(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ディスクに対して所定の出力の光を照射することによってデータの記録再生を行う発光素子と、
上記発光素子を流れる駆動電流を検出する電流検出素子と、
上記発光素子の近くに配されて温度を検出する温度センサと、
上記温度センサ及び電流検出素子によって検出された温度Ｔ1での駆動電流値ＩT1及び温度Ｔ2（＞Ｔ1）での駆動電流値ＩT2からそれぞれ発光素子固有の温度補正係数を求める制御部と、
上記制御部によって求められた温度補正係数を記録するメモリとを備え、
上記制御部は、
上記メモリに記録された上記温度補償係数を使用して検出温度Ｔiでの劣化しきい値電流を算出し、
上記検出温度Ｔiでの発光素子の検出電流が上記劣化しきい値電流を越えたとき、上記発光素子へのドライブ電流を禁止することを特徴とする光学ディスク記録再生装置。
【請求項２】
上記発光素子へのドライブ電流の禁止と同時に、発光素子の劣化状態を示す表示部が駆動されるようになされたことを特徴とする請求項１記載の光学ディスク記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、光磁気ディスクを使用した光磁気記録再生装置に関し、特に劣化しきい値電流を定めることによって発光素子の発光強度が著しく低下する前に発光素子の劣化を予測できるようにしたものであり、またそれによって発光素子へのドライブ状態を禁止して記録再生の不良状態を回避できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば光磁気ディスクなどを使用した光磁気記録再生装置では、光ピックアップ手段に設けられる発光素子として半導体を使用したレーザダイオードＬＤなどが使用される。レーザダイオードはそのドライブ段から供給されるデータに基づいたドライブ信号で励起（駆動）され、所定の光出力が得られるようになっている。この所定の光出力を光磁気ディスク上に照射してデータを記録し、また別の所定の光出力を照射して光磁気ディスク上に記録されたデータを読み出すようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなレーザダイオードは使用時間と共に劣化し、ある時間を越えると所定の光出力を発光しなくなる。すなわち図６に示すように使用時間ｔと共に同一光出力Ｐｗを得るための駆動電流Ｉが大きくなる傾向にあり、ある駆動電流を境に光出力が急激に低下する傾向にある。
【０００４】
そのためレーザダイオード製造メーカなどでは保障時間を明記するものがあり、この保障期間が経過したときはレーザダイオードを交換するように注意を促している。あるいはデータを記録できなくなるまで使用し、データが記録できなくなったときを交換の目安としている場合もある。
【０００５】
しかし、この保障期間を定めるものはレーザダイオードの個々のばらつきを考慮して保障期間が定められているので、保障期間を経過したものでも充分使用に耐えるものがあり、無駄な期間設定を強いられている。不経済でもある。
【０００６】
後者の例ではレーザダイオードを無駄なく使用できる反面、実際にデータを記録したり、再生したりしているときにレーザダイオードが突然寿命がきて充分な強度で発光しなくなるおそれがある。その場合にはどこまでデータを有効に記録できたかを再確認したりしなければならないので確認作業が面倒であるなどの問題を有する。
【０００７】
そこで、この発明はこのような従来の課題を解決したものであって、発光素子の駆動電流が常温での駆動電流値に対して特定の値まで増加すると、殆どの場合光出力が急激に低下することを利用してその寿命を電子的に監視したものであり、これによって使用中の発光素子の寿命をできるだけ正確に予測できるようにした光学ディスク記録再生装置を提案するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、請求項１に記載した発明に係る光学ディスク記録再生装置は、光学ディスクに対して所定の出力の光を照射することによってデータの記録再生を行う発光素子と、上記発光素子を流れる駆動電流を検出する電流検出素子と、上記発光素子の近くに配されて温度を検出する温度