(57)【要約】【課題】互いに異なるフォトダイオードを用いる必要がある複数種の光ディスクに対応するフォトダイオード用集積回路であって、回路規模を削減したフォトダイオード用集積回路を提供する。【解決手段】本発明によるフォトダイオード用集積回路は、レーザービームを受光する複数のフォトダイオードＡ及びａと、各フォトダイオードＡ及びａの出力信号を増幅する増幅回路１と、各フォトダイオードＡ及びａと増幅回路１との接続を切り替えるスイッチ４１と、を備えることを特徴とする。これにより、互いに異なるフォトダイオードＡ及びａを用いる必要がある複数種の光ディスクに対応するフォトダイオード用集積回路であって、回路規模を削減したフォトダイオード用集積回路を提供することが可能になる。【選択図】図４
2009088585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザービームを受光する複数のフォトダイオードと、
前記各フォトダイオードの出力信号を増幅する増幅回路と、
前記各フォトダイオードと前記増幅回路との接続を切り替えるスイッチと、
を備えることを特徴とするフォトダイオード用集積回路。
【請求項２】
前記増幅回路は差動増幅回路を含み、
前記差動増幅回路の一方の入力端子に前記各フォトダイオードが、前記差動増幅回路の他方の入力端子に基準電圧源が、それぞれ接続され、
前記各フォトダイオードのバイアス電圧の電圧値は、前記基準電圧源の電圧値に基づいて設定されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のフォトダイオード用集積回路。
【請求項３】
第１種の光ディスク用のレーザービームを受光するフォトダイオードと、第２種の光ディスク用のレーザービームを受光するフォトダイオードと、前記各フォトダイオードの出力信号を増幅する増幅回路と、前記各フォトダイオードと前記増幅回路との接続を切り替えるスイッチと、をそれぞれ含む複数の回路と、
前記第１種及び前記第２種の光ディスクのうちの一方の選択を受け付ける選択受付手段と、
前記選択受付手段によって受け付けられた選択の内容に応じて前記各回路内のスイッチを制御するスイッチ制御手段と、
を備えることを特徴とするフォトダイオード用集積回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフォトダイオード用集積回路を含むことを特徴とする光ピックアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトダイオード用集積回路に関し、特に、フォトダイオードの出力信号の増幅に用いることが好適なフォトダイオード用集積回路に関する。また、本発明はこのようなフォトダイオード用集積回路を備えた光ピックアップに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等の光ディスクへのデータの記録及び再生を行う光記録再生装置は光ピックアップを備えている。光ピックアップには光源であるレーザーダイオードやフォトダイオード用集積回路が含まれ、フォトダイオード用集積回路には、光ディスクにて反射したレーザービームを受光するフォトダイオードなどが備えられている。フォトダイオードは、受光したレーザービームを電気信号に変換する素子であり、その出力信号を参照することにより光ディスクに記録されている情報を読み取ることが可能となる。
【０００３】
しかしながら、フォトダイオードの出力信号は極めて微弱であることから、これを外部に出力するためには、増幅回路が必要である。したがって、フォトダイオード用集積回路にはこのような増幅回路（受光アンプ）も搭載されることになる。特許文献１には、このような増幅回路の一例が示されている。
【０００４】
ところで、近年需要が増えている光記録再生装置の１つに、ＣＤ(Compact Disc)／ＤＶＤ／ＢＤ(Blu-ray Disc(登録商標))コンパチブルレコーダーがある。この光記録再生装置のフォトダイオード用集積回路は、ＣＤ／ＤＶＤ／ＢＤの記録再生を行うために、８個のＣＤ用フォトダイオードと１２個のＤＶＤ／ＢＤ用フォトダイオードとを備えている。そして、これに伴い、２０個の増幅回路も備えている。
【特許文献１】特開２０００−３３２５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の光記録再生装置では、フォトダイオード用集積回路に増幅回路を２０個も搭載せねばならず、フォトダイオード用集積回路の回路規模が大きくなりすぎるという問題があった。なお、このような問題はＣＤ／ＤＶＤ／ＢＤコンパチブルレコーダーに限られるものではなく、互いに異なるフォトダイオードを用いる必要がある複数種の光ディスクに対応するフォトダイオード用集積回路において必然的に生じ得る問題である。