JPH10208295A - 光信号検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光磁気信号及び光り強度変調信号を良好なＳ
Ｎ比で再生する。 【解決手段】 フォトダイオード１０のカソードからの
信号を電流／電圧変換器１５で電圧信号に変換すると共
にアノードからの信号を電流／電圧変換器１６で電圧信
号に変換し、また、フォトダイオード２０のカソードか
らの信号を電流／電圧変換器２５で電圧信号に変換する
と共にアノードからの信号を電流／電圧変換器２６で電
圧信号に変換する。これらの電流／電圧変換器１５，１
６，２５，２６からの出力電圧信号をそれぞれＳ１，Ｓ
２，Ｓ３，Ｓ４とするとき、演算回路３１は、Ｓ１＋Ｓ
４−Ｓ２−Ｓ３ を演算し、演算回路３２は、Ｓ１＋Ｓ
３−Ｓ２−Ｓ４ を演算する。演算回路３１からは、従
来に比べてＳＮ比が√２倍に改善された光磁気検出信号
が得られ、演算回路３２からは、従来に比べてＳＮ比が
√２倍に改善された光強度変調検出信号が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク状あるい
はテープ状等の光学記録媒体に記録された信号を光学的
に再生するための光信号検出回路に関し、特に、光磁気
記録された光磁気ディスクや、位相ピットあるいは反射
率変化により記録された光ディスクに記録された信号の
再生に適用して好ましい光信号検出回路に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】先ず、光磁気ディスク用の光学系につい
て説明する。光磁気ディスクでは、記録信号に応じて磁
化膜を上方向あるいは下方向に垂直磁化することにより
記録信号が記録されている。光磁気ディスクの再生は、
直線偏光されたレーザ光をディスク上に照射することに
よって行われる。この光磁気ディスク上に照射する直線
偏光されたレーザ光の反射光は、いわゆるカー効果によ
り磁化方向の上下に応じて偏光面が回転する。光磁気デ
ィスク用の光学系は、例えば偏光ビームスプリッタ等の
検光子により、この反射光の偏光面の変動を光強度の変
動に変換している。光検出器は、この光強度の変動を光
電流として検出する。

【０００３】光検出器には、例えばピン（ＰＩＮ）フォ
トダイオードあるいはアバランシェ・フォトダイオード
等のフォトダイオードが使用される。この光電流が電流
／電圧変換器を通されることにより、再生信号が得られ
ることになる。

【０００４】具体的に説明すると、光磁気ディスクから
の反射光は、偏光面の回転量が非常にわずかなため、同
相雑音をキャンセルしてＳ／Ｎ比の改善を図っている。
この光磁気ディスクからの反射光を、例えば１／２波長
板により偏光面を回転させた後、検光子を通して偏光面
の変動を逆位相の光強度変調された２つの光ビームに変
換する。これらの光ビームの光強度の変化をそれぞれ光
検出器で検出し、その差動成分により光磁気再生信号を
得ている。

【０００５】このような光磁気信号再生のための従来の
回路構成の具体例について、図４を参照しながら説明す
る。

【０００６】この図４に示すフォトダイオード１０１、
１０２には、逆位相で強度変調された２本の光ビームが
入射され、入射光量に比例して電子・正孔対が生じるこ
とにより電流が流れ、それぞれ２つの逆位相で変調され
た電流信号が各アノード側から（あるいは各カソード側
から）取り出される。これらのフォトダイオード１０
１、１０２からの検出出力電流の導出にあたって、応答
速度や直線性の範囲を高めるため端子にそれぞれ逆バイ
アスを印加し、極間容量を小さくしている。

【０００７】フォトダイオード１０１、１０２からの出
力電流は、それぞれコンデンサ１０３、１０４を介して
ＤＣ成分がカットされた後、電流／電圧変換器１０５、
１０６により電圧信号に変換される。電流／電圧変換器
１０５、１０６は、それぞれ逆位相の電圧信号を差動増
幅器１０７の反転端子（−）と非反転端子（＋）に出力
する。差動増幅器１０７は、供給された信号の同相雑音
成分を除去して差動成分を取り出すことによって再生信
号を得ている。

