JP2795483B2 - 半導体発光素子の光パワー制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、光ディスクの情報記録再生装置における半
導体発光素子の光パワー制御回路に関する。

技術分野 追記（DRAW）型若しくは消去書換え（EDRAW）型光デ
ィスクの情報記録再生装置においては、光ディスクにデ
ータを書き込んだり、書き込んだデータを読み取るため
の光ビームを発する光源として半導体発光素子であるレ
ーザダイオードが用いられている。このレーザダイオー
ドの光パワー制御回路では、レーザダイオードの発振モ
ードがディスクからの戻り光によって変化することに起
因して読取信号のC/Nが悪化するのを防止するために、
レーザダイオードの駆動電流に100MHz以上の高周波電流
を重畳してレーザダイオードが戻り光に対しても安定に
発振するようにしている（例えば、特公昭59−9086号公
報参照）。

この高周波電流の重畳に関しては、従来、データの読
取モードでは勿論のこと、高周波電流の重畳によってレ
ーザダイオードの最大定格を越えない限り、データの書
込みモードの高出力出射時にも行なわれていた。しかし
ながら、通常、書込みデータと高周波重畳信号とは非同
期であるため、データ書込み時に高周波重畳を行なう
と、データ信号に高周波重畳信号が干渉して混変調を引
き起こすことになる。その結果、書込みデータのエッヂ
が時間軸方向に振動して記録されるような形となり、記
録信号の劣化を招くことになる。

発明の概要 ［発明の目的］ そこで、本発明は、駆動電流に重畳すべき高周波電流
による書込みデータに対する影響をなくして安定した書
込みを可能とした半導体発光素子の光パワー制御回路を
提供することを目的とする。

［発明の構成］ 本発明による半導体発光素子の光パワーを制御する制
御回路は、記録媒体に書込光ビーム又は読取光ビームを
照射することにより前記記録媒体に対して情報データの
書込及び読出を行う半導体発光素子の光パワーを制御す
る制御回路であって、読取りパワー設定値に応じた読取
り駆動電流を発生する手段と、書込みパワー設定値に応
じた電流を書込みデータによって変調する第１変調手段
と、前記第１変調手段の出力電流を前記読取り駆動電流
に重畳して得た発光素子駆動電流を前記半導体発光素子
に供給する手段と、前記書込みパワー設定値を前記書込
みデータによって変調する第２変調手段と、前記半導体
発光素子から発せられる光ビームの一部を受光する光検
出手段と、前記光検出手段の出力から前記第２変調手段
の出力を減算して得た減算効果と前記読取りパワー設定
値との差分に基づいて前記読取り駆動電流を増減制御す
る手段と、読取りモード期間においてのみ前記発光素子
駆動電流に高周波電流を重畳する高周波重畳手段と、書
込みモード期間において前記発光素子駆動電流から前記
書込光ビームのボトムパワー引き下げ分の補正電流を引
き抜く第１補正手段と、前記補正電流に対応した補正電
圧を前記減算結果に加算する第２補正手段とを備えた構
成となっている。

［発明の作用］ 本発明による半導体発光素子の光パワー制御回路おい
ては、読取りモード期間でのみ半導体発光素子の駆動電
流に対して高周波電流を重畳し、書込みモード期間では
高周波電流の重畳を禁止すると共に、半導体発光素子の
書込み駆動電流の補正をなす。

実 施 例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
図において、レーザダイオード１の出射光の１部はモニ
タダイオード２に導かれ、このモニタダイオード２から
出力される光パワー検出電圧はモニタアンプ３を経て第
１平均化手段としてのLPF（ローパスフィルタ）４に供
給される。LPF4で平均化された電圧V₁は加減算器５の加
算入力となる。加減算器５の加減算出力は、コンデンサ
Ｃと共に積分器６を構成するオペアンプOPの反転入力端
に供給される。オペアンプOPの非反転入力端には読取り
パワー設定回路７において設定された読取りパワー設定
値に応じた電圧が印加されている。この積分器６の出力
電圧は、Ｖ（電圧）−Ｉ（電流）変換器８で電流に変換
され、読取り駆動電流として加減算器９を経てレーザダ
イオード１に供給される。

データを書き込む際には読取り時に比して大きなレー
ザパワーが必要であり、この書込みのパワー値は書込み
パワー設定回路10において設定される。書込みパワー設
定回路10から出力される書込みパワー設定値に応じた電
圧は、Ｖ−Ｉ変換器11で電流に変換されて第１変調手段
としてのスイッチSW₁に供給される。このスイッチSW₁は
読取りモード期間では接地側にあり、書込みモード期間
では書込みデータに応じてオン／オフ動作を繰り返すこ
とにより書込みパワー設定値に応じた電流を書込みデー
タによって変調する。スイッチSW₁の出力電流は加減算
器９において読取り駆動電流に重畳されて書込み駆動電
流としてレーザダイオード１に供給される。

