JP3950122B2 - Semiconductor integrated circuit, optical pickup optical system unit including the same, and optical pickup device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体集積回路と該半導体集積回路を用いて光ディスクのような光学式記録媒体に記録された信号の読み取りを行うための光ピックアップ光学系ユニット及びこれを含む光ピックアップ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, an optical pickup optical system unit for reading a signal recorded on an optical recording medium such as an optical disk, and an optical pickup apparatus including the same.
現在、パーソナルコンピュータなどの情報処理機器の外部記憶装置としてCD−ROM装置、DVD装置などの光ディスク装置が多く使用されている。また、ブック型コンピュータやモバイル機器のような携帯機器の普及に伴い、これらの光ディスク装置には、大容量化と共により一層の小型・薄型・軽量化が要求されている。 Currently, optical disk devices such as CD-ROM devices and DVD devices are often used as external storage devices for information processing equipment such as personal computers. In addition, with the spread of portable devices such as book computers and mobile devices, these optical disc apparatuses are required to be further reduced in size, thickness, and weight as well as to have a large capacity.
光ディスク装置の構成要素のうち、光ディスクに記録された信号の読み取りを行う光ピックアップ装置は、半導体レーザ、対物レンズ、ミラー、ホログラム素子、光検出器など多くの光学部品や素子を含んでおり、容量・重量ともに大きな比重を占める。このため、光ディスク装置の小型・薄型・軽量化は光ピックアップ装置に依存するところが大きい。そこで、従来より光ピックアップ装置について様々な改良がなされてきた。 Among the components of an optical disk device, an optical pickup device that reads a signal recorded on an optical disk includes many optical components and elements such as a semiconductor laser, an objective lens, a mirror, a hologram element, and a photodetector. -Both weights occupy a large specific gravity. For this reason, the reduction in size, thickness, and weight of the optical disk device largely depends on the optical pickup device. Therefore, various improvements have been made for optical pickup devices.
半導体レーザを光ピックアップ装置に使用する場合、いわゆる戻り光ノイズの発生という問題がある。これは半導体レーザから出射された光を光ディスクに照射した際、光ディスク盤面からの反射光の一部が半導体レーザに戻り、ノイズを発生させるという現象である。半導体レーザはシングルモードで発振しているために、戻り光があるとモードホッピングが生じ、出力光量が大きく変化することにより、このような戻り光ノイズが発生するのである。 When a semiconductor laser is used for an optical pickup device, there is a problem of so-called return light noise. This is a phenomenon in which when the light emitted from the semiconductor laser is irradiated onto the optical disc, part of the reflected light from the optical disc board surface returns to the semiconductor laser and generates noise. Since the semiconductor laser oscillates in a single mode, if there is return light, mode hopping occurs, and the amount of output light changes greatly to generate such return light noise.
従って、戻り光ノイズを減らすには、半導体レーザをマルチモードで発振させることにより、モードホッピングが生じても出力光量が変動しないようにすればよい。そこで、200MHz以上の周波数で、20〜30mA以上の振幅を有する高周波電流を半導体レーザの制御電流に重畳して駆動電流とすることにより、半導体レーザをマルチモードで発振させ、戻り光ノイズを低減させる方法が知られている。 Therefore, in order to reduce the return light noise, it is only necessary to oscillate the semiconductor laser in multimode so that the output light quantity does not fluctuate even if mode hopping occurs. Therefore, a high-frequency current having a frequency of 200 MHz or more and an amplitude of 20 to 30 mA or more is superimposed on the control current of the semiconductor laser to generate a drive current, thereby oscillating the semiconductor laser in multimode and reducing the return light noise. The method is known.
この高周波電流重畳法を実施する場合、駆動損失を小さくするためと光ピックアップの小型・薄型化のために、集積化された高周波電流発生回路を半導体レーザの近傍に配設することが望ましいが、一般的に高周波電流発生回路の電源電圧は5Vであり、消費電力は300mW以上に及ぶため、相当の熱を発生させる。半導体レーザは高温の環境下では発光特性が劣化し、特に摂氏80℃以上になると発光しなくなるという性質がある。この対策のため、例えば特開平10−247329(特許文献1)においては、高周波電流発生回路の消費電力を効果的に低減させる回路構成として、高周波電流発生回路を半導体レーザの近傍に配設することを可能としていた。 When implementing this high-frequency current superposition method, it is desirable to arrange an integrated high-frequency current generation circuit in the vicinity of the semiconductor laser in order to reduce drive loss and to reduce the size and thickness of the optical pickup. In general, the power supply voltage of the high-frequency current generating circuit is 5 V, and the power consumption is 300 mW or more, so that considerable heat is generated. Semiconductor lasers have the property that their light emission characteristics deteriorate under high-temperature environments, and in particular, they do not emit light at temperatures above 80 degrees Celsius. For this measure, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-247329 (Patent Document 1), as a circuit configuration for effectively reducing the power consumption of the high-frequency current generation circuit, the high-frequency current generation circuit is disposed in the vicinity of the semiconductor laser. Was made possible.
