(57)【要約】【課題】、入力光強度に対する検出精度と高速応答特性を両立することができる受光用の半導体装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る半導体装置は、光ディスク２を駆動する光ディスク装置１に用いられる受光用の半導体装置であって、光ディスク２に照射された光信号を検出し、当該検出した光信号を電気信号に変換して出力する光ピックアップ装置１０と、当該光ピックアップ装置１０によって出力された電気信号を増幅する光量検出回路１１とを備え、光ピックアップ装置１０は、受光感度の異なる複数の受光素子を有し、光量検出回路１１は少なくとも一つ若しくは同じ増幅特性を有する二つ以上の増幅器を有するものである。【選択図】  図１
2007280556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクを駆動する光ディスク装置に用いられる受光用の半導体装置であって、
前記光ディスクに照射された光信号を検出し、当該検出した光信号を電気信号に変換して出力する受光部と、
当該受光部によって出力された電気信号を増幅する増幅部とを備え、
前記受光部は、受光感度の異なる複数の受光素子を有し、前記増幅部は少なくとも一つ若しくは同じ増幅特性を有する二つ以上の増幅器を有する受光用の半導体装置。
【請求項２】
前記増幅器は一つであり、前記複数の受光素子で出力される電気信号のうち所定の強度の電気信号が選択されて前記一つの増幅器へ入力されることを特徴とする請求項１に記載の受光用の半導体装置。
【請求項３】
前記増幅器は前記複数の受光素子と同数であり、前記複数の受光素子の各々の出力が前記増幅器の個別に入力されるとともに、前記増幅器の出力のうち所定の出力が選択されることを特徴とする請求項１に記載の受光用の半導体装置。
【請求項４】
前記複数の受光素子の受光面積が互いに異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の受光用の半導体装置。
【請求項５】
前記複数の受光素子の各々は一つ以上のフォトダイオードで構成されることを特徴とする請求項４に記載の受光用の半導体装置。
【請求項６】
前記複数の受光素子は同心円状、放射状、若しくは縞状に配置されることを特徴とする請求項５に記載の受光用の半導体装置。
【請求項７】
前記光ディスクに光を照射する光出射部と、請求項１乃至６のいずれかに記載の受光用の半導体装置とを備えた光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光用の半導体装置、光ピックアップ装置、及び光ディスク装置に関し、特に複数の受光感度を有する受光用の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、記録メディアの一例である光ディスクとして、読取り専用のＣＤ−ＲＯＭ等が用いられている。近年、電子データの記録容量の増加にともなって、各種の記録メディアが開発されている。例えば、従来から使用されてきたＣＤ−ＲＯＭに代わって、記録容量の大きいＤＶＤ−ＲＯＭも用いられている。このような光ディスクに記録されたデータを読取るための光ピックアップが開発されている。
【０００３】
ＣＤ／ＤＶＤ等で用いられる光ピックアップでは、ディスクにレーザー光を照射し、情報の書込みや読取り処理が行われる。この処理において、書込み時にはレーザー光のパワーは大きく、また、読取り時にはレーザー光のパワーは小さい。従って、書込み／読み取り時のレーザー光を受光する受光素子は、強い光と微少な光を両方とも精度良く検出する必要がある。他方、記録の高倍速化に伴い受光素子には高速応答性も要求されている。
【０００４】
特許文献２に、光ピックアップ回路の一例が開示されている。この光ピックアップ回路では、増幅率を切替えることができる増幅器に、１つの受光素子からの光電流が入力される。増幅器の増幅率は、強い光を検出する場合には低増幅率側に、微少な光を検出する場合には高増幅率側に切替えられる。
このような光ピックアップ回路では、強い光が入力された場合には低ゲイン、微少な光が入力された場合には高ゲインとなるようにゲインを切替えることによって、Ｓ／Ｎを損なうことなく信号を検出することができる。
