(57)【要約】 【課題】レーザダイオードの特性を損なうこと無く、レーザの発熱を抑制してその寿命の低下を回避すること。【解決手段】電流スイッチ回路３はＬＤドライバをスイッチングすることにより、ＬＤドライバからパルス状の駆動電流をＬＤに供給して、ＬＤを間欠駆動する。その際に、ドライブ電流補正回路５から出力される補助電流をＬＤドライバで加算して、前記パルス状の駆動電流のピークレベルに傾斜を与えることにより、レーザダイオードの消費電力を低下させ、且つ、発光時のピークパワーを低下させることができ、レーザダイオードの特性を損なうこと無く、レーザの発熱を抑制してその寿命の低下を回避することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路であって、
前記レーザダイオードに駆動電流を流す出力手段と、
前記出力手段をスイッチングさせて前記レーザダイオードに流す駆動電流をパルス状にするスイッチング手段と、
前記出力手段から出力される駆動電流のピークレベルを駆動電流の立ち上がりから立下りの間で変化させる補助手段と、
を具備することを特徴とするレーザ駆動回路。
【請求項２】
前記補助手段は、前記出力手段が出力する駆動電流にレベルが変化する補助電流を加算することを特徴とする請求項１記載のレーザ駆動回路。
【請求項３】
前記補助手段は、前記出力手段の周波数特性を低下させることを特徴とする請求項１記載のレーザ駆動回路。
【請求項４】
前記レーザダイオードから出射されるレーザ光の波長は４００ｎｍであることを特徴とする請求項１記載のレーザ駆動回路。
【請求項５】
レーザダイオードを駆動するレーザ駆動方法であって、
前記レーザダイオードを間欠駆動すると共に、当該レーザダイオードに流れる駆動電流のピークレベルを駆動電流の立ち上がりから立下りの間で変化させることを特徴とするレーザ駆動方法。
【請求項６】
レーザダイオードから出射されるレーザ光をデータで変調して光ディスクに照射することにより前記データを書き込み、また、前記レーザ光を光ディスクに照射し、その反射光を受光してデータを再生するディスク記録再生装置であって、
前記レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路は、前記レーザダイオードに駆動電流を流す出力手段と、
前記出力手段をスイッチングさせて前記レーザダイオードに流す駆動電流をパルス状にするスイッチング手段と、
前記出力手段から出力される駆動電流のピークレベルを駆動電流の立ち上がりから立下りの間で変化させる補助手段とを具備し、
前記データの再生時に前記レーザ駆動回路は前記レーザダイオードを間欠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７】
前記スイッチング手段は、前記光ディスクにデータを書き込む時に用いるライトプロセッサから発生するタイミング制御信号によって前記スイッチング周波数を決定することを特徴とする請求項６記載のディスク記録再生装置。
【請求項８】
前記スイッチング周波数帯域は、再生ＲＦ信号帯域の３倍以上であることを特徴とする請求項７記載のディスク記録再生装置。
【請求項９】
前記データを読み出す光ディスクはＲＯＭディスクか、或いは書き換え可能なディスクであることを特徴とする請求項６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、レーザダイオードから出射されるレーザ光を光ディスクに照射することによってデータを再生するディスク記録再生装置に係り、特にレーザダイオード（以下ＬＤと称する）を駆動するレーザ駆動回路及び駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＬＤから出射されるレーザ光を光ディスクに照射してデータの再生を行うディスク記録再生装置では、再生時に、ＤＣ駆動しているＬＤに例えば４００ＭＨｚの高周波電流を重畳してＬＤを高周波重畳駆動させることにより、再生時のＲＩＮ（Relative Intensity Noise）を改善することが行われている（例えば特許文献１参照）。しかし、その反面、ＬＤからピーク的な強度のレーザ光が出射されるため、これにより記録データが消去され易くなり、その分、再生耐久性（ｒｅａｄ  ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）が低下する。
【０００３】