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、互いに異なるフォトダイオードを用いる必要がある複数種の光ディスクに対応するフォトダイオード用集積回路であって、回路規模を削減したフォトダイオード用集積回路を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、このようなフォトダイオード用集積回路を備える光ピックアップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明にかかるフォトダイオード用集積回路は、レーザービームを受光する複数のフォトダイオードと、前記各フォトダイオードの出力信号を増幅する増幅回路と、前記各フォトダイオードと前記増幅回路との接続を切り替えるスイッチと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、フォトダイオードと増幅回路との接続を切り替えるスイッチを設けたので、互いに異なるフォトダイオードを用いる必要がある複数種の光ディスクに対応するフォトダイオード用集積回路の回路規模を削減することが可能になる。
【００１０】
また、上記フォトダイオード用集積回路において、前記増幅回路は差動増幅回路を含み、前記差動増幅回路の一方の入力端子に前記各フォトダイオードが、前記差動増幅回路の他方の入力端子に基準電圧源が、それぞれ接続され、前記各フォトダイオードのバイアス電圧の電圧値は、前記基準電圧源の電圧値に基づいて設定されている、こととしてもよい。これによれば、差動増幅回路は、各フォトダイオードの出力信号を適切に増幅できるようになる。
【００１１】
また、本発明の別の一側面にかかるフォトダイオード用集積回路は、第１種の光ディスク用のレーザービームを受光するフォトダイオードと、第２種の光ディスク用のレーザービームを受光するフォトダイオードと、前記各フォトダイオードの出力信号を増幅する増幅回路と、前記各フォトダイオードと前記増幅回路との接続を切り替えるスイッチと、をそれぞれ含む複数の回路と、前記第１種及び前記第２種の光ディスクのうちの一方の選択を受け付ける選択受付手段と、前記選択受付手段によって受け付けられた選択の内容に応じて前記各回路内のスイッチを制御するスイッチ制御手段と、を備えることを特徴とする。これによれば、各種の光ディスク用の複数のフォトダイオードを一度に切り替えることができる。
【００１２】
また、本発明にかかる光ピックアップは、上記各フォトダイオード用集積回路のうちのいずれか少なくとも１つを含むことを特徴とする。これによれば、光ピックアップ内に含まれるフォトダイオード用集積回路の回路規模を削減することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明によれば、互いに異なるフォトダイオードを用いる必要がある複数種の光ディスクに対応するフォトダイオード用集積回路であって、回路規模を削減したフォトダイオード用集積回路を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
まず、図１は、光ディスクの記録再生を行う光記録再生装置において用いられる光ピックアップに含まれるＰＤＩＣ（フォトダイオード用集積回路）１００の外観例を示す図である。同図に示すＰＤＩＣ１００は、光記録再生装置の中でも特にＣＤ／ＤＶＤ／ＢＤコンパチブルレコーダーに用いられるものであり、２０個のフォトダイオード（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２）を備えている。各フォトダイオードは、それぞれ受光部Ｒ−１〜６のいずれかに配置されている。なお、以下ではＢＤ及びＤＶＤを第１種の光ディスクといい、ＣＤを第２種の光ディスクという。
【００１６】
受光部Ｒ−１〜３は第１種の光ディスクの記録再生用に用いられるものである。受光部Ｒ−１は４つのフォトダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄにより構成され、第１種の光ディスクで反射したメインビームＭＢを受光する。また、受光部Ｒ−２は４つのフォトダイオードＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４により構成され、第１種の光ディスクで反射したサブビームＳＢ１を受光する。また、受光部Ｒ−３は４つのフォトダイオードＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４により構成され、第１種の光ディスクで反射したサブビームＳＢ２を受光する。
【００１７】
受光部Ｒ−４〜６は第２種の光ディスクの記録再生用に用いられるものである。受光部Ｒ−４は４つのフォトダイオードａ，ｂ，ｃ，ｄにより構成され、第２種の光ディスクで反射したメインビームＭＢを受光する。また、受光部Ｒ−５は２つのフォトダイオードｅ１，ｅ２により構成され、第２種の光ディスクで反射したサブビームＳＢ１を受光する。また、受光部Ｒ−６は２つのフォトダイオードｆ１，ｆ２により構成され、第２種の光ディスクで反射したサブビームＳＢ２を受光する。