【０００５】
図８に示すように、このように増幅器の増幅率を切替える場合には、増幅に用いる演算増幅器の増幅率と帯域は反比例するので、より微少な光による信号を検出しようとして高増幅側の増幅率を上げるほど高周波応答特性が低下するという問題がある。
また特許文献２に、微弱光を検出する車両用の光センサが開示されている。この光センサは、受光素子の受光面が分割され、各受光領域の受光量に応じてカーエアコン制御を行っている。
【特許文献１】特開２００１−２０９９５９号公報
【特許文献２】特開２０００−２５８２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来の光ピックアップ回路では、読取り時と書込み時とで強い光と微小な光と検出するため、入力光強度に対する検出精度と高速応答特性を両立するのが困難であるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る半導体装置は、光ディスクを駆動する光ディスク装置に用いられる受光用の半導体装置であって、前記光ディスクに照射された光信号を検出し、当該検出した光信号を電気信号に変換して出力する受光部と、当該受光部によって出力された電気信号を増幅する増幅部とを備え、前記受光部は、受光感度の異なる複数の受光素子を有し、前記増幅部は少なくとも一つ若しくは同じ増幅特性を有する二つ以上の増幅器を有するものである。
【０００８】
本発明に係る光ピックアップ装置は、前記光ディスクに光を照射する光出射部と、上記のような受光用の半導体装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、入力光強度に対する検出精度と高速応答特性を両立することができる受光用の半導体装置、光ピックアップ装置、及び光ディスク装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る半導体装置は、好適には、ＣＤ／ＤＶＤプレーヤー、ＲＯＭ、記録等に使用される受光用の半導体装置であり、光ディスク装置に用いられるものである。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照しながら説明する。
【００１１】
発明の実施の形態１．
まず、図１を用いて、本発明に係る光ディスク装置の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る光ディスク装置の要部を示す図である。
図１に示すように、本発明に係る光ディスク装置１は、光ピックアップ装置１０、光出力制御回路１１、光量検出回路１２、制御回路１３を有する。
【００１２】
光ピックアップ装置１０は、発光素子１０１、光学素子１０２、受光素子１０３を有する。発光素子１０１は、レーザダイオードや発光ダイオード等から構成され、レーザ光を出射する光出射部として機能する。光学素子１０２は、図示しない凸レンズハーフミラー等から構成され、発光素子１０１から出射されたレーザ光を光ディスク２の記録面に導く機能を有する。受光素子１０３は、光ディスク２からの反射光を受光する受光部として機能する。
【００１３】
光出力制御回路１１は、発光素子１０３の出射光量を制御する回路である。この光出力制御回路１１は、光ディスク２からのデータ読み出し時には、受光素子１０３が受光した反射光の光量に応じて発光素子１０３の出射光量が一定になるように制御する。また、光出力制御回路１１は、光ディスク２へのデータ書込み時には、発光素子１０３の光量を制御する。
【００１４】
光量検出回路１２は、Ａ／Ｄ変換回路等から構成され、受光素子１０３が受光からの光量を検出する回路である。この光量検出回路１２は、光ディスク２からの反射光を受光すると、受光素子１０３が出力したアナログ信号をデジタル信号に変換し、反射光量に対応したデジタルデータとして制御部１３に出力する。
【００１５】
制御部１３は、ＣＰＵ１３１、メモリ１３２、インターフェイス１３３等から構成され、当該光ディスク装置１０の動作制御を行う。ＣＰＵ１３１は、この光ディスク記録再生装置の各部を制御するための演算や処理を行う。メモリ１３２は、このＣＰＵ１３１の動作に必要なデータを記憶する。インターフェイス１３３は、光ディスク装置を外部記憶装置として用いるホスト装置３との間でデータの送受信を行う。
