JPH02108248A

JPH02108248A - レーザ発光素子の出力制御装置

Info

Publication number: JPH02108248A
Application number: JP63260479A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yoshikawa; 幸雄吉川
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1990-04-20

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】［産業上の利用分野コ本発明は、１回書き込み（追記型）、又は消去可能な光
ディスクメモリ装置に用いられるレーザ・ダイオード等
の発光素子の出力制御装置に関する。

［従来の技術］このような光ディスク装置に使用しているレーザ・ダイ
オードにおいては、印加電流■。Ｐに対する出力光のパ
ワー２０は非常にバラツキがあり、また、温度変化も大
きく、レーザ・ダイオード自身も発熱し、劣化、経時変
化もするという短所を持っている。そこで、一定のパワ
ーで発光させ、レーザ自身の破壊を防ぐために、従来か
ら、光量フィードバックによる自動パワー制御（以下、
ＡＰ　Ｃ＝　Ａｕｔｏ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌと
略す）なる制御な行つている。書込み可能な光ディスク
装置の場合では、書き込み時に、上記ＡＰＣを行い、か
つ高周波（５００ＫＨ２〜ＩＯＭ）ｌｚ）で変調する必
要がある。また、レーザ光パワーは通常媒体面で、デー
タ読み取り時では約１　ｍＷ、データ書込み時のピーク
及び消去時は５〜１０ｍＷである。

［発明が解決しようとする課題］これらの従来のレーザ出力制御には、低周波でＡＰＣを
行うようにし、高周波書き込み時は、ピークを一定にし
た変調電流を上記低周波ＡＰＣに加えてレーザ・ダイオ
ードに重畳し、高周波分によるＡＰＣのズレなオフセッ
ト注入する方法がある。ところが、この方法では、前記
のようにレーザ・ダイオード（以下、ＬＤと略す）が不
安定なために、書込みパワーが変動し易く、ＬＤの劣化
若しくは破壊を起こし易いという欠点があった。

また、発光量の低周波分は、書込み時には、パルスのデ
ユーティにより変化し、正確な制御が難しいという問題
もあった。

また、ＬＤの破壊を防ぐためと、デユーティに左右され
ないようにするために、光量電圧をピークホールドして
ＡＰＣをかける方法が知られているが、この方法でも書
き込み開始時の過度応答に問題があった。また、書き込
み時の光量波形のボトムレベルが制御できず、書き込み
時と、その他の場合のフォーカス、トラックのサーボ状
態が変化し、サーボが不安定になる事がある。

そこで、本発明は、データ読み取り時、消去時、書き込
み時のピーク及びボトム全ての状態でＡＰＣを行って、
ＬＤ等のレーザ発光素子の劣化を少なくして破壊から守
ると共に、同時にフォーカス、トラックのサーボを安定
化させる事のできるレーザ発光素子の出力制御装置を提
案することを目的とする。

また、本発明は、書き込み時の初期から最適な書き込み
パワーでレーザ発光素子を発光可能としたレーザ発光素
子の出力制御装置を提案することを目的とする。

［課題を達成するための手段］上記課題を達成するための本発明のレーザ発光素子の出
力制御装置は、データを書き込む事ができる光ディスク
装置のレーザ発光素子の駆動を光量フィードバック制御
により制御する装置において、前記発光素子を低周波域
で駆動する第１のレーザ駆動回路部と、データ書き込み
時において、前記発光素子を高周波域で駆動する第２の
レーザ駆動回路部と、前記発光素子の出力を検出する出
力検出手段と、上記検出手段と前記第１のレーザ駆動回
路部との間に接続され、この出力検出手段の出力を受け
、この出力信号の高周波成分のボトム値を保持し、低周
波成分を通過させて、前記第１のレーザ駆動回路部に出
力する制御回路部とを具備したことを特徴とする。

かかる構成によると、書き込み時における出力検出手段
出力の高周波成分がボトム保持されることにより、ボト
ム側のレーザ出力パワーが安定する。

他の課題を達成するための本発明の構成は、データを書
き込む事ができる光ディスク装置のレーザ発光素子の駆
動を光量フィードバック制御により制御する装置におい
て、前記発光素子を低周波域で駆動する第１のレーザ駆
動回路部と、データ書き込み時において、前記発光素子
を高周波域で駆動する第２のレーザ駆動回路部と、前記
発光素子の出力を検出する出力検出手段と、上記出力検
出手段と前記第２のレーザ駆動回路部との間に接続され
、この出力検出手段の出力を受け、この出力信号のピー
ク値をデジタル値で保持し、前記第２のレーザ駆動回路
部に出力する制御回路部とを具備したことを特徴とする
。

