JP4923953B2 - 信号処理回路及び光ディスク装置 - Google Patents

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Description

本発明は、信号処理回路及びそれを備えた光ディスク装置に関する。
従来より、CD(Compact Disc)やDVD(Digital Versatile Disk)などの光ディスクに記録されたデータを再生する光ディスク装置が広く知られている。
この光ディスク装置において、光ディスクに記録されているデータの読み取りは、光電変換回路及び信号処理回路を有するフォトディテクタ(PD)によって次のように行われる。
まず、レーザ光源から発せられる光ビームを光ディスクに記録面上にビームスポットとして照射する。フォトディテクタの光電変換回路は、照射したビーム光の光ディスクによる反射光を受光し、受光強度に応じた電圧を出力する。なお、光電変換回路は、複数に分割された受光面を有しており、光ディスクからの反射光を受光して受光面の分割数に対応した複数の信号を出力する。
信号処理回路では、光電変換回路の出力信号に対して種々の信号処理を施すことによって、フォーカスサーボやトラッキングサーボ等の各種サーボ制御を行い、光ディスクに記録されているデータを再生する(例えば、特許文献1参照)。
ここで、従来の信号処理回路において、光電変換回路から出力される複数の信号に基づいて、RF信号を生成する構成の一例について図面を参照して説明する。図6は従来の信号処理回路100におけるRF信号を生成する構成を示す図である。なお、この信号処理回路100は、光電変換回路において生成される電圧信号であって、4分割された受光面それぞれに対応する入射光に応じた電圧信号(SigA〜SigD)を入力して互いに位相が反転したRF+信号及びRF−信号を生成するものである。なお、これらSigA〜SigDは基準電圧Vcを基準とする信号である。
図6に示すように、この信号処理回路100は、RF+信号を生成して出力する第1RF回路101と、RF−信号を生成して出力する第2RF回路102とを有している。
第1RF回路101は、光電変換回路から出力されるSigA〜SigDを合成するための入力抵抗R100〜R103と、合成された信号を非反転増幅する差動アンプAMP100と、差動アンプAMP100の増幅率を調整する抵抗R109,R110と、RF+信号の直流動作点を調整するための抵抗R108及びアンプAMP101とを備えている。
また、第2RF回路102は、光電変換回路から出力されるSigA〜SigDを合成するための入力抵抗R104〜R107と、合成された信号を反転増幅する差動アンプAMP102と、差動アンプAMP102の増幅率を調整する抵抗R112,R113と、RF−信号の直流動作点を調整するための抵抗R111及びアンプAMP103とを備えている。
このように構成された第1RF回路101及び第2RF回路102は共に光電変換回路から出力されるSigA〜SigDを入力抵抗R100〜R107を介して合成し、第1RF回路101において非反転の差動アンプAMP100によって増幅してRF+信号を、第2RF回路102において反転の差動アンプAMP102によってRF−信号をそれぞれ出力する。なお、入力抵抗R100〜R107は同一抵抗値、抵抗R109とR112の抵抗値はR100の抵抗値の1/4、抵抗R108とR110とは同一抵抗値、抵抗R111とR113とは同一抵抗値としている。
RF+信号及びRF−信号を基準電圧Vcを基準として生成すると、これらの信号のダイナミックレンジが十分にとることができない。そこで、これらの信号の直流動作点を調整するために、ボルテージフォロアを構成するアンプAMP101によって電圧V2を抵抗R108を介して出力し、ボルテージフォロアを構成するアンプAMP103によって電圧V1を抵抗R110を介して出力して、RF+信号を電圧V2を基準として出力し、RF−信号を電圧V1を基準として出力するようにしている。
特開2000−269762号公報
しかしながら、上記従来の信号処理回路においては、第1RF回路101と第2RF回路102とで異なる差動アンプAMP100,AMP102を有することになるため、これらの差動アンプAMP100,AMP102の特性のばらつきにより、図7に示すように、第1RF回路101から出力されるRF+信号と第2RF回路102とから出力されるRF−信号との間で周波数特性や群遅延特性などにおいて微妙な信号品質の違いがでてくる。この微妙な信号品質の違いにより、データとして使用できる周波数帯域が低くなってしまうなどの問題がある。