【００１６】
次に、図２〜４を用いて、本発明に係る光ディスク装置１の詳細な構成について説明する。
本発明に係る光ピックアップ装置１０では、受光素子１０３が単数設けられ、その受光面は、面積比が異なる複数の受光領域に分割され、これら複数の受光領域はそれぞれ、その面積比に応じて光電流を出力する。このとき、この光電流の出力量が同じとなるように面積比が設定される。これによって、出力量が同じ光電流は、光量検出回路１２に設けられた同一の増幅器に入力され、この増幅器によって同一のゲインで増幅される。
【００１７】
図２の模式図に、光ピックアップ装置１０と光量検出回路１２の具体構成の一例が示されている。この図２は、光ピックアップ装置１０と光量検出回路１２の主たる部分が示されている。
図２に示すように、光ピックアップ装置１０の受光素子１０３は、面積が大きい大面積側の受光領域３０１、面積が小さい小面積側の受光領域３０２を有する。これらの受光領域３０１，３０２は、放射状に複数に分割された状態で配置され、より詳細には分割された各受光領域３０１，３０２は円弧に沿って交互に配置されている。また例えば、これら大面積側の受光領域３０１の面積は、小面積側の受光領域３０２の面積に対して１０倍に設定することができる。
【００１８】
光量検出回路１２は、スイッチ３１１，３１２、増幅器３２を有し、スイッチ３１１，３１２は増幅器３２の非反転側端子に接続されている。スイッチ３１１は、大面積側の受光領域３０１の各分割された領域に接続され、この大面積側の受光領域３０１からの出力を増幅器３２に入力する。スイッチ３１２は、小面積側の受光領域３０２の各分割された領域に接続され、この小面積側の受光領域３０２からの出力を増幅器３２に入力する。これらスイッチ３１１，３１２のＯＮ／ＯＦＦは、制御部１３からの制御信号に基づいて行われる。
【００１９】
図３の模式図に、光ピックアップ装置１０と光量検出回路１２のより具体的な構成の一例が示されている。図３は、これらの断面を示す模式図である。
図３に示すように、受光素子１０３の受光領域３０１、光量検出回路１２の増幅器３２は、シリコン基板４１上に形成されている。受光領域３０１は、Ｐ型層、このＰ型層上に形成されたＮ型層等から構成されている。シリコン基板４１は、リードフレーム４２０の所定の位置に固定され、このリードフレーム４２０に接続されている。シリコン基板４１は、ボンディングワイヤー４３１，４３２によってリードフレーム４２１，４２２に接続されている。このような受光領域３０１、増幅器３２は、透明樹脂４４１，４４２によってモールドされている。
【００２０】
図４の模式図に、光ピックアップ装置１０と光量検出回路１２の具体的な回路構成の一例が示されている。
図４（ａ）に、読取り動作を行う場合の構成が示されている。読取り動作を行う場合には一般に、発光素子１０２による出射光のパワーが小さいので、受光素子１０３の受光パワーも小さい。この場合には、制御部１３は、読取り動作に応じて生成した制御信号に基づいて、スイッチ３１１をＯＮ、スイッチ３１２をＯＦＦに制御する。これによって、大面積側の受光領域３０１が選択され、この受光領域３０１が増幅器３２の非反転側端子に接続される。この受光領域３０１は受光量に応じた光電流を出力し、この光電流は増幅器３２に入力される。
【００２１】
図４（ｂ）に、書込み動作を行う場合の構成が示されている。書込みを行う場合には読取り動作の場合に比べて一般に、発光素子１０２による出射光のパワーが大きいので、受光素子１０３の受光パワーも大きい。この場合には、制御部１３は、書込み動作に応じて生成した制御信号に基づいて、スイッチ３１１をＯＦＦ、スイッチ３１２をＯＮに制御する。これによって、小面積側の受光領域３０２が選択され、この受光領域３０２が増幅器３２の非反転側端子に接続される。この受光領域３０２は受光量に応じた光電流を出力し、この光電流は増幅器３２に入力される。
【００２２】
