JP5360234B2 - レーザパワー制御方法およびレーザパワー制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザパワー制御方法およびレーザパワー制御装置に関する。特に、レーザ光を用いて、光ディスクに信号を記録する光ディスク装置において高速記録を可能にするレーザパワー制御方法およびレーザパワー制御装置に関する。

近年、光ディスクの大容量化に伴い、コンピュータの補助記憶装置や、民生用のビデオレコーダなどの分野で光ディスクの需要が高まっている。記憶容量の大容量化と共に高速記録、高速再生が要求される。

光ディスクに記録マークを形成するには、半導体レーザの発光強度（以降、レーザパワー、あるいはパワーと呼ぶ）が複数のレベルに設定され、かつ記録信号により変調される。複数のレベルは、光ディスクの記録媒体の種類により異なる。例えば、その一例として、図１６に、ライトワンス型光ディスクに関する、レーザパワーと記録マークとの関係を示す。また、図１７に、書き換え記録型光ディスクに関するレーザパワーと記録マークとの関係を示す。

図１６のライトワンス型光ディスクの一例は、記録時において、ボトムパワーとピークパワーの２種類のレベルの発光強度を有する。ピークパワーとボトムパワー間で光出力が変調されるマルチパルス発光の区間に、記録トラック上に記録マークが記録される。マルチパルス発光は、記録マークをより正確に形成するために採用されるが、光ディスクの記録媒体、記録条件によってはマルチパルス発光を省略することも可能である。ライトワンス型光ディスクの場合、ピークパワーが発光されない区間は、記録媒体への信号の書き換え、消去は行われない。

図１７の書き換え記録型光ディスクの一例は、記録時において、ボトムパワー、バイアスパワー、ピークパワーの３種類のレベルを備える。ピークパワーとボトムパワー間で光出力が変調されるマルチパルス発光の区間に、記録トラック上で記録マークが記録される。マルチパルス発光は、記録マークをより正確に形成するために採用される。バイアスパワーが一定の区間は、記録トラック上で記録スペースが記録される。

次に、図１８の書き換え記録型の光ディスクに用いられるレーザパワー制御装置の一例を説明する。

図１８は、従来のレーザパワー制御装置のブロック図である。半導体レーザ２００は、レーザ駆動部２１０により駆動される。レーザ駆動部２１０は、ピーク電流源２０１、バイアス電流源２０２、ボトム電流源２０３と、それぞれの電流源に対応する変調部２０４、２０５、２０６とから構成される。ピーク電流源２０１、バイアス電流源２０２、ボトム電流源２０３は、半導体レーザ２００の光出力を参照した信号に基づき演算部２２０が演算した制御信号により制御され、それぞれピーク駆動電流Ｉｐｋ、バイアス駆動電流Ｉｂｓ、ボトム電流駆動Ｉｂｍを供給し、ピークパワー、バイアスパワー、ボトムパワーが設定される。

また記録パルス生成部２３０により生成される記録パルスに応じて、変調部２０４、２０５、２０６が制御され、ピーク駆動電流Ｉｐｋ、バイアス駆動電流Ｉｂｓ、ボトム駆動電流Ｉｂｍが、オン、オフされる。オン、オフされた各駆動電流は加算された後、半導体レーザ２００に供給される。

図１９は、従来のレーザパワー制御装置の駆動電流と光波形との関係を示す。

図１９の（ａ）は、記録時のレーザの光波形を示す。記録時には、記録信号に応じて図１９の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示されるように、ボトム変調信号、バイアス変調信号、ピーク変調信号が変調し、レーザへの駆動電流をスイッチングする。

ボトム電流源２０３で供給されるボトム駆動電流Ｉｂｍ、バイアス電流源２０２で供給されるバイアス駆動電流Ｉｂｓ、ピーク電流源２１０で供給されるピーク駆動電流Ｉｐｋが、図１９の（ｅ）に示すように、ボトム変調信号、バイアス変調信号、ピーク変調信号により変調され、加算されて、最終的なレーザの駆動電流となる。

以上の構成により、ピーク変調信号、バイアス変調信号がスイッチングするマルチパルス発光区間では、記録マークが形成され、ピーク変調信号、バイアス変調信号がスイッチングしていない一定のレーザパワー時には、記録スペースが形成される。具体的には、記録マーク形成時のマルチパルス発光区間においては、ボトム駆動電流Ｉｂｍをベースの駆動電流として、ピーク駆動電流Ｉｐｋとバイアス駆動電流Ｉｂｓとを加算した駆動電流が、ピーク変調信号とバイアス変調信号によりスイッチングされることになる（例えば、特許文献１）。

光ディスクの大容量化と高速記録に伴い、記録信号の周波数が高くなる。更にマルチパルス発光のために、光パルスの周波数が更に高くなり、パルス幅が数ｎｓ、あるいはそれ以下と短くなる。従来のレーザパワー制御装置では、このようなパルス幅が短い信号を駆動する場合、光パルスの立ち上がりＴｒと、立ち下がり時間Ｔｆに影響され、光パルスの波形が矩形から台形、あるいは三角形へと変形する。光パルスの立ち上がり時間Ｔｒ、立ち下がり時間Ｔｆは、光ディスクの記録媒体への急速な融解、冷却を行う際の温度制御に影響する。立ち上がり時間Ｔｒ、立ち下がり時間Ｔｆが大きくなると、結果として、光ディスクの記録媒体への適切な温度制御が困難となり、高速記録が困難となってしまう課題があった。