高速・大容量の光ディスク装置においては、読み出し時のデータ転送レートの高速化が要求されている。この要求に応えるためには、半導体レーザの駆動電流として制御電流に重畳させる高周波電流の周波数を300〜500MHzと高くする必要がある。一方、半導体レーザにおいては、低コスト化と一層の高温動作を可能とするために、接合容量が大きくなる傾向にある。このように重畳する高周波電流の周波数が高くなり、かつ半導体レーザの接合容量が大きくなると、駆動損失が増大するため、重畳する高周波電流の振幅をさらに大きくする必要がある。この結果、高周波電流発生回路の消費電力が増大し、半導体レーザの近傍に高周波電流発生回路を配設することが非常に困難になってしまう。 High-speed and large-capacity optical disk devices are required to increase the data transfer rate during reading. In order to meet this requirement, it is necessary to increase the frequency of the high-frequency current to be superimposed on the control current as the driving current of the semiconductor laser to 300 to 500 MHz. On the other hand, in semiconductor lasers, the junction capacitance tends to increase in order to reduce costs and enable higher temperature operation. When the frequency of the superimposed high-frequency current is increased and the junction capacitance of the semiconductor laser is increased, the drive loss is increased. Therefore, it is necessary to further increase the amplitude of the superimposed high-frequency current. As a result, the power consumption of the high frequency current generation circuit increases, and it becomes very difficult to dispose the high frequency current generation circuit in the vicinity of the semiconductor laser.
一方、DVDドライブ装置では一般にDVDディスク再生用として赤色半導体レーザ(波長=650nm)を含む光学系と、CD−ROMや記録可能なCD−R/RWディスク再生用として近赤外半導体レーザ(波長=780nm)を含む光学系を備えている。このような波長の異なる二つの半導体レーザを備えた光ディスク装置において、各半導体レーザに対応して独立した二つの高周波電流発生回路を用意することは、高周波電流発生回路を含む集積回路の回路規模増大によりコストアップを招くことが懸念される。二つの波長を切り替えて発光させる半導体レーザの開発も進められているが、その場合でも各波長に対応して独立した二つの高周波電流発生回路を設けると、上記と同様の問題が発生する。 On the other hand, a DVD drive device generally has an optical system including a red semiconductor laser (wavelength = 650 nm) for reproducing a DVD disk, and a near infrared semiconductor laser (wavelength = wavelength = for reproducing a CD-ROM or recordable CD-R / RW disk). 780 nm). In such an optical disc apparatus having two semiconductor lasers having different wavelengths, the provision of two independent high-frequency current generation circuits corresponding to each semiconductor laser increases the circuit scale of an integrated circuit including the high-frequency current generation circuit. There is a concern that the cost will increase. Development of a semiconductor laser that emits light by switching between two wavelengths is also underway, but even in that case, if two independent high-frequency current generation circuits are provided corresponding to each wavelength, the same problem as described above occurs.
半導体レーザの駆動系には、一般に自動光量制御(APC)が用いられる。具体的には、半導体レーザからの出射光の一部が光量モニタ用の光検出器で受光され、その出力電流が電流−電圧変換抵抗によって電圧に変換された後、APC回路に光量制御のための制御信号として供給される。APC回路は、半導体レーザの出射光量を制御するための制御電流を発生する。この制御電流は半導体レーザの主たる駆動電流として用いられ、これに先の高周波電流が重畳される。半導体レーザと光量モニタ用光検出器は、通常、同一パッケージ内に実装される。 In general, automatic light quantity control (APC) is used for a semiconductor laser drive system. Specifically, a part of the light emitted from the semiconductor laser is received by a photodetector for monitoring the light amount, and its output current is converted into a voltage by a current-voltage conversion resistor, and then the APC circuit controls the light amount. Is supplied as a control signal. The APC circuit generates a control current for controlling the amount of light emitted from the semiconductor laser. This control current is used as the main drive current of the semiconductor laser, and the previous high-frequency current is superimposed on it. The semiconductor laser and the light quantity monitoring photodetector are usually mounted in the same package.
