(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザの光出力を供給される駆動電流に応じて所望の強度に制御する半導体レーザ光出力制御回路であって、
上記半導体レーザの光出力を検出する光出力検出手段と、
上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第１のレベルを検波する第１の検波手段と、
上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第２のレベルを検波する第２の検波手段と、
上記半導体レーザの光出力における第１のレベルの第１の設定値を付与するための第１の光出力設定手段と、
上記半導体レーザの光出力における第２のレベルの第２の設定値を付与するための第２の光出力設定手段と、
上記第１および第２の光出力設定手段により付与される上記光出力の第１および第２の設定値信号を切り替え出力する第１の切替手段と、
上記光出力設定値切替手段の出力のうち第１の設定値信号を検波する第３の検波手段と、
上記光出力設定値切替手段の出力のうち第２の設定値信号を検波する第４の検波手段と、
上記第１の検波手段による検波出力と、上記第３の検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第１の比較手段と、
上記第２の検波手段による検波出力と、上記第４検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第２の比較手段と、
上記第１の切替手段による切り替えと同期し、上記第１および第２の比較手段の比較結果を切り替えて出力する第２の切替手段と、
上記第２の切替手段の出力信号に応じた上記駆動電流を上記半導体レーザに供給する電流供給手段と
を有する半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項２】
上記第１の検波手段および第３の検波手段はピーク値検波回路を含み、上記第２の検波手段および第４の検波手段はボトム値検波回路を含む
請求項１記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項３】
上記第１の検波手段および第３の検波手段の各ピーク値検波回路は略同一の回路出力特性を有し、上記第２の検波手段および第４の検波手段の各ボトム値検波回路は略同一の回路出力特性を有する
請求項２記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項４】
上記第１および第２の比較手段が出力した比較結果を保持する第１および第２のホールド回路を備え、
上記第２の切替手段は、上記第１および第２のホールド回路が保持した上記比較結果を切り替え、上記切り替えた比較結果を上記電流供給手段へ供給する      請求項１記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項５】
上記光出力設定手段は、上記半導体レーザの光出力の設定値を基準電圧値として付与する
請求項１記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項６】
上記光出力設定手段は、上記半導体レーザの光出力の設定値を基準電流値として付与する
請求項１記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項７】
半導体レーザの光出力を供給される駆動電流に応じて所望の強度に制御する半導体レーザ光出力制御回路であって、
上記半導体レーザの光出力を検出する光出力検出手段と、
上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第１のレベルを検波する第１の検波手段と、
上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第２のレベルを検波する第２の検波手段と、
上記光出力検出手段が検出した上記光出力の上記第１のレベルと第２のレベルの中間の第３のレベルを検波する第３の検波手段と、
上記半導体レーザの光出力における第１のレベルの第１の設定値を付与するための第１の光出力設定手段と、
上記半導体レーザの光出力における第２のレベルの第２の設定値を付与するための第２の光出力設定手段と、
上記半導体レーザの光出力における第３のレベルの第３の設定値を付与するための少なくとも一つの第３の光出力設定手段と、
上記第１、第２、および第３の光出力設定手段により付与される上記光出力の第１、第２、および第３の設定値信号を切り替え出力する第１の切替手段と、
上記光出力設定値切替手段の出力のうち第１の設定値信号を検波する第４の検波手段と、
上記光出力設定値切替手段の出力のうち第２の設定値信号を検波する第５の検波手段と、
上記光出力設定値切替手段の出力のうち第３の設定値信号を検波する少なくとも第６の検波手段と、
上記第１の検波手段による検波出力と、上記第４の検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第１の比較手段と、
上記第２の検波手段による検波出力と、上記第５検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第２の比較手段と、
上記第３の検波手段による検波出力と、上記第６検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する少なくとも一つの第３の比較手段と、
上記第１の切替手段による切り替えと同期し、上記第１、第２、および第３の比較手段の比較結果を切り替えて出力する第２の切替手段と、
上記第２の切替手段の出力信号に応じた上記駆動電流を上記半導体レーザに供給する電流供給手段と
を有する半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項８】
上記第１の検波手段および第４の検波手段はピーク値検波回路を含み、上記第２の検波手段および第５の検波手段はボトム値検波回路を含む
請求項７記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項９】
上記第３の検波手段および第６の検波手段は平均値検波回路を含む
請求項８記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項１０】
上記第１の検波手段および第３の検波手段の各ピーク値検波回路は略同一の回路出力特性を有し、上記第２の検波手段および第４の検波手段の各ボトム値検波回路は略同一の回路出力特性を有する
請求項８記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項１１】
上記第１の検波手段および第４の検波手段の各ピーク値検波回路は略同一の回路出力特性を有し、上記第２の検波手段および第５の検波手段の各ボトム値検波回路は略同一の回路出力特性を有、上記第３の検波手段および第６の検波手段の各平均値検波回路は略同一の回路出力特性を有する
請求項９記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項１２】
上記ピーク値検波回路、ボトム値検波回路、または平均値検波回路のうち少なくとも平均値検波回路はホールド機能を有する
請求項９記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項１３】
上記第１、第２、および第３の比較手段はホールド機能を有する
請求項７記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項１４】
上記第１、第２、および第３の比較手段はホールド機能を有する
請求項１２記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項１５】
上記第１、第２、および第３の比較手段が出力した比較結果を保持する第１、第２、および第３のホールド回路を備え、
上記第２の切替手段は、上記第１、第２、および第３のホールド回路が保持した上記比較結果を切り替え、上記切り替えた比較結果を上記電流供給手段へ供給する
請求項７記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項１６】
上記光出力設定手段は、上記半導体レーザの光出力の設定値を基準電圧値として付与する
請求項７記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項１７】
上記光出力設定手段は、上記半導体レーザの光出力の設定値を基準電流値として付与する
請求項７記載の半導体レーザ光出力制御回路。
【請求項１８】
光媒体に照射する半導体レーザの光出力を供給される駆動電流に応じて所望の強度に制御する半導体レーザ光出力制御回路を有する光デバイスであって、
上記半導体レーザ光出力制御回路は、
上記半導体レーザの光出力を検出する光出力検出手段と、
上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第１のレベルを検波する第１の検波手段と、