特開２００５−３１７０９７号公報

本発明の目的は、高速記録に伴い記録信号の周波数が高く、光パルス幅が小さくなった場合でも、記録マークを形成する光パルス幅の立ち上がり時間と立ち下がり時間とを高速にするレーザパワー制御方法を提供することである。

本発明に係るレーザパワーの制御方法は、光ディスクにボトムパワーとピークパワーとの間で変調して信号を記録する、レーザパワーを制御する方法であって、テスト記録時に、ボトムパワーに対応するボトムの駆動電流を、閾値電流以上の第１のボトムの駆動電流値に設定するステップと、ユーザデータ記録時に、ボトムパワーに対応するボトムの駆動電流を、第１のボトムの駆動電流値から閾値以下の電流値である第２のボトムの駆動電流値に設定するステップとを備えている。

また本発明に係る光ディスクに信号を記録するレーザパワーを制御するレーザパワー制御装置は、レーザを駆動する駆動電流を制御して、ボトムパワーとピークパワーに設定する演算部と、レーザのパワーを、記録信号によりボトムパワー、ピークパワーとの間でパルス発光させる変調部と、テスト記録時に、閾値電流以上の第１のボトムの駆動電流値に設定し、ユーザデータ記録時に、閾値以下の電流値である第２のボトムの駆動電流値に設定する制御部とを備えている。

本発明のレーザパワー制御方法によれば、ユーザデータ記録時に、ボトムの駆動電流を閾値以下の電流値である第２のボトムの駆動電流値に設定するので、光パルスの立ち上がり時間と立ち下がり時間を高速にすることが出来、光ディスクの高速記録を可能とする。

図１は、光ディスク上のテスト領域と、レーザパワーとの関係の一例を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１のテスト記録時のレーザの駆動電流とレーザパワーとの関係を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１のユーザデータ記録時のレーザの駆動電流とレーザパワーとの関係を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態１のレーザの光出力と立ち上がり時間Ｔｒ、立ち下がり時間Ｔｆとの関係を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係るレーザパワー制御装置のブロック図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係るユーザデータ記録時の駆動電流とレーザパワーの関係を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係るレーザパワーを制御するフローチャートである。 図８は、本発明の実施の形態１に係るレーザパワーと駆動電流との関係を、テスト記録時とユーザデータ記録時で比較した図である。 図９は、レーザの光波形とデューティを示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る記録信号のタイミング補正を示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態２に係る記録信号の他のタイミング補正を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態２に係る光パルスのオーバーシュート抑制を示す図である。 図１３は、本発明の実施の形態２に係る光パルスの先頭パルスの立ち上がりを示す図である。 図１４は、本発明の実施の形態２に係る光パルスの選択を示す図である。 図１５は、本発明の実施の形態２に係る非マルチパルス発光を示す図である。 図１６は、ライトワンス型光ディスクに関する、レーザパワーと記録マークとの関係を示す図である。 図１７は、書き換え記録型光ディスクに関する、レーザパワーと記録マークとの関係を示す図である。 図１８は、従来のレーザパワー制御装置のブロック図である。 図１９は、従来のレーザパワー制御装置の駆動電流と光波形との関係を示す図である。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
図１は、本発明のレーザパワー制御方法、及びレーザパワー制御装置で用いられる光ディスク上のテスト領域と、レーザパワーとの関係の一例を示す図である。

図１の（ａ）は、光ディスク上の、レーザパワーをテスト記録するレーザ制御領域と、それ以外のユーザデータ領域とを示す。

光ディスク上に所定期間毎に設けられたレーザ制御領域において、半導体レーザをテスト発光させることで、レーザパワーと駆動電流との関係を測定し、レーザパワーが較正される。レーザ制御領域に続くユーザデータ領域において、較正したレーザパワーを用いて、ユーザデータが光ディスクに記録される。

図１の（ｂ）は、レーザ制御領域でのテスト発光パターンの一例を示す。図１の（ｃ）は、レーザの発光波形の一例を示し、ボトムパワー、バイアスパワー、ピークパワーの３種類がテストされる。これは、書き換え型光ディスクのレーザ制御領域のテストパターンの一例であり、ライトワンス型の光ディスクでは、バイアスパワーがなく、ボトムパワーとピークパワーの２つでも、テスト発光することは可能である。

図２は、本発明の実施の形態１のテスト記録時のレーザの駆動電流とレーザパワーとの関係を示す図である。

図２の（ａ）は、レーザの駆動電流と、レーザパワーとの関係を示す。図２の（ｂ）は、記録時のピークパワーとボトムパワー間で光変調された光波形を示す。

図２の（ａ）において、横軸は駆動電流、縦軸はレーザパワーを示す。駆動電流とレーザパワーとの関係において、レーザは自然発光領域とレーザ発光領域との２つの領域を有する。駆動電流が０ｍＡから閾値Ｉｔｈまでは自然発光領域となり、駆動電流が閾値Ｉｔｈ以上となる領域がレーザ発光領域となる。

