专利名称：半导体激光驱动装置、光学头装置、光信息处理装置及光记录介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在光盘或光卡等光记录介质(包括光磁记录介质)上记录、再生或删除信息的半导体激光驱动装置、具备该装置的光学头装置、光信息处理装置以及光记录介质。
背景技术：
运用具有凹坑状结构的光记录介质作为高密度·大容量记录介质的光存储技术，从数字音频光盘、视频光盘、文档光盘直到数据文件等、其应用对象正在不断扩大。这种光存储技术，是通过高度聚光的光束，高精度、高可靠性地在光盘等光记录介质上记录及再生信息。
以下，简单地说明一下其记录原理。例如，在使用了相变材料的光盘上记录信息时，与再生信息时相比较，会有功率更大的光照射在光盘上。由此，记录面的材料发生相变，通过作成反射率各异的区域，来进行信息的记录及删除。此外，再生时，则以不致引起相变的低光量照射光盘。通过检测被照射光的反射率的变化，来再生信息。
该记录·再生动作完全依靠其光学系统。作为其光学系统的主要部分，光学头装置的基本功能可大致分为，用光源发出的光形成衍射范围(diffractionlimit)微小的光点的会聚功能，上述光学系统的焦点控制、跟踪控制以及凹坑信号的检测功能。这些功能是根据其目的与用途，通过各种光学系统与光电变换检测方式的组合来实现的。
作为光学系统的基本要素之一，可举光源为例。作为聚光在衍射范围内的光源，一般以半导体激光器为宜。在光学头装置中，主要采用小型半导体激光器作为光源。为进行高可靠性的记录再生，自然要求用作为光学头光源的半导体激光器的噪声要小。
半导体激光器大致可分为单模式激光器(a single-mode laser)与多模式激光器(a multi-mode laser)两种类型。其中单模式激光器，发光波长在光盘反射光等的影响下离散地发生变化(称为模式跳跃)，随之产生的光量变化被作为噪声包含于记录再生信号中。此外受反射光影响较大的半导体激光器，激光器振荡本身亦可能受影响，表现为振荡不稳定，输出变动较大。这种情况还将导致记录及再生的不稳定，信号质量的降低。
另一方面，多模式激光器一开始就发出多种波长的激光，模式跳跃带来的噪声影响较小，作为光学头的光源用是极佳的。但对于所需的波长，也有可能出现难以用多模式激光器来实现而只能用单模式激光器来取得所需波长的光的情况。另外，即使多模式激光器，也有可能出现在高温等环境状态下动作不稳定，动作模式被转为单模式的情况。
因此，采用对单模式激光器施加高频叠加而使其作为多模式来使用的方法。具体的说，是将由高频叠加电路的振荡电路取得的频率为数百MHz的交流成分叠加到激光器驱动电流上，让激光器以多模式方式动作，从而抑制反射光的影响，以实现噪声减低的实用光源。
图19是以如上方式构成的以往的半导体激光驱动装置的结构方框图。该半导体激光驱动装置150具备半导体激光器61、光检测元件62、高频叠加电路72、激光驱动电路64以及高频叠加控制电路65。此外，高频叠加电路72具备振荡电路63、驱动电源66以及电容70。激光驱动电路64向半导体激光器61提供驱动电流Id。半导体激光器61由于驱动电流Id的流入而发光。半导体激光器61为单模式激光器。光检测元件62接收半导体激光器61的部分出射光，通过对接收光进行光电变换，输出与光量(光强度)成比例的作为光强度检测信号的电气信号Vs。激光驱动电路64监控光检测元件62发出的电气信号Vs，控制驱动电流Id使电气信号Vs为一指定值。采用以上结构，半导体激光驱动装置150，则可以让半导体激光器61按所需的输出来发光。
高频叠加电路72是向驱动电流Id叠加高频信号Uf的电路。振荡电路63接收驱动电源66提供的电力而振荡。振荡电路63输出的高频信号Uf，通过阻断直流成分的电容70传向驱动电流Id的通路。此时，通过适当地设定振荡电路63的振荡振幅及频率，可令半导体激光器61作为多模式激光器来运作。由此，可抑制反射光带给半导体激光器61的噪声，可从光盘上稳定地再生信息。此时，半导体激光器61出射光的强度相对时间的变化，可用图20的实线曲线51表示。如图20的例子所示，出射光的强度，由于高频叠加的影响，包含了其频率与高频叠加电路72输出的高频信号Uf的频率相对应的交流成分。但只要令高频信号Uf的频率充分高于光记录介质再生信号的频段，即可通过适当地选择为检测再生信号的光检测器的频率特性，得到与以仅含大小同虚线53所示时间平均值的直流成分的激光再生时相同的信号。并且，光检测元件62根据其频率特性，将虚线53所示的时间平均值作为电气信号Vs输出。
但采用上述结构时，相对光量平均值的光量峰值52却变高了。因此，在极短的时间内，激光的功率大过平均值。所以，在半导体激光器61的出射光照射光盘以再生信息时，不仅检测到的再生信号与采用平均值功率的出射光检测到的信号相同，而且，在极短时间内功率变大的部分，尽管量很少也会引起光盘的相变。这对记录在光盘上的信息来说，虽是少量的，但也相当于在信息再生时进行了覆盖或删除。结果，使得光盘上原本记录的信息被劣化。
为了解决半导体激光驱动装置中电路元件的元件常数随温度变化而引起的高频信号Uf的频率变化的问题，日本专利公开公报第2001-352124号公开了对该频率可以进行可变控制的技术。然而，该文献所公开的以往技术，尽管可以消除高频信号的频率漂移，却无法解决前面所述的由于出射光的峰值功率所引起的信息劣化问题。
