JPH03102656A - マルチビーム光ディスク装置 - 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】 （１）発明の属する技術分野 本発明は、複数Ｑレーザを使用したマルチビーム光ディ
スク装置に関するものであり、特に、個々の光ビームの
光出力を自動制御する装置に関するものである。

（２）従来技術とその問題点 ディスク状記録媒体にレーザ光を照射して情報の記録再
生を行う装置として、磁気光学を利用する光磁気ディス
ク方式と、ディスクの穴あけ，変形，屈折率変化などを
利用する光ディスク方式によるものなどがあり、総称し
て光ディスク装置と呼ばれる。光磁気ディスク方式では
、まず光磁気ディスクにスポット状にレーザビームを照
射すると、照射された部分の温度がキュリー点近傍まで
上昇して弱い外部磁場によって磁化が反転し、スポーン
ト状の磁区が形或されるが、ディスクが回転しているた
め、その磁区の温度は直ぐに室温に戻り、反転磁区はそ
のまま保持される。再生の際には、記録時よりも弱いパ
ワーのレーザビームをディスクの記録面に照射し、反射
光または透過光の偏光面の回転方向からレーザビームの
照射された部分の磁化の方向を検出して情報を再生する
ことができる。

光記録方式では、光ディスクに強いレーザ光をスポット
状に照射し、レーザ光が照射された部分のみを変形・変
質させて情報を記録する。再生の際には、光ディスクを
変形したり変質したりしないような弱いレーザ光を光デ
ィスクにスボッ′ト状に照射し、レーザ光が照射された
部分からの透過光または反射光の強度を検出することに
より情報を再生する。

これらの光磁気ディスクや光ディスクによる記録再生装
置において、転送速度を早くする一つの方法として、複
数の光ビームスポットを用いて複数のトラックに並列に
記録することが行われている。複数のレーザビームを得
る方法としては、発振波長が同一の複数個の半導体レー
ザを相互に独立した形でモノリシックに集積した半導体
レーザアレイ　（レーザアレイと略称する）が用いられ
る．その代表的なものは独立変調型のレーザダイオード
であるが、これは複数個の半導体レーザを互いに独立し
た形で集積したものである。１個のレーザアレイ内に５
０〜３００ｎのピッチで複数個の半導体レーザが配列し
てあるので、各レーザの光出力を独立にモニタすること
は難しい。これを解決した製品の開発が進められてはい
るが、現状で実用できるものはレーザアレイ内にマウン
トされた１個のフォトダイオードにより光出力をモニタ
しているだけである。従って、レーザアレイ全体の光出
力をモニタすることはできても、半導体レーザ個々の光
出力を分離して測定し、それらの光出力を個々に制御す
ることは容易にはできなかった。

しかし、光ディスク装置では記録時．消去時，再生時に
レーザの光出力はそれぞれに異なった値をとる必要があ
る。このためには次のような条件が必要である． ■記録時については特に正確な光出力を必要とするので
、そのために個々の光ビームについて正確に出力を制御
しなければならない．■レーザダイオードの光出力対順
方向電流特性には温度依存性があり、同じ電流値でも温
度が高くなれば光出力は低下し、温度が低くなれば光出
力は強くなるので、このための補正が必要である。

■光磁気ディスクでは、ディスク温度のキュリー点温度
近傍で記録・消去するので、ディスク温度により光出力
を補正しなければならない．■記録・消去する際、ディ
スクの回転が一走の場合には、外周にいくほど光出力が
高くなるように補正しなければならない。

その際、個々の記録トラックに対する個々のレーザの光
出力を調整することが望ましいのはもちろんである．し
かし前述したように現状では１個のレーザアレイ内に１
個の光出力モニタ素子しかマウントされていないので、
個々のレーザ素子の光出力を個別に調整することはでき
なかった。レーザアレイ中のレーザダイオード１個ずつ
を点灯して測定する方法も考えられるが、フォーカシン
グサーボ．゛トラッキングサーボが外れてしまい、この
方法をとることはできない．またレーザアレイ内のレー
ザ素子の間隔（アレイピッチ）は前述の通り５０〜３０
０ｎ程度で極めて狭く、各レーザダイオード素子相互間
に熱的な相互作用（クロストーク）が生じている。

