(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を光学的に記録し再生する装置に用いるフォトダイオード集積回路であって、
入光量に応じた電流を出力するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードの出力に反転入力が接続され、非反転入力が接地された演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力と前記反転入力との間に接続された第一抵抗器と、
前記第一抵抗器に並列に接続された第二抵抗器と、
前記第二抵抗器に並列に接続されたコンデンサと、
前記第二抵抗器と前記コンデンサとの並列接続したものに直列に接続され、前記入光量の少ないところでは感度を高くし、前記入光量が大きいところでは感度を低下させるようにするために、両端にかかる電圧に応じて前記第二抵抗器および前記コンデンサに流れる電流のオン／オフを切り替えるツェナーダイオードと
を備えるフォトダイオード集積回路。
【請求項２】
請求項１に記載のフォトダイオード集積回路において、
感度を低下させる点をリードパワーより高いところに設定した
フォトダイオード集積回路。
【請求項３】
請求項１に記載のフォトダイオード集積回路において、
感度を低下させる点をライトパワーより低いところに設定した
フォトダイオード集積回路。
【請求項４】
請求項１に記載のフォトダイオード集積回路において、
前記感度を低下させる点を書換（ＲＷ）ディスクの消去パワーより低いところに設定したフォトダイオード集積回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のフォトダイオード集積回路において、
感度を低下させた領域においては、信号通過周波数帯域も低くした
フォトダイオード集積回路。
【請求項６】
請求項５に記載のフォトダイオード集積回路において、
前記周波数帯域が、パルス状に発光したライトパワーのパルス波形が増幅器のスルーレートによって悪化されない程度まで制限された
フォトダイオード集積回路。
【請求項７】
請求項５に記載のフォトダイオード集積回路において、
前記周波数帯域が、パルス列で発光したライトパワーの出力電圧の振れが、感度切り換え点に達しない程度に制限された
フォトダイオード集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非線形な感度特性を持つＰＤＩＣ（フォトダイオード集積回路）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスクの書込スピードの高倍速化が進んでいるが、この高倍速化に伴い必要な書込電力（ライトパワー）が高くなっている。記録可能コンパクトディスクＣＤ−Ｒや記録可能ディジタル・バーサタイル（又はビデオ）・ディスクＤＶＤ−Ｒのような有機色素メディアでは、ライトパワーの戻り光を検出して最適パワー調整を行っているので、ライトパワーのように大きなパワーでも飽和ぜずに信号が検出できる回路が必要である。
【０００３】
上記の条件を満たす回路を作る場合、書込速度を高倍速化にすると、それに伴ってライトパワーも大きくする必要があるので、フォトダイオード集積（ＩＣ）回路の感度を下げないと回路の出力が飽和してしまい正確な制御ができなくなる。これに対して、リードパワー（読取電力）はライトスピード（書込速度）に依存せずに一定のパワーで読み取る必要があるから、フォトダイオードＩＣ回路の感度の低下に伴って良好なＳＮ比（信号対雑音比）を確保することが難しくなっている。
【０００４】
図５を参照して、上記従来の回路の動作特性を下記に更に詳しく説明する。
図５の動作特性において、縦軸はフォトダイオードＩＣ回路の出力レベルを表し、横軸は書込及び読み出しパワーを表す。直線（ａ）はフォトダイオード集積回路の感度を示す。
【０００５】
低倍速時のライトパワーを図示の大きさにしたとき、書込速度を高倍速にするためには図示のように大きなライトパワーを必要とし、それに伴ってフォトダイオードＩＣ回路の出力レベルも大きくなる。
【０００６】
出力レベルの大きさは或値に達すると飽和してしまい、この飽和レベルを越えた部分については出力は正確に出されていない。そこで、出力レベルが飽和しない範囲で高倍速化するためには、図５に直線（ｂ）で示すように、フォトダイオード集積回路の感度を下げて高倍速になっても出力レベルが飽和しないようにする必要がある。
【０００７】
ところで、フォトダイオード集積回路の感度を下げると、出力レベルは正確にライトパワーに比例するが、リード（読取）出力が低下してしまう。場合によっては、充分な読み出し出力を得られなくなることがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の書込可能コンパクトディスクＣＤ−Ｒ，書込可能ディジタル・バーサタイル（又はビデオ）・ディスクＤＶＤ−Ｒドライブの上記欠点を克服し、ライトスピードが高倍速化されても、飽和レベルを超えることのない動作特性を持つフォトダイオード集積回路（ＰＤＩＣ）を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、下記の手段を備えたフォトダイオード集積回路を提供する。
