JP2007149260A - 受光素子回路、光ヘッド装置、光ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 受光素子回路に使用される増幅回路の回路構成の簡素化及び消費電力の削減を実現する。
【解決手段】 逆相基準電圧生成回路30は、外部から供給される電源電圧Vcc及び基準電圧Vref1から、差動出力回路S1の逆相側基準電圧Vref2を生成する。正相出力増幅回路A1は、光電変換回路I1の出力信号が非反転入力端子に供給され、基準電圧Vref1が正相側基準電圧として反転端子に供給され、受光素子P1に光が照射されないとき、前記正相側基準電圧Vref1を出力する。逆相出力増幅回路A2は、光電変換回路I1の出力信号が反転入力端子に供給され、逆相基準電圧Vref2が非反転端子に供給され、受光素子P1に光が照射されないとき、正相側基準電圧Vref1より高い規定電圧Vprを出力する。
【選択図】 図2
【解決手段】 逆相基準電圧生成回路30は、外部から供給される電源電圧Vcc及び基準電圧Vref1から、差動出力回路S1の逆相側基準電圧Vref2を生成する。正相出力増幅回路A1は、光電変換回路I1の出力信号が非反転入力端子に供給され、基準電圧Vref1が正相側基準電圧として反転端子に供給され、受光素子P1に光が照射されないとき、前記正相側基準電圧Vref1を出力する。逆相出力増幅回路A2は、光電変換回路I1の出力信号が反転入力端子に供給され、逆相基準電圧Vref2が非反転端子に供給され、受光素子P1に光が照射されないとき、正相側基準電圧Vref1より高い規定電圧Vprを出力する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、DVDやCD等の光ディスクに情報を記録あるいは光デスクに記録された情報を再生する光ディスク装置に関し、特に光ディスク装置に適用される受光素子回路に関する。
パソコンに内蔵されるディスクドライブあるいはDVDレコーダ等の光ディスク装置により、光ディスクに記録された情報を例えば再生する場合、光ディスク半径方向に移動する光ピックアップから光ディスクの記録面に、レーザ光が照射される。記録面を反射したレーザ光は、光ピックアップ内に設けられた受光素子回路(一般に半導体集積回路)の受光素子により受光され、光検知信号が生成される。この光検知信号に基づいて、レーザ光のフォーカシング、トラッキング、ならびに情報再生が行われる。
受光素子回路では、例えば4分割受光素子により、光ディスク記録面からの反射光が受光される。各受光素子は受光した反射光を光電変換し、反射光の強度に応じた電流を発生する。この電流は電流/電圧変換により電圧に変換され、更に電圧増幅器により増幅され、上記光検知信号として提供される。この光検知信号は一般にフラットケーブルなどのフレキシブルなケーブルを介して、光ディスク装置に固定された信号処理部に供給される。
信号処理部では、光ピックアップ(受光素子回路)から供給された光検知信号に基づいて、フォーカス制御信号及びトラッキング制御信号等のサーボ信号、ならびに情報再生信号を生成する。信号処理部により生成されたサーボ信号は、上記フラットケーブルを経由して光ピックアップに供給され、レーザ光のフォーカス制御及びトラッキング制御に使用される。
今日の光ディスク装置において、ディスクの高密度化のためディスクからの情報読み出し/書き込み時間短縮、ドライブの応答速度の向上が必要となる。このため、受光素子回路より出力されるHF信号は、一般的に正相/逆相の差動出力信号形式とする手法が採用されている。
差動出力信号形式の場合、互いに逆相関係にある正相信号と逆相信号が同時に出力される。信号を受信する信号処理部では、正相信号と逆相信号の差を生成することで、信号振幅を2倍にして信号のダイナミックレンジを拡大し、更に正相信号と逆相信号に含まれる同相のノイズ成分が除去される。従って、差動出力信号形式の信号伝送は、ノイズに強いという利点を有する。
