JP2003085805A - レーザ光出力制御回路 - Google Patents

レーザ光出力制御回路

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JP2003085805A
JP2003085805A JP2001272251A JP2001272251A JP2003085805A JP 2003085805 A JP2003085805 A JP 2003085805A JP 2001272251 A JP2001272251 A JP 2001272251A JP 2001272251 A JP2001272251 A JP 2001272251A JP 2003085805 A JP2003085805 A JP 2003085805A
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JP2001272251A
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Katsunori Sato
勝則 佐藤
Takeshi Yuwaki
武志 湯脇
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録モード時においては複雑なパルス波形に
高速に追従でき、再生モード時においてはループ制御帯
域のノイズ圧縮効果が得られるレーザ光出力制御回路を
提供すること。 【解決手段】 記録モード時においては、ホールド回路
に保持された制御電圧により生成された電圧電流制御回
路9 ,9 …9 の出力をスイッチ回路10で
切り替え、また、再生モード時においては、パワー設定
電圧用スイッチ回路51により切り替えられた再生パワ
ー設定電圧52を電流電圧変換回路3の出力と比較し、
このとき再生/消去用誤差増幅器41から出力される制
御電圧をスイッチ回路10で選択し、再生モード時にお
ける光・電気負帰還ループを構成し、それぞれ所定レベ
ルの発光を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザの光出力を
所望の強度に設定するためのレーザ光出力制御回路に関
する。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザはきわめて小型であり、か
つ駆動電流に高速に応答するため、光ディスク装置、光
通信装置、レーザプリンタの光源として広く使用されて
いる。書き換え可能な光ディスクとしては相変化光ディ
スク、光磁気ディスクが広く知られているが、いずれも
記録、再生、消去する際に照射されるレーザ光の出力が
異なり、例えばレーザパワーにおいて、再生時には記録
時より弱いレーザビームを照射することにより、記録ビ
ットを破壊することなく情報が読み出されるようになっ
ている。
【0003】光ディスクに半導体レーザの収束光を照射
し、光ディスクから情報信号、サーボ信号を得ることか
ら、前記半導体レーザ側にもある程度光ディスクからの
反射光が戻る。この戻り光と照射光との干渉によるスク
ープノイズ、モードホッピングノイズが発生し、再生信
号のC/N劣化を引き起こす要因となっている。これら
を低減するための方法として高周波重畳法が知られてお
り、再生モードでは半導体レーザの直流バイアス電流に
200MHzから600MHzの高周波電流が重畳され
る。また、記録モードでは、高記録密度、高転送化に伴
い、パルス幅変調、強度変調が複合された図4に示すよ
うな変調方式が用いられ、この場合、照射するレーザビ
ームの強度は複数設定する必要があり、その最短パルス
幅も数nsec程度までになっている。
【0004】高密度、高転送レートの光ディスクにおい
て、記録再生が可能なエラーレートを得るためには、前
記各モードにおいてレーザビームの強度を十分に制御す
ることが必要とされているが、半導体レーザは駆動電
流、光出力特性の温度特性変化が著しく、その光出力を
所望の強度に設定するためにはAPC(Auto Po
wer Control)回路、いわゆるレーザ光出力
制御回路が必要となる。
【0005】この従来のAPC回路は2種類に大別さ
れ、第1の方式としては、半導体レーザの光出力を受光
素子によりモニタし、この受光素子に発生する受光電流
