JP2007272939A - 光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】半導体レーザの近傍に搭載される半導体レーザ駆動ＬＳＩの発熱を低減し、高品質な情報の記録再生を実現できる、信頼性の高い光ピックアップを提供する。
【解決手段】半導体レーザ１は、ＬＳＩ７からの電流ｉ１と、電流供給回路８からの電流ｉ２との合成電流によって駆動され、レーザ光Ｌ１を発する。電流供給回路８は、半導体レーザ１の駆動時すなわち、光ディスク５０への情報の再生時および記録時に、しきい値以下の電流量の電流ｉ２（オフセット電流）を半導体レーザ１に供給する。ＬＳＩ７は半導体レーザの駆動時１に半導体レーザ１に電流ｉ１（駆動電流）を供給して半導体レーザ１を発光させる。従来と比較してＬＳＩ７から半導体レーザに供給する電流ｉ１を小さくすることができるのでＬＳＩの消費電力を低減するとともに発熱を抑えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザを駆動するＬＳＩ（Large Scale Integration）を搭載した光ピックアップに関し、特に、半導体レーザ駆動時におけるＬＳＩの発熱を抑えることが可能な光ピックアップに関するものである。

大容量の情報の記録および再生が可能な装置として、従来から光ディスク装置が知られている。光ディスク装置において情報の記録および再生を行なう光ピックアップは、光源として半導体レーザを備えている。

光ディスク装置は半導体レーザから出射されたレーザ光を光ディスクに照射させることによって情報の記録および再生を行なう。再生時には光ピックアップは所定のパワーのレーザ光を光ディスクに集光し、光ディスクに記録されたピットを検出することによって光ディスクに記録された情報を読み取る。記録時には、光ピックアップは再生時よりも高いパワーで半導体レーザを発光させるとともに、記録する情報に応じてレーザパワーを変調して光ディスクにピットを形成する。

記録時には高い品質で安定した記録マークを形成するため、いわゆるライトストラテジと呼ばれるレーザパワーの制御がなされる。このような制御は記録すべきマークに対し加えられる熱量を均一化する目的や、マークの始端部と終端部とで熱バランスを調整する目的のために行なわれる。

ライトストラテジでは、チャネルクロック周波数でレーザパワーの変調が行なわれる。高速な記録を行なうとすればレーザパワーをより高める必要がある。このため半導体レーザを駆動する駆動電流も大きくなる。

また、高い品質で情報の記録および再生を行なうには、記録時のレーザパワーおよび再生時のレーザパワーを制御することも必要である。一般的に半導体レーザの光出力は温度の影響を受けやすい。よって半導体レーザが光ディスクに照射するレーザ光の発光量を所定の値に保つ制御が行なわれている。

一般に、光ピックアップには半導体レーザ駆動用のＬＳＩが搭載されている。このようなＬＳＩは半導体レーザに電流を供給したり、ライトストラテジに応じてレーザパワーの変調、あるいはレーザパワーの制御を行なったりする。

しかしながらＬＳＩでは動作に伴う発熱が生じる。ＬＳＩの発熱が光ピックアップの動作特性に悪影響を及ぼすことが懸念される。

このような発熱の問題を解決するための提案が従来からされている。例えば、特開平１１−３５４８９３号公報（特許文献１）に開示される半導体レーザ駆動装置は、半導体レーザ駆動部の電源電圧を、駆動部の動作が可能な最小電圧となるように制御する。これにより光ピックアップ上の発熱を抑え、より高速度な記録再生を実現可能にする。

また、特開２００４−４７０１０号公報（特許文献２）に開示される光学式ピックアップの電源制御回路は、半導体レーザ駆動部への電源供給を行なう電源回路と、半導体レーザ制御部に電源供給を行なう電源回路とを分離する。そして、半導体レーザ駆動部の電源電圧を半導体レーザ制御部の電源電圧よりも低くする。これにより、半導体レーザ駆動部の発熱を抑えることができる。
特開平１１−３５４８９３号公報 特開２００４−４７０１０号公報

近年の光ディスク装置では、大量の情報を高速に記録することが求められる。例えば、次世代ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）であるブルーレイディスク（Blu-ray Disc）の１倍速のチャネルクロック周波数は６６ＭＨｚであるが、２倍速や４倍速での記録に対する要望が高まっている。

このような光ディスク装置で用いられる光ピックアップでは、記録時には１００ＭＨｚを超える周波数でレーザパワーを変調するというライトストラテジが必要である。この場合、レーザパワーの立上りおよび立下り速度は、１ｎ（ナノ）秒程度の早い速度であることが求められる。

