JP2006085754A

JP2006085754A - レーザダイオードの駆動装置

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Publication number: JP2006085754A
Application number: JP2004266522A
Authority: JP
Inventors: Junichi Furukawa; 淳一古川; Kiyoshi Tateishi; 潔立石
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2024-09-14
Also published as: JP4478539B2

Abstract

【課題】レーザダイオードに対する駆動動作の安定化を図り、光出力波形のスルーレートを改善することができる駆動装置を提供する。
【解決手段】レーザダイオードと直列に接続されて駆動信号に応じてレーザダイオードに電流を流す駆動回路と、レーザダイオードと駆動回路との直列回路に直流電圧を印加する直流電源と、レーザダイオードと駆動回路との接続点の電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段によって検出された電圧に応じて直流電源による直列回路への印加電圧を変化させる制御手段とを備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、光記録媒体にレーザビームを照射するレーザダイオードを駆動する駆動装置に関する。

レーザダイオードを駆動する従来装置としては図１に示す如き構成が一般的である。図１の駆動装置においては、レーザダイオード１のアノードには固定電源２から一定電圧Ｖccが印加され、レーザダイオード１のカソードは駆動トランジスタ３のコレクタに接続されている。駆動トランジスタ３は、駆動ＩＣ４内に備えられており、ベースに駆動信号が供給されるとそのコレクタ・エミッタ間がオンとなり、レーザダイオード１に駆動電流が流れるのでレーザダイオード１は発光することになる。

かかる従来の駆動装置においては、レーザダイオード１に流れる駆動電流量やそれ自体の温度によってレーザダイオード１の動作電圧Ｖopが増減する。駆動電流が大きいとＶopは高くなり、温度が下がるとＶopは高くなる。

レーザダイオード１の温度が高くなると、図２に示すように、レーザダイオード１の動作電圧Ｖopが低くなり、そのとき、光パワーを高く設定しようとして駆動電流量を大きくした場合、駆動トランジスタ３のコレクタ電圧Ｖｃが上昇し、図３に示すように、駆動ＩＣ４の消費電力が増加するので、駆動ＩＣ４の発熱量が増加して動作が不安定になる。

一方、レーザダイオード１の温度が低くなると、レーザダイオード１の動作電圧Ｖopが上昇し、駆動トランジスタ３のコレクタ電圧Ｖｃが低下し、閾値電圧以下になると駆動トランジスタ３が飽和状態となり、その動作が非線形となって書き込み波形が歪むことにより、光出力波形のスルーレートが劣化する。

本発明が解決しようとする課題には、上記の欠点が一例として挙げられ、レーザダイオードに対する駆動動作の安定化を図り、光出力波形のスルーレートを改善することができる駆動装置を提供することが本発明の目的である。

請求項１に係る発明の駆動装置は、光記録媒体にレーザビームを照射するレーザダイオードを駆動する駆動装置であって、前記レーザダイオードと直列に接続されて駆動信号に応じて前記レーザダイオードに電流を流す駆動回路と、前記レーザダイオードと前記駆動回路との直列回路に直流電圧を印加する直流電源と、前記レーザダイオードと前記駆動回路との接続点の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出された電圧に応じて前記直流電源による前記直列回路への印加電圧を変化させる制御手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項７に係る発明の駆動装置は、光記録媒体にレーザビームを照射するレーザダイオードを駆動する駆動装置であって、前記レーザダイオードと直列に接続されて駆動信号に応じて前記レーザダイオードに電流を流す駆動回路と、前記レーザダイオードと前記駆動回路との直列回路に直流電圧を印加する直流電源と、前記レーザダイオードの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段によって検出された温度に応じて前記直流電源による前記直列回路への印加電圧を変化させる制御手段と、を備えたことを特徴としている。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図４は本発明によるレーザダイオードの駆動装置を示しており、駆動装置はディスク記録再生装置の一部として備えられている。この駆動装置では、レーザダイオード１１を駆動するために可変電源１２及び駆動ＩＣ１３が備えられている。可変電源１２は直流電圧を出力し、駆動ＩＣ１３から出力される電圧制御信号に応じてその出力電圧Ｖvarを変化する。可変電源１２の出力電圧Ｖvarはレーザダイオード１１のアノードに印加される。駆動ＩＣ１３は駆動トランジスタ１５及び電圧検出制御回路１６を有している。駆動回路としての駆動トランジスタ１５のコレクタがレーザダイオード１１のカソード及び電圧検出制御回路１６の入力に接続されている。駆動トランジスタ１５のコレクタ電圧が電圧検出制御回路１６に供給される。