【００１８】
図２及び図３は、上記ＰＤＩＣ１００の内部回路構成を示す図である。なお、図２及び図３は、２つの図で１つのＰＤＯＣ１００の内部回路構成を示しており、実際には図２の下部と図３の上部とがつながっている。各フォトダイオードにかかる回路構成には互いに類似している部分が多いので、以下では、フォトダイオードＡ及びフォトダイオードａに着目して説明を行うこととする。
【００１９】
図２に示すＩ／Ｖ回路４０は、フォトダイオードＡ及びフォトダイオードａが受光するレーザービームの強度を電圧信号として出力する回路であり、フォトダイオードＡ及びフォトダイオードａの他、オペアンプ１０、抵抗１６、スイッチ４１、リミッタ回路４２、スイッチ４３、抵抗４４を含んで構成される。このうち、オペアンプ１０及び抵抗１６は増幅回路１を構成している。
【００２０】
フォトダイオードＡは、第１種の光ディスクにて反射したレーザービームを受光し、光電変換を行う。一方、同じくフォトダイオードａは、第２種の光ディスクにて反射したレーザービームを受光し、光電変換を行う。一例では、これらのフォトダイオードはＰＮダイオード、逆バイアス電源、抵抗を含んで構成され、ＰＮダイオードにレーザービームが当たることによって抵抗の両端の電圧が変動する。この電圧は所定の電圧値（バイアス電圧）を基準として上下に変動し、これらのフォトダイオードの出力となる。このバイアス電圧の電圧値は基準電圧源Ｖｓ（後述）の電圧値に基づいて設定されており、ここではいずれも１．６５Ｖであるとする。
【００２１】
増幅回路１は、図２に示すように、オペアンプ１０の反転入力端子（−）にフォトダイオードが接続され、オペアンプ１０の非反転入力端子（＋）に基準電圧源Ｖｓが接続された構成を有している。また、増幅回路１は、オペアンプ１０の出力端と反転入力端子（−）とを接続する帰還回路を備えている。この帰還回路は抵抗１６を含んで構成される。これらの構成により、増幅回路１は所謂反転増幅回路を構成している。
【００２２】
オペアンプ１０の反転入力端子（−）には、外部からの制御に応じたスイッチ４１の動作（詳細は後述する。）により、記録再生対象メディアが第１種の光ディスクである場合にフォトダイオードＡが接続され、記録再生対象メディアが第２種の光ディスクである場合にフォトダイオードａが接続される。一方、オペアンプ１０の非反転入力端子（＋）には、所定電圧の電源Ｖｓが接続される。オペアンプ１０及び抵抗１６により構成される増幅回路１は、フォトダイオードの出力信号に増幅処理を施す。その結果、増幅回路１の出力には、いずれかのフォトダイオードが受光したレーザービームの強度に応じた出力が得られる。
【００２３】
制御部５０は、外部からの指示に従ってスイッチ４１及びスイッチ４３を制御する。このうちスイッチ４３の制御により、抵抗４４の帰還回路への組み入れと、それによる増幅回路１のゲイン制御が可能になっている。スイッチ４１の制御については、スイッチ４１の動作の詳細の説明とともに説明する。
【００２４】
リミッタ回路４２は、オペアンプ１０から出力された信号の振幅が所定の最大値を超えている場合、超えた分の振幅をクリップして、後段に出力する。
【００２５】
リミッタ回路４２の出力信号は、端子ＶＡ／Ｖａから出力されるとともに、合成回路６０にも入力される。端子ＶＡ／Ｖａからの出力信号は、図示しない制御回路において、光スポットのデフォーカスやトラックからのずれを検出するためのサーボ信号として用いられる。
【００２６】
合成回路６０には、上記リミッタ回路４２の出力信号の他、フォトダイオードＢ，Ｃ，Ｄ又はフォトダイオードｂ，ｃ，ｄからも同様にリミッタ回路の出力信号が入力される。これらの各出力信号は合成され、端子ＶＲＦＰ及び端子ＶＲＦＮから出力される。なお、端子ＶＲＦＰ及び端子ＶＲＦＮの出力信号は互いに逆相となる。こうして出力される信号は、図示しない制御回路において、記録されているデータを示すデータ信号として用いられる。
【００２７】
以下、スイッチ４１の動作について、図２のＩ／Ｖ回路４０の一部をより詳細に示した図４を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず増幅回路１の動作について説明し、その後スイッチ４１の説明を行うことにする。
【００２８】
図４に示すように、オペアンプ１０は差動増幅回路２０及びソースフォロア回路３０からなり、これらが従属接続された構成を有している。つまり、フォトダイオードＡ又はａの出力Ｖｉｎはまず差動増幅回路２０に供給され、さらに差動増幅回路２０の出力がソースフォロア回路３０に供給される。
【００２９】