上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第２のレベルを検波する第２の検波手段と、
上記半導体レーザの光出力における第１のレベルの第１の設定値を付与するための第１の光出力設定手段と、
上記半導体レーザの光出力における第２のレベルの第２の設定値を付与するための第２の光出力設定手段と、
上記第１および第２の光出力設定手段により付与される上記光出力の第１および第２の設定値信号を切り替え出力する第１の切替手段と、
上記光出力設定値切替手段の出力のうち第１の設定値信号を検波する第３の検波手段と、
上記光出力設定値切替手段の出力のうち第２の設定値信号を検波する第４の検波手段と、
上記第１の検波手段による検波出力と、上記第３の検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第１の比較手段と、
上記第２の検波手段による検波出力と、上記第４検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第２の比較手段と、
上記第１の切替手段による切り替えと同期し、上記第１および第２の比較手段の比較結果を切り替えて出力する第２の切替手段と、
上記第２の切替手段の出力信号に応じた上記駆動電流を上記半導体レーザに供給する電流供給手段と、
を有する
光デバイス。
【請求項１９】
光媒体に照射する半導体レーザの光出力を供給される駆動電流に応じて所望の強度に制御する半導体レーザ光出力制御回路を有する光デバイスであって、
上記半導体レーザ光出力制御回路は、
上記半導体レーザの光出力を検出する光出力検出手段と、
上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第１のレベルを検波する第１の検波手段と、
上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第２のレベルを検波する第２の検波手段と、
上記光出力検出手段が検出した上記光出力の上記第１のレベルと第２のレベルの中間の第３のレベルを検波する第３の検波手段と、
上記半導体レーザの光出力における第１のレベルの第１の設定値を付与するための第１の光出力設定手段と、
上記半導体レーザの光出力における第２のレベルの第２の設定値を付与するための第２の光出力設定手段と、
上記半導体レーザの光出力における第３のレベルの第３の設定値を付与するための少なくとも一つの第３の光出力設定手段と、
上記第１、第２、および第３の光出力設定手段により付与される上記光出力の第１、第２、および第３の設定値信号を切り替え出力する第１の切替手段と、
上記光出力設定値切替手段の出力のうち第１の設定値信号を検波する第４の検波手段と、
上記光出力設定値切替手段の出力のうち第２の設定値信号を検波する第５の検波手段と、
上記光出力設定値切替手段の出力のうち第３の設定値信号を検波する少なくとも第６の検波手段と、
上記第１の検波手段による検波出力と、上記第４の検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第１の比較手段と、
上記第２の検波手段による検波出力と、上記第５検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第２の比較手段と、
上記第３の検波手段による検波出力と、上記第６検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する少なくとも一つの第３の比較手段と、
上記第１の切替手段による切り替えと同期し、上記第１、第２、および第３の比較手段の比較結果を切り替えて出力する第２の切替手段と、
上記第２の切替手段の出力信号に応じた上記駆動電流を上記半導体レーザに供給する電流供給手段と
を有する
光デバイス。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光ディスク装置、光通信装置、レーザプリンタの光源として広く使用されている半導体レーザの光出力を制御する半導体レーザ光出力制御回路およびそれを備えた光デバイスに関する。
背景技術
半導体レーザはきわめて小型であり、かつ駆動電流に高速に応答するため、光ディスク装置、光通信装置、レーザプリンタの光源として広く使用されている。
書き換え可能な光ディスクとしては相変化光ディスク、光磁気ディスクが広く知られているが、いずれも記録、再生、消去する際に照射されるレーザ光の出力が異なる。たとえば再生時には記録時よりレーザパワーが低いレーザビームを照射することにより、記録ビットを破壊することなく情報が読み出されるようになっている。
ところで、光ディスク装置においては、光ディスクに半導体レーザの収束光を照射し、光ディスクから情報信号、サーボ信号を得ることから、半導体レーザ側にもある程度光ディスクからの反射光が戻る。この戻り光と照射光との干渉によるスクープノイズ、モードホッピングノイズが発生し、再生信号のＣ／Ｎ劣化を引き起こす要因となっている。
これらを低減するために高周波重畳法が知られている。この高周波重畳法によれば、再生モードでは半導体レーザの直流バイアス電流に２００ＭＨｚから６００ＭＨｚの高周波電流が重畳される。
また、記録モードでは、高記録密度、高転送化に伴い、パルス幅変調、強度変調が複合された図１（Ａ）に示すような変調方式が用いられる。
この場合、照射するレーザビームの強度は複数（図１（Ａ）の例ではＰ１〜Ｐ４の４）設定する必要があり、その最短パルス幅も数ｎｓｅｃ程度までになっている。
図１（Ａ）の例においては、設定されるレベルは、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４となるように設定される。
この４値の制御の場合、Ｐ１がピークレベル、Ｐ４がボトムレベルであり、Ｐ２，Ｐ３がピークとボトム間の所定のレベル（中間値レベル）である。たとえばオーバーライトが可能な光ディスクにおける消去パワーには、中間値レベルＰ３への設定が行われる。この場合、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、記録マークＲＭＫ間のスペースとなる部分でＰ３が設定されている。
高密度、高転送レートの光ディスクにおいて、記録再生が可能なエラーレートを得るためには、記録、再生、消去の各モードにおいてレーザビームの強度を十分に制御することが必要とされている。
ところが、半導体レーザは駆動電流、光出力特性の温度特性変化が著しく、半導体レーザの光出力を所望の強度に設定するためにはＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路、いわゆる半導体レーザ光出力制御回路が必要となる。
このＡＰＣ回路は、その制御方式が一般的に２種類に大別される。
第１の方式としては、半導体レーザの光出力を受光素子によりモニタし、この受光素子に発生する受光電流（半導体レーザの光出力に比例）と、発光指令信号とが等しくなるように、常時、半導体レーザの駆動電流を制御する光・電気負帰還ループを構成したものがある。
第２の方式としては、パワー設定期間に半導体レーザの光出力を受光素子によりモニタし、この受光素子に発生する受光電流（半導体レーザの光出力に比例）と、発光指令信号とが等しくなるように、半導体レーザの駆動電流を制御する光・電気負帰還ループを構成し、この駆動電流の制御値を前記パワー設定期間以外でも保持し、このパワー設定期間以外では、この保持した制御値をもとに変調をかけるサンプルホールド方式がある。
記録モードと再生モードのいずれのモードにおいても第１の方式が望ましいが、記録モードでのパワー制御においては、複数のパワーが設定され、またそのパルス幅も数ｎｓｅｃと小さいために、受光素子の動作速度や光・電気負帰還ループを構成する動作速度の限界によりこの第１の方式については実現が困難である。このような理由から、各モードともに第２の方式で制御を行うＡＰＣ回路が用いられている。
図２は、第２の方式を採用したＡＰＣ回路（半導体レーザ光出力制御回路）の構成例を示す回路図である（たとえば特開平９−６３０９３号公報、特開平９−１１５１６７号公報参照）。
このＡＰＣ回路は、制御対象の半導体レーザとしてのレーザダイオード（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）１、レーザパワーモニタ用フォトダイオード（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ：ＰＤ）２、電流電圧変換回路（Ｉ／Ｖ）３、誤差増幅器４、光パワー設定電圧用スイッチング回路５、光パワー設定電圧源６−１，６−２，…，６−ｎ、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）７−１，７−２，…，７−ｎ、電圧電流変換回路（Ｖ／Ｉ）８−１，８−２，…，８−ｎ、スイッチング回路９、電流増幅器１０、サンプルホールド回路７−１，７−２，…，７−ｎにそれぞれ設けられた制御端子Ｔ７１，Ｔ７２，…，Ｔ７ｎ、スイッチング回路９の制御端子Ｔ９を有している。