(半導体レーザの光出力に比例)と、発光指令信号とが
等しくなるように、常時、半導体レーザの駆動電流を制
御する光・電気負帰還ループを構成したものがある。こ
の第1の方式では、負帰還ループを構成することでその
制御帯域のノイズ圧縮効果が期待できるものである。
【0006】また、第2の方式としては、パワー設定期
間に半導体レーザの光出力を受光素子によりモニタし、
この受光素子に発生する受光電流(半導体レーザの光出
力に比例)と、発光指令信号とが等しくなるように、半
導体レーザの駆動電流を制御する光・電気負帰還ループ
を構成し、この駆動電流の制御値を前記パワー設定期間
以外でも保持し、このパワー設定期間以外では、この保
持した前記制御値をもとに変調をかけるサンプルホール
ド方式がある。
【0007】記録モードや再生モード、いずれのモード
においても第1の方式が望ましいが、記録モードでのパ
ワー制御においては、複数のパワー設定がなされ、また
そのパルス幅も数nsecと小さいために、受光素子の
動作速度や光・電気負帰還ループを構成する動作速度の
限界によりこの第1の方式については実現が困難であ
る。このような理由から、各モードともに前記第2の方
式で制御を行うAPC回路が用いられていた。
【0008】図2は、前記各モードをともに制御する前
記第2の方式によるAPC回路の構成を示す回路図であ
り、半導体レーザLD1、フォトダイオードPD2、電
流電圧変換回路3、誤差増幅器4、パワー設定電圧用ス
イッチ回路5、パワー設定電圧6 ,6 …6
、ホールド回路7 ,7 …7 、ホールド回
路7 ,7 …7 にそれぞれ設けられたホー
ルド回路制御端子8,8 …8 、電圧電流変換
回路9 ,9 …9 、スイッチ回路10、電流
増幅器11、およびスイッチ回路10の制御用端子20
0などを備えている。
【0009】半導体レーザLD1は、光ディスクへ照射
するレーザビームを出力するものである。フォトダイオ
ードPD2は前記半導体レーザLD1の光出力をモニタ
するものである。電流電圧変換回路3は、フォトダイオ
ードPD2の出力電流を電圧へ変換するものである。誤
差増幅器4は、電流電圧変換回路3の出力電圧とパワー
設定電圧との誤差を検出し誤差電圧として出力するもの
である。
【0010】パワー設定電圧用スイッチ回路5はパワー
設定電圧6 ,6 …6 のいずれかを選択し出
力するものである。パワー設定電圧6 ,6
はレーザパワー設定用の設定電圧である。ホールド
回路7 ,7 …7は、誤差増幅器4が出力した
誤差電圧をホールドするものである。ホールド回路制御
端子8 ,8 …8 は、ホールド回路7
…7 のホールド動作を制御するサンプルゲー
ト信号が入力されるものである。電圧電流変換回路9
,9 …9 は、ホールド回路の出力を電流信号
へ変換するものである。スイッチ回路10は、電圧電流
変換回路9 ,9 …9 の出力を切り替えるも
のである。
【0011】電流増幅器11は、スイッチ回路回路10
で切り替えられた電圧電流変換回路の出力である電流信
号を増幅し、半導体レーザLD1を駆動するものであ
る。スイッチ回路10の制御用端子200は、スイッチ
回路10の切替え動作を制御するための切替え信号が入
力されるものである。
【0012】次に動作について説明する。例えば、光磁
気ディスクのフォーマットでは、図3(a)に示すよう
に各セクタの記録領域(データ部)114の前に、セク
タのアドレスが記録されたアドレス部115、再生、消
去、記録の各光パワーレベルを設定するためのALPC
(Auto Laser Power Contro
l)領域116が設けられている。アドレス部115
は、再生モードにおいてアドレス情報を読み出し、AL
PC領域116において各光パワーレベルの設定を行
う。他の区間では、スイッチ回路10により選択され
た、ホールド回路によりホールドされた制御値をもとに
電圧電流変換回路が出力した電流値により半導体レーザ
LD1を発光させる。このALPC領域116において
設定される光出力波形を図3(f)に示す。
【0013】ホールド回路制御端子8 へ入力される
サンプルゲート信号を“High”レベルにし、誤差増
幅器4により電流電圧変換回路3の出力電圧とパワー設
定電圧6 とを比較し、誤差増幅器4が出力する制御
電圧をもとに半導体レーザLD1を駆動しレーザパワー
の設定を行う。