レーザ発光領域において、駆動電流とレーザパワーとの関係はリニアであり、その傾きをスロープ効率と呼ぶ。

テスト記録時には、図１の（ｃ）で示した幾つかの発光パターンにより、駆動電流とレーザパワーとのサンプルを取る。ボトム駆動電流Ｉｂｍ１を駆動して、ＤＣ発光した時のレーザパワーをモニターしてボトムパワーＰｂｍとする。ボトム駆動電流Ｉｂｍ１にバイアス駆動電流Ｉｂｓ１を加算して駆動し、発光した時のレーザパワーをモニターしてバイアスパワーＰｂｓとする。記録信号によりマルチパルス発光させる区間では、ボトム駆動電流Ｉｂｍ１を変調させずにベースとして流し、バイアス駆動電流Ｉｂｓ１とピーク駆動電流Ｉｐｋ１とを加算した駆動電流Ｉｂｓ１＋Ｉｐｋ１を変調させることで、図２の（ｂ）に示すピークパワーＰｐｋとボトムパワーＰｂｍ間で光変調を実現する。

以上のテスト記録により、レーザの駆動電流とボトムパワー、バイアスパワー、ピークパワーとの関係が測定され、これらの測定データに基づき、ユーザデータ記録時に任意のボトムパワー、バイアスパワー、ピークパワーなどが較正されて設定される。

ここで、本実施の形態１では、テスト記録時のボトムパワーＰｂｍに対応するボトム駆動電流Ｉｂｍ１は、閾値電流Ｉｔｈよりも大きな電流としており、第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１と呼ぶ。

第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１は、閾値電流Ｉｔｈよりも大きいので、図２の（ｂ）に示すように、対応するボトムパワーＰｂｍは、レーザ発光領域であり、少なくとも０ｍＷ以上のレーザパワーとなる。

次に、テスト記録を終わって、実際のユーザデータを記録する際の、レーザパワーの制御方法について説明する。

図３は、本発明の実施の形態１のユーザデータ記録時のレーザの駆動電流とレーザパワーとの関係を示す図である。

図３の（ａ）は、レーザの駆動電流と、レーザパワーとの関係を示す。図３の（ｂ）は、ユーザデータ記録時のピークパワーとボトムパワー間で光変調された光波形を示す。

図３の（ａ）において、横軸は駆動電流、縦軸はレーザパワーを示す。理解がし易いように、図３の（ａ）のピークパワーＰｐｋと、バイアスパワーＰｂｓとは、テスト記録時の図２の（ａ）のピークパワーＰｐｋと、バイアスパワーＰｂｓと同じとする。

最初に、テスト記録時と異なるのは、ボトム駆動電流Ｉｂｍである。テスト記録時には、閾値電流Ｉｔｈよりも大きな電流として、第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１に設定されていた。図３の（ａ）においては、ユーザデータ記録時には、閾値電流Ｉｔｈよりも小さな電流として、第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２に設定されている。このため、第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２は、第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１よりも小さい値となる。

図３の（ｂ）の光波形から分かるように、第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２が閾値電流Ｉｔｈよりも小さい値に設定されているため、ボトムパワーＰｂｍはほとんど０ｍＷである。図３の（ｂ）では、第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２の効果を分かり易くするために、ボトムパワーＰｂｍを仮想的にマイナスの領域に記載している。

次に、テスト記録時と異なるのは、バイアス駆動電流Ｉｂｓである。第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２が、第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１よりも小さく設定されているために、バイアスパワーＰｂｍを図２の（ａ）と図３の（ａ）とで同じレベルにするには、第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２に加算されるバイアス駆動電流値Ｉｂｓ２が、テスト記録時のバイアス駆動電流値Ｉｂｓ１よりも、大きくなる。

ボトム駆動電流Ｉｂｍの減少分がバイアス駆動電流Ｉｂｓの増加分で補正されており、ピーク駆動電流値Ｉｐｋ２に関しては、テスト記録時のピーク駆動電流値Ｉｐｋ１と、ほぼ同じでよい。

以上のように設定した駆動電流により、図３の（ｂ）で示すピークパワーＰｐｋとボトムパワーＰｂｍとの間で記録信号によりマルチパルス発光の光変調が実現する。マルチパルス発光区間では、ｉ）第２のボトム駆動電流Ｉｂｍ２、バイアス駆動電流Ｉｂｓ２、ピーク駆動電流Ｉｐｋ２を加算した駆動電流、ｉｉ）第２のボトム駆動電流Ｉｂｍ２、の２種類の駆動電流をスイッチングさせる。他言すると、第２のボトム駆動電流Ｉｂｍ２を変調させずにベースのＤＣ駆動電流として流し、バイアス駆動電流Ｉｂｓ２とピーク駆動電流Ｉｐｋ２とを加算した駆動電流Ｉｂｓ２＋Ｉｐｋ２を変調させる。