ＬＤ１は、光ディスクへ照射するレーザビームを出力する。ＰＤ２はＬＤ１の光出力をモニタする。
電流電圧変換回路３は、ＰＤ２の出力電流を電圧へ変換し、誤差増幅器４に供給する。誤差増幅器４は、電流電圧変換回路３の出力電圧と光パワー設定電圧との誤差を検出し誤差電圧としてサンプルホールド回路７−１，７−２，…，７−ｎに出力する。
光パワー設定電圧用スイッチング回路５は、光パワー設定電圧源６−１，６−２，…，６−ｎによる光パワー（レーザパワー）設定電圧Ｖ６１，Ｖ６２，…，Ｖ６ｎのいずれかを選択して、誤差増幅器４に供給する。
サンプルホールド回路７−１，７−２，…，７−ｎは、制御端子Ｔ７１，Ｔ７２，…，Ｔ７ｎを介して入力されるサンプルゲート信号のレベルに応じて誤差増幅器４が出力した制御電圧をサンプリングし、ホールドし、ホールドした電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎを電圧電流変換回路８−１，８−２，…，８−ｎに供給する。
電圧電流変換回路８−１，８−２，…，８−ｎは、サンプルホールド回路７−１，７−２，…，７−ｎの出力を電圧信号から電流信号Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎに変換する。
スイッチング回路９は、電圧電流変換回路８−１，８−２，…，８−ｎの出力電流Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎを、制御端子Ｔ９を介して入力される切替タイミング信号ＳＷＴに応じて切り替えて、電流増幅器１１に供給する。
電流増幅器１１は、スイッチング回路９で切り替えられた電圧電流変換回路８−１，８−２，…，８−ｎの出力である電流信号を増幅し、増幅した電流信号によりＬＤ１を駆動する。
次に、図２の回路の動作について、図３（Ａ）〜（Ｆ）に関連付けて説明する。
たとえば、光磁気ディスクのフォーマットＦＭＴでは、図３（Ａ）に示すように、各セクタＳＣＴの記録領域であるデータ部（ＤＴ）１１４の前に、セクタＳＣＴのアドレスが記録されたアドレス部（ＡＤＲ）１１５、再生、消去、記録の各光パワーレベルを設定するためのＡＬＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）部１１６が設けられている。
アドレス部１１５は、再生モードにおいてアドレス情報が読み出され、ＡＬＰＣ部１１６において、図３（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように各光パワーレベルの設定が時系列的に順次に行われる。
他の区間では、サンプルホールド回路７−１，７−２，…，７−ｎによりホールドされた制御値Ｖ１〜Ｖｎをもとに電圧電流変換回路８−１，８−２，…，８−ｎが出力した電流Ｉ１〜Ｉｎがスイッチング回路９により選択され、電流増幅器１０によりＫ倍した駆動電流ＩＬＤによりＬＤ１が発光駆動される。このＡＬＰＣ領域１１６において設定される光出力波形を図３（Ｆ）に示す。
サンプルホールド回路７−１の制御端子Ｔ８１へ入力されるサンプルゲート信号ＳＭＧＴがＨｉｇｈ”レベルに設定されているとき、誤差増幅器４により電流電圧変換回路３の出力電圧と光パワー設定電圧Ｖ６１とが比較され、誤差増幅器４が出力する制御電圧Ｖ１をもとにＬＤ１が駆動され、レーザパワーの設定が行われる。
このループ帯域を数ＭＨｚ程度にすることで、１μｓｅｃで十分にレーザパワーの設定に対する引き込みが行われる。このレーザパワーの制御電圧は、サンプルホールド回路７−１の制御端子Ｔ７１へ与えるサンプルゲート信号ＳＰＧＴを“Ｌｏｗ”レベルにすることによりサンプルホールド回路７−１へホールドされる。順に他の光パワーの設定も同様に行われる。
これ以降、セクタのデータ部１１４においては、保持されたこれら制御電圧により生成された電圧電流制御回路８−１，８−２，…，８−ｎの電流出力がスイッチング回路９により切り替えられる。これにより、ＬＤ１による図１（Ａ）に示すような記録発光波形、再生、消去のＤＣ発光が可能になる。
このＬＤ１の駆動時、ＡＰＣ回路は開ループとなっているため、記録モードの高速なパルス駆動電流ＩＬＤを容易に生成することが可能である。
しかし、このＡＬＰＣ領域の数μｓｅｃのレーザパワー設定区間は、記録時のレーザパルスの発生周期に比べ相当に長い期間となっており、ＬＤ１（半導体レーザ）の寿命への影響が存在する。また、半導体レーザは、ＰＮ接合に順方向電流を注入し反転分布を形成し、注入電流を変化させることにより反転分布が変化し、それに伴い誘導放出の頻度が変化しレーザ光強度が変化する。この応答は高速なためパルス電流による変調が可能だが、光パルス中に緩和振動が現れる欠点がある。
半導体レーザの一般的な電気的等価回路は、図４に示すようにＲＬＣの並列回路で表され、直列抵抗Ｒｄ、並列容量Ｃｄ、リード線のインダクタＬｗ、バッケージ容量Ｃｐが存在する。そして、インダクタＬｗ、並列容量Ｃｄによりローパスフィルタが形成されており、レーザの変調帯域を左右している。
以上より、半導体レーザのパルス発光特性には変動要因が多く、同一種類の半導体レーザでもロット間のばらつき等によりかなりの変動が存在する。
また、半導体レーザにステップ状の駆動電流が印加された場合、半導体レーザの温度上昇に伴いその光出力が変化するドループ特性がある。
このようなことからＡＬＰＣ部１１６で設定した光パワーと記録時のパルス発光パワーでは差が生じることとなる。
さらに前述したように、記録モードでは高記録密度、高転送化に伴い、図１（Ａ），（Ｂ）に示すような変調方式がとられるようになり、この場合、照射するレーザビームの強度は複数設定する必要がある。
この場合、時系列で順にパワー設定を行うこととなり、十分なＡＬＰＣ領域が取れなくなりつつある。
発明の開示
本発明の目的は、複数の設定値でパルス駆動される半導体レーザの光出力を精度よく制御できる半導体レーザ光出力制御回路およびそれを備えた光デバイスを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点は、半導体レーザの光出力を供給される駆動電流に応じて所望の強度に制御する半導体レーザ光出力制御回路であって、上記半導体レーザの光出力を検出する光出力検出手段と、上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第１のレベルを検波する第１の検波手段と、上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第２のレベルを検波する第２の検波手段と、上記半導体レーザの光出力における第１のレベルの第１の設定値を付与するための第１の光出力設定手段と、上記半導体レーザの光出力における第２のレベルの第２の設定値を付与するための第２の光出力設定手段と、上記第１および第２の光出力設定手段により付与される上記光出力の第１および第２の設定値信号を切り替え出力する第１の切替手段と、上記光出力設定値切替手段の出力のうち第１の設定値信号を検波する第３の検波手段と、上記光出力設定値切替手段の出力のうち第２の設定値信号を検波する第４の検波手段と、上記第１の検波手段による検波出力と、上記第３の検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第１の比較手段と、上記第２の検波手段による検波出力と、上記第４検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第２の比較手段と、上記第１の切替手段による切り替えと同期し、上記第１および第２の比較手段の比較結果を切り替えて出力する第２の切替手段と、上記第２の切替手段の出力信号に応じた上記駆動電流を上記半導体レーザに供給する電流供給手段とを有する。
好適には、上記第１の検波手段および第３の検波手段はピーク値検波回路を含み、上記第２の検波手段および第４の検波手段はボトム値検波回路を含む。
また、好適には、上記第１の検波手段および第３の検波手段の各ピーク値検波回路は略同一の回路出力特性を有し、上記第２の検波手段および第４の検波手段の各ボトム値検波回路は略同一の回路出力特性を有する。
また、好適には、上記第１および第２の比較手段が出力した比較結果を保持する第１および第２のホールド回路を備え、上記第２の切替手段は、上記第１および第２のホールド回路が保持した上記比較結果を切り替え、上記切り替えた比較結果を上記電流供給手段へ供給する。
また、上記光出力設定手段は、上記半導体レーザの光出力の設定値を基準電圧値として付与する。あるいは、上記光出力設定手段は、上記半導体レーザの光出力の設定値を基準電流値として付与する。