前述した波長の異なる二つの半導体レーザを備えた光ディスク装置に、このようなAPCを適用する場合、次のような問題が発生する。一つは、各半導体レーザに対応して個別に光量モニタ用光検出器を設けると、半導体レーザと光量モニタ用光検出器を実装するパッケージのピン数が増えてしまうことである。もう一つの問題は、二つの半導体レーザを一つのチップ内に形成したモノリシック構造とすると、各波長の光を分離して各モニタ用光検出器に入射させるために、ダイクロイックプリズムのような波長選択性を有する光路分離のための光学素子が必要となり、パッケージが大型化してしまうことである。これらの問題は、光ピックアップ装置の小型・薄型・軽量化を実現する上で大きな障害となる。 When such an APC is applied to the above-described optical disk apparatus including two semiconductor lasers having different wavelengths, the following problems occur. One is that if a light quantity monitoring photodetector is individually provided for each semiconductor laser, the number of pins of the package on which the semiconductor laser and the light quantity monitoring photodetector are mounted increases. Another problem is that a monolithic structure in which two semiconductor lasers are formed in one chip separates light of each wavelength and makes it incident on each photodetector for monitoring. This requires an optical element for separating the optical path, which increases the size of the package. These problems are major obstacles in realizing the reduction in size, thickness and weight of the optical pickup device.
これらの問題は、光量モニタ用光検出器を二つの半導体レーザに対して共通にすることで解決できると考えられる。しかし、光検出器の検出感度は一般に波長依存性があり、一定の光量に対して入射光の波長により出力電流が変化してしまうため、一つのモニタ用光検出器を用いた構成では各半導体レーザの光量制御を的確に行うことが困難となる。
上述したように従来の高周波電流重畳技術では、データ転送レートの高速化のために半導体レーザの制御電流に重畳する高周波電流の周波数が高くなり、かつ半導体レーザの接合容量が大きくなることにより駆動損失が増大すると、重畳する高周波電流の振幅を大きくする必要がある。このため、高周波電流発生回路の消費電力が増大して発熱が大きくなり、高周波電流発生回路を半導体レーザの近傍に配設して光ピックアップ装置の小型・薄型化を図ることが難しくなるという問題点があった。 As described above, in the conventional high-frequency current superposition technique, the frequency of the high-frequency current superimposed on the control current of the semiconductor laser is increased to increase the data transfer rate, and the drive loss is increased by increasing the junction capacitance of the semiconductor laser. Increases, it is necessary to increase the amplitude of the superimposed high-frequency current. For this reason, the power consumption of the high frequency current generating circuit increases and heat generation increases, and it is difficult to reduce the size and thickness of the optical pickup device by arranging the high frequency current generating circuit in the vicinity of the semiconductor laser. was there.
本発明の主たる目的は、できるだけ小さな回路規模で二波長の半導体レーザの制御電流に重畳する高周波電流を発生できる高周波電流発生回路を含む半導体集積回路とこれを含む光ピックアップ光学系ユニット及び光ピックアップ装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION A main object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit including a high-frequency current generating circuit capable of generating a high-frequency current superimposed on a control current of a two-wavelength semiconductor laser with a circuit size as small as possible, an optical pickup optical system unit including the same, and an optical pickup device Is to provide.
本発明のさらに別の目的は、二波長の半導体レーザに対する光量制御を共通のモニタ用光検出器を用いて個別に行うことができる光量制御装置と半導体集積回路とこれを含む光ピックアップ光学系ユニット及び光ピックアップ装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a light amount control device, a semiconductor integrated circuit, and an optical pickup optical system unit including the same, which can individually control the amount of light for a two-wavelength semiconductor laser using a common monitoring photodetector. And providing an optical pickup device.