また、加減算器９には、高周波発振器12から発せられ
る100MHz程度の高周波電流がスイッチSW₂を介して供給
されるようになっている。スイッチSW₂は通常はオン
（閉成）状態にあり、図示せぬコントローラから書込み
データ区間で発せられる書込みゲートパルスに応答して
オフ（開放）となる。これにより、書込みモード期間で
はレーザダイオード１の書込み駆動電流への高周波電流
の重畳が禁止され、読取りモード期間でのみ高周波電流
がレーザダイオード１の読取り駆動電流に重畳されるこ
とになる。

書込みパワー設定回路10から出力される書込みパワー
設定値に応じた電圧は可変抵抗VRを経て第２変調手段と
してのスイッチSW₃に供給される。このスイッチSW₃はス
イッチSW₁と連動し、読取りモード期間では接地側にあ
り、書込みモード期間では書込みデータによって可変抵
抗VRの出力電圧をオン／オフすることにより変調しつつ
LPF4と同じ時定数を有する第２平均化手段としてのLPF1
3に供給する。LPF13で平均化された電圧V₃は加減算器５
の減算入力となる。

高周波重畳に関連した補正電流を設定する補正電流設
定回路14が設けられており、この設定回路14で設定され
た補正電流はスイッチSW₄によって選択的に加減算器９
の減算入力とされる。スイッチSW₄はスイッチSW₂と連動
し、通常は接地側にあり、書込みゲートパルスの印加に
よって補正電流設定回路14で設定された補正電流を選択
する。すなわち、書込みモード期間においては、書込み
駆動電流から補正電流が引き抜かれることになる。

また、後で詳述するように、書込みモードにおいて書
込みパワーのボトムパワーの引下げを図った際に、光パ
ワーの低下分を補正するための補正電圧V₅を設定する補
正電圧設定回路15が設けられている。この補正電圧設定
回路15で設定された補正電圧はスイッチSW₅に供給され
る。スイッチSW₅はスイッチSW₂,SW₄と連動し、通常は接
地側にあり、書込みゲートパルスの印加によって補正電
圧を選択する。選択された補正電圧はLPF4,13と同じ時
定数を有するLPF16を介して加減算器５の加算入力とな
る。加減算器５の加減算出力（V₁−V₃＋V₅）は積分器６
において読取りパワー設定値に応じた電圧に対する変動
分がとられることになる。なお、図ではスイッチSW₁〜S
W₅を説明の都合上メカニカルスイッチとして示したが、
周知の電子スイッチ回路で構成できることは勿論であ
る。また、LPF4,13,16の時定数は、APC（オートパワー
コントロール）サーボの応答時定数よりも十分短く設定
されている。

次に、かかる構成の回路動作を第２図の波形図を参照
しつつ説明する。なお、本回路における読取り／書込み
の各モードは入力される書込みデータによって切り換え
られることになる。すなわち、書込みデータ（ａ）のデ
ータ区間が書込みモード期間となり、それ以外の区間が
読取りモード期間となる。

先ず、レーザダイオード１の駆動電流に対する高周波
電流の重畳を考えない場合の動作について説明する。ま
た、LPF16からの加減算器５への加算入力もないものと
する。

読取りモードでは、スイッチSW₁,SW₃が共に接地側に
あり、レーザダイオード１には読取りパワー設定回路７
で設定された読取りパワー設定値に応じた読取り駆動電
流が供給される。この状態において、モニタダイオード
２で検出された光パワー検出電圧はモニタアンプ３を経
てLPF4で平均化されて加減算器５に供給される。モニタ
アンプ３の出力である光パワー検出電圧V₀（ｂ）は、読
取り時にはほぼ一定の電圧V_ORであり、またスイッチSW₃
の出力電圧V₂（ｃ）が零であることにより、LPF13によ
る平均化電圧V₃も零であるため、その値V_ORがそのまま
加減算器５の出力電圧V₄（ｄ）となる。そして、この出
力電圧V₄（ｄ）の読取りパワー設定値に応じた電圧に対
する変動分に応じて読取り駆動電流の増減制御（以下、
APCサーボと称する）がなされ、これによりレーザダイ
オード１の光パワーが一定に保たれることになる。