【0014】このループ帯域を数MHz程度にすること
で、1μsecには十分にレーザパワーの設定に対する
引き込み行われる。このレーザパワーの制御電圧は、ホ
ールド回路制御端子8 へ与えるサンプルゲート信号
を“Low”レベルにすることによりホールド回路7
へホールドされる。順に他の光パワーの設定も同様に
行う。これ以降、セクタのデータ部114においては、
保持されたこれら制御電圧により生成された電圧電流制
御回路9 ,9 …9 の出力をスイッチ回路1
0により切り替え、半導体レーザLD1による図4に示
すような記録発光波形、再生、消去のDC発光が可能に
なる。
【0015】図5(a)は、電圧電流制御回路9
…9 、スイッチ回路10、電流増幅器11の
一例を示す回路図、同図(b)は記録発光波形、再生、
消去のDC発光の具体例を示す波形図である。ホールド
回路7 ,7 …7により保持された制御電圧V
1,V2,V3,V4…Vnにより、電圧電流制御回路
,9 …9 において電流I1,I2,I
3,I4…Inを生成し、これをT1,T2,T3,T
4…Tnのタイミングでスイッチ回路10で切り替え、
さらに電流増幅器11によりK倍して半導体レーザLD
1を駆動する。この半導体レーザLD1の駆動時、AP
C回路は開ループとなっているため、記録モードの高速
なパルス駆動電流ILDを容易に生成することが可能で
ある。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ光出力制
御回路は以上のように構成されていたので、前記第1の
方式を再生モードに適用したときに期待できる光・電気
負帰還ループの制御帯域のノイズの圧縮効果が得られ
ず、再生モードにおけるCN比の点で不利となる課題が
あった。
【0017】そこで、本発明の目的は、記録モードの複
雑なパルス波形に高速に追従できるだけでなく、再生モ
ードにおいてループ制御帯域のノイズ圧縮効果が得られ
るレーザ光出力制御回路を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ光出
力制御回路は、レーザへの駆動電流を供給し、前記レー
ザを駆動する電流供給手段と、前記レーザの光出力を検
出する光検出手段と、前記光検出手段の出力と第1の発
光出力指令信号とを比較する第1の比較手段と、前記光
検出手段の出力と第2の発光出力指令信号とを比較する
第2の比較手段と、前記第2の比較手段の出力をホール
ドするホールド回路と、前記第1の比較手段の出力と前
記ホールド回路の出力とを記録、再生、消去の各モード
に基づいて選択し、前記電流供給手段へ出力する選択手
段とを備えたことを特徴とする。
【0019】本発明のレーザ光出力制御回路は、レーザ
の光出力を検出する光検出手段の出力と第1の発光出力
指令信号とを第1の比較手段により比較し、前記光検出
手段の出力と第2の発光出力指令信号とを第2の比較手
段により比較し、前記第2の比較手段の出力はホールド
回路によりホールドし、前記第1の比較手段の出力と前
記ホールド回路の出力とを記録、再生、消去の各モード
に基づいて選択手段により選択して、前記レーザを駆動
する電流供給手段へ出力するため、再生モードにおいて
は前記選択手段により前記第1の比較手段の出力を選択
し、また記録モードにおいては前記ホールド回路の出力
を選択することで、再生モードにおけるループ制御帯域
のノイズ圧縮作用が利用でき、記録モードの複雑なパル
ス波形に対する高速な追従性と、再生モードにおける制
御帯域のノイズ圧縮作用の両立を実現する。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて説明する。図1は、この実施の形態のレーザ光出力
制御回路の構成を示す回路図である。前記レーザ光出力
制御回路は、半導体レーザ(レーザ)LD1、フォトダ
イオード(光検出手段)PD2、電流電圧変換回路3、
誤差増幅器(第2の比較手段)4、パワー設定電圧用ス
イッチ回路5、記録用のパワー設定電圧(第2の発光出
力指令信号)6 ,6 …6 、ホールド回路
,7 …7、ホールド回路7 ,7
…7 にそれぞれ設けられたホールド回路制御端子8
,8 …8 、電圧電流変換回路9 ,9
…9 、スイッチ回路(選択手段)10、電流増幅
器(電流供給手段)11およびスイッチ回路10の制御