一方で、高速化に伴い、ディスクドライブの消費電力が大きくなるため、ディスクドライブ内の熱上昇が大きくなり、ドライブの歩留まり、マージンを減少させる等の大きな問題がある。
受光素子回路は一般的にHF信号の他に、信号処理回路で生成されるサーボ信号の元になる信号を出力する形態となっており、受光素子は多いものでは数十個にも及び、増幅素子がその分増え回路規模の増加にも繋がっており、結果受光素子回路自体の消費電力の増加にも繋がってしまう。
下記特許文献1には、このような差動信号出力形式の受光素子回路を開示している。この文献では、外部から供給される基準電圧から、正相信号側増幅器の基準電圧と逆相信号側増幅器の基準電圧を、受光素子回路内部で生成し、信号を差動形式で出力する受光素子回路が示されている。
特開2002−198748号
上記特許文献1では、受光素子回路において、各受光素子について設けられる差動信号出力形式の増幅回路には、基準電圧として、外部から入力した基準電圧と、内部で生成した正相用基準電圧と、内部で生成した逆相用基準電圧の3つの基準電圧が使用される。外部か入力した基準電圧より所定レベル高い電圧を正相信号用基準電圧として用い、外部から入力される基準電圧よりも所定レベル低い電圧を逆相信号用基準電圧として用いている。
このような受光素子回路の場合、回路構成が複雑となり、また信号のダイナミックレンジを容易に広くとれるが、その分、消費電流が増加することになる。
近年の受光素子回路では、数十個に及ぶ受光素子が使用され、受光素子ごとに上記したような差動信号出力形式の増幅回路が必要となる。従って、信号増幅回路の簡素化ならびに低消費電力化が強く望まれている。
本発明は、受光素子回路に使用される増幅回路の回路構成の簡素化及び消費電力の削減を目的とする。
本発明では、受光素子回路の増幅回路には、基準電圧として、外部から入力される基準電圧(もしくは内部生成の基準電圧)と、逆相信号用基準電圧の2種類のみが使用される。
すなわち本発明の一実施形態に係る受光素子回路は、情報信号を有する光を光電変換し、光電変換された情報信号を増幅して出力する受光素子回路において、前記情報信号を有する光を電流に変換する受光素子と、前記受光素子から得られる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、前記電流電圧変換回路の出力信号を増幅し、差動信号として出力する差動出力回路と、前記受光素子回路の電源電圧及び基準電圧から、前記差動出力回路の逆相側基準電圧を生成する逆相側基準電圧生成回路とを具備する。
前記差動出力回路は、前記光電変換回路の出力信号が非反転入力端子に供給され、前記基準電圧が正相側基準電圧として反転端子に供給され、前記受光素子に光が照射されないとき、前記正相側基準電圧を出力する正相出力側増幅回路と、前記光電変換回路の出力信号が反転入力端子に供給され、前記逆相側基準電圧が非反転端子に供給され、前記受光素子に光が照射されないとき、前記正相側基準電圧より高い所定電圧を出力する逆相出力側増幅回路とを具備する。
受光素子回路に使用される増幅回路の回路構成の簡素化及び消費電力の削減が実現される。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1に本発明による受光素子回路が適用される光ヘッド装置(光ピックアップ)11を有する光ディスク装置の一例を示す。
図1に示す光ディスク装置1は、光ヘッド装置11から照射されるレーザー光を、光ディスクDに集光することで、光ディスクDに情報を記録、または光ディスクDに記録された情報を再生する。
光ヘッド装置11は、光源、例えば半導体レーザー素子、あるいは波長405nm〜780nmのレーザーダイオード(LD)21を含む。LD21から出力されたレーザー光は、コリメートレンズ22により平行光化され、偏向ビームスプリッタ(PBS)23、光分割素子(HOE)24およびλ/4板25を通り、対物レンズ26により、光ディスクDに集光される。