このような読取り動作／書込み動作のいずれの場合でも、入射光が受光素子１０２全体にほぼ一様に入射するため、各場合の受光量は、受光領域３０１，３０２の面積比によって決定される。従って、受光素子１０３は、これらの各場合に受光領域３０１，３０２の面積比に応じた光電流を出力する。換言すれば、受光素子１０３全体にほぼ一様に入射した入射光から受光領域３０１，３０２の面積比に応じた出力量を有する光電流に分離することができる。この受光領域３０１，３０２の面積比に応じて分離された出力は、同一の増幅器３２に入力される。
例えば、大面積側の受光領域３０１の面積が小面積側の受光領域３０２の面積に対して１０倍に設定することができる。このとき、読取り動作時における大面積側の受光領域３０１からの出力量は、書込み動作時における小面積側の受光領域３０２からの出力量の１０倍となる。それ故、読取り動作時の発光素子１０２による出射光のパワーが書込み動作時の出射光のパワーに対して１／１０であったとすると、発光素子１０３から出力は読取り／書込みの両動作時で同じとなり、同じ増幅器３２に入力可能となる。
【００２３】
以上のように、本発明に係る光ディスク装置１では、読取り時と書込み時とで受光パワーが異なる場合であっても、受光素子１０３の受光面を複数の受光領域３０１，３０２に分割することによって同じ出力量の光電流を出力する。これによって、信号を検出する側の増幅器３２への入力は同一レベルに保つことができる。
それ故、受光素子１０３への入射光レベルが変化しても増幅器３２の入力自体が同レベルになるので、同じ特性の増幅器３２を用いることができ、同じ増幅器出力特性を得ることができる。従って、増幅器の増幅率に比を持たせる必要もないので、ゲインと帯域のトレードオフに制限されることなく、高速応答性を重視した設計とすることがでる。これによって、広範囲の入力光強度に対する検出精度と高速応答特性を両立することができる。
【００２４】
発明の実施の形態２．
実施形態１では、単数の受光素子において受光面を複数の受光領域に分割したが、本実施形態２では、複数の受光素子の個数比を変えることによって、実施形態１と同様の効果を得ることができる。すなわち、本実施形態２では、個数が異なる複数の受光素子群が設けられ、これら複数の受光素子群はそれぞれ、その個数比に応じて光電流を出力する。このとき、この光電流の出力量が同じとなるように個数比が設定される。
さらに、本実施形態２では、各受光素子群から出力された光電流は、異なった増幅器に入力される。これら増幅器の特性を同一に設定することによって、各受光素子群からの出力が同一のゲインで増幅される。
本実施形態２について、図５，６を用いて具体的に説明する。
図５に示すように、光ピックアップ装置１０は、複数の受光素子１０３を有する。より具体的には、複数の受光素子１０３は、受光素子群３０３は個数が多い多個数側の受光素子群３０３、個数が少ない少個数側の受光素子群３０４に分けられる。これらの受光素子群３０３，３０４は、素子群ごとに放射状に配置され、より詳細には各受光素子群３０３，３０４は円弧に沿って交互に配置されている。また例えば、これら多個数側の受光素子群３０３の個数は、少個数側の受光素子群３０４の個数に対して１０倍に設定することができる。
光量検出回路１２は同一のゲインを有する増幅器３２１，３２２を有し、増幅器３２１，３２２それぞれの非反転側端子は、多個数側の受光素子群３０３、少個数側の受光素子群３０４に接続されている。受光素子群３０３，３０４それぞれからの出力は、増幅器３２１，３２２に入力される。
【００２５】
図６の模式図に、光ピックアップ装置１０と光量検出回路１２の具体的な回路構成の一例が示されている。
図６に示すように、読取り動作の場合には一般に、発光素子１０２による出射光のパワーが小さいので、受光素子１０３の受光パワーも小さい。この場合には、制御部１３は、読取り動作に応じて生成した制御信号に基づいて、多個数側の受光素子群３０３、増幅器３２１を駆動制御する。これによって、多個数側の受光素子群３０３は受光量に応じた光電流を出力し、この光電流は増幅器３２１に入力される。
【００２６】
書込み動作の場合には一般に、発光素子１０２による出射光のパワーが読取り時に対して大きいので、受光素子１０３の受光パワーも大きい。この場合には、制御部１３は、書込み動作に応じて生成した制御信号に基づいて、少個数側の受光素子群３０４、増幅器３２２を駆動制御する。これによって、少個数側の受光素子群３０４は受光量に応じた光電流を出力し、この光電流は増幅器３２２に入力される。