電圧検出制御回路１６は、図５に示すように、サンプルホールド回路２１、マルチパルスオフ指令部２２、サンプルパルス発生器２３、減算器２４及び増幅回路２５からなる。サンプルホールド回路２１は、駆動トランジスタ１５のコレクタ電圧をサンプルパルス発生器２２から供給されるサンプルパルスに応じて検出して値として保持する。マルチパルスオフ指令部２２及びサンプルパルス発生器２３には記録信号であるＮＲＺＩ信号が供給される。マルチパルスオフ指令部２２はＮＲＺＩ信号が光ディスク上の規定区間としてのＡＰＣ（オートパワーコントロール）エリアへの記録信号であることを判断するためにＮＲＺＩ信号に応じて特定のラン長時を検出し、その特定のラン長時にマルチパルスオフを指令するマルチパルスオフ指令信号を発生する。また、マルチパルスオフ指令部２２はディスク上のＡＰＣエリアを検出しても良い。ＡＰＣエリアは書込内容に制限がないエリアである。

サンプルパルス発生器２３は、ＮＲＺＩ信号及びマルチパルスオフ指令信号に応じてサンプルパルスを発生する。減算器２４はサンプルホールド回路２１によって保持されたコレクタ電圧値と目標値との差を算出して差信号として増幅回路２５に供給する。増幅回路２５は差信号を増幅して電圧制御信号として可変電源１２に供給する。

ディスク記録再生装置においては、図６に示すように、ピックアップ装置３１は上記のレーザダイオード１１及び駆動ＩＣ１３を備えている。ピックアップ装置３１は更にフロントモニタ３２、光検出器３３及び温度センサ３４を備えている。フロントモニタ３２はレーザダイオード１１の発光強度を検出するために備えられている。光検出器３３はディスクからの反射光を受光して読取信号を生成する。温度センサ３４はレーザダイオード１１の温度を検出する。

記録制御回路３５はＮＲＺＩ信号をピックアップ装置３１の駆動ＩＣ１３に出力する。また、記録制御回路３５は記録時にはそれを示す信号をＡＰＣ回路３６及び可変電源１２に供給する。ＡＰＣ回路３６は記録時と再生時とで異なる発光強度を得るようにフロントモニタ３２による検出強度に応じて強度制御信号を駆動ＩＣ１３に出力する。

光検出器３３の出力には再生処理回路３７が接続されている。再生処理回路３７は光検出器３３からの読取信号を復調して再生信号を生成する。また、光検出器３３からの読取信号はＡＰＣエリア検出器３８及びサーボ回路３９に供給される。ＡＰＣエリア検出器３８は読取信号に応じてピックアップ装置による記録又は再生位置、すなわちレーザビームの照射位置がディスク上のＡＰＣエリアであることを検出する。サーボ回路３９は読取信号に応じてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等のサーボ信号を生成してドライバ４０に供給する。ドライバ４０はそのサーボ信号に応じてピックアップ装置のフォーカス及びトラッキング用を含む各種アクチュエータ（図示せず）を駆動する。

可変電源１２、記録制御回路３５、ＡＰＣ回路３６、再生処理回路３７、ＡＰＣエリア検出器３８及びサーボ回路３９はＣＰＵ（中央演算装置）４１によって制御される。ＣＰＵ４１には温度センサ３４の出力信号が供給され、ＣＰＵ４１は温度センサ３４によって検出されたレーザダイオード１１の温度に応じて可変電源１２の出力電圧Ｖvarを制御する。

