
っている。そしてサンプルホールド回路１５は差動アン
プ１３の出力信号ｑのサンプリングした値をそのま捷電
流供給回路（Ｉ）１６へ供給する。電流供給回路（Ｉ）
１６は入力された差動アンプ１３の出力信号ｑのＲ部に
応じた駆動電流りを電流加算器１７を介して半導体レー
ザ４に供給する。再生時アナログスイッチ２３はＯＦＦ
であるためもう一方の電流供給回路（１１１２２の１駆
動電流ｌは電流加算器１７に加わわらず電流供給回路（
１）１６の駆動電流りのみで半導体レーザ４を駆動する
。第３図のＫに半導体レーザ４の駆動電流波形を示す。

こ１１　、・ の様な動作により再生時のビーム光の出力レベルは基準
電圧すに応じた一定の値に制御される。すなわち再生時
、半導体レーザ４に対する発振出力安定化のための制御
が行われるものである。

次に記録時について動作を説明する。まず端子２５のラ
イトゲート信号ｅが１′１”レベルとなり、サンプルホ
ールド回路１５はその直前の差動アンプ１３の出力信号
ｑのＲ’ｓの入力信号レベルを記憶して、ホールド状態
となる。このホールドした信号レベルＲ′Ｈを電流供給
回路（ＩＥ６に供給して、ホールド状態になる直前の半
導体レーザを駆動する電流ｈ）Ｉ’１発生させて電流加
算器に加わえる。

一方情報の記録を行うために端子２４に周波数がＩＭＩ
Ｌｚ〜２Ｍ１ｌＺ程度のデータ信号ｆがＡＮＤ回路２６
を介してアナログスイッチ２３（ｚＯＮｌｏＦＦに切り
換える。すなわちデータ信号ｆが′１′”レベルの時ア
ナログスイッチ２３はＯＮ状態に、データ信号ｆがｔｔ
　ＯＩ＋レベルの時アナログスイッチ２３はＯＦＦ状態
になる。アナログスイッチ２３がデータ信号ｆによりＯ
Ｎ１０　Ｆ　Ｆする事により、電流供給回路（■）２２
の出力電流ｉが電流加算器１７に加わったり、加わらな
かったりして、第３図のＫｖＣ示す様に半導体レーザ４
を駆動する電流はｈ＋（の駆動電流またはｈＨ＋　１の
駆動電流になる。

従って光ディスク１の案内トラックにデータ信号Ｉに応
じたデータビットが形成される。この時第２の光検出器
１０には記録ビーム光に対応したモニタ光が入力される
。この時積分増幅器１２の出力信号ａは第３図のＷ部に
示す様に高レベルとなる。しかしながらこの時前述した
様にサンプルホールド回路１５はライトゲート信号ｅに
よって、記録状態になる直前の値Ｒ’８ｉホールドして
いるため、この第１制御ループでの記録ビーム光のモニ
タ光による大きな信号はしゃ断でき、そのモニタ光信号
による影響は除去できる。

次に一方記録時に、第２の光検出器１０より得られるデ
ータ信号ｆにより変調された半導体レーザ４の記録ビー
ムに対応した信号は、記録信号成分を十分増幅出来る増
幅器１９に供給される。増幅器１９の出力信号ｊはレベ
ル検出回路２ｏに供１３　ｅ　。

給され、その出力は、増幅器１９の出力信号ｊの出力レ
ベルに応じた、第３図に示す出力信号ＣのＰ、部となる
。この出力は差動アンプ２１に供給され差動アンプ２１
は信号Ｃと可変抵抗１４ｂで設定される基準電圧信号ｄ
との差を増幅して、その差に応じた信号を電流供給回路
（Ｉｆ）２２に供給する。電流供給回路（ｎ）　２２は
入力された差動アンプ２１の出力信号に応じた駆動電流
ｉを電流加算器１７に加え、前述した様に半導体レーザ
４にアナログスイッチ２３のＯＮ１０　Ｆ　Ｆに対応し
てｈＨ＋　ｉ　／　ｈ□の駆動電流を加える。すなわち
記録期間中には、この第２の制御ループによって、デー
タ信号ｆに対応した変調された半導体レーザ４の記録ビ
ームのなかで交流成分のレベルが一定になる様に制御が
行われる。

この様に前述した本発明による半導体レーザ駆動回路に
よる発振出力安定のプロセスをもう少しわかり易く第４
図を用いて説明する。第４図には第１図に示したと同じ
半導体レーザの発振特性を温度等による変化を著しく強
調して示しである。

すなわちサンプルホールド回路１５を用いた第１の制御
ループでＴ−２５℃の時は電流供給回路（Ｉｌの出力ｉ
が■に、’ｒ＝６ｏ℃の時は■になり、再生時記録時と
もこの制御ループによる半導体レーザの発光出力は■で
安定する様に安定化制御が行われる。そして次にレベル
検出回路２０を用いた第２の制御ループでＴ−２５℃の
時は電流供給回路（ＩＩ）の出力ｉが■に、Ｔ二５０°
Ｃの時は■になり、記録時にこの第２の制御ループによ
る半導体レーザの発光出力のデータ信号による変化の振
幅が■で安定する様に安定化制御が行われる。

