JPH05109103A - レーザダイオード駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ発振を始める前のオフセット電流を定
常的に供給することにより、電流を制御するＤ／Ａコン
バータのビット数を低減し、効率的にレーザダイオード
を駆動できるようにする。 【構成】 光学的情報記録媒体に情報の記録、あるいは
記録情報を再生するための光ビームを発光するレーザダ
イオードの駆動装置において、前記レーザダイオードに
レーザ発振を起こさない程度のオフセット電流を定常的
に供給する第１の電流供給手段と、情報再生時にレーザ
ダイオードに前記オフセット電流と合わせて読出しパワ
ー相当の電流を供給する第２の電流供給手段と、情報の
消去または記録時にレーザダイオードに前記第１及び第
２の電流供給手段の電流と合わせて消去または記録パワ
ー相当の電流を供給するための第３の電流供給手段とを
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光磁気ディスク装置な
どに記録、再生用光源として使用されるレーザダイオー
ドの駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来例のレーザダイオード駆動装
置を示した回路図である。図３において、２２及び２３
はそれぞれ電流制御信号Ｓ１，Ｓ２によって電流値が制
御される電圧制御型の電流源、２７は記録データＳ３に
よって、電流源２３の電流を記録、再生用のレーザダイ
オード（以下、ＬＤと略す）２９に流すかどうかを切換
えるための高速スイッチング回路である。また、２６は
電流源２２の電流が高速スイッチング回路２７に流れる
のを防止するためのダイオードである。以上の駆動装置
では、まずＬＤ２９を再生パワー程度の低光出力で使用
するときは、ＬＤ２９は電流源２２のみで駆動される。
このときの電流値は、一般にＬＤ２９の端面出力で３ｍ
Ｗ程度の光出力を生じる程度であり、また読出し時には
再生信号の戻り光ノイズを低減するために、ＬＤ２９に
３００〜７００ＭＨｚ程度の高周波が高周波重畳回路
（図示せず）によって印加される。この高周波重畳回路
によるＬＤ２９への電流注入はおよそ１５ｍＡ程度で、
ＬＤ２９の温度が５０℃とすると、図４に示すレーザダ
イオードの電流−光出力特性から明らかなように、電流
源２２の流す電流は約Ｉｔｈ１〜Ｉｔｈ２を若干下回る
程度の電流値となる。

【０００３】また、ＬＤ２９を消去パワー程度の高光出
力にて使用するときは、低光出力時にＬＤ２９に流して
いた電流源２２の電流が固定され、その電流に電流源２
３の電流を加算することで、高光出力の駆動が行われ
る。これと同じように、記録時に高光出力の高速パルス
点灯を行うときは、低光出力時の電流源２２の電流が固
定され、その電流に電流源２３の電流を高速スイッチン
グ回路２９で記録データに応じてスイッチングした電流
が加えられる。これにより、記録データに従って強度変
調された光出力が記録媒体上に照射される。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】上記駆動装置にお
いては、電流源２２及び２３の電流値は電流制御信号Ｓ
１，Ｓ２で所定値に設定されるが、一般にこの電流制御
信号は、電流値を設定するＤ／Ａコンバータからオペア
ンプによるポルテージフォロワ回路を介して与えられ
る。また、電流源２２及び２３の最大の電流を流すと
き、十分にＬＤの最大絶対定格の出力を取出せることが
考慮される。ここで、電流源２２及び２３が各々８０ｍ
Ａ電流を供給するものとし、このときの電流制御信号Ｓ
１，Ｓ２が各々０〜５Ｖで電流制御可能とすると（０Ｖ
＝０ｍＡ，５Ｖ＝８０ｍＡ）、１６ｍＡ／Ｖの精度で制
御可能である。次に、ＬＤの光出力制御誤差と電流源２
２に対応するＤ／Ａコンバータの必要ビット数の関係は
以下のとおりとなる。但し、光学系の透過効率＝４５
％、ＬＤの電流−光出力変換効率＝０．５ｍＷ／ｍＡ、
ＬＤの電流−対物後の光出力変換効率＝０．２２５ｍＷ
／ｍＡ、Ｄ／Ａコンバータの非直線性＝１ＬＳＢ、ＬＤ
光出力目標制御精度＝ＬＤ端面出力±０．１％、８０ｍ
Ａ時における最大光出力＝１７．５ｍＷ（図４参照）と
する。以上の点を加味して９５ｍＡにおける光最大出力
×ＬＤ光出力目標制御誤差を求めると、７７．８μＡと
なる。即ち、７７．８μＡの電流分解能が必要となり、
このことからＤ／Ａコンバータのビット数は、ｌｏｇ１
０２９／ｌｏｇ２＝１１ビットとなる。但しｌｏｇ１０
２９は、８０ｍＡ／７７．８μＡ＝１０２９として得ら
れたものである。なお、このときのＤ／Ａコンバータの
非直線性は、約０．０５％であり、これによる光出力の
制御誤差は無視するものとする。

