(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１レベル、前記第１レベルよりも低い第２レベル、および、前記第１レベルより低く前記第２レベルよりも高い第３レベルを含む複数の設定レベル間で光強度を変調することができる半導体レーザ制御回路であって、
前記第１レベル、第２レベル、および第３レベルの間で光強度が変調されるべき第１の期間に光検出器により実際に検知される光強度に基づいて第１の信号を生成する回路と、
記録媒体にマークを書き込む変調光パルスを形成するために前記第１レベルと第２レベルとの間でレーザ光の光強度が変調される期間であって、前記光変調パルスを構成する先頭パルスおよびマルチパルスのうち、前記先頭パルスを含まない第２の期間に前記光検出器により実際に検知される光強度に基づいて第２の信号を生成する回路と、
前記記録媒体に書き込まれたマークを消去するために前記レーザ光の光強度が前記第３レベルに保持される第３の期間に前記光検出器により実際に検知される光強度に基づいて第３の信号を生成する回路と、
前記第１から第３の信号に基づき、演算により、前記第１レベルの光強度および前記第２レベルの光強度を求める演算回路と
を備え、
前記第１の期間は、前記先頭パルスの期間、前記第２の期間および前記第３期間を含む長さに設定され、
前記演算回路の出力に基づいて前記光強度を調節する半導体レーザ制御回路。
【請求項２】
前記第１の信号は、前記第１の期間に前記光検出器により実際に検知される第１レベルの光強度ｘを持つレーザ光の生起確率をａ、第２レベルの光強度ｙを持つレーザ光の生起確率をｂ、第３レベルの光強度Ｅを持つレーザ光の生起確率をｃとした場合において、ａｘ＋ｂｙ＋ｃＥ＝Ｍ1で表現される値を示す請求項１に記載の半導体レーザ制御回路。
【請求項３】
前記第２の信号は、前記第２の期間に前記光検出器により実際に検知される第１レベルの光強度ｘを持つレーザ光の生起確率をｄ、第２レベルの光強度ｙを持つレーザ光の生起確率をｅとした場合において、ｄｘ＋ｅｙ＝Ｍ2で表現される値を示す請求項１または２に記載の半導体レーザ制御回路。
【請求項４】
前記第３の信号は、前記第３の期間に前記光検出器により実際に検知される前記第３レベルの光強度Ｅを示す請求項１から３のいずれかに記載の半導体レーザ制御回路。
【請求項５】
前記第１の信号を生成する回路は、前記光検出器の出力を受け取って、前記第１の期間内における前記出力の加重平均に相当する信号を前記第１の信号として生成する請求項１から４のいずれかに記載の半導体レーザ制御回路。
【請求項６】
前記第１の信号を生成する回路は、選択された遮断周波数を有する第１のローパスフィルタを有している請求項１から４のいずれかに記載の半導体レーザ制御回路。
【請求項７】
前記第１の信号を生成する回路は、前記第１のローパスフィルタの出力を選択されたタイミングで保持するサンプルホールド回路を有している請求項６に記載の半導体レーザ制御回路。
【請求項８】
前記第２の信号を生成する回路は、前記光検出器の出力を受け取って、前記第２の期間内における前記出力の加重平均に相当する信号を前記第２の信号として生成する請求項１から４のいずれかに記載の半導体レーザ制御回路。
【請求項９】
前記第２の信号を生成する回路は、
選択された遮断周波数を有する第２のローパスフィルタと、
前記第２のローパスフィルタの出力を選択されたタイミングで保持するサンプルホールド回路と
を有している請求項８に記載の半導体レーザ制御回路。
【請求項１０】
前記第３の信号を生成する回路は、前記光検出器の出力を選択されたタイミングで保持するサンプルホールド回路を有している請求項１から４のいずれかに記載の半導体レーザ制御回路。
【請求項１１】
前記第２の信号を生成する回路は、
選択された遮断周波数を有する第２のローパスフィルタと、
前記第２のローパスフィルタの出力におけるピーク値を選択された期間だけ保持するピークホールド回路と
を有している請求項８に記載の半導体レーザ制御回路。
【請求項１２】
前記第２のローパスフィルタの前段に帯域除去フィルタを有している請求項９に記載の半導体レーザ制御回路。
【請求項１３】
前記第２のローパスフィルタの前段に全波整流器を有している請求項９に記載の半導体レーザ制御回路。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の半導体レーザ制御回路と、
前記制御回路によって駆動される半導体レーザと、
を備えたレーザ光源。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれかに記載の半導体レーザ制御回路と、
前記制御回路によって駆動される半導体レーザと、
前記半導体レーザから放射されたレーザ光を記録媒体に照射する光学系と、
を備えた装置。
【請求項１６】
前記記録媒体に記録されている情報を再生するための回路を備えた請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光の出力変調が多値レベル間で行なわれる場合において、各レベルにおけるレーザパワーを目的値に調節するための半導体レーザ制御回路に関している。
【０００２】
【従来の技術】
情報またはデータを光学的に書き換えることが可能な記録媒体としては、相変化型記録媒体や光磁気記録媒体が知られている。
【０００３】
相変化型記録媒体に情報を書き込む場合、絞られたレーザ光を記録媒体の記録膜に照射し、記録膜を加熱融解させる。レーザ光の強度のレベルに応じて記録膜の到達温度及び冷却過程が異なるため、レーザ光の強度を変調することによって記録膜の光学特性（屈折率など）を局所的に変化させることが可能である。より具体的には、レーザ光の強度が所定のレベルを超えて強い場合、記録膜の照射部分は高温状態から急速に冷却するのでアモルファス化する。一方、レーザ光が比較的弱い場合、記録膜の照射部分は中高温状態から徐々に冷却するので結晶化する。記録膜においてアモルファス化した部分は「マーク」と呼ばれ、結晶化した部分は「スペース」と呼ばれる。マークとスペースとでは、屈折率などの光学特性が異なっている。マークおよびスペースの配列によって二値情報を記憶することが可能である。
【０００４】
相変化型記録媒体から記録情報を再生する場合、記録膜が相変化を起こさない程度に弱いレーザ光（再生光）を記録膜に照射し、その反射光を検出する。アモルファス化したマーク部分は相対的に反射率が低く、結晶化したスペース部分は相対的に反射率が高い。よって、マークからの反射光とスペースからの反射光とについて光量の違いを検出すれば、再生信号を得ることができる。
【０００５】
情報記録方式としてはパルス位置変調方式（ＰＰＭ：Pulse Position Modulation）とパルス幅変調方式（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）がある。パルス幅変調方式による記録はマークエッジ記録とも呼ばれる。
【０００６】
ＰＰＭ記録では、パルス幅が一定の比較的短いマークを様々な長さのスペースをあけて記録し、マークの位置に記録情報を割り当てる。一方、ＰＷＭ記録では、様々な長さのマークを様々な長さのスペースをあけて記録し、マーク長およびスペース長の両方に記録情報を割り当てる。通常、ＰＰＭよりもＰＷＭを採用する方が情報記録密度を高くすることができる。
【０００７】
