JP4179240B2 - レーザ駆動方法およびレーザ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ駆動方法およびレーザ駆動装置に関する。より詳細には、レーザを用いた記録再生装置におけるレーザパワーの制御技術に関する。

レーザを光源に用いた記録再生装置が、種々の分野で利用されている。たとえば、光ディスクを記録や再生の媒体として用いる光ディスク記録再生装置（以下、単に光ディスク装置ともいう）や光通信装置やレーザプリンタなどが注目されている。

光源として用いるレーザとしては、近年、半導体素子を利用した半導体レーザが、極めて小型で、かつ駆動電流に高速に応答するため、各種装置の光源として広く使用されるようになっている。

また、記録や再生の媒体として用いる書換可能な光ディスクとしては、相変化光ディスクや光磁気ディスクなどが広く知られており、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る。たとえば、記録時は光ディスクにピットと呼ばれる記録マークを作るために、レーザビームの出力を高くする（たとえば３０ｍＷ以上）が、再生時は記録ピットを破壊することなく情報の読み出しを行なうことができるように、記録時よりも弱い出力（たとえば３ｍＷ）のレーザビームを光ディスクに照射するようにしている。

近年の高密度、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、これらの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。

しかし、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、半導体レーザの光出力を一定に制御する回路、いわゆるＡＰＣ（Auto Power Control）回路が必要となる。

ここで、ＡＰＣ回路はリアルタイム方式とサンプルホールド方式とに大別される。リアルタイム方式は、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する方式である。 また、サンプルホールド方式とは、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方式である。

図１３は、リアルタイム方式を採用したＡＰＣ回路の基本構成例を示すブロック図である。ＡＰＣ回路８００は、光学系装置８０１と電気系装置８０２に大別され、光学系装置８０１にて半導体レーザ（ＬＤ；Laser Diode）８１２からレーザ光Ｌ１を発し、ビームスプリッタ８１４を介して分波したレーザ光Ｌ１ａをコリメータレンズ８１８や対物レンズ８１９を介して光ディスクの盤面に照射することで記録、再生、消去を行なっている。

また、半導体レーザ（ＬＤ；Laser Diode）８１２から発せられたレーザ光Ｌ１をビームスプリッタ８１４で分波したＬ１ｂを受光素子としてのフォトダイオード８１６に照射し、フォトダイオード８１６にて光電変換された電流（ＩFPD ）を帰還系の信号として電気系装置８０２に伝送する。

電気系装置８０２では、フォトダイオード８１２の電流出力（帰還電流ＩFPD ）を電流電圧変換部（Ｉ／Ｖ変換器）８２６にて電圧信号に変換し、一方、基準電流生成部８３２にて作られデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換部８３４にて設定されたパワー基準電流ＩREF も、同様に電流電圧変換部（Ｉ／Ｖ変換器）８３６にて電圧信号に変換して、両者を誤差増幅器８４０に入力する。

このような構成のＡＰＣ回路８００においては、誤差増幅器８４０の差動入力が釣り合うように全体としてＡＰＣの負帰還ループが構成され、誤差増幅器８４０の出力は任意の電圧に決定する。その電圧を電圧電流変換部（Ｖ／Ｉ変換器）８８０にて電流信号に変換し、電流駆動部（Driver）８９２にて増幅し、半導体レーザ８１２に駆動電流ＩLDを供給して駆動する。

以上のように、ＡＰＣ回路８００では、帰還電流ＩFPD ＝パワー基準電流ＩREF となるような負帰還制御ループが構成され、光学系の帰還量ΔＩFPD ／ΔＩLDの比により、レーザ駆動電流ＩLDが決定され、半導体レーザ８１２の電流／光変換効率により、レーザ発光パワーが決定する。

ここで、一般的にレーザは、発光閾値電流以上の駆動電流で発振し、電流−光変換感度はほぼ一定の特性を示すことが知られている。

たとえば、図１４は、駆動電流とレーザパワーとの関係を示す図である。図示するように、発光閾値電流Ｉth以上の駆動電流で発振し、電流−光変換感度ΔＰLD／ΔＩLDはほぼ一定の特性を示す。温度変化により閾値電流は正の温度係数で大きくドリフトする特性を有する。所望のレーザパワーＰldを得るための駆動電流Ｉldは、式（１）で示すようになり、レーザの発光閾値電流Ｉthや電流−光変換感度ΔＰLD／ΔＩLDの温度ドリフトがあれば、その分変化することとなる。

よって、ＡＰＣ方式としては、記録モードや再生モードの何れのモードにおいても、常にレーザパワー制御するリアルタイムＡＰＣ方式が望ましい。

一方、近年の書込可能な光ディスクでは、その高密度化の優位性より記録マークの両端の変化を記録するマークエッジ記録が主流となっている。また、マークエッジ記録でのマークの形状歪によるデータ誤りを抑える技術として、ディスクの材質と記録速度に応じてレーザ出力パワーをマルチパルス変調するライトストラテジ技術が知られている（たとえば特許文献１参照）。

特開２０００−２４４０５４号公報

このライトストラテジ技術を採用してレーザを駆動する場合において、レーザ出力パワーをマルチパルス変調する仕組みとして、たとえば、レーザの閾値電流Ｉthを与えるバイアス電流成分に多値パワーの発光波形を生成するための電流パルス成分を重畳して合成電流を生成し、この合成電流を前記レーザに供給することで、レーザをパルス駆動する方式（以下重畳駆動方式ともいう）がある。

しかしながら、このような重畳駆動方式を採用して、ＡＰＣ制御を行なおうとすると、バイアス電流成分によるレーザパワーを制御する制御ループと、電流パルス成分によるレーザパワーを制御する制御ループとが存在し、再生モードから記録モードへ、あるいは記録モードから再生モードへというようにモードの遷移時に、所望のパワーとのずれが大きいＡＰＣの引込区間が存在することとなり、高密度、高転送レート化にとって大きな問題となる。

特に、長時間記録後の再生や長時間再生後の記録では、先に述べた記録時と再生時のレーザ出力には大きな差があることによるレーザの自己発熱の差や周囲温度の変化により、発光閾値の温度ドリフトが大きくなり、問題も大きくなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、レーザの閾値電流が環境温度など要因で変化する条件下においても、その閾値電流の変化がレーザ駆動に悪影響を与える事象を緩和することができる仕組みを提案することを目的とする。

本発明に係るレーザ駆動方法やレーザ駆動装置においては、先ず、再生モード時にはレーザの発光閾値電流を超える所定の大きさの再生用のバイアス電流成分をレーザに供給し、記録モード時にはレーザの発光閾値電流を超える所定の大きさの記録用のバイアス電流成分に多値パワーの発光波形を生成するための電流パルス成分を重畳して合成電流を生成しこの合成電流をレーザに供給することでレーザをパルス駆動する重畳駆動方式をとる。

そして、レーザを制御する制御ループとして、レーザに流れる動作電流におけるバイアス電流成分に対応する帰還成分がバイアス電流成分の基準を与える基準成分と一致するようにバイアス電流成分を制御する第１の制御ループと、レーザに流れる動作電流における電流パルス成分に対応する帰還成分が電流パルス成分の基準を与える基準成分と一致するように前記電流パルス成分を制御する第２の制御ループを設ける。

そして、記録モードと再生モードとの間でモード遷移がある都度、モード遷移の前後において各モードでの実際のバイアス電流成分の情報を取得するようにし、動作モードが切り替えられた際には、遷移前のモードでの実際のバイアス電流成分から、前回のモード遷移の前後で取得した各実際のバイアス電流成分の差を減算することで、今回の遷移後のモードで使用するバイアス電流成分の基準成分を求めることにした。後述する式（２）に従った補正により、今回の遷移後のモードで使用するバイアス電流成分の基準値を設定する趣旨である。

本発明によれば、遷移前のモードでの実際のバイアス電流成分から、前回のモード遷移の前後で取得した各実際のバイアス電流成分の差を減算することで、動作モードが切り替えられた際の遷移後のモードで使用するバイアス電流成分の基準成分を求めるようにした。

これにより、モード遷移時にレーザの閾値電流の温度ドリフトに影響されないバイアス電流設定が可能になり、モード遷移時にレーザの閾値電流が環境温度など要因で変化する条件下においても、その閾値電流の変化がレーザ駆動に悪影響を与える事象を緩和することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係るレーザ駆動装置の一例であるレーザ光出力制御装置の実施形態の構成を示すブロック図である。このレーザ光出力制御装置１は、相変化ディスクを媒体として使用するとともに、ストラテジの各レーザパワーをリアルタイム制御するＡＰＣ方式を採用している。

このレーザ光出力制御装置１は、先ず、レーザの閾値電流を与える電流成分に、多値パワーの発光波形を生成するための電流パルスを重畳して合成電流を生成し、この合成電流をレーザに供給することで、レーザをパルス駆動するに際して、バイアス電流を与える制御ループの誤差アンプの入力誤差を用いて、電流パルスを与える他の制御ループの誤差アンプ入力に補正を加える機能要素を備えている点に特徴を有する。

特に、構成においては、制御ループの基準設定を与える基準入力系から帰還系であるフォトダイオード検波系を減算することによりバイアス電流を与える制御ループの誤差アンプの入力誤差を抽出し、この抽出した入力誤差を、他の制御ループの誤差アンプ入力の基準入力系から減算するようにしている点に特徴を有する。以下、具体的に説明する。

レーザ光出力制御装置１は、図１に示したＡＰＣ回路と同様に、光学系装置１０と電気系装置２０とを備えており、光学系装置１０にて、記録・再生媒体の一例である光ディスク９に、任意のレーザ光Ｌ１の成分を照射することにより記録、再生、あるいは消去を行なうように構成されている。

具体的には、先ず、光学系装置１０は、電気系装置２０により駆動されるレーザ光源の一例である半導体レーザ（たとえばレーザダイオードＬＤ；Laser Diode ）１２と、半導体レーザ１２から発せられた拡散光であるレーザ光Ｌ１を平行光にする対物レンズ１３とを備えている。

また光学系装置１０は、半導体レーザ１２から発せられ対物レンズ１３を通過したレーザ光Ｌ１を透過光Ｌ１ａと９０度方向に反射された反射光Ｌ１ｂとに分光するとともに、図示しない対物レンズで光ディスク９からの反射光を平行光とした再生光を図示しない再生用フォトディテクタに向けて反射させる光学部材の一例であるビームスプリッタ１４と、ビームスプリッタ１４にて反射された反射光Ｌ１ｂを受光して監視（モニタリング）することで、半導体レーザ１２の光出力を検出するレーザパワー検知部（光出力検出部）の一例であるフォトダイオード（ＦＲＤ）１６とを備えている。フォトダイオード１６は、カソード側が基準電源に接続され、アノード側が電気系装置２０に接続される。

半導体レーザ１２から発せられたレーザ光Ｌ１の一部は、対物レンズ１３、ビームスプリッタ１４、および図示しない光ディスク９側に設けられた図示しない対物レンズンズを通過し、光ディスク９の記録膜上に集光され、再生および記録用のレーザビームスポットを形成する。