図１５（Ａ）は、ディスク記録再生装置の概略図で、ＬＤドライバ１１のＬＤ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、この高周波電流重畳ＤＣ電流によりＬＤを駆動する。ＬＤより発光されたレーザ光の一部はフォトダイオード（以下ＰＤと称する）により受光され、これがＡＰＣエラーアンプ１３に入力される。ＡＰＣエラーアンプ１３はＬＤの発光平均パワーが所定の設定値となるようにＬＤドライバ１１の出力を制御する。図１５（Ｂ）は高周波モード加算部１４から高周信号を発生し且つこれを、ＬＤドライバ１１で発生するＤＣ電流に加算する動作を行って、高周波電流重畳ＤＣ電流によりＬＤを駆動する。
【０００４】
光ディスクの再生時は、図１５の様な回路で高周波重畳（２００〜４００ＭＨｚ程度）を掛け、レーザノイズの低減を図っている。然しながら、最近実用化に至ったＤＶＤの４倍の記録密度を持つ波長４００ｎｍの光ディスク（ブルーレイ）を駆動するための、ブルーレーザの特性から従来のドライブ方法では主に端子電圧（Ｖｏｐ）の増加によりロスが大きくなるため温度上昇が大きくなる。ＬＤの温度が上昇すると動作電流（Ｉｏｐ）も大きくなって上昇し、更に発熱を起こす。
【０００５】
レーザの消費パワーは、ＤＣ駆動時に比べ重畳レベルのＩｔｈ×Ｖｏｐだけ減少するが、現状は０．５ｍＡであり２ｍＷ程度となっている。
ＣＷ（ＤＣ発光パワー）＝３０ｍＷ  ＬＤの代表的な仕様は、下記のようになっている。
400nm  LD          685nm LD              780nm LD 
Ith(typ)             40mA                35mA                30mA       
Iop(max)            60mA               100mA                80mA
Vop(max)          5.5Vdc              2.7Vdc                2.0Vdc
η(typ)             1.3mW/mA          0.75mW/mA           0.55mA/mW 
Rd                12〜20Ω              5 Ω                  3 Ω
LD消費power(2mW)    228mW              101mW               67mW       
OP消費power         414mW （Vc=10V）  224mW （Vc=6V ）    167mW （Vc=5V ）
LD消費power(2mW)＝（Ith+2.0mW ／η）×Vop   
OP消費power       ＝（Ith+2.0mW ／η）×Vc  
【０００６】
リード時のレーザ出力を２．０ｍＷ必要とすると、ブルーレーザでは上記のようなＬＤ消費パワーのようになり、倍増している事が分かる。（計算では、リード時のVop も殆ど同じと仮定しており、実際は少し小さくなる。）また、ドライバ段としては、Ｒｄの増加とＶｏｐの増加からＶｃを上昇せざるを得ず、やっぱり倍増している。放熱を十分行えれば問題ない訳であるが、現状では光ピックアップのベースとの温度差は約１０℃と熱抵抗が大きい事と、光ピックアップ自体の小型化が進んでいて消費パワーの増加と放熱効果の低下があり、温度上昇は避けられない問題となっている。
【特許文献１】特開２０００−１４９３０２号公報  （第４−１０頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようにブルーレーザの特性から従来のドライブ方法では主にレーザのＶｏｐの増加によって、ＬＤのロスが大きく温度上昇が大きくなる。ＬＤの温度が上昇するとＩｏｐも大きく上昇し、更に発熱を起こす。このようなブルーレーザを現状の光ピックアップに実装すると、レーザの温度上昇は、例えば雰囲気２５℃で＋１６℃となっており、雰囲気５０℃で６６℃＋αとなり、レーザの寿命低下の原因となっている。（αは、温度によるＩｏｐ増加の約１００ｍＷによる温度上昇分。）
【０００８】