ＰＷＭ記録を行う場合、ＰＰＭ記録と比較して長いマークを記録する。相変化型記録媒体に長いマークを記録すると、記録膜の蓄熱／放熱効果や記録感度の多様性のために、マークの幅が不均一になることがある。また、1つの長いマークを形成するために連続した記録光を記録膜に照射し続けると、長いマークの後半部に熱が過剰に蓄積し、マーク幅が広がることが知られている。このため、1つのマークを形成する場合でも、記録光を更に短い複数のパルスから構成する方式（ライト・ストラテジ）が採用されている。このように複数のパルスを用いて各マークを形成する方法および記録再生装置は、例えば、米国特許５，４９０，１２６号や米国特許５，６３６，１９４号に開示されている。
【０００８】
記録媒体に対してデータを誤りなく書き込むためには、記録媒体に照射するレーザ光の強度を適正なレベルに維持する必要がある。このような適正レベルは、記録媒体の種類によって異なるが、記録媒体が記録再生装置に挿入された後、レーザ光強度の最適化が自動的になされる。しかし、このようにして求められた最適レベルにレーザ光強度を維持するため、常に、または定期的にレーザ光の強度をモニタし、光強度がターゲットレベルからシフトしないようにレーザ光源（半導体レーザ）の制御を行なう必要がある。
【０００９】
以下、図９および図１０（ａ）〜（ｈ）を参照しながら、従来の半導体レーザ制御回路を説明する。
【００１０】
図９は、従来の半導体レーザ制御回路の構成を示している。この制御回路は、半導体レーザ１を駆動する電流を制御し、図１０（ｄ）に示すようなパルス波形を有するレーザ光を半導体レーザ１から放射させることができる。
【００１１】
半導体レーザ１から放射されたレーザ光の強度（パワーレベル）は、モニタ用光検出器２によって電流信号に変換される。この電流信号は、次に電流−電圧変換器３によって電圧信号に変換される。電圧信号は、図９に示されるピーク値検波器４、ボトム値検波器５、およびサンプルホールド回路６に入力される。
【００１２】
ピーク値検波器４は、入力された電圧信号の波形におけるピーク値レベルのエンベロープを検出し、ボトム値検波器５がボトム値レベルのエンベロープを検出する。サンプルホールド回路６は、レーザ光のバイアス値レベルを検出する。
【００１３】
ピーク値検波器４、ボトム値検波器５、およびサンプルホールド回路６の出力は、それぞれ、ピーク値電流制御手段７、ボトム値電流制御手段１２、およびバイアス値電流制御手段１７に入力される。
【００１４】
ピーク値電流制御手段７はピーク値検波回路４からの出力と所定の基準ピーク値電圧８とを比較し、ピーク値電流源９から流れ出る電流の値を制御する。この電流は、図１０（ａ）に示されるピーク値変調信号１０に応じて開閉するスイッチ１１を介して半導体レーザ１に供給される。
【００１５】
ボトム値電流制御手段１２は、ボトム値検波回路５からの出力と所定の基準ピーク値電圧１３とを比較し、ボトム値電流源１４から流れ出る電流の値を制御する。この電流は、図１０（ｂ）に示されるボトム値変調信号１５に応じて開閉するスイッチ１６を介して半導体レーザ１に供給される。
【００１６】
バイアス値電流制御手段１７は、バイアス値サンプルホールド回路６からの出力と所定の基準バイアス値電圧１８とを比較し、バイアス値電流源１９から流れ出る電流の値を制御する。この電流は、図１０（ｃ）に示されるバイアス値変調信号２０に応じて開閉するスイッチ２１を介して半導体レーザ１に供給される。
【００１７】
ピーク値電流源９、ボトム値電流源１４、およびバイアス値電流源１９から半導体レーザに供給される電流の組み合わせによって半導体レーザ１は駆動され、図１０（ｄ）に示されるように３つのレベル間で変調された波形を持つレーザ光を放射する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の制御回路によれば、変調信号のクロック周波数が高くなると、変調光パルス波形のピーク値とボトム値を正確に検出できなくなり、光パルスのピーク値およびボトム値が、それぞれの目標値からずれてしまうという問題点がある。以下、この問題点を説明する。
【００１９】
通常の光ディスク記録装置に使用されているような光ヘッドには、価格の観点から、極めて高速で応答できる光検出器は搭載されない。したがって、通常の光ディスク記録装置に用いられる光検出器の場合、変調信号のクロック周波数が高くなってくると記録時の変調光パルス波形を忠実に検出できる周波数特性を確保するのが、困難になってくる。
【００２０】
一般的に光検出器２の周波数特性を向上させるためには、周波数特性に優れた高価な光検出器を用い、その光検出器に対してモニタ対象のレーザ光を絞って入射させる必要がある。しかし、通常の光ディスク記録装置に使用される光検出器の周波数特性は充分ではない。
【００２１】
光検出器２の周波数特性が不充分である場合、レーザ光強度は、光検出器２によって検知されると、図１０（ｆ）に示されるような波形を持った信号として光検出器２から出力される。より正確に言えば、図１０（ｆ）は、電流−電圧変換器３から出力された電圧信号の波形を示しているが、信号波形は、電流−電圧変換器３の前後で実質的に同じである。
【００２２】
図１０（ｄ）および（ｆ）を比較するとわかるように、光検出器２の出力波形はレーザ光の強度波形を正確には再現しておらず、レーザ光の強度波形を鈍らせた形状を有している。
【００２３】
このような出力波形に対してピーク検波を行なうと、得られるピーク値は図１０（ｅ）のレベルとなる。一方、上記出力波形に対してボトム検波を行なうと、得られるボトム値は図１０（ｇ）のレベルとなる。ここで、図１０（ｅ）は、ピーク値検波回路４の出力を示し、図１０（ｇ）は、ボトム値検波回路５の出力を示している。
【００２４】
もし、光検出器２が図１０（ｄ）に示される波形を忠実に再生するために必要な周波数特性を有していれば、レベル２３にあるピーク検波出力とレベル２４にあるボトム検波出力が得られる。言いかえると、ピーク値とボトム値との間のレベル差は、光検出器２の周波数特性が充分であれば参照符号「２５」で示される大きさを持つべきところ、現実には光検出器２の周波数特性が不充分であるために参照符号「２６」で示されるような相対的に小さな大きさを持つと判定されてしまう。
【００２５】
図１０（ｅ）のレベルにある信号がピーク値電流制御手段７に入力されると、実際の光パルスのピーク値２３より過小なピーク値が検出されたと誤認される。その結果、ピーク値を大きくするように制御が行なわれるため、図１０（ｈ）に示すように、パワー制御後の変調光パルスのピーク値は基準ピーク値２７よりも大きくなってしまう。ここで、図１０（ｈ）は、上記制御回路を用いてレーザ光のパワーレベル制御を行なった後のレーザ光の強度波形を示している。
【００２６】
一方、図１０（ｇ）のレベルにある信号がボトム値電流制御手段１２に入力されると、実際に光パルスのボトム値２４より過大なボトム値が検出されたと誤認される。その結果、ボトム値を低くするように制御が行なわれるため、図１０（ｈ）に示すように、パワー制御後の変調光パルスのボトム値は基準ボトム値２８よりも小さくなってしまう。
【００２７】
このように変調信号のクロック周波数が高くなると、光検出器の周波数特性が不充分となる結果、変調光パルス波形のピーク値とボトム値とを正確に検出することができなくなる。このことは、半導体レーザの正確な制御を困難にし、光パルスのピーク値およびボトム値の変動または誤差を大きくするとという問題を引き起こす。