またこれと同時に、半導体レーザ１２から発せられたレーザ光Ｌ１の一部はビームスプリッタ１４を介して反射光Ｌ１ｂとなりフォトダイオード１６を照射する。フォトダイオード１６は、受光したレーザ光Ｌ１の反射光Ｌ１ｂ成分を電気信号に変換（光電変換）することで検知電流ＩFPD を生成し、この検知電流ＩFPD をパワー検出信号として半導体レーザ制御機能を持つ電気系装置２０に伝送する。フォトダイオード１６は、半導体レーザ１２から発せられたレーザ光Ｌ１の出力パワーを検知するレーザパワー検知部の一例である。

電気系装置２０は、フォトダイオード１６から伝送された検知電流ＩFPD を電圧信号である検知電圧ＶFPD に変換（電流電圧変換）する電流電圧変換部（Ｉ／Ｖ）２６を備えている。電流電圧変換部２６は、フォトダイオード１６のアノード側と基準電源との間に配された変換抵抗２７と、変換抵抗２７にて電圧信号に変換された検知電圧ＶFPD をバッファリングするバッファアンプ２８とを有している。

また、電気系装置２０は、半導体レーザ１２の発光パルス波形における記録モード時のピーク、イレーズ、およびクール並びに再生（読取り）モード時のリードの各パワーレベルに対応する４値のレーザパワー設定信号であるピーク（Peak）、イレーズ（Erase ）、クール（Cool）、リード（Read）の各基準電流データを生成する基準電流生成部３２と、基準電流生成部３２にて生成された各基準電流データをアナログ信号に変換するＤＡ変換部３４（それぞれ３４Ｒ，３４Ｃ，３４Ｅ，３４Ｐ）とを備えている。

基準電流生成部３２とＤＡ変換部３４Ｒ，３４Ｃ，３４Ｅ，３４Ｐにより、半導体レーザ１２の記録モードにおける各レベルの光出力の設定値を付与する光出力設定部が構成される。

また電気系装置２０は、ＤＡ変換部３４にてアナログ信号に変換された各パワー基準電流（それぞれＩREFR，ＩREFC，ＩREFE，ＩREFP）の何れか１つもしくは任意の組合せ（重畳）に対応するパワー基準電流ＩREF を出力する光出力設定値切替部の一例であるカレント（電流）スイッチ（Current SW）３５と、カレントスイッチ３５から出力されたパワー基準電流ＩREF を電圧信号であるパワー基準電圧ＶREF に変換（電流電圧変換）する電流電圧変換部３６を備えている。

電流電圧変換部３６は、カレントスイッチ３５の出力側と基準電源との間に配された変換抵抗３７と、変換抵抗３７にて電圧信号に変換されたパワー基準電圧ＶREF をバッファリングするバッファアンプ３８とを有している。

カレントスイッチ３５は、基準電流生成部３２とＤＡ変換部３４とで構成される光出力設定部により付与される半導体レーザ１２の光出力の４値の設定値を切り替え出力するべく、４値の半導体レーザパワーをスイッチングするため、図示しない中央制御部から、このカレントスイッチ３５の切替動作を制御するための切替制御信号が入力される。

切替制御信号としては、たとえば、記録（Write ）モードと再生（Read）モードとを切り分けるライトゲート信号ＷＧ（Write Gate）や、記録モード時の半導体レーザ１２の発光パルス波形におけるピーク、イレーズ、およびクールの各パワーレベルに対応するタイミングを指示するための各タイミングパルス（それぞれＰPK，ＰER，ＰCL）などがある。

図示を割愛するが、カレントスイッチ３５は、ピーク、イレーズ、クール、およびリードの各パワーレベルにそれぞれ対応する個別の電流源と、ライトゲート信号ＷＧおよびタイミングパルスＰPK，ＰER，ＰCLの制御の元でオンオフするスイッチング素子とを有しており、ライトゲート信号ＷＧおよびタイミングパルスＰPK，ＰER，ＰCLの制御の元で、対応するレーザパワー設定信号としてのパワー基準電流ＩREF によってそれぞれ設定された基準電流を出力する。

このような構成により、レーザ光出力制御装置１は、半導体レーザ１２の閾値電流を供給するバイアス電流と複数の電流パルスを加減算することにより多値パワーの発光波形を生成するようにしている。後段のレーザパワー制御系（ＡＰＣ制御系）では、半導体レーザ１２のレーザパワーが、この多値パワーの発光波形となるように、多値パワーを制御する。

また電気系装置２０は、電流電圧変換部２６にて電流電圧変換された検知電圧ＶFPD と電流電圧変換部３６にて電流電圧変換されたパワー基準電圧ＶREF とに基づき、適正な駆動電流を生成する駆動電流制御処理部４０を備えている。

駆動電流制御処理部４０は、検知電圧ＶFPD およびパワー基準電圧ＶREF のそれぞれについて、ピークレベルに対応するピーク（上側先頭値）電圧ＶFPPK，ＶREPKを検知して、その対応する検知電圧同士を比較し、両者の誤差電圧ΔＶPKを制御電圧として生成するレベル検知・検波出力比較部４１PKを有している。

同様に、駆動電流制御処理部４０は、検知電圧ＶFPD およびパワー基準電圧ＶREF のそれぞれについて、イレーズレベルに対応するアベレージ（平均値）電圧ＶFPAV，ＶREAVを検知して、その対応する検知電圧同士を比較して、両者の誤差電圧ΔＶAVを制御電圧として生成するレベル検知・検波出力比較部４１AVを有している。

また、駆動電流制御処理部４０は、検知電圧ＶFPD およびパワー基準電圧ＶREF のそれぞれについて、クールレベルに対応するボトム（下側先頭値）電圧ＶFPBM，ＶREBMを検知して、その対応する検知電圧同士を比較して、両者の誤差電圧ΔＶBMを制御電圧として生成するとともに、検知電圧ＶFPD およびパワー基準電圧ＶREF の各リードレベルＶFPRD，ＶRERDを検知して、両者の誤差電圧ΔＶRDを制御電圧として生成するレベル検知・検波出力比較部４１BMを有している。

フォトダイオード１６を用いた帰還系について、ピークレベル、アベレージレベル、およびボトムレベルのそれぞれについて検知電圧FPPK，FPAV，FPBMを検知するレベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMにおけるレベル検知機能部により、レーザパワー検知部の一例であるフォトダイオード１６が検出した光出力を検波する光出力検波部が構成される。

なお、各レベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMの回路構成は概ね同じものである。ここで、「概ね」といったのは、本実施形態特有の構成として、レベル検知・検波出力比較部４１BMは、クールレベルに対応するボトム（下側先頭値）電圧ＶFPBM，ＶREBMや検知電圧ＶFPD およびパワー基準電圧ＶREF の各リードレベルＶFPRD，ＶRERDを、検知タイミングを切り替えて検知するとともに、モード切替時に初期値補正を行なうためのものであり、この切替動作を行なうための回路が設けられるからである。

これは、再生から記録、あるいは記録から再生といったモード遷移時のＡＰＣの引込み時間の短縮を図るべく、レーザの閾値電流Ｉthの温度ドリフトの影響を受けない初期値設定を行なうためのものである。この点については、後で詳しく説明する。

また、基準電流生成部３２を用いた基準系について、ピークレベル、アベレージレベル、およびボトムレベルのそれぞれについて検知電圧REPK，REAV，REBMを検知するレベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMにおけるレベル検知機能部により、半導体レーザ１２の記録モードにおける光出力の設定値が基準電流生成部３２およびＤＡ変換部３４で構成される光出力設定部により付与され、この光出力の設定値がカレントスイッチ３５にて切替出力された設定電圧を検波する基準出力検波部が構成される。

フォトダイオード１６および電流電圧変換部２６は半導体レーザ１２の光出力をレベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMへ戻す帰還系をなす。レベル検知・検波出力比較部４１FPにおける誤差電圧ΔＶPK，ΔＶAV，ΔＶBMもしくはΔＶBRDを制御電圧として生成する誤差増幅機能部は、それぞれ、書込電流におけるバイアス電流を与えるクール電流ＩｃのＡＰＣ制御ループの誤差アンプ、クール電流Ｉｃをバイアス電流成分として一方の電流パルスを与えるイレーズ電流ＩｅのＡＰＣ制御ループの誤差アンプ、クール電流Ｉｃをバイアス電流成分として他方の電流パルスを与えるピーク電流ＩｐのＡＰＣ制御ループの誤差アンプ、リード電流ＩｒのＡＰＣ制御ループの誤差アンプとして、それぞれ機能する。

ここで、バイアス電流（本例ではクール電流Ｉｃが対応）の制御ループは、この帰還系におけるレベル検知・検波出力比較部４１BMのレベル検知機能部および誤差増幅機能部（誤差アンプ機能部）などで構成される。この誤差増幅機能部は、レーザパワー検知部の一例であるフォトダイオード１６により検知された出力パワーにおけるバイアス電流（本例ではクール電流Ｉｃ）に対応する帰還成分とバイアス電流の基準を与える基準成分とが入力される第１の誤差増幅部として機能する。この誤差増幅機能部は、その両入力の誤差がゼロとなるようにバイアス電流（本例ではクール電流Ｉｃ）を制御するバイアス制御ループの主要部をなす。

また、電流パルスの一方であるピーク電流Ｉｐの制御ループは、帰還系におけるレベル検知・検波出力比較部４１PKのレベル検知機能部および誤差増幅機能部（誤差アンプ機能部）などで構成される。誤差増幅機能部は、レーザパワー検知部の一例であるフォトダイオード１６により検知された出力パワーにおけるピーク電流Ｉｐに対応する帰還成分とピーク電流Ｉｐの基準を与える基準成分とが入力される第２の誤差増幅部として機能する。この誤差増幅機能部は、その両入力の誤差がゼロとなるように電流パルスの一方であるピーク電流Ｉｐを制御するピーク電流制御ループ（電流パルス制御ループの一例）の主要部をなす。

また、電流パルスの他方であるイレーズ電流Ｉｅの制御ループは、帰還系におけるレベル検知・検波出力比較部４１AVのレベル検知機能部および誤差増幅機能部（誤差アンプ機能部）などで構成される。誤差増幅機能部は、レーザパワー検知部の一例であるフォトダイオード１６により検知された出力パワーにおけるイレーズ電流Ｉｅに対応する帰還成分とイレーズ電流Ｉｅの基準を与える基準成分とが入力される第２の誤差増幅部として機能する。この誤差増幅機能部は、その両入力の誤差がゼロとなるように電流パルスの他方であるイレーズ電流Ｉｅを制御するイレーズ電流制御ループ（電流パルス制御ループの一例）の主要部をなす。

本実施形態においては、各レベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMにおけるレベル検知機能部はそれぞれホールド機能を持ち、レベル検知動作のタイミングを制御するＡＰＣゲートパルスが入力されるようになっている。ＡＰＣゲートパルスの制御の元で、マーク部のタイミングでピーク検波を行なうとともにボトム検波を行ない、スペース部のタイミングで平均値検波を行なう。

本実施形態では、ディスクフォーマットのＡＬＰＣ（Auto Laser Power Control）部で等幅のマーク／スペースの繰返しデータにより、各パワー設定の引き込みを同時に行なう。また、ピーク値検波器およびボトム値検波器のサンプルゲート信号は、記録するマーク信号、平均値検波器のサンプルゲート信号はスペース信号を入力とする。