このため、レーザアレイ中のレーザダイオード全数を点
灯している場合と、レーザダイオードｌ個のみを点灯し
ている場合とでは、個々のレーザダイオードについて、
その光出力対順方向電流特性曲線が異なることとなるの
で、１個ずつを点灯して、最適値に調整しても全数が点
灯している実際の使用状態の場合には、必ずしも個々の
ビームの光出力が最適値とはならないという欠点があっ
た。

（３）発明の目的 本発明の目的は、マルチビーム光ディスク装置に用いら
れる半導体レーザアレイ中の光出力モニタ素子が１個の
みである場合、使用状態におけるプレイ中の複数のレー
ザ素子の個々の光出力と順方向電流の関係を個別に分離
して測定し、その関係を基にしてレーザアレイの温度，
ディスクの温度．あるいは記録トラックの半径によって
それぞれのレーザ素子の光出力を個別に制御する方法を
提供することにある。

（４）発明の構或 （４−１）発明の特徴と従来の技術との差異本発明は、
マルチビームによる光ディスク装置において、マルチビ
ーム光ヘッドからの複数の光ビームの１本ごとの光出力
を以下に示す手段により測定し、その測定結果を利用し
てレーザアレイ中の個々のレーザダイオードの光出力を
調整し、再生，記録および消去の際のそれぞれの最適値
になるように自動制御することを最も主要な特徴とする
。光ヘッドからの光ビーム１本ごとの光出力を測定する
場合、レーザアレイ中の全部のレーザダイオードのうち
の１個を除いて他を瞬間的に消灯しその期間にレーザア
レイ中のフォトダイオードの電流を測定することにより
点灯していたレーザダイオードの光出力パワーを測定す
る。また、その時、点灯中のレーザダイオードに流れて
いる電流を求める。これをレーザアレイ中のレーザダイ
オード全部について順次実施する． レーザアレイからの複数の光ビームのうち１つを除いて
他の光ビームを切ることは、フォーカシングサーボやト
ラッキングサーボに致命的な影響を与えるので、信号再
生中や記録・消去中にはできない。従って、ディスクを
ローディングしている期間やディスク駆動装置への電源
投入時などに上記の測定を行う． これらの測定結果を利用して、個々のレーザダイオード
の光出力が再生時，記録時，消去時にそれぞれの最適値
になるように自動制御する。

ディスクの回転数が一定の光磁気記録の場合について説
明すれば、次の通りである。

■　再生時 レーザダイオードの温度変化による光出力の変化を補正
して、常に一定の光出力例えば２ｍ−を得るようにする
。

■　記録時 記録時に必要なレーザダイオードの光出力は、ディスク
の回転数が一定の場合には、ディスクの外周に行くほど
高出力を必要とするが、ディスクの温度によって最適光
出力は変化する。これは、ディスクの温度がキュリー点
に近けれぱレーザダイオードの光出力を少なくし、キエ
リー点から離れていれば光出力を大きくしなければなら
ないからである。

基準温度に於｛ナるそれぞれの半径位置での記録時最適
光出力を予め求めておき、実際に記録する場合のディス
ク温度により記録用光出力を補正する。

また、レーザダイオードの光出力対順方向電流特性は、
レーザダイオードの温度によっても変化するので、この
変動に対して補正を行う。

■　消去時 各半径位置における記録時の最適光出力よりも強い例え
ば１３０％の強度の光出力を得るようにする。

回転速度が一定でなく、記録トラックがディスクの外周
になるほどディスクの回転速度を低下させて線速度を一
定とするＣＬＶ方式では、前述の■項中のディスクの記
録位置の半径による補正は必要としない．また光磁気デ
ィスク以外の光ディスクでは、ディスクの温度による補
正は必ずしも必要としない。

（４−２）実施例 以下ディスクの記録エリアを内側と外側に２分し、４ビ
ームのレーザアレイをそれぞれ内周用と外周用に用いて
８ビームにより並列記録．並列再生を行って転送速度を
あげた８ビーム光磁気ディスク装置について述べる。４
ビームのレーザアレイ内に１個のモニタ用フォトダイオ
ードがマウントされていて４個のレーザダイオードの光
出力を分離して測定することができないため、４個のレ
ーザダイオードのうち測定したいレーザダイオードを除
く他の３個のレーザダイオードを瞬間的に消灯し、その
期間にモニタ用フォトダイオードの電流を読むことによ
り、被測定レーザダイオードの光出力およびレーザダイ
オードに流れている電流を測定する。４個のレーザダイ
オードを１個ずつ点灯して測定しない理由は、レーザア
レイ内の各レーザダイオード素子相互間に熱的な相互作
用があるため、レーザアレイ中のレーザダイオード全数
を点灯している場合と、レーザダイオード１個のみを点
灯している場合とでは、個々のレーザダイオードの光出
力対順方向電流特性曲線が異なるためである。この特性
曲線を求めるにあたっては、フォーカシングサーボやト
ラッキングサーボがかかっていてはできないので、これ
らのサーボは二つとも動作していない状態で測定して特
性曲線を求める。