用端子200を備えている。
【0021】また、前記レーザ光出力制御回路は、再生
/消去用誤差増幅器(第1の比較手段)41、電圧電流
変換回路42、再生パワー設定電圧(第1の発光出力指
令信号)52、消去パワー設定電圧(第1の発光出力指
令信号)53、再生パワー設定電圧52と消去パワー設
定電圧53とを切り替えるパワー設定電圧用スイッチ回
路51を備えている。また、前記レーザ光出力制御回路
は、さらに積分器201,202を備えている。
【0022】半導体レーザLD1は、光ディスクへ照射
するレーザビームを出力するものである。フォトダイオ
ードPD2は前記半導体レーザLD1の光出力をモニタ
するものである。電流電圧変換回路3は、フォトダイオ
ードPD2の出力電流を電圧へ変換するものである。誤
差増幅器4は、電流電圧変換回路3の出力電圧とパワー
設定電圧との誤差を検出し誤差電圧として出力するもの
である。
【0023】パワー設定電圧用スイッチ回路5はパワー
設定電圧6 ,6 …6 のいずれかを選択し出
力するものである。このパワー設定電圧6 ,6
…6 は記録用のレーザパワー設定用の基準電圧で
ある。ホールド回路7 ,7 …7 は、誤差増
幅器4が出力した誤差電圧をホールドするものである。
ホールド回路制御端子8 ,8 …8 は、ホー
ルド回路7 ,7 …7 のホールド動作を制御
するサンプルゲート信号が入力されるものである。
【0024】電圧電流変換回路9 ,9 …9
は、ホールド回路の出力を電流信号へ変換するものであ
る。スイッチ回路10は、電圧電流変換回路9 ,9
…9 と電圧電流変換回路42の出力を切り替える
ものである。電流増幅器11は、スイッチ回路10で切
り替えられた電圧電流変換回路の出力である電流信号を
増幅し、半導体レーザLD1を駆動するものである。ス
イッチ回路10の制御用端子200は、スイッチ回路1
0の切替え動作を制御するための切替え信号が入力され
るものである。
【0025】再生/消去用誤差増幅器41は、電流電圧
変換回路3の出力とパワー設定電圧用スイッチ回路51
により切り替えた再生パワー設定電圧52または消去パ
ワー設定電圧53とを比較し、制御電圧を出力するもの
である。電圧電流変換回路42は、再生/消去用誤差増
幅器41から出力された制御電圧を電流信号に変換する
ものである。再生パワー設定電圧52と消去パワー設定
電圧53は、再生時と消去時におけるレーザパワー設定
用の基準電圧である。パワー設定電圧用スイッチ回路5
1は再生パワー設定電圧52と消去パワー設定電圧53
とを切り替えるものである。
【0026】積分器201は、再生/消去用誤差増幅器
41と電圧電流変換回路42との間に設けられており、
フォトダイオードPD2、電流電圧変換回路3、再生/
消去用誤差増幅器41、電圧電流変換回路42および電
流増幅器11の経路で構成される光・電気負帰還ループ
回路L1により再生モード時および消去モード時におけ
る半導体レーザLD1の駆動電流を制御する。また、積
分器202は、誤差増幅器4と各ホールド回路への分岐
個所との間に設けられており、フォトダイオードPD
2、電流電圧変換回路3、誤差増幅器4、ホールド回
路、電圧電流変換回路、および電流増幅器11の経路で
構成されるループ回路L2により各ホールド回路へ設定
された制御電圧をもとに記録モード時における半導体レ
ーザLD1の駆動電流を制御する。
【0027】次に動作について説明する。例えば、光磁
気ディスクのフォーマットでは、図3(a)に示すよう
に各セクタの記録領域(データ部)114の前に、セク
タのアドレスが記録されたアドレス部115、再生、消
去、記録の各光パワーレベルを設定するためのALPC
(Auto Laser Power Contro
l)領域116が設けられている。アドレス部115
は、再生モードにおいてアドレス情報を読み出し、AL
PC領域116において各光パワーレベルの設定を行
う。他の区間では、スイッチ回路10により選択され
た、ホールド回路によりホールドされた制御値をもとに
電圧電流変換回路が出力した電流値により半導体レーザ
LD1を発光させる。このALPC領域116において
設定される光出力波形を図3(f)に示す。ホールド回
路制御端子8 へ入力されるサンプルゲート信号を
“High”レベルにし、誤差増幅器4により電流電圧