先のテスト記録時では、第１のボトム駆動電流Ｉｂｍ１をベースとして、バイアス駆動電流Ｉｂｓ１とピーク駆動電流Ｉｐｋ１とを加算した駆動電流Ｉｂｓ１＋Ｉｐｋ１を変調させていた。ここで、先述したように、ピーク駆動電流Ｉｐｋ１とピーク駆動電流Ｉｐｋ２とは、同じ値である。一方、テスト記録時のバイアス駆動電流Ｉｂｓ１は、ユーザデータ記録時のバイアス駆動電流Ｉｂｓ２よりも、小さい値である。なぜなら、テスト記録時の第１のボトム駆動電流Ｉｂｍ１＋バイアス駆動電流Ｉｂｓ１＝ユーザデータ記録時の第２のボトム駆動電流Ｉｂｍ２＋バイアス駆動電流Ｉｂｓ２である。第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１＞第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２なので、バイアス駆動電流Ｉｂｓ１＜バイアス駆動電流Ｉｂｓ２となる。

まとめると、ユーザデータ記録時に記録信号でマルチパルス発光させる際に、変調させる駆動電流Ｉｂｓ２＋Ｉｐｋ２は、テスト記録時の駆動電流Ｉｂｓ１＋Ｉｐｋ１よりも大きくなる。

すると、第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２を閾値電流Ｉｔｈよりも小さく設定して、変調される駆動電流が大きいユーザデータ記録時は、テスト記録時よりも、光変調のパルス波形の立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとが高速になる。

図４を用いて、レーザの光出力と立ち上がり時間Ｔｒ、立ち下がり時間Ｔｆが改善される効果の背景について説明する。

図４は、本発明の実施の形態１のレーザの光出力と立ち上がり時間Ｔｒ、立ち下がり時間Ｔｆとの関係を示す図である。図４の（ａ）は、ピークパワーＰｐｋとボトムパワーＰｂｍの差が小さいときに光変調した光波形を示す。図４の（ｂ）は、ピークパワーＰｐｋとボトムパワーＰｂｍの差が、図４の（ａ）ピークパワーＰｐｋとボトムパワーＰｂｍの差よりも大きい時に光変調した光波形を示す。ここで、ピークパワーＰｐｋとボトムパワーＰｂｍの差の大小は、基本的に駆動電流の大小とリニアに関係する。

図４の（ａ）と（ｂ）とを比較して分かるように、レーザの光出力と立ち上がり時間Ｔｒ、立ち下がり時間Ｔｆは、図４の（ａ）のピークパワーＰｐｋとボトムパワーＰｂｍの差が小さい時と、図４の（ｂ）のピークパワーＰｐｋとボトムパワーＰｂｍの差が大きい時で、ほぼ同じ特性を持つ。

この図４の特性に基づき、先に説明した図２の（ｂ）と、図３の（ｂ）の光変調の波形を説明する。

ピークパワーＰｐｋは、テスト記録時とユーザデータ記録時で同じと仮定する。またボトムパワーＰｂｍも閾値電流Ｉｔｈの前後であるため、ほぼ０ｍＷ近辺で大きくは異ならない。しかしながら、実際のボトム駆動電流Ｉｂｍは、図２の（ｂ）のテスト記録時は第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１、図３の（ｂ）のユーザデータ記録時は、第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１よりも小さな第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２に設定されている。このため、ユーザデータ記録時には、駆動電流を第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２をベースに、テスト記録時よりも大きな駆動電流Ｉｂｓ２＋Ｉｐｋ２で変調する。ここで、実際の光出力は、そのうちほぼ０ｍＷ以上のボトムパワーを使うことになる。このため図３の（ｂ）で仮想的に示した光出力変調の波線部分は使わない分、光パルスの立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとが改善されることになる。

ブルーレイの記録型の光ディスクに適用した場合、記録条件等で測定効果は異なるが、実験データの一例として、従来のレーザパワー制御装置で２ｎｓ程度の立ち上がり時間Ｔｒ、立ち下がり時間Ｔｆであったものが、本実施の形態１の発明では、約１ｎｓ程度に改善することが出来た。

図５は、本発明の実施の形態１に係るレーザパワー制御装置のブロック図である。先に説明した従来例のブロック図と実質的に同一の部材には同一の符号を付している。

制御部３００は演算部２２０を制御して、テスト記録時にボトム駆動電流Ｉｂｍを閾値Ｉｔｈ以上の第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１に設定する。更に、制御部３００は演算部２２０を制御して、ユーザデータ記録時に、ボトム駆動電流Ｉｂｍを閾値Ｉｔｈよりも低い第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２に設定する。

なお、図５のレーザパワー制御装置のブロック図では、ピーク電流源２０１、バイアス電流源２０２、ボトム電流源２０３の３つの電流源と、それに対応する３つの変調部２０４、２０５、２０６を備えている。これは書き換え型光ディスクを想定しており、記録スペースを形成するためにバイアスパワーを発光させるためである。本発明は、ライトワンス型の光ディスクにも適用できるため、その際には、図５のブロック図において、バイアス電流源２０２、変調部２０５、バイアス変調信号を削除しても、本発明の効果を有することが出来る。

図５のレーザパワー制御装置の動作を、図６を用いて説明する。

図６は、本発明の実施の形態１に係るユーザデータ記録時の駆動電流とレーザパワーの関係を示す。

図６の（ａ）は、ユーザデータ記録時のレーザの光波形を示す。記録時には、ユーザデータ記録時に、ボトム駆動電流Ｉｂｍを閾値Ｉｔｈよりも低い第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２に設定する。このため、図６の（ａ）の光波形においてボトムパワーは、０ｍＷ近辺に設定される。