センサと、上記温度センサ及び電流検出素子によって検出された温度Ｔ1での駆動電流値ＩT1及び温度Ｔ2（＞Ｔ1）での駆動電流値ＩT2からそれぞれ発光素子固有の温度補正係数を求める制御部と、上記制御部によって求められた温度補正係数を記録するメモリとを備え、上記制御部は、上記メモリに記録された上記温度補償係数を使用して検出温度Ｔiでの劣化しきい値電流を算出し、上記検出温度Ｔiでの発光素子の検出電流が上記劣化しきい値電流を越えたとき、上記発光素子へのドライブ電流を禁止することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１記載の光学ディスク記録再生装置において、上記発光素子へのドライブ電流の禁止と同時に、発光素子の劣化状態を示す表示部が駆動されるようになされたことを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】
請求項１に記載した発明によれば、制御部は、温度Ｔ1での駆動電流値ＩT1及び温度Ｔ2（＞Ｔ1）での駆動電流値ＩT2からそれぞれ発光素子固有の温度補正係数を求める。更に、制御部は、メモリに記録された温度補償係数を使用して検出温度Ｔiでの劣化しきい値電流を算出し、検出温度Ｔiでの発光素子の検出電流が劣化しきい値電流を越えたとき、発光素子へのドライブ電流を禁止するようになされる。
【００１４】
発光素子は使用時間の経過と共に劣化する他、動作温度が上昇することによっても発光効率が落ちるので素子劣化原因となる。そのため動作温度を考慮して劣化しきい値電流が与えられる。こうすることによって発光素子の劣化状態を一層正確に検出できる。
【００１５】
請求項１に記載した発明において、個々の発光素子自体の温度補正係数が相違することに着目すれば、発光素子個々の温度補正係数を求めこれから最終的な劣化しきい値電流を算出するようにして、使用中の発光素子に最も適した劣化しきい値電流に基づいて劣化状態を判定することもできる。
【００１６】
請求項３に記載した発明では、設定した劣化しきい値電流に基づいて発光素子の劣化状態が検出されたときには、発光素子のドライバを制御することによって誤った記録再生を未然に防止することができる。
【００１７】
【実施例】
続いて、この発明に係る光磁気ディスク記録再生装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
まずこの発明の概要から説明する。発光素子としてはレーザダイオード特に半導体レーザダイオードを例示するが、これに限られるものではない。この種レーザダイオードの劣化は経時的に変化し、図６に示したように使用時間（積算された通電時間）の経過と共に、規定の光出力（レーザパワー）（例えば２０ｍＷ）を出力するための駆動電流が大きくなる。駆動電流は通電時間のルートに比例して増加することが知られている。
【００１９】
波長λが６８０〜８００ｎｍのレーザダイオード（AlGaAs,AlGaInPなど）では初期値ＩO（例えば２０ｍＷの光出力を得るための常温での駆動電流値）を基準値としたときこの基準値ＩOの１．２〜１．３倍の電流が流れると、それ以降は光出力が急激に低下してしまう。そのときの通電時間はおおよそ５０００時間位である。
【００２０】
したがってこのようなレーザダイオードの場合には１．２ＩOをその劣化しきい値電流Ｉｄとして設定し、レーザダイオードを流れる電流を検出し、検出された駆動電流Ｉｍが劣化しきい値電流Ｉｄを越えたとき、レーザダイオードの使用を禁止する。使用禁止動作と相俟ってその旨をパネルに表示してオペレータに新しいレーザダイオードに交換すべきことを知らせる。そうすれば、レーザダイオードの光出力が急激に低下し、データを記録したり、記録されたデータを再生したりすることができなくなる前にレーザダイオードを交換できることになる。この処理によって誤った記録再生を未然に防止できる。
【００２１】
レーザダイオードの劣化は通電時間に比例することは上述した通りであるが、この他にもレーザダイオード自体の動作温度によっても影響を受けることが実験によって確認された。図３にその一例を示す。
【００２２】