本発明の第２の観点は、半導体レーザの光出力を供給される駆動電流に応じて所望の強度に制御する半導体レーザ光出力制御回路であって、上記半導体レーザの光出力を検出する光出力検出手段と、上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第１のレベルを検波する第１の検波手段と、上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第２のレベルを検波する第２の検波手段と、上記光出力検出手段が検出した上記光出力の上記第１のレベルと第２のレベルの中間の第３のレベルを検波する第３の検波手段と、上記半導体レーザの光出力における第１のレベルの第１の設定値を付与するための第１の光出力設定手段と、上記半導体レーザの光出力における第２のレベルの第２の設定値を付与するための第２の光出力設定手段と、上記半導体レーザの光出力における第３のレベルの第３の設定値を付与するための少なくとも一つの第３の光出力設定手段と、上記第１、第２、および第３の光出力設定手段により付与される上記光出力の第１、第２、および第３の設定値信号を切り替え出力する第１の切替手段と、上記光出力設定値切替手段の出力のうち第１の設定値信号を検波する第４の検波手段と、上記光出力設定値切替手段の出力のうち第２の設定値信号を検波する第５の検波手段と、上記光出力設定値切替手段の出力のうち第３の設定値信号を検波する少なくとも第６の検波手段と、上記第１の検波手段による検波出力と、上記第４の検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第１の比較手段と、上記第２の検波手段による検波出力と、上記第５検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第２の比較手段と、上記第３の検波手段による検波出力と、上記第６検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する少なくとも一つの第３の比較手段と、上記第１の切替手段による切り替えと同期し、上記第１、第２、および第３の比較手段の比較結果を切り替えて出力する第２の切替手段と、上記第２の切替手段の出力信号に応じた上記駆動電流を上記半導体レーザに供給する電流供給手段とを有する。
好適には、上記第１の検波手段および第４の検波手段はピーク値検波回路を含み、上記第２の検波手段および第５の検波手段はボトム値検波回路を含み、また、上記第３の検波手段および第６の検波手段は平均値検波回路を含む。
また、好適には、上記第１の検波手段および第４の検波手段の各ピーク値検波回路は略同一の回路出力特性を有し、上記第２の検波手段および第５の検波手段の各ボトム値検波回路は略同一の回路出力特性を有、上記第３の検波手段および第６の検波手段の各平均値検波回路は略同一の回路出力特性を有する。
また、上記ピーク値検波回路、ボトム値検波回路、または平均値検波回路のうち少なくとも平均値検波回路はホールド機能を有する。
また、上記第１、第２、および第３の比較手段はホールド機能を有する。
また、上記第１、第２、および第３の比較手段が出力した比較結果を保持する第１、第２、および第３のホールド回路を備え、上記第２の切替手段は、上記第１、第２、および第３のホールド回路が保持した上記比較結果を切り替え、上記切り替えた比較結果を上記電流供給手段へ供給する。
本発明の第３の観点は、光媒体に照射する半導体レーザの光出力を供給される駆動電流に応じて所望の強度に制御する半導体レーザ光出力制御回路を有する光デバイスであって、上記半導体レーザ光出力制御回路は、上記半導体レーザの光出力を検出する光出力検出手段と、上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第１のレベルを検波する第１の検波手段と、上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第２のレベルを検波する第２の検波手段と、上記半導体レーザの光出力における第１のレベルの第１の設定値を付与するための第１の光出力設定手段と、上記半導体レーザの光出力における第２のレベルの第２の設定値を付与するための第２の光出力設定手段と、上記第１および第２の光出力設定手段により付与される上記光出力の第１および第２の設定値信号を切り替え出力する第１の切替手段と、上記光出力設定値切替手段の出力のうち第１の設定値信号を検波する第３の検波手段と、上記光出力設定値切替手段の出力のうち第２の設定値信号を検波する第４の検波手段と、上記第１の検波手段による検波出力と、上記第３の検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第１の比較手段と、上記第２の検波手段による検波出力と、上記第４検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第２の比較手段と、上記第１の切替手段による切り替えと同期し、上記第１および第２の比較手段の比較結果を切り替えて出力する第２の切替手段と、上記第２の切替手段の出力信号に応じた上記駆動電流を上記半導体レーザに供給する電流供給手段とを有する。
本発明の第４の観点は、光媒体に照射する半導体レーザの光出力を供給される駆動電流に応じて所望の強度に制御する半導体レーザ光出力制御回路を有する光デバイスであって、上記半導体レーザ光出力制御回路は、上記半導体レーザの光出力を検出する光出力検出手段と、上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第１のレベルを検波する第１の検波手段と、上記光出力検出手段が検出した上記光出力の第２のレベルを検波する第２の検波手段と、上記光出力検出手段が検出した上記光出力の上記第１のレベルと第２のレベルの中間の第３のレベルを検波する第３の検波手段と、上記半導体レーザの光出力における第１のレベルの第１の設定値を付与するための第１の光出力設定手段と、上記半導体レーザの光出力における第２のレベルの第２の設定値を付与するための第２の光出力設定手段と、上記半導体レーザの光出力における第３のレベルの第３の設定値を付与するための少なくとも一つの第３の光出力設定手段と、上記第１、第２、および第３の光出力設定手段により付与される上記光出力の第１、第２、および第３の設定値信号を切り替え出力する第１の切替手段と、上記光出力設定値切替手段の出力のうち第１の設定値信号を検波する第４の検波手段と、上記光出力設定値切替手段の出力のうち第２の設定値信号を検波する第５の検波手段と、上記光出力設定値切替手段の出力のうち第３の設定値信号を検波する少なくとも第６の検波手段と、上記第１の検波手段による検波出力と、上記第４の検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第１の比較手段と、上記第２の検波手段による検波出力と、上記第５検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する第２の比較手段と、上記第３の検波手段による検波出力と、上記第６検波手段による検波出力とを比較し当該比較結果を出力する少なくとも一つの第３の比較手段と、上記第１の切替手段による切り替えと同期し、上記第１、第２、および第３の比較手段の比較結果を切り替えて出力する第２の切替手段と、上記第２の切替手段の出力信号に応じた上記駆動電流を上記半導体レーザに供給する電流供給手段とを有する。
本発明によれば、光出力検波手段で半導体レーザの光出力を検出し、検出した光出力の第１のレベル（たとえばピーク値）を第１の検波手段により検波する一方、たとえば記録モードにおける光出力の設定値を第３の検波手段により検波し、かつ、検出した光出力の第２のレベル（たとえばボトム値）を第２の検波手段により検波する一方、たとえば記録モードにおける光出力の設定値を第４の検波手段により検波する。
そして、第１および第３の検波手段による検波出力を第１の比較手段で比較し、第２および第４の検波手段による検波出力を第２の比較手段で比較し、当該比較結果を、半導体レーザを駆動する電流供給手段へ供給し、電流供給手段による半導体レーザの光出力制御を行う。
この際、光出力の設定値と比較手段の比較結果とを同期させて切り替え、記録時の半導体レーザのパルス駆動、さらにパワー設定時のパルス駆動を実現し、複数の設定値でパルス駆動される半導体レーザの光出力を精度よく制御可能である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を添付図面に関連付けて説明する。
第１実施形態
図５は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第１の実施形態を示す回路図である。
なお、図５においては、本発明の対象は記録モードのみなので、再生モードで必要な高周波重畳回路は省略してある。また、図５においては、記録モードでの光パワー設定値が２値の場合である。
この半導体レーザ光出力制御回路１００は、半導体レーザとしてのＬＤ（レーザダイオード）１０１、ＬＤ１０１の光出力をモニタするための光出力検出手段としてのＰＤ（フォトダイオード）１０２、電流電圧変換回路（Ｉ／Ｖ）１０３、光パワー設定電圧用スイッチング回路（第１の切替手段）１０４、光パワー設定電圧源１０５−１，１０５−２、ピーク値検波回路（第１の検波手段）１０６−１、ピーク値検波回路（第３の検波手段）１０６−２、ボトム値検波回路（第２の検波手段）１０７−１、ボトム値検波回路（第４の検波手段）１０７−２、誤差増幅器（第１の比較手段）１０８−１，誤差増幅器（第２の比較手段）１０８−２、電圧電流変換回路（Ｖ／Ｉ）１０９−１，１０９−２、スイッチング回路（第２の切替手段）１１０、電流増幅器（電流供給手段）１１１、並びにスイッチング回路１０４および１１０を同期させて駆動するための切替タイミング信号ＳＷＴが供給される制御端子Ｔ１００を有している。