差動増幅回路２０は、カレントミラー接続されたＰチャンネルＭＯＳトランジスタ２１，２２と、トランジスタ２１，２２にそれぞれ直列接続されたＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２３，２４と、トランジスタ２３，２４のソースに接続された定電流源２５によって構成されている。トランジスタ２３のゲートはスイッチ４１を介してフォトダイオードＡ又はａに接続され、トランジスタ２４のゲートは基準電圧源１４（＝基準電圧源Ｖｓ）に接続されている。本実施形態では、上述したように、基準電圧源１４はフォトダイオード２のバイアス電圧と同値の電圧（ここでは１．６５Ｖ。）を発生する。差動増幅回路２０の出力は、トランジスタ２１とトランジスタ２３の接続点から取り出される。
【００３０】
ソースフォロア回路３０は、差動増幅回路２０の出力がゲートに供給されるＮチャンネルＭＯＳトランジスタ３１と、トランジスタ３１のソースに接続された定電流源３２によって構成されている。ソースフォロア回路３０の出力は、トランジスタ３１のソースから取り出され、増幅回路１の出力Ｖｏｕｔとなる。トランジスタ３１は、いわゆるデプレッション型のＭＯＳトランジスタである。すなわち、トランジスタ３１のしきい値電圧Ｖｔｈはゼロ又はマイナス値である。
【００３１】
なお、トランジスタ２１，２２の各ソース，及びトランジスタ３１のドレインには電源電圧Ｖｄｄが供給されている。
【００３２】
ここで、増幅回路１の電圧増幅度は、抵抗１６の抵抗値とフォトダイオード２の内部抵抗値の調節により、適宜設定される。ただし、フォトダイオードＡ又はａの出力電圧がバイアス電圧の電圧値１．６５Ｖである場合、電圧増幅度にかかわらず、ソースフォロア回路３０の出力電圧（トランジスタ３１のソース電圧）は約１．６５Ｖ程度となる。
【００３３】
トランジスタ３１のしきい値電圧をＶｔｈとすると、トランジスタ３１のゲート電圧は、Ｖｏｕｔ＋Ｖｔｈで与えられるが、本実施形態においてはトランジスタ３１がデプレッション型であるため、Ｖｔｈ≦０である。したがって、トランジスタ３１のゲート電圧は、ソース電圧とほぼ同じか、寧ろこれよりも低くなる。例えば、しきい値電圧Ｖｔｈがほぼ０Ｖであるとすると、トランジスタ３１のゲート電圧は出力Ｖｏｕｔの電圧とほぼ一致することになる。その結果、例えば出力Ｖｏｕｔの電圧が約１．６５Ｖであるとすれば、トランジスタ３１のゲート電圧も約１．６５Ｖとなる。
【００３４】
これにより、カレントミラー回路を構成するトランジスタ２１，２２のソースドレイン間電圧が従来に比べて拡大される。つまり、トランジスタ３１としてエンハンスメント型のトランジスタを用いると、トランジスタ３１のゲート電圧は出力Ｖｏｕｔの電圧よりもしきい値電圧分高くなり、その結果、トランジスタ２１，２２のソースドレイン間電圧が低下し、ダイナミックレンジが狭くなる。このため、ダイナミックレンジを十分に確保するためには、上述したように、電源電圧Ｖｄｄを高くする必要が生じる。
【００３５】
これに対し、本実施形態では、トランジスタ３１としてデプレッション型のトランジスタを用いていることから、電源電圧Ｖｄｄが比較的低くてもダイナミックレンジを十分に確保することが可能となる。例えば、電源電圧Ｖｄｄが３．３Ｖであるとすると、トランジスタ２１，２２のソースドレイン間電圧の振幅の最大値（差動増幅回路２０が出力し得る信号の振幅の最大値）は約１．６５Ｖ（＝３．３Ｖ−１．６５Ｖ（フォトダイオード２のバイアス電圧の電圧値））となり、十分な振幅が確保される。なお、この場合における増幅回路１のダイナミックレンジの上限値は３．３Ｖとなる。
【００３６】
さて、スイッチ４１は、フォトダイオードＡ又はａと増幅回路１との接続を切り替えるスイッチである。図示しない操作部を用いてユーザが第１種の光ディスク又は第２種の光ディスクの記録や再生を指示した場合、操作部から制御部５０（図２）に対して操作内容が伝えられる。制御部５０は、伝えられた操作内容に基づき、第１種及び前記第２種の光ディスクのうちの一方の選択を受け付ける（選択受付手段）。そして、受け付けた選択の内容に応じて、Ｉ／Ｖ回路４０内のスイッチ４１を制御する（スイッチ制御手段）。具体的には、第１種の光ディスクの選択を受け付けた場合にはフォトダイオードＡが増幅回路１に接続されるよう、スイッチ４１を制御する。一方、第２種の光ディスクの選択を受け付けた場合にはフォトダイオードａが増幅回路１に接続されるよう、スイッチ４１を制御する。
【００３７】
なお、制御部５０は、フォトダイオードＡ及びａに対応するスイッチ４１だけでなく、他のフォトダイオードに対応するスイッチも同様に制御する。すなわち、第１種の光ディスクの選択を受け付けた場合には第１種の光ディスク用のレーザービームを受光するフォトダイオード（フォトダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４）が、それぞれ対応する増幅回路に接続されるよう、スイッチを制御する。一方、第２種の光ディスクの選択を受け付けた場合には第２種の光ディスク用のレーザービームを受光するフォトダイオード（フォトダイオードａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２）が、それぞれ対応する増幅回路に接続されるよう、スイッチを制御する。
