背景技术
在以DVD(Digital Versatile Disc)为代表的光盘中,在信息记录面上作为微小的标记(或位)的列而记录有信息,该记录信息的再现通过检测基于激光被物镜聚光照射到信息记录面上时的标记部与标记间部的反射率的差异的反射光强度的变化、变换为RF信号(再现信号)来进行的。在信息的再现时,需要使激光的聚光点正确地追随于信息记录面上的标记列,以便能够正确地检测到微小的位。聚光点的向标记列的追随通过由光学的机构检测聚光点距离信息记录面的光轴方向的位置偏差及距离标记列的盘半径方向的位置偏差、分别变换为称作对焦误差信号及跟踪误差信号的电信号、反馈于物镜的位置来进行的。
图2是表示在光盘装置中将光信号变换为电信号的光信号检测电路的典型的结构的图。作为受光元件而使用4分割光电二极管。在各光电二极管201、202、203及204中,流过与分别受光的光的强度成比例的大小的电流I1、I2、I3及I4。电流I1、I2、I3及I4分别通过由运算放大器和反馈电阻构成的电流-电压变换器211、212、213及214变换为电压信号V1、V2、V3及V4。这里,如果设电流-电压变换器中的反馈电阻的值为R,则有
【式1】
,输出与流到各光电二极管中的电流成比例的电压。此外,通常通过对光电二极管施加逆偏电压,减小光电二极管的端子间电容,进行改善频率响应特性的措施。在图2的结构例中,连接在运算放大器的反转输入端子上的光电二极管的阴极的电位根据运算放大器的虚拟短路的性质而变为与施加在非反转输入端子上的正的基准电位Vref相等,实现了逆偏状态。
对焦误差信号(FE)、跟踪误差信号(TE)及RF信号(RF)如式(2)那样通过V1、V2、V3及V4的加减运算生成。
【式2】
这里,以使用非点像差方式作为聚焦控制方式、使用推挽方式作为跟踪控制方式为前提。如上所述,在使用4分割光检测器的光信号检测电路中,能够不分为伺服用检测系统和RF信号取得用检测系统、而仅使用1个检测系统取得信息的再现所需要的信号,所以具有使再现光学系统简单化的优点。
在专利文献1中,记载有由组合为4边形状的4个光电二极管、作为电流-电压变换器的两个放大器、两个电压源、和两个电流检测电阻构成、将第1光电二极管与第2光电二极管的阴极彼此连接、将其连接点连接到第1放大器的反转输入端子上、将第2光电二极管的阳极与第3光电二极管的阴极连接、将其连接点经由第2电压源和第2电流检测电阻接地并连接到第2放大器的非反转输入端子上、将第3光电二极管与第4光电二极管的阳极彼此连接、将其连接点经由第1电流检测电阻接地并经由第1电压源连接到第1放大器的非反转输入端子上、将第4光电二极管的阴极与第1光电二极管的阳极连接、将其连接点连接到第2放大器的反转输入端子上的光检测电路。
【专利文献1】日本特开平3-285408号公报
在包含于RF信号中的主要的噪声中,有激光噪声、盘噪声、散粒噪声及放大器噪声,它们都使RF信号的品质变差,成为信息的再现错误的原因。其中,放大器噪声是在电流-电压变换器的反馈电阻中产生的热噪声。由于电流-电压变换器输出的信号振幅与反馈电阻值成比例、放大器噪声的有效值与反馈电阻的平方根成比例,所以放大器噪声的影响可以通过增大反馈电阻值来降低。但是,由于电路的频带与反馈电阻值成反比例,所以反馈电阻值受所需要的频带限制。
这里,在作为以往技术举出的使用4分割光电二极管的光信号检测电路中,光电二极管201、202、203及204分别与电流-电压变换器211、212、213及214一对一地连接,RF信号是将各电流-电压变换器的输出信号V1、V2、V3及V4相加而生成的。因此,加上了由4个电流-电压变换器产生的放大器噪声、包含在RF信号中的放大器噪声成分增大的问题。此情况下的放大器噪声的有效值与RF信号从1个光电二极管与1个电流-电压变换器的组生成的情况相比大√4倍、即2倍(6dB)。
因而,在关于RF信号品质、放大器噪声的影响为支配性的情况下,例如在如最近实用化的多层盘那样反射光量较小而放大器噪声相对于信号的相对值较大的情况下、或者在如高速再现时那样信号的频带较大而放大器噪声的累积值变大的情况下,RF信号显著地劣化。因此,多层化带来的大容量化或再现速度的高速化受放大器噪声限制。