光ディスクにレーザー光を集光することにより、光ディスク盤面に書き込まれている情報の再生、またはディスクへの情報の書き込みを行う。
光ディスクDからの反射光は、対物レンズ26を通り、λ/4板25およびHOE24から、PBS23へと入射される。PBS23により反射されたレーザー光はフォーカスレンズ27により、所定配列の検出領域が設けられた受光素子回路28へ入射される。
受光素子回路28により、入射光は光電変換、電流/電圧変換及び増幅され、光ヘッド装置11後段の信号処理部12に、光検知信号として出力される。信号処理部12は、光ヘッド装置11からの光検知信号に基づいて、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号などのサーボ信号、ならびにHF信号等の信号を生成する。フォーカスエラー信号に基づいてフォーカス制御回路(図示せず)は光ヘッド装置11から出射されるレーザー光のフォーカスを制御する。トラッキングエラー信号に基づいて、トラッキング制御回路(図示せず)は光ヘッド装置11から出射されるレーザー光のトラッキングを制御する。データ再生回路(図示されず)はHF信号に基づいて、光ディスクに記録されたデータを再生する。これらフォーカスを制御、トラッキング制御回路及びデータ再生回路は、周知の技術であるので、詳細な説明は割愛する。
図2に本発明の一実施形態に係る受光素子回路28の回路構成を示す。
一般に受光素子回路は、トラッキングエラー信号生成用の複数の受光素子、フォーカスエラー信号生成用の複数の受光素子、及び各受光素子について設けられる複数の増幅回路を含む。図2は1つの受光素子P1に関する回路構成のみが示されている。
図1の信号処理部12から受光素子回路28へ、受光素子回路電源電圧Vcc及び基準電圧Vref1が供給される。図2に示すように、基準電圧Vref1は電流電圧変換増幅回路I1の非反転入力端子と正相出力側の出力増幅回路A1に、正相基準電圧として入力される。増幅器S1は差動出力回路である。
受光素子P1に入射された光信号は光電変換される。受光素子P1に光が入射されると、入射された光の強度に比例した電流が受光素子P1のカソード側からアノード側に流れる。電流電圧変換回路I1の非反転端子を介して、変換された電流が流れるため、電流電圧変換回路I1は、基準電圧Vref1よりも正側の電圧を出力する。電流電圧変換回路I1により変換された電圧は、出力増幅回路A1及びA2に入力される。
受光素子P1に光が入射されない場合には、電流電圧変換回路I1の非反転端子及び出力は基準電圧Vref1である。この該基準電圧Vref1が正相出力増幅回路A1に入力されるため、正相出力電圧Vout1としては基準電圧Vref1が出力される。
受光素子P1へ光が入射された場合、その入射される光パワーが大きくなるにつれて、電流電圧変換回路I1の出力電圧が基準電圧Vref1よりも正側に移行するので、増幅回路A1の正相出力電圧Vout1は、基準電圧Vref1を基準として、正側方向に電位が移行する。
逆相基準電圧回路30は、基準電圧Vref1及び受光素子回路電源電圧Vccから、逆相基準電圧Vref2を生成する。逆相基準電圧Vref2は、逆相出力側の出力増幅回路A2に供給される。
逆相基準電圧Vref2を出力増幅回路A2の非反転端子に入力することにより、受光素子P1に光が入射されない場合に、出力増幅回路A2は逆相出力として逆相規定電圧Vprを出力する。
受光素子P1へ光が入射され、その入射される光パワーが大きくなるにつれて、電流電圧変換回路I1の出力電圧は基準電圧Vref1よりも正側に移行し、その出力が逆相出力増幅回路A2の反転入力に入力される。出力増幅回路A2の逆相出力電圧Vout2は、内部生成された逆相基準電圧レベルVref2を基準として、負側方向に電位が移行する。
受光素子P1に入射された光の光パワーと、正相出力電圧Vout1及び逆相出力電圧Vout2の関係を図3に示す。