ＬＤ１０１は、図示しない光ディスクへ照射するレーザビームを出力する。
ＰＤ１０２はＬＤ１０１の光出力をモニタし、モニタ電流Ｉｐｄを電流電圧変換回路１０３に供給する。
電流電圧変換回路１０３は、ＰＤ１０２のモニタ電流Ｉｐｄを電圧へ変換し、変換した電圧信号Ｖｓをピーク値検波回路１０６−１およびボトム値検波回路１０７−１に供給する。
光パワー設定電圧用スイッチング回路１０４は、固定接点ａがピーク値検波回路１０６−２およびボトム値検波回路１０７−２の入力に接続され、接点ｂが光パワー設定電圧源１０５−１に接続され、接点ｃが光パワー設定電圧源１０５−２に接続されている。
スイッチング回路１０４は、たとえば切替タイミング信号ＳＷＴが第１のレベル（たとえばハイレベル）の場合には、固定接点ａと接点ｂとを接続して、光パワー設定電圧源１０５−１による光パワー（レーザパワー）設定電圧Ｖ１０５１を電圧信号Ｖｒとしてピーク値検波回路１０６−２およびボトム値検波回路１０７−２に供給する。一方、スイッチング回路１０４は、切替タイミング信号ＳＷＴが第２のレベル（たとえばローレベル）の場合には、固定接点ａと接点ｃとを接続して、光パワー設定電圧源１０５−２による光パワー（レーザパワー）設定電圧Ｖ１０５２（Ｖ１０５２＜Ｖ１０５１）を電圧信号Ｖｒとしてピーク値検波回路１０６−２およびボトム値検波回路１０７−２に供給する。
その結果、スイッチング回路１０４から出力される電圧信号Ｖｒは、図６に示すようなピーク値がＶ１０５１、ボトム値がＶ１０５２をとるパルス状の信号ｖｒとしてピーク値検波回路１０６−２およびボトム値検波回路１０７−２に供給される。
ピーク値検波回路１０６−１は、電流電圧変換回路１０３による電圧信号Ｖｓのピーク値を検波し、信号Ｖｐ１として誤差増幅器１０８−１に出力する。
ピーク値検波回路１０６−２は、スイッチング回路１０４による電圧信号Ｖｒのピーク値を検波し、信号Ｖｐ２として誤差増幅器１０８−１に出力する。
ボトム値検波回路１０７−１は、電流電圧変換回路１０３による電圧信号Ｖｓのボトム値を検波し、信号Ｖｂ１として誤差増幅器１０８−２に出力する。
ボトム値検波回路１０７−２は、スイッチング回路１０４による電圧信号Ｖｒのボトム値を検波し、信号Ｖｐ２として誤差増幅器１０８−２に出力する。
ピーク値検波回路１０６−１と１０６−２、およびボトム値検波回路１０７−１と１０７−２は、それぞれ同一構成を有する。
誤差増幅器１０８−１は、非反転入力（＋）にピーク値検波回路１０６−１の出力信号Ｖｐ１を入力し、反転入力（−）にピーク値検波回路１０６−２の出力信号Ｖｐ２を入力し、両ピーク値Ｖｐ１，Ｖｐ２を比較し誤差を検出して制御電圧Ｖ１０１を生成して、電圧電流変換回路１０９−１に出力する。
誤差増幅器１０８−２は、非反転入力（＋）にボトム値検波回路１０７−１の出力信号Ｖｂ１を入力し、反転入力（−）にボトム値検波回路１０７−２の出力信号Ｖｂ２を入力し、両ボトム値Ｖｂ１，Ｖｂ２を比較し誤差を検出して制御電圧Ｖ１０２を生成して、電圧電流変換回路１０９−２に出力する。
電圧電流変換回路１０９−１は、誤差増幅器１０８−１による制御電圧Ｖ１０１を電圧信号から電流信号Ｉ１０１に変換し、スイッチング回路１１０に供給する。
電圧電流変換回路１０９−２は、誤差増幅器１０８−２による制御電圧Ｖ１０２を電圧信号から電流信号Ｉ１０２に変換し、スイッチング回路１１０に供給する。
スイッチング回路１１０は、固定接点ａが電流増幅器１１１の入力に接続され、接点ｂが電圧電流変換回路１０９−１の出力に接続され、接点ｃが電圧電流変換回路１０９−２の出力に接続されている。
スイッチング回路１１０は、たとえば切替タイミング信号ＳＷＴが第１のレベル（たとえばハイレベル）の場合には、固定接点ａと接点ｂとを接続して、電圧電流変換回路１０９−１による電流信号Ｉ１０１をＩｓとして電流増幅器１１１に供給する。一方、スイッチング回路１１０は、切替タイミング信号ＳＷＴが第２のレベル（たとえばローレベル）の場合には、固定接点ａと接点ｃとを接続して、電圧電流変換回路１０９−２による電流信号Ｉ１０２をＩｓとして電流増幅器１１１に供給する。
電流増幅器１１１は、スイッチング回路１１０で切り替えられた電圧電流変換回路１０９−１，１０９−２の出力である電流信号Ｉ１０１，Ｉ１０２を増幅し、増幅した電流信号ＩＬＤによりＬＤ１０１を駆動する。
次に、上記構成による動作を、図６（Ａ）〜（Ｄ）に関連付けて説明する。
各光パワー設定電圧Ｖ１０５１，Ｖ１０５２に基づいて制御電圧Ｖ１０１，Ｖ１０２を生成する場合、スイッチング回路１０４および１０５には図６（Ａ）に示す同じ切替タイミング信号ＳＷＴが制御端子Ｔ１００を介して与えられている。
また、スイッチング回路１１０の出力電流Ｉｓと、スイッチング回路１０４の出力電圧Ｖｒの波形は、それぞれ図６（Ｂ），（Ｃ）により示される。
ここで、電流増幅器１１１のゲインをＫ１、ＬＤ１０１に対するＰＤ１０２の光学系の効率をＫ２、電流電圧変換回路１０３のトランスインピーダンスをＫ３とすると、この電流電圧変換回路１０３の出力電圧Ｖｓは図６（Ｄ）に示すようになる。
電流電圧変換回路１０３の出力電圧Ｖｓは、ピーク値検波回路１０６−１、ボトム値検波回路１０７−１に入力され、同様にスイッチング回路１０４の出力電圧Ｖｒはピーク値検波回路１０６−２、ボトム値検波回路１０７−２に入力される。そして、上述したように、それぞれのピーク値検波回路１０６−１とピーク値検波回路１０６−２、ボトム値検波回路１０７−１とボトム値検波回路１０７−２の回路構成は同じものである。
よって、電流電圧変換回路１０３の出力電圧Ｖｓとスイッチング回路１０４の出力電圧Ｖｒが同じであれば、ピーク値検波回路１０６−１とピーク値検波回路１０６−２の出力電圧Ｖｐ１，Ｖｐ２、ボトム値検波回路１０７−１とボトム値検波回路１０７−２の出力電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２は等しくなる。
ピーク値検波回路１０６−１とピーク値検波回路１０６−２の出力電圧Ｖｐ１，Ｖｐ２が誤差増幅器１０８−１に供給され、ボトム値検波回路１０７−１とボトム値検波回路１０７−２の出力電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２が誤差増幅器１０８−２に供給される。
誤差増幅器１０８−１からピーク値の制御電圧Ｖ１０１が電圧電流変換回路１０９−１に出力され、誤差増幅器１０８−２からボトム値の制御電圧Ｖ１０２が電圧電流変換回路１０９−２に出力される。
電圧電流変換回路１０９−１において、誤差増幅器１０８−１による制御電圧Ｖ１０１が電圧信号から電流信号Ｉ１０１に変換されてスイッチング回路１１０に供給される。同様に、電圧電流変換回路１０９−２において、誤差増幅器１０８−２による制御電圧Ｖ１０２が電圧信号から電流信号Ｉ１０２に変換されてスイッチング回路１１０に供給される。
スイッチング回路１１０では、切替タイミング信号ＳＷＴに応じて電流変換回路１０９−１による電流信号Ｉ１０１または電圧電流変換回路１０９−２による電流信号Ｉ１０２が選択されて、Ｉｓとして電流増幅器１１１に供給される。
そして、電流増幅器１１１においては、スイッチング回路１１０で切り替えられた電圧電流変換回路１０９−１，１０９−２の出力である電流信号Ｉ１０１，Ｉ１０２が利得Ｋ１をもって増幅されて、増幅した電流信号ＩＬＤによりＬＤ１０１が駆動される。
これにより、ＰＤ１０２においてＬＤ１０１の光出力がモニタされ、モニタ電流Ｉｐｄが電流電圧変換回路１０３に供給される。電流電圧変換回路１０３では、ＰＤ１０２のモニタ電流Ｉｐｄが電圧へ変換され、変換した電圧信号Ｖｓがピーク値検波回路１０６−１およびボトム値検波回路１０７−１に供給される。
この帰還ループにおいては、各設定パワーが時系列で順に設定されるのではなく、設定区間において同時に設定電圧Ｖ１０５１とＫ１＊Ｋ２＊Ｋ３＊Ｉ１０１、設定電圧Ｖ１０５２とＫ１＊Ｋ２＊Ｋ３＊Ｉ２の値が等しくなるように制御される。
さらに、たとえば図３に示すデータ部１１４においても閉ループにより、レーザパワーを各設定値に対し比較制御することが可能である。
第１の実施形態によれば、パワー設定区間も記録時と同様にパルス駆動を行えるため、パワー設定区間のＤＣ発光によるレーザ寿命への影響がなくなる。
さらにパワー設定区間、記録区間ともにレーザをパルス駆動しているため、レーザの緩和振動、特性バラツキにより、設定レーザパワーに差が生じることもない。さらにはデータ部においても比較制御しているため、レーザのドルーブ特性が生じても追従することも可能となる利点がある。
第２実施形態
図７は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第２の実施形態を示す回路図である。
本第２の実施形態と上述した第１の実施形態が異なる点は、各光パワーの設定を電圧で行なわずに基準電流源１１２−１，１１２−２で与え、この出力を電流スイッチ１１３で切り替え、電流スイッチ１１３の出力電流を電流電圧変換回路１０３と同じ回路構成を有する電流電圧変換回路１１４に入力し、この出力を電圧信号Ｖｒとするように構成したことにある。
