JPS62257640A - レ−ザ駆動装置 - 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〕 本発明は光記録媒体にレーザ光を照射し、情報の記録、
再生、消去等を行なうためのレーザ駆動装置に係り、特
に、レーザ光の照射光量と照射時間をデジタル信号で制
御するのに好適な電子回路の構成に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は特公昭６０−１９０４８号公報に記載のよ
うに、照射光量は予め一定量に定められており、デジタ
ル制御を行なう例が見当らない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、レーザの照射光量をデジタル信号で制
御し、照射時間の精度の■いレーザ駆動装置を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、レーザ駆動する電子回路にスイッチング
機能をもたせることにより達成される。

〔作用〕

レーザ光を発生するための電子回路部に、光量設定用ビ
ット数に対応するスイッチング用トランジスタと電流制
限用抵抗を付加し、レーザ駆動信号回路にパルス幅を選
択できるゲート信号の論理積を用いることによって、回
路をｆｉ素化し、精度の高い、高速度応答が可能なレー
ザ駆動装置が実現できる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の実施例を示す。

第１図（ａ）は光ディスクに照射するレーザ光量を示し
たものである。

たとえば、情報が二値信号であり、ハイレベルＩｔ　Ｉ
　Ｉｔとローレベル″０”とするとき、４１″を記録す
る場合にはレーザの光量をＰＷ、その照射時間をＴ、と
するように示しである。

第１図（ｂ）には第１図（ａ）に示したレーザ光量を照
射するための実施例を示す。

同図において、Ｄ　Ｗｉ　Ｔ　ＤＷ２１　ＤＩ＋３はレ
ーザの光量を設定するデジタル設定信号である。

たとえば、Ｄ　ｗｌｔ　Ｄ　１１１２１　Ｄ　９３が各
々ハイレベル“′１″のとき、最大出力となり、全てが
ローレベルＩＩ　Ｏ＋７のとき出力が零になるもので、
最小桁がＤＷ、で最大桁がＤＷｆｆの三ビットの制御指
令を例に示しである。Ｇはレーザを駆動する時間を指令
するゲートパルスである。レーザを駆動するに必要なパ
ルス幅を与えるものであるが、ゲートパルスＧを送信す
る線路が長距離になる場合には、線路の静電容量の影響
やノイズ耐量の点から、短パルスにするのが不都合にな
り、実際に必要なパルス幅Ｔ、よりも長くすることも必
要である。

１はゲートパルサであり、ゲートパルスＧから与えられ
たパルス幅を短縮したり引きのばしするなど、変調する
ためのものである。

ゲートパルサ１の出力信号がレーザ駆動信号Ｇ７ｗであ
る。

２はレーザを駆動するための電子回路部であり、デジタ
ル設定信号り、工〜ＤＷ３とレーザ駆動信号ＧＴＷによ
って与えられた条件により、第１図（ａ）に示したごと
きパルス状のレーザ光Ｐ、を発生するものである。

第２図は、第１図（ｂ）に示したレーザ駆動装置の詳細
実施例を示す。

ゲートパルサ１の内部のＡ、、　Ａ１・・・・・・Ａ、
はアンドゲートであって、たとえば、トランジスタ、ト
ランジスタ論理回路（ＴＴＬ）ＩＣである。

アンドゲートＡ０．Ａ１・・・・・・Ａｌｌは入力端子
の印加信号が全て１”のとき出力“１”を生じるもので
ある。ＴＴＬＩＣを用いた場合でも、ＩＣ内部のトラン
ジスタの動作時間に相当する信号の伝達遅れを生じる。

この遅れ時間をΔＴとする。たとえば、アンドゲート一
段につき遅れ時間ΔＴ＝２０ｎｓとすれば、ゲートパル
スＧの信号を、Ａ１〜Ａ、のアンドゲートの使用段数に
よって２０ｎｓ×段数分だけ短縮することができる。

アンドゲートＡ０はゲートパル、スＧを短縮するための
一致条件に用いたものである。

もしも、アンドゲートＡＩ、のかわりにオアゲートを用
いるならば、ゲートパルスＧの拡張化できることが明ら
かである。Ｇ１．Ｇ、・・・・・・Ｇ、は各々のアンド
ゲートの出力である。