このため、半導体レーザを駆動するＬＳＩを半導体レーザの近傍に配置する必要がある。ＬＳＩと半導体レーザとの距離が長いと、これらの素子間の配線のインピーダンスに応じて半導体レーザに供給される駆動電流の波形が歪む。電流波形が歪むと、高い品質で情報の記録を実行できなくなる。

また、高速で情報を記録するには記録時のレーザパワーを高くする必要があるので半導体レーザを駆動する電流が大きくなる。１０倍速を超える速度で記録を行なう光ピックアップでは１００ｍＡを超える駆動電流が必要になるものもある。駆動電流が大きくなるとＬＳＩの消費電流が大きくなるとともに発熱量も大きくなる。

ＬＳＩを半導体レーザの近傍に配置するということは、大きな熱を発する発熱源を半導体レーザの近傍に配置することを意味する。半導体レーザの近傍には光ピックアップの品質にとって重要な光学系が配置されている。よって半導体レーザの周辺での発熱は光ピックアップの品質に悪影響を与えるおそれがある。

一方で近年の光ピックアップでは小型化の要求が高いために、放熱板等の放熱手段を半導体レーザ駆動用のＬＳＩに設けることは容易ではない。

ＬＳＩの発熱の要因として、半導体レーザの無効電流の存在がある。半導体レーザの駆動電流には、レーザ発光（レーザ発振）が始まるしきい値が存在する。しきい値以下の駆動電流では半導体レーザは発光しないので、しきい値以下の駆動電流は無効電流となる。

しきい値以下の電流を半導体レーザに供給する場合にも、ＬＳＩでは電力が消費されて熱が生じる。つまり、半導体レーザの駆動時には、ＬＳＩの消費電力のうちのしきい値以下の駆動電流による消費電力がある程度の割合を占める。ＬＳＩから発生する熱についても同様である。

半導体レーザのしきい値電流を年々低下させるために開発が進められている。しかし半導体レーザによっては、しきい値以下の電流が駆動電流全体の３０％以上におよぶものも存在する。上記した特開平１１−３５４８９３号公報（特許文献１）および特開２００４−４７０１０号公報（特許文献２）では、しきい値電流以下の無効電流に起因するＬＳＩの発熱への対策が何ら示されていない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、半導体レーザの近傍に搭載される半導体レーザ駆動ＬＳＩの発熱を低減し、高品質な情報の記録再生を実現できる、信頼性の高い光ピックアップを提供することにある。

本発明は要約すれば、光ディスクに対する情報の記録および再生の少なくとも一方を行なう光ピックアップであって、半導体レーザと、半導体レーザの駆動時に、半導体レーザのしきい値電流以下の大きさを有するオフセット電流を供給する電流供給回路と、半導体レーザの駆動時に、半導体レーザに駆動電流を供給して半導体レーザを発光させる駆動回路とを備える。

好ましくは、光ピックアップは、光ディスクへの情報の記録を行なう。駆動回路は、光ディスクへの情報の記録時には、光ディスクに記録する情報に応じたパルス状の駆動電流を半導体レーザに供給する。

より好ましくは、駆動回路は、半導体レーザに対して電流供給回路よりも近い位置に配置される。

より好ましくは、電流供給回路と半導体レーザとの間に接続されるコイルをさらに備える。

好ましくは、電流供給回路は、しきい値電流の変化に対応させてオフセット電流を変化させる。

より好ましくは、しきい値電流は、半導体レーザの温度に応じて変化する。電流供給回路は、半導体レーザの温度を検知する温度検知部と、温度検知部の検知結果に応じてオフセット電流を変化させる電流可変部とを含む。

さらに好ましくは、温度検知部は、サーミスタである。
より好ましくは、しきい値電流は、半導体レーザの動作時間に応じて変化する。

電流供給回路は、半導体レーザの動作時間を積算する積算部と、積算部の積算結果に応じてオフセット電流を変化させる電流可変部とを含む。

好ましくは、光ピックアップは、光ディスクに対して情報の記録および再生を行なう。駆動回路は、光ディスクに対する情報の記録時と再生時とで駆動電流のピーク値を変化させる。

本発明によれば、高速かつ高品質な情報の記録を可能とする光ピックアップを提供することができる。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