記録信号に応じて図６の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示されるように、ボトム変調信号、バイアス変調信号、ピーク変調信号が変調し、レーザへの駆動電流をスイッチングする。

図６の（ｅ）に示されるように、ボトム電流源２０３で供給されるボトム駆動電流Ｉｂｍは、第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２に設定され従来例の図１９のボトム駆動電流Ｉｂｍの電流値よりも小さくなっている。バイアス電流源２０２で供給されるバイアス駆動電流Ｉｂｓの電流値はＩｂｓ２と大きくなる。ピーク電流源２１０で供給されるピーク駆動電流Ｉｐｋは、ほぼ同じである。第２のボトム駆動電流Ｉｂｍ２をベースとして流し、テスト記録時よりも大きなバイアス駆動電流Ｉｂｓ２とピーク駆動電流Ｉｐｋ２とを加算した駆動電流Ｉｂｓ２＋Ｉｐｋ２が変調される。これより、マルチパルス発光時の光波形の立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとが改善される。

次に、図７を用いてレーザパワーを制御する方法を詳述する。

図７は、本発明の実施の形態１に係るレーザパワーを制御するフローチャートである。なお、以下のフローチャートの各ステップは、その時系列の順序を必ずしも限定するものでない。またステップの一部を省略、並行、あるいは繰り返して実施することも可能である。

制御部３００が演算部２２０を制御して、ボトム駆動電流Ｉｂｍを、閾値Ｉｔｈ以上の第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１に設定する（Ｓ０１）。

レーザ制御領域でテスト記録をする。記録パルス生成部２３０は、記録マーク形成時におけるピークパワーとボトムパワーとの間でレーザ２００をパルス発光させるマルチパルス発光区間と、ボトムパワーの連続発光区間と、記録スペース形成時に発光させるバイアスパワーの連続発光区間を含むテスト発光パターンを出力する。

記録パルス生成部２３０からテスト発光パターンをレーザ駆動部２１０に、ボトム変調信号、バイアス変調信号、ピーク変調信号により伝え、レーザ２００をテスト発光パターンに沿って発光させる（Ｓ０２）。

なお、ライトワンス型光ディスクにおいては、上記テスト発光パターンにおいて、記録スペース形成時に発光させるバイアスパワーの連続発光区間を省略してもよい。

図示しない光検出器等によるレーザパワーの検出部が、レーザ２００のテスト発光パターンを受光して電気信号に変換して光検出信号を取得する（Ｓ０３）。

演算部２２０は、マルチパルス発光区間における光検出信号の平均値、あるいはピーク値などに基づきマルチパルス発光のピークパワーのレーザパワーに対応する制御信号の値を算出する。ボトムパワー、バイアスパワーの連続発光区間における光検出信号からボトムパワー、バイアスパワーのレーザパワーに対応する制御信号の値を算出する。上記算出を基に、駆動電流に対するレーザパワーの特性を得る。またレーザ特性としてスロープ効率を算出することも可能である（Ｓ０４）。

制御部３００が演算部２２０を制御して、ボトム駆動電流Ｉｂｍを、閾値Ｉｔｈより小さい第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２に設定する。演算部２２０は、駆動電流に対するレーザパワーの特性に基づいて、制御信号を演算して出力し、レーザ２００へ供給する電流を制御する（Ｓ０５）。

ユーザデータ領域において、演算部２３０で設定したピーク駆動電流Ｉｐｋ２、バイアス駆動電流Ｉｂｓ２、第２のボトム駆動電流Ｉｂｍ２により、レーザパワーの変動を抑えたピークパワー、バイアスパワー、ボトムパワーにより、マルチパルス発光させ、ユーザデータを記録する（Ｓ０６）。

以上のステップにより、温度変化、光ディスク装置の環境変化等によりレーザパワーが変動しても、光ディスク上に所定期間毎に設けられたレーザ制御領域で高精度に較正することが出来る。また、ユーザデータ記録時には、閾値Ｉｔｈより小さい第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍに設定することで、マルチパルス発光時の光波形の立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとを、高速に改善することが出来る。これにより、光ディスクの高速記録が可能となる。

次に、図８を用いてユーザデータ記録時に設定する第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２の設定方法について説明する。

図８は、本発明の実施の形態１に係るレーザパワーと駆動電流との関係を、テスト記録時とユーザデータ記録時とで比較した図である。

図８において、テスト記録時には、閾値Ｉｔｈ以上の第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１が設定されている。ユーザデータ記録時には、閾値Ｉｔｈより小さい第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２が設定されている。

ここで、第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２は、第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１から、所定の値ΔＩを減算して設定することが出来る。所定の値ΔＩを大きくして第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２を小さくすればするほど、マルチパルス発光時の光波形の立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとが高速になる。

一方、所定の値ΔＩを大きくし過ぎると第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２が０ｍＡ、あるいは機械的に減算すればマイナスとなる恐れがある。

第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２で駆動した場合、閾値Ｉｔｈよりも小さく、レーザはレーザ発光領域にないため、ボトムパワーはほぼ０ｍＷとなる。このため、制御信号により制御されるボトム駆動電流Ｉｂｍと、ボトムパワーＰｂｍとの関係を制御することが困難となる。

また、温度変化等により、閾値Ｉｔｈは大きく変動するため、第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２を固定値とすると、立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとが、変化してしまい不都合が発生する。