【００２８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光検出器の周波数特性が不十分であっても、光パルスのピーク値とボトム値を所定のレベルに正確に制御できる半導体レーザ制御回路を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体レーザ制御回路は、第１レベル、前記第１レベルよりも低い第２レベル、および、前記第１レベルより低く前記第２レベルよりも高い第３レベルを含む複数の設定レベル間で光強度を変調することができる半導体レーザ制御回路であって、前記第１レベル、第２レベル、および第３レベルの間で光強度が変調されるべき第１の期間に光検出器により実際に検知される光強度に基づいて第１の信号を生成する回路と、前記第１レベルと第２レベルとの間でレーザ光の光強度が変調されるべき第２の期間に前記光検出器により実際に検知される光強度に基づいて第２の信号を生成する回路と、前記レーザ光の光強度が前記第３レベルにあるべき第３の期間に前記光検出器により実際に検知される光強度に基づいて第３の信号を生成する回路と、前記第１から第３の信号に基づき、演算により、前記第１レベルの光強度および前記第２レベルの光強度を求める演算回路とを備え、前記演算回路の出力に基づいて前記光強度を調節する。
【００３０】
ある好ましい実施形態では、前記第１の信号は、前記第１の期間に前記光検出器により実際に検知される第１レベルの光強度ｘを持つレーザ光の生起確率をａ、第２レベルの光強度ｙを持つレーザ光の生起確率をｂ、第３レベルの光強度Ｅを持つレーザ光の生起確率をｃとした場合において、ａｘ＋ｂｙ＋ｃＥ＝Ｍ1で表現される値を示す。
【００３１】
ある好ましい実施形態では、前記第２の信号は、前記第２の期間に前記光検出器により実際に検知される第１レベルの光強度ｘを持つレーザ光の生起確率をｄ、第２レベルの光強度ｙを持つレーザ光の生起確率をｅとした場合において、ｄｘ＋ｅｙ＝Ｍ2で表現される値を示す。
【００３２】
ある好ましい実施形態において、前記第３の信号は、前記第３の期間に前記光検出器により実際に検知される前記第３レベルの光強度Ｅを示す。
【００３３】
ある好ましい実施形態において、前記第１の信号を生成する回路は、前記光検出器の出力を受け取って、前記第１の期間内における前記出力の加重平均に相当する信号を前記第１の信号として生成する。
【００３４】
ある好ましい実施形態において、前記第１の信号を生成する回路は、選択された遮断周波数を有する第１のローパスフィルタを有している。
【００３５】
ある好ましい実施形態において、前記第１の信号を生成する回路は、前記第１のローパスフィルタの出力を選択されたタイミングで保持するサンプルホールド回路を有している。
【００３６】
ある好ましい実施形態において、前記第２の信号を生成する回路は、前記光検出器の出力を受け取って、前記第２の期間内における前記出力の加重平均に相当する信号を前記第２の信号として生成する。
【００３７】
ある好ましい実施形態において、前記第２の信号を生成する回路は選択された遮断周波数を有する第２のローパスフィルタと、前記第２のローパスフィルタの出力を選択されたタイミングで保持するサンプルホールド回路とを有している。
【００３８】
ある好ましい実施形態において、前記第３の信号を生成する回路は、前記光検出器の出力を選択されたタイミングで保持するサンプルホールド回路を有している。
【００３９】
ある好ましい実施形態において、前記第２の信号を生成する回路は、選択された遮断周波数を有する第２のローパスフィルタと、前記第２のローパスフィルタの出力におけるピーク値を選択された期間だけ保持するピークホールド回路とを有している。
【００４０】
ある好ましい実施形態においては、前記第２のローパスフィルタの前段に帯域除去フィルタを有している。
【００４１】
ある好ましい実施形態においては、前記第２のローパスフィルタの前段に全波整流器を有している。
【００４２】
本発明の他の半導体レーザ制御回路は、第１レベルと前記第１レベルよりも低い第２レベルとの間で光強度を変調することができる半導体レーザ制御回路であって、前記第１レベルと前記第２レベルとの間で光強度が変調されるべき期間に光検出器により実際に検知される光強度の加重平均を示す信号を生成する回路と、光強度が第２レベルにあるべき期間に前記光検出器により実際に検知される光強度を示す信号を生成する回路と、前記２つの信号に基づき、演算により、前記第１レベルの光強度を求める演算回路とを備え、前記演算回路の出力に基づいて、レーザ光の光強度を調節する。
【００４３】
ある好ましい実施形態において、前記加重平均を示す信号は、前記第１レベルと前記第２レベルとの間で光強度が変調されるべき期間に前記光検出器により実際に検知される第１レベルの光強度ｘを持つレーザ光の生起確率をｄ、第２レベルの光強度ｙを持つレーザ光の生起確率をｅとした場合において、ｄｘ＋ｅｙ＝Ｍ2で表現される値を示す。
【００４４】
ある好ましい実施形態において、前記加重平均を示す信号を生成する回路は、選択された遮断周波数を有するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力を選択されたタイミングで保持するサンプルホールド回路とを有している。
【００４５】
ある好ましい実施形態において、前記光強度が第２レベルにあるべき期間に前記光検出器により実際に検知される光強度を示す信号を生成する回路は、前記光検出器の出力を選択されたタイミングで保持するサンプルホールド回路を有している。
【００４６】
本発明のレーザ光源は、前記いずれかの半導体レーザ制御回路と、前記制御回路によって駆動される半導体レーザとを備えている。
【００４７】
本発明の装置は、前記いずれかの半導体レーザ制御回路と、前記制御回路によって駆動される半導体レーザと、前記半導体レーザから放射されたレーザ光を記録媒体に照射する光学系とを備えている。
【００４８】
ある好ましい実施形態において、この装置は前記記録媒体に記録されている情報を再生するための回路を備えている。
【００４９】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、図１および図２（ａ）〜（ｊ）を参照しながら、本発明による半導体レーザ制御回路の第１の実施形態を説明する。
【００５０】
本実施形態の半導体レーザ制御回路は、半導体レーザの駆動電流を制御し、半導体レーザから放射された光の強度を、第１レベル（ピーク値レベル）、第２レベル（ボトム値レベル）、および第３レベル（バイアス値レベル）からなる３つの設定レベル間で変調する。なお、ボトム値レベルはピーク値レベルよりも低く、バイアス値レベルはピーク値レベルよりも低く、ボトム値レベルよりも高く設定されている。半導体レーザ１の出力光強度の波形は、図２（ｄ）に示されている。図２（ｄ）では、マークの書き込みのためにピーク値レベルとボトム値レベルとの間で光強度が変調される期間（マルチパルス部分４５が生成される期間）、および、データ消去のためにバイアス値レベルに光強度が保持される期間を含む或る期間が示されている。ピーク値レベルとボトム値レベルとの間で光強度が変調される期間において、その期間に相当する長さを有するマークが記録媒体に書き込まれる。これに対し、光強度がバイアス値レベルに保持される期間においては、記録媒体に記録されていたマークが消去される。
【００５１】
上記２種類の期間を含む充分に長い期間において、光強度はピーク値レベル、ボトム値レベル、およびバイアス値レベルからなる３つの設定レベル間で変調されることになる。本明細書では、この充分に長い期間を「第１の期間」、マークを記録媒体に書き込んでいる期間を「第２の期間」、記録媒体上のマークを消去している期間を「第３の期間」と称することとする。