［実施の形態１］
図１は、本実施の形態の光ピックアップ１００の概略ブロック図である。

図１を参照して、光ピックアップ１００は、情報の記録および再生を行なうために光ディスク５０に対してレーザ光Ｌ１を照射する。なお、光ピックアップ１００は情報の記録および再生のいずれか一方のみ行なうよう構成されていてもよい。

光ディスク５０は、たとえばＢＤ（ブルーレイディスク）である。ただし光ディスク５０は、ＨＤ−ＤＶＤ（High Definition DVD）であってもよい。また、光ディスク５０は、上記のようないわゆる次世代ＤＶＤに限定されない。光ディスク５０は、たとえばＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋ＲＷ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ＋Ｒ等の現行のＤＶＤであってもよい。また、光ディスク５０はＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等のＣＤであってもよい。また、光ディスク５０はたとえばＭＤ等の光磁気ディスクであってもよい。

光ピックアップ１００は、半導体レーザ１と、コリメータレンズ２と、ビームスプリッタ３と、対物レンズ４と、フォトダイオード５，６と、ＬＳＩ７と、電流供給回路８とを備える。ＬＳＩ７は、本発明の光ピックアップにおける「駆動回路」に対応する。

半導体レーザ１は、ＬＳＩ７からの電流ｉ１と、電流供給回路８からの電流ｉ２との合成電流によって駆動され、レーザ光Ｌ１を発する。

電流供給回路８は、半導体レーザ１の駆動時、すなわち、光ディスク５０への情報の再生時および記録時に、しきい値以下の電流量の電流ｉ２（オフセット電流）を半導体レーザ１に供給する。

ＬＳＩ７は半導体レーザ１の駆動時に、半導体レーザ１に電流ｉ１（駆動電流）を供給して半導体レーザ１を発光させる。本実施の形態によれば、従来と比較してＬＳＩ７から半導体レーザに供給する電流ｉ１を小さくすることができるので、ＬＳＩの消費電力を低減するとともに発熱を抑えることができる。

なお、電流ｉ１の大きさは情報の再生時よりも情報の記録時のほうが大きい。すなわち、ＬＳＩ７は、光ディスクに対する情報の記録時と再生時とで電流ｉ１のピーク値を変化させる。これにより、記録時および再生時に半導体レーザの光出力の制御を容易にすることができる。

光ディスク５０への情報の再生時には、半導体レーザ１から出射されたレーザ光Ｌ１は、コリメータレンズ２、ビームスプリッタ３、および対物レンズ４などの光学系を経て光ディスク５０に照射される。

コリメータレンズ２は半導体レーザ１から出射されたレーザ光Ｌ１を平行な光にする。ビームスプリッタ３は、半導体レーザ１から出射されたレーザ光Ｌ１の一部を分離する。対物レンズ４は、ビームスプリッタ３から出たレーザ光Ｌ１を光ディスク５０の表面に集光する。

光ディスク５０からの反射光Ｌ３は、再び、対物レンズ４に入射し再生光学系（図示せず）を経て、フォトダイオード５に入射する。フォトダイオード５は反射光Ｌ３を再生信号Ｓ１に光電変換する。再生信号Ｓ１は光ピックアップ１００の外部に出力される。

半導体レーザ１から出射されたレーザ光Ｌ１のうちビームスプリッタ３によって分離されたレーザ光Ｌ２はフォトダイオード６に入射する。フォトダイオード６は、レーザ光Ｌ２を受けて、レーザパワーを検出する。フォトダイオード６からの出力信号Ｓ２は、光ピックアップ１００の外部に出力されて、光ディスク装置が備える制御回路１０に入力される。

制御回路１０では、半導体レーザ１から光ディスク５０に照射されるレーザ光Ｌ１のパワーを所定のパワーに制御するために、ＬＳＩ７に対してフィードバック制御を行なう。なお、この制御は、ＡＰＣ（自動光出力制御）と一般に呼ばれる制御である。なおＡＰＣの機能は、ＬＳＩ７の内部に備えられていてもよい。これにより光ピックアップ１００の中でフィードバック制御ループを構成することが可能になる。

光ディスク５０への情報の記録時における光ピックアップ１００の動作は再生時における動作とほぼ同様である。ＬＳＩ７は、制御回路１０から記録パワーやライトストラテジを設定するための設定信号ＳＤ、記録すべき情報の信号であるデータ信号ＤＡＴＡ、およびクロック信号ＣＬＫを受ける。ＬＳＩ７は、これらの信号に基づいて電流ｉ１を変化させる。つまり、ＬＳＩ７は光ディスク５０に記録する情報に応じたパルス状の電流ｉ１を半導体レーザ１に供給する。これにより半導体レーザの出射光は記録光パルス波形に変調される。

