(57)【要約】【課題】  レーザ光源の劣化判定を精度よく簡易に行う。【解決手段】  光ディスク装置のリード状態でレーザダイオードＬＤにＡＰＣが掛かっている状態で、レーザ光をフォトダイオードＦＰＤで検出し、その検出信号から低周波ノイズを抽出し、レーザの劣化判定を行う。ＬＤのノイズは周波数特性が平坦なので、どの周波数で測定しても同じとなる。光ディスク装置のリード時のＡＰＣの帯域は数百ＫＨｚであるので、ＡＰＣの影響が出ないよう、帯域外の１．０ＭＨｚ以上のノイズを測定する。これにより、ＡＰＣのループゲインの変化に影響されることなく、正確にノイズレベルを検出でき、これを劣化判定レベルと比較してレーザの劣化を判定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＰＣの掛かったレーザ光源から出射されたレーザ光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段によって検出された受光信号からＡＰＣの帯域外の低周波ノイズを増幅検波する信号処理手段と、
前記信号処理手段によって出力される低周波ノイズのレベルに基づいて前記レーザ光源の劣化判定を行う判定手段と、
を有することを特徴とするレーザ光源劣化判定装置。
【請求項２】
前記信号処理手段は、前記光検出手段の出力を直流レベルで除算することによって正規化する正規化手段を有することを特徴とする請求項１記載のレーザ光源劣化判定装置。
【請求項３】
前記信号処理手段は、前記光検出手段の検出信号を広帯域で増幅する検出アンプと、前記検出アンプの出力から所定の帯域信号を抽出するバンドパスアンプと、前記バンドパスアンプによって抽出された信号からノイズ信号を検出するノイズ検出器と、前記ノイズ検出器によって検出されたノイズ信号から低周波ノイズを抽出するローパスフィルタと、ローパスフィルタによって抽出された低周波ノイズを増幅する出力アンプとを有することを特徴とする請求項１記載のレーザ光源劣化判定装置。
【請求項４】
前記出力アンプの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器を有し、前記出力アンプはＡ／Ｄ変換器の動作レンジに合うように低周波ノイズレベルを増幅することを特徴とする請求項３記載のレーザ光源劣化判定装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記Ａ／Ｄ変換器によって変換された低周波ノイズレベルと予め設定されている劣化判定レベルとを比較することにより、レーザ光源の劣化を判定することを特徴とする請求項１記載のレーザ光源劣化判定装置。
【請求項６】
ＡＰＣの掛かったレーザ光源から出射されたレーザ光を光検出手段によって検出し、
前記光検出手段によって検出された受光信号からＡＰＣの帯域外の低周波ノイズを増幅検波し、
前記低周波ノイズのレベルに基づいて前記レーザ光源の劣化判定を行う、
ことを特徴とするレーザ光源劣化判定方法。
【請求項７】
前記光検出手段の出力を直流レベルで除算することによって正規化することを特徴とする請求項６記載のレーザ光源劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種レーザ機器において、レーザ光源の劣化状態を判定するレーザ光源劣化判定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザダイオード（ＬＤ）を用いた光ディスクの記録再生装置において、ＬＤの駆動電流の増加を検出することにより、劣化（寿命）判定を行うことが可能であり、一般には、ＬＤの駆動電流が１３０〜１５０％に上昇した時点を以って寿命としている。
しかしながら、波長が６８０ｎｍ以上のレーザ寿命は１００００時間と大きく、それよりも寿命の短い構成要素が多いため、実質的にはＬＤの寿命が機器の寿命を決定しない上に、駆動電流が温度で大きく変化することから、精度上の問題もあって、実際のレーザ機器においては、寿命判定を採用しているものは無いに等しい。
一方、４００ｎｍ近辺の短波長レーザでは、寿命が１０００時間と短いので、近年の各種レーザ機器における短波長化傾向に伴って、再びレーザの寿命判定が必要となってきている（例えば特許文献１及び２参照）。
そして、現状では、レーザ機器のメーカ各社が提案している寿命判定方法に、主に駆動電流の増加を検出する方法と再生信号のＲＩＮ（相対強度雑音）の低下を検出する方法とがあり、このうち構成が簡単な駆動電流検出方式の採用が有力視されている。