【０００８】ところで、光ディスク等の記録方式には、
上記光磁気方式の他に、 ａ．凹凸の位相ピットをディスク上に形成したもの（再
生専用、追記型） ｂ．反射率を変化させたもの（追記型、書換型） がある。ここで、位相ピットによる記録方式とは、光デ
ィスク上に形成した凹凸の位相ピットを情報に応じて形
成して記録する方式である。この記録方式は、再生専用
の光ディスクや追記型の光ディスク等で採用されてい
る。また、反射率変化による記録では、レーザ光が照射
される記録層の物理的な状態を例えば非晶質（アモルフ
ァス）から晶質等に変化させて情報の記録が行われてい
る。

【０００９】上述した光磁気方式の再生では、記録信号
に応じてディスク反射光の偏光方向が変調され、検光子
等を経て、逆位相で光強度変調された光信号が２つのフ
ォトダイオードに入射する。一方、位相ピットあるいは
反射率変化方式の再生では、同位相で光強度変調された
光信号が２つのフォトダイオードに入射する。そこで、
図５に示すように、加算器１０８を設け、電流／電圧変
換器１０５、１０６からの出力信号を加算することによ
り同位相光信号の再生を行う。すなわち、フォトダイオ
ード１０１、１０２の各アノード側（あるいは各カソー
ド側）から両方とも同位相の電流出力が得られ、これら
を電流／電圧変換器１０５、１０６で電圧信号に変換し
て加算器３７に送っている。このとき、差動増幅器１０
７の出力端子には信号は現れない。

【００１０】従来の光磁気記録再生装置でも、例えば光
磁気ディスク上に予め位相ピットで記録されているアド
レス情報等の再生のため、あるいは位相ピットで記録さ
れている再生専用ディスクの互換再生を実現するため、
差動増幅器１０７だけでなく、加算器１０８を設けてい
る構成が多い。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光磁気ディ
スクからの再生信号は一般的に微弱であり、電流／電圧
変換器の発生する雑音が再生信号に影響し、上述した図
４、図５に示すような信号検出回路構成ではＳＮ比が悪
化する原因となる。これは、例えばディジタル信号を再
生する装置の場合、エラーレートの悪化につながること
にもなる。

【００１２】現在、光ディスクの高密度化を目指して光
ディスクに照射する光源の短波長化の研究が盛んに行わ
れているが、光源の短波長化に伴いフォトダイオードの
受光感度が低下する傾向にあり、電流／電圧変換器の雑
音の影響が深刻な問題となって来つつある。

【００１３】本発明は、上述したような実情に鑑みてな
されたものであり、光磁気記録された光磁気記録媒体、
及び位相ピットあるいは反射率変化により記録された光
記録媒体の両方について、記録された信号の再生が良好
に行い得るような光信号検出回路の提供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光信号検出
回路は、上述した課題を解決するために、記録媒体に記
録されている記録信号を光学的に検出する第１の光検出
手段の一方の端子からの電流出力を第１の電流／電圧変
換手段により電流／電圧変換すると共に他方の端子から
の電流出力を第２の電流／電圧変換手段により電流／電
圧変換し、また、上記記録媒体に記録されている記録信
号を光学的に検出する第２の光検出手段の一方の端子か
らの電流出力を第３の電流／電圧変換手段により電流／
電圧変換すると共に他方の端子からの電流出力を第４の
電流／電圧変換手段により電流／電圧変換し、上記第１
〜第４の電流／電圧変換手段からの出力をそれぞれ信号
Ｓ１〜信号Ｓ４とするとき、第１の演算手段により、 信号Ｓ１＋信号Ｓ４−信号Ｓ２−信号Ｓ３ を演算し、第２の演算手段により、 信号Ｓ１＋信号Ｓ３−信号Ｓ２−信号Ｓ４ を演算することを特徴としている。