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、特性を損なうこと無く、レーザの発熱を抑制してその寿命の低下を回避することができるレーザ駆動回路及び方法並びにこの方法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】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するため、レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路であって、前記レーザダイオードに駆動電流を流す出力手段と、前記出力手段をスイッチングさせて前記レーザダイオードに流す駆動電流をパルス状にするスイッチング手段と、前記出力手段から出力される駆動電流のピークレベルを駆動電流の立ち上がりから立下りの間で変化させる補助手段とを具備する。
【００１０】
また、本発明は、レーザダイオードから出射されるレーザ光をデータで変調して光ディスクに照射することにより前記データを書き込み、また、前記レーザ光を光ディスクに照射し、その反射光を受光してデータを再生するディスク記録再生装置であって、前記レーザダイオードを駆動するレーザ駆動回路は、前記レーザダイオードに駆動電流を流す出力手段と、前記出力手段をスイッチングさせて前記レーザダイオードに流す駆動電流をパルス状にするスイッチング手段と、前記出力手段から出力される駆動電流のピークレベルを駆動電流の立ち上がりから立下りの間で変化させる補助手段とを具備し、前記データの再生時に前記レーザ駆動回路は前記レーザダイオードを間欠駆動する。
【００１１】
このように本発明では、レーザダイオードを間欠駆動することにより、高周波重畳ＤＣ駆動時よりレーザダイオードの消費電力を低下させて、その発熱を抑制することができる。また、その時、前記レーザダイオードに流れる駆動電流のピークレベルが駆動電流の立ち上がりから立下りの間で変化するように、具体的には例えば直線的にレベルが上昇するような傾斜を持たせることにより、前記レーザダイオードの発光ピークレベルを抑えることかでき、例えばＲＯＭの読み出し時のエラーレートを改善することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、前記レーザダイオードを間欠駆動すると共に、当該レーザダイオードに流れる駆動電流のピークレベルを変化させることにより、特性を損なうこと無く、レーザの発熱を抑制してその寿命の低下を回避することができる。
それ故、光ピックアップを大きくすることなく、ブルーレイレーザを光ピックアップに実装することができ、光ピックアップの対衝撃性能及びシークタイムなどの必要な性能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。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るレーザ駆動回路を示したブロック図である。レーザ駆動回路は、回路の動作を制御するＣＰＵ１、ＬＤを駆動するＬＤドライバ２、ＬＤドライバ２をパルス駆動するための電流スイッチ回路３、電流スイッチ回路３をスイッチングさせるライトプロセッサ４、ＬＤドライバ２の出力ピークパワーを補正するドライブ電流補正回路５、ＰＤの受光電流を入力してＬＤの発光パワーが所定値になるようにする制御電圧（ＡＰＣエラー電圧）を発生するＡＰＣエラーアンプ６、ＡＰＣエラーアンプ６の制御電圧を電流に変換して電流スイッチ回路３に印加するピークパワー電圧電流変換回路７を有して構成されている。
【００１５】
図２は図１に示したレーザ駆動回路の一部の詳細を示した回路図である。ＬＤドライバ２は、トランジスタＱ３，Ｑ４を有し、電流スイッチ回路３は、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ５，Ｑ６を有し、ドライブ電流補正回路７は、トランジスタＱ７，Ｑ８を有している。ライトロセッサ４からのスイッチング制御信号は端子２１、２２からトランジスタＱ１，Ｑ２に入力され、これらトランジスタＱ１，Ｑ２をスイッチングし、その出力であるパルス電流はＬＤドライバ２のトランジスタＱ３のベースに入力されている。また、ピークパワー電圧電流変換回路７からのＡＰＣエラー電流は端子２３からミラー回路を構成するトランジスタＱ５，Ｑ６に入力され、トランジスタＱ４から出力されるパルス電流のレベルを変化させる。ドライブ電流補正回路５からの補正電流は、端子２４からミラー回路を形成するトランジスタＱ７，Ｑ８に入力され、トランジスタＱ８によりＬＤドライバ２のトランジスタＱ３のベース電流に加算され、トランジスタＱ４を流れるパルス電流のピーク出力値に傾斜を持たせる。