如上所述，在以往的半导体激光驱动装置中，存在着由于出射光的峰值功率所引起的在光记录介质上记录的信息被劣化的问题。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种可进行信息再生而不使光记录介质上记录的信息被劣化的半导体激光驱动装置、光学头装置、光信息处理装置以及光记录介质。
为此目的，本发明所提供的半导体激光驱动装置包括，半导体激光器，将上述半导体激光器出射光的一部分变换为与接收光量相应的电气信号的光检测元件，为使上述电气信号的平均值与给定目标值一致，向上述半导体激光器输入驱动信号的激光驱动电路，以及控制上述高频信号振幅的高频叠加控制单元，其中，上述高频叠加控制单元对上述振幅进行控制，令上述电气信号的峰值相对上述电气信号的上述平均值的比值峰值对平均比不高出给定的第一基准值。
根据本发明半导体激光器驱动装置的该结构，由于高频信号的振幅被控制为使峰值相对对应出射光光量的电气信号平均值的比值峰值对平均比不高出给定的第一基准值，因此可以通过适当的设定第一基准值，从光记录介质上再生信息而不使该光记录介质上记录的信息被劣化。由此，可以长期稳定的从同一光记录介质上进行信息的再生。
而且，本发明所提供的半导体激光驱动装置的上述高频叠加控制单元，还可以进一步控制上述振幅，使上述峰值对平均比不低于给定在上述第一基准值之下的第二基准值。
根据本发明半导体激光驱动装置的此结构，由于高频信号的振幅被控制为使峰值对平均比不低于给定的第二基准值，因此可以通过适当的设定第二基准值，使半导体激光器以多模式方式稳定地运作。
而且，本发明所提供的半导体激光驱动装置，还可以包括从上述光检测元件接收上述电气信号，并检测上述电气信号的上述峰值的峰值检测电路，而上述高频叠加控制单元根据上述峰值检测电路测得的上述峰值，计算上述峰值对平均比。
根据本发明半导体激光驱动装置的此结构，由于具备检测来自光检测元件的电气信号峰值的峰值检测电路，并根据该峰值检测电路测得的峰值计算峰值对平均比，因此可以对高频信号的振幅进行精确地控制。特别是对于每个半导体激光器，即使当高频信号的振幅与电气信号的峰值关系存在差异时，也可以防止从光记录介质再生信息时所造成的记录信号的劣化，能够长时间的进行稳定地再生。
而且，本发明所提供的半导体激光驱动装置，还可以具备检测上述半导体激光器温度的温度传感器，以及存储显示上述平均值、上述温度、上述振幅与上述峰值对平均比之间关系的数据的存储单元，而上述高频叠加控制单元从上述存储单元读出上述数据，根据该数据与上述平均值及上述温度来控制上述振幅。
根据本发明半导体激光驱动装置的此结构，由于高频叠加控制单元可以读出存储于存储单元中显示电气信号平均值、半导体激光器温度、高频信号振幅与峰值对平均比之间关系的数据，并根据该数据与电气信号的平均值及半导体激光器的温度来控制高频信号的振幅，因此无需峰值检测电路。此外，还可以实现考虑到半导体激光器温度变化的高频信号振幅控制。
而且，本发明所提供的半导体激光驱动装置的上述高频叠加控制单元，还可以对上述振幅进行控制，使得上述振幅随着上述半导体激光器温度的上升而减小。
根据本发明半导体激光驱动装置的此结构，由于高频叠加控制单元，对高频信号的振幅进行控制，使得其振幅随着半导体激光器温度的上升而减小，，因此即使半导体激光器的温度有变化，也能够适当地控制高频信号的振幅。
而且，本发明所提供的半导体激光驱动装置的上述高频叠加控制单元，还可以对上述振幅进行控制，若上述平均值未达给定阀值，则上述振幅随着上述平均值的上升而减小，若上述平均值大于给定阀值，则上述振幅随着上述平均值的上升而增大。
根据本发明半导体激光驱动装置的此结构，由于高频叠加控制单元对振幅进行控制，若电气信号的平均值未达给定阀值，则高频信号的振幅随着平均值的上升而减小，若平均值大于阀值，则振幅随着平均值的上升而增大，因此实现了反映峰值对平均比与平均值之间关系的适当的振幅控制。亦即，即使半导体激光器的输出变化时，也可防止从光记录介质再生信息时造成记录信号的劣化，能够长时间的进行稳定再生。
而且，本发明所提供的半导体激光驱动装置的上述高频叠加控制单元，还可以包括线速度取得单元，获取用上述出射光进行信息再生的对象光记录介质的线速度V，而上述高频叠加控制单元对上述振幅进行控制，令上述峰值对平均比相对上述线速度V的标准值标准速度Vo成√(V/Vo)的比例。
根据本发明半导体激光驱动装置的此结构，由于高频叠加控制单元获取作为再生对象的光记录介质的线速度V，并对高频信号的振幅进行控制，使峰值对平均比相对标准速度Vo成√(V/Vo)的比例，因此即使光记录介质的线速度有变化，也能适当的控制高频信号的振幅。
而且，本发明所提供的半导体激光驱动装置的上述高频叠加控制单元，还可以包括数据取得单元，从记录有上述出射光峰值允许值、用上述出射光进行信息再生的对象光记录介质上读取记录着的上述允许值，以取得上述第一基准值。
根据本发明半导体激光驱动装置的此结构，由于高频叠加控制单元可读取作为再生对象的光记录介质上记录的允许值，由读取的允许值获取第一基准值，因此可按光记录介质的不同适当的控制高频信号的振幅。亦即，即使各光记录介质不致劣化记录信号的功率范围相差较大时，也可防止从光记录介质再生信息时造成记录信号的劣化，能够长时间的进行稳定再生。
而且，本发明所提供的半导体激光驱动装置的上述高频叠加控制单元，还可以包括试验执行单元，在具有试验记录区、用上述出射光进行信息再生的对象光记录介质的上述试验记录区内记录试验模式，并改变上述振幅同时读取上述试验模式，以判定上述第一基准值。