そして、ホールド機能を利用して、記録時に、マーク部のタイミングを指示するサンプルゲート信号としてのＡＰＣゲートにより、マーク部のタイミング（たとえばハイレベル）でピーク検波およびボトム検波を行ない、ローレベルで各出力値をホールドすることで、ピークパワーＰｐとクールパワーＰｃを制御し、またスペース部のタイミングを指示するサンプルゲート信号としてのＡＰＣゲートにより、スペース部のタイミング（たとえばハイレベル）で平均値検波を行ない、ローレベルでその出力値をホールドすることで、イレーズパワーＰｅを制御する。

ランダムなデータからなるデータ部においても同様に比較制御が行なわれるが、前述のマーク長によるピーク値検波器の変動は誤差増幅部機能部のピーク電圧ＶFPPK，ＶREPKが同期して動くため、その出力である制御電圧としての誤差電圧ΔＶPKは変動しない。ボトム値検波器出力のマーク長の変動も同様である。なお、平均値検波については、マーク長の影響を受けない。

なお、本実施形態の記録時における３値制御では、ピーク値検波器、ボトム値検波器、および平均値検波器のそれぞれについてホールド機能を利用していたが、サンプルゲート信号を用いてホールド機能を適用するのは、平均値検波器入力のみでよく、ピーク値検波回路やボトム値検波回路に関しては、必ずしもホールド機能を適用しなくてもよい。

電気系装置２０はまた、駆動電流制御処理部４０の後段に、ピーク、イレーズ、クール、およびリードの各パワーレベルにそれぞれ対応する、駆動電流制御処理部４０の各レベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMの各出力である誤差電圧ΔＶPK，ΔＶAV，ΔＶBMもしくはΔＶRDを、それぞれ制御電流ＩPK，ＩER，ＩCLもしくはＩRDに変換（電圧電流変換）する電圧電流変換部（Ｖ／Ｉ）７０（それぞれ７０PK，７０AV，７０BM）を備える。

また電気系装置２０は、光出力設定値切替部の一例であるカレントスイッチ３５による切替動作と同期して、各レベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMから比較結果として出力される誤差電圧ΔＶPK，ΔＶAV，ΔＶBMもしくはΔＶRDに対応する電圧電流変換部７０にて変換された制御電流ＩPK，ＩER，ＩCLもしくはＩRDを切り替える比較結果切替部の一例であるカレントスイッチ（Current SW）９０と、比較結果（誤差電圧ΔＶPK，ΔＶAV，ΔＶBMもしくはΔＶRD）に対応するカレントスイッチ９０により切り替えられた切替出力電流ＩSEL を増幅して駆動電流ＩDRV として半導体レーザ１２に供給することで半導体レーザ１２を駆動する電流駆動部（Current Driver）９２とを備えている。

このような構成によって、電気系装置２０の駆動電流制御処理部４０では、フォトダイオード１６の検知電流ＩFPD を電流電圧変換部２６にて検知電圧ＶFPD に変換し、一方、基準電流生成部３２にて生成されＤＡ変換部３４にて設定されたパワー基準電流ＩREF も、同様に電流電圧変換部３６にてパワー基準電圧ＶREF に変換し、両者をレベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMにおける誤差増幅機能部に入力する。

駆動電流制御処理部４０は、レベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMにおける誤差増幅機能部の差動入力が釣り合うように、すなわち入力誤差がゼロとなるように、全体として自動パワー制御（ＡＰＣ）の負帰還ループが構成されており、各出力である誤差電圧ΔＶPK，ΔＶAV，ΔＶBMもしくはΔＶRDを制御電圧として、任意の電圧値に決定する。

たとえば、光磁気ディスクのフォーマットでは、各セクタの記録領域（データ部）の前に、セクタのアドレスが記録されたアドレス部、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 Control）領域が設けられている。アドレス部は再生モードにおいてアドレス情報を読み出し、ＡＬＰＣ領域において各光パワーレベルの設定を行なう。他の区間では、カレントスイッチ３５により選択され、レベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMにおけるホールド機能を持つレベル検知機能部によりホールドされた制御値（各検知電圧）を元にして電圧電流変換部７０が出力した切替出力電流ＩSEL に対応する駆動電流ＩDRV で半導体レーザ１２を発光させる。

電流増幅機能を持つ電流駆動部９２のゲインをＫ１、半導体レーザ１２に対するフォトダイオード１６の光学系の効率をＫ２、電流電圧変換部２６のトランスインピーダンスをＫ３とすると、レーザ光出力制御装置１の変換特性は、Ｋ１＊Ｋ２＊Ｋ３＊ＩLDとなる。

電流電圧変換部２６にて変換された検知電圧ＶFPD は、レベル検知・検波出力比較部４１PKにおけるピーク検波を行なうレベル検知機能部、レベル検知・検波出力比較部４１AVにおけるアベレージ検波を行なうレベル検知機能部、およびレベル検知・検波出力比較部４１BMにおけるボトム検波を行なうレベル検知機能部Pにそれぞれ入力され、同様にカレントスイッチ３５から出力され電流電圧変換部３６にて変換されたパワー基準電圧ＶREF は、それぞれレベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMにおける、ピーク検波を行なうレベル検知機能部、アベレージ検波を行なうレベル検知機能部、およびボトム検波を行なうレベル検知機能部にそれぞれ入力される。

よって、電流電圧変換部２６にて変換された検知電圧ＶFPD と電流電圧変換部３６にて変換されたパワー基準電圧ＶREF が同じであれば、ピーク検波を行なう各レベル検知機能部同士、アベレージ検波を行なうレベル検知機能部同士、およびボトム検波を行なうレベル検知機能部同士の電圧値は同じになる。

これらの各出力電圧が、それぞれレベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMにおける誤差増幅機能部に入力され、ピーク値の制御電圧として誤差電圧ΔＶPKを、平均値（アベレージ）の制御電圧として誤差電圧ΔＶAVを、ボトム値の制御電圧として誤差電圧ΔＶBMを出力する。ピーク値は、レーザパワーのピークパワーＰｐに対応するので、誤差電圧ΔＶPKは、ピークパワーＰｐを制御する制御電圧として機能し、アベレージは、レーザパワーのイレーズパワーＰｅに対応するので、誤差電圧ΔＶAVは、イレーズパワーＰｅを制御する制御電圧として機能し、ボトム値は、レーザパワーのクールパワーＰｃに対応するので、誤差電圧ΔＶBMは、クールパワーＰｃを制御する制御電圧として機能することとなる。

なお、この帰還ループにおいては、各設定パワーが時系列で順に設定されるのではなく、設定区間において同時に、ピークレベル（ピークパワーに対応）に関するパワー基準電流ＩREFPに対応するパワー基準電圧ＶREFPとＫ１＊Ｋ２＊Ｋ３＊ＩLDP、アベレージレベル（イレーズパワーに対応）に関するパワー基準電流ＩREFEに対応するパワー基準電圧ＶREFEとＫ１＊Ｋ２＊Ｋ３＊ＩLDE、およびボトムレベル（クールパワーに対応）に関するパワー基準電流ＩREFCに対応するパワー基準電圧ＶREFCとＫ１＊Ｋ２＊Ｋ３＊ＩLDCの各値が等しくなるように制御される。

電流電圧変換部２６，３６を介しているので、結果的には、フォトダイオード１６からのパワー検出信号としての検知電流ＩFPD のピークレベル、アベレージレベル、およびボトムレベルが、基準電流生成部３２による設定電流であるパワー基準電流ＩREFP，ＩREFE，ＩREFCと等しくなるように制御される。さらにディスクフォーマットにおけるデータ部においても、閉ループにより、レーザパワーを各設定値に対し比較制御することが可能である。

多値パワーの発光波形を与えるパワー基準電流ＩREF として、半導体レーザ１２の発光ストラテジ波形と同じ波形とすることで、フォトダイオード１６からの電流ＩFPD と比較制御を行なうことができる。つまり、相変化ディスクのストラテジの各レーザパワーをリアルタイム制御するＡＰＣ方式リアルタイム制御を行なうことができる。なお、再生時は、発光波形がＤＣなので、図１３に示したＡＰＣ制御と変わらない。

たとえば、後述する図４のように、レーザ発光波形をカレントスイッチで生成してライトストラテジ技術を適用するに当たり、クール電流Ｉｃをベースに（バイアス成分として）イレーズ電流Ｉｅやピーク電流Ｉｐを重畳して所望のレーザ駆動電流波形を生成するようにする場合には、たとえば、フォトダイオード１６からのパワー検出信号としての検知電流ＩFPD のピークレベルが、基準電流生成部３２により設定されるパワー基準電流ＩREFP，ＩREFCの合成値と等しくなり、検知電流ＩFPD のアベレージレベルが、基準電流生成部３２により設定されるパワー基準電流ＩREFE，ＩREFCの合成値と等しくなるように制御される。

よって、本実施形態のレーザ光出力制御装置１によれば、パワー設定区間も記録時と同様にパルス駆動を行なえるため、パワー設定区間のＤＣ発光によるレーザ寿命への影響がなくなる。さらにパワー設定区間、記録区間ともに半導体レーザ１２をパルス駆動しているため、半導体レーザ１２の緩和振動や特性ばらつきにより、設定レーザパワーに差が生じることもない。さらには、データ部においても比較制御しているため、半導体レーザ１２のドループ特性が生じても追従することも可能となる。

たとえば、ピークパワーＰｐに関しては、駆動電流制御処理部４０へ入力されるＡＰＣゲート（サンプルゲート信号）をハイレベルにし、検波系の電流電圧変換部２６の出力電圧ＶFPPKとパワー基準系の電流電圧変換部３６の出力電圧ＶREPKすなわち光パワー設定電圧とを誤差増幅機能部により比較し、この誤差増幅機能部が出力する制御電圧としての誤差電圧ΔＶPKを元にして、半導体レーザ１２を駆動することで、ピークパワーＰｐの設定を行なう。

このループ帯域を数ＭＨｚ程度にすることで、１μｓｅｃには十分にピークパワーＰｐの設定に対する引込みが行なわれる。このピークパワーＰｐの制御電圧は、ＡＰＣゲートとして駆動電流制御処理部４０に入力するサンプルゲート信号をローレベルにすることにより、レベル検知部４２が持つホールド機能によりホールドされる。

順に他の光パワーの設定も同様に行なう。これ以降、セクタのデータ部においては、保持されたこれら制御電圧に基づき生成された電圧電流変換部７０の出力をカレントスイッチ９０により切り替え、半導体レーザ１２による記録発光波形、再生、消去のＤＣ発光が可能になる。

このように、記録時の半導体レーザ１２のパルス駆動、さらにパワー設定時のパルス駆動を実現することで、複数の設定値でパルス駆動される半導体レーザ１２の光出力を精度よく制御できるようになる。

なお、本実施形態では、各光パワーの設定を、基準電流生成部３２からの電流信号であるパワー基準電流ＩREFP，ＩREFE，ＩREFCで行なっていたが、基準電流生成部３２を、各光パワーに対応する光パワー設定電圧を与える基準電圧生成部に置き換え、カレントスイッチ３５を、電圧切替スイッチに置き換えることでも、上記で説明したと同様に、フォトダイオード１６からのパワー検出信号としての検知電流ＩFPD のピークレベル、アベレージレベル、およびボトムレベルを電流電圧変換部２６で電圧信号に変換した各値が、基準電圧生成部によるそれぞれの設定電圧と等しくなるように制御することができる。

＜レベル検知・検波出力比較部の詳細；第１実施形態＞
図２は、レベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMの詳細構成の第１実施形態を説明するブロック図である。