【００１６】
次に本実施形態の動作について説明する。ディスク記録再生装置がリードモード時、ライトプロセッサ４は電流スイッチ回路３のスイッチング周波数を決める制御信号を電流スイッチ回路３に与えるため、電流スイッチ回路３はスイッチングしてＬＤドライバ２をスイッチング駆動するためのドライブ制御信号をＬＤドライバ２に出力する。その際、ドライブ電流補正回路５はＬＤドライバ２から出力されるパルス駆動電流のピーク電流に傾斜がつくように図３（Ｃ）に示すようなピークパワー補正信号を発生して電流スイッチ回路３に与える。これによりＬＤドライバ２は図３（Ｂ）に示すようなパルス電流のピーク出力値に傾斜があるような波形のパルス駆動電流をＬＤに出力して駆動する。これにより、ＬＤは図３（Ｄ）に示すような発光波形で間欠的に発光する。尚、このような間欠的な発光であっても、再生のＲＦ信号帯域の３倍以上でサンプリング(LDドライバ２のスイッチング周波数を再生ＲＦ信号の最高周波数の３倍以上)すれば十分伝送でき、再生対象の光ディスクから支障なくデータを読み出すことができる。
【００１７】
ここで、図３に示した波形を得る際、2mW 時のIop=40mA、η=1を仮定。
（Ａ）は、現状のdc driveで、dc 40mA に重畳400MHz、10mAp-p 電流が加算されている。      Vop=4.5Vとすれば、LDのPloss は約180mW 。
（Ｂ）が、本願の電流SW driveで、SW周波数132MHzで半値幅約4nS の電流傾斜
（300uW ／5nS ）を持ったpulse 電流をLDに流す。
Vop=4.5V、SWf=132MHz、PW=4nS、tr=tf=1nS 、発光delay=2nS とした時
Ploss は実測で、2 ／3 の約120mW 。
（Ｃ）が、傾斜用補正電流で、SWした矩形波に加算する。
（Ｄ）が、本願の発光波形で、LDの出力power で変化するが、
１  約2nS 遅れて発光し、
２  ２波から４波の緩和振動を起こす。
３  最初の１波のpeakは、drive 電流の波形で決まり、傾斜を持たせる事で小さく出来る。
【００１８】
図４はＬＤドライバ２のドライブ電流のピークに傾斜を付けた場合の緩和振動の変化について説明する図である。図４（Ａ）はドライブ電流のピークに傾斜がない場合、図４  （Ｂ）はドライブ電流のピークに傾斜がある場合で、ない場合に対して緩和振動のピークが小さくなり、ピークパワーが小さくなっていることが分かる。
【００１９】
図５（グラフ１）は電流スイッチ回路３のスイッチング周波数とＬＤの光ピークパワー特性の関係を示した図である。このグラフは、２ｍＷ発光時ＳＷ周波数を変化させた時の順電流特性で、（ＰＷ＝５ｎＳ）２ｍＷ発光時のＤＣ電流３０ｍＡは、ＳＷ周波数の低下と共に低下し、５０ＭＨｚでは１／３の１０ｍＡとなり、その時の波高値の平均は１２倍となる。
【００２０】
本実施形態によれば、ＬＤを間欠駆動すると、図５から明らかなように、ＬＤの消費電力が減り、発熱を抑えることができ、その寿命の低下を回避することができる。これにより、光ピックアップを大きくすることなく、ブルーレイレーザを光ピックアップに実装することができ、光ピックアップの対衝撃性能及びシークタイムなどを損なうことがなくなる。
【００２１】
図６は波高値の温度特性で、ＤＣ駆動電流のパルス幅を変化させることで、波高値倍数をぼ同じにでき、温度に変化に対して波高値倍数は余り変化せず温度特性が良いことを示している。
【００２２】
また、図７は、ＬＤを間欠駆動した場合も、ＤＣ駆動電流に高周波重畳した時と同様に再生時のＲＩＮ（Relative Intensity Noise）の劣化がないことを示している。
【実施例２】
【００２３】
図８は、本発明の第２の実施形態に係るレーザ駆動回路の構成を示したブロック図である。レーザ駆動回路は、第１の実施形態と同様であるが、ＬＤドライバ２の出力ピークパワーを補正するドライブ電流補正回路８がＬＤドライバ２に接続され、ＬＤドライバ２の周波数特性を低下させることで、図３（Ｂ）に示すように、ドライブ電流のピークに傾斜を付けている。
【００２４】
図９は図８の回路でＬＤをドライブした時の発光波高値倍数特性を示した図である。ＬＤドライバ２でＬＤを間欠駆動する時の駆動電流のパルス幅を大きくし、また、周波数特性を低下させ、さらに、発光パルスに傾斜を持たせれば、波高値が低下することが分かかり、結局、第１の実施形態と同様にＬＤの消費電力が減り、発熱を抑えることができ、同様の効果がある。