かかる構成のディスク記録再生装置においてレーザダイオードの駆動装置の駆動電圧制御を次に説明する。駆動電圧制御においてはサンプルパルスのタイミングに同期して図７に示すように、先ず、ディスク記録再生装置が記録時であるか否かがＣＰＵ４１によって判別される（ステップＳ１）。記録時はレーザダイオード１１から発射された書込用レーザビーム（ライトマルチパルス及びイレースマルチパルスを含む）が光ディスクに照射されるときである。記録時であれば、ＡＰＣエリア検出器３８が作動し（ステップＳ２）、記録位置がディスク上のＡＰＣエリアであるか否かがＡＰＣエリア検出器３８の検出出力に応じて記録制御回路３５において判別される（ステップＳ３）。光ディスクは図８に示すように、内周側から外周側に向けてＡＰＣエリア、同期エリア、ユーザデータエリア及びリンクエリアからなるデータ構造を有している。ステップＳ３の判別結果がＡＰＣエリアであるならば、電圧検出制御回路１６によるコレクタ電圧検出が行われる（ステップＳ４）。すなわち、マルチパルスオフ指令部２２がライトマルチパスオフ指令を発生し、ライトマルチパスオフ指令に応答してサンプルパルス発生器２３からサンプルホールド回路２１に対してサンプルパルスが供給されるので、サンプルホールド回路２１は駆動トランジスタ１５のコレクタ電圧の値をそのサンプルパルスに応じて読み取って保持する。保持されたコレクタ電圧の値は記録時の目標値との差が減算器２４によって算出され、その差は増幅回路２５によって増幅されて電圧制御信号として可変電源１２に供給される（ステップＳ５）。

ステップＳ３の判別結果がＡＰＣエリア以外であるならば、記録制御回路３５は可変電源１２に現在の出力電圧Ｖvarを維持させる（ステップＳ６）。

一方、ステップＳ１において記録時ではないならば、レーザダイオード１１から発射された読取用レーザビームが光ディスクに照射される再生時である。再生時には、サンプルパルス発生器２３からサンプルホールド回路２１に対してサンプルパルスが供給されるので、サンプルホールド回路２１は駆動トランジスタ１５のコレクタ電圧の値をそのサンプルパルスに応じて読み取って保持する（ステップＳ７）。保持されたコレクタ電圧の値は再生時の目標値との差が減算器２４によって算出され、その差は増幅回路２５によって増幅されて電圧制御信号として可変電源１２に供給される（ステップＳ８）。

かかる駆動動作によって、サンプルホールド回路２１の保持電圧と目標値との差が減少するように可変電源１２の出力電圧Ｖvarが制御される。保持電圧が低ければ、コレクタ電圧Ｖｃが低下し飽和の危険性がある。この場合には、電圧制御信号の電圧が高くなるので可変電源１２の出力電圧Ｖvarが高くなり、コレクタ電圧Ｖｃの低下を防止するようにネガティブフィードバック制御として動作する。よって、コレクタ電圧Ｖｃは適正値に維持されるので、トランジスタの飽和が防止され、結果として、光出力のスルーレート劣化を防止することができる。

一方、目標値に対して保持電圧が高ければ、コレクタ電圧Ｖｃが必要以上に上昇して消費電力の増加による駆動トランジスタ１５の発熱の危険性がある。この場合には、電圧制御信号の電圧が低くなるので可変電源１２の出力電圧Ｖvarを低くなり、コレクタ電圧Ｖｃの上昇を防止するようにネガティブフィードバック制御として動作する。したがってコレクタ電圧Ｖｃは適正値に維持され、駆動トランジスタ１５の消費電力の増加を防止することができ、結果として、駆動トランジスタ１５の発熱による誤動作を防止することができる。