正相出力電圧Vout1は、光パワーが入射されていない場合には基準電圧Vref1であり、光パワーの上昇につれて、基準電圧Vref1を基準として、この電圧よりも正側に上昇する。同様に、逆相出力電圧Vout2は、光パワーが入射されていない場合には逆相規定電圧Vprであり、光パワーの上昇につれて負側に下降する。
また、入射される光パワーが減少すると、正相出力電圧Vout1は基準電圧Vref1側に戻り、逆相出力電圧Vout2も逆相規定電圧Vpr側に戻っていく。
このとき、逆相出力増幅回路A2の規定電圧Vprから基準電圧Vref1の間の範囲は、受光素子回路(出力増幅回路A1、A2)のダイナミックレンジと同様の電圧範囲に設定される。
例えば、本実施形態において、受光素子回路電源電圧Vccが5V、正相および逆相出力増幅回路A1、A2の差動出力のダイナミックレンジが1.1V、基準電圧Vref1が2.1Vである場合には、電流電圧変換回路I1と正相出力増幅回路A1には基準電圧Vref1として2.1Vが入力され、逆相出力増幅回路A2は、2.1V(=Vref1)+1.1V(=ダイナミックレンジ分の電圧)=3.2Vを逆相規定電圧Vprとして出力する。言い換えると、受光素子P1に光が入射されていない場合、逆相出力増幅回路A2がこの逆相規定電圧Vpr(=3.2V)を出力するように、逆相基準電圧Vref2と、出力増幅回路A2の入力抵抗及びフィードバック抵抗の値が設定される。
これにより、正相出力電圧Vout1は外部からの入力である基準電圧Vref1からダイナミックレンジの範囲で、逆相出力電圧Vout2は逆相規定電圧Vprから基準電圧Vref1までの範囲で、受光素子P1に入射される光パワーに対応する振幅の信号を出力することになる。このように、ダイナミックレンジを必要以上に大きく取らないことにより、受光素子回路の消費電力削減を図る。
ここで、一般的な増幅回路の簡易構成を図4に示す。
増幅回路の出力段はエミッタフォロアで、トランジスタTr5とTr6の2段構成となっている。正常動作時にはトランジスタTr6のベース−エミッタ間電圧は0.7V以上必要となる。出力電圧が下がり、ベース−エミッタ間電圧である0.7Vになると、出力波形はそれ以下の電圧を出力することが出来ず、クリップしたような状態となる。これが波形歪みの原因になる。また、0.7V付近の出力電圧を頻繁に使用すると、増幅回路の消費電流が増加してしまう。従って、このような増幅回路の出力電圧は、0.7V付近より高い電圧範囲を使用することが望まれる。
本発明の場合、図3の説明及び波形図から分かるように、0.7V付近以下の出力電圧は使用されない。0.7V付近以下の出力電圧を使用しなくとも、十分なダイナミックレンジ(S/N比)を確保することが出来る。
以上説明したように本実施形態によれば、増幅回路の基準電圧が2種類(Vref1、Vref2)であることから、従来回路より増幅回路自体の回路構成が簡素化される。回路の簡素化及び出力ダイナミックレンジを押さえることによって低消費電力化が可能である。また、従来回路に比べ基準電圧発生回路を1種類削減できることからも、回路の簡素化ならびに低消費電力化が可能である。
更に、従来のように3種類の基準電圧の温度ドリフトを各回路で合わせこむよりも、2種類の基準電圧での温度ドリフトを合わせることのほうが回路的に簡単であり、結果的に温度ドリフトに強い。また、外部基準電圧Vref1以下の電圧を用いないのでひずみが生じにくくなる。
次に本発明の第2実施形態を説明する。
図5に、逆相基準電圧Vref2と正相基準電圧Vref1とを、共に受光素子回路内部で生成する場合の回路構成を第2実施形態として示す。
基準電圧生成回路は受光素子回路に入力される電源電圧を利用し、内部/正相基準電圧Vref1を生成する。基準電圧Vref1は電流電圧変換回路I1へも供給され、さらに受光素子回路28の基準電圧出力端子から、受光素子回路28の後段に接続される信号処理IC(信号処理部)へも供給され、サーボ系信号の基準電圧として利用される。