このため、第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２は、Ｉｔｈが如何に変動しても、少なくとも０ｍＡ以上に設定することが必要である。図８で示すように、テスト記録時に第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１が測定される。また演算部２２０は、駆動電流に対するレーザパワーの特性を取得している。これより、閾値Ｉｔｈも演算により取得することが可能である。すると、減算する所定の値ΔＩを、ｋ・Ｉｔｈとすれば、ΔＩは温度変化などによる閾値Ｉｔｈの変動分に応じて自動的に調整することが可能となる。ここで定数ｋは、０．７や０．８など、１より小さい任意の正数値を適宜選択することが出来る。つまり、第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２＝第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１−ΔＩ＝Ｉｂｍ１−ｋ・Ｉｔｈとして、第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２を、出来るだけ小さく、かつ０ｍＡ以上の適切な値を選択することが出来る。これにより、温度変化等で閾値Ｉｔｈが変動した場合でも、マルチパルス発光時の光波形の立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとを安定に高速にすることが出来る。

なお、第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１から所定の値ΔＩを減算して第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２を求める以外に、駆動電流に対するレーザパワーの特性、あるいは第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１に基づき、第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２を設定しても良い。例えば、第１のボトム駆動電流値Ｉｂｍ１に、定数ｍをかけて第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２を設定することも可能である。定数ｍは、例えば、０．２や０．３など任意の１より小さい正数値を選択することが可能である。

また、上記所定の値ΔＩの演算を、起動時あるいはパワー目標変更時に１回のみ実施して、その後は所定の値ΔＩを固定することにより、さらにマルチパルス発光時の光波形の立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとを安定にかつ高速にすることが出来る。

（実施の形態２）
以下、光変調波形を更に精度良く制御する方法を中心に、本発明の実施の形態２について説明する。

図９は、レーザの光波形とデューティとを示す。図９の（ａ）は、従来のマルチパルス記録時の光変調波形である。記録信号のデューティは、ほぼ５０％を想定しており、立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとが、高速になっていない。

図９の（ｂ）は、本実施の形態１の発明により、立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとを高速に改善した光変調波形である。図９の（ｂ）は、ボトム駆動電流を閾値Ｉｔｈよりも低い第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２に設定しているために、ボトムパワーがほぼ０ｍＷとなっており、その分、光変調波形のボトムパワーの幅がピークパワーの幅よりも大きくなる。換言すると、光変調波形のデューティが、記録信号のデューティ５０％から小さくなる。

このデューティを改善する方法について、図１０から図１１を用いて説明する。

図１０は、本発明の実施の形態２に係る記録信号のタイミング補正を示す図である。図１１は、本発明の実施の形態２に係る記録信号の他のタイミング補正を示す図である。

図１０において、記録信号の変調データがデューティ５０％とした場合、光波形のボトムパワーからピークパワーの立ち上がり時点を前にシフトさせている。これにより、ボトム駆動電流を閾値Ｉｔｈよりも低い第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２に設定して、光変調波形の立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとを高速に改善した上で、光変調波形のデューティも５０％に整えることが可能となる。

具体的には、図５のレーザパワー制御装置の記録パルス生成部２３０において、記録信号の立ち上がり時点を前にシフトさせる補正をすることが出来る。これにより記録時の変調を制御するバイアス変調信号、ピーク変調信号の立ち上がり時点を前にシフトさせる。

図１１においては、記録信号の変調データがデューティ５０％とした場合、光波形のピークパワーが発光している区間を前後に広げている。ボトムパワーからピークパワーの立ち上がり時点を前にシフトさせると共に、ピークパワーからボトムパワーの立ち下がり時点を後ろにシフトさせる。図５のレーザパワー制御装置の記録パルス生成部２３０において、ボトムパワーからピークパワーの立ち上がり時点を前にシフトさせると共に、ピークパワーからボトムパワーの立ち下がり時点を後ろにシフトさせることが可能となる。これにより、ボトム駆動電流を閾値Ｉｔｈよりも低い第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２に設定して、光変調波形の立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとを高速に改善した上で、パルス変化点をパワー中心と考慮して、光変調波形のデューティを５０％に整えることが可能となる。

次に、光変調波形のオーバーシュートの改善について説明する。本発明により、光変調波形の立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとを高速に改善できるが、光変調波形の立ち上がりがオーバーシュートする場合がある。

図１２は、本発明の実施の形態２に係る光パルスのオーバーシュート抑制を示す。図１２の（ａ）は、閾値Ｉｔｈよりも低い第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２に設定することで、立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとを高速に改善した光変調波形である。しかしながらバイアスパワーからピークパワーへの立ち上がりにおいて、オーバーシュートが発生している。

図１２の（ｂ）は、ピークパワーの立ち上がり時点でのオーバーシュートを抑えた光変調波形である。具体的には、ピークパワーからボトムパワーへの立ち下がり時点から、ボトムパワーからピークパワーへの立ち上がり時点までに、第２のボトムの駆動電流値Ｉｂｍ２に、所定の第１の電流値を加算する。加算する所定の第１の電流は、半導体レーザ、レーザ駆動回路、配線材などの浮遊容量、インダクタンス等に応じて、適宜、選択すれば良い。また、所定の第１の電流を加算する区間、振幅値、一定のＤＣか、変調か、適宜、選択すれば良い。図１２の（ｂ）においては、所定の第１の電流の一例として、三角波の値を有する電流を加算している。これは、階段状でも、複数のパルス列でも選択可能である。ピークパワーの立ち上がり時点において、ボトム駆動電流の電流値を第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２よりも幾分大きくして、オーバーシュートを抑えている。

