JPH03156740A - 発光素子駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば記録媒体の記録面上にレーザ光などを
照射して情報の記録、再生及び消去を行う光学的情報記
録再生装置などに好適に実施される発光素子駆動装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

半導体レーザ素子を用いて、円盤状の記録媒体（以下、
「ディスク」という）の記録面上にレーザ光を照射し情
報の記録、消去および再生を行う、光磁気ディスク装置
がある。

このような装置の原理を簡単に記すと、情報の消去を行
う場合においては、レーザ光をディスク上に集光させ、
部分的な温度上昇を生じさせる。その部分の温度がキュ
ーリー点を超えた状態で、外部から磁界を印加してその
部分を一定方向に磁化する。また情報の記録を行う場合
には、消去の場合と同様にレーザ光を集光させ、外部磁
界を消去の場合とは逆方向に印加することによって、デ
ィスクの記録すべき部分を消去する場合とは逆方向に磁
化する。

したがって予め消去されているディスクを回転させつつ
、記録すべき情報を表わすデジタル信号に基づいてレー
ザ光を０Ｎ−ＯＦＦすることによって、その情報が磁化
の向きを変えた状態でディスクに記録される。再生につ
いては、直線偏光を磁化しているものに当てるとその反
射光の偏光が回転するという、カー効果を利用するー。

したがって再生時には、ディスク上の集光部の温度をキ
ュリー点まで上昇させる必要はな（、再生のレーザ光の
光量は、記録や消去を行う場合に比べて低い。

このように、記録や消去の場合と再生の場合とでは、半
導体レーザ素子の発光光量（目標パワー値）を変えなけ
ればならない。

また、ディスク上の情報を高密度かつ正確に、記録また
は再生するためには、半導体レーザ素子を最適な発光光
量となるように正確に駆動しなければならない。

第６図は、半導体レーザ素子の発光光量と供給電流との
関係（Ｐ−Ｉ特性）を示すグラフである。半導体レーザ
素子は、供給電流を徐々に増加してゆくと、最初は、自
然発光し、あるしきい値電流ｔｔｈでレーザ発振を行う
。このしきい値電流１ｔｈは半導体レーザ素子の周囲温
度Ｔによって変化し、温度Ｔが上るとＩ【ｈは増大し、
逆に温度Ｔが下がるとＩｌｈは減少する。第６図にはＴ
＝０．２５．５０℃の場合のＰ−１特性がラインｌｌ、
ｌ！２．１３にそれぞれ示されている。このように、周
囲温度ＴによってＰ−Ｉ特性は平行移動する。

今、再生時の目標パワー値をＰｌ（ｍｗ）、記録および
消去時の目的パワー値をＰ２（ｍｗ）とすると、２５℃
の室温時には電流Ｉｆ（Ａ）、Ｉ２（Ａ）を半導体レー
ザ素子にそれぞれ供給する。

また、サーザ発光による発熱や環境温度の変化等で周囲
温度Ｔが５０℃になったときは、Ｐ−１特性がグラフの
第６図右方にシフトするために、目標パワー値Ｐ、（ｍ
ｗ）、Ｐｚ（ｍｗ）を得るためには、各々電流１１’（
Ａ）、１２　　　（Ａ）を半導体レーザ素子に供給しな
ければならない。

逆に環境温度が下がって、周囲温度Ｔが０℃となるとＰ
−１特性は第６図左方にシフトするため、ＩＩ　　　（
Ａ）、Ｉ２　　　（Ａ）と電流を下げなければならない
。

これまで、記録、消去時の目標パワー値をＰ２（ｍ　ｗ
　）として述べてきたが、実施には、レーザ光の集光部
のディスク上の経方向の位置等に依って発光強度を変え
る必要があり、そのため発光素子に供給する電流値（制
御電流値）も変えなければならない。したがって、制御
ループ内の制御電流値は、例えば半導体レーザ素子単体
のバラツキ等のマージンを見込んで第６図に示される範
囲ＩＤのように比較的広範囲に亘って制御されなければ
ならない。