この場合、ＰＤ１０２よりのモニタ電流Ｉｐｄは設定電流Ｉ１１２１，Ｉ１１２２と等しくなるように制御される。
その他の構成は第１の実施形態と同様である。
本第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
第３実施形態
図８は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第３の実施形態を示す回路図である。
本第３の実施形態が上述した第１の実施形態と異なる点は、設定する光パワーが２値ではなく３値以上の多値の場合であって、スイッチング回路１０４Ｂ、１１０Ｂを多値入力切り換えができるようにしたことと、平均値検波回路（第３の検波手段）１１５−１、平均値検波回路（第６の検波手段）１１５−２を設け、さらに、各ピーク値検波回路（第１の検波手段）１０６Ｂ−１，ピーク値検波回路（第４の検波手段）１０６Ｂ−２、ボトム値検波回路（第２の検波手段）１０７Ｂ−１，ボトム値検波回路（第５の検波手段）１０７Ｂ−２、平均値検波回路１１５−１，１１５−２の出力をホールドできるようにしたことにある。
そのため、図８の回路においては、図１の構成に加えて、光パワー設定電圧源１０５−ｎ、平均値検波回路１１５−１，１１５−２の出力を比較する誤差増幅器１０８−ｎ、および誤差増幅器（第３の比較手段）１０８−ｎの出力制御電圧Ｖ１０ｎを電流信号Ｉ１０ｎに変換する電圧電流変換回路１０９−ｎが設けられている。
平均値検波回路１１５−１には電流電圧変換回路１０３の出力電圧Ｖｓが供給され、平均値検波回路１１５−２にはスイッチング回路１０４Ｂによる設定電圧Ｖｒが供給される。
本第３の実施形態においても、ピーク値検波回路１０６Ｂ−１と１０６Ｂ−２、ボトム値検波回路１０７Ｂ−１と１０７Ｂ−２、および平均値検波回路１１５−１と１１５−２は、それぞれ同一構成を有する。
図９は、ピーク値検波回路１０６Ｂ−１（１０６Ｂ−２）、ボトム値検波回路１０７Ｂ−１（１０７Ｂ−２）、および平均値検波回路１１５−１（１１５−２）の具体的な構成例を示す回路図である。
ピーク値検波回路１０６Ｂ−１（１０６Ｂ−２）は、図９に示すように、ｎｐｎ型トランジスタＱ１０１〜Ｑ１０３、ｐｎｐ型トランジスタＱ１０４，Ｑ１０５、抵抗素子Ｒ１０１，Ｒ１０２、キャパシタＣ１０１、スイッチ回路ＳＷ１０１，ＳＷ１０２、電流源Ｉ１０１〜Ｉ１０３を有している。
電流源Ｉ１０１の電流値Ｉａ１は電流源Ｉ１０２の電流値Ｉｂ１より十分大きく設定されている。
トランジスタＱ１０１とトランジスタＱ１０２のエミッタ同士が接続され、この接続点はスイッチ回路ＳＷ１０１の接点ａに接続され、スイッチ回路ＳＷ１０１の接点ｂが電流源Ｉ１０１に接続されている。
トランジスタＱ１０１のベースが電圧Ｖｓ（Ｖｒ）の供給ラインに接続され、コレクタが電源電圧Ｖｃｃの供給ラインに接続されている。トランジスタＱ１０２のベースは出力段のトランジスタＱ１０３のエミッタと電流源Ｉ１０３との接続点に接続されている。すなわちトランジスタＱ１０２のベースに出力電圧Ｖｐが帰還されている。トランジスタＱ１０２のコレクタはトランジスタＱ１０４のコレクタに接続およびベースに接続されている。トランジスタＱ１０４のエミッタは抵抗素子Ｒ１０１を介して電源電圧Ｖｃｃの供給ラインに接続されている。トランジスタＱ１０４のベースはトランジスタＱ１０５のベースに接続され、トランジスタＱ１０５のエミッタは電源電圧Ｖｃｃの供給ラインに抵抗Ｒ１０２を介して接続されている。そして、トランジスタＱ１０５のコレクタは、スイッチ回路ＳＷ１０２の接点ａ、トランジスタＱ１０３のベース、およびキャパシタＣ１０１の第１電極に接続されている。スイッチ回路ＳＷ１０２の接点ｂが電流源Ｉ１０２に接続され、キャパシタＣ１０１の第２電極が接地されている。
そして、トランジスタＱ１０３のコレクタが電源電圧Ｖｃｃの供給ラインに接続され、エミッタが電流源Ｉ１０３に接続されている。
このような構成を有するピーク値検波回路１０６Ｂ−１（１０６Ｂ−２）は、端子Ｔ１０１を介して入力されるサンプルゲート信号ＳＰＬＧ１が“Ｈｉｇｈ”レベルで、スイッチ回路ＳＷ１０１，ＳＷ１０２が接続されてそのピーク値検波を行い、“Ｌｏｗ”レベルでスイッチ回路ＳＷ１０１，ＳＷ１０２が切り離されれてその出力値をホールドする。
ボトム値検波回路１０７Ｂ−１（１０７Ｂ−２）は、図９に示すように、ｎｐｎ型トランジスタＱ１１１〜Ｑ１１３、ｐｎｐ型トランジスタＱ１１４，Ｑ１１５、抵抗素子Ｒ１１１〜Ｒ１１６、キャパシタＣ１１１、スイッチ回路ＳＷ１１１，ＳＷ１１２、電流源Ｉ１１１〜Ｉ１１３、およびレベル反転用の演算増幅器ＯＰ１１１を有している。
電流源Ｉ１１１の電流値Ｉａ２は電流源Ｉ１１２の電流値Ｉｂ２より十分大きく設定されている。
トランジスタＱ１１１とトランジスタＱ１１２のエミッタ同士が接続され、この接続点はスイッチ回路ＳＷ１１１の接点ａに接続され、スイッチ回路ＳＷ１１１の接点ｂが電流源Ｉ１１１に接続されている。
トランジスタＱ１１１のベースが演算増幅器ＯＰ１１１の出力および抵抗素子Ｒ１１６を介して演算増幅器ＯＰ１１１の非反転入力（＋）に接続され、また演算増幅器ＯＰ１１１の非反転入力（＋）は抵抗素子Ｒ１１５を介して基準電圧源Ｖｓｓに接続されている。演算増幅器ＯＰ１１１の反転入力（−）が抵抗素子Ｒ１１３を介して電圧Ｖｓ（Ｖｒ）の供給ラインに接続され、また演算増幅器ＯＰ１１１の反転入力（−）は抵抗素子Ｒ１１４を介して基準電圧源Ｖｓｓに接続されている。
トランジスタＱ１１１のコレクタが電源電圧Ｖｃｃの供給ラインに接続されている。トランジスタＱ１１２のベースは出力段のトランジスタＱ１１３のエミッタと電流源Ｉ１１３との接続点に接続されている。すなわちトランジスタＱ１１２のベースに出力電圧Ｖｂが帰還されている。トランジスタＱ１１２のコレクタはトランジスタＱ１１４のコレクタに接続およびベースに接続されている。トランジスタＱ１１４のエミッタは抵抗素子Ｒ１１１を介して電源電圧Ｖｃｃの供給ラインに接続されている。トランジスタＱ１１４のベースはトランジスタＱ１１５のベースに接続され、トランジスタＱ１１５のエミッタは電源電圧Ｖｃｃの供給ラインに抵抗Ｒ１０２を介して接続されている。そして、トランジスタＱ１１５のコレクタは、スイッチ回路ＳＷ１１２の接点ａ、トランジスタＱ１１３のベース、およびキャパシタＣ１１１の第１電極に接続されている。スイッチ回路ＳＷ１１２の接点ｂが電流源Ｉ１１２に接続され、キャパシタＣ１１１の第２電極が接地されている。
そして、トランジスタＱ１１３のコレクタが電源電圧Ｖｃｃの供給ラインに接続され、エミッタが電流源Ｉ１１３に接続されている。
このような構成を有するボトム値検波回路１０７Ｂ−１（１０７Ｂ−２）は、端子Ｔ１０２を介して入力されるサンプルゲート信号ＳＰＬＧ２が“Ｈｉｇｈ”レベルで、スイッチ回路ＳＷ１１１，ＳＷ１１２が接続されてそのピーク値検波を行い、“Ｌｏｗ”レベルでスイッチ回路ＳＷ１１１，ＳＷ１１２が切り離されれてその出力値をホールドする。
平均値検波回路１１５−１（１１５−２）は、図９に示すように、ｎｐｎ型トランジスタＱ１２１〜Ｑ１２３、ｐｎｐ型トランジスタＱ１２４，Ｑ１２５、抵抗素子Ｒ１２１，Ｒ１２２、キャパシタＣ１２１、スイッチ回路ＳＷ１２１，ＳＷ１２２、電流源Ｉ１２１〜Ｉ１２３を有している。
電流源Ｉ１２１の電流値Ｉａｎは電流源Ｉ１２２の電流値Ｉｂｎの２倍に設定されている。
トランジスタＱ１２１とトランジスタＱ１２２のエミッタ同士が接続され、この接続点はスイッチ回路ＳＷ１２１の接点ａに接続され、スイッチ回路ＳＷ１２１の接点ｂが電流源Ｉ１２１に接続されている。
トランジスタＱ１２１のベースが電圧Ｖｓ（Ｖｒ）の供給ラインに接続され、コレクタが電源電圧Ｖｃｃの供給ラインに接続されている。トランジスタＱ１２２のベースは出力段のトランジスタＱ１２３のエミッタと電流源Ｉ１２３との接続点に接続されている。すなわちトランジスタＱ１２２のベースに出力電圧Ｖｐが帰還されている。トランジスタＱ１２２のコレクタはトランジスタＱ１２４のコレクタに接続およびベースに接続されている。トランジスタＱ１２４のエミッタは抵抗素子Ｒ１２１を介して電源電圧Ｖｃｃの供給ラインに接続されている。トランジスタＱ１２４のベースはトランジスタＱ１２５のベースに接続され、トランジスタＱ１２５のエミッタは抵抗Ｒ１２２を介して電源電圧Ｖｃｃの供給ラインに接続されている。そして、トランジスタＱ１２５のコレクタは、スイッチ回路ＳＷ１２２の接点ａ、トランジスタＱ１２３のベース、およびキャパシタＣ１２１の第１電極に接続されている。スイッチ回路ＳＷ１２２の接点ｂが電流源Ｉ１２２に接続され、キャパシタＣ１２１の第２電極が接地されている。
そして、トランジスタＱ１２３のコレクタが電源電圧Ｖｃｃの供給ラインに接続され、エミッタが電流源Ｉ１２３に接続されている。
このような構成を有する平均値検波回路１１５−１（１１５−２）は、端子Ｔ１０３を介して入力されるサンプルゲート信号ＳＰＬＧｎが“Ｈｉｇｈ”レベルで、スイッチ回路ＳＷ１２１，ＳＷ１２２が接続されてそのピーク値検波を行い、“Ｌｏｗ”レベルでスイッチ回路ＳＷ１２１，ＳＷ１２２が切り離されてその出力値をホールドする。