专利文献1的光检测电路的目的是,在能够生成RF信号、还有对焦误差信号及跟踪误差信号的任一个的光检测电路中,通过电流-电压变换器的个数较少、并且对光电二极管施加逆偏电压,同时实现低噪声和高速响应。
在专利文献1的方式中,由于除了RF信号以外仅能够取得对焦误差信号及跟踪误差信号的任一个,所以以使用RF信号的“样本伺服方式”作为跟踪控制方式为前提。但是,由于现行的记录型光盘作为跟踪控制方式以推挽方式(或差动推挽方式)为前提,是不对应于样本伺服方式的物理构造,所以在这样的盘的情况下,在专利文献1的方式中,不能取得所有的对焦误差信号、跟踪误差信号及RF信号。
除此以外,在专利文献1的方式中,由于输入到用于RF信号的取得的第1放大器的非反转输入端子中的信号的频带受第3光电二极管与第4光电二极管的端子间电容的和与第1电流检测电阻的积限制,所以不能产生构成跨阻放大器作为电流-电压变换器的优点,不能进行高速响应。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式。
[实施例1]基本结构
图1是表示本发明的光信号检测电路的结构例的图。该光信号检测电路包括光电二极管101、102、103及104、电流-电压变换器111、112、113及114、和基准电压源141及142。光电二极管101、102、103及104如图3所示,构成分割为田字的光电二极管的各分割要素,以该顺序逆时针相邻配置。此外,在将本电路用在光盘再现装置中的情况下,对应于光盘介质的半径方向(Radial direction)及切线方向(Tangential direction),沿图3所示的方向配置。由光盘反射的激光作为光斑305被聚光并入射到4分割光电二极管上。在各光电二极管中分别流过与受光的光的强度成比例的电流。电流-电压变换器111、112、113及114分别为包括运算放大器121、122、123及124、和反馈电阻131、132、133及134的跨阻放大器的形式。
将光电二极管101及102的阴极彼此连接,将其连接点连接到运算放大器121的反转输入端子上,将光电二极管102及104的阳极彼此连接,将其连接点连接到运算放大器123的反转输入端子上,将光电二极管101及103的阳极彼此连接,将其连接点连接到运算放大器122的反转输入端子上,将光电二极管103及104的阴极彼此连接,将其连接点连接到运算放大器124的反转输入端子上。此外,将基准电压源141的正极端子连接到运算放大器122及123的非反转输入端子上,并且将其负极端子接地,将基准电压源142的正极端子连接到运算放大器121及124的非反转输入端子上,并且将其负极端子接地。这里,基准电压源142产生的基准电压Vref2比基准电压源141产生的基准电压Vref1大。通过这样,根据运算放大器的虚拟短路的性质,在4个光电二极管的哪个上都被施加Vref2-Vref1的大小的逆偏电压。
流入到光电二极管101及102中的电流I1及I2相加后的电流I1+I2被电流-电压变换器111变换为电压V1并输出,从光电二极管102及104流出的电流I2及I4相加后的电流I2+I4被电流-电压变换器113变换为电压V3并输出,从光电二极管101及103流出的电流I1及I3相加后的电流I1+I3被电流-电压变换器112变换为电压V2并输出,流入到光电二极管103及104中的电流I3及I4相加后的电流I3+I4被电流-电压变换器114变换为电压V4并输出。
该光信号检测电路的第1个特征是,将流到两个光电二极管中的电流相加后的电流信号用1个电流-电压变换器变换为电压信号。由此,用于取得RF信号的电流-电压变换器被限制为两个,能够抑制包含在RF信号中的放大器噪声的影响。包含在此时的RF信号中的放大器噪声的相对值与4个光电二极管和4个电流-电压变换器一对一地连接的以往型的光信号检测电路的情况相比,在原理上能够减小3dB。