根据本发明半导体激光驱动装置的此结构，由于高频叠加控制单元所具备的试验执行单元，在作为再生对象的光记录介质的试验记录区内记录试验模式，并改变高频信号的振幅同时读取试验模式，以判定第一基准值，因此可按光记录介质的不同适当的控制高频信号的振幅。
而且，本发明所提供的半导体激光驱动装置的上述高频叠加控制单元，还可以包括将上述试验执行单元判定的上述第一基准值记录到上述光记录介质上的基准值记录单元，以及从记录上述第一基准值的光记录介质上读取所记录的上述第一基准值的数据取得单元。
根据本发明半导体激光驱动装置的此结构，由于高频叠加控制单元具备将试验执行单元判定的第一基准值记录到光记录介质上的基准值记录单元，以及从光记录介质上读取所记录的第一基准值的数据取得单元，因此高频叠加控制单元可通过读取过去记录在光记录介质上的第一基准值，来获取该光记录介质的第一基准值。所以，试验执行单元无需每次对同一光记录介质进行再生时都进行试验模式的记录与读取。
而且，本发明所提供的半导体激光驱动装置的上述半导体激光器的上述出射光的波长λ，还可以为390nm＜λ＜420nm。
根据本发明半导体激光驱动装置的此结构，由于半导体激光器的上述出射光的波长λ为大致与蓝色区域相当的390nm＜λ＜420nm，因此在根据高频信号振幅的不同峰值对平均比可上升至较高值的该波长区域中，将峰值对平均比控制在适当的范围内。由此，对使用该波长区域的光记录介质，亦即记录密度高、峰值功率对信号劣化的影响大的光记录介质，可防止再生时造成记录信号的劣化，能够长时间的进行稳定再生。
而且，本发明还提供一种光学头装置，它包括了本发明所提供的半导体激光驱动装置。
根据本发明的光学头装置，由于具有本发明的半导体激光驱动装置，因此可以从光记录介质上再生信息而不使该光记录介质上记录的信息被劣化。亦即，实现了可以高可靠性对光记录介质进行信息再生的光学头装置。
本发明还提供一种光信息处理装置，它包括了本发明的所提供的光学头装置。
根据本发明的光信息处理装置，由于具备本发明的光学头装置，因此可以从光记录介质上再生信息而不使该光记录介质上记录的信息被劣化。亦即，实现了可以高可靠性对光记录介质进行信息再生的光信息处理装置。
本发明还提供一种光记录介质，是采用本发明半导体激光驱动装置的第八实施例再生信息时使用的光记录介质，该光记录介质中记录有前述允许值。
根据本发明的光记录介质，由于记录有采用本发明半导体激光驱动装置的第八实施例读取的允许值，因此在用该半导体激光驱动装置从该光记录介质再生信息时，可将高频信号的振幅控制为适合该光记录介质的。
本发明的目的、特征、应用场合以及优点，通过以下的详细说明和附图将体现的更为明显。
图1是本发明实施例1的半导体激光驱动装置的结构方框图。
图2是图1的光检测元件的输出波形的示意图。
图3是图1的峰值检测电路的结构示意电路图。
图4是图1的高频叠加控制单元的硬件结构方框图。
图5是图1的高频叠加控制单元的功能结构方框图。
图6是峰值对平均比与平均值之间关系的示意图。
图7是本发明实施例2的半导体激光驱动装置的结构方框图。
图8是图7的高频叠加控制单元的功能结构方框图。
图9是图7的存储单元中存储的数据结构的示例说明图。
图10是本发明实施例3的光学头装置的概略构成图。
图11是本发明实施例4的光信息处理装置的概略侧面图。
图12是图11的光信息处理装置的方框图。
图13是本发明实施例5的半导体激光驱动装置中包含的高频叠加控制单元的结构方框图。
图14是本发明实施例5的半导体激光驱动装置中使用的光盘的概略平面图。
图15是图14的条件记录区中所记录的数据的模式示意图。
图16是实施例6的半导体激光驱动装置的基于高频叠加控制单元的功能的结构方框图。
图17是图16的高频叠加控制单元的动作流程图。
图18是实施例7的半导体激光驱动装置的高频叠加控制单元的功能结构方框图。
图19是以往技术的半导体激光驱动装置的结构方框图。
图20是图19的半导体激光器的出射光强度的波形示意图。
本发明的最佳实施方式(实施例1)图1是本发明实施例1的半导体激光驱动装置的结构方框图。该半导体激光驱动装置101具备半导体激光器1、光检测元件2、高频叠加电路12、激光驱动电路4、高频叠加控制单元5以及峰值检测电路7。此外，高频叠加电路12具备振荡电路3、驱动电源6以及电容10。半导体激光器1、光检测元件2以及高频叠加电路12属于主要部11，激光驱动电路4、高频叠加控制单元5以及峰值检测电路7属于周边电路。如后所述，虽然半导体激光驱动装置101是被安装于光学头装置中而使用的，然而周边电路也可以与追随光记录介质的轨道而移动的光学系统分开，设置在固定的电路板上。
激光驱动电路4向半导体激光器1提供驱动电流Id。半导体激光器1由于驱动电流Id的流入而发光。半导体激光器1例如可以是出射光波长为405nm的单模式激光器。
高频叠加电路12为向驱动电流Id叠加高频信号Uf的电路。高频信号Uf例如可以是电流信号。振荡电路3通过接收驱动电源6提供的电力，例如可以产生200MHz至600MHz左右的高频振荡。振荡电路3输出的高频信号Uf，通过阻断直流成分实现AC耦合的电容10而被传向驱动电流Id的通路。被高频叠加后的驱动电流Id，通过输入到半导体激光器1中，可使单模式激光器的半导体激光器1作为多模式激光器发光。由此，可减小来自光盘等光记录介质的反射光的影响，抑制半导体激光器1的噪声，从而可以稳定地对光记录介质上的信息进行再生。