【００５２】
本実施形態の半導体レーザ制御回路は、第１の期間に光検出器２によって実際に検知されるレーザ光強度に基づいて第１の信号を生成する回路Ａと、第２の期間に光検出器２によって実際に検知されるレーザ光強度に基づいて第２の信号を生成する回路Ｂ１と、第３の期間に光検出器２によって実際に検知されるレーザ光強度に基づいて第３の信号を生成する回路Ｃとを備えている。
【００５３】
本実施形態では、上記の第１から第３の信号に基づき、演算プロセッサ３４により、ピーク値レベルおよびボトム値レベルのレーザ光強度を求め、演算プロセッサ３４の出力に基づいてレーザ光強度を調節する。
【００５４】
以下、本半導体レーザ制御回路の構成をより詳細に説明する。
【００５５】
フォトダイオード（ＰＤ）などから構成される光検出器２は、半導体レーザ１から放射されたレーザ光の一部を受け取り、その強度に応じて電流信号を生成する。好ましくは、半導体レーザ１の一つの端面から出射された強いレーザ光が記録媒体に照射され、反対の端面から出射された弱いレーザ光（モニタ光）が光検出器２の受光面を照射するように配置される。
【００５６】
電流−電圧変換器（ＩＶ）３は、光検出器２から出力された電流信号を電圧信号に変換する。電圧信号は、光検出器２から出力された電流信号の波形と同様の波形を有しており、その形状は、図２（ｅ）に示されている。電圧信号は、光検出器２の応答特性に従い、図２（ｄ）のレーザ光出力波形を幾分ならした形状を有している。
【００５７】
本実施形態では、従来技術とは異なる方法を用い、この電圧波形から変調レーザ光の強度におけるピーク値レベルおよびボトム値レベルを求め、それによって、レーザ光の出力強度を目的とする各レベルに近づけるように半導体レーザの駆動を制御することができる。
【００５８】
電流−電圧変換器３から出力された電圧信号は、図１に示されるように、回路Ａ、回路Ｂ１、および回路Ｃに並列的に入力される。
【００５９】
回路Ａは、第１のローパスフィルタ（ＬＰ１）３０と第１のサンプルホールド（Ｓ／Ｈ１）回路３２とを備えている。
【００６０】
ローパスフィルタ３０は、電流−電圧変換器３の出力を受け取り、予め設定された周波数（遮断周波数）以下の周波数成分を透過させ、遮断周波数を超える高周波成分を減衰させる。その結果、ローパスフィルタ３０は、入力信号の高周波成分が抑制された信号を出力する。
【００６１】
サンプルホールド回路３２は、ローパスフィルタ３０から出力された信号を相対的に短い期間にサンプリングし、その後、その信号をサンプルされた値に相対的に長い期間ホールドする機能を有している。サンプルホールド回路３２は、ローパスフィルタ３０の出力が安定し、特定の値（入力信号を平均化した値）に収束したタイミング（平均値検出タイミング）で信号のサンプリングを実行する。サンプルホールド回路３２の出力は、光検出器２の出力の第１期間における加重平均値Ｍ１を表しており、第１のＡＤコンバータ（ＡＤ１）３３に入力され、デジタル信号Ｍ１に変換される。デジタル信号Ｍ１は演算プロセッサ３４に入力される。サンプルホールド回路３２によるサンプリングは、不図示のＳ／Ｈタイミング発生回路が生成したタイミング信号３１（図２（ｇ））がサンプルホールド回路３２に入力されたときに実行される。Ｓ／Ｈタイミング発生回路は、不図示の記録パルス発生器から送出される信号に基づいて動作する。記録パルス発生器は、記録されるべきデータを符号化する変調器の出力に基づいて、図２（ａ）〜（ｃ）に示す信号を生成する機能を有している。
【００６２】
第１のローパスフィルタ３０の遮断周波数は、前述のように、入力電圧信号のピーク値、ボトム値、およびバイアス値を平滑化し、それらの加重平均値Ｍ１に対応する大きさの信号を出力するように選択される。具体的には、次のように決定される。
【００６３】
マルチパルス部分４５に含まれる一つのパルスの幅をＴ秒とすると、第１のローパスフィルタ３０の遮断周波数ｆｃ1は、例えば１／（１００Ｔ）〜１／（５０Ｔ）の範囲内に含まれるように選択される。本実施形態では、Ｔ＝４０ナノ秒程度なので、第１のローパスフィルタ３０の遮断周波数ｆｃ1は２５０〜５００ｋＨｚ程度になる。
【００６４】
回路Ｂ１は、第２のローパスフィルタ（ＬＰ２）３５と第２のサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ２）３６とを備えている。ローパスフィルタ３５は、電流−電圧変換器３の出力を受け取り、予め設定された周波数以上の周波数成分を抑制した信号を出力する。サンプルホールド回路３６は、ローパスフィルタ３５から出力された信号を相対的に短い期間にサンプリングし、その後、その信号をサンプルされた値に相対的に長い期間ホールドする機能を有している。サンプルホールド回路３６は、ローパスフィルタ３５の出力が安定し、特定の値に収束したタイミング（平均値検出タイミング）で、信号のサンプリングを実行する。サンプルホールド回路３６によるサンプリングは、上記のＳ／Ｈタイミング発生回路が生成したタイミング信号３７（図２（ｉ））がサンプルホールド回路３６に入力されたときに実行される。サンプルホールド回路３６の出力は、光検出器２の出力の第２の期間における加重平均値Ｍ２を表しており、第２のＡＤコンバータ（ＡＤ２）３８に入力され、デジタル信号Ｍ２に変換される。このデジタル信号Ｍ２も演算プロセッサ３４に入力される。
【００６５】
第２の期間は、図２（ｄ）に示すように、同一周期のパルスの繰り返し部分（マルチパルス部分４５）の期間に対応している。第２のローパスフィルタ３５の遮断周波数は、その出力がマルチパルス部分４５の加重平均値Ｍ２を示すように選択される。第２のローパスフィルタ３５の遮断周波数ｆｃ2は、例えば１／３Ｔ程度に設定される。
【００６６】
回路Ｃは、電流−電圧変換器３から出力された電圧信号に対してサンプルおよびホールドを行なう第３のサンプルホールド（Ｓ／Ｈ３）回路３９を備えている。第３のサンプルホールド回路３９は、光強度のバイアス値レベルが安定し、特定の値（バイアス値）に収束したタイミング（バイアス値検出タイミング）でサンプルホールドを実行する。サンプルホールド回路３９によるサンプリングは、上記のＳ／Ｈタイミング発生回路が生成したタイミング信号４０（図２２（ｊ））がサンプルホールド回路３９に入力されたときに実行される。第３のサンプルホールド回路３９の出力は、光検出器２の出力の第３の期間における値Ｅを表している。第３のサンプルホールド回路３９の出力は、第３のＡＤコンバータ４０（ＡＤ３）に入力され、デジタル信号Ｅに変換される。このデジタル信号Ｅも演算プロセッサ３４に入力される。
【００６７】
第３のサンプルホールド回路３９の出力からノイズ等を除去し、より安定化すれば、より正確なバイアス値レベルを得ることができる。この目的のため、第３のサンプルホールド回路３９の前段にローパスフィルタ等の帯域制限フィルタを挿入しても良い。
【００６８】
また、第１のＡＤコンバータ３３、第２のＡＤコンバータ３８、第３のＡＤコンバータ４１から演算プロセッサ３４に入力されたデータに対して演算プロセッサ内で適正な補正を行ってもよい。そのようなデータの補正により、ローパスフィルタやサンプルホールド回路のオフセット電圧を補償したり、それらの周波数特性による悪い影響を減少させたりすることができる。また、出力波形の残留リップルの影響を除去することも可能である。
【００６９】