レベル検知・検波出力比較部４１PKは、検知電圧ＶFPD およびパワー基準電圧ＶREF のそれぞれについて、ピーク（上側先頭値）電圧ＶFPPK，ＶREPKを検知するレベル検知部４２（それぞれ４２FP，４２RE）と、レベル検知部４２FP，４２REにてそれぞれ検知された対応する検知電圧同士を比較して、両者の誤差電圧ΔＶPKを制御電圧として生成する検波出力比較部の一例である誤差増幅部４８PKと、モード切替時の初期値を設定する初期電流値調整部１２０PKとを有している。

誤差増幅部４８PKは、ＡＰＣループの制御帯域を決める積分器（ｇｍ−Ｃ）構成となっている。たとえば、誤差増幅部４８PKは、レベル検知部４２FP，４２REにてそれぞれ検知された対応する検知電圧同士を比較して、両者の誤差電圧ΔＶPKを制御電圧として生成する誤差増幅部１０２PKと、ＡＰＣゲートパルスの一例である制御信号ＴＧ＿Ｍの元で、マーク部分でピークパワーのＡＰＣループをオンさせるスイッチ１０４PKとを有する。また、記録（Write ）モードと再生（Read）モードとを切り分けるライトゲート信号ＷＧ（Write Gate）の元で切替動作を行なう２入力−１出力型のスイッチ１０６PKと、積分器１０８PKと、積分器１０８PKで保持された電圧についてバッファ機能を持つバッファアンプ（緩衝増幅器）１１０PKとを有している。バッファアンプ１１０PKの出力信号（誤差電圧ΔＶPK）は、電圧電流変換部７０PKに入力される。

初期電流値調整部１２０PKは、積分器１０８PKに保持されバッファアンプ１１０PKを介して出力されたアナログ電圧をデジタルデータに変換するＡＤ変換部（Ａ／Ｄ）１２２PKと、ＡＤ変換部１２２PKでデジタル化されたピークデータをアナログ電圧に変換するＤＡ変換部（Ｄ／Ａ）１２４PKと、誤差増幅部１２８PKとを有する。

ＡＤ変換部１２２PKには、ＡＤ変換動作を制御する制御信号Ｊ１１（Peak A/D Enable）が入力されるようになっており、ＡＤ変換部１２２PKは、制御信号Ｊ１１がアクティブのときにのみ、積分器１０８PKの出力信号ＶｐをＡＤ変換する。

誤差増幅部１２８PKの反転入力端子（−）には、バッファアンプ１１０PKの出力信号すなわちＡＤ変換部１２２PKの入力信号が入力され、非反転入力端子（＋）には、ＤＡ変換部１２４PKの出力信号が入力される。

ライトゲート信号ＷＧ（Write Gate）は、再生区間で正論理ＸＷＧを、また、記録区間で正論理ＷＧを取るようになっている。スイッチ１０６は、このライトゲート信号ＷＧの元で、記録区間では正論理ＷＧ側の端子に入力される誤差増幅部１０２の出力信号を選択する一方、再生区間では正論理ＸＷＧ側の端子に入力される誤差増幅部１２８の出力信号を選択する。

イレーズパワーＰｅを制御するレベル検知・検波出力比較部４１AVは、上記レベル検知・検波出力比較部４１PKと全く同様の構成をしている。ここでは、その詳細な説明を割愛する。図では、各機能部の参照番号の末尾に付す参照符号を、“AV”として示す。

スイッチ１０４AVは、ＡＰＣゲートパルスの一例である制御信号ＴＧ＿Ｓの元で、スペース部分でイレーズパワーのＡＰＣループをオンさせる。ＡＤ変換部１２２AVには、ＡＤ変換動作を制御する制御信号Ｊ１２（Erase A/D Enable）が入力されるようになっており、ＡＤ変換部１２２AVは、制御信号Ｊ１２がアクティブのときにのみ、積分器１０８AVの出力信号ＶｅをＡＤ変換する。

一方、レベル検知・検波出力比較部４１BMは、上記レベル検知・検波出力比較部４１PKが備える機能要素を同様に有するとともに、モード切替時に初期値補正を行なう機能要素を備えている。

たとえば、レベル検知・検波出力比較部４１BMは、検知電圧ＶFPD およびパワー基準電圧ＶREF のそれぞれについて、クールレベルに対応するボトム電圧ＶFPBM，ＶREBMを検知するレベル検知部４２（それぞれ４６FP，４６RE）と、レベル検知部４６FP，４６REにてそれぞれ検知された対応する検知電圧同士を比較して、両者の誤差電圧ΔＶBMを制御電圧として生成する検波出力比較部の一例である誤差増幅部４８BMとを有している。

誤差増幅部４８BMは、ＡＰＣループの制御帯域を決める積分器（ｇｍ−Ｃ）構成となっており、レベル検知部４６FP，４６REにてそれぞれ検知された対応する検知電圧同士を比較して、両者の誤差電圧ΔＶPKを制御電圧として生成する誤差増幅部１０２BMと、ＡＰＣゲートパルスの一例である制御信号ＴＧ＿Ｍの元で、マーク部分でクールパワーのＡＰＣループをオンさせるスイッチ１０４BMとを有する。また、ライトゲート信号ＷＧの元で切替動作を行なう２入力−１出力型のスイッチ１０６BMと、積分器１０８BMと、積分器１０８BMで保持された電圧についてバッファ機能を持つバッファアンプ１１０BMとを有している。

また、レベル検知・検波出力比較部４１BMは、検知電圧ＶFPD およびパワー基準電圧ＶREF の各リードレベルＶFPRD，ＶRERDを比較して、両者の誤差電圧ΔＶRDを制御電圧として生成する検波出力比較部の一例である誤差増幅部１０２RDと、ライトゲート信号ＷＧの元で切替動作を行なう２入力−１出力型のスイッチ１０６RDと、積分器１０８RDと、積分器１０８RDで保持された電圧についてバッファ機能を持つバッファアンプ１１０RDとを有している。誤差増幅部１０２RDと積分器１０８RDとで、ＡＰＣループの制御帯域を決める積分器（ｇｍ−Ｃ）構成となっている。

バッファアンプ１１０BMの出力信号（誤差電圧ΔＶBM）およびバッファアンプ１１０RDの出力信号（誤差電圧ΔＶRD）は、スイッチ１１２を介して電圧電流変換部７０BMに入力される。スイッチ１１２には、ライトゲート信号ＷＧが入力されるようになっており、ライトゲート信号ＷＧがアクティブのときには、正論理ＷＧ側の端子に入力されるバッファアンプ１１０BMの出力信号を選択する一方、ライトゲート信号ＷＧがインアクティブのときには、負論理ＸＷＧ側の端子に入力されるバッファアンプ１１０RDの出力信号を選択する。

また、バッファアンプ１１０BMの出力信号（誤差電圧ΔＶBM）およびバッファアンプ１１０RDの出力信号（誤差電圧ΔＶRD）は、スイッチ１１４を介してＡＤ変換部１２２BMに入力される。スイッチ１１４には、制御信号ＷＧ１が入力されるようになっており、制御信号ＷＧ１がアクティブのときには、正論理ＷＧ１側の端子に入力されるバッファアンプ１１０RDの出力信号を選択する一方、制御信号ＷＧ１がインアクティブのときには、負論理ＸＷＧ１側の端子に入力されるバッファアンプ１１０BMの出力信号を選択する。

また、初期電流値調整部１２０BMは、積分器１０８BM，１０８RDに保持されバッファアンプ１１０BM，１１０RDを介して出力されたアナログ電圧をデジタルデータに変換するＡＤ変換部（Ａ／Ｄ）１２２BMと、ＡＤ変換部１２２BMでデジタル化されたピークデータをアナログ電圧に変換するＤＡ変換部（Ｄ／Ａ）１２４BMと、誤差増幅部１２８BM，１２８RDとを有する。誤差増幅部１２８RDの出力はスイッチ１０７RDを介してスイッチ１０６RDの一方の入力端子（正論理ＷＧ側）に接続されている。

ＡＤ変換部１２２BMには、ＡＤ変換動作を制御する制御信号Ｊ１３（Cool A/D Enable ）と制御信号Ｊ１４（Read A/D Enable）が入力されるようになっており、ＡＤ変換部１２２BMは、制御信号Ｊ１３がアクティブのときにのみ、積分器１０８BMの出力信号ＶｃをＡＤ変換するとともに、制御信号Ｊ１４がアクティブのときにのみ、積分器１０８RDの出力信号ＶｒをＡＤ変換する。

ここで、レベル検知・検波出力比較部４１BMの初期電流値調整部１２０BMは、レーザの閾値電流Ｉthを考慮してモード切替時の初期値補正量を算出する初期値補正量算出部１３０をＡＤ変換部１２２とＤＡ変換部１２４との間に備えるとともに、この初期値補正量算出部１３０で算出された補正量に基づき、初期値補正を行なう初期値補正部１４０を誤差増幅部１２８BM，１２８RDの非反転入力（＋）側に備えている。

詳しくは後述するが、初期値補正量算出部１３０は、レーザの温度ドリフトが生じないモード遷移の直前直後の、閾値電流Ｉthの情報を含むクール電流とリード電流の差と、再生から記録へのモード遷移時には遷移直前のリード電流から、また記録から再生へのモード遷移時には遷移直前のクール電流に基づき補正量を求めることで、閾値電流Ｉthの変動分ΔＩthを含んだリード電流とクール電流の初期値設定を可能にする。

ここで、初期値補正量算出部１３０は、ＡＤ変換部１２２BMで変換されたデジタル値、詳しくはリード電流の指示電圧である積分器出力Ｖｒ（のデジタル値Ｄｒ）を保持するレジスタ（Vr Register ）１３２と、ＡＤ変換部１２２BMで変換されたデジタル値、詳しくはクール電流の指示電圧である積分器出力Ｖｃ（のデジタル値Ｄｃ）とレジスタ１３２に保持した積分器出力Ｖｒとの差を取る減算部１３４と、減算部１３４により求められた差分（Ｖｃ−Ｖｒ）を保持するレジスタ１３６とを有する。レジスタ１３６が保持した差分データは、ＤＡ変換部１２４BMに入力される。

初期値補正部１４０は、バッファアンプ１１０RDの出力信号とＤＡ変換部１２４BMからの差分（Ｖｃ−Ｖｒ）とを加算する加算部１４２を、誤差増幅部１２８BMの非反転入力（＋）側に有するとともに、バッファアンプ１１０BMの出力信号からＤＡ変換部１２４BMからの差分（Ｖｃ−Ｖｒ）を減算する減算部１４４を誤差増幅部１２８RDの非反転入力（＋）側に有する。

＜発光パルス波形と切替制御信号＞
図３は、半導体レーザ１２の発光パルス波形と、この発光パルス波形における各パワーレベルに対応するカレントスイッチ３５に入力される切替制御信号との関係を説明するタイミングチャートである。また、図４は、図３に示すタイミングの元で駆動される半導体レーザ１２に流れるレーザ駆動電流を説明するタイミングチャートである。

光ディスク９は、光ピックアップなどの光学系装置１０に搭載された半導体レーザ１２を発光し、再生時には光ディスク９上に微弱な再生光を集光し、光ディスク９上に記録されているピットの反射率、位相差、あるいは偏向角などを検出する。