書込みモードでは、書込みデータ（ａ）に応じてスイ
ッチSW₁,SW₃がオン／オフ動作を繰り返すと、モニタア
ンプ３の出力電圧V₀（ｂ）として、読取り時の一定電圧
V_ORに書込み時のパルス波形が重畳されたパルス波形電
圧が出力される。このパルス波形電圧V₀がLPF4を通過す
ることにより、LPF4の出力電圧V₁として図（ｂ）に破線
で示す如き平均化電圧が得られる。一方、スイッチSW₃
の出力電圧V₂（ｃ）としては、書込みパワー設定値に応
じた電圧が書込みデータ（ａ）によってオン／オフされ
ることによりパルス波形電圧が得られ、このパルス波形
電圧V₂がLPF13を通過することにより、LPF13の出力電圧
V₃として図（ｃ）に破線で示す如き平均化電圧が得られ
る。そして、この平均化電圧V₃から先の平均化電圧V₁を
減ずることにより、加減算器５の出力電圧V₄（ｄ）とし
て、読取り時の一定電圧V_ORが得られることになる。す
なわち、加減算器５の出力電圧V₄（ｄ）は読取り時でも
書込み時でも変化しないことになる。なお、書込み時に
おいても、読取り時と同様に、加減算器５の出力電圧V₄
（ｄ）の読取りパワー設定値に応じた電圧に対する変動
分に応じて読取り駆動電流の増減制御がなされることは
勿論である。

このように、書込みパワー設定値に応じた電圧を書込
みデータ（ａ）によって変調した後これを平均化し、こ
の平均化電圧V₃を光パワー検出電圧V₀の平均化電圧V₁か
ら減ずることにより、この減算電圧V₄として読取り時と
書込み時とで同じ一定電圧V_ORが得られることになるた
め、読取りモードから書込みモードへ、又はその逆の切
換えを瞬時に行なうことができると共に、長期間に亘っ
て書込みパワーを出力していても、瞬時に読取りパワー
に戻ることができることになる。

次に、レーザダイオード１の駆動電流に対して読取り
モード期間では高周波電流を重畳し、書込みモード期間
では高周波電流の重畳を行なわない場合について説明す
る。

先ず、読取りモード期間では、スイッチSW₂がオン
（閉成）状態にあるため、高周波発振器12からの100MHz
程度の高周波電流がスイッチSW₂を介して加減算器９に
供給されてレーザダイオード１の読取り駆動電流に重畳
されることになる。このように、レーザダイオード１の
駆動電流に高周波電流を重畳することにより、レーザダ
イオード１がディスクからの戻り光に対しても安定に発
振することになる。

一方、書込みモード期間では、書込みゲートパルスの
印加によってスイッチSW₂がオフ（開放）状態となるた
め、レーザダイオード１の書込み駆動電流に対する高周
波電流の重畳が禁止されることになる。高周波電流の重
畳あり（P_A）と重畳なし（P_B）では、第３図に示すよう
に、レーザダイオード１の光パワーがΔＰだけ異なるた
め、読取りモードから書込みモードに移行することによ
り、第４図（ａ）に示すように、書込み中のボトムパワ
ーが読取り時のパワーよりもΔＰだけ上昇することにな
る。これにより、モニタアンプ３の出力である光パワー
検出電圧V₀もΔＰに対応したΔV₀だけ上昇することにな
る。その際、この上昇分ΔV₀を補正するよにAPCサーボ
が追従し、そのサーボ帯域で追いつくことになる。すな
わち、ただ単に高周波重畳をオン／オフするのみでは、
読取りモードから書込みモードへ、またはその逆にモー
ドが移行した際に、一定の書込みパワー、一定の読取り
パワーを出射できるようになるまでに時間を要すること
になる。

この高周波重畳のオン／オフによる光パワーの変動を
抑制するために、本発明においては、読取りモードから
書込みモードへの移行の際に、高周波重畳を禁止すると
同時に、補正電流設定回路14で設定した補正電流を書込
み駆動電流から引き抜くようにしている。この補正電流
の値を、第３図に示す電流−光パワー特性において、Ａ
−Ｃ点間に対応した電流値に設定することにより、第４
図（ｂ）に示すように、光パワーは変動せず、動作点が
Ａ→Ｃと変化することになる。

このように、データの読取りモード期間では高周波重
畳を行ない、書込みモード期間では高周波重畳を禁止す
るようにしたことにより、読取りモード期間ではレーザ
ダイオード１の戻り光に対する発振状態を安定に維持で
きることになり、書込みモード期間では高周波信号の記
録データに対する影響をなくして安定した書込みを行な
うことができることになる。また、書込みモード期間で
は、高周波重畳を禁止すると共に書込み駆動電流から補
正電流を引き抜くことにより、レーザダイオード１の光
パワーの変動を未然に防止できることになる。

