JP2006268962A - Light emission reception device - Google Patents
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Description
本発明は光ディスク用のピックアップに使用される受発光装置に関するものである。 The present invention relates to a light receiving and emitting device used for an optical disk pickup.
CD、DVDドライブなどに用いられる光ピックアップ装置は、通常、半導体レーザ、フォトダイオードおよびフォトダイオードの信号を増幅して出力する光電変換増幅回路を備えている。 An optical pickup device used for a CD, a DVD drive or the like usually includes a semiconductor laser, a photodiode, and a photoelectric conversion amplifier circuit that amplifies and outputs a signal from the photodiode.
以下、図2を参照しながら、特許文献1に示された光ピックアップ装置に用いる受発光装置について説明する。 Hereinafter, the light emitting and receiving device used in the optical pickup device disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
シリコン基板20上に半導体レーザ21が固定されており、さらにシリコン基板20には溝22およびその斜面に反射ミラー23が設けられている。半導体レーザ21から出射された光は反射ミラー23によってシリコン基板20の表面に対して垂直に立ち上げられ、光路24を経て光ディスク(図示せず)に入射する。
A
光ディスクに反射された信号光25は、第1のフォトダイオード26に入射し、電流信号に変換される。その後、電流信号は後述する増幅回路によって、電圧信号に変換される。また、半導体レーザ21の後部には、半導体レーザ21から出射された後方光を受光するレーザ出力モニター用の第2のフォトダイオード27が設けられている。
The
以上の構成から、光ディスク上に記録された情報を読み出し、あるいは情報を記録する。 From the above configuration, information recorded on the optical disk is read or information is recorded.
次に、図3を参照しながら、特許文献2に示された受発光装置について説明をする。
Next, the light emitting / receiving device disclosed in
半導体レーザ8は駆動用電源9に接続されている。光ディスク(図示せず)で反射された光を第1のフォトダイオード1で受光すると、受光量に応じた電荷が発生し光電流を生じる。この光電流は入力信号を反転増幅するオペアンプ2の入力部の一方に入力されるとともに、一方が入力部に接続され、他方が出力部に接続された第1のゲイン抵抗3に流れる。
The
第1のゲイン抵抗3に光電流が流れると、抵抗の両端に電圧が発生し、この電圧がオペアンプ2の入力に帰還され、オペアンプの入力部の他方に接続された基準電圧源5の基準電圧に対して光電流とゲイン抵抗の抵抗値とで決まる電圧信号が出力端子6に出力される。
When a photocurrent flows through the
ここで、第1のゲイン抵抗3と並列に抵抗値が異なる第2のゲイン抵抗4が接続されており、これら抵抗の一端とオペアンプ2の出力との間に経路切り換えのためのスイッチが設けられており、端子10からの信号に応じて動作するスイッチ回路7によってスイッチの切り替えが行われる。
Here, a second gain resistor 4 having a different resistance value is connected in parallel with the
ゲイン抵抗の切り替えは、主に第1のフォトダイオード1に入射される光量によって決まり、具体的には、光ピックアップ装置によって光ディスクの記録を行っているときと、光ディスクの情報再生を行っているときとで切り替える。 The switching of the gain resistance is mainly determined by the amount of light incident on the first photodiode 1, and specifically, when the optical disk is being recorded by the optical pickup device and when information is being reproduced from the optical disk. Switch with.
例えば、記録時には低抵抗である第2のゲイン抵抗4を流れるようにし、再生時には高抵抗である第1のゲイン抵抗3を流れるようにすれば、記録時に流れる大電流によりオペアンプ2が飽和するのを防止し、ダイナミックレンジを広く取ることが可能となる。
For example, if the second gain resistor 4 having a low resistance flows during recording and the
また、半導体レーザ8から出射される後方光は第2のフォトダイオード11によって電流信号に変換され、駆動用電源9のパワー制御信号として利用される。
特許文献2に開示された構成では、スイッチ切り替え用端子を確保しなければならない。
In the configuration disclosed in
しかし、最近の光ピックアップ装置では、CD、DVD、Blu−rayなど複数の光ディスクに対応するために増幅回路のゲイン切り替え信号の入力端子が必要となってきており、端子数が急増している。図4に示したように、端子数の増加はパッケージの大型化につながるが、これは機器の小型化に伴う光ピックアップ等の光学部品の小型化の要請に反する。一方、オペアンプのダイナミックレンジを拡げて対応することも考えられるが、回路が複雑になり、また回路面積の増大にもつながる。 However, in recent optical pickup devices, an input terminal for a gain switching signal of an amplifier circuit is required to cope with a plurality of optical disks such as CD, DVD, Blu-ray, and the number of terminals is rapidly increasing. As shown in FIG. 4, an increase in the number of terminals leads to an increase in the size of the package, which is contrary to the demand for downsizing of optical components such as an optical pickup accompanying downsizing of the device. On the other hand, it is conceivable to expand the dynamic range of the operational amplifier, but the circuit becomes complicated and the circuit area increases.