また、記録および消去時には再生時より高パワーで半導体レーザ１２を発光させる。このとき、記録したいデジタル信号そのものに対応して、単純にオン／オフでレーザパワーを制御すると、記録マーク波形は、熱の蓄積などの影響を受けて大きく歪み、再生時の読取エラー原因となる。

このため、マークエッジ記録でのマークの形状歪によるデータ誤りを抑えるべく、記録するマークに応じてレーザパワーをパルス変調することで記録マークに生ずる熱分布を制御するライトストラテジ技術を採用しつつ、相変化ディスクのストラテジの各レーザパワーをリアルタイム制御するＡＰＣ方式リアルタイム制御を採用する。

たとえば、光ディスク９として相変化光ディスクを用いた場合の記録時に、オーバーライトを可能にするため３値で制御する場合、図３（Ａ）に示すように、パルス幅変調および強度変調の複合された変調波形を用いて、パワーレベルの高いレベルから順に、ピークパワーＰｐ、イレーズパワーＰｅ、およびクールパワーＰｃといった３種類のパワーレベルを持つ複数のレーザパルスを利用する。作りたい記録マーク長によってパルスの数を変え、パルス幅およびレベルを最適に設定することにより、前後の生成マーク間での熱干渉や生成マーク後端部での熱蓄積を緩和し、最適な記録マークを形成することで、良好な記録再生ＲＦ信号を得ることを可能にする。

具体的には、ピークパワーＰｐ、イレーズパワーＰｅ、およびクールパワーＰｃの３値を書込クロック（Write CLK ）に基づきスイッチングすることで、ピークパワー部およびクールパワー部でマークを、またイレーズパワー部で下地の記録マークの消去、すなわちスペース部分の記録を行なう。なお、リードは記録時には使用しないが、再生用のレーザパワーを意味しリードパワーＰｒまで考えると、合計４値のレーザパワー設定が必要となる。

マーク部分では、ピークパワーＰｐおよびクールパワーＰｃといった複数値のレーザパワーを設定し、かつこれら複数のレーザパワー値をパルス変調することにより、記録マークにかかる熱を均一化することで安定な記録マークを形成するようする。つまり、レーザ光による記録波形を複数の短パルスに分割してレーザ光を照射することにより、記録マークの後端部における熱の蓄積を抑え、記録マークの涙滴型現象（記録マーク後方が前方に比較して幅広になる）を抑え、記録マークの歪を低減する。

このような電流のスイッチング制御を行なうべく、半導体レーザパワーをスイッチングするための切替制御信号がカレントスイッチ３５に入力される。ここで、図３（Ａ）に示したような相変化ディスクのレーザ発光波形をカレントスイッチ３５で生成する方法としては色々と考えられるが、本実施形態においては、クール電流Ｉｃをベースにイレーズ電流Ｉｅ、ピーク電流Ｉｐを重畳してすることで、所望のレーザ駆動電流波形を得る手法を採ることとする。

この場合、図３（Ｂ）に示すように、ピークパワーＰｐを与えるクール電流Ｉｃの出力を指示するタイミングパルスＰPK、イレーズパワーＰｅを与えるイレーズ電流Ｉｅの出力を指示するタイミングパルスＰER、およびクールパワーＰｃを与えるクール電流Ｉｃの出力を指示するタイミングパルスＰCLを、ライトゲート信号ＷＧのハイレベルの期間にアクティブＨ（ハイレベル）で出力する。

先にも述べたように、カレントスイッチ３５は、ピーク、イレーズ、クール、およびリードの各パワーレベルにそれぞれ対応する個別の電流源と、ライトゲート信号ＷＧおよびタイミングパルスＰPK，ＰER，ＰCLの制御の元でオンオフするスイッチング素子とを有している。

たとえば、リードモード時には、ライトゲート信号ＷＧのローレベルを受けて、リード用スイッチング素子のみがオン状態となり、リード用電流源に設定されたパワー基準電流ＩREFRがカレントスイッチ３５からパワー基準電流ＩREF として出力されることになり、パワー基準電流ＩREFRに対応するリードパワーＰｒを与えるリード電流ＩLDR が半導体レーザ１２へ供給される。

同様に、ライトモード時には、先ずライトゲート信号ＷＧのハイレベルを受けて、クール電流Ｉｃの出力を指示するアクティブＨのタイミングパルスＰCLがカレントスイッチ３５に入力されると、クール用スイッチング素子がオン状態となり、クール用電流源に設定されたパワー基準電流ＩREFCに対応する電流Ｉｃがカレントスイッチ３５から出力される。続いて、イレーズ電流Ｉｅの出力を指示するアクティブＨのタイミングパルスＰERがカレントスイッチ３５に入力されると、イレーズ用スイッチング素子がオン状態となり、イレーズ用電流源に設定されたパワー基準電流ＩREFEに対応する電流Ｉｅがカレントスイッチ３５から出力される。

このとき、カレントスイッチ３５から出力されるパワー基準電流ＩREF としては、図４に示すように、クール用電流源の電流Ｉｃがレーザの閾値電流Ｉthを与えるバイアス電流として機能し、クール用電流源の電流Ｉｃにイレーズ用電流源の電流Ｉｅが重畳されて、両電流Ｉｃ，Ｉｅの合成分が、イレーズ電流ＩLDE として流れることとなり、結果として、半導体レーザ１２のレーザパワーとしては大きくなる。

同様に、ライトモード時において、ピーク電流Ｉｐの出力を指示するアクティブＨのタイミングパルスＰPKがカレントスイッチ３５に入力されると、ピーク用スイッチング素子がオン状態となり、ピーク用電流源に設定されたパワー基準電流ＩREFPに対応する電流値Ｉｐがカレントスイッチ３５から出力される。

このとき、カレントスイッチ３５から出力されるパワー基準電流ＩREF としては、図４に示すように、クール用電流源の電流Ｉｃがレーザの閾値電流Ｉthを与えるバイアス電流として機能し、クール用電流源の電流Ｉｃにピーク用電流源の電流Ｉｐが重畳されて、両電流Ｉｃ，Ｉｐの合成分が、ピーク電流ＩLDP として流れることとなり、結果として、半導体レーザ１２のレーザパワーとしては大きくなる。

つまり、レーザ駆動電流ＩLDの全体としては、図４に示すように、クール用電流源で与えられる電流Ｉｃがバイアス成分となり、バイアス成分としての電流Ｉｃ上に、イレーズ電流ＩLDE を規定する電流Ｉｅや、ピーク電流ＩLDP を規定する電流Ｉｐが載った形態となり、これによって、多値パワーの発光波形を生成することができるようになる。

ここで、図４に示すようにして、ライトストラテジ技術を採用しつつ、ピークパワーＩｐのレーザ光で光ディスク９を照射すると、光ディスク９の記録膜が溶融される。その後、クールパワーＩｃにして急冷（クールレベル）すると、光りの反射率が低いアモルファス（非結晶）状態となる。これが記録マークとして利用される。

また、イレーズパワーＰｅのレーザ光で光ディスク９を照射すると、記録膜は結晶状態となる。レーザ光の照射前に非結晶状態であった部分は結晶状態になり、元々結晶状態であった所は、そのまま結晶状態に留まる。

これにより記録マークを消去でき、オーバーライト（重書きによる書換え）が可能となる。クールパワーＰｃは、その目的より低いパワーに設定されるのが普通であり、先に述べた再生時の出力であるリードパワーＰｒと同じくらいと考えてよい。

なお、再生時は、光ディスク９に半導体レーザ１２の収束光を照射し、光ディスク９から情報信号やサーボ信号を得ることから、半導体レーザ１２側にも、光ディスク９からの反射光がある程度戻る。このため、戻り光と照射光との干渉によるスクープノイズやモードホッピングノイズ（纏めてレーザノイズという）が発生し、再生信号のＣ／Ｎ（Career per Noise）劣化を引き起こす要因となっている。

そこで、これらレーザノイズを低減する目的で、再生モードでは、半導体レーザ１２の直流バイアス電流に２００ＭＨｚから６００ＭＨｚの高周波電流を重畳する高周波重畳法を用いる。ただし、高周波重畳法を用いる場合であっても、基本的にはＤＣとして考えて差し支えなく、図１３と変わらない。

一方、記録時はＡＰＣゲートによりマーク部のタイミングでピーク検波、ボトム検波を行ない、ピークパワー、クールパワーを制御し、また、スペース部のタイミングで平均値検波を行ない、イレーズパワーを制御している。

ただし、リアルタイムＡＰＣとは言え、ループ帯域は有限なので、目標となる設定パワーが変化すれば、それに応答する引き込み時間を要する。

たとえば、図３に示したような相変化ディスクのレーザ発光波形をカレントスイッチで生成する方法としてもっとも簡易で合理的と考えられるクール電流Ｉｃをベースにイレーズ電流Ｉｅやピーク電流Ｉｐを重畳して、図４に示すような所望のレーザ駆動電流波形を生成する場合には、仮に初期電流値調整部１２０を備えておらず、一般的なＡＰＣ制御の構成とすると、同じ発光パワーでのレーザの温度ドリフトの場合であれば問題がないけれども、特に記録から再生、再生から記録のモード遷移時には、所望のパワーとのずれが大きいＡＰＣの引込区間が存在することとなり、高密度、高転送レート化にとって大きな問題となる。

モード遷移時に、初期値として前回に引き込んだレーザ駆動電流を使うことが考えられるが、長時間記録後の再生や長時間再生後の記録では、先に述べた記録時と再生時のレーザ出力には大きな差があることによるレーザの自己発熱の差や周囲温度の変化により、発光閾値の温度ドリフトが初期値に大きく影響する。

これに対して、本実施形態においては、初期電流値調整部１２０を設けており、相変化ディスクのような記録波形の複数のレーザパワーを制御するＡＰＣ方式を採用する場合において、記録から再生、再生から記録のモード遷移時に、レーザの閾値電流の温度ドリフトに影響されないように、レーザパワーの初期値設定を行なうことで、モード遷移時のレーザパワー精度を上げるとともに、結果として引込時間の短縮をも実現することができるようにしている。以下、この点について説明する。

図５は、この問題点と解消方法を説明する図である。図４に示したように、クール電流Ｉｃをベースにイレーズ電流Ｉｅやピーク電流Ｉｐを重畳して所望のレーザ駆動電流波形を得る場合、レーザの閾値電流Ｉthの情報は、リード電流Ｉｒ、クール電流Ｉｃに含まれていることになる。

図５では、レーザの閾値電流が異なるＩth（ｎ−１）とＩth（ｎ）＝Ｉth（ｎ−１）＋ΔＩthにおいて、それぞれの所望のレーザ発光パワーを得るための駆動電流を表している。たとえばリード電流ならばＩｒ（ｎ−１）、Ｉｒ（ｎ）としている。他のパワーの駆動電流も同様に記号を付加してある。

ここで、同じレーザ閾値電流時のクール電流とリード電流の差：Ｉｃ−Ｉｒが得られていれば、閾値電流が変化してもリード電流はクール電流から、クール電流はリード電流から、以下の式（２）のように算出することができる。

また記録時のイレーズ電流とピーク電流は、閾値電流が異なる条件においても変化しないので、以下の式（３）のようにすればよい。これは、クール電流Ｉｃをベースにイレーズ電流Ｉｅやピーク電流Ｉｐを重畳して所望のレーザ駆動電流波形を得るようにしているからである。