（１）信号を光学的に記録し再生する装置に用いるフォトダイオード集積回路であって、
入光量に応じた電流を出力するフォトダイオードと、フォトダイオードの出力に反転入力が接続され、非反転入力が接地された演算増幅器と、演算増幅器の出力と反転入力との間に接続された第一抵抗器と、第一抵抗器に並列に接続された第二抵抗器と、第二抵抗器に並列に接続されたコンデンサと、第二抵抗器とコンデンサとの並列接続したものに直列に接続され、入光量の少ないところでは感度を高くし、入光量が大きいところでは感度を低下させるようにするために、両端にかかる電圧に応じて第二抵抗器およびコンデンサに流れる電流のオン／オフを切り替えるツェナーダイオードとを備えるフォトダイオード集積回路。
（２）上記（１）のフォトダイオード集積回路において、感度を低下させる点をリードパワーより高いところに設定したフォトダイオード集積回路。
（３）上記（１）のフォトダイオード集積回路において、感度を低下させる点をライトパワーより低いところに設定したフォトダイオード集積回路。
（４）上記（１）のフォトダイオード集積回路において、上記感度を低下させる点をＲＷディスクの消去パワーより低いところに設定したフォトダイオード集積回路。
【００１０】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかのフォトダイオード集積回路において、感度を低下させた領域においては、信号通過周波数帯域も低くしたフォトダイオード集積回路。
（６）上記（５）のフォトダイオード集積回路において、上記周波数帯域が、パルス状に発光したライトパワーのパルス波形が増幅器のスルーレートによって悪化されない程度まで制限されたフォトダイオード集積回路。
（７）上記（５）のフォトダイオード集積回路において、上記周波数帯域が、パルス列で発光したライトパワーの出力電圧の振れが、感度切り換え点に達しない程度に制限されたフォトダイオード集積回路を提供する。
【００１１】
【発明の実施の態様】
添付図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
上記従来のフォトダイオードＩＣ回路においては、図５に示すように、低倍速で書込を行う時には、ライトパワーに対するフォトダイオードＩＣ回路の出力レベルは飽和しないが、書込速度が高倍速になり、例えばライトパワーが２倍になったとすると、そのままでは出力が飽和してしまう。
【００１２】
そこで、出力の飽和を防ぐために感度を直線（ａ）から直線（ｂ）のように下げると同図左下方に示すとおり、リード（読み出し）時の出力が小さくなり、読み出そうとするＲＦ（無線周波）信号がノイズに埋もれてしまう等の問題が生じる。
【００１３】
上記欠点を克服するために、本発明の一実施形態におけるフォトダイオードＩＣ回路の感度は、図２に示すような特性にする。同図において、縦軸はフォトダイオードＩＣ回路の出力レベル、横軸はフォトダイオード（ＰＤ）ＩＣ回路の書込パワー及び読み出しパワーを表し、直線（ａ）は或感度における入出力関係を示し、直線（ｂ）は高パワー領域における感度を低下させた入出力関係を示す。
【００１４】
同図に示すとおり、リードパワー付近では、リードパワーに対するフォトダイオードＩＣ回路出力の関係は直線（ａ）によって与えられる一定の関係にあり、ライトパワーの領域の適当な点以上の領域では直線（ｂ）によって与えられる低い感度になるようにフォトダイオードＩＣ回路を形成する。動作特性をこのようにすると、リード時の出力を大きく取れ、ライト時に出力が飽和することもなくなる。
【００１５】
次に、フォトダイオードＩＣ回路内部の電流−電圧変換増幅器回路について、図１を参照して説明する。同図に示すとおり、この電流ー電圧変換増幅器は演算増幅器Ａの非反転入力を接地し、反転入力と出力の間に、抵抗Ｒ１を接続し該抵抗Ｒ１と並列に抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１の並列接続したものにツェナーダイオードを直列に接続したものを接続して成る。
【００１６】
この電流−電圧変換増幅器回路の反転入力とアースの間にフォトダイオードＰＤが接続され、該ダイオードに入射した光が電流Ｉに変換されて上記電流−電圧変換増幅器回路の上記抵抗Ｒ１，Ｒ２とコンデンサＣ１で成る回路に流れる。
ツェナーダイオードの両端にかかる電圧が小さいときには該ツェナーダイオードに電流が流れないのでＰＤから流れ込む電流は抵抗Ｒ１のみに流れ、電圧Ｖ１＝ＩＲ１を生じる。
【００１７】