図２は、図１の光ピックアップ１００のうち、特にＬＳＩ７および電流供給回路８の構成を説明する図である。

図２を参照して、ＬＳＩ７は、駆動部２００と出力段トランジスタ２０１とを備える。なお、図２では出力段トランジスタ２０１はＰＮＰトランジスタであるが、出力段トランジスタ２０１はＮＰＮトランジスタであってもよい。また、出力段トランジスタ２０１はバイポーラトランジスタに限定されず、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタであってもよい。

以下では出力段トランジスタ２０１はＰＮＰトランジスタであるとして説明する。ＰＮＰトランジスタのエミッタ端子は電源ノードに接続されて電源電位ＶＣＣが与えられ、ベース端子は駆動部２００に接続され、コレクタ端子は半導体レーザ１のアノード端子に接続される。

駆動部２００は、ＰＮＰトランジスタを駆動するため、設定信号ＳＤ、データ信号ＤＡＴＡ、およびクロック信号ＣＬＫを受けてＰＮＰトランジスタのベース端子に制御信号を出力する。

電流供給回路８は、一方端が電源ノードに接続される抵抗２０２を含む。なお図２では電流供給回路８の最も簡単な構成の例を示すが、電流供給回路８の構成は他の構成であってもよい。

半導体レーザ１は、所定の再生パワーあるいは所定の記録パワーの光を発する。このため半導体レーザ１にはＬＳＩ７内部の出力段トランジスタ２０１によって電流ｉ１が供給されるとともに電流供給回路８の抵抗２０２を介して電流ｉ２が供給される。なお、半導体レーザ１のカソード端子は接地されている。

コイル２０３は抵抗２０２と半導体レーザ１のアノード端子との間に接続される。コイル２０３によって電流供給回路８は高周波的に半導体レーザ１から切り離される。記録時には電流ｉ１は高速（たとえば１００ＭＨｚ程度の周波数）で変化する。すなわち電流ｉ１はパルス電流となる。コイル２０３は抵抗２０２や、抵抗２０２から半導体レーザ１までの配線に高周波電流が流れるのを防ぐために設けられる。

抵抗２０２から半導体レーザ１までの配線には寄生容量が存在する。コイル２０３を設けていない場合には、この寄生容量によって電流ｉ１の立上がり時および立下り時に波形のなまりが生じることが起こり得る。抵抗２０２と半導体レーザ１との間にコイル２０３を設けることで電流ｉ１（パルス電流）の波形のなまりを防ぐことができる。

これにより光ディスクへの情報の記録時には、レーザパワーの強度を瞬時に所望のパワーまで上昇させることができる。よって記録マークの始終端部の熱バランスを調整することができ、記録マークの歪みを防ぐことができる。つまり本実施の形態によれば、高い品質の記録マークを高速に光ディスクに記録できる。

図３は、半導体レーザの駆動電流（順電流）と出射パワーとの関係を示す図である。
図３を参照して、グラフの横軸は駆動電流量（単位；ｍＡ）を示し、縦軸は出射パワー（単位；ｍＷ）を示す。

電流供給回路８から供給される電流ｉ２は、半導体レーザ１のしきい値電流Ｉｔｈ以下の電流量である。光ディスクへの情報の記録時には、図３に示すパルス状の電流ｉ１がＬＳＩ７から半導体レーザ１に供給される。これにより半導体レーザ１はパルス光を出力する。光ディスクへの情報の再生時にはＬＳＩ７は半導体レーザ１に連続的に電流を供給し、半導体レーザ１は連続光を発する。ＬＳＩ７は電流ｉ１の大きさを制御することで、所定のパワーＰｏで発光させるように半導体レーザ１を制御する。

ここで、電流ｉ２は、半導体レーザ１のしきい値電流Ｉｔｈ以下の値に設定されている。電流ｉ２について何らの制御を行なわなくともＬＳＩ７による半導体レーザ１のパワー制御動作には特に影響を与えない。

再び図２を参照しながら説明する。ＬＳＩ７内部の出力段トランジスタ２０１のエミッタ端子の電位は電源電位ＶＣＣであり、コレクタ端子の電位Ｖｃは、半導体レーザ１の動作電圧（順方向電圧）Ｖｏｐに等しい。よって出力段トランジスタ２０１での電圧降下Ｖｈ（エミッタ・コレクタ間電圧）は、Ｖｃｃ−Ｖｏｐに等しい。なお、ＬＳＩ７の出力段は、ヘッドルームと呼ばれることもあり、出力段での電圧降下Ｖｈはヘッドルーム電圧と呼ばれることもある。