＜レベル検知・検波出力比較部の動作；第１実施形態＞
図６は、図２に示したレベル検知・検波出力比較部４１の動作を説明するタイミングチャートである。先ず、再生モードから記録モードへの切替タイミングで（ｔ１０）、制御信号ＷＧ１をアクティブにして、リード電流の指示電圧Ｖｒを積分器１０８BMでホールドし、その出力ＶｒをＡＤ変換部１２２BMでデジタルデータに変換し、一旦、レジスタ１３２に保持する。

制御信号ＷＧ１がアクティブであるｔ１０〜ｔ１２の区間（ＷＧ１）を、記録の各パワーの引込時間に当てているが、この区間は、モード遷移の直後の比較的短時間であるから、モード遷移前後でレーザの温度ドリフトが生じないと考えてよく、レーザの温度ドリフトの影響がない時間である。

このように、モード遷移前後で温度ドリフトが生じない（生じ難い）、つまり、レーザの温度ドリフトが実質的に無視可能な所定期間内に、各動作モードにおける閾値電流の情報を含むバイアス電流成分を取得して、その差を取得することで初期値調整用の情報を求めるようにすれば、より適切な初期値調整を行なうことができる。

次に、制御信号ＷＧ１をインアクティブ（ＸＷＧ１）にし（ｔ１２）、クール、イレーズ、ピーク電流の指示電圧を積分器１０８PK，１０８AV，１０８BMでホールドし、その出力Ｖｃ，Ｖｅ，ＶｐをＡＤ変換部１２２BM，１２２AV，１２２PKでデジタルデータに変換する。

減算部１３４は、ＡＤ変換後の積分器出力Ｖｃと、先にレジスタ１３２に格納したＡＤ変換後の積分器出力Ｖｒとの間でデジタル減算処理を行ない、求めた差分（Ｖｃ＠ｔ12−Ｖｒ＠ｔ10）をデジタルデータとしてレジスタ（Vc-Vr Register）１３６に格納する。

制御信号ＷＧ１をインアクティブにした後（ｔ１２）、ｔ２０までの記録区間中は、減算部１４４は、クールパワー制御に関わる積分器１０８BMの出力Ｖｃ（実際にはバッファアンプ１１０BMを介したもの）とレジスタ１３６に保持した差分データＶｃ＠ｔ12−Ｖｒ＠ｔ10をＤＡ変換部１２４でＤＡ変換した値（Ｖｃ＠ｔ12−Ｖｒ＠ｔ10）との間でアナログ減算処理を行なう。記録モードから再生モードへの切替タイミング（ｔ２０）で、求めた差分Ｖｃ＠ｔ20−（Ｖｃ＠ｔ12−Ｖｒ＠ｔ10）を、リード電流Ｉｒの初期値の指示電圧として使用する。

つまり、記録から再生へのモード遷移時に、レーザ駆動の閾値電流を含む記録モードおよび再生モードの２種類の電流、具体的にはリード電流Ｉｒと記録時のバイアス電流を与えるクール電流Ｉｃのうちの、モード遷移直前の駆動電流すなわちクール電流Ｉｅから遷移後の他方のレーザ駆動電流すなわちリード電流Ｉｒ（に対応する電圧）を算出し、これをリード電流Ｉｒの初期値設定として使用することとする。

また、イレーズ電流Ｉｅおよびピーク電流Ｉｐの各指示電圧であるそれぞれの積分器出力は、ｔ１２後の記録区間中もＡＤ変換部１２２AV，１２２PKにてＡＤ変換を行なう。

そして、再生区間ｔ２０〜ｔ２２では、加算部１４２は、リードパワー制御に関わる積分器１０８RDの出力すなわち誤差増幅部１０２RDの誤差出力Ｖｒと、レジスタ１３６に保持した差分データＶｃ＠ｔ12−Ｖｒ＠ｔ10をＤＡ変換部１２４BMでＤＡ変換した値（Ｖｃ＠ｔ12−Ｖｒ＠ｔ10）との間でアナログ加算処理を行ない、再生モードから記録モードへの切替タイミング（ｔ２２）で、求めた加算結果Ｖｃ＠ｔ22＋（Ｖｃ＠ｔ12−Ｖｒ＠ｔ10）を、クール電流Ｉｃの初期値の指示電圧として使用する。

つまり、再生から記録へのモード遷移時に、レーザ駆動の閾値電流を含む記録モードおよび再生モードの２種類の電流、具体的にはリード電流Ｉｒと記録時のバイアス電流を与えるクール電流Ｉｃのうちの、モード遷移直前の駆動電流すなわちリード電流Ｉｒから遷移後の他方のレーザ駆動電流すなわちクール電流Ｉｃ（に対応する電圧）を算出し、これをクール電流Ｉｃの初期値設定として使用することとする。

一方、イレーズ電流Ｉｅおよびピーク電流Ｉｐは、前回の記録区間中の最後にＡＤ変換部１２２AV，１２２PKにてＡＤ変換されたデータを、ＤＡ変換部１２４AV，１２４PKにてＤＡ変換することにより、それぞれの初期値設定として使用する。

つまり、再生モードおよび記録モードのそれぞれにおけるバイアス電流成分（本例ではリード電流Ｉｒとクール電流Ｉｃ）以外は、今回の動作モードにおけるレーザを駆動する初期の駆動電流の値として、前回の同モードにおける駆動電流を使用するということである。その一例として、３値によるマルチパルス変調を用いたライトストラテジ手法を採用する場合には、「各モードのバイアス電流成分以外」は、電流パルスを与えるイレーズ電流Ｉｅとピーク電流Ｉｐが該当するということである。さらに多値の駆動とすることもでき、その場合にも同様に考えればよい。

これらの各レーザパワーの初期値は、温度によるレーザの発光特性が、発光閾値Ｉthの温度変化分は完全に取り除かれたものなので、モード開始時から所望のレーザパワーで精度良く発光することが可能となる。

このように、レーザを駆動する駆動電流ＩLDの閾値電流Ｉthを含む大きさの違う２種類のレーザ駆動電流（本例ではリード電流Ｉｒとクール電流Ｉｃ）の差を使ってモード切替時にＡＰＣ制御の初期値を設定することで、レーザの閾値電流が変化した条件下においても、前記２種類のレーザ駆動電流における一方の駆動電流より他方の駆動電流をレーザの閾値電流の温度ドリフトを補正した形で初期値を算出し設定を行なうことができる。

これによって、書込可能な光ディスクのレーザ光出力制御（ＡＰＣ）において、記録から再生、あるいは再生から記録のモード遷移時に、レーザパワーの初期値設定が、レーザの閾値電流の温度ドリフトに影響されないようにすることができる。結果として、モード遷移時のレーザパワー精度を格段に上げることができ、加えて、モード遷移時に適切な初期値を与えることができるから、ＡＰＣの引込時間を大幅に削減することも可能になる。

これにより、レーザパワーが所望のパワーからずれていることによる、書き繋ぎで記録できない、再生で記録マークを消してしまう、読めないなどの問題を避けるための無駄なディスク領域を大幅に削減することができ、高密度、高転送レート化を容易に行なうことができる。

＜レベル検知・検波出力比較部の詳細；第２実施形態＞
図７は、レベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMの詳細構成の第２実施形態を説明するブロック図である。この第２実施形態は、ＡＤ変換部１２２と初期値補正量算出部１３０とを纏めて、カウンタで初期値設定用のＤＡ出力をスイープさせ、コンパレータ入力の一致点でのデータをラッチする逐次比較型ＡＤ変換部により構成した点に特徴を有する。

図示するように、初期電流値調整部１２０BMは、積分器１０８BMに保持されバッファアンプ１１０BMおよびスイッチ１１４を介して出力されたアナログ電圧とＤＡ変換部１２４BMからのアナログ電圧とを比較するコンパレータ（比較器）１５２BM、所定のタイミングでカウント動作を開始するとともにコンパレータ１５２BMの入力の一致点でのカウント値をラッチする第１カウンタ１５４BM、所定のタイミングでカウント動作を開始してコンパレータ１５２BMの入力の一致点でのカウント値をラッチする第２カウンタ１５６BM、およびライトゲート信号ＷＧの制御の元で、第１カウンタ１５４BMの出力と第２カウンタ１５６BMの出力の何れか一方を選択してＤＡ変換部１２４BMに入力するスイッチ１５８BMを有している。

スイッチ１５８BMは、ライトゲート信号ＷＧがアクティブのとき正論理ＷＧ側の端子に入力される第１カウンタ１５４BMのカウント出力を選択する一方、ライトゲート信号ＷＧがインアクティブのとき負論理ＸＷＧ側の端子に入力される第２カウンタ１５６BMのカウント出力を選択して、ＤＡ変換部１２４BMに入力する。

第１カウンタ１５４BMには、ＡＤ変換用のカウント動作を制御する制御信号Ｊ２３（Read A/D Enable ）および制御信号Ｊ２４（Cool-Read A/D Enable ）が入力され、制御信号Ｊ２３，Ｊ２４の何れかがアクティブのときにのみカウント動作をするようになっている。

第１カウンタ１５４BMは、制御信号Ｊ２３，Ｊ２４がアクティブになるとカウント動作を起動し、積分器１０８RDの出力信号Ｖｒもしくは積分器１０８BMの出力信号Ｖｃと第１カウンタ１５４BMのカウント結果をＤＡ変換部１２４BMでアナログ値にした電圧値とが一致した時点をコンパレータ１５２が発見したときのカウント値をラッチ（保持）する。

また、第１カウンタ１５４BMは、積分器１０８RDの出力信号Ｖｒと第１カウンタ１５４BMのカウント結果をＤＡ変換部１２４BMでアナログ値にした電圧値とが一致した時点のカウント値のラッチ結果の２の補数を第２カウンタ１５６BMに渡す。

第２カウンタ１５６BMは、ＡＤ変換用のカウント動作を制御する制御信号Ｊ２４（Cool-Read A/D Enable ）が入力され、制御信号Ｊ２４がアクティブのときにのみカウント動作をするようになっている。第２カウンタ１５６BMは、第１カウンタ１５４BMのラッチ結果を２の補数（つまり負の値）として受け取り初期値にセットするとともに、制御信号Ｊ２４がアクティブになるとカウント動作を起動する。

第２カウンタ１５６BMがカウント動作をしている間には、制御信号Ｊ２４の元で第１カウンタ１５４BMがカウント動作をしている。よって、結果的には、第２カウンタ１５６BMは、コンパレータ１５２BMが積分器１０８BMの出力信号Ｖｃと第１カウンタ１５４BMのカウント結果をＤＡ変換部１２４BMでアナログ値にした電圧値とが一致した時点における自身のカウント値をラッチ（保持）する。

また、初期電流値調整部１２０AVは、積分器１０８AVに保持されバッファアンプ１１０AVを介して出力されたアナログ電圧とＤＡ変換部１２４AVからのアナログ電圧とを比較するコンパレータ（比較器）１５２AV、所定のタイミングでカウント動作を開始するとともにコンパレータ１５２AVの入力の一致点でのカウント値をラッチする第１カウンタ１５４AV、第１カウンタ１５４AVのカウント結果を一時的に保持するレジスタ１５９AV、およびライトゲート信号ＷＧの制御の元で、第１カウンタ１５４AVの出力とレジスタ１５９AVの出力の何れか一方を選択してＤＡ変換部１２４BMに入力するスイッチ１５８AVを有している。