しかし、この駆動電流検出方式では、駆動電流が増加しても直ぐにＬＤが破壊されるわけではないので、リアルタイム性に欠けるという課題があるため、ＲＩＮの増加検出方式についても引き続き注目される。
【０００３】
従来、ＬＤのＲＩＮ測定は、広帯域のＰＤ（フォトダイオード）アンプ、直流電圧計（ＤＶＭ）、スペクトラムアナライザを使用して、光ディスク装置の使用帯域の高い方の３０ＭＨｚで測定し、計算でＲＩＮを算出している。例えば以下のような計算式を用いる。
ＲＩＮ  ＝  △Ｐ2／Ｐ２  ×  １／△ｆ    （ｄＢ／Ｈｚ）
ここで、Ｐは光出力の直流成分、△Ｐは交流成分、△ｆは測定帯域幅を示している。
【特許文献１】特開２００１−２４２７２号公報
【特許文献２】特開平１０−５４７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来のＲＩＮ測定方法は、極めて煩雑であり、レーザ機器に組み込むことは容易でなく、実用化が困難である。
そこで本発明は、レーザ光源の劣化判定を精度よく簡易に行うことができ、各種レーザ機器に容易に搭載して寿命管理に役立てることができるレーザ光源劣化判定装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明のレーザ光源劣化判定装置は、ＡＰＣの掛かったレーザ光源から出射されたレーザ光を検出する光検出手段と、前記光検出手段によって検出された受光信号からＡＰＣの帯域外の低周波ノイズを増幅検波する信号処理手段と、前記信号処理手段によって出力される低周波ノイズのレベルに基づいて前記レーザ光源の劣化判定を行う判定手段とを有することを特徴とする。
本発明のレーザ光源劣化判定方法は、ＡＰＣの掛かったレーザ光源から出射されたレーザ光を光検出手段によって検出し、前記光検出手段によって検出された受光信号からＡＰＣの帯域外の低周波ノイズを増幅検波し、前記低周波ノイズのレベルに基づいて前記レーザ光源の劣化判定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のレーザ光源劣化判定装置及び方法によれば、レーザ光源が発生するノイズの周波数特性が平坦であることに着目し、ＡＰＣの掛かったレーザ光からＡＰＣの帯域外の低周波ノイズを増幅検波し、この低周波ノイズのレベルに基づいてレーザ光源の劣化判定を行うことから、レーザ光源の劣化判定を、高周波領域での信号処理や複雑な演算を行うことなく、簡易な構成で精度よく行うことができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施の形態では、光ディスク装置の再生動作時にレーザダイオードＬＤにＡＰＣが掛かっている状態で、レーザ光をフロントフォトダイオードＦＰＤで検出し、その検出信号から低周波ノイズを抽出し、ＲＩＮの代わりに、この低周波ノイズレベルからレーザの劣化判定を行う。ＬＤのノイズは周波数特性が平坦なので、どの周波数で測定しても同じとなる。光ディスク装置のリード時のＡＰＣの帯域は数百ＫＨｚであるので、ＡＰＣの影響が出ないよう、帯域外の１．０ＭＨｚ以上のノイズを測定する。これにより、ＡＰＣのループゲインの変化に影響されることなく、正確にノイズレベルを検出でき、この値を所定の劣化判定レベルと比較し、レーザの劣化を判定する。
【実施例１】
【０００８】
図１は本発明の実施例によるレーザ光源劣化判定装置及び方法を適用したレーザ駆動回路の構成例を示すブロック図である。
また、図２は図１に示すレーザ駆動回路に設けられるノイズ検出回路の構成を示すブロック図であり、図３は図２に示すノイズ検出回路の具体例を示す回路図である。
さらに、図４は図２に示すノイズ検出回路に設けられるノイズレベル正規化回路の構成を示すブロック図である。
【０００９】
図１に示すレーザ駆動回路は、従来のレーザ駆動回路の構成にノイズ検出回路を付加したものであり、レーザダイオードＬＤと、このレーザダイオードＬＤを制御するレーザ駆動部１１０と、高周波信号を供給する発振器１２０と、各種状態表示等を行う表示部１３０と、このレーザ駆動回路の制御を行うＣＰＵ１４０と、各種データを格納するメモリ部１５０と、レーザパワー検出用のフロントフォトダイオードＦＰＤと、このフロントフォトダイオードＦＰＤの検出レベルに基づいてレーザ駆動部１１０を制御してレーザパワーレベルを制御する自動パワー制御（ＡＰＣ）コントローラ１６０と、フロントフォトダイオードＦＰＤの検出信号を用いてノイズレベルを検出するノイズ検出回路（信号処理手段）１７０を有する。