上記の課題を解決するため、本発明は光量制御のための制御電流と重畳されて波長の異なる第1および第2の半導体レーザに選択的に駆動電流として供給される高周波電流を発生する高周波電流発生回路を含む半導体集積回路において、前記高周波電流発生回路は、前記第1および第2の半導体レーザにそれぞれ対応して設けられた二つの高周波電流発生ユニットおよび該二つの高周波電流発生ユニットを制御する共通の制御回路とから構成され、各高周波電流発生ユニットは、前記高周波電流を出力する出力端子と、電流吐き出し型の第1の電流源および電流吸い込み型の第2の電流源と、前記第1および第2の電流源と前記出力端子との間にそれぞれ接続された第1および第2の電流スイッチと、所望周波数で発振する発振回路と、前記発振回路の出力信号に従って前記第1および第2の電流スイッチを相補的にオン・オフ制御するスイッチドライブ回路とを有することを特徴とする半導体集積回路を提供する。第1および第2の半導体レーザは、個別の半導体チップとして構成されていてもよいし、共通の半導体チップ内に形成されていてもよい。 In order to solve the above problems, the present invention is a high-frequency current that generates a high-frequency current that is superimposed on a control current for light amount control and is selectively supplied as a drive current to the first and second semiconductor lasers having different wavelengths. In the semiconductor integrated circuit including the generation circuit, the high-frequency current generation circuit controls two high-frequency current generation units provided corresponding to the first and second semiconductor lasers and the two high-frequency current generation units, respectively. Each of the high-frequency current generating units includes an output terminal for outputting the high-frequency current, a current-discharge-type first current source and a current-sink-type second current source, and the first high-frequency current generating unit. And first and second current switches respectively connected between the second current source and the output terminal, an oscillation circuit that oscillates at a desired frequency, and To a switch drive circuit that complementarily turned on and off controlling said first and second current switch in accordance with the output signal of the oscillation circuit to provide a semiconductor integrated circuit according to claim. The first and second semiconductor lasers may be configured as individual semiconductor chips, or may be formed in a common semiconductor chip.
この高周波電流発生回路は、第1および第2の半導体レーザにそれぞれ対応して高周波電流を発生する二つの高周波電流発生ユニットが先と同様に構成されるため、全体として消費電流が小さく、しかも二つの高周波電流発生ユニットを制御する制御回路は共通であるため、回路規模の増大が抑えられ、消費電流の面でさらに有利となる。 In this high-frequency current generating circuit, since two high-frequency current generating units that generate high-frequency currents corresponding to the first and second semiconductor lasers are configured in the same manner as described above, the current consumption is small as a whole, and two Since the control circuit for controlling the two high-frequency current generation units is common, an increase in circuit scale is suppressed, which is further advantageous in terms of current consumption.
制御回路は、例えば電流振幅設定用抵抗と基準電圧により決定される電流振幅設定電流を発生する第1の電流変換回路と、第1の電流変換回路からの電流振幅設定電流に基づいて第1および第2の電流源の電流値を制御することにより高周波電流の振幅を調整する振幅調整回路とを有する。このような構成とすることにより、電流振幅設定用抵抗を外付け抵抗としてその値を選定することによって、高周波電流の振幅を容易に設定・変更でき、半導体レーザの選択の自由度や実装上の余裕度が大幅に向上する。 The control circuit includes, for example, a first current conversion circuit that generates a current amplitude setting current determined by a current amplitude setting resistor and a reference voltage, and first and second currents based on the current amplitude setting current from the first current conversion circuit. An amplitude adjustment circuit that adjusts the amplitude of the high-frequency current by controlling the current value of the second current source; By adopting such a configuration, the value of the current amplitude setting resistor as an external resistor can be selected, and the value of the high frequency current can be easily set / changed. The margin is greatly improved.
さらに、この制御回路において、出力端子の端子電圧を監視することにより前記第1および第2の半導体レーザのいずれが動作状態にあるかを判定する判定手段を設けると共に、第1および第2の半導体レーザにそれぞれ対応して第1および第2の電流振幅設定用抵抗を設け、これら第1および第2の電流振幅設定用抵抗から判定手段により動作状態にあると判定された方の半導体レーザに対応する電流振幅設定用抵抗を第1の抵抗選択手段により選択し、選択した第1または第2の電流振幅設定用抵抗と基準電圧により決定される電流振幅設定電流を発生して第1および第2の電流源の電流値を制御するようにしてもよい。 Further, in this control circuit, there is provided determination means for determining which of the first and second semiconductor lasers is in an operating state by monitoring the terminal voltage of the output terminal, and the first and second semiconductors The first and second current amplitude setting resistors are provided corresponding to the lasers, respectively, and the semiconductor laser that is determined to be in the operating state by the determining means from these first and second current amplitude setting resistors is supported. A current amplitude setting resistor to be selected is selected by the first resistance selecting means, and a current amplitude setting current determined by the selected first or second current amplitude setting resistor and the reference voltage is generated to generate the first and second current amplitude setting resistors. The current value of the current source may be controlled.