変換回路3の出力電圧とパワー設定電圧6 とを比較
し、誤差増幅器4が出力する制御電圧をもとに半導体レ
ーザLD1を駆動しレーザパワーの設定を行う。
【0028】このループ帯域を数MHz程度にすること
で、1μsecには十分にレーザパワーの設定に対する
引き込みが行われる。このレーザパワーの制御電圧は、
ホールド回路制御端子8 へ与えるサンプルゲート信
号を“Low”レベルにすることによりホールド回路7
へホールドされる。順に他の光パワーの設定も同様
に行う。これ以降、セクタのデータ部114において
は、保持されたこれら制御電圧により生成された電圧電
流制御回路9 ,9 …9 の出力をスイッチ回
路10により切り替え、半導体レーザLD1による図4
に示すような記録発光波形、消去のDC発光が可能にな
る。
【0029】図5(b)の記録発光波形のDC発光の具
体例に示すように、ホールド回路7 ,7 …7
により保持された制御電圧V1,V2,V3,V4…
Vnにより、電圧電流制御回路9 ,9 …9
において電流I1,I2,I3,I4…Inを生成し、
これをT1,T2,T3,T4…Tnのタイミングでス
イッチ回路10で切り替え、さらに電流増幅器11によ
りK倍して半導体レーザLD1を駆動する。この半導体
レーザLD1の駆動時、APC(Auto Power
Control)回路、いわゆるこのレーザ光出力制
御回路は開ループとなっているため、記録モードの高速
なパルス駆動電流ILDを容易に生成することが可能で
ある。
【0030】また、再生/消去における光パワーレベル
は、パワー設定電圧用スイッチ回路51により切り替え
られた再生パワー設定電圧52または消去パワー設定電
圧53を、再生/消去用誤差増幅器41により電流電圧
変換回路3の出力と比較し、このとき再生/消去用誤差
増幅器41から出力される制御電圧をスイッチ回路10
により選択し切り換えることで再生モード時および消去
モード時における光・電気負帰還ループを構成し、それ
ぞれ所定レベルの発光を行う。図5(a)の回路例にお
いては、スイッチ回路10のn個のスイッチ101をn
+1個に増やし、その増加させた分のスイッチ101を
電圧電流変換回路42の出力に割り当て、再生モード時
および消去モード時に切り替えるようにする。
【0031】再生モードでは、高周波重畳された電流で
半導体レーザを駆動するのが一般的であるが、光パワー
は積分器201の出力をもとに、前記高周波重畳された
電流の積分値を制御すればよい。さらに、再生信号のC
/Nを考えると、光・電気負帰還ループの制御帯域のノ
イズを圧縮することが可能になるため、この制御帯域を
広くすることで前記ノイズの圧縮効果が得られるように
なり、再生モードにおけるCN比の点で有利となる。な
お、前記制御帯域を実際の再生信号帯域まで広げること
は十分実現可能である。
【0032】以上のように、この実施の形態によれば、
再生パワー設定電圧52または消去パワー設定電圧53
を、再生/消去用誤差増幅器41により電流電圧変換回
路3の出力と比較し、このとき再生/消去用誤差増幅器
41から出力される制御電圧をスイッチ回路10により
選択し切り換えることで、再生モード時において光・電
気負帰還ループを構成するようにしたので、記録モード
の複雑なパルス波形に高速に追従できるだけでなく、再
生モードにおいて光・電気負帰還ループの制御帯域のノ
イズを圧縮できるレーザ光出力制御回路を提供できる効
果がある。なお、以上の説明では、半導体レーザを使用
する構成として説明を行なったが、半導体レーザに限定
するものではなく、他のレーザであってもよく、前記実
施の形態と同様な効果を奏する。
【0033】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、レーザ
の光出力を検出する光検出手段の出力と第1の発光出力
指令信号とを比較する第1の比較手段と、前記光検出手
段の出力と第2の発光出力指令信号とを比較する第2の
比較手段と、前記第2の比較手段の出力をホールドする
ホールド回路と、前記第1の比較手段の出力と前記ホー
ルド回路の出力とを記録、再生、消去の各モードに基づ
いて選択し、前記レーザを駆動する電流供給手段へ出力
する選択手段とを備えるように構成したので、再生モー
ドにおいては前記選択手段により前記第1の比較手段の
出力を選択し、また記録モードにおいては前記ホールド