以上のように本発明の半導体レーザの駆動回路は、再生
ビーム時には可変抵抗１４ａにより設定される再生ビー
ム出力光に、また記録時には可変抵抗１４ｂにより設定
される記録ビーム出力光に半導体レーザの発光出力は周
囲温度、経年変化にかかわらず安定に制御される。

なお前述した様に可変抵抗１４ｂにより設定される基準
電圧信号ｄによって記録ビーム出力を固定して設定して
いるが、光デイスク装置において１５　（ は寸たディスクの内周から外周につれて記録ビーム出力
を徐々に大きくすることは普通一般に行われている。こ
の時、この基準電圧信号ｄ　ｒ、、普通一般に光デイス
ク１０案内トラツクに予め形成されているトラックアド
レスを読み取り、そのトラックアドレスに従って可変さ
せることにより、光ディスク１の内外周にかかわらず、
最適の記録ビーム出力光で光ディスク１にデータを書き
込む事が可能となる。このプロセスを第５図を用いて簡
単に説明する。第２図のプリアンプ１１より再生信号が
トランクアドレス読み取り回路２７に供給され、現在光
学ヘット３の光ビームが追従している案内トランクのト
ラックアドレスを読み取る。

この読み取ったトラックアドレスデータはマイクロプロ
セッサ（ＣＰＵ　）２８で確認を行い、ＣＰＵ２８はそ
のトラックアドレスデータに対応した半導体レーザ４の
記録ビーム出方光を設定するための記録パワーデータ（
ｉ７　Ｄ　／　Ａコンバータ２９　Ｋ供給する。Ｄ／Ａ
コンバータ２９はその記録パワーデータに対応した基準
電圧信号ｄｉ第２図の差動アンプ２１に供給する。以上
のプロセス（でより光ディスク１の内外周にかかわらず
最適記録パワーで安定した記録ビーム出力光に半導体レ
ーザ４が制御される。

１だ第２においてアナログスイッチ２３を電流供給回路
（１）２３と電流加算器１了との間に設けたが、アナロ
グスイッチ２３を電流加算器１γと半導体レーザ４との
間に設けても良いことは明白である。々おこの時、第４
図の■、■に示す半導体レーザの発光出力波形は第６図
に示す如くになる。

次に第２図において、第２の光検出器１ｏと増幅器１９
との間に、記録信号成分を選択通過させる帯域フィルタ
（ＢＰＦ）に付は加わえ、増幅器１９を交流増幅器、レ
ベル検出回路２ｏを記録信号に応じた交流成分の振幅を
検出する回路という構成でも、本発明は同じ効果が得ら
れる事は明白である。すなわち、その動作は第２の光検
出器１０より得られるモニタ信号の内、記録信号成分の
み’（５８ＰＦで取り出し、増幅器１９で増幅しくその
時の出力信号１′ヲ第３図に示す）、その交１７へ六　
。

流成分の振幅をレベル検出回路２０で検出する。

以下の動作は前述と全く同じとなる。この構成では増幅
器１９は広帯域のアンプが必要でないというメリットが
ある。

発明の効果 本発明は以上説明したように、安定化制御ループを２つ
有し、再生モード時には第１の安定化制御ループを働か
せ、記録モード時には第２の制御ループを働かせるよう
に構成したので、常に安定した発振出力の制御を行なう
ことができ、その実用的価値は高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体レーザの特性図、第２図は本発明の一実
施例の構成を示すブロック図、第３図。 第４図は同実施例の動作を説明するための要部信号波形
図、第６図は本発明の他の実施例のブロック図、第６図
は動作説明のための波形図である。 １・・・・・・光ディスク、４・・・・・・半導体レー
ザ、１０・・・・・・第２の光検出器、１２・・・・・
・積分増幅器、１３・・・・・・差動アンプ、１５・・
・・・・サンプルホールド［四路、１８・・　。 １６・・・・・・電流供給回路（Ｉ）、１７・・・・・
・電流加算器、２０・・・・・・レベル検出回路、２１
・・・・・・差動アンプ、２２・・・・・・電流供給回
路、２３・・・・・・アナログスイッチ０

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザを再生モード時第１の出力レベルと
   なるように制御する第１の制御系と、前記半導体レーザ
   を記録モード時、記録信号に応じて第２の出力レベルと
   なるように制御する第２の制御系とを有し、前記第１の
   制御系は、前記半導体レーザの出力光に応じたモニタ信
   号を前記第１の出力レベルに対応した第１の基準値と比
   較し、その第１の比較誤差信号に基づき前記半導体レー
   ザを駆動し、前記第２の制御系は、記録モードへの切換
   え直前の前記第１の比較誤差信号の値を記憶するととも
   に、前記半導体レーザの出力光に応じたモニタ信号のう
   ちの交流成分を前記第２の出力レベルに対応した第２の
   基準値と比較し、その第２の比較誤差信号を得、前記記
   憶した第１の比較誤差信号と前記第２の比較誤差信号に
   基づき、前記半導体レーザを駆動するように構成してな
   る半導体レーザ駆動回路０
2. （２）第２の基準値がディスクの内外周で可変にしてな
   る特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ駆動回路。