本実施形態における演算プロセッサ３４は、予め記録されたプログラムにしたがってデジタルデータに対する演算処理を行なうデジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）から構成されており、上記３種類の入力データから、半導体レーザ１に流すべきピーク電流値Ｉｐ、ボトム電流値Ｉｂ、およびバイアス電流値Ｉｅを決定し、各々の電流データを出力する。
【００７０】
演算プロセッサ３４から出力されたピーク電流値Ｉｐのデータは、第１のＤＡコンバータ４２に入力され、アナログの電流値に変換される。ピーク電流値Ｉｐは、ピーク値変調信号１０に応じて開閉する第１スイッチ１１を介して半導体レーザ１に供給される。
【００７１】
演算プロセッサ３４から出力されたボトム電流値Ｉｂのデータは、第２のＤＡコンバータ４３に入力され、アナログの電流値に変換される。ボトム電流値Ｉｂは、ボトム値変調信号１５に応じて開閉する第２スイッチ１６を介して半導体レーザ１に供給される。
【００７２】
演算プロセッサ３４から出力されたバイアス電流値Ｉｅのデータは、第３のＤＡコンバータ４４に入力され、アナログの電流値に変換される。そして、第３スイッチ２１に入力され、パルス電流にスイッチングして半導体レーザ１を同様に駆動する。バイアス電流値Ｉｅは、バイアス値変調信号２０に応じて開閉する第３スイッチ２１を介して半導体レーザ１に供給される。
【００７３】
次に、図２（ａ）〜（ｊ）を参照しながら、図１の回路の動作を詳しく説明する。
【００７４】
図２（ａ）は、「Ｌｏｗ」レベルと「Ｈｉｇｈ」レベルとの間で変化するピーク値変調信号波形１０を示している。ピーク値変調信号波形１０が「Ｈｉｇｈ」レベルにある時、図１のスイッチ１１が閉状態になり、ピーク値レベルを規定する電流がスイッチ１１を通って半導体レーザ１に与えられる。
【００７５】
図２（ｂ）は、本来は「Ｌｏｗ」レベルと「Ｈｉｇｈ」レベルとの間で変化するボトム値変調信号波形１５を示している。図２（ｂ）では、「ｈｉｇｈ」レベルにある状態が示されている。ボトム値変調信号波形１５は、ボトム値のパワーレベル以上に光パルスを駆動するタイミング時に「Ｈｉｇｈ」レベルになる。ボトム値変調信号波形１５が「Ｈｉｇｈ」レベルにある時、図１のスイッチ１６が閉状態になり、ボトム値レベルを規定する電流がスイッチ１６を通って半導体レーザ１に与えられる。ボトム値変調信号波形１５は、情報の書き込みモードでは「Ｈｉｇｈ」レベルにあり、読み出しモードでは「Ｌｏｗ」レベルにある。
【００７６】
図２（ｃ）は、「Ｌｏｗ」レベルと「Ｈｉｇｈ」レベルとの間で変化するバイアス値変調信号波形２０を示している。バイアス値変調信号波形２０が「Ｈｉｇｈ」レベルにある時、図１のスイッチ２１が閉状態になり、バイアス値レベルを規定する電流がスイッチ２１を通って半導体レーザ１に与えられる。バイアス値変調信号波形２０は、ピーク値変調信号波形１０が「Ｌｏｗ」レベルにある時のみ、「Ｈｉｇｈ」レベルにある。また、バイアス値変調信号波形２０が「Ｌｏｗ」レベルにある時のみ、ピーク値変調信号波形１０は「Ｈｉｇｈ」レベルに変化する。
【００７７】
図２（ｄ）は、このような３種類の変調信号の組み合わせによって駆動された半導体レーザ１の出力光波形を示している。
【００７８】
図２（ｅ）は、電流−電圧変換器３から出力される電圧波形を示している。この電圧波形は、光検出器２の応答特性に応じて、実際の出力光波形がなまった形状を有している。図２（ｅ）において、参照符号「４７」で示されるレベルは、ピーク値とボトム値の加重平均値に対応している。
【００７９】
図２（ｆ）は、第１のローパスフィルタ３０の出力波形である。第１のローパスフィルタ３０の出力が安定する充分に長い期間（第１の期間）において、ピーク値の生起確率をａ、ボトム値の生起確率をｂ、バイアス値の生起確率をｃ、光検出器により実際に検知されるピーク値レベルの光強度をｘ、ボトム値レベルの光強度をｙ、バイアス値レベルの光強度をＥとすると、以下の式１および式２が成立する。
【００８０】
ａ＋ｂ＋ｃ＝１                                  式１
ａｘ＋ｂｙ＋ｃＥ＝Ｍ１                          式２
値Ｍ１は、第１の期間における光強度の加重平均値である。高周波成分が均された第１のローパスフィルタ３０の出力は、加重平均値Ｍ１に対応するレベルを示す。
【００８１】
変調前のデータが略ランダム信号から構成される場合、このデータを変調することによって得られる各符号の生起確率を算出することが可能である。各符号を半導体レーザの光変調パルス列に変換する規則に基づけば、各符号の生起確率から生起確率ａ、ｂ、およびｃを求めることができる。
【００８２】
特に、符号が特定のパターン（例えば４Ｔ信号のマークとスペースの繰り返しパターン）を有する場合、そのパターンの生起確率が簡単にわかるため、各符号を半導体レーザの光変調パルス列に変換する規則に基づいて、生起確率ａ、ｂ、およびｃを容易に算出することができる。
【００８３】
図２（ｇ）は、ローパスフィルタ３０の出力が収束安定したときに、その出力をサンプルホールドするためのタイミング信号３１の波形を示している。
【００８４】
光パルスがランダムに変調されている場合、第１のローパスフィルタ３０の出力が収束安定した時以降であれば、任意のタイミングでサンプルホールドを実行することができる。これに対し、光パルスが特定のパターンで変調されている区間が存在し、その特定パターンの部分のみで構成された光パルスの所定の区間でピーク値、ボトム値、およびバイアス値の平均値を検出する場合においては、特定のパターンの所定区間内で第１のローパスフィルタ３０の出力である平均値が収束安定したタイミングでサンプルホールドすれば良い。
【００８５】
図２（ｈ）は、第２のローパスフィルタ３５の出力波形である。マルチパルス部分４５では、光強度がピーク値レベルとボトム値レベルとの間で変調される。マルチパルス部分４５のパルスの数は書き込むべきマークの長さに応じて決定される。マルチパルス部分４５における各パルスの幅およびパルス間隔は、設定された大きさを有するため、これにより、マルチパルス部分４５におけるピーク値およびボトム値の生起確率は簡単に求められる。マルチパルス部分４５におけるピーク値の生起確率をｄ、ボトム値の生起確率をｅとすると、下記の式３および式４が成立する。
【００８６】
ｄ＋ｅ＝１                                      式３
ｄｘ＋ｅｙ＝Ｍ２                                式４
ここで、ｘおよびｙは、それぞれ、光検出器２により実際に検知されるピーク値レベルの光強度およびボトム値レベルの光強度である。
【００８７】
値Ｍ２は、第２の期間における光強度の加重平均値となる。第２のローパスフィルタ３５の出力が安定した期間（第２の期間）４６において、第２のローパスフィルタ３５の出力は値Ｍ２に対応するレベルを示す。そして、値Ｍ２は、図２（ｅ）の参照符号「４７」で示されるレベルに対応している。
【００８８】
マルチパルス部分４５のピーク値生起確率ｄおよびボトム値生起確率ｅは、マルチパルス部分４５が繰り返し周期波形である場合、そのデューティから容易に求まる。繰り返し周期波形でなければ、レーザ光を変調するためのパルス列に変換する規則に従う。
【００８９】
図２（ｉ）は、ローパスフィルタ３５の出力が収束安定したときに、その出力をサンプルホールドするためのタイミング信号３７の波形を示している。