【０００５】また、電流源２３に対するＤ／Ａコンバー
タのビット数を同様にして求めると以下のとおりとな
る。但し８０ｍＡ時における最大光出力＝３０ｍＷ（Ｌ
Ｄ固有の最大光出力定格）とし、またＬＤ光出力目標制
御精度＝ＬＤ端面出力±０．２％とし、その他の条件は
上記と全く同じとする。以上の点を加味して、８０ｍＡ
時における光最大出力×ＬＤ光出力目標制御誤差を求め
ると２６７μＡとなる。従って、２６７μＡの電流分解
能が必要となり、Ｄ／Ａコンバータのビット数はｌｏｇ
３００／ｌｏｇ２で９ビット必要となる。このときのＤ
／Ａコンバータの非直線性は、約０．２％であるが、同
様にこれによる光出力の制御誤差は無視するものとす
る。

【０００６】ところで、図４に示したレーザダイオード
の電流−光出力特性から明らかなように、ＬＤに流れる
電流がＩｔｈ１（Ｉｔｈ２）よりも少ない場合は、レー
ザ発振をしないためにこの領域は極めて電流−光出力変
換効率が悪い領域である。しかしながら、図３の従来装
置にあっては、この変換効率の悪い領域でもＤ／Ａコン
バータを使用して細かな量子化にて制御しており、不経
済であった。また、実際の電流源２３の使われ方からし
ても、ＬＤ２９に流れる電流が少ない所（約４０ｍＡ以
下）では、わざわざＤ／Ａコンバータを使用して制御す
る必要性は小さかった。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、その目的はＤ／Ａコンバータのビット数を低減
し、効率的にレーザダイオードを駆動できるようにした
レーザダイオード駆動装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、光学的
情報記録媒体に情報の記録、あるいは記録情報を再生す
るための光ビームを発光するレーザダイオードの駆動装
置において、前記レーザダイオードにレーザ発振を起こ
さない程度のオフセット電流を定常的に供給する第１の
電流供給手段と、情報再生時にレーザダイオードに前記
オフセット電流と合わせて読出しパワー相当の電流を供
給する第２の電流供給手段と、情報の消去または記録時
にレーザダイオードに前記第１及び第２の電流供給手段
の電流と合わせて消去または記録パワー相当の電流を供
給するための第３の電流供給手段とを設けたことを特徴
とするレーザダイオード駆動装置によって達成される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら詳細に説明する。図１は本発明のレーザダイオ
ード駆動装置の一実施例を示したブロック図、図２はそ
の駆動回路を使用して情報の記録、再生を行う光磁気デ
ィスク装置を示したブロック図である。最初に光磁気デ
ィスク装置について説明する。図２において、１は情報
記録媒体であるところの光磁気ディスクであって、その
中心部はスピンドルモータ２の回転軸に回転自在に支持
されている。スピンドルモータ２はスピンドルサーボ回
路８によって回転速度が制御され、この制御により光磁
気ディスク１は一定速度で回転する。３は光磁気ディス
ク１の表面に近接して設けられた光ヘッドで、その内部
には記録、再生用の光源であるＬＤ（レーザダイオー
ド）、このＬＤの光束を微小光スポットに絞るための対
物レンズ、再生光束を受光するための光検出器などの種
々の光学部品が組込まれている。また、光ヘッド３は図
示しないリニアモータの駆動により、光磁気ディスク１
の半径方向に移動できるように構成されている。

【００１０】５は光ヘッド３に内蔵されたＬＤを消去、
記録、再生の動作モードに応じて駆動するレーザダイオ
ード駆動回路で、その具体的な構成と動作については詳
しく後述する。６は光ヘッド３内の対物レンズにより集
光した微小光スポットを光磁気ディスク１の記録面に合
焦するようフォーカス制御を行うフォーカスサーボ回
路、７は微小光スポットがトラックに追従して走査する
よう制御するトラッキングサーボ回路である。また、９
はレーザダイオード駆動回路５、フォーカスサーボ回路
６、トラッキングサーボ回路、スピンドルサーボ回路８
を統括して制御するサーボＣＰＵである。