第７図は典型的な従来技術の発光素子駆動装置の構成を
示す。この装置では、目標パワー値Ｐ１、Ｐ２のレーザ
光を発生させるために、例えば８ビツトのデジタル信号
がデジタル／アナログコンバータ（Ｄ／Ａコンバータ）
２１に与えられる。このデジタル信号は、レーザ光が照
射される部分のディスク径方向の位置、ディスクの初期
温度、および実施の発光光量などに基づいて、図示しな
いマイクロコンピュータなどから出力される。Ｄ／Ａコ
ンバータ２１によって、アナログ電圧に変換された信号
は、駆動トランジスタ２２のベースに印加される。

駆動トランジスタ２２は、このアナログ電圧を半導体レ
ーザ素子２０の制御電流■に変換する。

〔発明が解決しようとする課題〕

したがって、上述した発光素子駆動装置では、比較的広
い範囲ＩＤ内をたとえば８ビツトのデジタル値で示され
る２５６の電流値で制御することになり、いわゆる量子
化誤差が太き（なってしまう。これによって、半導体レ
ーザ素子は目標パワー値Ｐ１、Ｐ２で安定的に駆動され
なくなり、ノイズに対する信号の比（Ｃ／Ｎ）の低下を
招来し、情報記録の高密度化の妨げとなるという問題が
ある。

また、上記量子化誤差を低減するために、デジタル信号
のビット数を増加すると、半導体素子等のコストアップ
を招来するだけでなく、構成を複雑化し、装置が大型化
してしまうという問題がある。

本発明の目的は、発光素子を駆動するにあたって、構成
を極端に複雑にすることなく、高精度に制御して発光を
行うことが可能な発光素子駆動装置を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、発光素子に与える駆動電流を制御して前記
発光素子の発光光量を制御する発光素子駆動装置におい
て、前記発光素子の駆動電流値を設定するための複数の
Ｄ／Ａ変換手段を有し、前記発光素子の動作モードに応
じて前記複数のＤ／Ａ変換手段を選択的に使用すること
を特徴とする発光素子駆動装置によって達成される。

〔作用〕

本発明によれば、発光素子の動作モードに応じてその発
光光量を変えて制御する際に、複数のＤ／Ａ変換手段を
選択的に使用するので、１つのＤ／Ａ変換手段で制御す
べき駆動電流の範囲を小さ（することができる。したが
って、Ｄ／Ａ変換手段のビット数を増加することなく、
発光素子に与える駆動電流を高い精度で制御することが
できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である半導体レーザ素子駆動
装置のブロック図である。この装置は、半導体レーザ素
子１０を駆動して光磁気ディスク上の情報の再生、消去
および光磁気ディスクへの情報の記録を行う。マイクロ
コンピュータｌは、再生、消去、記録などの動作モード
の別を表わす信号ＭＳなどに基づいてデジタル信号ＤＩ
、　Ｄ２、Ｄ３を発生する。高周波発振回路２は、例え
ば１ビツトのデジタル信号Ｄ１によって能動化され、そ
の出力は加算器５に与えられる。また、Ｄ／Ａコンバー
タ３は、例えば８ビツトのデジタル信号Ｄ２をアナログ
信号に変換する。Ｄ／Ａコンバータ３からの出力は抵抗
６を介して駆動トランジスタ７のベースに与えられる。

Ｄ／Ａコンバータ４は例えば８ビツトのデジタル信号Ｄ
３をアナログ信号に変換して抵抗８を介して駆動トラン
ジスタ９のベースに出力する。

駆動トランジスタ７．９はエミッタ接地されており、そ
れらのコレクタは共通に加算器５を介して半導体レーザ
素子１０の一端に接続される。半導体レーザ素子１０の
近傍には、その発光光量をセンスするためのピンフォト
ダイオード１１が備えられている。

Ａ／Ｄコンバータ１３は抵抗１２によって電圧に変化さ
れた発光光量をデジタル信号に変換してマイクロコンピ
ュータｌに与える。これによって半導体レーザア素子１
０の発光光量に対して、いわゆるＡＰＣ（Ａｕｔｏ　　
Ｐｏｗｅｒ　　Ｃｏｎｔｒｏｌ）ループが形成されてい
る。