そこで本発明は上記課題に鑑み、端子数を増加させずに、比較的簡便な構成でゲイン切り替えが可能な受発光装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a light receiving and emitting device capable of switching gains with a relatively simple configuration without increasing the number of terminals.
上記課題を解決するため、本発明の受発光装置は、半導体レーザと、前記半導体レーザから出射される前方光が反射されて戻ってくる戻り光を受光する第1のフォトダイオードと、前記半導体レーザから出射される後方光を受光する第2のフォトダイオードと、前記第1のフォトダイオードで発生した電流信号を電圧信号に変換し、増幅する増幅回路とを備えた受発光装置であって、前記増幅回路は、オペアンプと複数のゲイン抵抗と前記複数のゲイン抵抗の切り替えを行うスイッチとを少なくとも備え、前記複数のゲイン抵抗は、前記オペアンプの入力の一方に一端が、前記オペアンプの出力に他端が接続されるように並列接続され、前記ゲイン抵抗の切り替えは前記第2のフォトダイオードからの信号に基づいて行われることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a light receiving and emitting device according to the present invention includes a semiconductor laser, a first photodiode that receives a return light that is reflected by the forward light emitted from the semiconductor laser, and the semiconductor laser. A light receiving and emitting device comprising: a second photodiode that receives backward light emitted from the first photodiode; and an amplification circuit that converts a current signal generated by the first photodiode into a voltage signal and amplifies the voltage signal. The amplifier circuit includes at least an operational amplifier, a plurality of gain resistors, and a switch for switching the plurality of gain resistors, and the plurality of gain resistors have one end at one input of the operational amplifier and the other end at the output of the operational amplifier. And the gain resistor is switched based on a signal from the second photodiode. .
前記半導体レーザは使用モードに応じて少なくとも2つ以上の異なるパワーの光を出力し、前記スイッチは前記半導体レーザから出射される出射光のパワーに応じて切り替えられることが好ましい。 It is preferable that the semiconductor laser outputs at least two lights having different powers according to a use mode, and the switch is switched according to the power of the emitted light emitted from the semiconductor laser.
前記受発光装置は前記スイッチの切り替え動作を制御する制御回路をさらに備え、前記半導体レーザから出射される後方光によって前記第2のフォトダイオードで発生した信号を前記制御回路に入力し、前記第2のフォトダイオードからの信号によって前記制御回路を動作させることが好ましい。 The light emitting and receiving device further includes a control circuit that controls a switching operation of the switch, and a signal generated by the second photodiode by backward light emitted from the semiconductor laser is input to the control circuit, and the second circuit It is preferable to operate the control circuit by a signal from the photodiode.
前記受発光装置は前記半導体レーザを駆動するための電源をさらに備え、前記第2のフォトダイオードからの信号に基づいて前記電源の動作を制御し、前記半導体レーザの出力パワーをコントロールすることが好ましい。 Preferably, the light emitting and receiving device further includes a power source for driving the semiconductor laser, and controls an operation of the power source based on a signal from the second photodiode to control an output power of the semiconductor laser. .
前記半導体レーザとして、異なる波長の光を発する複数のレーザを用いることが好ましい。 It is preferable to use a plurality of lasers that emit light of different wavelengths as the semiconductor laser.
前記複数のレーザのうち少なくとも2つはモノリシックに集積されていることが好ましい。 Preferably, at least two of the plurality of lasers are monolithically integrated.
異なる波長の光を発する前記複数のレーザに対して前記第1のフォトダイオードを共通に使用することが好ましい。 The first photodiode is preferably used in common for the plurality of lasers that emit light of different wavelengths.
本発明の受発光装置によれば、半導体レーザの後方光を受光するフォトダイオードからの信号に基づいてゲイン切り替え動作を制御できるため、ゲイン切り替え用の専用端子を設ける必要がなく、装置の小型化が図れる。 According to the light emitting / receiving device of the present invention, the gain switching operation can be controlled based on the signal from the photodiode that receives the backward light of the semiconductor laser, so there is no need to provide a dedicated terminal for gain switching, and the size of the device can be reduced. Can be planned.
以下、本発明の実施形態における受発光装置について、図面を参照にしながら説明する。 Hereinafter, a light emitting and receiving device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態における受発光装置の回路図である。 FIG. 1 is a circuit diagram of a light receiving and emitting device according to an embodiment of the present invention.