【００３８】
以上のようなスイッチ制御の結果、１つの増幅回路で複数種の光ディスクにそれぞれ対応する複数のフォトダイオードの出力信号を増幅することができるようになる。したがって、互いに異なるフォトダイオードを用いる必要がある複数種の光ディスクに対応するフォトダイオード用集積回路の回路規模の削減が実現される。
【００３９】
なお、上記実施形態１では、初段が差動増幅回路、次段がソースフォロア回路である２段構成のオペアンプを用いる増幅回路の例を取り上げて説明したが、本発明は、差動増幅回路以外の増幅部を初段に備える増幅回路にも適用可能である。
【００４０】
ここで、上記ＰＤＩＣ１００を備える光ピックアップ１０１の全体構成について、光ピックアップ１０１の構成を示す模式図である図５を参照しつつ、説明しておく。
【００４１】
図５に示すように、光ピックアップ１０１は、レーザ光源１０２と、レーザ光源１０２からのレーザービームを複数に分割する回折格子１０３と、回折格子１０３から出射されたレーザービームを平行光にするコリメートレンズ１０４と、平行光とされたレーザービームを光ディスク２００側へ導くミラー１０５と、ミラー１０５で反射されたレーザービームを円偏光に変換して対物レンズ１０６に入射する１／４波長板１１０と、１／４波長板１１０から入射されたレーザービームをディスク面に収束させる対物レンズ１０６と、光ディスク２００により反射されミラー１０５でさらに反射された光をＰＤＩＣ１００側へ導くビームスプリッタ１０７と、ビームスプリッタ１０７からの反射光を収束させるアナモフィックレンズ１０８と、アナモフィックレンズ１０８によって収束された反射光を受光するＰＤＩＣ１００とを備えている。ＰＤＩＣ１００は、上述したように２０個のフォトダイオードを備え、各フォトダイオードは、上記反射光を受光して光電変換し、反射光の強度に応じた電圧信号を出力する。
【００４２】
なお、光ディスク２００に対する対物レンズ１０６の位置は、対物レンズ駆動装置１０９によって高精度に制御される。詳細には、対物レンズ１０６をフォーカス方向へ駆動することにより、光ディスク２００の記録面にビームスポットの焦点を合わせるフォーカス補正が行われ、トラッキング方向へ駆動することにより、光ディスク２００のトラックにビームスポットを追従させるトラッキング補正が行われる。また、タンジェンシャル方向を回転軸にして対物レンズ１０６をトラッキング方向に回転させることにより、ディスクの反りに対応するチルト角の補正が行われる。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００４４】
例えば、差動増幅回路の構成は図４に示した構成に限定されず、これとは異なる回路構成を有していても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態にかかるＰＤＩＣの外観例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるＰＤＩＣの内部回路構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるＰＤＩＣの内部回路構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる回路をより詳細に示す回路図である。
【図５】本発明の実施形態にかかるＰＤＩＣを備える光ピックアップの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      増幅回路
１０    オペアンプ
１４    基準電圧源
１６，４４    抵抗
２０    差動増幅回路
２１，２２    ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ
２３，２４    ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ
３１    デプレッション型トランジスタ
２５，３２    定電流源
３０    ソースフォロア回路
４０    Ｉ／Ｖ回路
４１，４３    スイッチ
４２    リミッタ回路
５０    制御部
６０    合成回路
１００  ＰＤＩＣ
１０１  光ピックアップ
１０２  レーザ光源
１０３  回折格子
１０４  コリメートレンズ
１０５  ミラー
１０６  対物レンズ
１０７  ビームスプリッタ
１０８  アナモフィックレンズ
１０９  対物レンズ駆動装置
１１０  １／４波長板
２００  光ディスク
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２  フォトダイオード
【図１】
2009088585.tif 000003
【図２】
2009088585.tif 000004
【図３】
2009088585.tif 000005
【図４】
2009088585.tif 000006
【図５】
2009088585.tif 000007