【００１１】次に、上記レーザダイオード駆動回路５に
ついて説明する。図１において、２１は光ヘッド３内に
組込まれた記録、再生用光源であるところのＬＤ、１０
はこのＬＤ２１に定常的に一定電流を供給するためのオ
フセット用電流源である。この電流源１０はＬＤ２１が
発振を開始しない程度のオフセット電流を供給するもの
で、電流値は所定値に固定されている。電流源１０とし
ては、定電流回路であってもよいし、通常の電流源であ
ってもよい。１１は電流制御信号Ｓ１によって決められ
た電流をＬＤ２１に供給するための再生用電流源、１２
は同様に電流制御信号Ｓ２によって決められた電流をＬ
Ｄ２１に供給するための消去、記録用電流源である。電
流源１１は情報読出し時に電流をＬＤ２１に供給し、電
流源１２は消去、記録時に電流をＬＤ２１に供給する。
以上の電流源１１，１２，１３はダイオード１７及び１
８でオアがとられ、情報再生時は電流源１０と１１の加
算値がＬＤ２１に供給され、消去、記録時には電流源１
０，１１，１２の電流の加算値がＬＤ２１に供給され
る。１５は情報記録時に記録データＳ３の１，０に応じ
て電流源１２の電流をオン、オフし、ＬＤ２１に供給す
る電流を変調するための高速スイッチング回路、１９は
ＬＤ発光禁止信号Ｓ４によって電流源１０〜１２の全て
の電流のＬＤ２１への供給を禁止するＬＤ発光禁止回路
である。

【００１２】ここで、ＬＤ２１は電流を供給することに
よってレーザ発振を起こして高光出力を出すが、レーザ
発振を起こすまではある一定のオフセット電流が必要で
あり供給電流がこのオフセット電流に至るまでは、ＬＤ
の光出力は０ｍＷに等しい。図４に示すＩｔｈ１，Ｉｔ
ｈ２はこのオフセット電流に相当する。また、このオフ
セット電流は温度に大きく依存し、図４から明らかなよ
うに高温になるほどオフセット電流は大きくなる傾向が
ある。なお、光磁気ディスク装置における一般的な読出
し時の光パワーは、ＬＤ端面出射でおよそ２．５〜３．
５ｍＷ、消去、記録時のパワーはＬＤ端面出射でおよそ
２０〜３０ｍＷ程度である（以下、断わりのない限り、
ＬＤのパワーはＬＤの端面出射パワーとする）。また、
本実施例では以下のように各条件を取決めておくものと
する。 （１）ＬＤ２１及びレーザダイオード駆動回路５の動作
温度ＴC ＝５０℃ （２）Ｔｃ＝５０℃でのＬＤ２１のオフセット電流＝７
０ｍＡ （３）読出し時のＬＤ２１の光パワー＝３ｍＷ （４）読出しパワーに相当するＬＤ２１の電流＝７５ｍ
Ａ （５）消去、記録時のＬＤ２１の光パワー＝２０ｍＷ （６）消去、記録パワーに相当するＬＤ２１の電流＝１
１０ｍＡ ここで、各電流源の具体的な内容について説明する。ま
ず、前述したようにＬＤ２１がレーザ発振を開始し、光
出力を出すためにはある一定のオフセット電流が必らず
必要であるが、電流源１０はこのオフセット電流を供給
する。このオフセット電流の量としては、ＬＤ２１が発
光すると必然的に自己発熱によってオフセット電流が増
えること、読出し時にＬＤ２１に高周波重畳をかけ、こ
れによるＬＤ２１への電流注入が約１５ｍＡ程度あるこ
とを踏まえると、ＬＤ２１の動作温度（Ｔｃ＝５０℃）
時のオフセット電流の７０〜８０％程度が妥当である。
また、この電流源１０の電流は定常的にＬＤ２１に供給
されるものであり、唯一ＬＤ発光禁止回路１９の指示に
よってのみＬＤ２１への電流供給を禁止することができ
る。電流源１０の電流としては、本実施例では５０ｍＡ
とする。次に、電流源１１の電流は、サーボＣＰＵ９の
Ｄ／Ａコンバータ（図示せず）の出力からオペアンプに
より構成されたボルテージフォロワ回路（図示せず）を
介して与えられる電流制御信号Ｓ１によって制御され
る。そして、情報再生時にはこの電流源１１の電流と、
電流源１０のオフセット電流及び高周波重畳による注入
電流によって、読出し時に必要な電流（７５ｍＡ）がＬ
Ｄ２１に供給される。このため、電流源１１では最低で
も１０ｍＡ程度必要であるが、本実施例では最大２５ｍ
Ａの電流を供給できるものとする。なお、このときの電
流制御信号Ｓ１が０〜５Ｖで電流制御が可能とすると
（０Ｖ＝０ｍＡ，５Ｖ＝２５ｍＡ）、５ｍＡ／Ｖの精度
で制御が可能である。

