(57)【要約】 【課題】動作抵抗が高く且つ大電流駆動レーザーダイオードの発光周波数特性を改善すること。【解決手段】ＩＮから入力される書込信号のＤＣ成分と低周波成分は駆動回路1のトランジスターＱ1を介して伝送線路１００に出力され、書込信号の高域成分は出力容量が非常に小さい付加回路２のトランジスターＱ２を介して伝送線路２００に出力される。伝送線路１００と２００を伝送されてきた両成分は合成されて、レーザーダイオードＬＤに流れる。これにより、駆動回路１と伝送線路１００はインピーダンス整合を取って、発光周波数特性のピークを抑えることができ、高域成分は出力容量が非常に小さい付加回路２を通してレーザーダイオードＬＤに供給されるため、十分な伝送帯域を確保でき、動作抵抗が高く且つ大電流駆動レーザーダイオードの発光周波数特性を著しく改善することができる。【選択図】図1
2008052797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーダイオードを伝送線路を介して駆動するレーザー駆動回路であって、
信号源のＤＣ成分と低域成分を第１の伝送線路を介して前記レーザーダイオードに送出する第１の駆動回路と、
同信号源の高域成分を第２の伝送線路を介して前記レーザーダイオードに送出する第２の駆動回路と、
を具備し、
前記第１、第２の伝送線路を伝送されてきた両成分を合成した電流で前記レーザーダイオードを駆動することを特徴とするレーザー駆動回路。
【請求項２】
前記第２の駆動回路は、前記高域成分をベース接地トランジスターを介して前記第２の伝送線路に出力することを特徴とする請求項１記載のレーザー駆動回路。
【請求項３】
前記第１の駆動回路の出力側と前記第１の伝送線路とのインピーダンス整合を取ることを特徴とする請求項１記載のレーザー駆動回路。
【請求項４】
レーザーダイオードを伝送線路を介して駆動するレーザー駆動方法であって、
信号源のＤＣ成分と低域成分を第１の伝送線路を介して前記レーザーダイオードに送出し、同信号源の高域成分を第２の伝送線路を介して前記レーザーダイオードに送出し、これら第１、第２の伝送線路を伝送されてきた両成分を合成した電流で前記レーザーダイオードを駆動することを特徴とするレーザー駆動方法。
【請求項５】
レーザーダイオードから発光するレーザーをディスクに照射することによってデータの記録再生を行うディスク記録再生装置であって、
前記レーザーダイオードを駆動するレーザー駆動回路は、信号源のＤＣ成分と低域成分を第１の伝送線路を介して前記レーザーダイオードに送出する第１の駆動回路と、同信号源の高域成分を第２の伝送線路を介して前記レーザーダイオードに送出する第２の駆動回路とを具備し、前記第１、第２の伝送線路を伝送されてきた両成分を合成した電流で前記レーザーダイオードを駆動することを特徴とするディスク記録再生装置。
【請求項６】
前記レーザーダイオードは、ブルーレイディスク記録再生用のレーザーダイオードであることを特徴とする請求項５記載のディスク記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスクにレーザー光を照射してデータを記録再生するディスク記録再生装置に係り、特にレーザーダイオードを駆動するレーザー駆動回路及びレーザー駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスク記録再生装置はレーザーダイオード(ＬＤ)から出射されるレーザー光をディスクに照射してデータの記録再生を行う。通常、書き込み時はレーザーダイオードをＤＣ駆動するが、再生時に高周波重畳駆動してＲＩＮ（Relative  Intensity  Noise）を改善するのが通例である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図７はレーザーダイオードを駆動する大電流のレーザードライブ回路(ＩＣ)の従来構成を示した図である。図９に示すように、トランジスターＱ０に流れるライト電流は、トランジスターＱ１〜Ｑｎをバイアスし（カレントミラー）Ｒ１／Ｒ０＊ｎの電流をレーザーダイオードＬＤに流す。このような駆動回路では、その終段で大部分の電流増幅が行われ、出力電流は出力段のトランジスター数に比例し、その数が出力電流を決定する。その為、出力容量はトランジスター数倍に比例して増大する。
【０００４】