ツェナーダイオードＺＤにかかる電圧が大きくなって該ダイオードＺＤが導通すると、演算増幅器Ａの入出力間に抵抗Ｒ１とＲ２の並列接続が挿入されることになり、フォトダイオードＩＣ回路の感度はこれらの抵抗により決まる値となる。  図２を再び参照すると、上記ツェナーダイオードが非導通の時はフォトダイオードＩＣ回路の感度は抵抗Ｒ１によって決まる比較的大きい感度となり、直線（ａ）がこれに対応する。
【００１８】
それに対して、ツェナーダイオードＺＤが図２の（ｃ）点で導通したとすると、これより大きい電流に対しては抵抗Ｒ１とＲ２の並列接続でなる回路に流れる電流により決まる出力電圧
Ｖ２＝ＶZD＋｛Ｒ１Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝（Ｉ−ＶZD／Ｒ１）
但し、ＶZDはツェナー電圧、
が出力される。これは図２の直線（ｂ）に対応する。
この場合、回路の周波数特性は、抵抗Ｒ１，Ｒ２及びコンデンサＣ１で決まる値の帯域となる。
【００１９】
上記の説明において、ライト時のフォトダイオードＩＣ回路の感度が非線形になっているが、追記型コンパクトディスクＣＤ−Ｒ，ビディオディスクＤＶＤ−Ｒの記録再生においては、サーボ信号はリードパワー制御時に検出するため、ライト時のフォトダイオードＩＣ回路の感度が非線形になっていても大きな問題とはならない。
【００２０】
しかし、書込・消去可能なＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＷではライトパワーが図３に示すようなパルス形状になる。記録用の大きなパワーと冷却時の小さなパワーが切り替わるとき、点線で示す感度の変曲点を通過する。この変曲点は図２に（ｃ）で示す点で、大きなパワーに対しては直線（ｂ）が適用され、小さなパワーに対しては直線（ａ）が適用される。
【００２１】
従って、このままの状態ではディスクドライブ回路の光源を形成するレーザダイオードＬＤがクールパワーを発光するたびにフォトダイオード集積（ＩＣ）回路の感度が非線形な領域を通過することになり、フォトダイオード集積回路の入出力特性が正比例せず、光源のフィードバック制御が正確に行われない。
【００２２】
また、パルス列が発光された場合、そのパルスの波形はアンプ（増幅器）のスルーレートの善し悪しにより制限されるため、良好な出力が取れなくなることがある。そこで、感度の変曲点から高入射光量側では通過周波数帯域を落とすことを考える。
【００２３】
例えば、パルス列の繰り返し周期以下程度で帯域を制限すると、パルス列中にクールパワーで発光する部分であっても、図４に示すように、出力パワーを感度変曲点以上のレベルに留めておくことができる。また、このようにすることで、出力パワーもアンプのスルーレートによって制限を受けることがなくなるのでＯＰＣ信号（最適書込パワー制御信号）も安定して検出することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明にかかるフォトダイオード集積回路（ＰＤＩＣ）を用いたディスク記録再生装置は、ディスク書込時のパワーレベルに左右されず、読取時の信号レベルを一定にすることができる。
また、読取時の信号レベルを大きく採れるので、良好なＳＮ比を得ることができる。
【００２５】
また、書込時のパワーと出力レベル関係を非線形となるように形成したので出力レベルの飽和を防ぐことができる。
本発明にかかるフォトダイオード集積回路（ＰＤＩＣ）を用いたディスク記録再生装置は、使用周波数帯域を制限して感度変曲点以上で動作するようにしたのでディスク記録時に安定したＯＰＣ信号（最適書込パワー制御信号）を取り出すことができる。
【００２６】
また、回路フィルタ特性を出力パルス列の繰り返し周波数より低く選んでおくことにより、記録時に増幅器のスルーレートに制限されない安定した波形が得られる。
また、ＤＶＤ−Ｒのようなパルス列記録のときにも安定したＯＰＣ信号が検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるフォトダイオードＩＣ回路に用いる電流−電圧変換増幅器の回路図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるフォトダイオードＩＣ回路の感度特性を示す座標図である。
【図３】書換可能メディアに用いられる光源パルス列と感度変曲点を示す波形図である。
【図４】信号の帯域制限をおこなった場合の波形図である。
【図５】フォトダイオードＩＣ回路の感度特性を示す座標図である。
【符号の説明】
Ａ・・・ 演算増幅器、Ｒ１，Ｒ２・・・ 抵抗器、Ｃ１・・・ コンデンサ、ＺＤ・・・ ツェナー  ダイオード、ＰＤ・・・ フォトダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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