回路の出力を選択することで、再生モード時におけるル
ープ制御帯域のノイズ圧縮作用と、記録モード時におけ
る複雑なパルス波形に対する高速な追従性とが両立でき
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態のレーザ光出力制御回路
の構成を示す回路図である。
【図2】従来のレーザ光出力制御回路の構成を示す回路
図である。
【図3】光磁気ディスクのフォーマットとALPC領域
において設定される光出力波形を含む各光パワーレベル
の設定を行う動作説明図である。
【図4】半導体レーザによる記録発光波形、再生、消去
のDC発光波形を示す波形図である。
【図5】従来のレーザ光出力制御回路における電圧電流
制御回路、スイッチ回路、電流増幅器の一例を示す回路
図、および記録発光波形、再生、消去のDC発光の具体
例を示す波形図である。
【符号の説明】
PD2……フォトダイオード(光検出手段)、LD1…
…半導体レーザ(レーザ)、L1……光・電気負帰還ル
ープ回路、4……誤差増幅器(第2の比較手段)、6
,6 …6……記録用のパワー設定電圧(第2
の発光出力指令信号)、7 ,7 …7 ……ホ
ールド回路、10……スイッチ回路(選択手段)、11
……電流増幅器(電流供給手段)、41……再生/消去
用誤差増幅器(第1の比較手段)、52……再生パワー
設定電圧(第1の発光出力指令信号)、53……消去パ
ワー設定電圧(第1の発光出力指令信号)、201……
積分器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5D090 AA01 BB10 CC01 CC04 CC16 DD03 EE01 EE12 FF21 HH01 KK03 5D119 AA12 AA23 AA24 BA01 BB05 DA01 DA05 HA03 HA12 HA37 HA45 HA54 5D789 AA12 AA23 AA24 BA01 BB05 DA01 DA05 HA03 HA12 HA37 HA45 HA54 5F073 BA05 EA15 GA12 GA20 GA24 GA38

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ディスクに対しデータの記録、再生、
    消去を行うレーザの光出力を所望の強度に制御するレー
    ザ光出力制御回路において、 前記レーザへの駆動電流を供給し、前記レーザを駆動す
    る電流供給手段と、 前記レーザの光出力を検出する光検出手段と、 前記光検出手段の出力と第1の発光出力指令信号とを比
    較する第1の比較手段と、 前記光検出手段の出力と第2の発光出力指令信号とを比
    較する第2の比較手段と、 前記第2の比較手段の出力をホールドするホールド回路
    と、 前記第1の比較手段の出力と前記ホールド回路の出力と
    を記録、再生、消去の各モードに基づいて選択し、前記
    電流供給手段へ出力する選択手段と、 を備えたことを特徴とするレーザ光出力制御回路。
  2. 【請求項2】 前記第1の発光出力指令信号は再生/消
    去用の発光出力指令信号であり、前記第2の発光出力指
    令信号は記録用の発光出力指令信号であることを特徴と
    する請求項1記載のレーザ光出力制御回路。
  3. 【請求項3】 前記記録用の発光出力指令信号は少なく
    とも2以上の発光出力指令信号であることを特徴とする
    請求項2記載のレーザ光出力制御回路。
  4. 【請求項4】 前記第1の比較手段の出力を積分し、前
    記選択手段へ供給する積分器を備えたことを特徴とする
    請求項1乃至3記載のレーザ光出力制御回路。
  5. 【請求項5】 前記レーザは半導体レーザであることを
    特徴とする請求項1乃至4記載のレーザ光出力制御回
    路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008103511A (ja) * 2006-10-18 2008-05-01 Nec Corp 発光素子駆動回路、発光素子駆動方法、及び該発光素子駆動回路を備えた映像表示装置

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