JPS6266424A - 光量制御装置 - 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】 く技術分野〉 本発明は半導体レーザから出た光を光記録媒体に照射す
ることで情報の記録・再生・消去等を実行する光学的記
録再生装置において利用される半導体レーザの光量制御
装置に関する。

〈従来技術〉 従来の光学的記録再生装置において利用される半導体レ
ーザの光量制御装置を、光学的記録再生装置として光磁
気ディスクシステムを例に挙げて説明する。

光磁気ディスクの既に公知な構造は、ガラス基板等の基
体上に希土類−鉄合金の非晶質薄膜をスパッタリングに
て成膜して膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有する磁性
膜を被覆して構成されるものであり、この光磁気ディス
クに対面させて半導体レーザビームを照射する光学ヘッ
ドを配置することで情報の記録・再生・消去を行なう光
磁気ディスクシステムが構成される。

この光磁気ディスクシステムにおいて情報の記録はレー
ザビームを約１μｍφ程度に集光したものを上記磁性膜
面に照射して該磁性膜の温度を局所的に上昇させてその
温度上昇部分の保持力を減少させ同時に外部より補助磁
場を印加することで磁化の向きを反転させて行なう（消
去も同様の方法で可能である。）。又、記録された情報
の再生は記録された磁性膜面に記録時より弱い光量の半
導体レーザによる直線偏光を照射してその反射した光の
磁場の影響による偏光面の傾きを利用して光の強弱に変
え、それを光検出器で検出して行なう０ 以上の構造から、半導体レーザには記録時に高出力のレ
ーザ光を、再生時に低出力のレーザ光を射出する構成が
必要となり、これらの２つのレベルの出力を速やかなる
手段により切換えることが、その駆動装置に要求される
。

まだ半導体レーザの光出力は温度特性を有し、周囲温度
によりそのしきい値電流値及びしきい値以上の線型部分
における傾きが変動するため、温度により駆動電流値に
対するレーザ発振の出力強度が変化する。その為記録時
のレーザの高出力発振時に出力光強度が変動し、記録媒
体に対して情報の書き込み不足や過多を生じさせ、シス
テム全体の情報処理の誤り率が劣化した。この事は再生
時のレーザの低出力発振時（情報の再生時）においても
同様で、出力光強度が変動すればそれは再生信号のＳ／
Ｎ比の劣化として現われてくる。

以上の理由で高・低の両出力レベルにおいてレーザ光を
安定発振させることが必要不可欠であることが明白であ
る。

以上の点に鑑みて、半導体レーザの光量制御装置として
、第４図に示す如き構成のものが既に提案された。同図
の装置は半導体レーザに駆動電流を供給する２つの電流
源が設けられ、記録媒体から情報を再生する場合は低出
力分電流源ｌによる駆動電流Ｉ、のみにより半導体レー
ザ４を駆動するものである。また記録媒体に情報を記録
する際には、もう１つの電流源である高出力分電流源２
からの駆動電流Ｉ２を駆動電流１．に付加することによ
り高出力のレーザ光を得るものである。

ここで低出力分電流源１に対しては半導体レーザ４の出
力光の強度を光検知器５により検出し、プリアンプ６を
通してサンプルホールド回路７に導入する。サンプルホ
ールド回路７はホールドタイミング信号Ｓ４がハイレベ
ルの時はデータを保持し、ローレベルではデータをその
まま通過させる。このデータを基準電圧源９と比較器８
において比較し、ローパスフィルタ１０を通過後の低域
周波数成分をパワーアンプ１１に入力し、低出力分電流
源１の出力電流１１を制御する。ホールドタイミング信
号Ｓ４が常時ローレベルであれば、この制御により低出
力光強度は半導体レーザの温度特性に関係なく常に一定
に保持されることになる。尚、この様な一定強度の出力
光を得るだめの自動光出力制御をＡＰＣと呼ぶ。

次に高出力発振時（情報記録時）にはまずホールドタイ
ミング信号Ｓ４をノ・イレベルにして、データを保持す
る。即ちＡＰＣを凍結させる。アンドゲート２０におい
てホールドタイミング信号Ｓ４を利用して、記録時のみ
記録データ信号ｓＤをスイッチング回路１９に送る。記
録データ信号ｓＤに従って、高出力分電流（記録電流）
１２が低出力分電流Ｉ、に付加され、媒体への記録が行
なわれる。ＡＰＣを凍結させるのは高出力発振に応答し
て出力強度を下げてしまうのを避けるためである。凍結
時間を半導体レーザの温度特性の変化の時間と比べて十
分小さくすることによってＡＰＣと実用上差し仕えなく
作動する。