【実施例３】
【００２５】
図１０は、本発明の第３の実施形態に係るレーザ駆動回路を示したブロック図である。レーザ駆動回路は、第１の実施形態の構成と全く同じであるが、異なるところは、ドライブ電流補正回路５の補正電流波形（図１１参照）が異なり、そのため、ＬＤドライバ２の出力駆動電流波形は図１２のようになり、先行パルス電流を流して、ＬＤの発光寸前をバイアスしている。これにより、図１３に示す如く、第１の実施形態（１００）に比べて、本実施形態（２００）の発光時のピークパワーがさらに減少していることが分かる。これは、発光遅延が改善されるため、１波目の緩和振動は発振寸前までバイアスされるので、ピークパワーが減少するからである。
【００２６】
本実施形態によれば、ピークパワーが減少する分、第１の実施形態よりもさらに発熱を抑えることができる。他の効果は第１の実施形態と同様である。
【実施例４】
【００２７】
図１４は、本発明の第４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ブロック図である。光ディスク記録再生装置は、ＢＤ用（波長４０４から４１５ｎｍ）のレーザダイオード（ＬＤ）３１、レーザダイオード駆動部３２、切替スイッチ部３３、書込用プロセッサ３４、ピークパワー制御電圧発生部３５、クールパワー制御電圧発生部３６、補正パルス発生部３７、バイアスパワー制御電圧発生部３８、フォトダイオード（ＰＤ）３９、ＡＰＣエラーアンプ４０及びＣＰＵ４１を有して構成され、レーザダイオード駆動部３２は第１の実施形態のＬＤドライバ２、電流スイッチ回路３、ドライブ電流補正回路５を有し、他に書込用プロセッサ３４とＣＰＵ４１で、第１の実施形態のレーザ駆動回路と同様の駆動回路が構成されている。
【００２８】
本実施形態によれば、ＬＤを間欠駆動して発熱を抑えることができ、それ故、光ピックアップを大きくすることなく、ブルーレイレーザを光ピックアップに実装することができ、光ピックアップの対衝撃性能及びシークタイムとして必要な性能を確保することできる。
【００２９】
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】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ駆動回路の構成を示したブロック図である。
【図２】図１に示したレーザ駆動回路の一部の詳細を示した回路図である。
【図３】図１に示したＬＤの駆動電流波形と発光波形例を示した図である。
【図４】ＬＤの駆動電流波形と緩和振動の波形変化の関係について説明する図である。
【図５】電流スイッチ回路のスイッチング周波数とピークパワー特性の関係を示した図である。
【図６】ＬＤの発光波形の波高値の温度特性を示した図である。
【図７】ＬＤを間欠駆動した場合のＲＩＮ特性を示した図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るレーザ駆動回路を示したブロック図である。
【図９】図８の回路でＬＤをドライブした時の発光波高値倍数特性を示した図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るレーザ駆動回路を示したブロック図である。
【図１１】図１０に示したドライブ電流補正回路から出力される補助電流の波形を示した図である。
【図１２】図１０に示したＬＤの駆動電流波形を示した図である。
【図１３】図１０に示したＬＤの発光時のピークパワーの減少を示した波形図である。
【図１４】本発明の第４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ブロック図である。
【図１５】従来のレーザ駆動回路の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１……ＣＰＵ、２……ＬＤドライバ、３……電流スイッチ回路、４……ライトプロセッサ、５、８……ドライブ電流補正回路、６……ＡＰＣエラーアンプ、７……ピークパワー電圧電流変換回路、３２……レーザダイオード駆動部。
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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