ＬＳＩ７の出力段では、電圧降下Ｖｈと電流ｉ１の乗算で表される電力Ｐ（Ｐ＝Ｖｈ×ｉ１）が消費される。仮に、電流供給回路８が存在しない場合には、ＬＳＩ７の出力段トランジスタ２０１で消費される電力Ｐは、Ｐ＝Ｖｈ×（ｉ１＋ｉ２）となる。この場合には電流ｉ２による電力（Ｖｈ×ｉ２）の分だけＬＳＩ７の発熱が大きくなる。つまり、本実施の形態によれば従来よりもＬＳＩの消費電力を低減できる。なお、抵抗２０２の抵抗値をＲとすると、電流供給回路８からの電流ｉ２の電流量はｉ２＝（Ｖｃｃ―Ｖｏｐ）／Ｒと示される。

特に情報の記録時にはＬＳＩ７は大電流（たとえば１００ｍＡの電流）を高速（たとえば１００ＭＨｚ程度）でスイッチングを行なう。よってＬＳＩ７においては出力段トランジスタ２０１のスイッチングロスによる発熱も問題となる可能性がある。本実施の形態によればＬＳＩ７は電流ｉ１の立上り時間および立下り時間を短くでき、出力段トランジスタ２０１のスイッチングロスによる発熱を低減することができる。

次に、本実施の形態の光ピックアップ１００におけるＬＳＩ７および電流供給回路８の配置について説明する。

図４は、本実施の形態の光ピックアップ１００の斜視図である。
光ピックアップ１００には、半導体レーザ１が設けられる。また、半導体レーザ１の周辺には光学素子やフォトダイオード等が配置される。対物レンズ４は、対物レンズの位置を変位させるアクチュエータ４０１に備えられる。

フォトダイオード５（再生信号検出用フォトダイオード）およびフォトダイオード６（レーザパワー検出用フォトダイオード）の各々に入出力される信号等は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）と呼ばれる配線基板４０２によって、光ピックアップ１００から入出力される。

配線基板４０２と一体に接続された回路基板には、ＬＳＩ７、および電流供給回路８が搭載される。

光ディスクへの情報の記録時には、ＬＳＩ７は半導体レーザ１に供給する電流を高速に変化させる必要がある。電流ｉ１の立上り時および立下り時に波形のなまりが生じないように、ＬＳＩ７は半導体レーザ１の近傍に配置されるとともに、ＬＳＩ７と半導体レーザ１との間の配線は、極力短くなるように設計される。

なお配線基板４０２は半導体レーザ１とＬＳＩ７との間のインピーダンスを低く抑えるために、２層で構成し、かつ、２層のうちの一方をグランド（ＧＮＤ）層とすることが望ましい。

一方、電流供給回路８は低周波の一定電流を半導体レーザ１に供給するだけなので、半導体レーザ１の近傍に配置する必要はない。電流供給回路８の発熱による光学素子への影響を避けるために、電流供給回路８は半導体レーザ１を含む光学素子から離れた場所に配置することが好ましい。要するに、本実施の形態において、ＬＳＩ７は、半導体レーザ１に対して電流供給回路８よりも近い位置に配置される。

電流供給回路８は放熱効果の大きい場所に配置することが好ましい。たとえば電流供給回路８は光ピックアップ１００の筐体において金属肉厚の大きな場所である側面や、光ディスク装置の放熱のために設けられた送風機による風が当たる場所などに配置されてもよい。

ここで、コイル２０３は、半導体レーザ１の近くに配置する必要がある。情報の記録時にはＬＳＩ７は電流ｉ１を高速に変化させる。コイル２０３を半導体レーザ１の近くに配置することで、ＬＳＩ７による高速な電流駆動への影響（波形のなまり）を防ぎ、高い周波数帯域において半導体レーザ１から電流供給回路８までの配線を高周波的に分離することが可能になる。

以上のように実施の形態１によれば、半導体レーザ１のしきい値電流以下の電流を半導体レーザに供給する電流供給回路を、半導体レーザを駆動するＬＳＩとは別に備える。これによりＬＳＩによる半導体レーザのレーザパワーの制御動作に影響を与えることなく、ＬＳＩの発熱を抑えることができる。