図９〜図１１はかかる駆動装置によるレーザビームの光パワー、ライトマルチパルスオフ指令及びサンプルパルス各々の関係を示している。図９においては記録時にＡＰＣエリアではマルチパルスオフ指令信号に応答してライト（書込）マルチパルスを停止させた場合を示している。また、イレースマルチパルスも停止されてそのピーク値に保持させている。その停止時に光パワーをライトマルチパルスのピーク値に保持させ、そのときにサンプルパルスが生成され、駆動トランジスタ１５のコレクタ電圧が検出される。図１０においては記録時にＡＰＣエリアではマルチパルスオフ指令信号に応答してライトマルチパルスを停止させると共にイレース（消去）パワーをライトピーク値にした場合を示している。ライトピーク値にしたときにサンプルパルスが生成され、駆動トランジスタ１５のコレクタ電圧が検出される。図１１においては記録時にＡＰＣエリアではイレースマルチパルスを停止させて光パワーをイレースピーク値にしてそのイレースピーク値にあるときにサンプルパルスを生成した場合を示している。また、図１２においては記録時にイレースマルチパルスが生成されない場合を示し、この場合にはＡＰＣエリアとは無関係に光パワーがイレースピーク値にあるときにサンプルパルスが生成される。図１１及び図１２の場合には、電圧検出制御回路１６はイレースパワー時のコレクタ電圧値をサンプルパルスに応じて保持し、ライトパワー時のコレクタ電圧値を推測してそれを検出電圧として電圧制御信号を生成する。

図１３は電圧検出制御回路１６の他の回路例を示している。図１３の電圧検出制御回路１６はボトムホールド回路２６、減算器２７及び増幅回路２８からなる。

ライトマルチパルスがピークの光パワーを出射しているときにはレーザダイオード１１には最大電流が流れ、駆動トランジスタ１５の動作電圧Ｖopは最大となり、駆動トランジスタ１５のコレクタ電圧Ｖｃは最小となる。この最小電圧、すなわちボトム電圧はボトムホールド回路２６によって保持される。保持電圧は減算器２７によって目標値と比較され、減算器２７からは保持電圧と目標値との差が信号として出力される。その差は増幅回路２８によって増幅されて電圧制御信号として可変電源１２に供給される。これにより、保持電圧と目標値との差が減少するように可変電源１２の出力電圧Ｖvarが制御される。保持電圧が低ければ、コレクタ電圧Ｖｃが低下し飽和の危険性がある。この場合には、電圧制御信号の電圧が高くなるので可変電源１２の出力電圧Ｖvarが高くなり、コレクタ電圧Ｖｃの低下を防止するようにネガティブフィードバック制御として動作する。よって、コレクタ電圧Ｖｃは適正値に維持されるので、トランジスタの飽和が防止され、結果として、光出力のスルーレート劣化を防止することができる。

図１４は本発明の他の実施例を示している。図１４のレーザダイオードの駆動装置においては、駆動ＩＣ１３は駆動トランジスタ１５としてＰＮＰ型のものが用いられている。よって、レーザダイオード１１を駆動するために可変電源１２及び駆動ＩＣ１３が備えられている。可変電源１２の出力電圧Ｖvarは駆動トランジスタ１５のエミッタに印加される。駆動トランジスタ１５のコレクタがレーザダイオード１１のアノード及び電圧検出制御回路１６の入力に接続されている。駆動トランジスタ１５のコレクタ電圧が電圧検出制御回路１６に供給される。レーザダイオード１１のカソードは直接アース接続されている。

図１４のレーザダイオードの駆動装置をディスク記録再生装置に適用した場合においても上記の図４のレーザダイオードの駆動装置と同様に動作するので、ここでの詳細な説明は省略する。

図２に示したように、レーザダイオードの温度によってレーザダイオードの動作電圧が増減するので、温度センサ３４の出力に応じて可変電源１２の出力電圧Ｖvarを制御しても良い。この制御を行うと、駆動トランジスタ１６のコレクタ電圧Ｖｃの動作電圧を温度変化があっても維持することができる。具体的には、図１５に示す特性のように、レーザダイオードの温度上昇に従って可変電源の出力電圧Ｖvarを低下させることが行われる。