このように動作温度の上昇に伴ってレーザダイオードを流れる駆動電流の値が大きくなるから、動作温度が高い状態で使用するとそれだけレーザダイオードの劣化が速くなる。したがってレーザダイオードの劣化しきい値電流を設定するに当たってはこの動作温度を加味して設定することが望ましい。動作温度による温度補正係数ηを算出する一例を次に説明する。
【００２３】
図４はレーザダイオードと温度補正係数ηとの関係を示すもので、この例では動作温度がＴ1＝２５℃（常温）とＴ2＝４５℃のときの駆動電流Ｉ25，Ｉ45から温度補正係数ηを算出した場合を示す。ここに、温度補正係数ηは次式で与えられる。
0004046778.tif 000002
【００２４】
図４のように、レーザダイオードＬＤ２の場合の温度補正係数ηとしては０．５３０であり、レーザダイオードＬＤ３に関しては１．１３５の温度補正係数ηとなる。したがってこれらの平均をとると、
η＝０．８〜０．９  ・・・・（２）
となる。本例では温度補正係数ηとして０．８に設定した。つまり平均温度補正係数ηを全てのレーザダイオードに対する温度補正係数として使用し、そのときの値を０．８に選ぶ。
【００２５】
次に、この平均温度補正係数ηを使用して劣化しきい値電流Ｉｄが算出される。劣化しきい値電流Ｉｄは次式をもって算出した。
Ｉｄ＝｛ＩO＋η（Ｔ2−Ｔ1）｝×１．２  ・・・・（３）
Ｔ2＝４５℃、Ｔ1＝２５℃とし、Ｔ1＝２５℃（常温とする）のときの駆動電流値ＩOとして図４の数値を使用した場合、劣化しきい値電流Ｉｄ（平均温度補正係数を使用したときをＩd1とする）は図５のようになる。
【００２６】
このように動作温度による影響を考慮すると、使用するレーザダイオードの個体差によって図５のように劣化しきい値電流Ｉd1 が相違するから、使用しているレーザダイオードにマッチした劣化しきい値電流Ｉd1で劣化状態を予測できる。平均温度補正係数ηを使用した劣化予測の場合でも、レーザダイオードの駆動電流を検出し、その値Ｉｍがこの劣化しきい値電流Ｉd1を越えたときには上述したと同様な対策が講じられ、これによって誤った記録再生を未然に防止できる。
【００２７】
ところで、図３の温度特性からも明らかなように、駆動電流に対する動作温度による影響はレーザダイオードによって個体差があり、図の例ではレーザダイオードＬＤ３がその影響が最も大きく、レーザダイオードＬＤ２が最も小さい。それに伴って劣化しきい値電流Ｉd1も異なるが、理想的には個々のレーザダイオードに対応した個々の温度補正係数を使用して劣化しきい値電流を設定した方が最も望ましい。そうするためには次のようにすればよい。
【００２８】
個々のレーザダイオードとそれに対する温度補正係数との関係は図４に示す通りである。図はＴ2＝４５℃とＴ1＝２５℃での温度補正係数であるが、他の温度を使用したときでもその値はあまり違わない。個々の温度補正係数（以下これをη′とする）を使用したときの劣化しきい値電流Ｉd2は、次式によって与えられる。
【００２９】
Ｉｄ＝｛ＩO＋η′（Ｔ2−Ｔ1）｝×１．２  ・・・・（４）
Ｔ2＝４５℃、Ｔ1＝２５℃とし、Ｔ1＝２５℃（常温とする）のときの駆動電流値ＩO（＝Ｉ25）として図４の数値を使用した場合、劣化しきい値電流Ｉd2は図５のようになる。
【００３０】
レーザダイオードＬＤ１やＬＤ２の場合には平均温度補正係数ηを使用したときよりも個々の温度補正係数η′を使用したときの方が、劣化しきい値電流Ｉd2が小さくなる。これはη〉η′の関係にあるからで、劣化しきい値電流とＴ2＝４５℃での電流Ｉ45との比（Ｉd2／Ｉ45）をとったとき、レーザダイオードＬＤ１やＬＤ２は劣化目安倍数ｎ（＝１．２）を越えてしまう。したがって図５に示す劣化しきい値電流Ｉd1は既に危険な値を越えている可能性が高く、この値Ｉd1に至る前に光出力が急激に低下する確率が高くなる。できればこの値Ｉd1まではレーザダイオードを使用しない方が好ましい。個々の温度補正係数η′を使用すると劣化目安倍数ｎを越えることがないので極めて安全である。
【００３１】
一方、レーザダイオードＬＤ３やＬＤ４は上述したとは逆の関係となっている。そのためこれらレーザダイオードＬＤ３やＬＤ４を使用する場合にはまだ耐用時間には至らない前に、劣化を示すシグナルがでることになり不経済である。個々の温度補正係数η′を使用すると劣化目安倍数ｎを越えるまで使用できるので、その限界となる劣化しきい値電流Ｉd2をＩd1よりも大きく設定できる実益がある。したがって個々の温度補正係数η′を使用して劣化予測するのが最も好ましいことになる。