また、オーバーシュートを抑える他の方法として、バイアスパワーからピークパワーへの立ち上がりにおいて、バイアス駆動電流から、所定の第２の電流値を減じても良い。

図１３は、本発明の実施の形態２に係る光パルスの先頭パルスの立ち上がりを示す図である。図１３の（ａ）の丸で囲った部分は、バイアスパワーからピークパワーに立ち上がる場所である。図１３の（ｂ）で示すように、バイアスパワーからピークパワーに立ち上がる前に、所定の第２の電流値をバイアス駆動電流から減じることで、光パルスの立ち上がりを改善することが出来る。所定の第２の電流値は、半導体レーザ、レーザ駆動回路、配線材などの浮遊容量、インダクタンス等に応じて、適宜、選択すれば良い。また、所定の第２の電流値を加算する区間、振幅値、一定のＤＣか、変調かも、適宜、選択すれば良い。

次に、マルチパルス発光のパルス列へ、閾値Ｉｔｈ未満の第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２を選択的に適用しても良い。図１４は、本発明の実施の形態２に係る光パルスの選択を示す図である。図１４に示すように、マルチパルス発光の、前半のパルス列と、最後のパルス列と、２種類のグループに分け、閾値Ｉｔｈ未満の第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２を選択的に適用しても良い。グループの数、グループの種類、グループ内でのパルスの数については、記録媒体の記録の温度制御特性を最適にするために、記録媒体の特性に応じて選択することが可能である。

これまで実施の形態１、２では、全てマルチパルス発光を基に説明した。図１５は、本発明の実施の形態２に係る非マルチパルス発光を示す図である。

図１５に示す非マルチパルス発光の場合でも、丸で囲った部分において、ボトムの駆動電流を閾値Ｉｔｈよりも低い第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２と設定することで、記録マーク終端部の光波形の立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆとを高速に改善することが出来る。

なお、ユーザデータ記録時のピークパワーＰｐｋ、バイアスパワーＰｂｓは、テスト記録時に設定した値と同じ場合もあるし、光ディスクの記録条件、環境条件、レーザの経時変化等の条件などにより、テスト記録時と異なる値が適宜設定されても構わない。

また、本実施の形態１、２では、記録に関係するレーザパワーとして、ボトムパワー、バイアスパワー、ピークパワーの３つを用いて説明したが、これはあくまで一例である。バイアスパワーを無くしてボトムパワーとピークパワーの２つを用いても、記録型の光ディスクに記録することは可能である。例えば、ライトワンス型の光ディスクでは、記録マークのみを記録すれば良く、バイアスパワーの設定を無くしても本発明の効果を実現することが出来る。

また、ライトワンス型の光ディスク等で、記録媒体の記録パワーのマージンが広い場合には、実施の形態１、２で説明したテスト記録によるレーザパワーの校正を省略する、あるいは回数を減らすことも可能である。この場合には、ユーザデータ記録時に、ボトムの駆動電流を閾値Ｉｔｈよりも低い第２のボトム駆動電流値Ｉｂｍ２に設定することで、記録が実行される。

また、本実施の形態１、２の各構成要素は、ハードウェアを用いて説明したが、ソフトウェアで実現することも可能である。またハードウェアの制御ステップを、ソフトウェアの制御ステップで実現することも可能である。ソフトウェアの構成要素、制御ステップを、１つあるいは複数のＬＳＩにプログラムとして組み込み、１つあるいは複数のＬＳＩにより本実施の形態を実現することも可能である。

また、演算部２２０と制御部３００を一体にして、ハードウェアあるいはソフトウェアとして設計し、実施することも可能である。

また、テスト記録時にボトムパワーに対応するボトムの駆動電流を、閾値電流以上の第１のボトムの駆動電流値Ｉｂｍ１に設定するステップは、既にテスト記録が完了したものを流用できる場合には、省略しても本発明を実施することは可能である。この場合には、ユーザデータ記録時に、ボトムの駆動電流を、閾値未満の第２のボトムの駆動電流値Ｉｂｍ２に設定するだけで良い。

尚、本発明はレーザの熱により物体を変化させる用途であれば、光ディスク装置に限らずレーザプリンタやレーザ加工装置などに応用できる。

本発明にかかるレーザパワー制御装置は、記録信号の周波数が高く、光パルス幅が小さくなった場合でも、記録マークを形成する光パルス幅の立ち上がり時間と立ち下がり時間とを高速にして高速記録を可能とする。このため、大容量、高速記録の記録型光ディスクを用いた補助記憶装置、民生用のビデオレコーダなどの用途に応用できる。更に、本発明は、光ディスク装置に限らずレーザプリンタやレーザ加工装置などに応用できる。

２００ 半導体レーザ
２０１ ピーク電流源
２０２ バイアス電流源
２０３ ボトム電流源
２０４ 変調部
２０５ 変調部
２０６ 変調部
２１０ レーザ駆動部
２２０ 演算部
２３０ 記録パルス生成部
３００ 制御部