さて以上の光量制御装置における情報記録時の発振動作
制御の特徴は、半導体レーザの温度特性において発振し
きい値のみが変動し、半導体レーザの駆動電流−光出力
カーブにおけるしきい値以上の線型部分の傾きは変化し
ない、という前提条件の下で制御している点である。

このことを第５図を用いて以下に説明する。同図で周囲
温度の違いにより、状態ＡとＢの２つの光出力カーブが
存在するものと考える。まず状態Ａでは低出力光強度Ｐ
、に対して低出力分電流源よシ駆動電流Ｉ＋　（Ａ）が
出力される。周囲温度が変化してしきい値のみが変化し
状態Ａから状態Ｂへ移ったとする。するとＡＰＣにより
低出力光強度Ｐｉ　を一定に保とうとする制御が働き、
低出力分電流源からの駆動電流はＩ　１（Ａ）からＩ　
ｓ　（Ｂ）に変化する。そこで記録時に高出力分電流源
より定電流源Ｉ２を付加すれば、しきい値以上の線型部
分の傾きが一定であるから状態Ａにおいても状態Ｂにお
いても一定の高出力光強度Ｐ１＋Ｐ２が得られる。即ち
低出力光強度のＡＰＣを行えば、高出力光強度に対する
ＡＰＣも同時に疑似的に実現されるはずである。

しかし上記の従来の光量制御装置では高出力強度を一定
に保つことができない。なぜならば半導体レーザの駆動
電流−光出力におけるしきい値以上の線型部分における
傾きはレーザの経時変化及び周囲温度によって変化して
しまうからである。

即ち高出力分の第２の電流源２による一定電流Ｉ２のみ
の付加では、上記の理由により高出力光強度Ｐ２は変化
してしまい、結果的に良好な記録（消去）特性を得るこ
とはできない。

従って所定の高出力光強度を得るために高出力分電流源
２の出力電流値Ｉ２を、低出力分電流源とは別個に制御
する必要がある。またこの制御の方法も低出力光強度の
ＡＰＣと同様、半導体レーザの温度特性変化よりも十分
小さい時間間隔で常時制御すれば、高出力発振から次の
高出力発振までの時間間隔が温度特性変化を招くぐらい
長くとも、瞬時に安定した高出力発振が得られることに
なシ好ましい。

〈発明の目的〉 本発明の目的は上述の従来技術における問題点に鑑み、
安定した低出力光及び高出力光の夫々を必要に応じて瞬
時に得ることが可能な半導体レーザの光量制御装置を提
供することにある０〈実施例〉 以下、本発明に係る半導体レーザの光量制御装置を光磁
気ディスク装置に適用した場合を例に挙げて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例による光量制御装置を示すブ
ロック図である。第２図は第１図の装置の動作のだめの
駆動電流−光出力カーブ及び波形図である。第３図は第
１図の装置に必要なタイミング波形を示している。

第１図において半導体レーザ４は記録（消去）。

再生の動作に関して低出力分電流源ｌと高出力分電流源
２により駆動されるが、高出力光強度の制御のだめに、
試射を行なう試射分電流源３が新たに設けられる。つま
り記録媒体から情報を再生する場合は低出力分電流源１
の出力電流ＩＩのみを流し、情報を記録する場合は高出
力分電流源２の出力電流Ｉ２を、試射を行なう場合は試
射分電流源３の出力電流Ｉ３を、それぞれ低出力分電流
１１に付加して半導体レーザを駆動する。尚、第４図に
示しだ従来の光量制御装置と比較すると、高出力分電流
源２の出力電流■２を制御するループが新たに加えられ
ている。

第１図の光量制御装置において低出力発振時の低出力分
電流源１に対するＡＰＣは以下のようにして実現される
。まず半導体レーザ４の出力光の強度は光検知器５によ
り検出され、この検出出力はプリアンプ６を通してサン
プルホールド回路７に導入される。ここでサンプルホー
ルド回路７及び１３はホールドタイミング信号ｓ１．ｓ
４及びＳ８がハイレベルの時データを保持し、ローレベ
ルの時はデータをそのまま通過させる。次にサンプルホ
ールド回路７の出力は基準電圧源９の基準電圧ｖｌと比
較器８において比較され、ローパスフィルタ１０を通過
して直接パワーアンプ１１に導入され、この出力によっ
て低出力分電流源１の出力電流１１は制御される。この
制御により低出力光強度は半導体レーザの温度特性に関
係なく一定に保持される。

