(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】  レーザ光源の信号記録動作がバイアスＡＰＣの定電流パルスコントロールによる制御であることに着目し、この信号記録モード時のレーザ光（消去動作用のピークパワー、クールパワー、及び記録動作用の目標パワー）をフロントフォトディテクタによって検出し、これを積分してＡ／Ｄ変換を行い、オフセットキャンセルやレベル正規化を経て、ピークパワーの絶対値を求め、この値と基準値を比較し、その誤差に基づいてレーザ光源の劣化判定を行う。また、この動作は、低倍速の記録モードで発光させて行うものとする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号記録モードで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を積分する積分手段と、
前記積分手段によって出力された積分値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】
前記光検出手段によって信号消去モード時のピークパワーによるレーザ光を検出するとともに、信号消去モード時のクールパワーによるレーザ光を検出し、それぞれの受光信号の積分値を用いてオフセットキャンセルとレベル正規化を行う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】
低倍速モードを用いて劣化判定を行う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】
前記低倍速モードが０．５倍速モードであ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】
前記レーザ光源による信号記録動作をバイアスＡＰＣの定電流パルスコントロールによって制御するレーザ駆動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６】
信号記録モードで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を積分し、
前記積分によって得られた積分値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】
前記光検出手段によって信号消去モード時のピークパワーによるレーザ光を検出するとともに、信号消去モード時のクールパワーによるレーザ光を検出し、それぞれの受光信号の積分値を用いてオフセットキャンセルとレベル正規化を行う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。
【請求項８】
低倍速モードを用いて劣化判定を行う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。
【請求項９】
前記低倍速モードが０．５倍速モードであることを特徴とする請求項８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。
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、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、さらに有効な方式の開発が求められている。
【０００３】
そこで次に、データ記録における特性（記録特性）の変化を用いた劣化検出について検討する（例えば特許文献１及び２参照）。
まず、電流増加検出での問題点は、レーザの変化特性である。図５及び図６はＬＤの駆動電流ＩとレーザパワーレベルＬとの関係（いわゆるＩＬカーブ）を示す説明図であり、図５は温度変化によるＩＬ劣化特性を示し、図６は経時的に初期値から３０％のＩＬ劣化が生じた例を示している。なお、図５、図６において、縦軸がレーザパワー（ｍＷ）、横軸が電流（ｍＡ）を示している。
図５では、−１５°Ｃ、２５°Ｃ、６５°Ｃの各ＬＤ温度でのＩＬカーブを示している。図示のように、閾値電流Ｉth：３５〜４５ｍＡに対し、温度で約８ｍＡと２０％程変化する。
したがって、５０％の電流の増加を劣化判定に使用した場合、温度変化が大きいので、確実な温度補正を掛ける必要があることがわかる。
また、この方法をデータ再生に使用することを考えた場合、電流が増加しても、ＲＩＮが劣化しているとは限らず、再生には問題ない可能性があり、ＬＤの交換には疑問を残す。
【０００４】
一方、図６では、ＬＤのＩＬが３０％劣化した例を示しており、ＬＤ温度は２５°Ｃである。図５と比較して、温度による変化と経時的な劣化との差が小さいことが分かる。したがって、例えば、動作電流ＩＯＰ：３０ｍＷで判定しようとすると、電流値が大きくなる分、絶対値差が小さくなり、検出し難くなる。
この結果、ＩＬカーブを利用する方法は、ＬＤの劣化を検出する手段としては不適切であり、かつ検出精度も低いことになる。
【特許文献１】特開昭６１−１０４６８４号公報
【特許文献２】特開昭６３−２９１２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように従来のＩＬカーブを測定してＬＤの劣化を検出する方法では、例えば温度変化に対応できず、また、正確な信号の検出も困難で、検出精度も低いという問題がある。
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】
【０００６】