しかも、第1RF回路101と第2RF回路102とでそれぞれ別個の差動アンプAMP100,AMP102を用いているために、差動アンプ2つ分のレイアウト面積が必要となっていた。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、複数の信号を合成した入力信号の電圧と基準電圧とをそれぞれ入力し、これらの電圧間の差に応じた電流を差動出力する第1ノード及び第2ノードを有する差動アンプと、前記第1ノードに第1負荷を介して接続され、前記第1ノードに第1電圧を印加する第1電圧源と、前記第2ノードに第2負荷を介して接続され、前記第2ノードに第2電圧を印加する第2電圧源と、前記第1ノード及び前記第2ノードの電圧をそれぞれドライブする出力段とを備えた信号処理回路を提供することにした。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記差動アンプは、第1トランジスタと第2トランジスタからなる一対のトランジスタと、これらのトランジスタのエミッタにそれぞれ接続された第1定電流源及び第2定電流源と、前記一対のトランジスタのエミッタ間に接続された抵抗と、前記一対のトランジスタのコレクタにそれぞれ接続された第3定電流源及び第4定電流源とを備えており、前記第1トランジスタのベースに前記入力信号の電圧を入力し、前記第2トランジスタのベースに前記基準電圧を入力すると共に、前記第1トランジスタのコレクタを第1ノードとし、前記第2トランジスタのコレクタを第2ノードとすることにした。
また、請求項3に記載の発明は、光ディスクに記録されたデータを再生する光ディスク装置において、受光面が複数に分割され、前記光ディスクからの反射光を受光して前記受光面の分割数に対応した複数の信号を出力する光電変換部と、前記複数の信号を合成した入力信号の電圧と基準電圧とをそれぞれ入力し、これらの電圧間の差に応じた電流を差動出力する第1ノード及び第2ノードを有する差動アンプと、前記第1ノードに第1負荷を介して接続され、前記第1ノードに第1電圧を印加する第1電圧源と、前記第2ノードに第2負荷を介して接続され、前記第2ノードに第2電圧を印加する第2電圧源と、前記第1ノード及び前記第2ノードの電圧をそれぞれドライブする出力段とを備えたことを特徴とする光ディスク装置を提供することにした。
本発明によれば、互いに位相が反転したRF+信号及びRF−信号をその直流動作点をそれぞれ調整しつつも、同一の差動アンプを用いてその生成を行うことができるため、回路構成を同一のものとすることができ、従って、RF+信号及びRF−信号の周波数特性や群遅延特性などのAC(交流)特性の違いを低減することができる。さらに、本発明によれば、差動アンプを共通化しているため、レイアウト面積を削減することができる。
本実施形態における光ディスク装置は、光電変換回路と信号処理回路とを備えており、光電変換回路は、受光面が複数に分割され、光ディスクからの反射光を受光して受光面の分割数に対応した複数の信号を出力する。
また、信号処理回路は、光電変換回路から出力される複数の信号を合成した入力信号の電圧と基準電圧とをそれぞれ入力し、これらの電圧間の差に応じた電流を差動出力する第1ノード及び第2ノードを有する差動アンプと、第1ノードに第1負荷を介して接続される第1電圧を出力する第1電圧源と、第2ノードに第2負荷を介して接続される第2電圧を出力する第2電圧源と、第1ノード及び第2ノードの電圧をそれぞれドライブして互いに位相が反転したRF+信号及びRF−信号を出力する出力段とを備えている。
このようにRF+信号用とRF−信号用とでそれぞれ別個の差動アンプを用いるこなく、RF+信号及びRF−信号をその直流動作点をそれぞれ調整しつつも、出力することができるので、RF+信号及びRF−信号の周波数特性や群遅延特性などのAC特性の違いを低減することができ、さらにレイアウト面積を削減することができる。
差動アンプとしては、例えば、第1トランジスタと第2トランジスタからなる一対のトランジスタと、これらのトランジスタのエミッタにそれぞれ接続された第1定電流源及び第2定電流源と、一対のトランジスタのエミッタ間に接続された抵抗と、一対のトランジスタのコレクタにそれぞれ接続された第3定電流源及び第4定電流源とを備え、第1トランジスタのベースに入力信号の電圧を入力し、第2トランジスタのベースに基準電圧を入力すると共に、第1トランジスタのコレクタを第1ノードとし、第2トランジスタのコレクタを第2ノードとすることにより、構成が複雑にならずにすむ。
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を詳説する。図1は、本実施形態の光ディスク装置1の概略構成図である。