後段の信号処理ICへ基準電圧を受光素子回路28から供給することにより、受光素子回路28側基準電圧と後段信号処理ICの基準電圧との温度ドリフトが一致するために、温度ドリフトに強いシステム構成が可能となる。
後段の信号処理ICへ基準電圧を受光素子回路28から供給することにより、受光素子回路28側基準電圧と後段信号処理ICの基準電圧との温度ドリフトが一致するために、温度ドリフトに強いシステム構成が可能となる。
以上のように第2実施形態によれば、第1実施形態で示した効果に加え、内部基準電圧が後段回路の基準電圧にも使用されるため、後段回路との電位整合がとりやすい。また、後段回路には受光素子回路からの基準電圧供給であり、基準電圧のドリフトは後段回路にも反映されるため、受光素子回路側と後段回路側でドリフトをなくすことが出来る。
次に、本発明の第3実施形態を説明する。
図6に基準電圧Vref1を内部生成するか、もしくは外部入力するか切替える切替スイッチSW1を、受光素子回路28に設けた回路例を第3実施形態として示す。
図6では、外部から基準電圧Vref1が入力される場合には、切替信号により切替えスイッチSW1をオフとし、受光素子回路内の電流電圧変換回路I1に供給される基準電圧と正相出力増幅回路A1に用いられる基準電圧として、外部入力される基準電圧を用いる。
その時、逆相出力増幅回路A2側に用いる逆相基準電圧Vref2は、これまでの記述同様に、逆相基準電圧生成回路32で生成され、逆相出力増幅回路A2の非反転端子に入力される。この逆相基準電圧Vref2は切替えスイッチSWの制御の影響は受けない。
また、外部からの基準電圧供給がない場合には、切替信号により切替えスイッチSW1をオンとし、内部基準電圧生成回路33で生成された基準電圧Vref1を、電流電圧変換回路I1と正相出力増幅回路A1に供給する。逆相出力増幅回路A2に供給する逆相基準電圧Vref2は上記同様に生成され、逆相出力増幅回路A2に入力される。
さらに、内部基準電圧生成回路33で生成された基準電圧Vref1は、受光素子回路の基準電圧入出力端子から、後段の信号処理部12に基準電圧として出力される。
これにより、受光素子回路側と信号処理部12側の基準電圧とを一致させることが出来るので、温度ドリフトは両者回路に反映され、温度ドリフトに対して強くなる。
後段信号処理部12は基準電圧Vref1を入力するものと出力するものが存在する。この第3実施形態による受光素子回路であれば、その両方に対応が可能である。
尚、この実施形態で説明した受光素子回路では、基準電圧Vref1の入出力をスイッチにより切り替えるようになっているが、マスクオプションとして基準電圧入力専用受光素子回路と基準電圧出力専用の受光素子回路の2種類を製作して、基準電圧の供給方式が異なるシステムに対応してもよい。
以上の説明はこの発明の実施の形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができる。
1…光ディスク装置、11…光ヘッド装置、21…レーザーダイオード、22…コリメートレンズ、23…偏向ビームスプリッタ、24…光分割素子、25…λ/4板、26…対物レンズ、27…フォーカスレンズ、28…受光素子回路、D…光ディスク、P1…受光素子、S1…差動出力回路
Claims (6)
- 情報信号を有する光を光電変換し、光電変換された情報信号を増幅して出力する受光素子回路において、
前記情報信号を有する光を電流に変換する受光素子と、
前記受光素子から得られる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路の出力信号を増幅し、差動信号として出力する差動出力回路と、
前記受光素子回路の電源電圧及び基準電圧から、前記差動出力回路の逆相側基準電圧を生成する逆相側基準電圧生成回路と、を具備し、
前記差動出力回路は、
前記光電変換回路の出力信号が非反転入力端子に供給され、前記基準電圧が正相側基準電圧として反転端子に供給され、前記受光素子に光が照射されないとき、前記正相側基準電圧を出力する正相出力側増幅回路と、