このように、論理和、あるいは、論理積などの論理演算
によって、ゲートパルスＧをもとに、所望のレーザ駆動
信号Ｇ７ｗを得ることができる。

もちろん、他にも、シフトレジスタを用いてゲートパル
スを遅延させることもできるが１回路が複雑化する。

ＧＮＤは電源の接地電位、−ｖｓは直流のマイナス電源
を示す。電源自体は図示していないが、その出力配線の
みを示しである。

ＬＤはレーザ光を発生する半導体レーザである。

Ｔ工、Ｔ、、Ｔ、、Ｔ工。はそれぞれトランジスタであ
る。

Ｒ□、Ｒ，、Ｒ，は抵抗であり、それぞれ、半導体レー
ザを駆動する電流制御用である。

たとえば、Ｄ　Ｗｘ　＊　Ｄ　ｖｚ　＋　Ｄ　Ｗ３の順
に二進数の桁上りとすると、 のように選んでおけば、二進数によるデジタル式レーザ
光量の制御を行ない得る。

ただし、電圧ｖ８に対して、各トランジスタと半導体レ
ーザＬＤの電圧降下が十分小さく、無視７．−゛ −さ−れるとすると、デジタル設定信号Ｄｗ□ｅＤＷ２
９ＤＷ３に′″１”かＩＩ　ＯＩＩの設定値を印加して
おき、Ｉｔ　Ｉ　ＩＩが与えられたトランジスタは導通
状態になり　Ｉｔ　Ｑ　？１が与えられたトランジスタ
は不導通状態になり、レーザ駆動信号ＧＴＷがトランジ
スタＴ□。のに印加された時点でトランジスタＴ１゜が
導通状態になり、トランジスタＴ１．Ｔ２．Ｔ３の４通
状態の抵抗を介して半導体レーザに駆動電流を与え、レ
ーザ光量ＰＷを時間ＴＷ間にｂたり発生することができ
る。

ここに、トランジスタＴ□、Ｔ、、Ｔ、は予め導通か不
導通かの条件が設定されているので、短パルスのレーザ
光を発生する場合でも、トランジスタＴ、、Ｔ２．Ｔ３
の高速度化は必要なく、トランジスタ子工。のみ高速度
の応答ができればよいので回路が安くできる。

なお、トランジスタＴ１゜のベースに印加する電圧は、
半導体レーザＬＤを破損しないように、ＧＮＤ電位より
も低く保つ必要がある。

また、保護用にダイオード３を用いることも効果的であ
る。

第３図は、第２図に示した、ゲートパルサの入出力信号
の説明図である。

ゲートパルスＧが与えられたとき、アンドゲートの出力
論理によってゲートパルスＧのパルス幅Ｔよりも短いパ
ルス幅Ｔ、のレーザ駆動信号を得る。

また、第２図に示したアンドゲートＡ０のかわりに、オ
アゲートを用いた場合には、ゲートパルスＧのパルス幅
Ｔよりも長いレーザ駆動信号が得られる。これらの長、
短はアンドゲートＡ工、Ａ２・・・・・・Ａ、の遅れ時
間によって定められる。

同図では、一段につき６７時間の遅延がある場合を示し
である。

第４図には本発明の実施例を応用した装置構成例を示す
、以下、同図の記号と動作の内容について説明する。

第４図において、光ディスク１００は記録、消去、再生
機能等を評価する対象物である。

、桐）品が変化し、それに伴って光を照射して得られ”
６反射光量が変化するような合金を用いた記録媒体を施
したものである。

光ディスク１００は、評価する位置を変えるために、ス
テージ１１０にのせ、ステージ１１０はステージコント
ローラ１２０によって移動可能である。ステージとステ
ージコントローラの内容については特に限定するもので
はなく、たとえば。

ステージ１１０には図示していないがパルスモータと移
動のためのウオームギヤＷなどを備えたものであればよ
く、パルスモータをステージコントローラ１２０からデ
ジタルパルスで制御するものでもよい。