かかる構成により、出力検出手段の出力を受け、この出
力信号のピーク値をデジタル値で保持することが可能と
なり、最新のライト時のピークレベルを保持し、ライト
開始時から、最適パワーでライトする事ができる。

［実施例］以下添付図面を参照して、本発明に係る実施例を詳細に
説明する。

第１図は、実施例に係るパワー制御装置の制御システム
の全体図である。同図において、１はＬＤ（＝レーザ・
ダイオード）アッセンブリであり、そのパッケージ内に
ＬＤ発光部１ａと光モニタ用の内部ビンフォトダイオー
ドｌｂが内蔵されている。第２図は、第１図の制御装置
が適用された光学ヘッドの構成を示す図である。第２図
において、３１は４分割ディテクタであり、サーボ用、
データの読取り用に用いられる。３６は光ディスク媒体
である。ＬＤアッセンブリｌを出たレーザ光はコリメー
トレンズ３２、真円補正プリズム及びビームスプリッタ
３３、対物レンズ３４を経て、ディスク面３６に照射さ
れる。ディスク３６からの反射光には、データ情報及び
トラッキング情報、フォーカス情報等が含まれる。この
反射光は、集光レンズ３４を経て、ビームスプリッタ３
３により反射されて、フォーカス・トラック誤差検出光
学系３５ａ、３５ｂにより、ディテクタ３１上に照射さ
れる。トラッキング及びフォーカシングのための回路は
第４図に示され、この回路につい”Ｃは後述する。第２
図の２は、ＬＤＩの光量を外部的にモニタするための外
部ビンフォトダイオードである。

ＬＤアッセンブリ１から発光したレーザ光は光学系３２
．３３を経て、モニタ用の外部フォトダイオード２に入
射する。フォトダイオード２で発生したＬＤ出射光量に
対応した光電流は、抵抗３で電圧に変換され、光量−電
圧変換規格化アンプ４により、媒体面光量で規格化され
た電圧値に変換される。尚、この規格化アンプ４のゲイ
ンは、光学系の効率、フォトダイオード２の特性のバラ
ツキに応じて、第２図の個々のヘッドで調整されている
ものとする。規格化アンプ４の出力は高周波ボトムホー
ルド回路（ＢＨ）５とピーク・ホールド回路ＰＨ６に接
続されている。ＢＨ５は、書き込み周波数（５００に１
１２以上）の帯域では、入力信号のボトム成分が保持さ
れ、このボトム成分が出力される。また、書き込み周波
数以下の低周波では、入力信号はそのまま通過するよう
になっている。このＢＨ回路は、例えば、アンプ４の出
力信号を積分するコンデンサによるホールド回路にて構
成し、このコンデンサの時定数を、高周波領域ではボト
ム値がコンデンサに保持され、低周波領域では速やかに
放電されるように設定する。

従って、ＢＨ５の出力は、書き込み周波数（５００ＫＨ
，以上）の帯域では、入力信号のボトム成分であり、書
き込み周波数以下の低周波では、入力信号そのものとな
っている。尚、ボトム設定データについては、リード時
とライト時とでは略同じデータが設定され、イレーズ時
にはＬＤＩのパワーを大きくするために、比較的太き目
のデータが設定される（第３図の（ｆ）を参照）。

ＢＨ５の出力は差動アンプ（ＤＩＦ）７に入力される。

ＤＩＦ７のもう一方の入力は、リード（読出し）時、イ
レース（消去）時、ライト（書き込み）時におけるＬＤ
Ｉのパワー設定のためのデータであるボトム設定データ
信号である。この設定データ２１は、’Ｄ　Ａコンバー
タ１９でＤＡ変換されて、ＤＩＦ７に入力される。ＤＩ
Ｆ７からは、ダイオード２によりモニタされた光量と外
部から予め設定された光量との差（誤差電圧）が出力さ
れる。ＤＩＦ７の出力は積分アンプ（ＩＮＴ）８に接続
されている。ＩＮＴ８の出力はＤＩＦ７の電圧の積分値
である。Ｉ　ＮＴ８の出力は電流ドライブアンプ９を経
て、ＬＤ発光部１ａのダイオードを低周波ドライブする
。ＩＮＴ８は、ＤＩＦ７の電圧の積分値は、ＤＩＦ７の
出力がゼロになるべく、ＬＤｌの光量が制御されるよう
な値を取るゆ一方、ＩＮＴ８には、ＬＤのオン／オフ制
御信号８ａが入力されている。このオン／オフ制御信号
はＬＤをＯＮ１０　Ｆ　Ｆさせると共に、後述するよう
に、内部モニタ用のフォトダイオード出力が一定レベル
以上のときに、ＬＤＩを保護するために、ＩＮＴ８の積
分量を強制的にゼロにする働きをする。実際には、Ｉ　
ＮＴＳ内の不図示のコンデンサのチャージ量をゼロにし
て、アンプ９の出力をゼロにする。