【００３２】
図１はこの最も好ましい劣化予測を行なうときの発光駆動装置１０の具体例で、この例ではレーザダイオードＬＤのＡＰＣ制御系に適用した場合である。ＡＰＣとはオートパワーコントロールのことであり、データ記録時常に一定のレーザパワーつまり光出力でデータを記録できるようにするためのレーザ制御系である。
【００３３】
レーザダイオードＬＤの光量は光検出素子であるこの例ではホトダイオードＰＤによって検出され、検出出力はアンプ１２を経て比較器１４に供給されて基準レベル（基準電源１５で形成される）と比較される。基準レベルは上述したように記録時に最適な光出力となるように駆動するための値である。比較出力はドライバ１６に供給され、その出力端に接続されたレーザダイオードＬＤが最適光出力となるようにその駆動電流が制御される。
【００３４】
この発明ではさらにこのような構成に加え、レーザダイオードＬＤの電流が検出される。この例では電流検出素子として抵抗器２０が使用され、これがレーザダイオードＬＤの電流通路に直列接続され、その接続中点ｐに得られる電流Ｉｍに相当する電圧が制御部を構成するマイコン２２に供給される。
【００３５】
またレーザダイオードＬＤを搭載した基板（例えばアッセンブリ基板）２４であって、レーザダイオードＬＤに近接してその動作温度を検出するための温度センサ２６が取り付けられ、温度センサ２６からのセンサ出力がマイコン２２に供給される。温度センサ２６はレーザダイオードＬＤの周囲温度を検出していることになるが、この値はレーザダイオードＬＤ自体の動作温度に近似しているから、周囲温度をレーザダイオードＬＤの動作温度として使用することができる。
【００３６】
マイコン２２では図４に示すレーザダイオードの温度補正係数η（＝η′）の算出が行なわれる。この算出処理は例えばレーザダイオードＬＤを光ピックアップ手段（図示はしない）に搭載して記録波形の調整などを行なうときその調整前の段階での温度（Ｔ1に相当）における駆動電流ＩT1（Ｉ25に相当）と、調整後の段階での温度（通常調整前より上昇しているのでＴ2に相当）における駆動電流ＩT2（Ｉ45に相当）とが求められる。これらは温度センサ２６の出力と、そのときの点ｐを流れる電流を検出すればよい。温度Ｔ1は通常の場合常温に相当するからこのときの駆動電流値ＩT1が基準値ＩOとしても使用される。
【００３７】
温度と駆動電流が与えられることによって温度補正係数η′が算出され、その値と駆動電流Ｉ25（＝ＩO）がそれぞれメモリ例えばＲＡＭ（不揮発性メモリが最もよい）２８にストアされる。その後はレーザダイオードＬＤの使用中における電流Ｉｍが計測され、またそのときの温度Ｔiから（４）式にしたがって温度Ｔiでの劣化しきい値電流Ｉd2がマイコン２２で求められる。
【００３８】
電流Ｉｍが劣化しきい値電流Ｉd2を越えるときはマイコン２２で生成された制御信号でドライバ１６が制御されてその駆動状態が禁止される。これでレーザダイオードＬＤの動作は停止する。これと同時に表示部３０に適切な表示信号が送出されてオペレータに対するレーザダイオードＬＤの交換を促す表示がなされる。
【００３９】
ここで、電流Ｉｍが劣化しきい値電流Ｉd2を越えるレーザダイオードＬＤの動作温度はレーザダイオードＬＤの通電時間によって相違することは容易に理解できる。
【００４０】
図２はこのような制御動作を実現するために上述したマイコン２２に搭載された制御プログラムの一例を示すフローチャートである。
【００４１】
始めに光出力Ｐが所定の出力Ｐｗとしたときの記録波形調整前の温度Ｔ＝Ｔ1でのレーザダイオードＬＤを流れる駆動電流Ｉ＝ＩT1が求められ、それぞれの値がメモリ２８に一時的にストアされる（ステップ４２）。同様に記録波形調整後の温度Ｔ＝Ｔ2における駆動電流Ｉ＝ＩT2が求められる（（ステップ４４）。このときも光出力ＰはＰｗとなるようにＡＰＣ制御されているものとする。記録波形の調整の前後でのレーザダイオードＬＤの動作温度を使用したのは、記録波形の調整が終了する段階ではレーザダイオードＬＤの動作温度も上昇していると考えられるからである。
【００４２】