半导体激光器1射出的光中大部分是射向光记录介质用于记录或再生的，还有一部分被光检测元件2所接收。光检测元件2接收半导体激光器1的部分出射光，通过对接收到的光进行光电变换，输出作为与光量(光强度)成比例的光强度检测信号的电气信号Vopt。激光驱动电路4接收光检测元件2发出的电气信号Vopt，控制驱动电流Id使电气信号Vopt的平均值Vm为一定值。由此，可以使半导体激光器1出射光的功率的平均值保持一定。半导体激光驱动装置101，通过采用以上的结构，即可令半导体激光器1按所需的输出进行发光。
在光记录介质上记录信息时，半导体激光驱动装置101增大光量，例如通过使相变材料构成的光记录介质的记录层发生相变来记录信息。此时，激光驱动电路4通过增大驱动电流Id来增大光量。
半导体激光器1出射光的强度相对时间的变化，如图20的实线曲线所示。另外，由光检测元件2得到的作为光强度检测信号的电气信号Vopt的波形，如图2的实线曲线所示。比较图2与图20可知，光检测电路2可根据其频率特性精确地检测出光强度的时间变化。亦即，通过让光检测元件2的响应频段充分高于高频信号Uf的频率，光检测元件2输出的电气信号Vopt就能精确表现出半导体激光器1的发光波形。
因此，由电气信号Vopt不仅可以检测光强度的平均值53，还可以检测峰值52。激光驱动电路4由电气信号Vopt计算出其平均值Vm，并控制驱动电流Id使该平均值Vm为一特定值。另一方面，峰值检测电路7由电气信号Vopt检测其峰值Vp。图3是峰值检测电路7的一个结构示例的电路图。在图3的例子中，峰值检测电路7具备二极管41以及电容42，构成了所谓的检波电路或峰值保持电路。
图4是表示高频叠加控制单元5的硬件结构的方框图。高频叠加控制单元5具备CPU(中央处理器)45、程序存储器46、数据存储器47、A/D变换器48、49以及D/A变换器50，这些电路单元通过总线51相连接。亦即，高频叠加控制单元5作为微型计算机而构成。
A/D变换器48，接收峰值检测电路7输出的电气信号Vopt的峰值Vp，并将峰值Vp从模拟形式变换为数字形式。A/D变换器49，接收激光驱动电路4得到的电气信号Vopt的平均值Vm，并将平均值Vm从模拟形式变换为数字形式。程序存储器46例如具有ROM(Read Only Memory)，存放指定CPU45动作的程序以及数据。数据存储单元47例如具有RAM(Random Access Memory)，临时存储CPU45动作过程中的各种数据。CPU45根据峰值Vp及平均值Vm，计算控制信号Vc以控制高频叠加电路12输出的高频信号Uf的振幅φ。D/A变换器50将控制信号Vc的形式从数字形式变换为模拟形式。被变换为模拟形式的控制信号Vc输入到高频叠加电路12中。
图5是表示高频叠加控制单元5的功能结构的方框图。高频叠加控制单元5具备比率运算单元54、控制信号运算单元55以及基准值存储单元56。比率运算单元54接收峰值Vp以及平均值Vm，计算峰值对平均比R＝Vp/Vm。基准值存储单元56存储第一基准值Rs，该第一基准值Rs为在半导体激光器1出射光的峰值功率不致劣化光记录介质所记录信息的范围内适当设定的峰值对平均比R的上限值。基准值存储单元56将基准值Rs作为程序的一部分或数据的一部分存储于程序存储器46中。控制信号运算单元55计算控制信号Vc，使比率运算单元54算出的峰值对平均比R不高出基准值Rs。第一基准值Rs的最佳值，随光盘等光记录介质的特性及光学系统的特性的不同而有所差异，例如，峰值Vp∶平均值Vm＝7.7∶1，亦即为Rs＝7.7。
如上所述，由于是控制振幅φ使峰值对平均比R小于第一基准值Rs，因此可以防止半导体激光器1的出射光峰值功率不必要地变大。由此，当从光记录介质上再生信息时，可以使叠加在驱动电流Id上的高频信号Uf的振幅φ维持在不致劣化光记录介质上所记录的信息(记录信号)的范围内。特别是，由于峰值对平均比R是基于峰值检测电路7测得的峰值Vp计算的，即使各个半导体激光器1的高频信号Vf的振幅φ与电气信号的峰值Vp之间的关系存在差异，也可防止从光盘26再生信息时造成记录信号的劣化。
一般可将峰值对平均比R用平均值Vm、半导体激光器1的温度T及高频信号Uf的振幅φ的函数R＝f(Vm，T，φ)来表示。函数f的图形因各半导体激光器1的特性差异有可能有变化。若平均值Vm及振幅φ为一定时，则峰值对平均比R随着半导体激光器1的温度T的上升而增大。因此，高频叠加控制单元5控制振幅φ，使振幅φ随着温度T的上升而减小。
此外，当半导体激光器1的输出变化时，若输出功率未达到某一阀值，则峰值Vp随着功率的增加而变大；若功率大于某一阀值时，则峰值Vp随着功率的增加而变小。亦即，温度为一定时，峰值对平均比R与平均值Vm和振幅φ之间的关系如图6所示。平均值Vm对应于半导体激光器1的功率。以峰值对平均比R＝Vp/Vm为纵轴、平均值Vm为横轴所描画的曲线，是在有关平均值Vm的阀值Vth处取得最高值的山形曲线。该曲线随振幅φ的增大而向纵轴正方向移动。
如前所述，高频叠加控制单元5控制振幅φ使峰值对平均比R小于第一基准值Rs。因此，高频叠加控制单元5控制振幅φ，伴随半导体激光器1的功率或平均值Vm的增加，若平均值Vm未达到阀值Vth则振幅φ减小，若平均值Vm大于阀值Vth，则振幅φ增大。
基准值存储单元56最好除第一基准值Rs之外，还存储设定为小于第一基准值Rs的第二基准值Rw。第二基准值Rw，是在半导体激光器1能以多模式方式稳定运作的范围内适当设定的峰值对平均比R的下限值。基准值存储单元56，例如，将基准值Rw与基准值Rs一同作为程序的一部分或数据的一部分存储于程序存储器46中。