なお、半導体レーザやフォトダイオード等の具体的な配置および受発光装置としての基本的な動作は図2〜図4に示した例と同様であるので、その部分の説明は省略する。 Note that the specific arrangement of the semiconductor laser, the photodiode, and the like and the basic operation as the light emitting / receiving device are the same as those in the example shown in FIGS.
本実施の形態における受発光装置の特徴は、半導体レーザ8からの後方光を受光する第2のフォトダイオード11からの信号を駆動用電源9のパワー制御用信号として利用するとともに、ゲイン切り替えを行うスイッチ回路7の制御回路12にフィードバックする点にある。
A feature of the light emitting / receiving device in the present embodiment is that a signal from the second photodiode 11 that receives the backward light from the
CD―R,RWやDVD−R,RWなどの記録型光ディスクにおいて再生時と記録時とでは半導体レーザの出力が異なるため一般的に再生時はゲインを大きく、記録時にはゲインを小さくするためにゲイン切り替え機能を有する増幅回路が用いられる。CD―R,RWやDVD−R,RWなどの再生、記録時には半導体レーザ8から光ディスクに向けてそれぞれ強度の異なるレーザ光が出射されるが、同時に半導体レーザ8からも再生、記録に応じて異なる強度の後方光が出射される。後方光は第2のフォトダイオード11に入射して電流信号に変換された後、制御回路12において、ゲイン切り替えの制御信号に変換されてスイッチ回路7に入力される。ここでゲインの切り替えスイッチ回路7の閾値は再生時の入力信号値と記録時の入力信号値の中間に設定されており、再生時と記録時で異なる入力信号に応じてオペアンプ2に接続されるゲイン抵抗3とゲイン抵抗4を切り替える。
In a recordable optical disk such as CD-R, RW, DVD-R, RW, etc., the output of the semiconductor laser is different during reproduction and during recording. Generally, the gain is large during reproduction and the gain is small during recording. An amplifier circuit having a switching function is used. During reproduction and recording of CD-R, RW, DVD-R, RW, and the like, laser beams having different intensities are emitted from the
第1のフォトダイオード1に入射した光によって発生した電流Ipdがスイッチ回路7によって切り替えられた第1のゲイン抵抗3(抵抗値:R1)あるいは第2のゲイン抵抗4(抵抗値:R2)に流れて電圧降下が生じ、オペアンプ2の非反転入力端子に接続された基準電圧源5によって与えられた基準電圧に対してIpd×R1またはIpd×R2で与えられる電圧が出力端子6に出力される。
The current Ipd generated by the light incident on the first photodiode 1 flows through the first gain resistor 3 (resistance value: R1) or the second gain resistor 4 (resistance value: R2) switched by the
具体的には、CD、DVD、次世代DVDでは読み取り時の信号電流は3〜9mWであり、記録時は100〜250mWである。また、後方光の信号電流は、記録時は10〜20mWであり、再生時は0.5〜2mW程度である。したがって、ゲインの切り替えスイッチ回路7の閾値は4〜7mWにすることにより、再生時と記録時のゲイン抵抗の切り替えが出来る。
Specifically, in CD, DVD, and next-generation DVD, the signal current at the time of reading is 3 to 9 mW, and at the time of recording is 100 to 250 mW. Further, the signal current of the back light is about 10 to 20 mW at the time of recording and about 0.5 to 2 mW at the time of reproduction. Therefore, by setting the threshold value of the gain
以上のように本実施の形態によれば、既存の回路を利用してゲイン切り替え用信号を発生させることが可能となるので、専用端子が不要となり、受発光装置の小型化が図れる。
また、後方光を利用するため、光ディスクへの入射光量を維持できるため、光の利用効率を低下させないという利点もある。
As described above, according to the present embodiment, a gain switching signal can be generated using an existing circuit, so that a dedicated terminal is not necessary, and the light emitting and receiving device can be downsized.
Further, since the amount of light incident on the optical disk can be maintained because the back light is used, there is an advantage that the light use efficiency is not lowered.
なお、レーザの出射光量を高精度に制御する必要が無ければ、フォトダイオード11からの信号を駆動用電源9にフィードバックしない構成もありうる。
If there is no need to control the emitted light quantity of the laser with high accuracy, there may be a configuration in which the signal from the photodiode 11 is not fed back to the
また、本実施の形態では半導体レーザが一つの場合について示したが、CD用、DVD用、次世代DVD用に複数あってもよいし、それらがモノリシックに集積された構成であってもよい。この場合、例えば、CD用レーザとDVD用レーザとがモノリシックに集積され、次世代DVD用レーザが別個設けられていてもよい。また、記録用レーザと再生用レーザとが別個にあるいはモノリシックに修正された構成でもよい。 In the present embodiment, the case where there is one semiconductor laser is shown. However, a plurality of CDs, DVDs, and next-generation DVDs may be provided, or a monolithic integrated configuration may be used. In this case, for example, a CD laser and a DVD laser may be monolithically integrated, and a next-generation DVD laser may be provided separately. Further, the recording laser and the reproducing laser may be modified separately or monolithically.