一方高出力発振時の高出力電流源２に対するＡＰＣは以
下の様にして実現される。まずホールドタイミング信号
Ｓ１をハイレベルにして低出力発振時のＡＰＣ（サンプ
ルホールド回路７）を凍結させる。次に試射分電流源３
の出力電流Ｉ３がスイッチング回路１２に加わる試射信
号Ｓ２のタイミングで低出力分電流１１に付加され、こ
の付加後の電流によって駆動され、半導体レーザ４の試
射が行なわれる。そしてこの試射出力の光強度を光検知
器５で検知しプリアンプ６を通してサンプルホールド回
路１３に入力する。ここでホールドタイミング信号Ｓ８
によってデータが保持され、この出力Ｖ３と試射分電流
Ｉ３から割算器１４によって、半導体レーザのしきい値
からの駆動電流−光出力カーブの傾きと等価なＶｇ／Ｉ
ａが出力される。次に割算器１５においてこの値と基準
電圧源１６の出力ｖ２を用いて駆動電流と等価なＶ２／
（Ｖａ／Ｉａ）が算出されローパスフィルタ１７を通し
てパワーアンプ１８に入力され、このパワーアンプ１８
の出力を用いて高出力分電流源２の出力電流値■２を制
御する。

以上の様に高出力発振のだめのＡＰＣが実現された後、
アンドゲート２０において、ホールドタイミング信号Ｓ
４を記録可能信号として併用し、記録データ信号ＳＤと
を用いてスイッチング回路１９を動作させ高出力分電流
Ｉ２を低出力分電流Ｉ、に付加する。

ここで以上の光量制御装置の駆動電流の制御について第
２図を用いて説明する。

第２図において曲線Ａ、Ｂで示すように半導体レーザの
しきい値及びしきい値からの駆動電流−光出力カーブの
傾きは半導体レーザの温度特性及び経時変化によって変
化する。低出力発振時にはＡＰＣの作用で出力光強度Ｐ
、を常に保持しようとするので、状態Ａでの駆動電流は
Ｉ　１（Ａ）であり、状態ＢではＩ＋ＣＢ）となる。ま
た高出力発振時には低出力光強度Ｐ、へ付加される高出
力光強度Ｐ２を一定に保持すればよい。即ち高出力光強
度Ｐ２を実現するために高出力分電流源２の出力電流値
は状態Ａでは１２（Ａ）であるが、状態Ｂではｌ２（Ｂ
）となる。

このように低出力発振時及び高出力発振時の光強度を一
定に保つためには、低出力電流源の出力電流１１（Ａ）
ＣＩＩＣＢ））及び高出力電流源の出力電流Ｉ　２　（
Ａ）　ＣＩ　２　（Ｂ）　）をそれぞれ制御する必要が
ある。

次に高出力電流源２の出力電流の制御について状態Ａの
みについて以下に説明する。状態Ｂでも同様である。ま
ず試射分電流源３の出力電流ｌ５（Ａ）を低出力分電流
Ｉ＋（Ａ）に付加することによって試射分の出力光強度
Ｐａ（Ａ）が光検知器５で検知される。これによりしき
い値からの駆動電流−光出力カーブの傾きＰａ　（Ａ）
／Ｉ　ｓ　（Ａ）が判明する。

高出力光強度Ｐ２を得るためには次の条件を満足する高
出力分電流ｌ２（Ａ）を低出力分電流Ｉｔ（Ａ）に付加
すればよい。

高出力分光強度Ｐ２と試射出力分光強度Ｐｇ（Ａ）に対
する光検知器５の出力をそれぞれＶ２１　Ｖ　ｓ　（Ａ
）とすると、（＋ｉ式は次のように書き換えられる。

従って高出力分電流源２の出力電流値ｌ２（Ａ）は（２
）式より Ｉａ（Ａ） 同様に状態Ｂでは、 Ｉ５（Ａ） （３）式、（４）式で示されたように基準電圧Ｖ２と駆
動電流−光出力カーブの傾きｖａ（Ａ）／Ｉａ（Ａ）（
Ｖａ（Ｂ）／Ｉ　ａ　（Ｂ）　）のみによって高出力発
振時の駆動電流・Ｉ２（Ａ）（Ｉ２（Ｂ））を制御する
ことができる。