此时，控制信号运算单元55计算控制信号Vc，使比率运算单元54算出的峰值对平均比R不低于第二基准值Rw。亦即此时，高频叠加控制单元5控制振幅φ使峰值对平均比R为Rw≤R≤Rs。由此，可使半导体激光器1以多模式方式稳定地运作。
半导体激光器1的出射光波长λ一般可为任意，但以大致与蓝色区域相当的390nm＜λ＜420nm为宜。因为在该波长区域中，根据高频信号Vf振幅φ的不同，峰值对平均比R可上升至较高值。此外，还因为使用该波长区域的光盘26等光记录介质，记录密度高，然而峰值功率对信号劣化的影响比较大。
(实施例2)图7是本发明实施例2的半导体激光驱动装置的结构方框图。该半导体激光驱动装置102与图1所示的半导体激光驱动装置101的不同之处在于，还具备温度传感器9以及存储单元8，高频叠加控制单元5置换为高频叠加控制单元5A，并去掉峰值检测电路7。在以下的图中，与图1～图5相同的部分用相同的符号标记并略去其详细的说明。
温度传感器9测量半导体激光器1的温度T，将测得的温度T以电气信号的形式输出。以下为了简化说明，表示温度T的测量信号的电气信号也以温度T来表示。存储单元8例如具有半导体存储器。
高频叠加控制单元5A的硬件结构同图4所示。不过，是以温度T代替峰值Vp输入到A/D变换器48中。图8是表示高频叠加控制单元5A的功能结构的方框图。高频叠加控制单元5A具备控制信号运算单元58以及基准值存储单元56。控制信号运算单元58，根据平均值Vm、温度T、存储在存储单元8中的数据以及存储在基准值存储单元56中的第一基准值Rs(再加入第二基准值Rw则更佳)，计算控制信号Vc。
如前所述，在峰值对平均比R、平均值Vm、温度T及振幅φ之间存在函数关系R＝f(Vm，T，φ)。存储单元8存储事先由实验等求得的这些变量之间的关系。图9是存储单元8中存储的数据结构的示例说明图。在图9的例子中，存储单元8存储着与平均值Vm、温度T及振幅φ的各种组合相对应的峰值对平均比R的值。由于振幅φ与控制信号Vc之间存在着一定的对应关系，因此存储单元8也可存储控制信号Vc来代替振幅φ，两者实质上是相互对等的。
控制信号运算单元58接收平均值Vm及温度T，通过读出存储单元8存储的数据，来计算控制信号Vc，以实现峰值对平均比R不高出第一基准值Rs的振幅φ。控制信号运算单元58，例如，从存储单元8中读出对应于所接收的平均值Vm、温度T及与基准值存储单元56存储的第一基准值Rs相当的峰值对平均比R之组合的振幅φ。控制信息计算部58计算控制信号Vc，让振幅φ不高出读出的振幅φ。
如此，高频叠加控制单元5A，通过将来自温度传感器9的温度T和由接收光检测元件2发出的电气信号Vopt的激光驱动电路4求得的平均值Vm，与存放在存储装置8中的数据进行比较，来控制振幅φ使峰值对平均比R不高出第一基准值Rs。因此，半导体激光驱动装置102无需峰值检测电路7，也实现了考虑到半导体激光器1温度变化的对高频信号Vf振幅φ的控制。而且，由于光检测元件2无需检测半导体激光器1出射光的峰值，因此也可以采用频段较低的光检测元件2。
当基准值存储单元56还存有第二基准值Rw时，则控制信号运算单元58也从存储单元8读出对应所接收的平均值Vm、温度T及与基准值存储单元56存储的第二基准值Rw相当的峰值对平均比R之组合的振幅φ，计算控制信号Vc使振幅φ不低于读出的振幅φ。由此，高频叠加控制单元5A可控制振幅φ令峰值对平均比R不低于第二基准值Rw，并使半导体激光器1以多模式方式稳定地运作。
(实施例3)图10是本发明实施例3的光学头装置的概略构成图。该光学头装置31具备图1所示的半导体激光驱动装置101或图7所示的半导体激光驱动装置102、前光监控用分光镜21、分光镜27、光检测器28、聚光镜23、直角反射镜(stand-up mirror)24以及物镜(objective lens)25。前光监控用分光镜21将出射光的一部分分离出来射入光检测元件2中。分光镜27将回射光从出射光分离出来射入光检测器28中。
当再生光盘26上记录的信息时，半导体激光器1射出的波长为405mm的激光22经聚光镜23变为平行光，经直角反光镜24光程发生弯折，射入物镜25中。出射光在出射的路程中，被前光监控用分光镜21分出一部分光，被分出的部分光进入光检测元件2。射入物镜25的光会聚在光盘26上。光盘26反射的光，经对物镜25、直角反射镜24、聚光镜23逆出射路径而行，经分光镜27反射后射入光检测器28中。光检测器28对入射光进行光电变换，并检测出电气信号。经光检测器28光电变换测得的电气信号，如后所述可用作光盘26上坑槽列(pit rows)的再生信号或坑槽列跟踪的伺服信号。
光学头装置31记录时的动作虽与再生时的动作基本相同，但半导体激光器1射出的光量较大，以便在光盘26上进行记录。光学头装置31，由于采用了半导体激光驱动装置101或102，光盘26上记录的信息能够在再生过程中免受劣化，对同一光盘26可长时间的进行稳定地再生。
(实施例4)图11是本发明实施例4的光信息处理装置的概略侧面图，图12是其方框图。该光信息处理装置103除具备图10所示的光学头装置31外，还具备马达(旋转驱动机构)32、电路基板33、电源装置34、记录装置29、再生装置37、跟踪伺服机构38以及聚焦伺服机构39。电路基板33具备各种电路元件(未图示)，是记录装置29、再生装置37、跟踪伺服机构38以及聚焦伺服机构39的构成要素之一。马达32支撑光盘26使其旋转。
