CN1750387A - 光电探测器—放大器电路和光学拾取器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够消除由于杂散光进入未被选择的光电探测器而导致的噪声的光电探测器—放大器电路，以对光电探测器进行稳定地选择和切换。本发明的光电探测器—放大器电路包括光电探测器12和13。光电探测器12通过开关16连接在运算放大器11的反向输入端和－Vee之间，还通过开关18连接到电压源Vcc。光电探测器13通过开关17连接到运算放大器11的反向输入端和－Vee，还通过开关19连接到电压源Vcc。

Description

光电探测器—放大器电路和光学拾取器件

发明领域

本发明涉及光电探测器—放大器电路和光学拾取器件。更特别的，本发明涉及能够对多个光电探测部分进行切换的光电探测器—放大器电路和光学拾取器件。

技术背景

近来，由于半导体集成电路的封装密度、功能和运行速度已经得到提高，由多个功能电路组成的半导体集成电路的技术也已经得到发展，并通过对为每个功能电路提供的电流切换成开或关而选择所运行的功能电路。

作为这种技术的例子，将对光电探测器—放大器电路进行描述，其被使用在从光盘介质读取信号的光盘驱动器的光学拾取器件中。

能够对例如DVD、CD等光盘介质上记录数据的光盘驱动器装置已经得到广泛应用。在执行数据读操作和数据写操作的光盘驱动器装置中，用于把数据写到光盘介质上的激光功率不同于用于从光盘介质读取数据的激光功率。因此，当激光功率被改变时，包含在光学拾取器件内的光电探测器—放大器电路的增益需要进行切换，从而使输出电压落入放大电路的输出动态范围内。

图7示出了日本专利公开出版物No.H10-107563中公开的常规的光电探测器—放大器电路图。如图7所示，光电探测器72的输出端被连接到运算放大器71的反向输入端(-)。增益电阻74和75以并联的方式被各自连接在运算放大器71的反向输入端(-)和输出端之间，以形成负反馈回路。更具体的，增益电阻75被直接连接到运算放大器71的输出端，而增益电阻74通过模拟开关76被连接到运算放大器71的输出端。

根据图7的常规光电探测器—放大器电路，能够通过把模拟开关76转换成导通或断开，从而对运算放大器71的增益进行切换。当从光盘介质读取数据时，从光源发射出的激光的功率被设置成小功率。在这种情况下，通过把模拟开关76转换为断开，由于增益电阻75的阻抗，将运算放大器71的增益设置成高值。另一方面，当数据被写到光盘介质上时，从光源发射出的激光的功率被设置成大于当数据被读取时的激光的功率。在这种情况下，通过把模拟开关76转换为导通，运算放大器71的增益通过增益电阻74和75的阻抗的并联相加而得到调节，并因此小于当数据被读取时的增益。

近来，能够对多种类型的光盘介质进行数据读写的光盘驱动器装置也已经广为人知。例如，支持DVD和CD两种盘规格的光盘驱动器装置使用具有不同波长，即红外光和红色光的两种激光束作为光源。在这种情况下，包含在光盘驱动器装置中的光学拾取器件包括支持各光源波长的多个光电探测器，并且，需要根据所使用的光盘介质的类型，使用开关对光电探测器中的一个进行选择。

为此，已经提出光电探测器—放大器电路，在该电路中，与光电探测器数量相同的模拟开关电路被设置在光电探测器和运算放大器之间，并且，根据所使用光源的波长，对被连接到运算放大器输入端的光电探测器中的一个进行选择。根据所提出的光电探测器—放大器电路，同其中运算放大器被分别连接到各光电探测器、并且通过将运算放大器转换为导通或断开而对光电探测器进行选择的光电探测器—放大器电路相比较，电路尺寸和线路布局的复杂性能够得到缩减。

上述光电探测器—放大器电路包括多个光电探测器，其具有下列问题。

包括多个光电探测器和一个运算放大器的光电探测器—放大器电路还包括多个模拟开关，其连接于各光电探测器和放大器的输入端。使用模拟开关，要被使用的那个光电探测器被选择，并且只有被选择的光电探测器被电连接到运算放大器的输入端。