本実施形態における光ディスク装置1は、図1に示すように、CD用の光信号であるレーザ光を出射するCD用レーザダイオード2と、DVD用の光信号であるレーザ光を出射するDVD用レーザダイオード3と、光学系4と、CDやDVDなどの光ディスク6から反射するレーザ光を受光して電気信号に変換するフォトディテクタ回路5と、光ディスク6を回転制御するためのサーボモータ7と、光学系4を介して分光されたレーザ光を電気信号に変換するフロントモニタフォトディテクタ回路10と、各レーザダイオード2,3からレーザ光を出射するための制御信号の生成処理、各フォトディテクタ回路5,10からの出力信号の処理、サーボモータ7への制御信号の生成処理などの各種信号処理を行うDSP11と、光ディスク装置1全体を制御するコントローラ12などから構成される。なお、光学系4は、レンズ20,21,25〜27と、プリズム22と、スプリッタ23と、反射ミラー24とを含んでいる。
光ディスク装置1において、インターフェイスを介してコントローラ12により記録用のデータを受信すると、コントローラ12は、DSP11を制御して、その記録するデータに応じて変調したレーザ光をCD用レーザダイオード2又はDVD用レーザダイオード3から出射させる。
CD用レーザダイオード2から出射されたレーザ光は、レンズ21及びプリズム22を介して、スプリッタ23に入射する。同様に、DVD用レーザダイオード3から出射されたレーザ光は、レンズ20及びプリズム22を介して、スプリッタ23に入射する。
スプリッタ23に入射したレーザ光は、このスプリッタ23によって、反射ミラー24方向とフロントモニタフォトディテクタ回路10方向へと分光される。反射ミラー24方向へ分光したレーザ光は、反射ミラー24での反射によってその光の方向が変更され、レンズ25によってコリメートされた後、レンズ27によって集光されて、光ディスク6に照射される。
光ディスク6に照射され、この光ディスク6で反射したレーザ光は、レンズ25,26、反射ミラー24、スプリッタ23、レンズ27を介して、フォトディテクタ回路5で受光される。また、光ディスク6に書き込まれたデータを読み取るときには、読み取りのためのレーザ光をCD用レーザダイオード2又はDVD用レーザダイオード3から出射する。以降上記と同様の経路で、分光されたレーザ光がフロントモニタフォトディテクタ回路10で受光され、光ディスク6で反射されたレーザ光がフォトディテクタ回路5で受光される。
フォトディテクタ回路5で受光されたレーザ光は、フォトディテクタ回路5によって電気信号に変換され、DSP11へ送信される。DSP11は、フォトディテクタ回路5から送信される電気信号に基づいて、フォーカスサーボやトラッキングサーボなどの制御等を行う。また、フロントモニタフォトディテクタ回路10で受光されたレーザ光は、フロントモニタフォトディテクタ回路10によって電気信号に変換され、DSP11へ送信される。DSP11は、フロントモニタフォトディテクタ回路10から送信される電気信号に基づいて、各レーザダイオード2,3から出射されるレーザ光の強度を検出し、各レーザダイオード2,3から出射するレーザ光の強度を調整する。
次に、フォトディテクタ回路5を構成する光電変換回路30及び信号処理回路40について図面を参照して具体的に説明する。このフォトディテクタ回路5は、COB(chip on board)パッケージに収納されている。なお、パッケージとしてCOBパッケージに代え、透明モールドパッケージ等を用いることもできる。図2は本実施形態におけるフォトディテクタ回路5の4分割受光面を示す図、図3は本実施形態における光電変換回路30の構成を示す図、図4は本実施形態における信号処理回路40の構成を示す図である。
まず、光電変換回路30の構成について図2及び図3を参照しながら説明する。
光電変換回路30は、図2に示すように、その受光面がA,B,C,Dの4つに分割されており、受光面A,B,C,Dにそれぞれ設けられたフォトダイオードPD1a〜PD1dで受光された反射光に応じた電圧信号SigA〜SigDをそれぞれ出力する光電変換ブロック31A〜31Dを備えている。
光電変換ブロック31Aは、差動アンプAMP1a,AMP2aと、抵抗R1a〜R5aとから構成されおり、フォトダイオードPD1aに流れる電流信号Ipd1aを差動アンプAMP1aにより電圧信号Vivに変換し、さらに差動アンプAMP2aによって所定の増幅率(=1+R5a/R4a)で増幅した信号SigAを出力する。なお、R1a=R2a、R3a=R4a//R5aである。また、光電変換ブロック31B〜31Dも光電変換ブロック31Aと同様の構成をとっており、それぞれ信号SigB〜SigDを出力する。
以上のように光電変換回路30では、受光面が4つに分割され、光ディスク6からの反射光を受光してそれぞれ分割された受光面に対応した複数の電気的な信号SigA〜SigDを出力するようにしており、信号SigA〜SigDの大きさはそれぞれ入射される反射光の強さにより決まる。