【００２７】
このような読取り動作／書込み動作のいずれかに従って、複数の受光素子１０３は、各受光素子群３０３，３０４の個数比に応じた光電流を出力する。この受光素子群３０３，３０４の個数比に応じた出力はそれぞれ、特性は同じであるが異なった増幅器３２１，３２２に入力される。
例えば、多個数側の受光素子群３０３が少個数側の受光素子群３０４の個数に対して１０倍の個数の受光素子１０３から構成することができる。このとき、読取り動作時における多個数側の受光素子群３０３からの出力量は、書込み動作時における少個数側の受光素子群３０４からの出力量の１０倍となる。それ故、読取り動作時の発光素子１０２による出射光のパワーが書込み動作時の出射光のパワーに対して１／１０であったとすると、発光素子１０３から出力は読取り／書込みの両動作時で同じとなり、同じ特性を有する増幅器３２１，３２２に入力可能となる。
【００２８】
このように、本実施形態２においても、実施形態１と同様に、受光素子群３０３，３０４それぞれを構成する受光素子１０３の個数比を適宜設定することによって、同じ出力量の光電流を出力することできる。従って、同じ特性の増幅器３２を用いることができ、同じ増幅器出力特性を得ることができる。これによって、広範囲の入力光強度に対する検出精度と高速応答特性を両立することができる。
【００２９】
また、本実施形態２では各受光素子群３０３，３０４に対して増幅器３２１，３２２が設けられているので、複数の増幅器３２１，３２２が必要となる。これに対して、実施形態１では、複数の受光領域３０１，３０２をスイッチ３１１，３１２によって切替えて単一の増幅器３２に入力する。従って、本実施形態２に比べて、実施形態１では増幅器を半分に削減できるので回路規模を縮小できる。
【００３０】
その他の発明の実施の形態．
実施形態１，２では、放射状に異なる受光領域３０１，３０２、あるいは受光素子群３０３，３０４が配置されていたが、配置形態については、これに限られない。例えば、図７（ａ）に示すように、大面積側の受光領域４０１の中心付近に、小面積側の受光領域４０２を同心円状に配置することができる。また図７（ｂ）に示すように、多個数側の受光素子群４１１と少個数側の受光素子群４１２をストライプ状に配置してもよい。
【００３１】
なお、本実子形態１では、単一の受光素子の面積比を変え、単一の増幅器にスイッチを接続して選択的に光電流を入力したが、面積比が異なる受光領域それぞれに増幅器を接続してもよい。またなお、本実施形態２では、複数の受光素子群それぞれに増幅器を接続したが、単一の増幅器にスイッチを接続して選択的に光電流を入力してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る光ディスク装置の一構成例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る光ピックアップ装置と光量検出回路の具体構成の一例を示す模式図である。
【図３】本発明に係る光ピックアップ装置の受光素子の構成例を示す模式図である。
【図４】本発明に係る光ピックアップ装置と光量検出回路の回路構成の一例を示す模式図である。
【図５】本発明に係る光ピックアップ装置と光量検出回路の具体構成の一例を示す模式図である。
【図６】本発明に係る光ピックアップ装置と光量検出回路の回路構成の一例を示す模式図である。
【図７】本発明に係る光ピックアップ装置の受光素子の構成例を示す模式図である。
【図８】従来の光ピックアップ回路の増幅器の周波数とゲインとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１…光ディスク装置、１０…光ピックアップ装置、１１…光出力制御回路、
１２…光量検出回路、１３…制御部、２…光ディスク、３…ホスト装置
１３１…ＣＰＵ、１３２…メモリ、１３３…インターフェイス
３０１，３０２，３０３，３０４…受光領域、３１１，３１２…スイッチ、
３２，３２１，３２２…増幅器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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