キーボード２００は、本発明にかかるレーザ駆動装置３
００の各種信号、駆動部等を制御するために制御指令者
とのマンマシンインタフェースの役割をもつものである
。

コントローラ２１０は、たとえばパーソナルコンピュタ
やマイクロコンピュータなど、ディジタル信号を処理す
るものである。

２１５は電気信号を光信号に変換する変換器であり、こ
れをＥ　、／　Ｏと略称して示しである。

Ｅ１０２１５はコントローラ２１０の出力、入力信号を
それぞれ電気から光に、また光から電気信号に変換する
。データバス２２０は光ファイバや無線化した電磁波な
どを用いた信号伝送回路である。２３０は光信号を電気
信号に変換する光／電気変換器であり、これをＯ／Ｅで
示す。

デコーダ２５０は、キーボード２００から入力されたコ
ントロール指令により、コントローラ２１０から、Ｅ１
０２１５、データバス２２０、○／Ｅ２３０により伝達
された信号を解読して。

それぞれ光ディスク１００に対する記録、消去、再生な
どの目的機能に合った信号を出力するために用いる論理
判定回路からなるもので、集積回路などを用いて構成す
ることができる。

デコーダ２５０からの出力信号Ｐ、、Ｐ、、ｐＨはそれ
ぞれ、光ディスク１００に対する記録用パワーＰＷ、消
　去月パワーｐ　、、再生用パワーＰ３の設定値を示す
もの。

５．１また、Ｇ、、Ｇヨ、Ｇ、はそれぞれのパワーＰｗ
ｔＰ、、Ｐ、の印加時間を設定するためのゲートパルス
であり、第２図のＧに相当する。ゲートパルスＧ□Ｇｆ
、Ｇ、によって、記録用パワーＰｗの印加時間Ｔ□消去
用パワーの印加時間Ｔ３．再生用パワーＰ１の印加時間
Ｔｌｌを、第２図に示したゲートバルサにより得る。

Ｓ、はステージコントローラ１２０に対する光ディスク
１００の移動指令パルスである。

レーザ駆動装［３００は、デコーダからの出力パワーの
設定値Ｐ、、Ｐ、、Ｐ、およびゲートパルス］、、Ｇｆ
、Ｇ、ｌに従って設定されたレーザ光を発振する。

レーザ駆動装置３０００の出力Ｐ工。が発信したレーザ
光量であり、第２図の出力光ＰＷと同様のものである。

発信したレーザ光の出力Ｐ１゜は、記録用パワーのとき
にはＰＷの値が、消去用の場合がＰ８が、再生時にはＰ
Ｒとなって表れる。

４００は光学ヘッドである。光学ヘッド４００は、レー
ザ駆動装置の出力光Ｐ１゜を光ディスク１００の記録、
消去、再生等を行なう目的点Ｐｒ。

に焦点を合せて照射すること、及び目的点ＰＤからの反
射光を処理するために用いる。

Ｐ２゜は光学ヘッド４００からの照射光である。

Ｐ、。は光学ヘッド４００から照射したときに得られる
光ディスク１００からの反射光である。

Ｐ４゜は光学ヘッド４００から得られた反射光Ｐ、。に
相当する反射光出力である。

反射光出力Ｐ４゜は、光センサ３８０に入力され、反射
光８力Ｐ４゜に比例した電気信号に変換し、焦点が合致
しているか否かを判定するのに用いる。

５００はフォーカス制御部である。

フォーカス制御部５００は、光学ヘッド４００からの　
照射光Ｐ２゜が所望の焦点に合致するようにコントロー
ルするためのものである。

フォーカス制御部５００は１反射光ＰＷ。を入力として
反射光出力Ｐ４゜の状態から、焦点深度が光センサ３８
０で検出され、その焦点深度検出電圧Ｉ／Ｆによって、
光学ヘッドから照射する照射光Ｐ２゜の焦点結像位置を
制御するためのものである。