光学头装置31，向电路基板33发送与光盘26的位置相对应的信号。电路基板33对该信号进行运算，并输出为了对光学头装置31或光学头装置31内的物镜25进行微调的信号。具体的说，光检测器28，通过对接收到的光进行光电变换，生成再生信号30、跟踪误差信号35以及聚焦误差信号36。跟踪伺服机构38，根据跟踪误差信号35，对光学头装置31或者物镜25进行控制，补偿跟踪误差。同样，聚焦伺服机构39，根据聚焦误差信号36，对光学头装置31或者物镜25进行控制，补偿聚焦误差。由此，光学头装置31可以对光盘26进行信息的读取、写入或删除。
再生装置37，根据再生信号30对光盘26上记录的信号进行再生。由于再生装置37是基于再生信号30来再生记录在光盘26上的信息的，若该信息为图像信息及声音信息，则将其变换为图像信号及声音信号。图像信号被输入到显示器(未图示)中显示为图像，声音信号被输入到扬声器(未图示)中输出为声音。记录装置29，通过光学头装置31在光盘26上记录信息。
此外，具备光学头装置31的半导体激光驱动装置101或102之中，除主要部11(参照图1或图7)以外的周边电路，既可与主要部11一同安装于与电路基板33分离的受驱动控制的光学系统中，亦可与主要部11分开，设置在电路基板33上。后一种情况，如图11的虚线所示，光学头装置31既包含受驱动控制的部分也包含电路基板33的一部分。
电源装置34向作为电路基板33、光学头装置31以及对物镜25的驱动机构的跟踪伺服机构38、聚焦伺服机构39以及马达32提供电力。另外，电源装置34亦可置换为可与外部电源的连接部。电源装置34或从与外部电源的连接部接收电力供应的其他电源或其他连接部，也可以设置在各驱动机构或各电路上。
本实施例的光信息处理装置103，由于采用图10所示的光学头装置31，光盘26上记录的信息能够在再生过程中免受劣化，对同一光盘26可长时间的进行稳定的再生。
(实施例5)图13是本发明实施例5的半导体激光驱动装置的高频叠加控制单元的功能结构方框图。本实施例的半导体激光驱动装置的结构同图1所示。但高频叠加控制单元5置换为图13中的高频叠加控制单元5B。高频叠加控制单元5B的硬件结构与图4所示相同。如图13所示，高频叠加控制单元5B具备数据取得单元59，以取代图5所示的高频叠加控制单元5中的基准值存储单元56。本实施例的半导体激光驱动装置，是以在信息记录及再生的对象光盘26上记录不致劣化记录信号的最大激光峰值52，亦即峰值52的允许值P为前提的。
图14是本发明实施例的半导体激光驱动装置记录及再生的对象光盘26的概略平面图。该光盘26除有通常记录信息的信息记录区83，还有条件记录区82。图15是沿条件记录区82的轨道所记录数据的示例模式图。例如，数据85为允许值P，数据86为记录信息时激光的功率(mW)，数据87为删除信息时激光的功率(mW)，数据88为表示光盘26的制造商的数据。
回到图13，数据取得单元59，通过光检测器28读取光盘26上记录的允许值P，并根据读出的允许值P计算出第一基准值Rs。与图5所示的高频叠加控制单元5一样，控制信号运算单元55计算控制信号Vc，使比率运算单元54算出的峰值对平均比R不高出基准值Rs。
如此，高频叠加控制单元5B，就从作为再生对象的光盘26上读取记录的允许值P，并由读出的允许值P得到第一基准值Rs。所以，即使激光的峰值52对光盘26的影响随不同的光盘26有较大差异时，还是可对各光盘26各自进行高频叠加，使半导体激光器1输出峰值对平均比R为不致劣化记录信息的最佳值的激光。
(实施例6)图16是本发明实施例6的半导体激光驱动装置的高频叠加控制单元的功能结构方框图。本实施例的半导体激光驱动装置的结构同图1所示。只是将高频叠加控制单元5置换为图16中的高频叠加控制单元5C。高频叠加控制单元5C的硬件结构同图4所示。
如图16所示，高频叠加控制单元5C除具备图13所示的比率运算单元54、控制信号运算单元55外，还具备试验执行单元91以及基准值记录单元92。此外，数据取得单元59被置换为数据取得单元59A。基于本实施例的半导体激光驱动装置，其前提是信息记录及再生的对象光盘26具有可记录试验模式的试验记录区。试验记录区例如可以设置在与图14的条件记录区82相邻接为宜。因此，在图14中，在与条件记录区82相同的部分上标示符号82A来表示试验记录区。
试验执行单元91在试验记录区82A上记录试验模式，并一边改变高频信号Vf的振幅φ一边读取试验模式，以判定第一基准值Rs。基准值记录单元92，通过记录装置29将试验执行单元91判定的第一基准值Rs记录到光盘26的条件记录区82上。数据取得单元59A，通过光检测器28从光盘26的条件记录区82读取基准值记录单元92记录的第一基准值Rs。控制信号运算单元55，计算控制信号Vc，令比率运算单元54算出的峰值对平均比R不高出试验执行单元91判定的基准值Rs或数据取得单元59A获取的基准值Rs。
图17是表示高频叠加控制单元5C中试验执行单元91及基准值记录单元92的动作过程的流程图。试验执行单元91处理开始后，首先通过记录装置29将试验模式记录到光盘26的试验记录区82A上(S1)。试验模式既可是多位数值表示的数据，亦可是没有数据意义的某种凹痕模式(pit pattern)。记录试验模式时，与记录一般信息时一样，激光驱动电路4通过增大驱动电流Id，来增大半导体激光器1的输出功率。接着，试验执行单元91将高频信号Vf的振幅φ设定为初值(S2)。振幅φ的初值设定为足够小的值，以使从光盘26再生信息时光盘26的记录信号不致于发生劣化。