図８は図７の簡易等価回路で、発光周波数特性は駆動回路の出力容量（Cout）＋端子間容量（Ct）と動作抵抗(Rd)で決まるので、出力からレーザーダイオードまでのインダクタンス（Ll）が小さく、レーザーダイオードの動作抵抗が低ければあまり問題とはなっていなかった。例えば、７８０ｎｍ レーザーダイオードのＲｄは約５Ωであり、Ｃｏｕｔ＋Ｃｔが６０ｐＦ時でも伝送帯域幅(BW)は５３０ＭＨｚとなる。
【特許文献１】特開２０００−１４９３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、ブルーレイディスク(Bluｅ-ray disc)に使用される４００ｎｍ レーザーダイオードのＲｄは１５Ω〜１０Ωと大きいため（Ｃｔは２０ｐＦ前後）、単純にＣｏｕｔ+Ｃｔ=６０ｐＦで伝送帯域幅を計算すると１/３〜１/２となってその伝送帯域幅は１８０ＭＨｚ〜２５０ＭＨｚとなってしまう。また厄介な事に、光ピックアップ(ＯＰ)の小型化が進み、レーザーダイオードとレーザードライブ回路間の線路長は最短で繋ぐ事が出来ず、３０ｍｍ前後になってしまい、同軸線路を採用してもインダクタンス（Ｌｌ）の発生が避けられない。そうなると、1次の伝送周波数特性から３次の伝送周波数特性となり、Ｃｏｕｔ＝４０ｐＦでＬｌ＝１０ｎＨとすれば、共振周波数は、２５０ＭＨｚとなり、共振周波数以上での伝送周波数特性は大きく劣化する。但し、ＱはＲｄで決定する。
【０００６】
また、２層記録対応となると、出力電流は約１．５倍必要となり、さらに、出力段のトランジスターの数が増加して、その出力容量が増加してしまって伝送周波数特性が低下する。そこでレーザーダイオードをカソードコモン(cathode common)からフローティング(floating)に変更して、出力段を帰還容量の小さなＮＰＮトランジスターとしているが、それでも出力容量をそれほど低下させることができず、問題となっている。
【０００７】
図９は現状の光ピックアップの発光特性を示した特性図である。光ピックアップＯＰ−Ａの第一のピークは大体、ＣｏｕｔとL1の共振が主な要因である（図８の伝送系の簡易等価回路参照）。厳密には、Ｒｄ，Ｃｔがあるのでこのピークは若干移動する。また、共振Ｑは、ほぼＲｄで決まる。光ピックアップＯＰ−Ｂの第二のピークは、Ｌ１とＣｔの共振が主な要因。共振Ｑは、ほぼＲｄ、Ｃｏｕｔで決まる。ベッセル（Bessel）特性とすれば、ｔｒ，ｔｆは遅くなるが、オーバーシュートは発生しない。
【０００８】
ＯＰ−Ａ、ＯＰ−Ｂの特性において、共振周波数を上げるには、伝送線路のインダクタンスを小さくする、或いは駆動アンプの出力容量を小さくする必要があり、ピークを抑えるには、スバナ回路によるダンピングと伝送線路の整合を取る必要がある。然しながら、伝送線路は２０Ω系を用いており、インダクタンスの低減は限界である。残るは、ＩＣからの引き出しパターンとＬＤのボンディングワイヤーくらいである。アンプの出力容量はＩＣのプロセスで決まり、現状が精一杯で、整合伝送は電力損失が大きく採用することはできないと言うのが現状で、図３の様な共振ピークのある好ましくない発光周波数特性となっている。（1dBは約10％。）
【０００９】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、動作抵抗が高く且つ大電流駆動レーザーダイオードの発光周波数特性を改善することができるレーザー駆動回路及びレーザー駆動方法並びにこのレーザー駆動回路を用いたディスク記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するため、レーザーダイオードを伝送線路を介して駆動するレーザー駆動回路であって、信号源のＤＣ成分と低域成分を第１の伝送線路を介して前記レーザーダイオードに送出する第１の駆動回路と、同信号源の高域成分を第２の伝送線路を介して前記レーザーダイオードに送出する第２の駆動回路とを具備し、前記第１、第２の伝送線路を伝送されてきた両成分を合成した電流で前記レーザーダイオードを駆動する。
【００１１】