レーザ駆動装ｆ１３００から光センサ３８０に伝達され
る信号ＦＬはフォーカス制御のゲート信号である。

ゲート信号ＦＬが、たとえば、Ｏｖ程度のローレベルの
ときには、フォーカス制御を行なわず、５ｖのときに限
り、フォーカス制御を可能にする役割をもつ。

また、光センサ３８０は、ゲート信号ＦＬがハイレベル
となっている期間のみ、焦点深度検出電圧ＶＦによって
光学ヘッド４００からの照射光Ｐ２゜の高さを変え、光
ディスク１００面上の２０点に所望の焦点を結ぶように
コントロールする。

たとえば、焦点深度検出電圧ＶＦが正のとき所望の焦点
深度よりも深いところにフォーカスされているとすれば
、これを浅くなる方向にフォーカス制御部５００より、
焦点コントロール信号Ｆｃに正の電圧を発生させ光学ヘ
ッド４００からの照射光Ｐ２ａの焦点が浅くなる方向に
光学ヘッド４００の対物レンズの位置を移動することで
、焦点が所望の点Ｐ、に合致するに従い、焦点深度検出
電圧Ｖ、が零に近づき、フォーカス制御部からの焦点コ
ントロール信号ＦＣも零に近づき、コントロールが終了
する。

逆に、焦点深度が浅い場合には、前述の説明とは逆極性
で同様の焦点コントロール信号Ｆｃが出力され所望の焦
点位置にフォーカスされる。

光センサ３８０からの出力信号ｖ、ｌは光ディスク７１
００に記録された信号の再生出力である。

出力信号ｖｌｌは量子化回路６００でデイジタル信号に
変換され、Ｅ／○６５０によって、電気信号が光信号に
変換されて、データバス２２０に結合され、コントロー
ラ２１０に出力信号が読み込まれ、光ディスク１００に
記録された信号、あるいは、消去したときの値を観測で
きるので、光ディスク１００の性能評価ができる。

光ディスク１００への照射光Ｐ２゜は、点ＰＤ工２／μ
ｍ１ｒＬにしぼり込まれて照射され、記録、再生、消去
などを行なうため、装置が振動するようなことがあると
、フォーカス制御に時間がかかるほか、所望の信号検出
ができにくくなるので、これを防ぐため、評価装置はキ
ーボード２００とコントローラ２１０．Ｅ１０２１５を
除き二点鎖線で示す範囲の除振台７００にｉ！２置し、
除振台７００に￥ＩＷｌされた要素との信号の結合はデ
ータバス２を光データバスなどを用いて信号の受は渡し
を行ない、コントローラから有線接続等による振動の伝
わりを除去する。７０１は除振台のスプリングである。

本実施例では第４図において、コントローラ２１０から
デコーダ２５０への信号の受渡しを光変換したもので行
なっているが、データバス２２０は、光ファイバーでも
よいが、無線による電磁波伝送でもよく、除振台７００
に振動が伝わらないように、光でなく、マイクロ波を用
いたデータバスであってもよい。

また、第４図の除振台７００の範囲にある要素の電源も
全て除振台内に設けることによって、除振台とコントロ
ーラ間を完全に無線配線することが可能である。

電源は、レーザ駆動装置３００に蓄電可能な太陽電池や
燃料電池、あるいは、充電可能な電池を設置しておき、
電池の保守、充電時間を除き、無線化した除振台での光
ディスクの評価試験が可能である。

第５図は、第４図に示したデコーダ２５０からの出力信
号とレーザ駆動装置３００の機能の目的を説明したもの
である。

第５図（ａ）がレーザ駆動装置３００の出力光Ｐ１゜の
様相を示す、これらの値は、第１図に示したデコーダ２
５０の出力によって設定される。

同図（ｂ）が光ディスク１００の位置を移動するために
デコーダ２５０から出力されたステージコントローラ１
２０に対する移動指令パルスＳ。

である。

初めに、移動指令パルスＳ、によって、所定の位置に光
ディスク１００を移動する。

光ディスク１００の移動終了後、光ディスク１００の面
上点ＰＤ点に光学ヘッド４００からの照射光Ｐ、。の焦
点が合致するようにフォーカス制御を行なう、フォーカ
ス制御を行なうために、第５図（ａ）に示すように再生
用パワーＰつを印加時間Ｔ、たけ照射する。印加時間Ｔ
７では光ディスク１００の初期反射率もａ８Ｉでき、フ
ォーカス制御も可能となる時間をとる。そのあと、消去
用パワーＰ、の所定値に相当する駆動指令を出し、消去
用の印加時間Ｔ、だけ、レーザ駆動装置から光線Ｐｉ。