レーザダイオードの温度変化に対応した駆動電圧制御においては、図１６に示すように、先ず、ディスク記録再生装置が記録時であるか否かがＣＰＵ４１によって判別される（ステップＳ１１）。記録時であれば、温度センサ３４の出力に応じてレーザダイオード１１の温度が低温（例えば、５度以下）であるか否かが判別される（ステップＳ１２）。低温であるならば、ＣＰＵ４１は可変電源１２の出力電圧Ｖvarを第１所定電圧Ｖ１（例えば、９Ｖ）に設定させる（ステップＳ１３）。低温ではないならば、ＣＰＵ４１は可変電源１２の出力電圧Ｖvarを第１所定電圧Ｖ１より低い第２所定電圧Ｖ２（例えば、８Ｖ）に設定させる（ステップＳ１４）。

一方、ステップＳ１１の判別により記録時ではない場合、すなわち再生時である場合には、温度センサ３４の出力に応じてレーザダイオード１１の温度が低温であるか否かが判別される（ステップＳ１５）。低温であるならば、ＣＰＵ４１は可変電源１２の出力電圧Ｖvarを第２所定電圧Ｖ２より低い第３所定電圧Ｖ３（例えば、７Ｖ）に設定させる（ステップＳ１６）。低温ではないならば、ＣＰＵ４１は可変電源１２の出力電圧Ｖvarを第３所定電圧Ｖ３より低い第４所定電圧Ｖ４（例えば、６Ｖ）に設定させる（ステップＳ１７）。

かかる駆動電圧制御においては、記録時及び再生時各々でレーザダイオード１１の温度に応じて可変電源１２の出力電圧Ｖvarを制御することが行われる。記録時には可変電源１２の出力電圧Ｖvarを再生時よりも高く設定するので、記録のために最適な光パワーを得ることができる。また、再生時には駆動トランジスタの電力消費を抑えることができる。

また、本発明の他の実施例として、記録時にレーザダイオード１１に流すべき電流設定値に応じて可変電源１２の出力電圧Ｖvarを制御するようにしても良い。例えば、図１７に示すように、駆動装置には記録時にレーザダイオード１１に流すべき記録電流値を設定する記録電流設定回路４１が備えられ、記録電流設定回路４１から得られる記録電流設定値に応じて演算装置４２は可変電源１２の出力電圧Ｖvarを指定する。可変電源１２の出力電圧Ｖvarは記録電流設定値に応じて図１８に示す特性の如く設定される。すなわち、記録電流設定値が高くなるに従って可変電源１２の出力電圧Ｖvarが高くなる。更に、図１７に示すように、記録電流設定値だけでなく温度センサ３４の出力信号に応じて可変電源１２の出力電圧Ｖvarを設定しても良い。また、レーザダイオード１１の駆動電流の実際の計測値に応じて可変電源１２の出力電圧Ｖvarを制御するようにしても良い。

以上のように、本発明によれば、レーザダイオードと直列に接続されて駆動信号に応じてレーザダイオードに電流を流す駆動回路と、レーザダイオードと駆動回路との直列回路に直流電圧を印加する直流電源とを備え、電圧検出手段によって検出されたレーザダイオードと駆動回路との接続点の電圧に応じて直流電源による直列回路への印加電圧が変化される。また、本発明によれば、温度検出手段によって検出された温度に応じて直流電源による直列回路への印加電圧が変化される。よって、直流電源による直列回路への印加電圧を適切に制御することができるので、レーザダイオードに対する駆動動作の安定化を図り、光出力波形のスルーレートを改善することができる。