ところで、通常、読取りパワーはノイズとの関係か
ら、光ディスクに対して熱的な変化をもたらさない範囲
内である程度大きな値に設定される。ここで、書込みの
ボトムパワーを読取りパワーと同一とした場合を考える
と、書込み開始と同時に書込みのピークパワーによる部
分的な高温部が生じ、このとき、書込みパルス列の谷の
部分、すなわちボトムパワーが照射されている部分はピ
ークパワーによる高温部からの熱の伝播をうけ、通常の
読取り時のディスク盤面温度よりも上昇することにな
る。その結果、本来予定していない部分で書込み状態に
達してしまう可能性があり、これにより特にパルスのエ
ッヂ部分が鈍るなどの悪影響が生ずることになる。

そこで、補正電流を引き抜く際に、補正電流に加えて
ボトムパワー引下げ分の電流をも書込み駆動電流から引
き抜くようにすることにより、動作点がＤまで移動して
光パワーがP_Dまで低下するため、第４図（ｄ）に示すよ
うに、書込み時のボトムパワーを読取り時のパワーより
も引き下げることができることになる。これにより、書
込みパワーの変化量が大きくなるため、書込みデータの
エッジを明確にすることができることになる。この際、
単にボトムパワー引下げ分の電流を引き抜いただけで
は、その引下げ分だけ光パワー検出電圧V₀が低下し、そ
の低下分を補正するようにAPCサーボが追従することに
なるため、第４図（ｃ）に示すように、APCサーボの時
定数で光パワーが変化することになってしまう。このた
め、ボトムパワー引下げ分の電流の引抜きによるレーザ
ダイオード１の光パワーの低下分に見合っただけの補正
電圧V₅をAPCサーボのエラー信号（V₁−V₃）に加算する
ようにしており、これによりAPCサーボの安定性は維持
され、第４図（ｄ）に示す如く書込みモード期間に亘っ
てボトムパワーを読取りパワーよりも引き下げることが
できるのである。

発明の効果 以上説明したように、本発明による半導体発光素子の
光パワー制御回路においては、読取りモード期間でのみ
半導体発光素子の駆動電流に対して高周波電流を重畳
し、書込みモード期間では高周波電流の重畳を禁止する
と共に、半導体発光素子の書込み駆動電流の補正をなす
構成となっているので、読取りモード期間では半導体発
光素子の戻り光に対する発振状態の安定性を維持しつつ
書込みモード期間では書込みデータに対する高周波電流
の影響をなくして安定した書込みが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
高周波重畳を考えない場合の回路動作を説明するための
各部の波形図、第３図はレーザダイオードの電流対光パ
ワー特性図、第４図は高周波重畳を考えた場合の光パワ
ーの変化を示す波形図である。 主要部分の符号の説明 １……レーザダイオード ２……モニタダイオード 4,13,15……ローパスフィルタ ６……積分器 ７……読取りパワー設定回路 10……書込みパワー設定回路 12……高周波発振器 14……補正電流設定回路 15……補正電圧設定回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録媒体に書込光ビーム又は読取光ビーム
   を照射することにより前記記録媒体に対して情報データ
   の書込及び読出を行う半導体発光素子の光パワーを制御
   する制御回路であって、 読取りパワー設定値に応じた読取り駆動電流を発生する
   手段と、 書込みパワー設定値に応じた電流を書込みデータによっ
   て変調する第１変調手段と、 前記第１変調手段の出力電流を前記読取り駆動電流に重
   畳して得た発光素子駆動電流を前記半導体発光素子に供
   給する手段と、 前記書込みパワー設定値を前記書込みデータによって変
   調する第２変調手段と、 前記半導体発光素子から発せられる光ビームの一部を受
   光する光検出手段と、 前記光検出手段の出力から前記第２変調手段の出力を減
   算して得た減算結果と前記読取りパワー設定値との差分
   に基づいて前記読取り駆動電流を増減制御する手段と、 読取りモード期間においてのみ前記発光素子駆動電流に
   高周波電流を重畳する高周波重畳手段と、 書込みモード期間において前記発光素子駆動電流から前
   記書込光ビームのボトムパワー引き下げ分の補正電流を
   引き抜く第１補正手段と、 前記補正電流に対応した補正電圧を前記減算結果に加算
   する第２補正手段と、 を備えたことを特徴とする半導体発光素子の光パワー制
   御回路。