【００９０】
図２（ｊ）は、電流−電圧変換器３の出力がバイアス値レベルに収束安定したとき、その出力をサンプルホールドするためのタイミング信号４０の波形を示している。
【００９１】
次に、図１１を参照しながら、演算プロセッサ３４による演算のフローを説明する。
【００９２】
まず、前述したようにして、値Ｍ１、Ｍ２、およびＥを示すデータが演算プロセッサ３４に入力される（ステップ４９）。そして、充分に長い期間におけるピーク値レベル（Ｐp）、ボトム値レベル（Ｐb）、バイアス値レベル（Ｐe）の生起確率ａ、ｂおよびｃと、マーク期間におけるピーク値レベル（Ｐp）およびボトム値レベル（Ｐb）の生起確率ｄおよびｅが入力される（ステップ５０）。
【００９３】
値ｘおよびｙを未知数とした場合、前述の式２および式４は、下記の連立１次方程式を構成する。
【００９４】
ａｘ＋ｂｙ＋ｃＥ＝Ｍ１                          式２
ｄｘ＋ｅｙ＝Ｍ２                                式４
符号化規則から求められた生起確率ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅと、測定により求められた値Ｍ１、Ｍ２、およびＥが既知であるため、未知数はｘおよびｙだけであり、上記連立方程式を解くことが可能である。ステップ５１において、上記連立方程式を解くことにより、値ｘおよびｙが求められる。
【００９５】
このようにして求められた値ｘおよびｙ、ならびに測定値Ｅを、所定の設定基準値と比較すれば、差分値Δｘ、Δｙ、およびΔＥが計算される（ステップ５２）。すなわち、ピーク値レベルの目標値（設定基準パワー値）をＶｐ、ボトム値レベルの目標値（設定基準パワー値）をＶｂ、バイアス値レベルの目標値（設定基準パワー値）をＶｅとすると、以下の式が成立する。
【００９６】
Δｘ＝Ｖｐ−ｘ                                  式５
Δｙ＝Ｖｂ−ｙ                                  式６
ΔＥ＝Ｖｅ−Ｅ                                  式７
ステップ５３では、上記の演算により求められた差分値Δｘ、Δｙ、およびΔＥから、下記の式８〜１０を用いて半導体レーザ１に流すべき電流値データを決定する。
【００９７】
Ｉｐ＝Ｋ（ｘ＋Δｘ）                            式８
Ｉｂ＝Ｋ（ｙ＋Δｙ）                            式９
Ｉｅ＝Ｋ（Ｅ＋ΔＥ）                            式１０
ここで、Ｋは電流変換係数、Ｉｐはピーク値電流データ、Ｉｂはボトム値電流データ、Ｉｅはバイアス値電流データである。
【００９８】
ステップ５４では、ピーク値電流データＩｐ、ボトム値電流データＩｂ、およびバイアス値電流データＩｅを、それぞれ、第１のＤＡコンバータ４２、第２のＤＡコンバータ４３、および第３のＤＡコンバータ４４へ出力する。
【００９９】
このように本実施形態によれば、光検出器の周波数特性が不十分であっても、ローパスフィルタの遮断周波数を適切に選択することにより、受光波形の所定区間の加重平均値と、マルチパルス部分の部分区間のピーク値とボトム値との加重平均値を検出することが可能になる。そして、この２種類の加重平均値に基づき、演算により、受光波形のピーク値とボトム値を求めることができるため、光パルスのピーク値とボトム値を目的のレベルに正確に制御することができる。
【０１００】
なお、本実施形態における光パルスのパワーレベルは、ピーク値、ボトム値、およびバイアス値の３つのレベルから構成されているが、本発明は、光パルスのパワーレベルが３つ以上のレベルを含んでいる場合にも適用可能である。
【０１０１】
（実施形態２）
図３および図４（ａ）〜（ｋ）を参照しながら、本発明による半導体レーザ制御回路の第２の実施形態を説明する。
【０１０２】
図３は、本実施形態の半導体レーザ制御回路の構成を示している。図４（ａ）〜（ｋ）は、本半導体レーザ制御回路の主要部における信号波形を示している。図４（ａ）〜（ｇ）および（ｋ）は、それぞれ、図２（ａ）〜（ｇ）および（ｊ）に対応しており、これらは同一信号波形を示している。
【０１０３】
本実施形態と第１の実施形態との主な相違点は、本実施形態の半導体レーザ制御回路が、回路Ｂ１の代わりに回路Ｂ２を有している点にある。
【０１０４】
以下、本半導体レーザ制御回路の構成をより詳細に説明する。
【０１０５】
まず、半導体レーザ１から放射された光パルスの強度を光検出器２によって電流信号に変換し、この電流信号を電流−電圧変換器３で電圧信号に変換する。電流−電圧変換器３から出力された電圧信号は、回路Ａ、回路Ｂ２、および回路Ｃに並列的に入力される。回路ＡおよびＣの構成は、第１の実施形態で使用している回路ＡおよびＣの構成と同じであるため、以下においては、回路Ｂ２の構成と機能を詳しく説明する。
【０１０６】
回路Ｂ２は、前述のローパスフィルタ３６とは異なるフィルタ特性を有するローパスフィルタ５５と、このローパスフィルタ５５の出力が安定し、特定の値に収束したタイミング（平均値検出タイミング）でローパスフィルタ５５の出力に対してサンプルホールドを行なうサンプルホールド回路５６とを備えている。サンプルホールド回路５６の出力は、光検出器２の出力の第２期間における加重平均値Ｍ２を表しており、第２のＡＤコンバータ３８に入力され、デジタル信号Ｍ２に変換される。
【０１０７】
ローパスフィルタ５５は、第１の実施形態で使用しているローパスフィルタ３５の遮断周波数よりも高い遮断周波数を有している。第１の実施形態で用いられたローパスフィルタ３５の遮断周波数は、出力そのものから直接的に加重平均値が得られるような大きさに選択されているが、ローパスフィルタ５５の遮断周波数は、図４（ｄ）に示されるマルチパルス部分４５の前に位置している先頭パルス１４５の影響が後方へ及ばないように選択されている。マルチパルス部分４５の期間が短い場合、ローパスフィルタ５５の出力から直接的に加重平均値が得られるような遮断周波数を選択すると、先頭パルス１４５の影響がマルチパルス部分４５の検出レベルを変化させるため、出力がマルチパルス部分４５の真の加重平均値からシフトするおそれがある。特にマルチパルス部分４５の期間が短い場合、先頭パルス１４５の影響によって正しい加重平均値を得ることができなくなる。
【０１０８】
図４（ｈ）は、ローパスフィルタ５５の出力波形を示している。本実施形態では、ローパスフィルタ５５の遮断周波数を高くすることによって、ローパスフィルタ５５の出力のうち先頭パルスに対応する部分のレベルを均し、その部分の影響がマルチパルス部分４５に対応する出力波形に及ばないようにしている。このようにすることで、ローパスフィルタ５５の設計条件範囲が第１の実施形態で用いたローパスフィルタ３５よりも拡がる利点も得られる。
【０１０９】
図４（ｈ）に示すように、ローパスフィルタ５５の出力波形には、遮断周波数の上昇によってリプルが現れる。本実施形態では、リプルが残る信号をピークホールド回路５６へ入力し、残留リプルのピーク値を検出する。図４（ｉ）は、ローパスフィルタ５５の出力波形における残留リプルが安定したときに、その出力をサンプルホールドするためのタイミング信号５７の波形を示している。ピークホールド動作は、ローパスフィルタ５５から出力される信号のリプルが規則的に変化し始めた後、図４（ｉ）のタイミング信号５７に応答して行なわれる。