次に、信号処理回路40の構成について図4を参照しながら説明する。
信号処理回路40は、光電変換回路30から出力される複数の信号SigA〜SigDを合成した入力信号の電圧と基準電圧とをそれぞれ入力し、これらの電圧間の差に応じた電流Iaを差動出力する第1ノードT1及び第2ノードT2を有する差動アンプ41と、第1ノードT1に抵抗R15(第1負荷の一例に相当)を介して接続される第1電圧V1を出力する第1電圧源42と、第2ノードT2に抵抗R16(第2負荷の一例に相当)を介して接続される第2電圧V2を出力する第2電圧源43と、第1ノードT1及び第2ノードT2の電圧をそれぞれドライブ(電流増幅)する出力段44とを備えており、RF+信号及びRF−信号を同一の差動アンプ41で生成することができるものである。
差動アンプ41は、第1トランジスタQ1と第2トランジスタQ2からなる一対のトランジスタと、これらのトランジスタQ1,Q2のエミッタとグランドGNDとの間にそれぞれ接続された第1定電流源I1及び第2定電流源I2と、トランジスタQ1,Q2のエミッタ間に接続された抵抗R13と、第1,第2トランジスタQ1,Q2のコレクタと電源電圧Vddとの間にそれぞれ接続された第3定電流源I3及び第4定電流源I4と、第1,第2トランジスタQ1,Q2のコレクタとグランドGNDとの間にそれぞれ接続された第5定電流源I5及び第6定電流源I6とを備えている。
また、差動アンプ41には、信号SigA〜SigDをそれぞれ入力するための入力抵抗R6〜R9が第1トランジスタQ1のベースに接続されており、これにより第1トランジスタQ1のベースに入力信号の電圧が入力される。さらに、第2トランジスタQ2のベースには抵抗R14を介して基準電圧Vcが入力され、第1トランジスタQ1のコレクタが第1ノードT1に、第2トランジスタQ2のコレクタが第2ノードT2となっている。
第1電圧源42は、ボルテージフォロアを構成するアンプAMP7の入力に第1電圧V1が接続された構成をとり、第2電圧源43は、ボルテージフォロアを構成するアンプAMP8の入力に第2電圧V2が接続された構成をとる。
出力段44は、トランジスタQ3〜Q6及び定電流源I8〜I11とを有しており、第1ノードT1の電圧をドライブして電流増幅し、RF+信号として出力する。また、第2ノードT2の電圧をドライブして電流増幅し、RF−信号として出力する。この出力段44は、以下のように構成される。
トランジスタQ3のベースは第1ノードT1に接続され、トランジスタQ4のベースは第2ノードT2に接続される。トランジスタQ3のエミッタは定電流源I8の一端に接続されると共にトランジスタQ5のベースに接続される。トランジスタQ4のエミッタは定電流源I9の一端に接続されると共にトランジスタQ6のベースに接続される。トランジスタQ5のエミッタは定電流源I10の一端に接続され、トランジスタQ6のエミッタは定電流源I11の一端に接続される。トランジスタQ3,Q4のコレクタ及び定電流源I10,I11の他端はグランドGNDに接続され、トランジスタQ5,Q6のコレクタ及び定電流源I8,I9の他端は電源電圧Vddに接続される。
ここで、第3定電流源I3の電流値は、第1定電流源I1と第5定電流源I5の電流値とを加算した値(I3=I1+I5)であり、第4定電流源I4の電流値は、第2定電流源I2と第6定電流源I6の電流値とを加算した値(I4=I2+I6)である。また、抵抗R6〜R9は同一抵抗値であり、抵抗R14は抵抗R6を4で除した抵抗値(R14=R6/4)である。
このように本実施形態における差動アンプ41は、一方の入力に信号SigA〜SigDの合成信号を入力し、他方の入力に信号SigA〜SigDの直流動作点と同じ電圧である基準電圧Vcを入力しており、この2つの入力の電圧差を抵抗R13により電流値Iaの電流へ電流変換する。上述のようにI3=I1+I5、I4=I3+I6であるため、図4に示すように、Ib=Ic(=Ia)の電流が発生する。これらの電流Ib、Icにより抵抗R15、R16に電圧が発生し、第1ノードT1及び第2ノードT2の電圧が変化する。出力段44は、第1ノードT1及び第2ノードT2の電圧をドライブしてRF+信号及びRF−信号として出力する。
また、信号SigA〜SigDの入力が無ければ、電流Iaが発生しないため、電流Ib、Icも発生せず、V1、V2の電圧がそれぞれRF+信号の電圧、RF−信号の電圧となる。
このように、第1ノードT1に第1電圧V1を抵抗R15を介して印加し、第2ノードT2に第2電圧V2を抵抗R16を介して印加するように構成しているために、電圧V1、V2の設定により、RF+信号とRF−信号とで異なる直流動作点とすることができ、RF+信号及びRF−信号のダイナミックレンジを広げることができる。
また、抵抗R15、R16と抵抗R13とでRF+信号及びRF−信号のゲイン(Gain)が決定される。この差動アンプ41のゲイン式を下記に示す。