然而，由于模拟开关具有寄生电容，即使当开关处于断开的时候，电流通路也不能被完全切断。因此，当由于杂散光进入未连接到运算放大器的光电探测器而产生光电电流时，通过本应切断光电探测器和运算放大器的模拟开关，光电电流泄露到运算放大器中。结果，运算放大器输出噪声信号，导致光电放大器电路的不稳定运行。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种光电探测器—放大器电路和一种光学拾取器件，其包括多个可切换的光电探测器，并且在其中，当光进入未电连接到所述放大电路的光电探测器时，从放大器电路不输出信号，导致稳定的运行。

本发明的第一方面指出了一种用于根据入射光的强度输出电压的光电探测器—放大器电路。所述光电探测器—放大器电路包括多个光电探测部分，放大电路，对所述相应的各光电探测部分和所述放大电路的输入端连接的多个第一开关，以及连接所述第一开关和所述光电探测部分之间相应的各连接点以及预定电压提供点的多个第二开关。

在这种情况下，优选地，被连接到所述相同连接点的所述第一和第二开关以互补方式操作，使得所述开关中的一个处于导通而其他开关处于断开，以及当其他开关处于导通时，所述开关中的一个处于断开。

优选的，所述电压提供点的电位被设置成与所述放大电路的输出偏置电压相等。

更加优选的，所述电压提供点的电位是地电位。

每个所述第一和第二开关可以包括双极性晶体管、模拟MOS晶体管和结型FET中的任何一种。

本发明的第二方面指出了一种用于根据来自光盘介质的反射光的强度输出电压的光学拾取器件。所述光学拾取器件包括光源，对由光源输出、并接着被光盘介质反射的返回光进行接收的多个光电探测部分，放大电路，连接所述相应的各光电探测部分和所述放大电路的输入端的多个第一开关，以及连接所述第一开关和所述光电探测部分之间相应的各连接点以及预定电压提供点的多个第二开关。

在这种情况下，所述光源可以发射两种或更多种具有不同波长的光束。

更加优选的，根据所述返回光的波长，至少一部分所述返回光进入不同位置。

更加优选的，被连接到所述相同连接点的所述第一和第二开关以互补方式操作，使得所述开关中的一个处于导通而其他开关处于断开，以及，当所述其他开关处于导通时，所述开关中的一个处于断开。

更加优选的，所述电压提供点的电位被设置成与所述放大电路的输出偏置电压相等。

更加优选的，所述电压提供点的电位是地电位。

每个所述第一和第二开关可以包括双极性晶体管、模拟MOS晶体管和结型FET中的任何一种。

根据本发明的所述光电探测器—放大器电路和所述光学拾取器件，即使当光电电流在连接到放大电路的光电探测部分中产生时，所述放大电路的输出电压不会受到这样产生的光电电流的影响，从而获得稳定的放大运行。

本发明的这些目的和其他目的、特点、状况以及优点从下面与附图相结合的本发明的详细描述中将变得清晰。

附图简述

图1示出了根据本发明的第一实施例的光电探测器—放大器电路图；

图2示出了图1的光电探测器—放大器电路的光电探测部分的切换操作图；

图3示出了根据本发明的第二实施例的光电探测器—放大器电路图；

图4示出了通过图3的光电探测器—放大器电路的光电探测部分执行的切换步骤；

图5示出了根据本发明的第三实施例的示例性的光学拾取器件图；

图6示出了根据本发明的第三实施例的另一示例性的光学拾取器件图；

图7示出了常规的光电探测器—放大器电路图。

发明详述

在下文中，本发明的实施例将参考附图进行描述。

(第一实施例)

图1示出了根据本发明的第一实施例的光电探测器—放大器电路图。图1的光电探测器—放大器电路包括运算放大器11、光电探测器12和13、开关16和17、开关18和19、反馈电阻14和阻抗匹配电阻15。

反馈电阻14被连接在运算放大器11的输出端和反向输入端(-)之间。阻抗匹配电阻15被连接在运算放大器11的正向输入端(+)和GND之间。

光电探测器12通过开关16被连接到运算放大器11的反向输入端(-)以及负电压源Vee上。光电探测器12和第一开关16之间的连接点通过开关18被连接到电压源Vcc上。光电探测器13通过开关17被连接到运算放大器11的反向输入端(-)以及负电压源Vee上。光电探测器13和开关17之间的连接点通过开关19被连接到电压源Vcc上。注意，电压源Vcc可以由电源线直接提供。