【０１１０】
図４（ｊ）は、ピークホールド回路５６の出力５９を示している。出力５９の大きさは、ローパスフィルタ５５の出力のピーク値５８を表しており、この検出レベルは真の加重平均値よりも残留リプル振幅の分だけ大きい。
【０１１１】
ピークホールド回路５６の出力は、第２のＡＤコンバータ３８に入力され、デジタルデータに変換される。このデジタルデータは、演算プロセッサ３４に入力される。ピークホールド回路５５の出力５９のレベルは、前述したように、真の加重平均値よりも残留リプル振幅の分だけ大きい。このため、このため、真の加重平均値を得るには演算プロセッサ３４内で補正処理を行なえばよい。この補正処理は、例えば、第２のＡＤコンバータ３８の出力値に一定の数値を掛ければ良い。
【０１１２】
演算プロセッサ３４は、前述した演算と同様の演算により、半導体レーザ１に供給する流すピーク電流値Ｉｐ、ボトム電流値Ｉｂ、およびバイアス電流値Ｉｅを決定し、電流データを出力する。
【０１１３】
本実施形態では、ピークホールド回路５５を用いたが、代わりに、ボトムホールド回路を用いてもよい。
【０１１４】
（実施形態３）
図５および図６（ａ）〜（ｋ）を参照しながら、本発明による半導体レーザ制御回路の第３の半導体レーザ制御回路の実施形態を説明する。
【０１１５】
図５は、本実施形態の半導体レーザ制御回路の構成を示している。図６（ａ）〜（ｋ）は、本半導体レーザ制御回路の主要部における信号波形を示している。図６（ａ）〜（ｇ）、（ｊ）、および（ｋ）は、それぞれ、図２（ａ）〜（ｇ）、（ｉ）、および（ｊ）に対応しており、これらは同一信号波形を示している。
【０１１６】
本実施形態と第１の実施形態との主な相違点は、本実施形態の半導体レーザ制御回路が、回路Ｂ１の代わりに回路Ｂ３を有している点にある。
【０１１７】
以下、本半導体レーザ制御回路の構成をより詳細に説明する。
【０１１８】
まず、半導体レーザ１から放射された光パルスの強度を光検出器２によって電流信号に変換し、この電流信号を電流−電圧変換器３で電圧信号に変換する。電流−電圧変換器３から出力された電圧信号は、回路Ａ、回路Ｂ３、および回路Ｃに並列的に入力される。回路ＡおよびＣの構成は、第１の実施形態で使用している回路ＡおよびＣの構成と同じであるため、以下においては、回路Ｂ３の構成と機能を詳しく説明する。
【０１１９】
回路Ｂ３は、帯域除去フィルタ６０と、ローパスフィルタ６１と、このローパスフィルタ６１の出力が安定し、特定の値に収束したタイミングでローパスフィルタ６１の出力に対してサンプルホールドを行なうサンプルホールド回路３６とを備えている。サンプルホールド回路３６の出力は、光検出器２の出力の第２期間における加重平均値Ｍ２を表しており、第２のＡＤコンバータ３８に入力され、デジタル信号Ｍ２に変換される。
【０１２０】
図６（ｄ）に示される信号波形のマルチパルス部分４５は、パルスの繰り返し波形を有しているので、この繰り返し周波数を含む帯域を除去する帯域除去フィルタ６０に電流−電圧変換器３から出力された電圧信号を入力すると、帯域除去フィルタ６０から出力される信号は、理想的には平準化され、マルチパルス部分４５の加重平均値が得られる。
【０１２１】
しかしながら、帯域除去フィルタ６０における設計条件の制約から、完全に平坦化された平均値出力を得ることは難しく、出力波形にリプルが残ってしまう。残留リプルは、その振幅は比較的小さいので、次数が低く構成の簡単なローパスフィルタに入力しても容易に除去され、平坦なマルチパルス部分部４５の平均値を得ることができる。
【０１２２】
図６（ｈ）は、帯域除去フィルタ６０の出力波形を示している。帯域除去フィルタ６０は、図６（ｅ）に示される信号において、図６（ｄ）のマルチパルス部分４５に相当する部分の繰り返し周波数の帯域成分を除去する。帯域除去フィルタ６０の出力において、入力信号の繰り返し波形部分は減衰しているが、完全には除去されず、リプルが表れている。
【０１２３】
図６（ｉ）は、ローパスフィルタ６１の出力波形を示している。ローパスフィルタ６１は、上記残留リプルを除去するように設計される。この残留リプルの振幅は比較的小さいため、ローパスフィルタ６１の構成は、次数が低く簡単である。図６（ｉ）から明らかなように、ローパスフィルタ６１の出力には、残留リプルが除去されて平坦化された部分４６が含まれている。この部分４６のレベルは、図６（ｅ）に示されるピーク値とボトム値間の平均値レベル４７に相当している。
【０１２４】
図６（ｊ）はローパスフィルタ６１の出力に平坦部分１６が表れたときに、その出力をサンプルホールドするためのタイミング信号３７の波形を示している。サンプルホールド回路３６の出力は、第２のＡＤコンバータ３８に入力され、デジタルデータに変換される。このデジタルデータは、演算プロセッサ３４に入力される。
【０１２５】
演算プロセッサ３４は、前述した演算と同様の演算により、半導体レーザ１に供給する流すピーク電流値Ｉｐ、ボトム電流値Ｉｂ、およびバイアス電流値Ｉｅを決定し、電流データを出力する。
【０１２６】
（実施形態４）
図７および図８（ａ）〜（ｋ）を参照しながら、本発明による半導体レーザ制御回路の第４の実施形態を説明する。
【０１２７】
図７は、本実施形態の半導体レーザ制御回路の構成を示している。図８（ａ）〜（ｋ）は、本半導体レーザ制御回路の主要部における信号波形を示している。図８（ａ）〜（ｇ）、（ｋ）は、それぞれ、図６（ａ）〜（ｇ）、（ｋ）に対応しており、これらは同一信号波形を示している。
【０１２８】
本実施形態と第３の実施形態との主な相違点は、本実施形態の半導体レーザ制御回路が、回路Ｂ３の代わりに回路Ｂ４を有している点にある。
【０１２９】
以下、本半導体レーザ制御回路の構成をより詳細に説明する。
【０１３０】
まず、半導体レーザ１から放射された光パルスの強度を光検出器２によって電流信号に変換し、この電流信号を電流−電圧変換器３で電圧信号に変換する。電流−電圧変換器３から出力された電圧信号は、回路Ａ、回路Ｂ４、および回路Ｃに並列的に入力される。回路ＡおよびＣの構成は、第１の実施形態で使用している回路ＡおよびＣの構成と同じであるため、以下においては、回路Ｂ４の構成と機能を詳しく説明する。
【０１３１】
回路Ｂ４は、全波整流器６２と、ローパスフィルタ６３と、このローパスフィルタ６３の出力が安定し、特定の値に収束したタイミングでローパスフィルタ３１の出力に対してサンプルホールドを行なうサンプルホールド回路３６とを備えている。サンプルホールド回路３６の出力は、光検出器２の出力の第２期間における加重平均値Ｍ２を表しており、第２のＡＤコンバータ３８に入力され、デジタル信号Ｍ２に変換される。
【０１３２】
図８（ｄ）に示される信号波形のマルチパルス部分４５は、パルスの繰り返し波形を有しているので、図８（ｅ）の信号を全波整流器６２に入力すると、全波整流器６２からは、図８（ｈ）に示す波形を持つ信号が出力される。
【０１３３】
前述のように、ピーク値レベルの目標値（設定基準値）をＶｐ、ボトム値レベルの目標値（設定基準値）をＶｂ、バイアス値レベルの目標値（設定基準値）をＶｅとすると、全波整流器６２には、ピーク値およびボトム値の加重平均値Ｍ２に相当する電圧（Ｍ２ref）が基準電圧して与えられる。電圧（Ｍ２ref）は以下の式で表される。
【０１３４】
Ｍ２ref＝ａ・Ｖｐ＋ｂ・Ｖｂ＋ｃ・Ｖｅ            式１１
本実施形態によれば、全波整流器６２がマルチパルス部分４５の入力信号を周波数が２倍、振幅が半分の信号に変換するため、全波整流しない場合よりも、容易な構成のローパスフィルタを用いても充分な平滑化が可能となる。