スイッチ１５８AVは、ライトゲート信号ＷＧがアクティブのとき正論理ＷＧ側の端子に入力される第１カウンタ１５４AVのカウント出力を選択する一方、ライトゲート信号ＷＧがインアクティブのとき負論理ＸＷＧ側の端子に入力されるレジスタ１５９を選択して、ＤＡ変換部１２４AVに入力する。

第１カウンタ１５４AVは、ＡＤ変換用のカウント動作を制御する制御信号Ｊ２２（Erase A/D Enable ）が入力され、制御信号Ｊ２２がアクティブのときにのみカウント動作をするようになっている。第１カウンタ１５４は、制御信号Ｊ２２がアクティブになるとカウント動作を起動し、積分器１０８AVの出力信号Ｖｃと第１カウンタ１５４AVのカウント結果をＤＡ変換部１２４AVでアナログ値にした電圧値とが一致した時点をコンパレータ１５２AVが発見したときのカウント値をラッチ（保持）する。

レジスタ１５９AVは、ライトゲート信号ＷＧがインアクティブになったときの第１カウンタ１５４AVのカウント値を第１カウンタ１５４AVから取り込んで保持する。記録電流ＩＤＬの動作と第１カウンタ１５４AVのカウント動作が非同期であっても、記録区間（ｔ３０〜ｔ４０）における第１カウンタ１５４AVのカウント値の最後の値を正しく保持するためである。

初期電流値調整部１２０PKは、上記初期電流値調整部１２０AVと全く同様の構成をしている。ここでは、その詳細な説明を割愛する。図では、各機能部の参照番号の末尾に付す参照符号を、“PK”として示す。第１カウンタ１５４APK、ＡＤ変換用のカウント動作を制御する制御信号Ｊ２１（Peak A/D Enable ）が入力され、制御信号Ｊ２１がアクティブのときにのみカウント動作をするようになっている。

＜レベル検知・検波出力比較部の動作；第２実施形態＞
図８は、図７に示した第２実施形態のレベル検知・検波出力比較部４１の動作を説明するタイミングチャートである。先ず、再生モードから記録モードへの切替タイミングで（ｔ３０）、制御信号ＷＧ１をアクティブにして、以下制御信号ＷＧ１がインアクティブとなるまで（ｔ３２）、リード電流の指示電圧Ｖｒを積分器１０８BMでホールドし、その出力Ｖｒをコンパレータ１５２BM、第１カウンタ１５４BM、ＤＡ変換部１２４BMからなる逐次比較型のＡＤ変換回路でＡＤ変換する。

第１カウンタ１５４は、制御信号ＷＧ１がインアクティブになるタイミング（ｔ３２）で、ＡＤ変換後のデジタル値を２の補数に変換して、“−Ｒｅａｄ”の値として、第２カウンタ１５６にセットする。

次に、第１カウンタ１５４は、制御信号ＷＧ２がアクティブになるタイミング（ｔ３２）から、制御信号ＷＧ２がインアクティブとなるまで（ｔ３４）、クール電流の指示電圧Ｖｃを積分器１０８BMでホールドし、その出力Ｖｃをコンパレータ１５２BM、第１カウンタ１５４BM、ＤＡ変換部１２４BMからなる逐次比較型のＡＤ変換回路でＡＤ変換する。

このとき、同時に第２カウンタ１５６も初期値“−Ｒｅａｄ”からカウントアップし、コンパレータ入力の一致点で第２カウンタ１５６のカウント値をラッチする。結果として、第２カウンタ１５６は、差分“Ｖｃ＠ｔ34−Ｖｒ＠ｔ32”として保持する。

ここで、ｔ３０〜ｔ３２の区間すなわち制御信号ＷＧ１がアクティブの期間を、記録の各パワーの引込時間に当てているが、ｔ３０〜ｔ３４の区間を合わせても、レーザの温度ドリフトの影響がない十分に短い時間である。

記録区間経過後（ｔ４０）には、スイッチ１５８BMは、負論理ＸＷＧ側の端子に入力される第２カウンタ１５６BMのカウント出力を選択して、ＤＡ変換部１２４BMに入力する。よって、初期電流値調整部１２０BMは、記録区間中のクール側の積分器１０８BMの出力Ｖｃと、第２カウンタ１５６に保持された差分データ“Ｖｃ＠ｔ34−Ｖｒ＠ｔ32”をＤＡ変換部１２４でＤＡ変換した差分“Ｖｃ＠ｔ34−Ｖｒ＠ｔ32”との間でアナログ減算処理を行ない、記録モードから再生モードへの切替タイミング（ｔ４０）で、差分Ｖｃ＠ｔ40−（Ｖｃ＠ｔ34−Ｖｒ＠ｔ32）を、リード電流Ｉｒの初期値の指示電圧として使用する。

つまり、第２実施形態においても、記録から再生へのモード遷移時に、レーザ駆動の閾値電流を含む記録モードおよび再生モードの２種類の電流、具体的にはリード電流Ｉｒと記録時のバイアス電流を与えるクール電流Ｉｃのうちの、モード遷移直前の駆動電流すなわちクール電流Ｉｅから遷移後の他方のレーザ駆動電流すなわちリード電流Ｉｒ（に対応する電圧）を算出し、これをリード電流Ｉｒの初期値設定として使用することとする。

また、イレーズ電流Ｉｅおよびピーク電流Ｉｐの各指示電圧であるそれぞれの積分器出力は、ｔ３２後の記録区間中も、コンパレータ１５２AV、第１カウンタ１５４AV、およびＤＡ変換部１２４AV、もしくはコンパレータ１５２PK、第１カウンタ１５４PK、およびＤＡ変換部１２４APKからなる逐次比較型のＡＤ変換回路でＡＤ変換する。

そして、再生区間ｔ４０〜ｔ４２では、加算部１４２は、リードパワー制御に関わる積分器１０８RDの出力すなわち誤差増幅部１０２RDの誤差出力Ｖｒと、第２カウンタ１５６BMに保持した差分データ“Ｖｃ＠ｔ34−Ｖｒ＠ｔ32”をＤＡ変換部１２４BMでＤＡ変換した値（Ｖｃ＠ｔ34−Ｖｒ＠ｔ32）との間でアナログ加算処理を行ない、再生モードから記録モードへの切替タイミング（ｔ４２）で、求めた加算結果Ｖｃ＠ｔ42＋（Ｖｃ＠ｔ34−Ｖｒ＠ｔ32）を、クール電流Ｉｃの初期値の指示電圧として使用する。

つまり、第２実施形態においても、再生から記録へのモード遷移時に、レーザ駆動の閾値電流を含む記録モードおよび再生モードの２種類の電流、具体的にはリード電流Ｉｒと記録時のバイアス電流を与えるクール電流Ｉｃのうちの、モード遷移直前の駆動電流すなわちリード電流Ｉｒから遷移後の他方のレーザ駆動電流すなわちクール電流Ｉｃ（に対応する電圧）を算出し、これをクール電流Ｉｃの初期値設定として使用することとする。

一方、イレーズ電流Ｉｅおよびピーク電流Ｉｐに関しては、前回の記録区間中の最後にＡＤ変換部１２２AV，１２２PKにてＡＤ変換されたデータが、レジスタ１５９AV，１５９PKに保持されており、これをＤＡ変換部１２４AV，１２４PKにてＤＡ変換することにより、それぞれの初期値設定として使用する。

これらの各レーザパワーの初期値は、温度によるレーザの発光特性が、発光閾値Ｉthの温度変化分は完全に取り除かれたものなので、モード開始時から所望のレーザパワーで精度良く発光することが可能となる。

＜レベル検知・検波出力比較部の詳細；第３実施形態＞
図９は、レベル検知・検波出力比較部４１PK，４１AV，４１BMの詳細構成の第３実施形態を説明するブロック図である。この第３実施形態は、レーザの閾値電流を与えるバイアス電流成分に多値パワーの発光波形を生成するための電流パルスを重畳して合成電流を生成し、この合成電流をレーザに供給することで、レーザをパルス駆動するに際して、バイアス電流を与える制御ループの誤差アンプの入力誤差を用いて、電流パルスを与える制御ループの誤差アンプ入力に補正を加える誤差補正部５０を設けた点に特徴を有する。

ここで、「電流パルスを与える制御ループの誤差アンプ入力に補正を加える」とは、電流パルスを与える制御ループを構成する誤差アンプに入力される帰還成分と基準成分の何れか一方の入力成分に対して補正を加えることを意味する。一例としては、バイアス電流を与える制御ループの誤差アンプの入力誤差を、前記何れか一方の入力成分から減算するか、もしくは加算するとよい。

この第３実施形態の構成では、バイアス電流を与える制御ループの誤差アンプの入力誤差を他のパワーの制御ループの誤差アンプ入力から差し引く誤差補正部５０を設けた点に特徴を有する。以下、具体的に説明する。

第３実施形態のレベル検知・検波出力比較部４１は、先ず、基準電流生成部３２を用いた基準系についてレベル検知部４６REにて検知されたボトムレベルに関しての基準入力であるボトム基準電圧ＶREBMから、フォトダイオード１６を用いた検波系についてボトムレベルに関してレベル検知部４６FPにて検知されたボトム検知電圧FPBMを減算することにより、バイアス電流を与える制御ループの誤差アンプの入力誤差ΔＶ５０を抽出する入力誤差抽出部５０ａを有している。

また、誤差補正部５０は、バイアス電流を与えるクール電流Ｉｃを制御する制御ループの誤差増幅部１０２BMの入力誤差の影響を電流パルスの一方の成分であるピーク電流Ｉｐを与える制御ループから排除する構成として、ピークレベルに関してレベル検知部４２REにて検知されたピーク基準電圧ＶREPKから入力誤差抽出部５０ａにより抽出された入力誤差ΔＶ５０を減算する入力誤差減算部５０ｂを、レベル検知部４２REと誤差増幅部１０２PKの基準側入力との間に有する。

また、バイアス電流を与えるクール電流Ｉｃを制御する制御ループの誤差増幅部１０２BMの入力誤差の影響を電流パルスの他方の成分であるイレーズ電流Ｉｅを与える制御ループから排除する構成として、アベレージレベルに関してレベル検知部４４REにて検知されたアベレージ基準電圧ＶREAVから入力誤差抽出部５０ａにより抽出された入力誤差ΔＶ５０を減算する入力誤差減算部５０ｃを、レベル検知部４４REと誤差増幅部１０２AVの基準側入力との間に有している。

入力誤差減算部５０ｂおよび入力誤差減算部５０ｃは、何れも、入力誤差抽出部が抽出した入力誤差ΔＶ５０に基づいて、誤差増幅部１０２PK，４８AVの一方の入力成分を補正する補正部の一例である。

図１０および図１１は、この第３実施形態の作用を説明する図である。また、図１２は、誤差補正部５０を設けたことの効果を示す図である。

図２に示したような相変化ディスクのレーザ発光波形をカレントスイッチで生成する方法としてもっとも簡易で合理的と考えられるクール電流Ｉｃをベースにイレーズ電流Ｉｅやピーク電流Ｉｐを重畳して、図４に示すような所望のレーザ駆動電流波形を生成する場合には、仮に誤差補正部５０を備えておらず、レベル検知部４２REと誤差増幅部１０２PKの入力との間が直接に接続され、かつレベル検知部４４REと誤差増幅部１０２AVの入力との間が直接に接続されていると、最初の引込過程でのクール電流Ｉｃの誤差が、ピークやイレーズの制御ループに影響することになる。一旦引込んだ後には、上記第１あるいは第２実施形態を適用することで、モード切替時の引込み特性を改善することができても、起動時には、切替前のモードにおける電流を取得できないからである。