以下、本装置の動作モードごとにその動作を第２図、第
３図および第４図を併せて参照して説明する。第２図は
マイクロコンピュータ１の処理動作を説明するためのフ
ローチャートである。まず、第２図ステップＳ１で、情
報の再生を行う場合には、ディスクにＰ、（ｍｗ）の発
光光量のレーザ光を照射する必、要があるとする。

このとき処理はステップＳ２に移ってマイクロコンピュ
ータ１は、デジタル信号Ｄ１として高周波発振回路２に
発振制御端子を通して発振指令を出力する。高周波発振
回路２は、ある電流幅Ｉ、をもった数百メガヘルツの周
波数、例えば６００〜８００　Ｍ　Ｈｚの高周波電流を
出力する。この発振出力は加算器５に入力される。

このときステップＳ３でマイクロコンピュータ１はデジ
タル信号Ｄ３として、たとえば「０」を出力し、Ｉ、＝
Ｏとしている。一方、ステップＳ４ではマイクロコンピ
ュータ１より、予め初期設定されたデジタル値がデジタ
ル信号Ｄ２としてＤ／Ａコンバータ３に出力され、コン
バートされたアナログ電圧は、抵抗６を通じて駆動トラ
ンジスタ７のベースに印加される。前記アナログ電圧は
、駆動トランジスタ７より電流に変換され、半導体レー
ザ素子工０にはＩ　ｃｏｎ＋±（Ｉ　ｔ　／　２　）と
いう電流が流れる。

一般に、１つの半導体レーザ素子１０で再生、記録およ
び消去を行う場合、再生で必要なパワーは、記録や消去
で必要なパワーよりも低パワーである。

第１図の参照符１５で示される１ノーザ光がディスクに
照射されるとすると矢符１６で示される戻り光がノイズ
としてフォトディテクタ側に影響を及ぼすフォトディテ
クタ側に影響を及ぼすことが知られているが、半導体レ
ーザ素子ｌＯが低パワーで駆動されると、戻り光の影響
を受けやす（、再生信号のＣ／Ｎの向上が妨げられる。

したがって、本実施例では、数百メガヘルツの高周波電
流を半導体レーザ素子１０に重畳して与え、レーザ光の
出射をパルス状にすることによりＣ／Ｎをより一層向上
させている。第３図は再生時における制御電流■と発光
光ｆｉＰとの関係を示すグラフである。第３図において
上述の原理を葎述すれば、半導体レーザ素子にバイアス
電流１　ｃｏｎｔが流れていて、さらに高周波電流を重
畳すると、制御電流はラインＩ！ｂで示されるようにな
りレーザ発光は第３図、ラインｌｃで表わされるような
パルス状の発光となる。図中、ラインｌ、は半導体レー
ザ素子のＰ−Ｉ特性を示す。このとき発光光量の平均値
がＰ、であれば、ディスク上の情報を読み出すことが出
来る。

つまり半導体レーザ素子１０は、先に述べたようにパル
ス状の出射を行うが、モニタとして設けられたピンフォ
トダイオード１１にも、その出射光は入射される。ピン
フォントダイオード１１は、数百メガヘルツに対して応
答することはできないので、発光光量の平均値をセンス
し、そのセンス電流が抵抗１２に流れる。抵抗１２にお
ける電圧をＡ／Ｄコンバータ１３に入力し、デジタル値
に変換してデジタル信号Ｄ４としてマイクロコンピュー
タ１に戻す（ステップＳ５）。

ステップＳ６で、マイクロコンピュータｌは、そのデジ
タル値がＰｒ（ｍｗ）に相当するものであるか判断し、
もし、否ならばステップＳ７でデジタル信号Ｄ２として
出力されるデジタル値に補正を加える。すなわち、発光
光量がＰｒ未満のときには、Ｄ２をインクリメントし、
Ｐｒを越える時にはデクリメントする。以後ステップＳ
４から同じ様に比較制御してＡＰＣループが成立する。