虽然为了简单的缘故，第一实施例的光电探测器—放大器电路包括一个运算放大器11和两个光电探测器12和13，光电探测器—放大器电路可以包括三个或更多的光电探测器。在第一实施例中，开关16和17对应第一开关，以及，开关18和19对应第二开关。

在图1的光电探测器—放大器电路中，被连接到相同连接点上的一对开关16和18、或一对开关17和19以互补方式操作，使得当其他开关处于断开时，这些开关中的一个处于导通，或者当其他开关处于导通时，这些开关中的一个处于断开。在后文中，将对这一点进行详细描述。

图2示出了图1的光电探测器—放大器电路的光电探测部分的切换操作图。在图2的例子中，假设光电探测器13被选择。当通过把开关17转变为导通而将光电探测器13连接到运算放大器11上时，与开关17连接到相同连接点上的开关19处于断开。同样，开关16处于断开。光电探测器12和运算放大器11之间的连接被切断。在这种情况下，被连接到光电探测器12上的开关18处于导通。

在这种情况下，当杂散光进入与运算放大器11不连接的光电探测器12时，产生了光电电流。例如当光电电流因此从模拟开关16泄露到运算放大器11时，运算放大器11基于泄露电流输出不应该被输出的电压，导致光电探测器—放大器电路的不稳定运行。

与此相对照，根据第一实施例的光电探测器—放大器电路，预定电压从电压源Vcc施加到光电探测器12上。当杂散光进入光电探测器12时，通过处于导通状态的开关18从电压源Vcc提供光电探测器12内部产生的光电电流。因此，由杂散光导致的光电电流不流动通过放大电路的反馈电阻14，使得运算放大器11免于错误地运行。因此，第一实施例的光电探测器—放大器电路能够稳定地运行而不输出感应，例如噪声或类似信号。

由于输入到运算放大器11的信号是电流信号，更加优选的，构成开关16至开关19的元件包括例如双极性晶体管、模拟MOS晶体管、结型FET和类似元件中的任何一种。

(第二实施例)

图3示出了根据本发明的第二实施例的光电探测器—放大器电路。第二实施例的光电探测器—放大器电路具有与第一实施例的光电探测器—放大器电路相似的基本结构，因此，下文将主要描述两者的不同之处。

在图3的光电探测器—放大器电路中，开关18和19被连接到与输出偏置电压相等的电压源上。更具体的，第二实施例的开关18和19被连接到GND。

根据第二实施例的光电探测器—放大器电路，即使当开关16和开关18被同时转变为导通，根据在切换操作期间开关16和开关18之间的延迟时间，在这个时刻输入到运算放大器11的电压大致与输出偏置电压相等。因此，在开关16和18同时被转变为导通的时刻，基本上没有瞬时输入电流流入运算放大器11内。因此，运算放大器11不会由于输入瞬时电流而饱和，使得可以高速切换操作。

图4示出了通过图3的光电探测器—放大器电路的光电探测部分执行的切换步骤。如图4所示，假设被连接到光电探测器12的开关16和开关18被同时转变为导通，其中该开关16和开关18与和运算放大器11不连接的光电探测器12相连。在这种情况下，运算放大器11的反向输入端(-)的电位变成与地电位相等。运算放大器11的正向输入端(+)的电位也大致与地电位相等，使得运算放大器11的输出电压Vo在切换操作期间不会瞬时饱和。因此，根据第二实施例的光电探测器—放大器电路，可以防止运算放大器电路自身的错误运行并获得稳定的切换操作。

(第三实施例)

图5示出了根据本发明的第三实施例的示例性的光学拾取器件。为了简单的缘故，假设第三实施例的光学拾取器件50支持两种盘规格DVD和CD。注意，第三实施例的光学拾取器件可以用于支持除了DVD和CD之外的其他盘规格的光盘驱动器装置。

图5的光学拾取器件50包括用于CD的光源的红外激光器51和用于DVD的光源的红色激光器52。此外，光学拾取器件50包括3-束光栅(3-beam grating)53、分束器54a和54b、准直透镜55a和55b、反射镜56、物镜57和光接收IC 59。

第一，将对当光盘介质58是CD时的第三实施例的光学拾取器件的运行进行描述。由红外激光器51发射的用于CD的激光通过3-束光栅53被分成三束光。每束分开的光束依次经过分束器54a、准直透镜55a和分束器54b，并接着被反射镜56反射。被反射镜56反射的每束光进入物镜57。