たとえば図１０のように、半導体レーザ１２の特性が温度上昇により閾値電流のみΔＩｔｈだけ変化した場合を考える。温度上昇後はΔＩｔｈの変化分をクール電流Ｉｃで引き込めば、ピーク電流Ｉｐおよびイレーズ電流Ｉｅは同じで所望のレーザパワーが得られることになる。

温度上昇前にＡＰＣが引き込んだ各レーザパワーの制御電流を初期値設定として与えたとしても、半導体レーザ１２の発光パワーはＤＣ的にΔＩｔｈ分低くシフトしている。この状態で、図１に示したＡＰＣ方式において誤差補正部５０を備えず、かつ時分割せずに各パワーのＡＰＣをかけると、ピーク電流Ｉｐおよびイレーズ電流ＩｅにはΔＩｔｈ分のエラーが初期誤差として入力されるので、ピーク電流Ｉｐおよびイレーズ電流Ｉｅを大きくする方向に動く。

このため、ピーク電流Ｉｐおよびイレーズ電流Ｉｅは、図１１に示すように、目標のレベルより一旦大きくなってから小さくなるような引込特性となる。

それぞれのＡＰＣループ特性の最適化が十分にされないと、場合によってはディスク上の記録マークを消してしまうストレージメディアにとって重大の事故に結びつくことも考えられる。

これに対して、この第３実施形態においては、誤差補正部５０を設けており、相変化ディスクのような記録波形の複数のレーザパワーを制御するＡＰＣの引込応答の安定化を図り、結果として引込時間の短縮をも実現することができるようにしている。以下、この点について説明する。

先にも説明したように、誤差補正部５０は、クール電流制御ループの誤差アンプである誤差増幅部１０２RDの基準入力側の電圧すなわちレベル検知部４６REにて検知されたボトム基準電圧ＶREBMから、ＡＰＣループの帰還系をなすフォトダイオード検波系の誤差増幅部１０２RDへの入力電圧すなわちレベル検知部４６FPにて検知されたボトム検知電圧FPBMを引いた差を入力誤差ΔＶ５０として、ピーク電流制御ループの誤差アンプである誤差増幅部１０２PKの基準入力、およびイレーズ電流制御ループの誤差アンプである誤差増幅部１０２AVの基準入力から、それぞれ差し引く構成とする。

こうすることで、バイアス電流を与えるクール電流Ｉｃの制御ループの誤差アンプ（誤差増幅部１０２BM）の入力誤差ΔＶ５０を用いて、電流パルスを与えるイレーズ電流Ｉｅ、ピーク電流Ｉｐの各制御ループの誤差アンプ（誤差増幅部１０２AV，１０２PK）の各入力に補正を加えるように構成している。

このような構成により、クールレベルの引込過程で発生し、ピークレベルおよびイレーズレベルの検波系に足されてしまう誤差の影響を排除することができる。

図１０を用いて説明したように、温度上昇前の各レーザパワーの制御電流を初期値設定として与えた場合にも、温度上昇により半導体レーザ１２の発光パワーがＤＣ的にΔＩｔｈ分低く、シフト分の初期誤差は予めピーク、イレーズのリファレンスレベルから引かれているため、ピーク電流Ｉｐおよびイレーズ電流Ｉｅは変化せずに、クールＡＰＣのみが応答することになる。結果として、図１２に示すように、安定した発光波形の引込応答が得られることになる。

以上説明したように、第３実施形態によれば、書込可能な光ディスクの記録時のレーザ発光波形のような多値パワーを制御するＡＰＣ方式のレーザパワー制御を行なうに際して、バイアス電流を与える制御ループの誤差アンプの入力誤差を他のパワーの制御ループの誤差アンプ入力から差し引くようにしたので、バイアス電流を与えるクール電流Ｉｃの制御ループの誤差の影響を、電流パルスを与えるイレーズ電流Ｉｅやピーク電流Ｉｐのパワー制御ループから容易に排除することが可能となる。

これにより、起動時に、安定した引込特性が得られ、結果として、パワーの引込時間の短縮にも繋がり、さらにＡＰＣループ特性の帯域を上げて引込時間を短縮することも可能となる。

また、光学系のばらつきなどのＡＰＣループ特性変化に対しても鈍感になるので、これらのばらつきに対するマージンも大幅に向上する。

より安定したレーザパワー制御が可能となり、高転送レートと高密度化に貢献できるようになる。

なお、「電流パルスを与える制御ループの誤差アンプ入力に補正を加える」ための構成は、第３実施形態に示したものに限定されない。一例としては、バイアス電流を与える制御ループの誤差アンプの入力誤差を、基準入力からフォトダイオード検波系を減算することにより抽出するとともに、この抽出した入力誤差を、他の制御ループの誤差アンプ入力のフォトダイオード検波系に加算するようにしてもよい。

あるいは、バイアス電流を与える制御ループの誤差アンプの入力誤差を、フォトダイオード検波系から基準入力を減算することにより抽出するとともに、この抽出した入力誤差を、他の制御ループの誤差アンプ入力の基準入力に加算するようにしてもよい。

あるいは、バイアス電流を与える制御ループの誤差アンプの入力誤差を、フォトダイオード検波系から基準入力を減算することにより抽出するとともに、この抽出した入力誤差を、他の制御ループの誤差アンプ入力のフォトダイオード検波系から減算するようにしてもよい。

本発明に係る本発明に係るレーザ駆動装置の一例であるレーザ光出力制御装置の構成を示すブロック図である。 レベル検知・検波出力比較部の詳細構成の第１実施形態を説明するブロック図である。 半導体レーザの発光パルス波形と、この発光パルス波形における各パワーレベルに対応するカレントスイッチに入力される切替制御信号との関係を説明するタイミングチャートである。 図３に示すタイミングの元で駆動される半導体レーザに流れるレーザ駆動電流を説明するタイミングチャートである。 引込過程でのクール電流誤差の影響を説明する図である。 図２に示したレベル検知・検波出力比較部の動作を説明するタイミングチャートである。 レベル検知・検波出力比較部の詳細構成の第２実施形態を説明するブロック図である。 図７に示した第２実施形態のレベル検知・検波出力比較部の動作を説明するタイミングチャートである。 レベル検知・検波出力比較部の詳細構成の第３実施形態を説明するブロック図である。 起動時の引込過程でのクール電流誤差の影響を説明する図である（その１）。 起動時の引込過程でのクール電流誤差の影響を説明する図である（その２）。 誤差補正部を設けたことの効果を示す図である。 リアルタイム方式を採用したＡＰＣ回路の構成を示すブロック図である。 駆動電流とレーザパワーとの関係を示す図である。

符号の説明

１…レーザ光出力制御装、１０…光学系装置、１２…半導体レーザ、１６…フォトダイオード（レーザパワー検知部）、２０…電気系装置、２６，３６…電流電圧変換部、３２…基準電流生成部、３５…カレントスイッチ、４０…駆動電流制御処理部、４１…レベル検知・検波出力比較部、４２…レベル検知部、４８…誤差増幅部、５０…誤差補正部、５０ａ…入力誤差抽出部、５０ｂ…入力誤差減算部、７０…電圧電流変換部、９０…カレントスイッチ、９２…電流駆動部、１２０…初期電流値調整部、１２２…ＡＤ変換部、１２４…ＤＡ変換部、１２８…誤差増幅部、１４０…初期値補正部、１４２…加算部、１４４…減算部、１５２…コンパレータ、１５４，１５６…カウンタ、１５９…レジスタ

Claims (6)

1. 再生モード時にはレーザの発光閾値電流を超える所定の大きさの再生用のバイアス電流成分を前記レーザに供給し、記録モード時には前記レーザの発光閾値電流を超える所定の大きさの記録用のバイアス電流成分に多値パワーの発光波形を生成するための電流パルス成分を重畳して合成電流を生成しこの合成電流を前記レーザに供給することで当該レーザをパルス駆動する重畳駆動方式をとり、
   前記レーザに流れる動作電流における前記バイアス電流成分に対応する帰還成分が前記バイアス電流成分の基準を与える基準成分と一致するように前記バイアス電流成分を制御する第１のＡＰＣ制御ループと、前記レーザに流れる動作電流における前記電流パルス成分に対応する帰還成分が前記電流パルス成分の基準を与える基準成分と一致するように前記前記電流パルス成分を制御する第２のＡＰＣ制御ループを設け、
   記録モードと再生モードとの間でモード遷移がある都度、モード遷移の前後において各モードでの実際の前記バイアス電流成分の情報を取得し、
   動作モードが切り替えられた際には、遷移前のモードでの前記実際のバイアス電流成分から、前回のモード遷移の前後で取得した各実際のバイアス電流成分の差を減算することで、今回の遷移後のモードで使用する前記バイアス電流成分の基準成分を求める
   レーザ駆動方法。
2. 前記記録モードにおいては、今回の記録モードにおける前記電流パルス成分を、前回の記録モードにおける前記電流パルス成分と同一に設定する
   請求項１に記載のレーザ駆動方法。
3. 再生モード時にはレーザの発光閾値電流を超える所定の大きさの再生用のバイアス電流成分を前記レーザに供給し、記録モード時には前記レーザの発光閾値電流を超える所定の大きさの記録用のバイアス電流成分に多値パワーの発光波形を生成するための電流パルス成分を重畳して合成電流を生成しこの合成電流を前記レーザに供給することで当該レーザをパルス駆動する重畳駆動方式をとる制御ループを備え、
   前記制御ループは、
   前記レーザに流れる動作電流における前記バイアス電流成分に対応する帰還成分が前記バイアス電流成分の基準を与える基準成分と一致するように前記バイアス電流成分を制御する第１のＡＰＣ制御ループと、
   前記レーザに流れる動作電流における前記電流パルス成分に対応する帰還成分が前記電流パルス成分の基準を与える基準成分と一致するように前記前記電流パルス成分を制御する第２のＡＰＣ制御ループと、
   記録モードと再生モードとの間でモード遷移がある都度、モード遷移の前後において各モードでの実際の前記バイアス電流成分の情報を取得し、動作モードが切り替えられた際には、遷移前のモードでの前記実際のバイアス電流成分から、前回のモード遷移の前後で取得した各実際のバイアス電流成分の差を減算することで、今回の遷移後のモードで使用する前記バイアス電流成分の基準成分を求める電流値調整部と
   を有するレーザ駆動装置。
4. 前記電流値調整部は、前記記録モードにおいては、今回の記録モードにおける前記電流パルス成分を前回の記録モードにおける前記電流パルス成分と同一に設定する
   請求項３に記載のレーザ駆動装置。
5. 前記電流値調整部は、動作モード遷移時に、遷移前後の前記レーザの温度ドリフトが実質的に無視可能な所定期間内に、モード遷移後におけるモードでの実際の前記バイアス電流成分の情報を取得する
   請求項３に記載のレーザ駆動装置。
6. 前記電流値調整部は、前記前回のモード遷移の前後で取得した各実際のバイアス電流成分の差の情報を保持する記憶部を
   備えた請求項３または４に記載のレーザ駆動装置。

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