接着，试验执行单元91从试验记录区82读取试验模式(S3)。在读取试验模式时，与再生一般信息时一样，激光驱动电路4通过减小驱动电流Id，来减小半导体激光器1的输出功率。
接着，试验执行单元91判断读取的试验模式是否发生了劣化(S4)。试验执行单元91通过判定读取的试验模式上是否出现了超过预定大小的抖动(jitter)，来判定有无劣化。或者，试验执行单元91通过判定读取的试验模式所示的数据被再生、记录后的数据是否与，例如多位数值相一致，来判定有无劣化。
若试验执行单元91认为无劣化(S4的No)，则将振幅φ增大一级(S5)，此后返回步骤S3处理。亦即，试验执行单元91，通过反复执行步骤S3~S5的循环，来一级级地增大振幅φ，并且判定试验模式是否发生了劣化。
若试验执行单元91在步骤S4中判定发生了劣化，则由比率运算单元54获取此时的峰值对平均比R，例如，判定比所取得的峰值对平均比R还低出一定余量(margin)的值为第一基准值Rs(S6)。余量的大小，例如，最好可以事先按一定幅度或所取得的峰值对平均比R的某％这样的比率来设定好。
接着，基准值记录单元92将试验执行单元91判定的第一基准值Rs记录在条件记录区82中(S7)。经以上各步，结束试验执行单元91以及基准值记录单元92的处理。此后，控制信号运算单元55，根据试验执行单元91判定的第一基准值Rs，计算控制信号Vc，并输入高频叠加电路12中。
当通过基准值记录单元92记录了第一基准值Rs的光盘26再次成为再生对象时，试验执行单元91无需再次记录试验模式。此时，数据取得单元59A取代试验执行单元91进行运作，读取记录于光盘26条件记录区82上的第一基准值Rs。此时，控制信号运算单元55参照数据取得单元59A获取的基准值Rs以代替试验执行单元91判定的基准值Rs，来计算控制信号Vc。
如上，由于高频叠加控制单元5C具备试验执行单元91，因此高频信号Vf的振幅φ可以按每个光盘26的不同适当的予以控制。此外，由于高频叠加控制单元5C具备基准值记录单元92及数据取得单元59A，试验执行单元91无需每次对同一光盘26进行再生时都记录并读取试验模式。
基准值记录单元92，最好除第一基准值Rs之外，还在条件记录区82上记录半导体激光驱动装置的产品型式识别符，如果再记录上针对每个半导体激光驱动装置的识别符则更佳。有时，每种半导体激光驱动装置的产品型式，或每件产品，其激光的输出特征可能会稍有差异。若识别符与第一基准值Rs一同记录在光盘26上，则高频叠加控制单元5C可以判定光盘26上记录的第一基准值Rs是否值得参照，若不值得参照，则重新起动试验执行单元91来判定第一基准值Rs。
(实施例7)图18是本发明实施例7的半导体激光驱动装置的高频叠加控制单元的功能结构方框图。本实施例的半导体激光驱动装置的结构同图1所示。但高频叠加控制单元5置换为图18中的高频叠加控制单元5D。高频叠加控制单元5D的硬件结构同图4所示。
如图18所示，高频叠加控制单元5D，除图5所示的比率运算单元54、基准值存储单元56外，还具备线速度取得单元95。另外，控制信号运算单元55被置换为控制信号运算单元55A。线速度取得单元95，在从光盘26再生信息时，获取光盘26的线速度V。线速度取得单元95，例如，从旋转驱动机构32取得马达的旋转速度ω，从跟踪伺服机构38取得光盘26上光点的位置X(参照图14)，根据取得的旋转速度ω及位置X计算线速度V。
控制信号运算单元55A，计算控制信号Vc，使比率运算单元54算出的峰值对平均比R不高出基准值存储单元56存储的基准值Rs的√(V/Vo)倍(其中√表示数学中的根号)，并将算得的控制信号Vc输入到高频叠加电路12中。此处，Vo为相对光盘26的标准线速度。
在对光盘26进行信息的记录或删除时，相对光盘26的记录面上的光点的记录面的速度，即上述线速度，被设定为光盘26的格式所固有的特定速度Vo。这就是上述的标准线速度Vo。然而，在需要短时间内记录大量信息等时候，有必要以高于标准线速度Vo的线速度V来进行记录。此时，单位时间射入记录面的光量会变小，可能会导致记录质量下降。
因此，为了保证记录质量与以标准线速度Vo记录时相同，必须增大单位时间的光量。有关单位时间的光量，例如，对于采用了相变材料的光盘26，已知以√(V/Vo)的比例为宜。反之，线速度V为V＜Vo进行记录时，则必须减小单位时间的光量，且已知此时单位时间的光量也以√(V/Vo)的比例为宜。
从光盘26上再生信息时，光量的峰值劣化已记录信息的现象与记录信息时相同。因此，可以得出结论，再生信息时不致劣化已记录信息的光量峰值的上限与√(V/Vo)成比例。由于高频叠加控制单元5D控制高频信号Vf的振幅φ，使峰值对平均比R与√(V/Vo)成比例，因此即使光盘26的线速度V发生了变化，也可适当地控制高频信号Vf的振幅φ。
以上对本发明进行了详细说明，但上述说明只是所有应用场合中的示例，并非是对本发明的限定。可认为大量没有例举的变形实施例也包括在本发明的范围内。
本发明的半导体激光驱动装置、光学头装置、光信息处理装置以及光记录介质，可进行信息再生而不使光记录介质上记录的信息被劣化，在产业上很有实用价值。
权利要求