また、実施の形態１によれば、半導体レーザ駆動用のＬＳＩとは別に電流供給回路を備えることで、発熱源の一部（すなわち電流供給回路）を、半導体レーザ１およびその周辺の光学素子から離すことが可能となる。これにより半導体レーザとＬＳＩとの距離を短くして高速で半導体レーザを駆動できるとともに、半導体レーザ周辺の温度上昇を抑えることができる。

［実施の形態２］
実施の形態２では、電流供給回路はしきい値電流の変化に対応させて電流を変化させる。半導体レーザのしきい値電流には温度依存性がある。電流供給回路は半導体レーザの温度変化に応じて電流供給回路から半導体レーザに供給する電流量を制御する。

なお、実施の形態２の光ピックアップの全体構成は図１に示す光ピックアップ１００の全体構成と同様であるので以後の説明は繰り返さない。

図５は、実施の形態２の光ピックアップの主要部の構成を示す図である。
図５および図２を参照して、実施の形態２の光ピックアップは電流供給回路８の内部構成が実施の形態１の光ピックアップに含まれる電流供給回路８の構成と異なる。この点で実施の形態２の光ピックアップは実施の形態１の光ピックアップと異なる。なお、ＬＳＩ７の構成は実施の形態１と実施の形態２とで同様であるので以後の説明は繰り返さない。

電流供給回路８は、電流可変部５００とサーミスタ５０１とを含む。サーミスタ５０１は負の温度特性を持った抵抗素子であり、半導体レーザ１の温度（雰囲気温度）を検知する。

電流可変部５００は、サーミスタ５０１の検知結果に応じて電流ｉ２を変化させる。電流可変部５００は、抵抗５０２，５０３とトランジスタ５０４とを含む。なおトランジスタ５０４はＮＰＮトランジスタであってもよい。また、トランジスタ５０４はバイポーラトランジスタに限定されず、ＭＯＳトランジスタであってもよい。

トランジスタ５０４は半導体レーザ１に電流ｉ２を供給する。トランジスタ５０４のエミッタ端子は抵抗５０３を介して電源ノードに接続される。トランジスタ５０４のコレクタ端子はコイル２０３を介して半導体レーザ１に接続される。トランジスタ５０４のベース端子には、抵抗５０２の一方端とサーミスタ５０１の一方端とが接続される。

抵抗５０２の他方端は電源ノードに接続されて、電源電位ＶＣＣが印加される。サーミスタ５０１の他方端は接地ノードに接続される。

半導体レーザ１に供給される電流ｉ２は、次の式（１）および式（２）に従って表される。

ｉ２＝｛ＶＣＣ−（Ｖｂ＋Ｖｂｅ）｝／Ｒ３ …（１）
Ｖｂ＝ＶＣＣ×｛Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）｝ …（２）
ここで、Ｖｂはトランジスタ５０４のベース電位、Ｖｂｅはトランジスタ５０４のエミッタ・ベース間電圧、Ｒ１はサーミスタ５０１の抵抗値、Ｒ２は抵抗５０２の抵抗値、Ｒ３は抵抗５０３の抵抗値である。

サーミスタ５０１がＮＴＣタイプのサーミスタの場合、サーミスタ５０１は負の温度特性を有する。つまり温度が上昇すると抵抗値Ｒ１が低下する。このため、温度上昇に伴って電流ｉ２も増加する。

一方、半導体レーザ１のしきい値電流Ｉｔｈの温度特性は、一般に以下の式（３）で示される。式（３）で示されるように、半導体レーザ１のしきい値電流Ｉｔｈは温度上昇に伴って増加する。

Ｉｔｈ＝Ｉ０ｅｘｐ（Ｔｊ／ＴＯ） …（３）
ここでＩ０は係数、Ｔｊは半導体レーザの温度［Ｋ］、ＴＯは特性温度と呼ばれる温度である。特性温度ＴＯは半導体レーザによって１００〜１６０［Ｋ］程度のバラツキがある。

図６は、半導体レーザのしきい値電流の温度依存性を示す図である。
図６を参照して、グラフの横軸は半導体レーザに供給する駆動電流（順電流ＩＦ）の大きさ（単位；ｍＡ）を示し、グラフの縦軸は半導体レーザの光出力（出射パワー）Ｐｏ（単位；ｍＷ）を示す。半導体レーザの雰囲気温度Ｔｃが−１０℃，２５℃，５０℃，７０℃の各温度における順電流−光出力特性の曲線から、しきい値電流は雰囲気温度Ｔｃが高くなるほど大きくなる傾向があることが分かる。