【００１３】情報の読出し時にＬＤ２１に要求されるパ
ワー精度と、電流源１１に要求される精度及びサーボＣ
ＰＵ９のＤ／Ａコンバータのビット数の関係は以下のと
おりとなる。但し、光学系の透過効率＝４５％、ＬＤ２
１の電流−光出力変換効率＝０．５ｍＷ／ｍＡ、ＬＤ２
１の電流−対物後の光出力変換効率＝０．２２５ｍＷ／
ｍＡ、Ｄ／Ａコンバータの非直線性＝１ＬＳＢ、ＬＤ光
出力目標制御精度＝ＬＤ端面出力±０．１％、２５ｍＡ
時における最大光出力＝１５ｍＷ（図４において、ＩＦ
＝０〜９０ｍＡにおける最大出力）とする。以上のこと
を加味して求めると、９０ｍＡ時における光最大出力×
ＬＤ光出力目標制御誤差＝６６．７μＡとなり、これだ
けの電流分解能が必要となる。従って、Ｄ／Ａコンバー
タのビット数は、ｌｏｇ３７４．８／ｌｏｇ２で９ビッ
ト必要となる。このときのＤ／Ａコンバータの非直線性
は約０．２％であるが、これによる光出力の制御誤差は
無視するものとする。

【００１４】次に、電流源１２の電流は電流源１１と同
様にサーボＣＰＵのＤ／Ａコンバータによる出力をオペ
アンプによるボルテージフォロワ回路を介して与えられ
る電流制御信号Ｓ２によって制御される。この電流源１
２の電流と上記電流源１０の電流（５０ｍＡ）及び電流
源１１の電流（０〜２５ｍＡの任意の電流）で、情報の
消去、記録時にＬＤ２１が必要とする電流（１１０ｍ
Ａ）が供給される。そのため、電流源１２としては最低
でも３５ｍＡ程度必要であるが、本実施例では最大５０
ｍＡの電流を供給できるものとする。この場合、電流制
御信号Ｓ２が０〜５Ｖで電流制御可能（０Ｖ＝０ｍＡ，
５Ｖ＝５０ｍＡ）とすると、１０ｍＡ／Ｖの精度で制御
可能である。ここで、読出し時にＬＤ２１に要求される
パワー精度と、電流源１２に要求されるパワー精度及び
サーボＣＰＵのＤ／Ａコンバータのビット数の関係は以
下のとおりとなる。但し、５０ｍＡ時における最大光出
力＝３０ｍＷ（ＬＤの最大絶対定格出力）とし、またＬ
Ｄ光出力目標制御精度＝ＬＤ端面出力±０．２％とし、
その他の条件は電流源１１の条件と同じとする。上記の
点を加味して求めると、５０ｍＡ時における光最大出力
×ＬＤ光出力目標制御誤差＝２６６．７μＡとなり、こ
れだけの電流分解能が必要となる。従って、電流源１２
に対応するＤ／Ａコンバータのビット数は、ｌｏｇ１８
７．５／ｌｏｇ２で８ビット必要となる。このときのＤ
／Ａコンバータの非直線性は約０．４％であるが、これ
による光出力の制御誤差は無視するものとする。

【００１５】以上のように、電流源１１及び１２を精度
良く制御するためには、電流源１１に対するＤ／Ａコン
バータのビット数を９ビット、電流源１２に対するＤ／
Ａコンバータのビット数は８ビット必要となった。ま
た、以上の３つの電流源１０〜１２をまとめると、次の
とおりである。 （１）電流源１０は５０ｍＡの電流を定常的にＬＤ２１
に供給する。 （２）電流源１１は９ビットのＤ／Ａコンバータによっ
て制御され、最大２５ｍＡの電流をＬＤ２１に供給す
る。 （３）電流源１２は８ビットのＤ／Ａコンバータによっ
て制御され、最大５０ｍＡの電流をＬＤ２１に供給す
る。