第１図にレーザダイオードを制御するための測定回路お
よび制御回路の構成を示す，第１図において、１はマイ
クロコンピュータ、２はＣＰＵ，３はＲＯＭ，４はＲＡ
Ｍ、５−１．５−２．５−３はＡ／Ｄ変換器、６−１．
６−２はレーザアレイ駆動回路、７は光ヘッド、８−１
は内周用レーザアレイ、８−２は外周用レーザアレイ、
９−Ｌ　９−２．一　・−　９−８はそれぞれチャネル
１，チャネル２・−・−・チャネル８用のレーザダイオ
ード、１０−１，１０−２はモニタダイオード、１１−
１．　１１−２は温度センサでレーザアレイの温度を測
定する。１２は温度センサで光ディスクの温度を測定す
る。１３は切換スイッチである。

レーザダイオードの出力は再生時に必要なボトムバワー
と記録・消去時に必要なビークバワーに区分する。

第２図にレーザダイオードの出力設定の一例を示す。直
径１３０＋ｎ＋ａの光磁気ディスクの記録部の最内周の
半径を３０ｍｍとし、最外周を６０恥とする。ボトムバ
ワーは、光ディスクの内周部を再生する場合も外周部を
再生する場合も同一で２ｍ一に設定してある。ビークバ
ワーを、光ディスクの半径３０ｍｍの点で記録するとき
５ｍＷ．半径６０１ＩＩ［Ｉ１の点で記録するとき９ｍ
Ｗ４こ設定してある例である。

（ディスクの半径による光出力の補正）前記のビークバ
ワーの値およびそれらの中間の値は、それぞれに対応す
るトラックのアドレスとともにマイクロコンピュータ１
内のＲＯＭ３に記録される。記録または消去の際には、
それぞれのトラックのアドレスに対応した光ビーム出力
値がＲＯＭ３から読みだされてＣＰＵ２を通してレーザ
アレイ駆動回路６−１に与えられ、各レーザダイオード
に所定の電流を流して、その半径位置に適した光出力の
ビームをディスクに照射する。

（各レーザダイオードの使用時の順方向電流と光出力の
測定） この実施例のマルチビーム光ディスクの装置の場合には
、マルチビーム光ヘッドからのすべての光ビーム出力を
同一の出力に設定しておかなければ、再生出力がビーム
ごとに不揃いとなり不都合を生じるので、第■図に示す
マイクロコンピュータｌにより、すべてのビームの出力
を一定の値に不揃いがないように設定する。設定にあた
っては、予め特定の基準温度Ｔ０におけるレーザダイオ
ードの光出力と電流の関係を求め、使用時にはその際の
温度による補正を行い、すべてのレーザダイオードの光
出力を一定に保つ。第３図のフローチャートの右側部分
に各レーザダイオードの使用時の特性を求める手順を示
す。

この実施例では４ビームのレーザアレイ８−１と８−２
を使用しているので、まずレーザアレイ８−１中の４個
のダ，イオード１１〜９−４を全部点灯した状態からチ
ャネル１用のレーザダイオード９−１のみを残して他の
３個のダイオード９２〜９−４を瞬間的に消灯する。そ
の際のモニター用フォトダイオード１０−１の電流をＡ
／Ｄ変換器５−１によりデジタル量に変換してマイクロ
コンピュータ１によりチャネル１のレーザダイオード９
−１の出力を測定する。その測定結果に基づきレーザア
レイ駆動回路６−１を駆動することにより、チャネル１
のレーザダイオード９−１の光出力をボトムバワーの２
ｍＷに調節する。チャネル１のレーザビーム出力を２ｎ
＋Ｉ／４に設定した後は、チャネル２、ついでチャネル
３と引き続きチャネル８まで、それぞれのレーザダイオ
ード９−２〜９−８からの光ビーム出力を２ｍＷに調節
して設定する。