再び図５を参照しながら説明する。半導体レーザの温度特性は、個々の半導体レーザ間でバラツキが大きい。このため、適切な温度係数を持つサーミスタ５０１を選択しても、しきい値電流Ｉｔｈの温度変化に対して電流ｉ２を精度よく変化させることは困難である。しかしながら、実施の形態２では半導体レーザの温度上昇に応じて電流ｉ２を増加させることができる。このためＬＳＩ７からの電流ｉ１の増加を抑えることができる。その結果、実施の形態２では半導体レーザの温度１が上昇してもＬＳＩ７の発熱を抑えることが可能になる。

また、実施の形態２では半導体レーザの温度検出にサーミスタを用いる。これにより極めて簡単な回路で、電流供給回路８の電流量の制御を行なうことができる。

ここで、サーミスタ５０１は、半導体レーザ１の温度を検出する必要があることから、半導体レーザ１の近傍に配置することが好ましい。近年では、サーミスタは、１×０．５ｍｍのサイズのものも開発されていることから、半導体レーザ１のパッケージ内部に備えることも可能である。

なお、本発明における「温度検知部」はサーミスタに限定されず、たとえば熱電対を用いてもよい。

このように実施の形態２では、半導体レーザのしきい値電流の温度変化に応じ、電流供給回路は半導体レーザに供給する電流（半導体レーザのしきい値以下の電流）を変化させる。電流供給回路は、半導体レーザの温度を検知する温度検知部（サーミスタ）と、温度検知部の検知結果に応じて電流を変化させる電流可変部とを含む。これにより実施の形態２では、半導体レーザの温度が上昇しても、半導体レーザ駆動用のＬＳＩの発熱を抑えることができる。

［実施の形態３］
半導体レーザのしきい値電流は、半導体レーザの温度だけでなく、半導体レーザの動作時間に応じても変化する。言い換えれば半導体レーザを長期間使用するうちに、次第にしきい値電流が変化する。実施の形態３ではしきい値電流の変化に応じて、電流供給回路から半導体レーザに供給する電流量を制御する。

なお、実施の形態３の光ピックアップの全体構成は図１に示す光ピックアップ１００の全体構成と同様であるので以後の説明は繰り返さない。

図７は、実施の形態３の光ピックアップの主要部の構成を示す図である。
図７および図５を参照して、実施の形態３の光ピックアップは電流供給回路８の内部構成が実施の形態２の光ピックアップに含まれる電流供給回路８の構成と異なる。この点で実施の形態３の光ピックアップは実施の形態２の光ピックアップと異なる。なお、ＬＳＩ７の構成は実施の形態２と実施の形態３とで同様であるので以後の説明は繰り返さない。

電流供給回路８は、電流可変部５００Ａと積算部５１０とを含む。積算部５１０はＬＳＩ７の駆動部２００から信号ＳＯＰを受ける。

駆動部２００は出力段トランジスタ２０１を駆動する期間（すなわち半導体レーザ１を駆動する期間）、信号ＳＯＰを出力する。積算部５１０は信号ＳＯＰが入力される時間をカウントする機能を備える。これにより積算部５１０は半導体レーザ１の動作時間を積算する。

電流可変部５００Ａは、積算部５１０の積算結果に応じて電流ｉ２を変化させる。電流可変部５００Ａは、複数の抵抗５０５およびスイッチ５０６を含む点で電流可変部５００と異なる。電流可変部５００Ａの他の部分は電流可変部５００と同様であるので以後の説明は繰り返さない。

複数の抵抗５０５のうちの１つの抵抗はトランジスタ５０４のベース端子と接地ノードとの間に接続される。複数の抵抗５０５の残りの抵抗は、各々の一方端がトランジスタ５０４のベース端子に接続され、各々の他方端がスイッチ５０６を介して接地ノードに接続される。

積算部５１０は半導体レーザの動作時間の積算結果に応じて複数のスイッチ５０６の各々の導通および非導通を制御する。これによりトランジスタ５０４のベース端子と接地ノードとの間の抵抗値が変化する。トランジスタ５０４のベース端子と接地ノードとの間の抵抗値をＲ３とすると、上述の式（１）および式（２）に従って電流ｉ２が定められる。