このようなレーザ駆動回路において、稼働中はＡＰＣが掛かっているので、ノイズの絶対値の変化を検出すれば、ＬＤの劣化が検出できる。なお、ＬＤノイズは温度で変化するので温度補正を加えるものとし、ＬＤノイズは光ピックアップの液晶減衰器（ＬＣＤ−ＡＴＴ）のモードによって変化するので、光ピックアップのモード分を加味する。また、ノイズを常時監視する必要はないので、ノイズ検出回路１７０は必要な時だけ動作させるものとする。
【００１０】
また、ノイズ検出回路１７０は、図２に示すように、フロントフォトダイオードＦＰＤの検出信号を増幅するＰＤアンプ（検出アンプ）１７１と、ＰＤアンプ１７１の出力信号から所定の帯域信号を抽出するバンドパスアンプ（ＢＰＡ）１７２と、ＢＰＡ１７２の出力信号を増幅してノイズを抽出するノイズ検出部（ＤＥＴ）１７３と、ノイズ検出部１７３の出力信号から高周波成分を除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）１７４と、このＬＰＦの出力信号を増幅して後段のＡ／Ｄ変換器に出力する低周波出力アンプ１７５とを有する。
なお、出力アンプ１７５から出力されてＡ／Ｄ変換器でディジタル信号に変換された低周波ノイズレベルは、例えばメモリ部１５０内に予め設定された劣化判定レベルとＣＰＵ１４０によって比較され、レーザ光源の劣化が判定される。また、判定結果は、表示部１３０等に表示される。
【００１１】
なお、図３は具体的な回路構成を示している。このようなノイズ検出回路では、ＰＤアンプ以外は狭帯域ＯＰアンプで構成でき、ＩＣ化も可能となる。
図５は、図３の実施回路におけるアンプの特性例を示しており、図中のＡはＰＤのアンプノイズ、ＢはＬＤノイズ、ＣはＢＰＡの出力特性を示している。図示のように、１０ＭＨｚ以上ではアンプノイズとの差が小さくなるが、低周波数では１０ｄＢは確保できている。
図３において、ＢＰＡ１７２の出力は、入力段のハイパスフィルタと帯域幅（ＢＷ）から図５にも示すように、１±０．５ＭＨｚになる。
また、ノイズ検出部１７３はＯＰアンプの半波整流回路で構成して精度と安定度を確保する。また、ＬＰＦ１７４は、２次のアクティブフィルタであり、遮断周波数を１００Ｈｚとしてある。さらに、最終段の低周波アンプ１７５は、後段のＡ／Ｄ変換器での変換に必要なレベルまで検出信号を増幅する。
【００１２】
次に、このような構成のレーザ光源劣化判定装置による再生ＲＩＮの測定動作について説明する。
（１）光ディスク装置のリード状態では、ＡＰＣが掛かっているので、ＦＰＤで得られたノイズの絶対レベルを測定すれば良い。すなわち、これはＲＩＮそのものではないが、直流パワーで正規化されたこととなるので、ノイズレベルの変化を測定すれば、ＬＤのＲＩＮ低下を測定したことに等しい。
（２）ＬＤのノイズは周波数特性が平坦なので、どの周波数で測定しても同じとなる。光ディスク装置のリード時のＡＰＣの帯域は数百ＫＨｚであるので、ＡＰＣの影響が出ないよう、帯域外の１．０ＭＨｚ以上のノイズを測定する。すなわち、ノイズの変化レベルの測定では、ＡＰＣの帯域内でも良いが、ＡＰＣのループゲインが変化しないことが条件となり、現実には難しいからである。
【００１３】
次に、図４に示す正規化回路を用いた構成について説明する。
この正規化回路は、ＡＰＣが掛かっていない時のノイズレベル正規化回路の例であり、図４に示すように、ＰＤアンプ１７１とＢＰＡ１７２との間に挿入されたＡＧＣ（オートゲインコントロール）アンプ１８１と、このＡＧＣアンプ１８１の入力信号と出力信号を入力し、その差を基準レベルＲＥＦｖと比較するコンパレータアンプ１８２とを設けたものであり、ＰＤアンプ１７１の出力を直流パワーで除算することで正規化を行う。
図６はＬＤノイズの直流パワーレベルを示す説明図であり、横軸は時間、縦軸はレベルを示している。そして、図中のＤがＬＤをオフ（ＡＴＴオン）したときの出力であり、ＥがＬＤの初期ノイズ時（ＡＴＴオフ）の出力である。図示のように、初期ノイズ時は、ノイズが８．０ｄＢだけ増加した時の出力となっており、劣化判定レベルの８．０ｄＢは十分判別できる性能と言える。そして、このレベル以上を比較器（コンパレータアンプ１８２）で検出すれば、判定できたこととなる。