【００１５】ここで、第１、第２の光検出手段には、偏
光光学手段により記録媒体からの反射光の偏光面を互い
に異ならせた光が照射される。第１、第２の光検出手段
には例えばフォトダイオードを用い、フォトダイオード
のカソード及びアノード各端子を、それぞれ上記一方の
端子及び他方の端子とするか、あるいは逆の対応関係と
すればよい。

【００１６】この構成を従来の電流／電圧変換器を２個
用いる構成と比較すると、電流／電圧変換手段が４個と
２倍になっており、雑音量は√２倍に増加するが、信号
量は２倍となるため、相対的に雑音量に対する信号量、
いわゆるＳＮ比の変化分は、２／√２＝√２となり、従
来よりも雑音の影響の少ない光信号検出が行える。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光信号検出回
路の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら
説明する。これらの実施の形態においては、光検出手段
あるいはフォトディテクタとして、フォトダイオードを
用いている。

【００１８】図１及び図２は、本発明の実施の形態とな
る光信号検出回路を示しており、図１が光磁気信号検出
時を、図２がピットや反射率変化等による強度変調信号
の検出時をそれぞれ示している。これらの図１、図２に
示す光信号検出回路は、光信号を検出する２つのフォト
ダイオード１０，２０と、各フォトダイオード１０，２
０のそれぞれ両端子からの出力電流信号を電圧信号に変
換する電流／電圧変換器１５，１６，２５，２６と、こ
れらの電流／電圧変換器１５，１６，２５，２６からの
出力電圧信号を加減演算する演算回路３１，３２とを有
して構成されている。

【００１９】フォトダイオード１０のカソード側には、
正極性の＋Ｖのバイアス電圧が印加され、フォトダイオ
ード１０のアノード側には、負極性の−Ｖのバイアス電
圧が印加されている。同様に、フォトダイオード２０の
カソード側には、正極性の＋Ｖのバイアス電圧が印加さ
れ、フォトダイオード２０のアノード側には、負極性の
−Ｖのバイアス電圧が印加されている。

【００２０】フォトダイオード１０の一方の端子である
カソード側からの出力は、コンデンサ１３を介して電流
／電圧変換器１５に送られ、フォトダイオード１０の他
方の端子であるアノード側からの出力は、コンデンサ１
４を介して電流／電圧変換器１６に送られている。ま
た、フォトダイオード２０の一方の端子であるカソード
側からの出力は、コンデンサ２３を介して電流／電圧変
換器２５に送られ、フォトダイオード２０の他方の端子
であるアノード側からの出力は、コンデンサ２４を介し
て電流／電圧変換器２６に送られている。

【００２１】演算回路３１は、電流／電圧変換器１５か
らの出力及び電流／電圧変換器２６からの出力を加算
し、電流／電圧変換器１６からの出力及び電流／電圧変
換器２５からの出力を減算して出力する。また、演算回
路３２は、電流／電圧変換器１５からの出力及び電流／
電圧変換器２５からの出力を加算し、電流／電圧変換器
１６からの出力及び電流／電圧変換器２６からの出力を
減算して出力する。

【００２２】すなわち、各電流／電圧変換器１５，１
６，２５，２６からの出力をそれぞれ信号Ｓ１、Ｓ２，
Ｓ３，Ｓ４とするとき、演算回路３１は、 信号Ｓ１＋信号Ｓ４−信号Ｓ２−信号Ｓ３ を演算し、演算回路３２は、 信号Ｓ１＋信号Ｓ３−信号Ｓ２−信号Ｓ４ を演算する。

【００２３】なお、演算回路３１，３２での加算と減算
を互いに逆として、演算回路３１では、 信号Ｓ２＋信号Ｓ３−信号Ｓ１−信号Ｓ４ を演算するようにし、演算回路３２では、 信号Ｓ２＋信号Ｓ４−信号Ｓ１−信号Ｓ３ を演算するようにしてもよい。これは、図１、図２の回
路で、各フォトダイオード１０，２０のアノードとカソ
ードとを逆にした場合と考えてもよい。