Figure 0004923953
また、信号処理回路40におけるゲイン式は、信号SigA〜SigDの4入力のため、以下のように差動アンプ41のゲインの1/4倍となる。
Figure 0004923953
以上のように構成された信号処理回路40の周波数特性(入力信号の周波数と入出力ゲインとの関係を示す特性)を図5に示す。このように本実施形態における信号処理回路40は、同一の差動アンプ41を用いてRF+信号とRF-信号とを生成しているために、これらの信号は周波数特性や群遅延特性などのAC特性のずれを抑制することができる。
しかも、従来回路ではRF+回路とRF−回路で異なる差動アンプを持っていたために、差動アンプ2つ分のレイアウト面積が必要となっていたが、本実施形態における信号処理回路40では差動アンプを共通化しているため、レイアウト面積を削減することが可能となる。
さらに、電圧V1、V2の設定により、RF+信号とRF−信号とで異なる直流動作点とすることができるため、RF+信号及びRF−信号のダイナミックレンジを広げることができる。
以上、本発明の実施の形態のうちのいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
例えば、本実施形態においては、定電流源I5,I6を設けたが、定電流源I1とI3とを同一電流値にし、定電流源I2とI4とを同一電流値にすることにより、定電流源I5,I6を削除するようにしてもよい。
本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の全体的な構成を示した図である。 本発明の一実施形態に係るフォトディテクタ回路の4分割受光面を示す図である。 本発明の一実施形態に係るフォトディテクタの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る信号処理回路の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る信号処理回路の周波数特性を示す図である。 従来の図信号処理回路の構成を示す図である。 図6の信号処理回路の周波数特性を示す図である。
符号の説明
1 光ディスク装置
30 光電変換回路
40 信号処理回路
41 差動アンプ
42 第1電圧源
43 第2電圧源
44 出力段
Q1 第1トランジスタ
Q2 第2トランジスタ
I1 第1定電流源
I2 第2定電流源
I3 第3定電流源
I4 第4定電流源
R6〜R9,R13,R15,R16 抵抗

Claims (3)

  1. 複数の信号を合成した入力信号の電圧と基準電圧とをそれぞれ入力し、これらの電圧間の差に応じた電流を差動出力する第1ノード及び第2ノードを有する差動アンプと、
    前記第1ノードに第1負荷を介して接続され、前記第1ノードに第1電圧を印加する第1電圧源と、
    前記第2ノードに第2負荷を介して接続され、前記第2ノードに第2電圧を印加する第2電圧源と、
    前記第1ノード及び前記第2ノードの電圧をそれぞれドライブする出力段と、
    を備えた信号処理回路。
  2. 前記差動アンプは、第1トランジスタと第2トランジスタからなる一対のトランジスタと、これらのトランジスタのエミッタにそれぞれ接続された第1定電流源及び第2定電流源と、前記一対のトランジスタのエミッタ間に接続された抵抗と、前記一対のトランジスタのコレクタにそれぞれ接続された第3定電流源及び第4定電流源とを備えており、
    前記第1トランジスタのベースに前記入力信号の電圧を入力し、前記第2トランジスタのベースに前記基準電圧を入力すると共に、前記第1トランジスタのコレクタを第1ノードとし、前記第2トランジスタのコレクタを第2ノードとすることを特徴とする請求項1に記載の信号処理回路。
  3. 光ディスクに記録されたデータを再生する光ディスク装置において、
    受光面が複数に分割され、前記光ディスクからの反射光を受光して前記受光面の分割数に対応した複数の信号を出力する光電変換部と、
    前記複数の信号を合成した入力信号の電圧と基準電圧とをそれぞれ入力し、これらの電圧間の差に応じた電流を差動出力する第1ノード及び第2ノードを有する差動アンプと、
    前記第1ノードに第1負荷を介して接続され、前記第1ノードに第1電圧を印加する第1電圧源と、
    前記第2ノードに第2負荷を介して接続され、前記第2ノードに第2電圧を印加する第2電圧源と、
    前記第1ノード及び前記第2ノードの電圧をそれぞれドライブする出力段と、
    を備えたことを特徴とする光ディスク装置。
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