なお、２値制御の場合は第１の実施形態のように、ピーク値検波回路、ボトム値検波回路のみで良く、サンプルゲート信号の入力も必要ない。また３値制御の場合にもサンプルゲート信号の入力は平均値検波回路入力のみが必要となり、ピーク値検波回路、ボトム値検波回路は基本的には必要としない。４値以上の制御となると、それぞれの検波区間をゲートする必要が生じる。
この回路例で平均値検波を用いているのは、オーバーライトが可能な光ディスクにおける消去パワー設定を想定しており、図１（Ａ）のＰ３のレベルにあたり、記録マーク間のスペースとなる部分である。
これは必ずしも平均値検波である必要はなく、ピークとボトム間の所定のレベル（中間値）を検波する回路、あるいはピーク値検波回路、ボトム値検波回路でも構わない。
ただし、この消去区間でも前述した再生時に一般的な高周波重畳をする場合には、平均値検波である必要がある。
図１０（Ａ）〜（Ｉ）は、ピーク値検波回路１０６Ｂ−１，１０６Ｂ−２、ボトム値検波回路１０７Ｂ−１，１０７Ｂ−２、および平均値検波回路１１５−１，１１５−２の各検波回路にサンプルゲート信号を用いる多値制御の例としての図８の回路構成において、３値のパワー設定の引き込み動作の様子を示す図である。
この例では、図１０（Ａ）に示すＡＬＰＣ部で等幅のマーク／スペースの繰り返しデータにより、各パワー設定の引き込みを同時に行っている。また、図１０（Ｂ）に示すピーク値検波回路１０６Ｂ−１，１０６Ｂ−２、ボトム値検波回路１０７Ｂ−１，１０７Ｂ−２のサンプルゲート信号ＳＰＬＧ１，ＳＰＬＧ２は、記録するマーク信号、図１０（Ｃ）に示す平均値検波回路１１５−１，１１５−２のサンプルゲート信号ＳＰＬＧｎはスペース信号を入力としている。
ランダムなデータからなるデータ部においても同様に比較制御が行われるが、マーク長によるピーク値検波回路１０６Ｂ−１，１０６Ｂ−２の変動は誤差増幅器１０８−１の入力のＶｐ１とＶｐ２は同期して動くため、その出力の制御電圧Ｖ１０１は変動しない。ボトム値検波回路出力１０７Ｂ−１，１０７Ｂ−２のマーク長の変動も同様である。なお、平均値検波については、マーク長の影響を受けない。
図１１は、電圧電流制御回路１０９−１，１０９−２，…，１０９−ｎ、スイッチング回路１１０、電流増幅器１１１の具体例を示す回路図である。また、図１２は、図１１の回路に係る記録発光波形、再生、消去のＤＣ発光の具体例を示す波形図である。
スイッチング回路１１０は、図１１に示すように、エミッタ結合され、この接続点が電圧電流制御回路１０９−１，１０９−２，…，１０９−ｎの電流出力に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１３１−１とＱ１３１−２、Ｑ１３２−１とＱ１３２−２、Ｑ１３３−１とＱ１３３−２、Ｑ１３４−１とＱ１３４−２、…、Ｑ１３ｎ−１とＱ１３ｎ−２を有している。
トランジスタＱ１３１−１のベースがタイミング信号Ｔ１１１の供給ラインに接続され、トランジスタＱ１３２−１のベースがタイミング信号Ｔ１１２の供給ラインに接続され、トランジスタＱ１３３−１のベースがタイミング信号Ｔ１１３３の供給ラインに接続され、トランジスタＱ１３４−１のベースがタイミング信号Ｔ１１４の供給ラインに接続され、トランジスタＱ１３ｎ−１のベースがタイミング信号Ｔ１１ｎの供給ラインに接続されている。
トランジスタＱ１３１−２，Ｑ１３２−２，Ｑ１３３−２，Ｑ１３４−２，Ｑ１３ｎ−２のベースが制御電圧Ｖｔの供給端子に接続されている。
そして、トランジスタＱ１３１−２，Ｑ１３２−２，Ｑ１３３−２，Ｑ１３４−２，Ｑ１３ｎ−２のコレクタが電流増幅器１１１に入力端に共通に接続されている。
また、電流増幅器１１１は、ｐｎｐ型トランジスタＱ１４１，Ｑ１４２および抵抗素子Ｒ１４１，Ｒ１４１を有している。
トランジスタＱ１４１のコレクタおよびベースがスイッチング回路１１０のトランジスタＱ１３１−２，Ｑ１３２−２，Ｑ１３３−２，Ｑ１３４−２，Ｑ１３ｎ−２のコレクタに接続されている。トランジスタＱ１４１のエミッタが抵抗素子Ｒ１４１を介して電源電圧Ｖｃｃの供給ラインに接続され、ベースがトランジスタＱ１４２のベースに接続されている。トランジスタＱ１４２のエミッタが抵抗素子Ｒ１４２を介して電源電圧Ｖｃｃの供給ラインに接続され、コレクタがＬＤ１０１のアノードに接続されている。
すなわち、電流増幅器１１１は、カレントミラー回路により構成されている。
図１１の回路では、電圧電流制御回路１０９−１，１０９−２，…，１０９−ｎにおいて電流Ｉ１０１，Ｉ１０２，Ｉ１０３，Ｉ１０４…Ｉ１０ｎを生成し、これを図１１および図１２に示すようにタイミング信号Ｔ１１１，Ｔ１１２，Ｔ１１３，Ｔ１１４，…，Ｔ１１ｎのタイミングでスイッチング回路１１０で切り替え、さらに電流増幅器１１１によりＫ倍してＬＤ１０１を駆動する。
このＬＤ１０１の駆動時、ＡＰＣ回路は閉ループとなっているため、記録モードの高速なパルス駆動電流ＩＬＤを容易に生成することが可能である。
本第３の実施形態によれば、設定する光パワーが２値ではなく３値以上の多値の場合であっても、上述した第１の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
すなわち、多値のパワー設定においても同様に、パワー設定区間も記録時と同様にパルス駆動を行えるため、パワー設定区間のＤＣ発光によるレーザ寿命への影響がなくなる。
さらにパワー設定区間、記録区間ともにレーザをパルス駆動しているため、レーザの緩和振動、特性バラツキにより、設定レーザパワーに差が生じることもない。さらにはＡＬＰＣ部１１６でパワー設定の引き込み動作が終了した後も、データ部１１４おいても比較制御しているため、レーザのドルーブ特性が生じても、追従することも可能となる。
また、図３に示すようにＡＬＰＣ部１１６で各レーザパワー設定を時系列で順に引き込む必要がなく、同時に動作ができるため、限られたＡＬＰＣ部での多値パワー設定で有利となる。
第４実施形態
図１３は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第４の実施形態を示す回路図である。
本第４の実施形態と上述した第３の実施形態が異なる点は、各光パワーの設定を電圧で行なわずに基準電流源１１６−１，１１６−２，…，１１６−ｎで与え、この出力を電流スイッチ１１７で切り替え、電流スイッチ１１７の出力電流を電流電圧変換回路１０３と同じ回路構成を有する電流電圧変換回路１１８に入力し、この出力を電圧信号Ｖｒとするように構成したことにある。
この場合、ＰＤ１０２よりのモニタ電流Ｉｐｄは設定電流Ｉ１１６１，Ｉ１１６２，…，Ｉ１１６ｎと等しくなるように制御される。
その他の構成は第３の実施形態と同様である。
本第４の実施形態によれば、上述した第３の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
すなわち、多値のパワー設定においても同様に、パワー設定区間も記録時と同様にパルス駆動を行えるため、パワー設定区間のＤＣ発光によるレーザ寿命への影響がなくなる。
さらにパワー設定区間、記録区間ともにレーザをパルス駆動しているため、レーザの緩和振動、特性バラツキにより、設定レーザパワーに差が生じることもない。さらにはＡＬＰＣ部１１６でパワー設定の引き込み動作が終了した後も、データ部１１４おいても比較制御しているため、レーザのドルーブ特性が生じても、追従することも可能となる。
また、図３に示すようにＡＬＰＣ部１１６で各レーザパワー設定を時系列で順に引き込む必要がなく、同時に動作ができるため、限られたＡＬＰＣ部での多値パワー設定で有利となる。
第５実施形態
図１４は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第５の実施形態を示す回路図である。
本第５の実施形態が上述した第３の実施形態と異なる点は、サンプルゲート信号ＳＰＬＧ１，ＳＰＬＧ２，ＳＰＬＧ３をピーク値検波回路１０６Ｂ−１，１０６Ｂ−２、ボトム値検波回路１０７Ｂ−１，１０７Ｂ−２、平均値検波回路１１５−１，１１５−２のみならず、これら検波回路の出力段の誤差増幅器１０８Ｄ１，１０８Ｄ−２，１０８Ｄ−ｎにも入力させるようにしたことにある。
その他の構成は第３の実施形態と同様である。
本第５の実施形態によれば、上述した第３の実施形態の効果と同様の効果を得ることができことはもとより、データ待ち時等の誤処理を防止できる利点がある。
第６実施形態
図１５は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第６の実施形態を示す回路図である。
本第６の実施形態が上述した第４の実施形態と異なる点は、サンプルゲート信号ＳＰＬＧ１，ＳＰＬＧ２，ＳＰＬＧ３をピーク値検波回路１０６Ｂ−１，１０６Ｂ−２、ボトム値検波回路１０７Ｂ−１，１０７Ｂ−２、平均値検波回路１１５−１，１１５−２のみならず、これら検波回路の出力段の誤差増幅器１０８Ｅ１，１０８Ｅ−２，１０８Ｅ−ｎにも入力させるようにしたことにある。
その他の構成は第４の実施形態と同様である。
本第６の実施形態によれば、上述した第４の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
第７実施形態