このように構成された本発明による半導体レーザの光量
制御装置の動作タイミングについて以下に説明する。第
３図（ａ）において光磁気ディスク円板２２上の１トラ
ツク当りに複数のヘッダ一部２３が存在する。ヘッダ一
部２３へは情報の記録は行なわれない。試射はデータ部
２４とデータ部２４にはさまれたこのヘッダ一部２３ご
とに行なわれる。まず試射によって低出力分電流源のＡ
ＰＣが応答しないように、ヘッダ一部２３では第３図（
ｂ）に示すようにホールド信号ｓ１の発生により低出力
分電流源１のＡＰＣを凍結させる。この凍結の間に試射
信号Ｓ２により試射を行ない、この時の出力光強度のデ
ータをホールドタイミング信号Ｓ８で保持する。以上の
タイミングによって常時高出力分電流源２の出力電流を
制御することができる。

情報記録時は高出力発振が低出力分電流源のＡＰＣに応
答しないように、記録可能信号Ｓ４がホールドタイミン
グ信号Ｓ１と共にサンプルホールド回路７に加えられる
。そして記録データ信号ｓＤによって情報が書き込まれ
る。

以上の構成の半導体レーザの光量制御装置では、試射に
よる高出力分電流源のＡＰＣがヘッダ一部２８ごとに行
なわれるので、高出力発振（情報記録）時には瞬時にし
て安定した光出力光強度の制御が行なわれる。

以上の構成において試射分電流源３を半導体レーザ４に
対する第３の電流源として設けたが、この試射分電流源
３を別個に設けず、高出力分電流源２を一時的に試射分
電流源として用いることで部品点数の減少化を計ること
も可能である。

〈発明の効果〉 以上の本発明においては、試射によって絶えず高出力発
振時のＡＰＣが実現でき、加えて高出力発振時には低出
力発振のＡＰＣを凍結することによって高出力のレーザ
光強度を安定化することができる。従って光磁気ディス
ク等を記録媒体として使用した情報記録再生装置に良好
な特性の半導体レーザ光量制御装置を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光量制御装置を示すブ
ロック図、第２図は第１図の装置の動作を説明するため
の駆動電流−光出力カーブ及び波形図、第３図（ａ）は
ディスク構成図、第３図（ｂ）は第１図の装置の動作に
必要カタイミング波形図、第４図は従来の半導体レーザ
の光量制御装置のブロック図、第５図は第４図の装置の
動作を説明するための駆動電流−光出力カーブ及び波形
図である。 図中、１・・・低出力分電流源、２・・・高出力分電流
源、３・・・試射分電流源、４・・・半導体レーザ、５
・・・光検知器、６・・・プリアンプ、７・・・サンプ
ルホールイツチング回路、１８・・・サンプルホールド
回路、１４．１５・・・割算器、１６・・・基準電圧源
、１７・・・ローパスフィルタ、１８・・・パワーアン
プ、１９・・・スイッチング回路、２０・・・アンドゲ
ート、２１・・・オアゲート、２２・・・ディスク、２
３・・・ヘッダ一部、２４・・・データ部。 代理人　弁理士　福　士　愛　彦（他２名）珀 た工ｔ１（ｍＷ） （ａ） 第３図 第４図　・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光学的記録再生装置に組み込まれる半導体レーザの
   光量制御装置であつて、 記録媒体から情報を再生するのに必要なレベルまで半導
   体レーザを発振するための第１の電流源と、 上記第１の電流源に対する電流付加によって記録媒体に
   情報を記録（消去）するのに必要なレベルまで半導体レ
   ーザを発振するための第２の電流源と、 上記第１の電流源に対する電流付加によって上記第２の
   電流源を制御するための試射に必要なレベルまで半導体
   レーザを発振さしめる第３の電流源と、 再生時の半導体レーザの出力光強度を検出し、該検出に
   応じて上記第１の電流源の出力電流値を制御する制御回
   路と、 記録媒体への情報記録（消去）時及び試射時に上記第１
   の電流源の駆動による半導体レーザの出力光強度に基く
   データを保持する保持回路と、 上記第３の電流源による試射時の半導体レーザの出力光
   強度を検出し、該検出データの内容に応じて記録（消去
   ）用の上記第２の電流源の出力電流値を制御する制御回
   路とを具備したことを特徴とする光量制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、 第３の電流源を第２の電流源にて兼用したことを特徴と
   する光量制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、 第２の電流源の出力電流値の制御回路として、第３の電
   流源による試射時の半導体レーザの出力光強度に基くデ
   ータを保持する保持回路と、上記データから付加電流に
   対する半導体レーザの出力光強度の比を算出する割算回
   路とを具備し、上記の比の値を用いて記録（消去）時の
   第２の電流源の出力電流を制御したことを特徴とした光
   量制御装置。