第2个特征是,不是如以往型的光信号检测电路那样仅将流入到光电二极管中的电流作为电压信号取出,而是将从光电二极管流出的电流也作为电压信号取出。通过这样,如后所述,能够将相互反极性的RF信号对取出,RF信号的振幅变为2倍。即,能够减小包含在RF信号中的放大器噪声的相对值。
第3个特征是,通过对电流-电压变换器施加两种基准电压Vref1及Vref2(Vref1<Vref2),根据运算放大器的虚拟短路的性质,在光电二极管的端子间被施加(Vref2-Vref1)的大小的逆偏电压。由此,能够维持与以往的光信号检测电路同样的、光电二极管的端子间电容的减小带来的频率特性的改善效果。
这里,表示出利用该光信号检测电路,对焦误差信号、跟踪误差信号及RF信号的哪个信号都能够取得。当反馈电阻131、132、133及134的哪个的电阻值都是R时,各电流-电压变换器的输出电压V1、V2、V3及V4为以下这样。
【式3】
如果以使用非点像差方式作为聚焦控制方式、使用推挽方式作为跟踪控制方式为前提,则对焦误差信号(FE)、跟踪误差信号(TE)及RF信号(RF)利用V1~V4通过以下的运算生成。
【式4】
另外,RF信号可以通过下述的运算生成。
【式5】
RF=V2+V3=2Vref1-R(I1+I2+I3+I4) (5)
由以上可知,通过使用本发明的光信号检测电路,对焦误差信号、跟踪误差信号及RF信号的哪个信号都能够取得。
另外,实际上需要用来使电流-电压变换器动作的电源电压,但在图1中没有图示。此外,在许多情况下,将用来确保电流-电压变换器中的负反馈稳定性的相位补偿用电容器与电流-电压变换器的反馈电阻并列地插入,但在图1中没有图示。
[实施例2]追加RF信号生成电路
图4是表示本发明的光信号检测电路的另一结构例的图。光信号检测电路401是在上述实施例1中表示的电路。本实施例的光检测电路由在光检测电路401中追加了加法器402及加法器403中的至少一个的形式构成。这些加法器是为了由光信号检测电路的输出信号生成RF信号而使用的。光信号检测电路401的输出电压V1及V4被加法器402相加,作为RF+输出。此外,输出电压V2及V3被加法器403相加,作为RF-输出。
RF信号基于上式(4)或式(5)生成。将具有这样的功能的RF信号生成电路追加到光信号检测电路中。这里,如式(4)或式(5)所示,两个RF信号如果将基准电压带来的直流偏移成分除去,则成为相互反极性的信号对,所以可以作为差动信号对RF+及RF-使用。即,
【式6】
RF+及RF-即使分别是单体也能够作为RF信号使用,但通过将RF+和RF-作为一组、使用接近的线路从光信号检测电路传送给驱动装置的信号处理系统、在信号处理系统一侧差动接收而生成RF信号,能够大幅地降低在传送系统中受到的共态噪声的影响。此情况下的RF信号成为下述那样。
【式7】
RF=RF+-RF-=2(Vref2-2Vref1)+2R(I1+I2+I3+I4) (7)
在一般使用的差动传送方式中生成的差动信号对的情况下,各差动信号中的信号成分及放大器噪声成分由于生成了相互极性处于反转关系的RF信号对,所以即使差动接收该信号对,包含在RF信号中的放大器噪声的相对值也不变化。另一方面,在使用本发明的差动传送方式中,由于包含在差动信号对RF+及RF-中的放大器噪声分别是由不同的电流-电压变换器产生的,所以相互是无关的。因而,包含在差动接收后的RF信号中的放大器噪声的相对值与差动接收前相比在原理上变小3dB。
根据以上,在本发明的光信号检测电路中,与实施例1的结构带来的效果相对照,能够使包含在RF信号中的放大器噪声的相对值与以往的光信号检测电路的情况相比降低6dB。即,能够使包含在RF信号中的放大器噪声的相对值成为与由1个光电二极管和1个电流-电压变换器的组构成的光信号检测电路的情况同样。这意味着消除了通过为了取得伺服信号而使用4分割光电二极管所发生的放大器噪声的增大的缺点。
[实施例3]驱动装置