が発生するように、レーザ駆動装置３００にゲートパル
スＧ８．出力パワーがＰヨなる設定値をコントローラ２
１０から送る。消去用パワーＰ、を照射後に消去用と同
様に再生用パワーＰ、を印加時間Ｔｌｌだけ印加し、記
録前の反射光出力Ｐ４゜を計測する。そのあ＝、記録用
パワーＰ、を印加時間Ｔ、の間印加し、そのあと、再生
用パワーＰＲを印加時間Ｔ、の間印加する。

記録後の反射光出力Ｐ４゜をＭ￥ＩＪすることによって
、光ディスク１００の記録、及び消去性能の評価ができ
る。光ディスク１００の位置設定からフォーカス制御、
及び初期再生、消去、再生、記録、再生のローテション
を一周期として、これをＴｏで示しである。

一周期の動作終了後、また、移動パルスＳＰにより光デ
ィスク１００の位置を移動し上記と同様のローテーショ
ンで評価試験ができる。

あるいは、同一位置でくり返し、記録、消去性能の試験
を行なう場合は、光ディスク１００の移動距離を零（現
在位置のまま）とする指令を移動パルスＳ、に与えるこ
とによって目的とするくり返し評価試験が実施できる。

また、再生用パワーＰ８はフォーカス制御部５００の入
力信号としても用いられる。ただし、記録及び消去時に
は再生用パワーよりも極度に高いパワーが印加され、し
かも、記録や消去は極めて短い時間で行なわれるのが光
ディスクの機能として必要であるため、その印加時間Ｔ
、、Ｔ、も再生時Ｔ１にくらべてＴ、、Ｔ、（Ｔ、とす
るケースも考えられる。

従って、フォーカス制御部５００は、再生時の゛り焦点
合わせを行ない、短時間照射する記録時の印加時間Ｔｗ
ｏ消去時の印加時間Ｔ、では、光学ヘッド４００と光デ
ィスク１００との焦点合致点が光ディスク１００の面上
の点Ｐ、がはずれることが無視できるので、この間は再
生時に合わせた焦点位置に保持しておく。

また、光ディスク１００を移動している間、すなわち、
第２図で移動パルスＳ、が発生している間は、光ディス
ク１００と光学ヘッド４００の間隔が光ディスク１００
　　の面ぶれや面の凸凹によって焦点合致位置が所望の
位置にならないことが考えられるので焦点合致位置の制
御は行なわず、それ以前の位置に保持したままでもよい
。

このようにすることによって、照射パワーの大きい記録
用パワーＰＷ及び消去用パワーＰ、では光センサ３８０
の機能が飽和してもよいので最も照射光の弱くなる再生
用パワーＰ、ｌを印加した状態で光センサ３８０のゲイ
ンを十分高くしておくことができ、Ｓ／Ｎの高い反射光
出力Ｐ４゜の検出が可能になる。

第６図は、光学ヘッド４００の内容を主体に説明したも
のである。

レーザ駆動袋［３００から出力した光線Ｐ１゜をコリメ
ートレンズ４０１により平行光にする。

４０２はハーフミラ−であり、コリメートレンズ４０１
を介して得た平行光を対物レンズ４０３に照射する機能
をもつ。

対物レンズ４０３から光ディスク１００に照射される照
射光Ｐ２゜が出力される。

４１０．４１１はサーボ系であって、対物レンズから照
射される息射光Ｐ２゜が光ディスク１００に所望の焦点
が得られるようにフォーカス制御を行なうためのもので
ある。