これによって半導体レーザ素子１０に流すべきバイアス
電流Ｉ　ｃｏｎｔが決定される。

次に、消去を行う場合について説明する。消去を行う場
合には、半導体レーザ素子１０を高パワーで駆動する必
要がある。

第４図は記録および消去時におけるＰ−Ｉ特性を示すグ
ラフである。

今、Ｐ　ｗ　（ｍ　ｖｉ＋　）という発光光量が必要で
あるとすれば、高パワー時には、戻り光の影響は受けに
（いので、高周波重畳は必要ない。したがってＩ　ｃｏ
ｍにさらに■、なる直流電流を加えて目的の発光光量Ｐ
ｗを出射すればよい。

すなわち、第２図ステップＳ１からステップＳ８に移っ
てマイクロコンピュータｌは、高周波発生回路２への制
御入力に発振ストップの指゛令を出す。このときステッ
プＳ９ではデジタル信号Ｄ２として、初期設定されたデ
ジタル値または再生動作によって補正されたデジタル値
が出力される。したがって、駆動トランジスタ７には電
流ｉ　ｃｏｎｔが流される。

またマイクロコンピュータ１にはステップＳＩＯにおい
てディスクの温度およびレーザ光の照射部のディスクの
径方向の位置情報が信号ＲＴとして与えられている。一
般に、消去時に必要な発光光量Ｐｗはこれらの情報に依
存して変化する。マイクロコンピュータｌは、これらの
情報に基づいて、適正な発光光量Ｐｗに対応するデジタ
ル値を演算し、ステップＳｌｌにおいてデジタル信号Ｄ
３としてＤ／Ａコンバータ４に出力する。Ｄ／Ａコンバ
ータ４の出力は抵抗８を通して駆動トランジスタ９に印
加され、駆動トランジスタ９にはある電流が流れる。し
たがって、半導体レーザ素子１０にはＩ　ｃｏｎｔに上
記電流を加えただけの電流が流れる。このとき、ステッ
プＳ１２で半導体レーザ素子１０の発光光量の情報は、
前述したように、ピンフォトダイオード１１゜およびＡ
／Ｄコンバータ１３等を介してマイクロコンピュータ１
にデジタル信号Ｄ４として与えられる。

ステップＳ１３では、マイクロコンピュータｌは、その
デジタル信号Ｄ４がＰｗに相当するものであるかどうか
を判断し、否定である場合には、ステップＳ１４でデジ
タル信号Ｄ３に補正を加えて出力する。このように、ス
テップＳ１０から前述した動作が繰返されて、駆動トラ
ンジスタ９には電流Ｉ、が流され、半導体レーザ素子１
０は電流Ｉ　ｃｏｎｌ　＋Ｉ　ｐで駆動され、その発光
光量はＰｗとなる。

次に情報の記録動作を行う場合には、第２図ステップＳ
１からステップＳ１５に移って、マイクロコンピュータ
１は高周波発振回路２に発振停止の指令を表わすデジタ
ル信号ＤＩを出力する。また、ステップＳ１６ではマイ
クロコンピュータ１に前述した信号ＲＴが与えられる。

ステップＳ１７においては、マイクロコンピュータｌは
信号ＲＴに基ツいて、デジタル値を演算し、記録すべき
情報が、例えば論理ｒｌＪであるときには、初期設定さ
れたか、または再生、消去時に設定されたデジタル値を
デジタル信号Ｄ２、Ｄ３としてそれぞれ出力゛し、論理
「０」であるときにはＤ２＝Ｄ３＝Ｏを出力する。すな
わち、マイクロコンピュータｌは記録すべき情報に基づ
いて、スイッチング動作を行いつつ、デジタル信号Ｄ２
、Ｄ３を出力することになる。この場合にはＡ／Ｄコン
バータ１３からはレーザ光が発光されているときの発光
光量を表わすデジタル信号Ｄ４は出力されるとは限らな
いのでＡＰＣループは成立しないが、他の実施例として
ディスク上に記録動作に影響を与えない特定領域を確保
し、その領域にレーザ光の照射を行って、そのときの発
光光量を検出してデジタル信号の補正を行うようにして
もよい。