【００２４】以上のような構成において、光磁気信号を
検出する場合には、図１に示すように、フォトダイオー
ド１０への入射光とフォトダイオード２０への入射光と
が逆位相となる。また、位相ピットあるいは反射率変化
による強度変調信号を検出する場合には、図２に示すよ
うに、フォトダイオード１０への入射光とフォトダイオ
ード２０への入射光とが同位相となる。

【００２５】これは、光磁気信号検出のための通常の光
学ピックアップ、例えば図３に示すような光学ピックア
ップの構成により得られる光検出信号である。すなわ
ち、この図３は、光ディスク再生装置の一具体例を示し
ており、この図３において、光ディスク４１としては、
上述した光磁気信号が記録された光磁気ディスクや、位
相ピットあるいは反射率変化により記録された光ディス
クが用いられる。この光ディスク４１は、スピンドルモ
ータ４０により回転駆動される。光ディスク４１に記録
された信号を読み取るための光学ピックアップ４２は、
半導体レーザ等のレーザ光源４３を有し、このレーザ光
源４３からのレーザ光を光学系を介して光りディスク４
１に照射し、その反射光を光学系を介して上記フォトダ
イオード１０，２０で検出している。

【００２６】すなわち、レーザ光源４３から出射された
レーザ光は、コリメータレンズ４４で平行光とされ、偏
光ビームスプリッタ４５を透過して、対物レンズ４６に
より光ディスク４１上に集光される。このレーザ光は、
光ディスク４１に記録されたピットや反射率変化により
強度変調を受けて反射され、あるいは、光ディスク４１
に記録された光磁気信号の磁区に応じて偏光方向に変調
を受けて反射される。光ディスク４１からの反射光は、
再び対物レンズ４６を通り、偏光ビームスプリッタ４５
で反射されて、１／２波長板４７を介し偏光ビームスプ
リッタ４８に送られる。光磁気信号検出の場合には、こ
の偏光ビームスプリッタ４８でディスク戻り光中の例え
ばいわゆるｓ偏光成分とｐ偏光成分とが分離され、偏光
面変化が互いに逆相の強度変化に変換されて、集光レン
ズ４９，５０をそれぞれ介して上記各フォトダイオード
１０，２０に入射される。位相ピットや反射率変化によ
る強度変調信号の検出の場合には、ディスク反射光が偏
光ビームスプリッタ４８で例えば１／２ずつの割合で分
離され、同相の強度変化光が集光レンズ４９，５０をそ
れぞれ介して上記各フォトダイオード１０，２０に入射
される。このようにして、フォトダイオード１０，２０
には、光磁気信号検出の場合に互いに逆相の光が、また
強度変調信号の場合に同相の光がそれぞれ入射される。

【００２７】ここで、図１に示す光磁気信号検出の際に
は、フォトダイオード１０のカソードとフォトダイオー
ド２０のアノードとの各出力電流が同位相となり、また
フォトダイオード１０のアノードとフォトダイオード２
０のカソードとの各出力電流が同位相となる。そこで、
これらの各出力電流を各電流／電圧変換器１５，２６，
１６，２５で変換した後、各電圧出力の内、同位相とな
る電流／電圧変換器１５からの出力と電流／電圧変換器
２６からの出力とを加算し、さらにこれらに対して逆位
相となる電流／電圧変換器１６からの出力と電流／電圧
変換器２５からの出力とを加算したものを演算回路３１
で差動増幅することにより、光磁気信号を取り出してい
る。

【００２８】この図１の構成によれば、従来の図４や図
５に示す光磁気信号検出回路に比較して、電流／電圧変
換器が２個から４個に、すなわち２倍に増加している。
これによって、雑音量は√２倍に増加するが信号量は２
倍に増加し、相対的に光磁気検出信号量の電流／電圧変
換雑音に対する量を従来に比べて√２倍にできる。すな
わち、光磁気信号の再生信号に対する電流／電圧変換器
の雑音を従来に比べて１／√２に低減できる。