【０１３５】
図８（ｉ）は、ローパスフィルタ６３の出力波形を示している。ローパスフィルタ６３は、上記全波整流器６２の出力に表れた高周波成分を除去するように設計されている。
【０１３６】
図８（ｊ）はローパスフィルタ６３の出力が安定した後に、その出力をサンプルホールドするためのタイミング信号３７の波形を示している。サンプルホールド回路３６の出力は、第２のＡＤコンバータ３８に入力され、デジタルデータに変換される。このデジタルデータは、演算プロセッサ３４に入力される。
【０１３７】
演算プロセッサ３４は、前述した演算と同様の演算により、半導体レーザ１に供給する流すピーク電流値Ｉｐ、ボトム電流値Ｉｂ、およびバイアス電流値Ｉｅを決定し、電流データを出力する。
【０１３８】
（実施形態５）
上記の各実施形態では、例えば図２（ｄ）に示されるような３値レベル間で変調されるレーザ光が出力されるが、本発明はこれに限定されない。例えば２値レベル間で変調されるレーザ光が出力される場合にも本発明を適用できる。
【０１３９】
以下、図１２を参照しながら、本発明による半導体レーザ制御回路の第５の実施形態を説明する。
【０１４０】
本実施形態の半導体レーザ制御回路は、半導体レーザの駆動電流を制御し、半導体レーザから放射された光の強度を、第１レベル（ピーク値レベル）および第２レベル（ボトム値レベル）からなる２つの設定レベル間で変調する。言いかえると、前述の実施形態におけるバイアス値レベルをボトム値レベルに等しくしている。
【０１４１】
本実施形態における半導体レーザ１の出力光強度の波形は、図１３（作成途中です）に示されている。図１３では、マークの書き込みのためにピーク値レベルとボトム値レベルとの間で光強度が変調される期間（マルチパルス部分４５が生成される期間）、および、マーク間に位置するスペースを形成するためボトム値レベルに光強度が保持される期間を含む或る期間が示されている。本実施形態では、追記型の記憶媒体が用いられる。
【０１４２】
本実施形態では、２値レベル変調を行なうため、前述した実施形態でバイアス値を検出した方法と同様の方法でボトム値レベルを検出することができる。ボトム値レベルがわかると、回路Ｂ１の出力から、より簡単な演算でボトム値レベルが求まることになる。すなわち、本実施形態では、以下の方程式を解けば良く、ボトム値レベルを示すｙはわかっているため、未知数はｘだけである。
【０１４３】
ｄ＋ｅ＝１                                      式１２（＝式３）
ｄｘ＋ｅｙ＝Ｍ２                                式１３（＝式４）
したがって、本実施形態では、前述した実施形態で行なう演算よりも簡単に演算によってピーク値レベルが決定される。
【０１４４】
以下、本半導体レーザ制御回路の構成をより詳細に説明する。
【０１４５】
本実施形態の半導体レーザ制御回路は、
ピーク値レベルとボトム値レベルとの間で光強度が変調されるべき期間に光検出器２により実際に検知される光強度の加重平均を示す信号を生成する回路Ｂ１と、光強度がボトム値レベルにあるべき期間に光検出器２により実際に検知される光強度を示す信号を生成する回路Ｃとを備えている。
【０１４６】
回路Ｂ１および回路Ｃの構成と動作は他の実施形態について説明した通りである。回路Ｂ１の出力はＡＤコンバータ３８に入力され、デジタル信号Ｍ２に変換される。このデジタル信号Ｍ２は演算プロセッサ３４に入力される。回路Ｃ（サンプルホールド回路３９）の出力は、ＡＤコンバータ４１に入力され、デジタル信号Ｅに変換される。このデジタル信号Ｅも演算プロセッサ３４に入力される。
【０１４７】
本実施形態では、上記２種類の信号Ｍ２およびＥに基づき、演算プロセッサ（ＤＳＰ）３４により、ピーク値レベルおよびボトム値レベルのレーザ光強度を求め、演算プロセッサ３４の出力に基づいてレーザ光強度を調節する。
【０１４８】
なお、本実施形態では、第１の実施形態の回路Ｂ１を採用しているが、回路Ｂ１に変えて回路Ｂ２〜Ｂ４を採用しても良い。
【０１４９】
このように、本発明の実施形態によれば、高速変調された光パルスによってマークを書き込んでいる期間内に検出される光強度に基づき、演算によって、ピーク値レベルおよび／またはボトム値レベルを求めることができる。その結果、光検出器の応答特性が不充分であっても、高い精度で半導体レーザの出力パワーを制御できる。
【０１５０】
なお、上記各実施形態において、第１のＡＤコンバータ３３、第２のＡＤコンバータ３８、および第３のＡＤコンバータ４１から演算プロセッサ３８に入力されたデータに対して、適正な補正演算を行ない、それによって、ローパスフィルタやサンプルホールド回路のオフセット電圧補正、周波数特性の補正、残留リップルの除去等を行なってもよい。
【０１５１】
【発明の効果】
本発明によれば、高速変調されたレーザ光強度をモニタするための光検出器の周波数特性が不十分であっても、その光検出器によって測定されたレーザ光強度の選択された期間における加重平均値を検出することにより、レーザ光強度のピーク値とボトム値とを演算で求めることができる。本発明によれば、こうして求めた変調レーザ光強度のピーク値およびボトム値に基づいて、レーザ光のピーク値およびボトム値を所定レベルに正確に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１における半導体レーザ制御回路の構成図である。
【図２】本発明の実施形態１における半導体レーザ制御回路の要部での信号波形図である。
【図３】本発明の実施形態２における半導体レーザ制御回路の構成図である。
【図４】本発明の実施形態２における半導体レーザ制御回路の要部での信号波形図である。
【図５】本発明の実施形態３における半導体レーザ制御回路の構成図である。
【図６】本発明の実施形態３における半導体レーザ制御回路の要部での信号波形図である。
【図７】本発明の実施形態４における半導体レーザ制御回路の構成図である。
【図８】本発明の実施形態４における半導体レーザ制御回路の要部での信号波形図である。
【図９】従来の半導体レーザ制御回路の構成図である。
【図１０】従来の半導体レーザ制御回路の要部の信号波形図である。
【図１１】半導体レーザ制御回路を構成する演算プロセッサの演算動作フロー図である。
【図１２】本発明の実施形態５における半導体レーザ制御回路の構成図である。
【図１３】本発明の実施形態５における半導体レーザ制御回路によって生成されるレーザ光の信号波形を示す図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザ
２  光検出器
３０  第１のローパスフィルタ
３２  第１のサンプルホールド
３５  第２のローパスフィルタ
３６  第２のサンプルホールド
３９  第３のサンプルホールド
１１  第１のスイッチ
１６  第２のスイッチ
２１  第３のスイッチ
１４５  先頭パルス
【図１】
0003708015.tif 000002
【図２】
0003708015.tif 000003
【図３】
0003708015.tif 000004
【図４】
0003708015.tif 000005
【図５】
0003708015.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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