従来のレーザダイオードの駆動装置を示す回路図である。レーザダイオードの駆動電流と動作電圧との関係を温度について示す図である。レーザダイオードの駆動電流と駆動ＩＣの消費電力との関係を温度について示す図である。本発明によるレーザダイオードの駆動装置を示す回路図である。図４の駆動装置内の電流検出制御回路を示すブロック図である。図４の駆動装置を備えたディスク記録再生装置を示すブロック図である。図４の駆動装置の駆動制御動作を示すフローチャートである。光ディスクのデータ構造を示す図である。図４の駆動装置によるレーザビームの光パワー、ライトマルチパルスオフ指令及びサンプルパルス各々の関係例を示す図である。図４の駆動装置によるレーザビームの光パワー、ライトマルチパルスオフ指令及びサンプルパルス各々の関係例を示す図である。図４の駆動装置によるレーザビームの光パワー、ライトマルチパルスオフ指令及びサンプルパルス各々の関係例を示す図である。図４の駆動装置によるレーザビームの光パワー及びサンプルパルス各々の関係例を示す図である。図４の駆動装置内の電流検出制御回路の他の例を示すブロック図である。本発明の他の実施例を示す回路図である。レーザダイオードの温度と可変電源の出力電圧との関係を示す図である。図１４の駆動装置の駆動制御動作を示すフローチャートである。本発明の他の実施例を更に示す回路図である。記録電流設定値と可変電源の出力電圧との関係を示す図である。

符号の説明

１，１１レーザダイオード
３，１５駆動トランジスタ
４，１３駆動ＩＣ
１２可変電源
１６電流検出制御回路

Claims

光記録媒体にレーザビームを照射するレーザダイオードを駆動する駆動装置であって、
前記レーザダイオードと直列に接続されて駆動信号に応じて前記レーザダイオードに電流を流す駆動回路と、
前記レーザダイオードと前記駆動回路との直列回路に直流電圧を印加する直流電源と、
前記レーザダイオードと前記駆動回路との接続点の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出された電圧に応じて前記直流電源による前記直列回路への印加電圧を変化させる制御手段と、を備えたことを特徴とする駆動装置。
前記電圧検出手段は、前記光記録媒体に書込用レーザビームが照射されるときには前記接続点の電圧のピーク値又はボトム値を保持してそれを検出電圧とすることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
前記電圧検出手段は、サンプルホールド回路を有し、前記光記録媒体に書込用レーザビームが照射されるときの記録パワーの前記接続点の電圧、又は前記光記録媒体に消去用レーザビームが照射されるときの消去パワーの前記接続点の電圧を、前記サンプルホールド回路にてサンプルすることを特徴とする請求項１又は２記載の駆動装置。
前記電圧検出手段は、前記レーザビームの照射位置が前記光記録媒体の規定区間にあるときには前記サンプルホールド回路にサンプルパルスを供給して前記接続点の電圧を前記サンプルホールド回路に保持させるサンプルパルス発生手段とを更に有することを特徴とする請求項３記載の駆動装置。
前記電圧検出手段は、前記レーザビームの照射位置が前記光記録媒体の前記規定区間にあるときには前記駆動信号のライトマルチパルス又はイレースマルチパルスをそのピーク値に保持させる手段を有することを特徴とする請求項４記載の駆動装置。
前記制御手段は、前記電圧検出手段によって検出された電圧値と目標値との差を減少させるように前記直流電源による前記直列回路への印加電圧を変化させることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
光記録媒体にレーザビームを照射するレーザダイオードを駆動する駆動装置であって、
前記レーザダイオードと直列に接続されて駆動信号に応じて前記レーザダイオードに電流を流す駆動回路と、
前記レーザダイオードと前記駆動回路との直列回路に直流電圧を印加する直流電源と、
前記レーザダイオードの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段によって検出された温度に応じて前記直流電源による前記直列回路への印加電圧を変化させる制御手段と、を備えたことを特徴とする駆動装置。
前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出された温度が高温であるほど前記直列回路への印加電圧を低くさせることを特徴とする請求項７記載の駆動装置。
前記制御手段は、前記光記録媒体に書込用レーザビームが照射されるときと読取用レーザビームが照射されるときとで前記直流電源による前記直列回路への印加電圧を変化させることを特徴とする請求項７記載の駆動装置。
前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出された温度と共に前記レーザダイオードに供給する駆動電流の設定値又は実測値に応じて前記直流電源による前記直列回路への印加電圧を変化させることを特徴とする請求項７記載の駆動装置。