【００２９】次に、図２に示す光強度変調信号検出の際
には、各フォトダイオード１０，２０への入射光が同相
となるため、フォトダイオード１０，２０の各カソード
の各出力電流が同位相となり、またフォトダイオード１
０，２０の各アノードの各出力電流が同位相となる。そ
こで、これらの各出力電流を各電流／電圧変換器１５，
１６，２５，２６で変換した後、各電圧出力の内、同位
相となる電流／電圧変換器１５からの出力と電流／電圧
変換器１６からの出力とを加算し、さらにこれらに対し
て逆位相となる電流／電圧変換器２５からの出力と電流
／電圧変換器２６からの出力とを加算したものを演算回
路３２で差動増幅することにより、光強度変調信号を取
り出している。

【００３０】この図２の構成によれば、従来の図５に示
す光強度変調信号検出回路に比較して、電流／電圧変換
器が２個から４個に、すなわち２倍に増加している。こ
れによって、雑音量は√２倍に増加するが信号量は２倍
に増加し、相対的に光強度変調検出信号量の電流／電圧
変換雑音に対する量を従来に比べて√２倍にでき、これ
は、光強度変調信号の再生信号に対する電流／電圧変換
器の雑音を従来に比べて１／√２に低減できることでも
ある。

【００３１】従って、本発明の実施の形態となる図１、
図２の光信号検出回路構成を用いることにより、光磁気
信号及び光強度変調信号のいずれも再生できるのみなら
ず、従来に比べてＳＮ比を√２倍に改善でき、例えばデ
ィジタルシステムにおけるエラーレートを大幅に改善さ
せることができ、信頼性・情報密度・伝送速度の向上を
図ることができる。

【００３２】また、受光素子に入射する光量を減らし、
レーザ発光素子から光磁気ディスク面への光路効率を高
める光路設計を行うことにより、レーザ発光素子の出射
パワーも低く抑えて、システムの長寿命化を図ることが
できる。回路規模の縮小化により、消費電力の低減も図
ることができる。

【００３３】ところで、近年、位相ピットにより予めデ
ータが記録された再生専用領域と光磁気記録によりデー
タの記録再生を行う記録再生領域を有する、いわゆるハ
イブリッドディスクが実用化されつつある。このような
いわゆるハイブリッドディスクでは、例えば、リードイ
ン部分に再生専用の領域のアドレス範囲・記録再生領域
のアドレス範囲が記載されている。このリードイン部分
のアドレス情報を基に同位相／逆位相の光検出を切り換
えることにより、いわゆるハイブリッドディスクでも情
報を正確に再生することができる。

【００３４】従って、上記図１、図２に示すような光信
号検出回路構成を用いることにより、光磁気ディスクや
位相ピットあるいは反射率変化による記録を行う光ディ
スク等の種類に関わらない光ディスクの互換再生を可能
にする。これにより、光ディスクのフォーマットの自由
度を向上させ、装置の付加価値を一層高いものにするこ
とができる。

【００３５】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、例えば、それぞれ独立の素子としての
フォトダイオードを用いなくとも、同一半導体基板上に
形成された２個以上の受光部を各光検出手段として用い
るようにしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、記録媒体に記録されて
いる記録信号を光学的に検出する第１の光検出手段の一
方の端子からの電流出力を第１の電流／電圧変換手段に
より電流／電圧変換すると共に他方の端子からの電流出
力を第２の電流／電圧変換手段により電流／電圧変換
し、また、上記記録媒体に記録されている記録信号を光
学的に検出する第２の光検出手段の一方の端子からの電
流出力を第３の電流／電圧変換手段により電流／電圧変
換すると共に他方の端子からの電流出力を第４の電流／
電圧変換手段により電流／電圧変換し、上記第１〜第４
の電流／電圧変換手段からの出力をそれぞれ信号Ｓ１〜
信号Ｓ４とするとき、第１の演算手段により、信号Ｓ１
＋信号Ｓ４−信号Ｓ２−信号Ｓ３、を演算し、第２の演
算手段により、信号Ｓ１＋信号Ｓ３−信号Ｓ２−信号Ｓ
４、を演算しているため、光磁気信号及び光り強度変調
信号のいずれをも再生することができ、再生信号に対す
る電流／電圧変換手段の雑音を従来の回路に比べて１／
√２に低減できる。