外部的にモ・ニタされたＬＤＩの光量のピーク値である
ところのＰＨ６出力は、ＡＤコンバータ（ＡＤ）１０で
デジタル化されて記憶され、ＤＡコンバータ（ＤＡ）１
１を経て、差動アンプ（ＤＩＦ）１２に入力される。Ａ
ＤＩＯ，ＤＡＩＩは、書き込み時のみに動作されるべく
、ライトパワーゲート信号２２により制御される。ＤＩ
ＦＩ２の他の入力は、書き込み時のピーク光量を設定す
るためのライトパワー用のピーク設定データ信号２３で
ある。このデータ（デジタル値）がＤＡコンバータ２０
を経てアナログ信号に変換され、ＤＩＦ１２に入力され
る。ＤＩＦ１２の出力は電流ドライブアンプ１３で電流
化され、ライトデータ信号２４によりスイッチングされ
て、ＬＤ発行部１ａに印加される。尚、ＰＨ６の動作は
、ＢＨ５と、ピーク成分を抽出するか、ボトム成分を抽
出するかの差異はあるものの、回路的には類似している
。

ＩＮＴ８に入力するＬＤイオンオフ制御信号について説
明する。ＬＤアッセンブリｌ内のビンフォトダイオード
ｉｂの出力は、抵抗１４で電圧化された後、差動規格化
アンプ１５において、前述のアンプ４と同様に、光量に
対して規格化された電圧値とされる。アンプ１５の出力
はコンパレータ（ＣＭＰ）１６に入力される。ＣＭＰ１
６のもう一方の入力は、抵抗２６により設定されたＬＤ
のパワー制限レベル１６ａである。フォトダイオードｌ
ｂによりモニタされた光量がこの制限を超えると、ＣＭ
Ｐ　１６の出力が反転し、フリップフロップ（Ｆ、／Ｆ
）１７が反転する。Ｆ／Ｆ　１７の出力はアンドゲート
１８に接続されていて、光量が制限レベルを超えた時、
ＬＤＩを消灯させる働きをする。

第３図のタイミングチャートに従って、第１図実施例の
各部の電圧、電流、波形を説明する。

−−ド・モード　データーリード時は、アンプ４の出力である光量−電圧信号は低
周波である。従って、この低周波信号はＢＨ５を通過し
ＤＩＦ７に入力する。ＤＩＦ７では、この入力とリード
時のパワー設定電圧（ボトム設定データ２１）との差で
あるＤＩＦ７の出力がＯボルトになるべく、ＩＮＴ８に
より積分され、ドライブアンプ９によりＬＤＩが駆動さ
れる（第３図の（ｇ）を参照）。リードモード時は、ラ
イトパワーゲート信号２２はオフであるが、ＤＡコンバ
ータ１１のバッファ（不図示）内にはデジタルのピーク
ホールド値が保持される。書き込みデータ２４もオフで
あるから、第３図の（ｈ）に示すように、ドライブアン
プ１３からの電流出力はない。

ライト・モード　データ　き゛ライト時においては、ボトム設定データ２１のデータは
リード時と同じ設定とする。ドライブアンブ１３の出力
はライトデータ信号２４に応じてスイッチングされたオ
ン／オフ電流が出力される（ライトモード時の第３図の
（ｈ）を参照）。ライトデータ信号でＬＤＩから発光し
たレーザ光はフォトダイオード２によりモニタされ、そ
の信号はアンプ４を経て、電圧でモニタされるが、ＢＨ
５において高周波成分はボトムホールドされ、低周枝部
成分のみ通過する。そのため、ライト時においても、Ｄ
ＩＦ７．ＩＮＴ８．アンプ９はリード時とほぼ同じ動作
をする。

ライト時において、アンプ１３からの書き込み電流のピ
ーク値は、最後にライトした時、又は電源オン時におけ
るテスト発光時等に検出されたデジタル・ピーク・ホー
ルドされたＰＨ６における電圧により決定される。