これにより、第１の駆動回路でＤＣ電流と低域電流をインピ―ダンス整合した第１の伝送線路を通してレーザーダイオードＬＤに流し、出力容量が極限まで小さい第２の駆動回路で高周波電流を第２の伝送線路を通して同レーザーダイオードＬＤに流している。これにより、電流周波数特性のピークがダンピングされ（現状では１０％のオーバーシュートが出るが、それがなくなる）、動作抵抗が高く且つ大電流駆動レーザーダイオード（例えばブルーレイディスク用レーザーダイオード）の発光周波数特性を改善することができるため、倍速記録時の画像品質をバラツキなくに向上させることができる。また、第２の駆動回路の容量が極限まで小さいので、ブルーレイディスクなどに必要な十分な伝送帯域を確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、信号源のＤＣ成分と低域成分を第１の伝送線路を介して前記レーザーダイオードに送出し、同信号源の高域成分を第２の伝送線路を介して前記レーザーダイオードに送出し、これら第１、第２の伝送線路を伝送されてきた両成分を合成した電流で前記レーザーダイオードを駆動することにより、ブルーレイディスク用のレーザーダイオードのように動作抵抗が高く且つ大電流駆動レーザーダイオードの発光周波数特性を改善することができ、それ故、倍速記録時の画像品質をバラツキなくに向上させることができる。また、第２の駆動回路の容量が極限まで小さいので、十分な伝送帯域を確保することができる。        
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るレーザー駆動回路の構成を示した回路図である。レーザー駆動回路は、駆動回路１と付加回路２から構成され、駆動回路１は２０Ωの伝送線路１００を通してレーザーダイオードＬＤに接続され、付加回路２は５０Ωの伝送線路２００を通してレーザーダイオードＬＤに接続されている。また、駆動回路１はトランジスターＱ１とコンデンサＣ２、Ｃ３、抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５を有し、付加回路２はトランジスターＱ２とコンデンサＣ１、Ｃ４、Ｃ５と抵抗Ｒ１、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８を有して形成されている。なお、付加回路２と伝送線路２００とを含めて伝送路整合周波数分離伝送部と称する。
【００１４】
図２は図１に示したレーザー駆動回路の等価回路を示した回路図である。駆動回路１は電流源ＬＤＤで表され、レーザーダイオードＬＤはインダクタンスＬ1、容量Ｃｔ、動作抵抗Ｒｄで表される。なお、Ｌｐはパターンインダクタンス、Ｃ6は出力容量、Ｒ9は出力抵抗を示している。
【００１５】
次に本実施形態の動作について説明する。まず、付加回路２のトランジスターＱ２がベース接地アンプとなっているので、Ｉｃ＝１０ｍＡとすれば、入力抵抗は２．５Ωとなる。従って、２０Ωの線路１００から見た信号源インピーダンスは２．５Ω＋（Ｒ１＋１／ωＣ１）Ωとなる。Ｃ１が十分大きければ、２．５＋Ｒ１となり、ＣｏｕｔのＱが低下して共振のピークはダンピングされて低下する。例えば、Ｃｏｕｔ＝ＣｔでＲｄ＝２．５＋Ｒ１とすれば、π型のＬＰＦ（ローパスフィルタ）となり、最適なＬ１が存在する。ここで、Ｃｏｕｔ１＝３９ｐＦ、Ｌｐ（ＩＣからのパターンインダクタンス)＝３ｎＨ、Ｌ１(伝送線路のinductance)＝１０ｎＨ、Ll（レーザーダイオードのlead inductance)＝４ｎＨとすれば、共振周波数は１９５ＭＨｚとなる。
【００１６】
トランジスターＱ２の出力は第二の伝送線路２００を通してレーザーダイオードＬＤに接続されているので、レーザーダイオードＬＤにはＲ１,Ｃ１,Ｒｅと線路側インピーダンスで周波数分割した高周波電流が加算されて流れ、周波数特性は擬似終端特性となる。図1の回路は、図２の様な等価回路となっているので、レーザーダイオード端から見たトランジスターＱ１のコレクター迄のインピーダンスはＲｄに比べ高く、トランジスターＱ２からの信号電流はほぼＲｄに流れる。
【００１７】
トランジスターＱ２の出力容量は、ベース接地アンプなのでほぼＣｏｂとなり、ｆｔ＝２Ｇのトランジスターでは１００ｍＡ出力で５ｐＦ程度となる。従って第二の伝送線路２００での共振周波数は、Ｌ１‘＝１５ｎＨとしても６００ＭＨｚとなり十分な伝送帯域が得られる。また、抵抗Ｒ１,Ｃ１は、付加回路のトランジスターＱ２の電流が小さくなる様、メイン回路の共振周波数より下ではあるが、周波数特性の許容できる最高周波数とする。トランジスターＱ２動作電流の大部分（98％程度）はレーザーダイオードに流れるので、損失は動作電圧分となる。
【００１８】
図３は、図１に示した回路の各部の電流周波数特性で、ａは現状の特性で、第一ピーク＝１５０ＭＨｚ、第二ピーク＝５００ＭＨｚ。（矢印点）、ｂはＲ１＝３３Ω、Ｃ２＝６８ｐＦ時のＱ２電流の負荷端を示し、共振４００ＭＨｚのＨＰＦ（ハイパスフィルタ）特性を有している。ｃはトランジスターＱ１の負荷端電流を示し、現状をＲ１，Ｃ１で周波数分離した周波数特性を有している。ｄは総合特性で、電流加算され１５０ＭＨｚは平坦で、５００ＭＨｚが若干ブースとされた特性を有している。