【００３７】また、再生信号に対する電流／電圧変換手
段の雑音を低減できることにより、再生信号のＳＮ比を
向上させることができ、ディジタル信号処理システムに
おけるエラーレート低減の効果もある。

【００３８】さらに、例えば現行の光信号検出回路で十
分なＳＮ比が得られている系に本発明を適用することに
より、同じＳＮ比を実現するために必要とされる光検出
手段への入射光量を減らすことができ、これによって、
レーザ光源の出射パワーを低くでき、システムの長寿命
化を図ることができる。

【００３９】また、いわゆるハイブリッド光ディスク等
のように、同一の光記録媒体上に光磁気方式による記録
と光強度変調による記録とが混在している場合に、両者
の信号再生が容易に行え、光ディスク等のフォーマット
の自由度を向上させ、装置の付加価値を一層高いものに
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施の形態となる光信号検出回路
における光磁気信号検出を説明するための回路図であ
る。

【図２】本発明に係る実施の形態となる光信号検出回路
における光強度変調信号検出を説明するための回路図で
ある。

【図３】本発明の実施の形態が適用される光学ピックア
ップを備えた光ディスク再生装置の概略構成を示すブロ
ック図である。

【図４】従来の光磁気信号を再生するための光磁気信号
検出回路の一例を示す回路図である。

【図５】従来の光磁気信号及び光り強度信号の両者を再
生するための光信号検出回路の一例を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１０，２０ フォトダイオード、 １３，１４，２３，
２４ コンデンサ、１５，１６，２５，２６ 電流／電
圧変換器、 ３１，３２ 演算回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体に記録されている記録信号を光
   学的に検出する第１、第２の光検出手段と、 上記第１の光検出手段の一方の端子からの電流出力を電
   流／電圧変換する第１の電流／電圧変換手段と、 上記第１の光検出手段の他方の端子からの電流出力を電
   流／電圧変換する第２の電流／電圧変換手段と、 上記第２の光検出手段の一方の端子からの電流出力を電
   流／電圧変換する第３の電流／電圧変換手段と、 上記第２の光検出手段の他方の端子からの電流出力を電
   流／電圧変換する第４の電流／電圧変換手段と、 上記第１〜第４の電流／電圧変換手段からの出力をそれ
   ぞれ信号Ｓ１〜信号Ｓ４とするとき、 信号Ｓ１＋信号Ｓ４−信号Ｓ２−信号Ｓ３を演算する第
   １の演算手段と、 信号Ｓ１＋信号Ｓ３−信号Ｓ２−信号Ｓ４を演算する第
   ２の演算手段とを有することを特徴とする光信号検出回
   路。
2. 【請求項２】 上記第１、第２の光検出手段には、偏光
   光学手段により上記記録媒体からの反射光の偏光面を互
   いに異ならせた光が照射されることを特徴とする請求項
   １記載の光信号検出回路。
3. 【請求項３】 上記第１、第２の光検出手段にはフォト
   ダイオードを用い、上記一方の端子はカソード、上記他
   方の端子はアノードであることを特徴とする請求項１記
   載の光信号検出回路。
4. 【請求項４】 上記第１、第２の光検出手段にはフォト
   ダイオードを用い、上記一方の端子はアノード、上記他
   方の端子はカソードであることを特徴とする請求項１記
   載の光信号検出回路。