続いて同様手順により、４ｍＷのピークパワーの設定を
行う。７ｍ一および９ｈの出力パワーの１１節について
も同様手順で行う。各々の設定電流値をセーブする。

次に光出力がボトムバワーの時のレーザダイオードの光
出力対順方向電流の傾斜係数Ｋｌｌを求める。同様にビ
ークバワーの光出力におけるレーザダイオードの光出力
対順方向電流の傾斜係数Ｋアを求める。この例を第５図
に示す。

以上の手順を第１チャネルから第８チャネルまで繰り返
すことにより、基準温度Ｔ０における各レーザダイオー
ドの特性曲線が求まる。第４図は、その１例を示すもの
で、温度Ｔ０において■。は光出力Ｐ０における順方向
電流、１０は特性曲線を直線的に延長した線の水平軸と
の交点の電流値でスレシタールド（しきい値）電流とよ
ばれるものである。

前記のようにして求めた光出力対順方向電流特性曲線の
傾斜係数Ｋ０はマイクロコンピュータ１に記憶させてお
き、以下に述べる温度ＴＩの時の光出力補正の際に利用
する。又この時のディスク温度を基準温度ＴＩとしてセ
ーブする。

（レーザダイオードの温度による光出力の補正）レーザ
ダイオードの光出力対順方向電流特性は、レーザダイオ
ードの温度によって変動するので、実際に再生，記録，
消去に使用する際は、その時のレーザダイオードの温度
による光出力の変動を補正しなければならない。

レーザダイオードの温度は、内周用レーザアレイについ
ては温度センサ１１−１　、外周用レーザアレイについ
ては温度七ンサ１１−２により測定し、切換スイッチｌ
３、Ａ／Ｄコンバータ５−３を通してマイクロコンピュ
ータ１にとりこまれる。温度Ｔ１の時と温度Ｔゆの時の
特性曲線の変化を第４図に示す。この場合、光出力をＰ
ａ（ｍＷ）に設定すると、順方向電流の設定値は温度Ｔ
。の時Ｉ０、温度ＴＩの時ｈでなければならない。

レーザダイオード９−１からの光ビーム出力Ｐ０は、レ
ーザダイオードの温度がＴｔのとき第４図により Ｐａ−Ｋ＋Ｘ（ｒ＋　　ｔ＋） 従ってレーザダイオード９−１の順方向電流Ｉ１は、 Ｉ　ｌ＝　ｌ　ｌ　＋　Ｐ　ｏ／　Ｋ　ｒここで、Ｋ，
，ｉ，は温度により変化する。すなわち、Ｔ　ｏ　＜　
Ｔ　Ｉ　として Ｋ１＝Ｋｏ＋Ｃ＋（Ｔｏ　　Ｔ＋） ｉ１＝ｉ０＋ｃｚ（Ｔｏ　　Ｔ＋） ただし、Ｋ１：レーザダイオードの温度Ｔ．における傾
斜係数 Ｋ０：レーザダイオードの温度Ｔ０における傾斜係数 １０：レーザダイオードの温度Ｔ０のときのスレショル
ド（しきい値） 電流で特性曲線の直線部の延長線 が横軸と交わる点の値 １１：レーザダイオードの温度ＴＩのときのスレショル
ド（しきい値）電流値 Ｃ１：傾斜係数の温度係数 Ｃ２：スレショルド（しきい値）電流の温度係数 温度係数Ｃ，，Ｃ，は、レーザダイオード単体で予め求
めておき、マイクロコンピュータ１に記憶させておく， レーザダイオードの温度による光出力の補正についての
フローチャートを第３図の左側部分に示す。ＣＰＵ２に
よって電流値ｈが求められ、レーザアレイ駆動回路６−
１によりレーザダイオード９−１に順方向電流■１が流
れて光出力Ｐ．を得る． ＣＰＵ２によりレーザダイオードが９−２．９−３と次
々に切替えられて前記９−１の場合と同一の動作が繰り
返されてすべてのレーザダイオードの光出力がすべてＰ
０に統一される。基準温度Ｔ．におけるＫ．．ｉ．を基
に任意の温度Ｔ，におけるＫ．．ｉ．よりＰ０を予測し
出力するが、その時の予測誤差を少なくするために温度
が１０゜Ｃ以上変化した時には、その温度を基準温度と
してレーザダイオードの特性を改めて測定し直す。