1.一种半导体激光驱动装置，其特征在于包括半导体激光器(1)，接收上述半导体激光器(1)出射光的一部分，并将其变换为与接收光量相应的电气信号(Vopt)的光检测元件(2)，为使上述电气信号的平均值(Vm)与给定目标值一致，向上述半导体激光器(1)输入驱动信号(Id)的激光驱动电路(4)，向上述驱动信号(Id)叠加高频信号(Uf)的高频叠加电路(12)，以及控制上述高频信号(Uf)的振幅(φ)的高频叠加控制单元(5)，其中，上述高频叠加控制单元(5)对上述振幅(φ)进行控制，以使上述电气信号(Vopt)的峰值(Vp)相对上述电气信号(Vopt)的上述平均值(Vm)的比值峰值对平均比(R)不高出给定的第一基准值(Rs)。
2.根据权利要求1所述的半导体激光驱动装置，其特征在于上述高频叠加控制单元(5)，还进一步控制上述振幅(φ)，使上述峰值对平均比(R)不低于上述第一基准值(Rs)之下的给定的第二基准值(Rw)。
3.根据权利要求1或2所述的半导体激光驱动装置，其特征在于还包括从上述光检测元件(2)接收上述电气信号(Vopt)，并检测上述电气信号(Vopt)的上述峰值(Vp)的峰值检测电路(7)，其中，上述高频叠加控制单元(5)，根据上述峰值检测电路(7)测得的上述峰值(Vp)，计算上述峰值对平均比(R)。
4.根据权利要求1或2所述的半导体激光驱动装置，其特征在于还包括测量上述半导体激光器(1)的温度(T)的温度传感器(9)，和存储表示上述平均值(Vm)、上述温度(T)、上述振幅(φ)以及上述峰值对平均比(R)之间关系的数据的存储单元(8)，其中，上述高频叠加控制单元(5)，通过从上述存储单元(8)读出上述数据，根据该数据与上述平均值(Vm)及上述温度(T)，来控制上述振幅(φ)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体激光驱动装置，其特征在于上述高频叠加控制单元(5)对上述振幅(φ)进行控制，使得上述振幅(φ)随着上述半导体激光器温度(T)的上升而减小。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体激光驱动装置，其特征在于上述高频叠加控制单元(5)对上述振幅(φ)进行控制，使得若上述平均值(Vm)未达到给定阀值(Vth)，则上述振幅(φ)随着上述平均值(Vm)的上升而减小，若上述平均值(Vm)大于给定阀值(Vth)，则上述振幅(φ)随着上述平均值(Vm)的上升而增大。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体激光驱动装置，其特征在于上述高频叠加控制单元(5)还包括线速度获取部(95)，获取作为用上述出射光再生信息的对象的光记录介质(26)的线速度V，其中，上述高频叠加控制单元(5)对上述振幅(φ)进行控制，使上述峰值对平均比(R)相对上述线速度V的标准值标准速度Vo成√(V/Vo)的比例。
8.根据权利要求1至5及7中任一项所述的半导体激光驱动装置，其特征在于上述高频叠加控制单元(5)还包括数据取得单元(59)，通过从记录有上述出射光峰值(52)的允许值(P)、作为用上述出射光再生信息的对象的光记录介质(26)上读取所记录的上述允许值(P)，以取得上述第一基准值(Rs)。
9.根据权利要求1至5及7中任一项所述的半导体激光驱动装置，其特征在于上述高频叠加控制单元(5)还包括试验执行单元(91)，通过在具有记录测试区(82A)、作为用上述出射光再生信息的对象的光记录介质(26)的上述记录测试区(82A)内记录试验模式，并逐渐改变上述振幅(φ)来读取上述试验模式，来判定上述第一基准值(Rs)。
10.根据权利要求9所述的半导体激光驱动装置，其特征在于上述高频叠加控制单元(5)还包括，将上述试验执行单元(91)判定的上述第一基准值(Rs)记录到上述光记录介质(26)上的基准值记录单元(92)，以及从记录上述第一基准值(Rs)的光记录介质(26)上读取所记录的上述第一基准值(Rs)的数据取得单元(59A)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的半导体激光驱动装置，其特征在于上述半导体激光器(1)的上述出射光的波长λ为390nm＜λ＜420nm。
12.一种光学头装置，其特征在于包括根据权利要求1至11中任一项所述的半导体激光驱动装置。
13.一种光信息处理装置，其特征在于包括根据权利要求12所述的光学头装置。
14.一种光记录介质，是为了利用权利要求8所述的半导体激光驱动装置进行信息再生的光记录介质，其特征在于记录有上述允许值(P)。
全文摘要
本发明的目的是实现一种可进行信息再生而不使光记录介质上记录的信息被劣化的半导体激光驱动装置、光学头装置、光信息处理装置以及光记录介质。为达成上述目的，本发明的半导体激光驱动装置(101)具备半导体激光器(1)，将上述半导体激光器(1)出射光的一部分变换为与接收光量相应的电气信号(Vopt)的光检测元件(2)，为使上述电气信号的平均值(Vm)与给定目标值一致，向上述半导体激光器(1)输入驱动信号(Id)的激光驱动电路(4)，以及控制上述高频信号(Uf)振幅(φ)的高频叠加控制单元(5)，其中，上述高频叠加控制单元(5)对上述振幅(φ)进行控制，令上述电气信号(Vopt)的峰值(Vp)相对上述电气信号(Vopt)的上述平均值(Vm)的比值峰值对平均比(R)不高出给定的第一基准值(Rs)。
文档编号G11B7/125GK1708797SQ20038010231
公开日2005年12月14日 申请日期2003年10月21日 优先权日2002年10月28日
发明者龟井智忠 申请人:松下电器产业株式会社