図８は、半導体レーザの光出力−駆動電流特性の経時変化を示す図である。
図８を参照して、グラフの横軸は駆動電流（順電流）の大きさ（単位；ｍＡ）を示し、グラフの縦軸は半導体レーザの光出力を示す。

図８に示す順電流−光出力特性の曲線から、半導体レーザの動作時間がｔ０，ｔ１，…ｔ５，ｔ６と経過するに従って、しきい値電流が大きくなることが分かる。

以上のように実施の形態３によれば、半導体レーザの動作時間に応じて電流供給回路８は半導体レーザに供給する電流（半導体レーザのしきい値以下の電流）を変化させる。これにより実施の形態３では長期間にわたり半導体レーザ駆動用のＬＳＩの動作時における発熱を抑えることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の光ピックアップの半導体レーザの駆動制御技術は、高速かつ高品質な情報の記録が要求される光ピックアップに好適に用いることができる。したがって、本発明は、単に、光ピックアップを製造する産業分野のみならず、発光素子や光ディスク装置を製造する産業分野や、光ピックアップに関する他の各種電子・電気部品を製造する産業分野に対しても適用することができる。

本実施の形態の光ピックアップ１００の概略ブロック図である。 図１の光ピックアップ１００のうち、特にＬＳＩ７および電流供給回路８の構成を説明する図である。 半導体レーザの駆動電流（順電流）と出射パワーとの関係を示す図である。 本実施の形態の光ピックアップ１００の斜視図である。 実施の形態２の光ピックアップの主要部の構成を示す図である。 半導体レーザのしきい値電流の温度依存性を示す図である。 実施の形態３の光ピックアップの主要部の構成を示す図である。 半導体レーザの光出力−駆動電流特性の経時変化を示す図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ、２ コリメータレンズ、３ ビームスプリッタ、４ 対物レンズ、５，６ フォトダイオード、７ ＬＳＩ、８ 電流供給回路、１０ 制御回路、５０ 光ディスク、１００ 光ピックアップ、２００ 駆動部、２０１ 出力段トランジスタ、２０２，５０２，５０３，５０５ 抵抗、２０３ コイル、４０１ アクチュエータ、４０２ 配線基板、５００，５００Ａ 電流可変部、５０１ サーミスタ、５０４ トランジスタ、５０６ スイッチ、５１０ 積算部、Ｌ１，Ｌ２ レーザ光、Ｌ３ 反射光。

Claims (9)

1. 光ディスクに対する情報の記録および再生の少なくとも一方を行なう光ピックアップであって、
   半導体レーザと、
   前記半導体レーザの駆動時に、前記半導体レーザのしきい値電流以下の大きさを有するオフセット電流を供給する電流供給回路と、
   前記半導体レーザの駆動時に、前記半導体レーザに駆動電流を供給して前記半導体レーザを発光させる駆動回路とを備える、光ピックアップ。
2. 前記光ピックアップは、前記光ディスクへの情報の記録を行ない、
   前記駆動回路は、前記光ディスクへの情報の記録時には、前記光ディスクに記録する情報に応じたパルス状の前記駆動電流を前記半導体レーザに供給する、請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 前記駆動回路は、前記半導体レーザに対して前記電流供給回路よりも近い位置に配置される、請求項２に記載の光ピックアップ。
4. 前記電流供給回路と前記半導体レーザとの間に接続されるコイルをさらに備える、請求項２に記載の光ピックアップ。
5. 前記電流供給回路は、前記しきい値電流の変化に対応させて前記オフセット電流を変化させる、請求項１に記載の光ピックアップ。
6. 前記しきい値電流は、前記半導体レーザの温度に応じて変化し、
   前記電流供給回路は、
   前記半導体レーザの温度を検知する温度検知部と、
   前記温度検知部の検知結果に応じて前記オフセット電流を変化させる電流可変部とを含む、請求項５に記載の光ピックアップ。
7. 前記温度検知部は、サーミスタである、請求項６に記載の光ピックアップ。
8. 前記しきい値電流は、前記半導体レーザの動作時間に応じて変化し、
   前記電流供給回路は、
   前記半導体レーザの動作時間を積算する積算部と、
   前記積算部の積算結果に応じて前記オフセット電流を変化させる電流可変部とを含む、請求項５に記載の光ピックアップ。
9. 前記光ピックアップは、前記光ディスクに対して情報の記録および再生を行ない、
   前記駆動回路は、前記光ディスクに対する情報の記録時と再生時とで前記駆動電流のピーク値を変化させる、請求項１に記載の光ピックアップ。

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