ライトパワーゲート信号２２は、ライト開始後のＰＨ６
が安定点に達するまでの時間が経過してからオンとなり
、その後、ライト終了後までオンする（第３図の（ｄ）
を参照）。ＡＤＩＯ，ＤＡｌｌにおいては、その間、デ
ジタル・ピーク・ホールド電圧が最新のピークデータで
書き換えられる。ライト終了後は、次のライト時までデ
ジタル値でピーク値が保持される。

イレースモード　゛告口。

イレース時は、ボトム設定データ信号により、ボトムの
パワーが設定される。同時に、ライトデータ信号２４を
直流（連続の“１“）でオンさせる。イレースパワーは
通常ライトパワーと同レベルか、または少し高いレベル
である。この時、ライトパワーに対する重上げ分は次の
ようにして決められる。ドライブアンプ１３の出力によ
り電流が流れ、その重上げ分がドライブアンプ９により
電流が流れ、イレースパワーとなるように、ＡＰＣが行
われる（第３図の（ｇ）、（ｈ）を参照）。ドライブア
ンプ９側の電流変化は、ＩＮＴ８があるために、アンプ
１３側に比して少し遅れるが、前記のようにした事によ
り、イレースパワーレベルとライトパワーレベルの差分
のみ低速応答となり、積分定数の選定により全く問題な
く追従する事ができる。

第４図は、トラッキング用、フォーカス用のサーボ回路
図である。図中、３１は第１図の４分割ディテクタであ
り、１０２〜１０５は、デイチク３１の各２出力を加算
する加算アンプ、１０６〜１０９は低周波成分は通過す
るが高周波帯域においてはボトム成分をホールドするＢ
Ｈ回路、１１０はフォーカスエラー信号用の差動アンプ
（ＤＩＦ）、１１１はトラックエラー信号用の差動アン
プ（Ｄ　Ｉ　Ｆ）である。１１２，１１３は、夫々、ゲ
イン可変のアンプであり、フォーカスエラー信号及びト
ラックエラー信号を増幅する。アンプ１１２．１１３に
入力するデータは、これらのアンプのゲインを変更する
ためのデータである。１１８．１１９は夫々コイル・ド
ライブ・アンプであり、夫々が、フォーカス用コイル１
２０、トラック用コイル１２１をドライブする。

ゲイン変更用のデータ１１４，１１５は、ライトモード
時において、ボトムパワーレベル時のみにサーボをかけ
るために、従来のリニアＡＧＣの代わりに、媒体の反射
率、リード／ビレ−スレベルの情報に応じて、数種のゲ
インのなかから選択されろ。

以上説明した実施例により、次の効果が得られる。

■：データ書き込み時に、そのピーク値をピークホール
ドしてＬＤＩのパワーを制御しているため、パワーオー
バによるＬＤの破壊、劣化が防止されると共に、パワー
低下による書き込みミスが防止される。

■：前記ピークホールド回路において、ＡＤ、ＤＡ変換
（１０，１１）に、ピークホールド値のデジタルメモリ
機能を持たせた事により、最新のライト時のピークレベ
ルを保持し、ライト開始時から、最適パワーでライトす
る事ができた。

■：データ書き込み時、ＬＤＩがハイパワーの時は、フ
ォーカス及びトラックサーボ信号がみだれ易いと言われ
ている。特に、穴空はタイプ（ビット形成タイプ）の媒
体では、その影響が大きい。

ところが、第１図実施例では、ボトム・ホールド回路を
設けた事により、ライト時のボトムパワーも安定する。

また、第４図に示すようなサブ回路との組み合わせで、
ライト時のパワーの変化に左右されない安定なフォーカ
ス・サーボ及びトラックサーボが可能である。さらに、
第４図に関連して説明したように、媒体の反射率に応じ
て、またリード時とイレース時のレベル差に応じて、数
種類のゲインを可変可能なアンプであるから、高価なリ
ニアＡＧＣ（オート・ゲイン・コントロール）の代わり
に使用する事ができる。

また、次のような変形例を提案する。

■：ビイレースモード時説明において、アンプ９側の電
流変化の遅延に影響がない場合、例えば、光ディスクが
低速回転の場合は、イレース時にアンプ１３側の電流を
全く流さないで、アンプ９側のみで行っても良い。