（ディスクの温度による光出力の補正）記録または消去
の場合には、ディスクの温度により光出力を補正する必
要がある。光ビームを投射する前の光ディスクの温度が
キュリー温度に近ければ、ビーム出力を小さくしキュー
り温度から遠ざかるほどビーム出力を大とする。

ディスクの基準温度Ｔｕにおけるそれぞれの半径位置で
の記録または消去時の最適光出力ＰＩＩを予め求めてマ
イクロコンピュータ１に記憶させておく。実際に記録／
消去する場合には、ディスク用温度センサ１２によりデ
ィスク温度Ｔ，を測定し、切換スイッチ１３、Ａ／Ｄ変
換器５−３を通してマイクロコンピュータｌに温度Ｔｌ
ｌ，の値をとりこむ．ディスクの温度による補正後の記
録出力をＰ１、キューリ温度をＴｌ　、現在の温度をＴ
Ｄとすると、Ｐｌ＝ＰＫ（Ｔｃ−ＴＯ）／（Ｔｅ−Ｔ．
）第６図に以上で説明したディスクの温度変化による記
録／消去出力の補正をフローチャートにより示した。第
６図の例ではトラックの半径が０．４ｍｎ＋変化するご
とにディスクの温度を測定しているが、必ずしも０．４
ｍｍでなくてもよい。

以上、光磁気ディスクの実施例について説明したが、磁
気を使用しない光ディスクについても前述の手段の一部
を省略して本発明を適用することができる。

また、本発明は、一個の半導体レーザアレイ中の各レー
ザ素子をそ．れぞれ消去用，記録用，再生用に用いたマ
ルチビーム光ディスク装置のレーザ出力の制御にも適用
することができる。

（５）発明の効果 以上詳細に説明したように、本発明はマルチビーム光ヘ
ッドの光パワーを制御するために、マルチビームレーザ
アレイの各光ビームを１ビームずつＨして他のビームを
瞬間的に消灯し、その時のモニタ用フォトダイオードの
電流を読みとることにより、使用時のレーザダイオード
の特性を得て、これによりマルチビーム光ディスク装置
のレーザダイオード温度，ディスクの温度，記録半径な
どに従ってビーム毎に光パワーを正確に制御できるよう
にしたものである。従って、極めて良好な記録特性，再
生特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザダイオードを制御するための測定回路お
よび制御回路の構或図、第２図はレーザダイオード出力
設定の一例を示す特性図、第３図はレーザダイオードの
光出力設定手順を示すフローチャート、第４図はレーザ
ダイオードの光出力対順方向電流特性曲線の温度特性図
、第５図はレーザダイオードの光出力対順方向電流特性
図、第６図はディスク温度によるレーザダイオードの光
出力補正の手順を示すフローチャートである。 １・・・マイクロコンピュータ、　　２・・・ＣＰ・Ｕ
１３・・・ＲＯＭ，　　４・・・ＲＡＭ，　　　５−１
．５−２．５−３・・・Ａ／Ｄ変換器、　　６−１．６
−２・・・レーザアレイ駆動回路、　　７・・・光ヘッ
ド、８〜ｌ・・・内周用レーザアレイ、　　８−２・・
・外周用レーザアレイ、９−１．　９−２，・・・・，
９−８・・・レーザダイオード、　１０−１．　１０−
２・・・モニタダイオード、　１１−１．　１１−２．
　１２・・・温度センサ、１３・・・切換スイッチ。 （（１） 第５図 （ｂ） 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）独立に駆動可能な複数のレーザダイオードと１個
   の光出力モニタ素子を持つ半導体レーザアレイを１個ま
   たは複数個備え、該レーザアレイ中の全部のレーザダイ
   オードが点灯中に１個のレーザビームのみを残して他の
   レーザビームが消灯され、その際に前記光出力モニタ素
   子の出力を基準値と比較して前記の１個のみ点灯中であ
   ったレーザダイオードの光出力が所定の値になるように
   制御され、該制御が前記の各レーザダイオードについて
   順次行なわれて、前記各レーザダイオードの光出力対順
   方向電流の特性が求められ、全ビーム点灯時にすべての
   レーザダイオード出力が所定値に保たれるように構成さ
   れたマルチビーム光ディスク装置。