この場合、第1のフォトダイオード1や第2のフォトダイオード11を共用する構成であれば、部品点数を少なくでき、さらに装置の小型化が図れる。 In this case, if the first photodiode 1 and the second photodiode 11 are shared, the number of parts can be reduced and the apparatus can be further downsized.
半導体レーザやフォトダイオードの配置や個数等も本実施の形態に限定されず、例えば、第1のフォトダイオード1と第2のフォトダイオード11とが別の基板に形成されていてもよいし、半導体レーザ8がさらに別の基板に設けられていてもよい。
The arrangement and number of semiconductor lasers and photodiodes are not limited to those in this embodiment. For example, the first photodiode 1 and the second photodiode 11 may be formed on different substrates, or the semiconductor. The
また、第1のフォトダイオード1や第2のフォトダイオード11がそれぞれ分割されていてもよい。 Further, the first photodiode 1 and the second photodiode 11 may be divided.
また、第2のフォトダイオード11からの信号は直接、駆動用電源9にフィードバックされなくてもよく、別途設けられた電源駆動用IC(図示せず)に入力されてもよい。
Further, the signal from the second photodiode 11 may not be directly fed back to the driving
本発明に係る受発光装置は、半導体レーザの出力パワーに応じてゲインを切り替える機能を有しており、CDやDVDおよび青色光を利用する次世代DVD等に用いられる光ピックアップ装置に利用でき、有用である。 The light emitting / receiving device according to the present invention has a function of switching the gain according to the output power of the semiconductor laser, and can be used for an optical pickup device used for a next-generation DVD using a CD, a DVD, and blue light, Useful.
1 フォトダイオード
2 オペアンプ
3 第1のゲイン抵抗
4 第2のゲイン抵抗
5 基準電圧源
6 出力端子
7 スイッチ回路
8 半導体レーザ
9 レーザ駆動用電源
10 信号入力端子
11 フォトダイオード
12 制御回路
20 シリコン基板
21 半導体レーザ
22 溝
23 反射ミラー
24 光路
25 信号光
26 第1のフォトダイオード
27 第2のフォトダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記増幅回路は、オペアンプと複数のゲイン抵抗と前記複数のゲイン抵抗の切り替えを行うスイッチとを少なくとも備え、
前記複数のゲイン抵抗は、前記オペアンプの入力の一方に一端が、前記オペアンプの出力に他端が接続されるように並列接続され、
前記ゲイン抵抗の切り替えは前記第2のフォトダイオードからの信号に基づいて行われることを特徴とする受発光装置。 A semiconductor laser, a first photodiode for receiving return light reflected and returned from the forward light emitted from the semiconductor laser, and a second photodiode for receiving backward light emitted from the semiconductor laser; A light emitting / receiving device comprising an amplifier circuit for converting and amplifying a current signal generated by the first photodiode into a voltage signal,
The amplifier circuit includes at least an operational amplifier, a plurality of gain resistors, and a switch for switching the plurality of gain resistors,
The plurality of gain resistors are connected in parallel so that one end is connected to one input of the operational amplifier and the other end is connected to the output of the operational amplifier.
Switching between the gain resistors is performed based on a signal from the second photodiode.
前記半導体レーザから出射される後方光によって前記第2のフォトダイオードで発生した信号を前記制御回路に入力し、前記第2のフォトダイオードからの信号によって前記制御回路を動作させることを特徴とする請求項1または2に記載の受発光装置。 The light emitting and receiving device further includes a control circuit for controlling the switching operation of the switch,
The signal generated in the second photodiode by back light emitted from the semiconductor laser is input to the control circuit, and the control circuit is operated by a signal from the second photodiode. Item 3. The light emitting and receiving device according to Item 1 or 2.
前記第2のフォトダイオードからの信号に基づいて前記電源の動作を制御し、前記半導体レーザの出力パワーをコントロールすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の受発光装置。 The light emitting / receiving device further includes a power source for driving the semiconductor laser,
4. The light receiving and emitting device according to claim 1, wherein an operation of the power source is controlled based on a signal from the second photodiode to control an output power of the semiconductor laser. 5.
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