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、信号記録モードで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を積分する積分手段と、前記積分手段によって出力された積分値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。
また、本発明のレーザ光源劣化判定方法は、信号記録モードで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を積分し、前記積分によって得られた積分値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】
【０００７】
本発明のレーザ光源劣化判定装置及び方法によれば、レーザ光源の信号記録動作がバイアスＡＰＣの定電流パルスコントロールによる制御であることに着目し、この信号記録モード時のレーザ光を光検出手段によって検出して積分し、ピークパワーの絶対値を求めてレーザ光源の劣化判定を行うことから、温度変化等にかかわらず、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る効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態では、まず、ＬＤを直流ＥＲＳモードで発光させ、フロントフォトディテクタＦＰＤのアンプ出力値をＲＥＦ１とする。次に、ＬＤのピークパワーＰｐをオフ、クールパワーＣｐをオフし、低倍速（例えば０．５）の記録モードで発光させ、ＦＰＤのアンプ出力値をＲＥＦ２とする。そして、この２点間をＡ／Ｄ変換する。このＲＥＦ１とＲＥＦ２の２点間のＡ／Ｄ変換により、データのオフセットキャンセルとレベルの正規化が行なわれることになる。
次に、ピークパワーＰｐ、クールパワーＣｐをパワー目標値に設定し、０．５倍速の記録モードで発光させて、ＮＯＲ記録を行う。そして、これを積分し、その積分直流電位のＦＰＤアンプ出力値を読み込む。そして、このＮＯＲ記録のＦＰＤアンプ出力値を本来発生するべき電位（目標パワーを発光させた波形の積分値）のデータと比較し、この比較によって得られた電位差データが、ピークパワー変動の１０％以下となった場合には、ＬＤ劣化を表示する。
なお、光ディスク記録再生装置で、光ディスクの記録感度が図８に示すような飽和特性を有することを考慮すると、記録再生時のＬＤに要求されるピークパワーについては、ＬＤ劣化による影響が相対的に小さく、ＬＤのＩＬ劣化が少々始まっても問題ないと言える。
したがって、ＬＤの劣化判定の基準は、装置の商品規格を満足すれば良く、性能保証でなく使用限界が判定できれば良いものと考え、本発明では記録時を基準に劣化判定を行う。
【実施例１】
【０００９】
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り、図２は図１に示すレーザ駆動回路に設けられるＬＤモニタ測定回路の構成を示すブロック図である。
また、図３は本実施例で行うＳＥＣＡＬ動作と寿命検出動作のタイミングを示すタイミングチャートであり、図４は本実施例で用いる高周波ＰＤ波形を示す波形図である。
【００１０】
図１に示すレーザ駆動回路は、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、レーザ駆動部１１０を用いて記録動作を行う記録処理部１２０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ディテクタＦＰＤと、このフロントフォトディテクタ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、フロントフォトディテクタＦＰＤからのＰＤモニタ信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１４０に入力するＬＤモニタ測定回路（ＰＤモニタＡ／Ｄ変換回路）１７０を有する。
ＣＰＵ１４０は、モードコントロール信号を用いてレーザ駆動部１１０のモードを制御するとともに、このレーザ駆動部１１０からのＬＤ電流信号とＬＤモニタ測定回路１７０からのＰＤモニタ信号、さらにはホストシステム（図示せず）からのコントロール信号（ライト／リードＥＲＳ、ＬＤオン／オフ）やモード信号（ＬＤ寿命測定、ＳＥＣＡＬ）等に基づいて本実施例の測定動作を行うものである。
【００１１】
ＬＤモニタ測定回路１７０は、ＦＰＤの駆動ＩＣ（図示せず）によって検出されたＰＤモニタ信号（ＰＤ＿ＭＯＮとＰＤ＿ＲＥＦ）を入力して積分を行い、その積分値（ＬＤ＿ＭＯＮ）をＡ／Ｄ変換してＣＰＵに出力するものであり、具体的には、図２に示すようにＯＰアンプ１７１、１７２等を有して構成される。
ここでＰＤ＿ＭＯＮは、フォトディテクタモニタの略号であり、ＦＰＤの出力を示している。また、ＰＤ＿ＲＥＦは、ＰＤアンプの基準信号であり、ＰＤ出力は電流である野で、アンプの基準信号は電流で与えられる。
ＬＤ＿ＭＯＮは、レーザダイオードモニタの略号であり、電流でモニタするＰＤ＿ＭＯＮと等価である。
また、ＯＰアンプ１７１は、ＰＤ＿ＲＥＦ信号とＰＤ＿ＭＯＮ信号の差分をＧＮＤ基準で出力する差動増幅器である。また、ＯＰアンプ１７２は、オフセット・正規化用の反転増幅器であり、基準電位をＧＮＤにする。帯域の狭い増幅器を用いることで、積分される。
なお、ＬＤの寿命検出では、ＬＤ＿ＭＯＮ信号のオフセットをＡ／Ｄ変換後にオフセットすればよい。
【００１２】