【００１６】次に、本実施例のレーザダイオード駆動装
置の動作を説明する。まず、情報の再生時、即ちＬＤ２
１を読出しパワー程度の低光出力で駆動する場合は、電
流源１０の電流（５０ｍＡ）に電流源１１の電流が加算
され、この合計電流がＬＤ２１に供給される。このとき
の電流値は一般的にＬＤ２１の端面出力で３ｍＷ程度の
光出力を出す程度であり、また再生時においては再生信
号の戻り光ノイズの低減のため、ＬＤ２１に高周波（３
００〜７００ＭＨｚ程度）が不図示の高周波重畳回路に
よって重畳される。この高周波重畳回路によるＬＤ２１
への電流の注入はおよそ１５ｍＡ程度であり、ＬＤ２１
の温度が５０℃とすると図４から明らかなように、およ
そＩｔｈ１〜Ｉｔｈ２を若干下回る程度の電流値とな
る。従って電流源１１によってＬＤ２１に１０ｍＡ程度
の電流が供給され、レーザ発振を起こすことによって再
生用光ビームが記録媒体に照射される。

【００１７】また、情報の消去を行う場合は、低光出力
時の電流源１１の電流値が固定されこれに加えて電流源
１２の電流がＬＤ２１に供給される。なお、電流源１０
の電流は定常的に供給されているので、３つの電流源の
合計電流がＬＤ２１に供給され、高光出力の駆動が行わ
れる。高光出力の駆動時には、電流源１２からＬＤ２１
に５０ｍＡ程度の電流が供給される。更に、情報の記録
を行う場合は、消去時と同様に電流源１０，１１の電流
はそのままとし、これに加えて電流源１２の電流が高速
スイッチング回路１５により変調された電流がＬＤ２１
に供給される。即ち、高速スイッチング回路１５により
記録すべきデータＳ３に応じて電流源１２の電流がＬＤ
２１に流すか否かが切換えられ、これによってＬＤ２１
の光ビームが強度変調される。なお、以上の情報の再
生、消去、記録動作時には、電流源１１及び１２は各々
外部から与えられる電流制御信号Ｓ１，Ｓ２によって電
流値が設定されることは言うまでもない。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、次の効果
がある。 （１）電流源の電流値を制御するＤ／Ａコンバータのビ
ット数を低減することができる。 （２）電流源の制御範囲を狭くすることができる。 （３）電流源の制御範囲が狭くなったことにより、サー
ボＣＰＵの処理を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザダイオード駆動装置の一実施例
を示したブロック図である。

【図２】本発明のレーザダイオード駆動装置を使用した
光磁気ディスク装置の構成例を示したブロック図であ
る。

【図３】従来例のレーザダイオード駆動装置を示したブ
ロック図である。

【図４】一般的なレーザダイオードの電流−光出力特性
を示した図である。

【符号の説明】

１ 光磁気ディスク ３ 光ヘッド ５ レーザダイオード駆動回路 ９ サーボＣＰＵ １０ オフセット用電流源 １１ 再生用電流源 １２ 消去、記録用電流源 １５ 高速スイッチング回路 １９ ＬＤ発光禁止回路 ２１ レーザダイオード（ＬＤ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学的情報記録媒体に情報の記録、ある
   いは記録情報を再生するための光ビームを発光するレー
   ザダイオードの駆動装置において、前記レーザダイオー
   ドにレーザ発振を起こさない程度のオフセット電流を定
   常的に供給する第１の電流供給手段と、情報再生時にレ
   ーザダイオードに前記オフセット電流と合わせて読出し
   パワー相当の電流を供給する第２の電流供給手段と、情
   報の消去または記録時にレーザダイオードに前記第１及
   び第２の電流供給手段の電流と合わせて消去または記録
   パワー相当の電流を供給するための第３の電流供給手段
   とを設けたことを特徴とするレーザダイオード駆動装
   置。
2. 【請求項２】 前記第１の電流供給手段は、電流値が固
   定された電流源であることを特徴とする請求項１のレー
   ザダイオード駆動装置。
3. 【請求項３】 前記第２及び第３の電流供給手段は、各
   々外部からの電流制御信号に応じてその出力電流を変化
   させる電流源であることを特徴とする請求項１のレーザ
   ダイオード駆動装置。