图5是表示使用本发明的光信号检测电路的光盘再现装置的结构例的图。从激光二极管501射出的激光502由束分离器503反射,被物镜504聚光照射在光盘510的信息记录面511上。物镜504被对焦致动器512沿垂直于信息记录面511的方向、被跟踪致动器513沿光盘510的半径方向驱动。此外,光盘510被主轴电动机509固定并旋转驱动。由信息记录层511反射后的激光502透过束分离器503入射到光信号检测电路505。光信号检测电路505例如是上述实施例1或实施例2所示的。光信号检测电路505将入射的光变换为电压信号并输出。输出的电压信号被输入到信号生成电路506中。信号生成电路506生成对焦误差信号、跟踪误差信号及RF信号。对焦误差信号及跟踪误差信号被传送给伺服电路508。伺服电路508基于对焦误差信号及跟踪误差信号控制对焦致动器及跟踪致动器,驱动物镜504。由信号生成电路506生成的RF信号被解码电路507解码为双值数据。
接着,表示信号生成电路506的详细情况。图6是表示信号生成电路506的对焦误差信号、跟踪误差信号及RF信号的生成方法的例子的图。光信号检测电路601是实施例2的光信号检测电路。光信号检测电路601的输出电压RF+及RF-被减法器602进行减法(差动接收),生成RF信号(RF)。此外,输出电压V2及V3被减法器603进行减法,生成基于像散法的对焦误差信号(FE)。此外,输出电压V1及V4被减法器604进行减法,生成基于推挽法的跟踪误差信号(TE)。
[实施例4]DPD(Differential Phase Detection)跟踪的情况
图7是表示实施例3的光盘再现装置中的信号生成电路的另一结构例的图。光信号检测电路701是与光信号检测电路601相同的电路。光信号检测电路701的输出电压RF+及RF-被减法器702进行减法(差动接收),生成RF信号(RF)。此外,输出电压V2及V3被减法器703进行减法,生成基于像散法的对焦误差信号(FE)。到这里为止与实施例3相同,但在本实施例的信号生成电路中,输出电压V2及V3被输入到DPD信号生成电路704中。在DPD信号生成电路704中,生成基于DPD法(差动相位检测法)的跟踪误差信号(TE)。基于DPD法的跟踪误差信号反映V2与V3的相位差。
该方法对于例如如再现专用盘(ROM盘)那样、通过推挽法不能得到足够的振幅的跟踪误差信号的盘是适用的。
[实施例5]光电子集成电路(OEIC:Optoelectronic Integrated Circuit)的结构例
图8是表示使用本发明的光信号检测电路的光电子集成电路(OEIC:Optoelectronic Integrated Circuit)的结构例的图。光电子集成电路804包括光信号检测电路801、加法器802及803,它们收纳在1芯片的集成电路(IC)中。即,将实施例2的电路1芯片化。该光电子集成电路具备Vcc输入端子、GND端子、Vref1输入端子、Vref2输入端子、V1输出端子、V2输出端子、V3输出端子、V4输出端子、RF+输出端子及RF-输出端子。从Vcc输入端子对光信号检测电路801及减法器802及803施加电源电压,从Vref1输入端子及Vref2输入端子对光信号检测电路内的电流-电压变换器施加基准电压。此外,从V1输出端子、V2输出端子、V3输出端子及V4输出端子输出电流-电压变换器的输出信号电压信号V1、V2、V3及V4,从RF+输出端子及RF-输出端子输出减法器802及803的输出电压信号RF+及RF-。
这里,对上述实施例进行补充。
在实施例1或实施例2的光信号检测电路中,需要使4个电流-电压变换器的反馈电阻值、即电流-电压变换增益相互相等。这是为了使电流-电压变换器的输出电压正确地反映各光电二极管受光的光的强度。在实施例5的光电子集成电路中,在集成电路的制作后测量电阻值,在有偏差的情况下只要对集成电路内的电阻体实施激光微调处理等来调节电阻值就可以。
此外,上述实施例做成了使用4分割光检测器的结构,但也可以将4个光检测器和其他的光检测器组合使用。例如,在跟踪方式中使用差动推挽方式(DPP;Differential Push-Pull)的情况下,将上述实施例中的4个光检测器作为主束受光用,另外还设置子束用的检测器,利用从各个光检测器得到的推挽信号生成跟踪误差信号。
以上记载的实施方式是本发明的优选的具体例,但本发明的范围并不限于这些形态。