次に、本実施例の回路動作を説明する。
本実施例では、ＳＥ（スロープ効率）＝ηから設定パワーの電流値を求めるＳＥＣＡＬ処理と、ＬＤモニタ信号を用いたＬＤの寿命検出処理とを順次に行うものである。
まず、図３に示すように、ＬＤのパワーをオンしてリードモードに設定した後、ＬＤを直流ＥＲＳ（消去）モードとし、２種類のパワーＰ１、Ｐ２で順次発光させ、それぞれのＬＤ電流Ｉ１、Ｉ２を測定する。なお、リードモード及びＥＲＳモード（Ｐ１、Ｐ２）の各パワーレベルは図４（Ａ）に示すようになる。
次に、この測定したパワー差分、電流差分からＳＥ＝ηを算出し、このηとＬＤ電流から設定パワーの電流値を計算する。
ここまでがＳＥＣＡＬと呼ばれる動作である。
【００１３】
次に、本実施例によるＬＤの寿命検出を行う。
まず、ＬＤを直流ＥＲＳモードで発光させ、ＬＤ＿ＭＯＮ値をＲＥＦ１とする。次に、ＬＤのピークパワーＰｐをオフ、クールパワーＣｐをオフし、低倍速（例えば０．５）の記録モードで発光させ、ＬＤ＿ＭＯＮ値をＲＥＦ２とする。そして、この２点間をＡ／Ｄ変換する。
図４（Ｂ）にＲＥＦ１とＲＥＦ２の例を示す。
なお、この動作で、０．５倍速の記録モードを使用するのは、立ち上がり時間、立下り時間や緩和振動の影響を無くすためである。
【００１４】
次に、ピークパワーＰｐ、コールパワーＣｐをパワー目標値に設定し、０．５倍速の記録モードで発光させて、ＮＯＲ記録を行う。そして、図４（Ｃ）に示すように積分し、その積分直流電位のＬＤ＿ＭＯＮ値を読み込む。なお、本来はピークパワーをダイレクトに検出したいが、周波数が高く、実現できないので、このような方法を用いる。
次に、このＮＯＲ記録のＬＤ＿ＭＯＮ値を本来発生するべき電位（目標パワーを発光させた波形の積分値）のデータと比較する。
そして、この比較によって得られた電位差データが、ピークパワー変動の１０％以下となった場合には、ＬＤ劣化を表示する。
そして、このＬＤ劣化表示が出た場合、所定時間以内に正常な光ピックアップと交換する必要があるものとする。
以上のように本実施例では、データ記録動作時のピークパワーの絶対値を測定し、その値からＬＤ劣化を判定するものであり、このピークパワーの絶対値を求めるために、ＥＲＳ時のバイアスパワーを使用して基準値ＲＥＦ１、２とするとともに、ピークパワーのサンプリングが困難なことに鑑み、モニタ受光信号を積分することで対応する点が特徴となっている。
これにより、有効なＬＤの劣化判定が可能となり、レーザ機器の管理に貢献することが可能となる。
【００１５】
次に、以上のような本実施例の特徴を他の類似方法と対比して考察する。
（１）ＬＤ寿命の検出方法の検討
まず、ＬＤ寿命の判定基準としては、再生信号のＲＩＮ悪化を検出する他にＩＯＰ（動作電流）が＋１５０％増加したことを検出する方法が挙げられるが、上述の実施例では、ＬＤを使用する立場から、利用限界としての記録動作時での検出方法を採用する。
なお、ＬＤ劣化が記録動作に与える影響としては、（ａ）ＬＤ駆動電流が大きくなって駆動アンプが飽和する、（ｂ）ＬＤの出力にkinkが発生し、目標のパワーが出ない、といった点が考えられる。
【００１６】
（２）ＬＤの劣化と記録電流、光パワーの関係
模式的に表現すると、図７に示すようになる。すなわち、図７（Ａ）はＩＬカーブを示し、図７（Ｂ）は記録電流パルスの波形を示しており、図７（Ｂ）の記録電流パルスによって図７（Ａ）のＩＬカーブに対応する光パワーが発生する。
そして、図中のＡは初期ＬＤ時のＩＬカーブ、ＢはＩＬの傾斜が緩慢になり、水平に近くなって来た時のＩＬカーブ、Ｃはkinkを発生した時のＩＬカーブである。そして、以下のような動作特性となる。
（ａ）ドライブアンプに電流制限が無く、ピークパワーにＡＰＣが掛かっていれば記録はできる。
（ｂ）しかし、図７（Ｂ）に示すように、仮に６６ｍＡで制限すると、ＢではＥＲＳパワーは出るがピークパワーは−１０％になる。
（ｃ）また、Ｃの様に、kinkを発生すると、ピークパワーは２０％も低下してしまう。
（ｄ）ＥＲＳ  ＡＰＣ回路、ピーク演算ドライブ回路でも制限されるのは同じである。
【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ＬＤモニタ測定回路の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す実施例で行うＳＥＣＡＮ動作と寿命検出動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】図１に示す実施例で用いる高周波ＰＤ波形を示す波形図である。
【図５】ＬＤの駆動電流とレーザパワーレベルとの関係を示す説明図である。
【図６】ＬＤの駆動電流とレーザパワーレベルとの関係を示す説明図である。
【図７】ＬＤの劣化と記録電流、光パワーの関係を示す説明図である。
【図８】光ディスクの記録パワー対再生信号特性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……フロントフォトディテクタ、１１０……レーザ駆動部、１２０……記録処理部、１４０……ＣＰＵ、１５０……メモリ部、１６０……ＡＰＣコントローラ、１７０……ＬＤモニタ測定回路。
【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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【図８】
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