Claims (11)

1. 光ディスクにボトムパワーとピークパワーとの間で変調して信号を記録する、レーザパワーを制御する方法であって、
   前記光ディスクのトラックにはユーザデータを記録するユーザデータ領域と、テスト記録をするレーザ制御領域が交互に存在し、
   テスト記録時に、前記ボトムパワーに対応するボトムの駆動電流を、レーザ発光領域の閾値電流以上の第１のボトムの駆動電流値に設定するステップと、
   テスト記録時に、前記レーザパワーと前記駆動電流との関係が所定の傾きでリニアになるレーザ発光領域において、前記レーザパワーと前記駆動電流とのリニアな関係を算出するステップと、
   ユーザデータ記録時に、前記ボトムパワーに対応するボトムの駆動電流を、前記レーザ発光領域の閾値未満の電流値である第２のボトムの駆動電流値に設定するステップと、
   ユーザデータ記録時に用いる前記ピークパワーを、前記テスト記録時に算出した前記レーザパワーと前記駆動電流とのリニアな関係に基づき設定するステップと、
   ユーザデータ記録時に、前記ボトムの駆動電流を前記第１のボトム駆動電流値よりも小さい、前記第２のボトム駆動電流値に設定することで、前記ピークパワーと前記ボトムパワーとの間で変調される前記駆動電流値をテスト記録時よりも大きくし、変調時の前記ボトムパワーと前記ピークパワー間のレーザパワーの立ち上がりを高速にして、前記ユーザデータを記録するステップと、
   を備えた、レーザパワー制御方法。
2. 前記第１のボトムの駆動電流値に対応する前記ボトムパワーを、０ｍＷを越えた値とする、
   請求項１記載のレーザパワー制御方法。
3. 前記ボトムパワーと前記ピークパワーの間に、スペースに対応するバイアスパワーをさらに設定するステップを備えた、
   請求項１記載のレーザパワー制御方法。
4. 前記信号記録時に、前記ボトムパワーと前記ピークパワーとの間で、前記レーザパワーをマルチパルス発光させるステップを備えた、
   請求項１記載のレーザパワー制御方法。
5. 前記ユーザデータ記録時に、前記ボトムパワーから前記ピークパワーへの立ち上がり時点を、前にシフトさせる、
   請求項１記載のレーザパワー制御方法。
6. 前記ユーザデータ記録時に、前記ピークパワーが発光されている区間を、前後に広げる、
   請求項１記載のレーザパワー制御方法。
7. 前記ユーザデータ記録時に、前記ピークパワーから前記ボトムパワーへの立ち下がり時点から前記ボトムパワーから前記ピークパワーへの立ち上がり時点までに、前記第２のボトムの駆動電流値にオーバーシュートを抑制する所定の第１の電流値を加算する、請求項１記載のレーザパワー制御方法。
8. 前記ユーザデータ記録時に、前記バイアスパワーから前記ピークパワーに立ち上がる前に、前記バイアスパワーに対応するバイアスの駆動電流から、オーバーシュートを抑制する所定の第２の電流値を減じる、請求項３記載のレーザパワー制御方法。
9. 前記ユーザデータ記録時に、前記マルチパルス発光させるパルス列から、所定のパルス列を選択し、選択したパルス列に対応するボトムの駆動電流を、前記第２のボトムの駆動電流値に設定する、
   請求項４記載のレーザパワー制御方法。
10. 光ディスクに信号を記録する、レーザパワーを制御するレーザパワー制御装置であって、
    前記光ディスクのトラックにはユーザデータを記録するユーザデータ領域と、テスト記録をするレーザ制御領域が交互に存在し、
    前記レーザパワーを、前記レーザを駆動する駆動電流を制御して、ボトムパワーとピークパワーに設定し、
    テスト記録時に、前記レーザパワーと前記駆動電流との関係が所定の傾きでリニアになるレーザ発光領域において、前記レーザパワーと前記駆動電流とのリニアな関係を算出し、ユーザデータ記録時に、前記ピークパワーを、前記テスト記録時に算出した前記レーザパワーと前記駆動電流とのリニアな関係に基づき設定する演算部と、
    前記レーザパワーを、記録信号により前記ボトムパワー、前記ピークパワーとの間でパルス発光させる変調部と、
    テスト記録時に、前記ボトムパワーに対応するボトムの駆動電流を、閾値電流以上の第１のボトムの駆動電流値に設定し、ユーザデータ記録時に、前記ボトムパワーに対応するボトムの駆動電流を、前記レーザ発光領域の閾値未満の電流値である第２のボトムの駆動電流値に設定し、前記ピークパワーと前記ボトムパワーとの間で変調される前記駆動電流値をテスト記録時よりも大きくし、変調時の前記ボトムパワーと前記ピークパワー間のレーザパワーの立ち上がりを高速にする、制御部と、
    を備えた、レーザパワー制御装置。
11. 前記演算部は、前記ボトムパワーと前記ピークパワーの間に、スペースに対応するバイアスパワーをさらに設定し、
    前記変調部は、前記記録信号により前記ボトムパワーと前記ピークパワーとの間で、前記レーザパワーをマルチパルス発光させる、
    請求項１０記載のレーザパワー制御装置。

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