■：第１図の実施例では、戻り光によるパワー変動をな
くすために、外部モニタ用のダイオード２を使用してい
た。戻り光の影響が少ない場合には、ダイオード２をダ
イ、オード１ｂで兼用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る１実施例のレーザダイオードの出
力制御装置の全体図、第２図は第１図実施例の制御装置が適用される光学ヘッ
ドの構成を示す図、第３図は第１図実施例の動作を説明する図、第４図は第
１図実施例の制御装置が適用されるサーボ回路の回路図
である。図中、１・・・半導体レーザアッセンブリ、１ａ・・・半導体
レーザ発光部、ｌｂ・・・光モニタ用内蔵ビンフォトダ
イオード、２・・・光モニタ用外部ビンフォトダイオー
ド、３・・・光電流電正変換用抵抗、４・・・光量−電
圧規格化アンプ、５・・・高周波ボトムホールド回路、
６・・・ピークホールド回路、７・・・差動アンプ、８
・・・積分アンプ、８ａ・・・ＬＤオン／オフ制御信号
、９・・・電流ドライブ・アンプ、１０・・・ＡＤコン
バータ、１１・・・ＤＡコンバータ、１２・・・差動ア
ンプ、１３・・・電流ドライブ・アンプ、１４・・・光
電流−電圧変換抵抗、１５・・・光量−電圧規格化アン
プ、１６・・・コンパレータ、１７・・・フリップフロ
ップ、１８・・・アンドゲート、１９・・・ＤＡコンバ
ータ、２０・−Ｄ　Ａコンバータ、２１・・・ボトムパ
ワー設定データ信号、２２・・・ライトパワーゲート信
号、２３・・・ライトパワー設定データ信号、２４・・
・ライトデータ信号、２５・・・ＬＤイオンオフ信号、
３１・・・４分割ディテクタ、３２・・・コリメートレ
ンズ、３３・・・真円補正プリズム及びビームスプリッ
タ、３４・・・対物レンズ、３５ａ、３５ｂ・・・フォ
ーカス・トラック誤差検出光学系、３６・・・ディスク
、１０２〜１０５−・・加算アンプ、１０６〜１０９・
・・高周波ボトムホールド回路、１１０・・・差動アン
プ、１１１・・・差動アンプ、１１２．１１３・・・ゲ
イン可変アンプ、１１４．１１５・・・ゲイン可変用デ
ータ、１１６，１１７・・・位相補償回路、１１８．１
．１．９・・・コイル・ドライブ・アンプ、１２０・・
・フォーカスコイル、１２１・・・トラックコイルであ
る。第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）データを書き込む事ができる光ディスク装置のレ
ーザ発光素子の駆動を光量フィードバック制御により制
御する装置において、前記発光素子を低周波域で駆動する第１のレーザ駆動回
路部と、データ書き込み時において、前記発光素子を高周波域で
駆動する第２のレーザ駆動回路部と、前記発光素子の出
力を検出する出力検出手段と、上記検出手段と前記第１のレーザ駆動回路部との間に接
続され、この出力検出手段の出力を受け、この出力信号
の高周波成分のボトム値を保持し、低周波成分を通過さ
せて、前記第１のレーザ駆動回路部に出力する制御回路
部とを具備したことを特徴とするレーザ発光素子の出力
制御装置。
（２）前記第１のレーザ駆動回路部は、外部から設定可
能な閾値設定手段を有し、前記制御回路部からの出力信号とこの設定手段に設定さ
れた閾値との差信号に基づいて、レーザ発光素子の駆動
を制御する事を特徴とする請求項の第１項に記載のレー
ザ発光素子の出力制御装置。
（３）前記閾値設定手段に設定される閾値は、データ読
取り時、データ書き込み時、データ消去時に応じて設定
される事を特徴とする請求項の第２項に記載のレーザ発
光素子の出力制御装置。
（４）データを書き込む事ができる光ディスク装置のレ
ーザ発光素子の駆動を光量フィードバック制御により制
御する装置において、前記発光素子を低周波域で駆動する第１のレーザ駆動回
路部と、データ書き込み時において、前記発光素子を高周波域で
駆動する第２のレーザ駆動回路部と、前記発光素子の出
力を検出する出力検出手段と、上記出力検出手段と前記第２のレーザ駆動回路部との間
に接続され、この出力検出手段の出力を受け、この出力
信号のピーク値をデジタル値で保持し、前記第２のレー
ザ駆動回路部に出力する制御回路部とを具備したことを
特徴とするレーザ発光素子の出力制御装置。（５）前記
第２のレーザ駆動回路部は、外部から設定可能な閾値設
定手段を有し、前記制御回路部からの出力信号とこの設定手段に設定さ
れた閾値との差信号に基づいて、レーザ発光素子の駆動
を制御する事を特徴とする請求項の第４項に記載のレー
ザ発光素子の出力制御装置。