【００１９】
図４は、図３の回路定数での矩形波書き込み時の動作波形で、Ｃ１，Ｒ１のｃｕｔｏｆｆ周波数が高くないと、微分波となるＱ２の出力電流のＰ−Ｐ値が大きくなってしまう。この時は書き込み p-p電流の１／２であり実用しえるもので、オーバーシュートはほぼ0％となり、trは1.15nSが得られる。
【００２０】
図５は、図３の総合特性とBessel特性で、ｃｕｔｏｆｆ周波数は３２０ＭＨｚとなり、ｔｒは１．２５ｎＳと計算され上記に近い特性となっている。本実施形態のダンピングでは、単調な周波数減衰カーブとなるので、ＣＲ補正が可能となる。
【００２１】
本実施形態によれば、駆動回路１でＤＣ電流と低域電流をインピ―ダンス整合した伝送線路１００を通してレーザーダイオードＬＤに流し、出力容量が極限まで小さい付加回路２で高周波電流を伝送線路２００を通して同レーザーダイオードＬＤに流している。これにより、電流周波数特性のピークがダンピングされ（現状では１０％のオーバーシュートが出るが、それがなくなる）、動作抵抗が高く且つ大電流駆動レーザーダイオードの発光周波数特性を改善することができるため、倍速記録時の画像品質をバラツキなくに向上させることができる。また、付加回路２の容量が極限まで小さいので、十分な伝送帯域を確保することができる。
（第２の実施形態）
【００２２】
図６は、本発明の第２の実施形態に係るディスク記録再生装置の構成を示した部分概略ブロック図である。ディスク記録再生装置は、レーザー駆動回路（ＬＤドライバ）１１から出力されるレーザーダイオード駆動ＤＣ電流に高周波発信器１２から出力される高周波電流を重畳し（再生時のみ）、この高周波電流重畳ＤＣ電流によりレーザーダイオードＬＤを駆動する。書き込み時はレーザー駆動回路１１により別途与えられる書き込み信号を増幅し、これをレーザーダイオードＬＤに出力することによりブルーレイディスクに書き込みが行われる。このレーザーダイオードＬＤより発光されたレーザー光の一部はフォトダイオードＰＤにより受光され、その受光電流がＡＰＣエラーアンプ１３に入力される。ＡＰＣエラーアンプ１３はＬＤの受光平均パワーが所定の設定値となるようにレーザー駆動回路１１の出力を制御する。レーザーダイオードＬＤから出力されたレーザーダイオードが図示されない光学系を通して図示されないディスクに照射され、データの記録再生が行われるが、データの記録再生系は周知の回路であるため、図示は省略した。
【００２３】
本実施形態によれば、レーザーダイオードＬＤがブルーレイディスク用でその動作抵抗が高く、且つ、大きな駆動電流を必要とする場合、レーザー駆動回路１１として図１に示した第１の実施形態と同様の構成のものを用いることにより、良好な発光周波数特性および広帯域の伝送特性によりレーザーダイオードＬＤを駆動することができ、ブルーレイディスクに使用される４００ｎｍ のレーザーダイオードを用いた場合の書き込み特性、特に倍速書き込み、２層ディスクの書き込み特性を著しく向上させることができる。
【００２４】
尚、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザー駆動回路の構成を示した回路図である。
【図２】図１に示した回路の等価回路図である。
【図３】図1に示した回路の動作電流電圧特性を示した特性図である。
【図４】図１に示した回路の書き込み時の動作波形を示した矩形波特性図である。
【図５】ベッセル特性と図１に示した回路の周波数特性図である。
【図６】は、本発明の第２の実施形態に係るディスク記録再生装置の構成を示した部分概略ブロック図である。
【図７】レーザーダイオードを駆動する大電流のレーザードライブ回路(ＩＣ)の従来構成を示した図である。
【図８】図７の簡易等価回路図である。
【図９】従来のベッセル特性と光ピックアップの発光周波数特性例である。
【符号の説明】
【００２６】
1……駆動回路、２……付加回路、１００、２００……伝送線路、ＬＤ……レーザーダイオード、Ｒ1……抵抗、Ｃ1……コンデンサ、Ｑ１、Ｑ２……トランジスター。
【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】
2008052797.tif 000009
【図８】
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【図９】
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