反射光Ｐ、。は対物レンズ４０３を通り、ハーフミラ−
４０２にもどる。

ハーフミラ−４０２は反射光Ｐ２゜の成分のみ反射し、
シリンドリカルレンズ４０４に入射する。

シリンドリカルレンズ４０４は、入射した光線を一方向
だけに集光するもので、光センサ３８０に対する入射光
となる光ディスク１００からの反射出力光Ｐ４．を得る
。

反射出力光Ｐ４゜は、焦点が合致しているとき。

真円となり、焦点が不合致のときだ円形などに変形する
。

光センサ３８０の出力Ｖ、は焦点深度検出電圧Ｖ、であ
り、Ｆｅは焦点コントロール信号でありそれぞれサーボ
系４１０，４１１を制御するのに用いる。

第７図は、光セサン３８０の内容についての説明図であ
る。

同図において、３８１はホトダイオードであり、その受
光部はＰ工、Ｐ、、Ｐ、、Ｐ４に四分割にされている。

３８２．３８３，３８４，３８５，３８６はいずれも演
算増幅器（オペアンプ）である。

オペアンプ３８２は、ホトダイオードの受光部Ｐ１とＰ
２の光検出値に相当する電圧信号Ｖ、□とＶ□を入力し
１両者の加算を行なうために用いる。

オペアンプ３８３は同様に受光部Ｐ３とＰ４の光検出値
に相当する電圧信号ｖ０とＶ□を入力し、両者の加算を
行なうために用いる。

オペアンプ３８４はオペアンプ３８２と３８３の出力の
差を求めるために用いる。

光ディスクＩＱＯに対して、所望の焦点に合致する照射
を行なっているときは、ホトダイオード３８１の受光部
ｐ、、ｐ、、ｐ、、ｐ、に入射する光量がそれぞれ等し
く、オペアンプ３８４の出力電圧は零になる。焦点が合
致していないときには、ホトダイオード３８１に入射す
るスポットが変形し、受光部Ｐ工とＰ２．及び、Ｐ、と
Ｐ４が検出した出力電圧に差を生じ、オペアンプ３８２
と３８３の出力電圧に差を生じる。

たとえば、所望の焦点位置よりも深いところに焦点があ
る場合には、オペアンプ３８４の出力が正となり、逆に
浅いところにある場合には負となるとすれば、オペアン
プ３８４の出力電圧に従って、第６図の対物レンズ４０
３の高さを移動するように、サーボ系に焦点コントロー
ル信号Ｆａを送ればよい、オペアンプ３８５信号は増幅
に用いたものである。

Ｒ１゜ｔ　Ｒｉｔ＋　Ｒ３２は抵抗であり、オペアンプ
３８５のゲインを可変設定するための調整用抵抗である
。

オペアンプ３８５の出力電圧が、第１図で示した焦点深
度検出電圧Ｖ、に相当する。

また、オペアンプ３８６は出力信号ｖ７を得るために用
いたもので、ホトダイオード３８１で受光した値の総和
を求め、これを出力信号ｖ、ｌとして取扱う。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光ディスクに照射する光量を波高値、
継続時間とも制御しやすく、効率のよい光ディスク材料
の評価試験、あるいは、光メモリシステムを構成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の主要部を示す図、第２図は
本発明による実施例の系統図、第３図には本発明による
特性図、第４図は本発明の応用装置全体構成図、第５図
は出力パワーのタイムチャートを示す図、第６図は光学
ヘッドの実施例を示す図、第７図は光センサの実施例を
示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録媒体にレーザ光を照射することによつて情報の
   記録、再生、消去などを行なう光ディスク装置において
   、 照射光量をデジタル信号で設定する手段、前記設定値に
   相当する電子回路部をレーザ駆動信号印加以前に閉じる
   ように構成したことを特徴とするレーザ駆動装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記レーザの照射継続時間を設定する手段として、ゲー
   ト信号の論理演算によるゲートパルサを用いたことを特
   徴とするレーザ駆動装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、 前記照射光量を設定する前記電子回路部としてデジタル
   設定ビット数に対応するトランジスタによるスイッチン
   グ抵抗による電流制御を行なうことを特徴とするレーザ
   の駆動装置。 ４、特許請求の範囲第２項において、 前記ゲート信号の論理積を用いて、入力パルスを複数段
   のアンドゲートもしくはバッファアンプゲートにより遅
   延し、任意の遅延段階の出力信号と入力パルスの一致条
   件により、短パルス化する手段を備えたことを特徴とす
   るレーザ駆動装置。