図１６は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第７の実施形態を示す回路図である。
本第７の実施形態が上述した第３の実施形態と異なる点は、誤差増幅器１０８０１−１，１０８−２，…，１０８−ｎの出力と電圧電流変換回路１０９−１，１０９−２，…，１０９−ｎとの間にサンプルホールド回路１１９−１，１１９−２，…，１１９−ｎを配置したことにある。
このように構成した理由は以下の通りである。
光ディスクのフォーマットによっては、図３に示すように各セクタにＡＬＰＣ部１１６が設けられずに、レーザパワーの設定はユーザエリア以外にディスクの内外周に設けられたテスト領域（Ｔｅｓｔ  Ｚｏｎｅ）、または製造領域（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  Ｚｏｎｅ）の領域にて行うものもある。
この場合、図１６に示すように図８の構成に加え、各誤差増幅器出力の制御電圧をホールドするためのサンプルホールド回路１１９−１，１１９−２，…，１１９−ｎを追加することにより、本発明の効果を失わずに実現可能となる。
つまりレーザパワー設定を行うＴｅｓｔ  ＺｏｎｅまたはＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  Ｚｏｎｅの領域において、サンプルホールド回路１１９−１，１１９−２，…，１１９−ｎのサンプルゲート信号ＳＰＬＧ４を“Ｈｉｇｈ”レベルにし、各パワー設定の引き込みをさせる。ユーザエリアへのシーク動作中は、このサンプルゲート信号ＳＰＬＧ４を“Ｌｏｗ”レベルにし、それぞれの発光パワーの制御電圧をホールドする。記録すべきセクタのデータ部では、再びサンプルゲート信号ＳＰＬＧ４を“Ｈｉｇｈ”レベルにし、ホールドした制御電圧を初期値として比較制御を行う。
その他の構成は第３の実施形態と同様である。
本第７の実施形態によれば、上述した第３の実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
すなわち、多値のパワー設定においても同様に、パワー設定区間も記録時と同様にパルス駆動を行えるため、パワー設定区間のＤＣ発光によるレーザ寿命への影響がなくなる。
さらにパワー設定区間、記録区間ともにレーザをパルス駆動しているため、レーザの緩和振動、特性バラツキにより、設定レーザパワーに差が生じることもない。さらにはＡＬＰＣ部１１６でパワー設定の引き込み動作が終了した後も、データ部１１４おいても比較制御しているため、レーザのドルーブ特性が生じても、追従することも可能となる。
また、図３に示すようにＡＬＰＣ部１１６で各レーザパワー設定を時系列で順に引き込む必要がなく、同時に動作ができるため、限られたＡＬＰＣ部での多値パワー設定で有利となる。
なお、この構成は多値だけでなく図５や図７の回路のように２値の回路のも適用できることはいうまでもない。
第８実施形態
図１７は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第８の実施形態を示す回路図である。
本第８の実施形態と上述した第４の実施形態と異なる点は、第７の実施形態と同様の理由により、誤差増幅器１０８−１，１０８−２，…，１０８−ｎの出力と電圧電流変換回路１０９−１，１０９−２，…，１０９−ｎとの間にサンプルホールド回路１１９Ｇ−１，１１９Ｇ−２，…，１１９Ｇ−ｎを配置したことにある。
その他の構成は第４の実施形態と同様である。
本第８の実施形態によれば、第７の実施形態と同様に、各セクタにＡＬＰＣ部１１６が設けられずに、レーザパワーの設定はユーザエリア以外にディスクの内外周に設けられたテスト領域（Ｔｅｓｔ  Ｚｏｎｅ）、または製造領域（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  Ｚｏｎｅ）の領域にて行う光ディスクに対して適用可能である。
第９実施形態
図１８は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路を採用した光ディスク装置の要部を示す回路図である。
図１８において、光ディスク装置２００は、２０１は光ディスク媒体、２０２は光ピックアップ、２０３はＡＰＣ回路をぞれぞれ示している。
光ピックアップ２０２は、駆動電流ＩＬＤの値に応じてレーザ光ＬＯを光ディスク媒体２０１に照射するレーザダイオードＬＤ１０１と、ＬＤ１０１から出射されたレーザ光ＬＯを受光して受光レベルに応じたモニタ電流Ｉｐｄを発生するモニタ用ＰＤ１０２と、光ディスク媒体２０１に照射されたレーザ光の反射戻り光を受光し、受光レベルに応じた値の電流を生成する光検出器２０４を主構成要素として備えている。
ここで、光ピックアップ２０２の設けられたＬＤ１０１，ＰＤ１０２、およびＡＰＣ回路２０３としては、上述の第１〜第８の実施形態に係る半導体レーザ光出力制御回路１００〜１００Ｇに各回路および素子が適用される。
したがって、本光ディスク装置２００によれば、パワー設定区間も記録時と同様にパルス駆動を行えるため、パワー設定区間のＤＣ発光によるレーザ寿命への影響がなくなる。
さらにパワー設定区間、記録区間ともにレーザをパルス駆動しているため、レーザの緩和振動、特性バラツキにより、設定レーザパワーに差が生じることもない。さらにはＡＬＰＣ部１１６でパワー設定の引き込み動作が終了した後も、データ部１１４おいても比較制御しているため、レーザのドルーブ特性が生じても、追従することも可能となる。
また、図３に示すようにＡＬＰＣ部１１６で各レーザパワー設定を時系列で順に引き込む必要がなく、同時に動作ができるため、限られたＡＬＰＣ部での多値パワー設定で有利となる、という上述の各実施形態と同様の効果を得ることができる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路によれば、記録時の半導体レーザのパルス駆動、さらにパワー設定時のパルス駆動を実現して、複数の設定値でパルス駆動される半導体レーザの光出力を精度よく制御できることから、光ディスク装置、光通信装置、レーザプリンタ等の光デバイスの光源として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、半導体レーザによる記録発光波形、再生、消去のＤＣ発光を示す波形図である。
図２は、従来の半導体レーザ光出力制御回路の構成を示す回路図である。
図３は、光磁気ディスクのフォーマット図とＡＬＰＣ領域において設定される光出力波形を含む波形図である。
図４は、半導体レーザの等価回路を示す回路図である。
図５は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第１の実施形態を示す回路図である。
図６は、図５の半導体レーザ光出力制御回路における切替タイミング信号と出力電流Ｉｓと出力電圧Ｖｒと出力電圧Ｖｓの波形図である。
図７は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第２の実施形態を示す回路図であって、各光パワーの設定を基準電流で与える場合の半導体レーザ光出力制御回路の構成を示す回路図である。
図８は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第３の実施形態を示す回路図であって、光パワーが３値以上の多値の場合の半導体レーザ光出力制御回路の構成を示す回路図である。
図９は、ピーク値検波回路、ボトム値検波回路、および平均値検波器の具体的な構成例を示す回路図である。
図１０は、第３の実施形態による各検波器にサンプルゲート信号を用いる多値制御の半導体レーザ光出力制御回路における３値のパワー設定の引き込み動作の様子を示す波形図である。
図１１は第３の実施形態に係る電圧電流制御回路、スイッチング回路、電流増幅器の具体例を示す回路図である。
図１２は、図１１の回路に係る記録発光波形、再生、消去のＤＣ発光の具体例を示す波形図である。
図１３は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第４の実施形態を示す回路図である。
図１４は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第５の実施形態を示す回路図である。
図１５は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第６の実施形態を示す回路図である。
図１６は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第７の実施形態を示す回路図である。
図１７は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路の第８の実施形態を示す回路図である。
図１８は、本発明に係る半導体レーザ光出力制御回路を採用した光ディスク装置の要部を示す回路図である。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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