通过物镜57聚焦的每束光从光盘介质58(CD)的记录表面被反射。从光盘介质58反射的每束光经过物镜57和反射镜56，并接着进入分束器54b。反射光的传播方向通过分束器54b被转向，使得反射光经过准直透镜55b，并接着进入光接收IC 59的光接收表面。

光接收IC 59包括光电探测器—放大器电路，在该电路中，多个光电探测器(未示出)、对每个光电探测器中产生的光电电流进行放大的运算放大器(未示出)，以及对来自运算放大器的输出信号进行处理的计算电路(未示出)被形成在相同的衬底上。每个光电探测器通过第一开关和第二开关被连接到运算放大器和预定电压源上，同第一或第二实施例的光电探测器—放大器电路一样。

从光盘介质58返回的光包含关于在光盘介质58的记录表面上形成的凹坑的信息。因此，光接收IC 59基于光电探测器内产生的光电电流执行预定的计算，以获得在光盘介质58上记录的信息信号、聚焦误差信号、循迹误差信号和类似信号。使用由光接收IC 59获得的信号，以便对来自光盘介质58的信息进行读取，或对光学拾取器件50的位置进行控制。

接着，将对当光盘介质58是DVD时的第三实施例的光学拾取器件的运行进行描述。由用于DVD的光源的红色激光器52发射的激光经过分束器54a、准直透镜55a和分束器54b，然后被反射镜56反射。从反射镜56反射的光进入物镜57。经由物镜57聚焦的光从光盘介质58(DVD)的记录表面反射，并接着经过物镜57、反射镜56和分束器54b，然后被引到光接收IC 59的光接收表面上。使用从光盘介质58返回的光所产生的电流信号，以便对记录信息进行读取，或对光学拾取器件50的位置进行控制，同CD的情况一样。注意，当光盘介质58是CD时，激光被分成三束光，以及，当光盘介质58是DVD时，激光是单束光。因此，从光盘介质58返回的光被引到CD和DVD之间光接收IC 59的光接收表面的不同位置上。

因此，被用于从CD读取信息的光电探测器和被用于从DVD读取信息的光电探测器具有彼此不同的特性。

在第三实施例的光学拾取器件50中，关注从分束器54a、通过光盘介质的记录表面到光接收IC 59的光路，由红外激光器51发射的激光的光轴和由红色激光器52发射的激光的光轴被调节为大致彼此重合。因此，两个光源能够共用设置在光路上的光学元件和光接收系统，使得光学拾取器件50能够便于小型化。此外，对于光学拾取器件50的装配调节或类似的操作能够轻松执行。

根据第三实施例的光学拾取器件50，从光盘介质58返回的红色激光和红外激光被引到光接收IC 59上的不同点上。因此，当光电探测器被设置在光接收IC 59上的相应的各照射点上时，光电探测器能够根据光盘介质58的类型(例如，DVD或CD)被切换。光接收IC 59包括第一或第二实施例的光电探测器—放大器电路。因此，即使杂散光进入未被选择的光电探测器，噪声信号也不会从未被选择的光电探测器输入到运算放大器。因此，当使用光学拾取器件50的公共光学系统时，光电探测器能够根据光盘介质58的类型被稳定地切换。

图6示出了根据本发明的第三实施例的另一示例性的光学拾取器件。图6的光学拾取器件包括半导体激光器部件61、硅衬底64、光学部件65、准直透镜66和物镜67。半导体激光器部件61和硅衬底64被在安置在壳体60内。

半导体激光器部件61是这样的部件，输出具有不同波长的激光(例如，红色激光和红外激光)的部件在其上集成为单片的。

光电探测器62和63形成在硅衬底64表面上的不同位置。此外，运算放大器、开关、计算电路和类似部件(未示出)都形成在硅衬底上。同第一或第二实施例中一样，光电探测器62和63通过开关被连接到运算放大器和预定电压源上。

此外，在光学部件65的下表面上，衍射光栅65a形成为面对半导体激光器部件61。在光学部件65的上表面上，形成有全息图65b。

从半导体激光器部件61发射的光束经由形成在硅衬底64上的反射镜(未示出)反射，然后进入衍射光栅65a。发射光经由衍射光栅65a衍射并分开成主光束和次光束，主光束(零级衍射光)被用作读取信息，次光束(±一级衍射光)被用作对循迹误差信号进行探测。每束被分开的光束经过全息图65b、准直透镜66和物镜67，并接着被引到光盘介质68的记录表面上。每束光被光盘介质68反射，然后透射通过物镜67和准直透镜66，并接着进入全息图65b。返回光通过全息照图65b被衍射，得到的±一级衍射光被引入光电探测器62和63。