駆動電流Ｉを算出する期間としては記録波形調整前後の期間を利用する必然性はない。別の期間でも可能である。例えばレーザダイオードＬＤが搭載されたアッセンブリ基板２４にヒータなどを取り付け、このヒータによってレーザダイオードＬＤの周囲温度を強制的に高めることができるようにすれば、レーザダイオードＬＤの動作温度も上昇するので、駆動電流測定期間には特に制限されることはない。
【００４３】
温度Ｔ1,Ｔ2と駆動電流ＩT1,ＩT2が求められた後はレーザダイオード固有の温度補正係数η′が上述式を用いて算出され、そのデータはメモリ２８にストアされる（ステップ４６）。ここに、温度Ｔ1,Ｔ2は図４で使用した２５℃、４５℃という温度に限られないのは当然である。
【００４４】
以上までのステップは記録再生モードが実行される前に行なわれる処理ステップであって、記録再生モードが選択されるとそのときの温度Ｔiがマイコン２２に取り込まれ、そのときの劣化しきい値電流Ｉｄが上述式を用いて算出される（ステップ４８）。それと同時にレーザダイオードＬＤを流れる駆動電流Ｉｍがマイコン２２に取り込まれ、ＩｄとＩｍの大小関係が比較される（ステップ５０）。
【００４５】
実際に流れる駆動電流Ｉｍの値が劣化しきい値電流Ｉｄよりも小さければ記録再生モードが継続される。しかし、温度Ｔiのとき駆動電流Ｉｍの値が劣化しきい値電流Ｉｄよりも大きくなったときは、直ちにレーザダイオードＬＤのドライブ状態が禁止されると共に、表示部３０にその旨が表示される（ステップ５２、５４）。以上の処理で誤った記録再生動作を行なう前にレーザダイオードの駆動を強制的に禁止させることができると共に、オペレータに対してはレーザダイオードの交換を促すことができる。
【００４６】
このようにレーザダイオードＬＤの動作温度Ｔiを常時監視しながらそのときの劣化しきい値電流Ｉｄをリアルタイムで算出することによって、そのときの動作温度Ｔiを加味した状態でレーザダイオードの劣化を正確に予測できる。
【００４７】
図２に示すステップ４６までの処理は工場出荷段階だけで行なうこともできれば、所定動作時間ごとに繰り返すようにソフトを構成することもできる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る本発明の光学ディスク記録再生装置によれば、温度Ｔ1での駆動電流値ＩT1及び温度Ｔ2（＞Ｔ1）での駆動電流値ＩT2からそれぞれ発光素子固有の温度補正係数を求める制御部を備え、この制御部は、メモリに記録された温度補償係数を使用して検出温度Ｔiでの劣化しきい値電流を算出し、検出温度Ｔiでの発光素子の検出電流が劣化しきい値電流を越えたとき、発光素子へのドライブ電流を禁止するようになされる。
【００５０】
この構成によって、劣化しきい値電流を越えた発光素子による誤った記録再生を未然に防止できるので、データ記録中に突然データが記録できなくなったり、再生データが突然失われてしまうことがなくなり安全である。しかも発光素子を寿命ぎりぎりまで使用できるので発光素子を有効使用することができ経済的である。したがってこの発明は、長期間に亘って使用する光磁気ディスクを使用した記録再生装置などに適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る発光駆動装置をＡＰＣ制御系に適用したときの一例を示す系統図である。
【図２】発光素子の寿命予測の一例を示すフローチャートの図である。
【図３】動作温度と駆動電流の関係を示す図である。
【図４】駆動電流と温度補正係数との関係を示す図である。
【図５】平均温度補正係数と固有温度補正係数との関係を示す図である。
【図６】動作時間と駆動電流との関係を示す図である。
【符号の説明】
１６  ドライバ
２０  電流検出用抵抗器
２２  マイコン
２６  温度センサ
２８  メモリ
３０  表示部
ＬＤ  レーザダイオード
ＰＤ  ホトダイオード
【図１】
0004046778.tif 000003
【図２】
0004046778.tif 000004
【図３】
0004046778.tif 000005
【図４】
0004046778.tif 000006
【図５】
0004046778.tif 000007
【図６】
0004046778.tif 000008