【００１４】
以下、このような構成のレーザ光源劣化判定装置によるＲＩＮの測定動作について説明する。
（１）光ディスク装置のリード状態ではＡＰＣが掛かっているので、ＦＰＤで得られたノイズの絶対レベルを測定すれば良い。すなわち、これはＲＩＮそのものではないが、直流パワーで正規化されたこととなるので、ノイズレベルの変化を測定すれば、ＬＤのＲＩＮ低下を測定したことに等しい。
（２）ＬＤのノイズは周波数特性が平坦なので、どの周波数で測定しても同じとなる。光ディスク装置のリード時のＡＰＣの帯域は数百ＫＨｚであるので、ＡＰＣの影響が出ないよう、帯域外の１．０ＭＨｚ以上のノイズを測定する。すなわち、ノイズの変化レベルの測定では、ＡＰＣの帯域内でも良いが、ＡＰＣのループゲインが変化しないことが条件となり、現実には難しいからである。
【００１５】
図７は、実際の光ディスク装置でのＲＩＮ対ジッタ（jitter）、ＳＥＲ（symbol error rate）の発生状況を示す説明図であり、横軸はＲＩＮ、左縦軸はジッタ、右縦軸はＳＥＲを示している。ここで、光ピックアップの商品規格をジッタ：１３％、ＳＥＲ：２．Ｅ−３と仮定すると、図７からＬＤのＲＩＮは−１１０ｄＢ／Ｈｚで良いこととなる。
また、ＬＤのＲＩＮ規格は、−１２０ｄＢ／Ｈｚ（劣化５ｄＢ／Ｈｚを含む）であるので、初期は−１２５ｄＢ／Ｈｚであり、装置の商品規格ＳＥＲ：２．Ｅ−３を十分満足する１．Ｅ−４を劣化判定レベルに設定すると、ＲＩＮは−１１２ｄＢ／Ｈｚとなる。従って、初期からの劣化は１３ｄＢであり、さらに初期バラツキを考慮して、例えば１２ｄＢとすればよい。
そして、＋１２ｄＢを劣化とすれば、図６では８ｄＢ増加のデータであり、さらに４ｄＢだけ検出精度が向上し、確実な判定が得られる。
なお、ＬＤの劣化をノイズ増加分で検出するには、ＡＰＣの精度で問題ないが、ＲＩＮの絶対値を判定に使用するには、上述した図４に示す正規化回路を付加すれば良い。
【００１６】
最後に、具体的な動作例を説明する。
（１）光ディスク装置のリードモード時に、ＡＰＣ回路のＰＤアンプ出力を検波入力レベル（１．０Ｖp-p程度）まで増幅する。
（２）ＰＤアンプの帯域は、ＡＰＣの帯域外で検波が安定に行われる２．０ＭＨｚ以下とする。
（３）検波回路には絶対値レベルが変化しない絶対値検波回路を用いる。
（４）ノイズは変動するので、変動レベルが安定な１００Ｈｚ以下のＬＰＦを挿入する。
（５）低周波アンプから出力するノイズ検出信号は、後段のＡ／Ｄ変換器の動作レンジに合うように増幅する。
（６）レーザ劣化判定では、ノイズの検出レベルを予めメモリ部１８０に格納してある劣化判定レベルと比較する。
（７）ノイズの検出レベルが劣化判定レベルを超えた場合、表示部１３０等によって劣化表示を行う。
なお、以上の動作からわかるように、ノイズを１．５ＭＨｚ以下の低周波数で扱うので、上記（１）のＰＤアンプ出力を３．０ＭＨｚ以上のｃｋ周波数でＡ／Ｄ変換し、ディジタルで処理することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例によるレーザ光源劣化判定装置及び方法を適用したレーザ駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すレーザ駆動回路に設けられるノイズ検出回路の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示すノイズ検出回路の具体例を示す回路図である。
【図４】図２に示すノイズ検出回路に設けられるノイズレベル正規化回路の構成を示すブロック図である。
【図５】図３に示す回路における特性例を示す説明図である。
【図６】ＬＤノイズの直流パワーレベルを示す説明図である。
【図７】実際の光ディスク装置でのＲＩＮ対ジッタ、ＳＥＲの発生状況を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
ＬＤ……レーザダイオード、ＦＰＤ……フロントフォトダイオード、１１０……レーザ駆動部、１２０……発振器、１３０……表示部、１４０……ＣＰＵ、１５０……メモリ部、１６０……ＡＰＣコントローラ、１７０……ノイズ検出回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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