形成在硅衬底64上的计算电路基于在每个光电探测器62和63中产生的光电电流执行预定的计算，以对记录在光盘介质68上的信息信号、聚焦误差信号、循迹误差信号和类似信号进行探测。

在图6的例子中，具有不同波长的反射光束通过公共的全息图65b被衍射，并接着被引到各光电探测器上。通过全息图65b获得的衍射角根据光的波长而变化。因此，根据光盘介质68的盘规格(例如，DVD或CD)而使用光电探测器62或63。

每个光电探测器62或63被连接到运算放大器，同第一或第二实施例中的一样。因此，这个变化实施例的光学拾取器件能够具有与图5的光学拾取器件相类似的效果。具体地，当杂散光进入未被选择的光电探测器时，噪声信号受到抑制，不从未被选择的光电探测器输入到运算放大器，因此获得光电探测器的稳定切换。

虽然例如激光器、光接收IC和类似部件的部件结构和布置在上述实施例中被详细说明，但是这些都可以根据设计进行适当改变。例如，光电探测器、放大电路和计算电路可以形成在相同或不同的衬底或芯片上。

本发明的光电探测器—放大器电路和光学拾取器件能够根据光盘介质之间记录操作或复制操作的不同，或根据例如DVD和CD的光盘介质之间的规格的不同，对多个光电探测器进行稳定地切换，并因此对于多个光学拾取器件和类似部件有用。

虽然本发明已经得到详细介绍，前面的描述在所有方面都是示例性的和非限制性的。在不背离本发明精神的前提下，可以设计出多种其他修改或变形。

Claims (12)

1.一种光电探测器—放大器电路，用于根据入射光的强度输出电压，包括：

多个光电探测部分；

放大电路；

连接所述相应的各光电探测部分和所述放大电路的输入端的多个第一开关；以及

连接所述第一开关和所述光电探测部分之间相应的各连接点以及预定电压提供点的多个第二开关。

2.根据权利要求1所述的光电探测器—放大器电路，其中，连接到相同的所述连接点的所述第一和第二开关以互补方式操作，使得当其他开关处于断开时，所述开关中的一个处于导通，以及，当所述其他开关处于导通时，所述开关中的一个处于断开。

3.根据权利要求1所述的光电探测器—放大器电路，其中，所述电压提供点的电位被设置成与所述放大电路的输出偏置电压相等。

4.根据权利要求1所述的光电探测器—放大器电路，其中，所述电压提供点的电位是地电位。

5.根据权利要求1所述的光电探测器—放大器电路，其中，每个所述第一和第二开关包括双极性晶体管、模拟MOS晶体管和结型FET中的任意一种。

6.一种光学拾取器件，用于根据来自光盘介质的反射光的强度输出电压，包括：

光源；

对从所述光源输出并接着被所述光盘介质反射的返回光进行接收的多个光电探测部分；

放大电路；

连接所述相应的各光电探测部分和所述放大电路的输入端的多个第一开关；以及

连接所述第一开关和所述光电探测部分之间相应的各连接点以及预定电压提供点的多个第二开关。

7.根据权利要求6所述的光学拾取器件，其中，所述光源发射两种或更多种具有不同波长的光束。

8.根据权利要求7所述的光学拾取器件，其中，至少一部分所述返回光根据所述返回光的波长进入不同位置。

9.根据权利要求6所述的光学拾取器件，其中，连接到相同的所述连接点的所述第一和第二开关以互补方式操作，使得当其他所述开关处于断开时，所述开关中的一个处于导通，以及，当所述其他开关处于导通时，所述开关中的一个处于断开。

10.根据权利要求6所述的光学拾取器件，其中，所述电压提供点的电位被设置成与所述放大电路的输出偏置电压相等。

11.根据权利要求6所述的光学拾取器件，其中，所述电压提供点的电位是地电位。

12.根据权利要求6所述的光学拾取器件，其中，每个所述第一和第二开关包括双极性晶体管、模拟MOS晶体管和结型FET中的任意一种。

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