また、上記スイッチング動作は、別途にスイッチング回
路を設けて、そのスイッチング回路で行うようにしても
よい。

上述したように、本実施例では２つのＤ／Ａコンバータ
３．４を備えており、再生時には、Ｄ／Ａコンバータ３
だけを使用してＩ　ｃｏｎｔを制御し、消去および記録
時にはＩ　ｃｏｎｔを一定としてＡ／Ｄコンバータ４を
使用してＩ、を制御するようにしている。したがって、
１つのＤ／Ａコンバータで制御すべき電流値の範囲を小
さ（することができる。・このため、Ｄ／Ａコンバータ
の入力ビツト数を増大させることなく、すなわち、装置
の外形の大型化または構成の複雑化を招来することなく
、精度の高い半導体レーザ素子の制御駆動を行うことが
でき、光磁気ディスク装置に応用した場合には、高密度
の情報を正確に記録および再生することが可能となる。

上述した説明では、消費電力の削減および半導体レーザ
素子ｌＯの破損や寿命の短期化を防止するために、記録
および消去時には高周波発振回路２を停止させているが
、高周波電流を重畳するだけ半導体レーザ素子１０の耐
電圧に余裕があり、性能の劣化を招かないならば、高周
波発振回路２を記録および消去時においても動作するよ
うにしてもよい。

また、高周波発振回路２を省略し、再生時には半導体素
子ＩＯに発光強度Ｐ、で駆動させるだけの電流Ｉ　Ｃ０
ｎ１を供給するようにしてもよい。

さらに、高周波発振回路２およびＤ／Ａコンバータ３．
４からの３つの出力信号を加算して１つの駆動トランジ
スタに与える構成であってもよい。

第５図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図で
ある。本実施例の構成は、前述した実施例の構成と部介
的に類似しており、対応する部分には同一の参照符合を
用いている。本実施例は、加算器５ａが高周波発振回路
２の出力電圧とＤ／Ａコンバータ３の出力電圧とを加算
してトランジスタ７に与える構成となっている。他の構
成及び動作は前述の実施例と全く同様である。

上述した各実施例では、本発明を一定速度で回転するデ
ィスクに光ビームを用いて情報の記録、消去、再生を行
う光磁気ディスク装置に関して実施する場合について説
明したが、他の実施例として光カード記録再生装置や追
記型の光デイスク装置に本発明を実施することもできる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば発光素子を複数の
発光光量で制御駆動するにあたって、構成を極端に複雑
化することなく、発光素子への供給電流を高精度に制御
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である半導体レーザ素子駆動
装置のブロック図、 第２図は第１図示の半導体レーザ素子駆動装置の動作を
説明するためのフローチャート、第３図は再生時におけ
る制御電流■と発光光量Ｐとの関係（Ｐ−１特性）を示
すグラフ、第４図は記録および消去時におけるＰ−１特
性を示すグラフ、 第５図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図、 第６図は半導体レーザ素子の周囲温度の変化によるＰ−
Ｉ特性の変化を示すグラフ、 第７図は従来技術の半導体レーザ素子駆動装置のブロッ
ク図である。 ｌ・・・マイクロコンピュータ ２・・・高周波発振回路 ３．４・・・Ｄ／Ａコンバータ ５．５ａ・・・加算器 ７．９・・・駆動トランジスタ １０・・・半導体レーザ素子 １１・・・ビンフォトダイオード １３・・・Ａ／Ｄコンバータ 第５目 Ｐ（刀ワＷ） ↑ １（ｏｎｆ　　　　　　　ＩＰ 第６圀 男 ７刀

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　発光素子に与える駆動電流を制御して前記発光素子の
   発光光量を制御する発光素子駆動装置において、 前記発光素子の駆動電流値を設定するための複数のＤ／
   Ａ変換手段を有し、 前記発光素子の動作モードに応じて前記複数のＤ／Ａ変
   換手段を選択的に使用することを特徴とする発光素子駆
   動装置。