前記光電変換回路の出力信号が反転入力端子に供給され、前記逆相側基準電圧が非反転端子に供給され、前記受光素子に光が照射されないとき、前記正相側基準電圧より高い所定電圧を出力する逆相出力側増幅回路と、
を具備することを特徴とする受光素子回路。 - 前記基準電圧は、前記受光素子回路に外部から供給され、前記電流電圧変換回路は、前記電流を前記外部から供給される基準電圧を基準として電圧に変換し、前記受光素子に光が照射されないとき、前記基準電圧を出力することを特徴とする請求項1記載の受光素子回路。
- 前記基準電圧を前記電源電圧から生成する基準電圧生成回路を更に具備することを特徴とする請求項1項記載の受光素子回路。
- 前記基準電圧を前記電源電圧から生成する基準電圧生成回路と、
前記基準電圧を入出力するための入出力端子と、
前記基準電圧を前記入出力端子を介して外部から入力して使用するか、あるいは前記基準電圧生成回路により生成して使用するか切替える切替回路を更に具備することを特徴とする請求項1又は2項記載の受光素子回路。 - 光ディスクの記録面に記録された情報を再生する光ディスク装置に適用され、前記記録面を反射した光を受光する受光素子回路を有する光ヘッド装置であって、
前記受光素子回路は、
前記記録面を反射し情報信号を有する光を受光して電流に変換する受光素子と、
前記受光素子から得られる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路の出力信号を増幅し、差動信号として出力する差動出力回路と、
前記受光素子回路の電源電圧及び基準電圧から、前記差動出力回路の逆相側基準電圧を生成する逆相側基準電圧生成回路と、を具備し、
前記差動出力回路は、
前記光電変換回路の出力信号が非反転入力端子に供給され、前記基準電圧が正相側基準電圧として反転端子に供給され、前記受光素子に光が照射されないとき、前記正相側基準電圧を出力する正相出力側増幅回路と、
前記光電変換回路の出力信号が反転入力端子に供給され、前記逆相側基準電圧が非反転端子に供給され、前記受光素子に光が照射されないとき、前記正相側基準電圧より高い所定電圧を出力する逆相出力側増幅回路と、
を具備することを特徴とする光ヘッド装置。 - 光ディスクの記録面に光を集光させる集光手段と、前記記録面を反射し情報信号を有する光信号を光電変換し、光電変換された情報信号を増幅し光検知信号として出力する受光素子回路を有する光ヘッド装置と、
前記光検知信号に基づいて、前記光ヘッド装置から出射されるレーザー光のフォーカスを制御するためのフォーカス制御信号を生成するフォーカス制御回路と、
前記光検知信号に基づいて、前記光ヘッド装置から出射されるレーザー光のトラッキングを制御するためのトラッキング制御信号を生成するトラッキング制御回路と、
前記光検知信号から、前記光ディスクに記録されたデータを再生するデータ再生回路とを具備する光ディスク装置であって、
前記受光素子回路は、
前記光信号を電流に変換する受光素子と、
前記受光素子から得られる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路の出力信号を増幅し、差動信号として出力する差動出力回路と、
前記受光素子回路の電源電圧及び基準電圧から、前記差動出力回路の逆相側基準電圧を生成する逆相側基準電圧生成回路と、を具備し、
前記差動出力回路は、
前記光電変換回路の出力信号が非反転入力端子に供給され、前記基準電圧が正相側基準電圧として反転端子に供給され、前記受光素子に光が照射されないとき、前記正相側基準電圧を出力する正相出力側増幅回路と、
前記光電変換回路の出力信号が反転入力端子に供給され、前記逆相側基準電圧が非反転端子に供給され、前記受光素子に光が照射されないとき、前記正相側基準電圧より高い所定電圧を出力する逆相出力側増幅回路と、
を具備することを特徴とする光ディスク装置。
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