また、制御回路は例えば周波数設定用抵抗と基準電圧により決定される周波数設定電流を発生する第2の電流変換回路を有し、第2の電流変換回路からの周波数設定電流に基づいて発振回路の発振周波数を制御する。このように制御回路を構成することにより、周波数設定用抵抗を外付け抵抗としてその値を選定することによって、発振周波数が容易に設定・変更できるので、光学系の特性、特に光路長依存に対応して最もノイズが抑圧できる周波数を選択することができる。 In addition, the control circuit has a second current conversion circuit that generates a frequency setting current determined by, for example, a frequency setting resistor and a reference voltage, and based on the frequency setting current from the second current conversion circuit, Controls the oscillation frequency. By configuring the control circuit in this way, the oscillation frequency can be easily set and changed by selecting the value as the frequency setting resistor as an external resistor, so it supports the characteristics of the optical system, especially the optical path length. Thus, it is possible to select a frequency at which noise can be most suppressed.
さらに、この制御回路において、出力端子の端子電圧を監視することにより前記第1および第2の半導体レーザのいずれが動作状態にあるかを判定する判定手段を設けると共に、第1および第2の半導体レーザにそれぞれ対応して第1および第2の周波数設定用抵抗を設け、これら第1および第2の周波数設定用抵抗から前記判定手段により動作状態にあると判定された方の半導体レーザに対応する周波数設定用抵抗を第2の抵抗選択手段により選択し、選択した第1または第2の周波数設定用抵抗と基準電圧により決定される周波数設定電流に基づいて発振回路の発振周波数を制御するようにしてもよい。 Further, in this control circuit, there is provided determination means for determining which of the first and second semiconductor lasers is in an operating state by monitoring the terminal voltage of the output terminal, and the first and second semiconductors First and second frequency setting resistors are provided corresponding to the lasers, respectively, and correspond to the semiconductor laser that is determined to be in the operating state by the determination means from these first and second frequency setting resistors. The frequency setting resistor is selected by the second resistance selecting means, and the oscillation frequency of the oscillation circuit is controlled based on the selected frequency setting current determined by the selected first or second frequency setting resistor and the reference voltage. May be.
光量制御のための制御電流が第1および第2の半導体レーザの光量を検出するための共通の光量モニタ用光検出器の出力電流を電流−電圧変換して得られた電圧に基づいて生成される構成の場合、先の制御回路においては、例えば、高周波電流発生回路の出力端子の端子電圧を監視することにより第1および第2の半導体レーザのいずれが動作状態にあるかを判定する判定手段と、第1および第2の半導体レーザにそれぞれ対応して設けられた電流−電圧変換のための第1および第2の電流−電圧変換抵抗から、前記判定手段により動作状態にあると判定された方の半導体レーザに対応する電流−電圧変換抵抗を選択する第3の抵抗選択手段とを有する。 A control current for controlling the amount of light is generated based on a voltage obtained by current-voltage conversion of the output current of a common light amount monitoring photodetector for detecting the amount of light of the first and second semiconductor lasers. In the above-described configuration, in the previous control circuit, for example, a determination unit that determines which of the first and second semiconductor lasers is in an operating state by monitoring the terminal voltage of the output terminal of the high-frequency current generation circuit From the first and second current-voltage conversion resistors for current-voltage conversion provided corresponding to the first and second semiconductor lasers, respectively, it is determined by the determination means that they are in the operating state. And third resistance selection means for selecting a current-voltage conversion resistor corresponding to the other semiconductor laser.
別の観点によれば、本発明によると選択的に動作状態とされる二つの半導体レーザの光量を検出して該光量に対応した出力電流を発生する共通の光検出器と、この光検出器からの出力電流を電流−電圧変換するために第1および第2の半導体レーザにそれぞれ対応して設けられた第1および第2の電流−電圧変換抵抗と、第1および第2の半導体レーザのいずれが動作状態にあるかを判定する判定手段と、第1および第2の電流−電圧変換抵抗から、前記判定手段により動作状態にあると判定された方の半導体レーザに対応する電流−電圧変換抵抗を選択する抵抗選択手段と、この抵抗選択手段により選択された電流−電圧変換抵抗により電流−電圧変換して得られた電圧に基づいて第1および第2の半導体レーザの光量を制御する制御手段とを具備する半導体レーザの光量制御装置が提供される。この構成は、第1および第2の半導体レーザが単一の半導体チップ内に形成され、さらに該半導体チップおよび光量モニタ用光検出器が同一パッケージ内に実装される構造の場合、特に有利である。 According to another aspect, according to the present invention, a common photodetector that detects the light amounts of two semiconductor lasers that are selectively activated and generates an output current corresponding to the light amounts, and the photodetector First and second current-voltage conversion resistors provided corresponding to the first and second semiconductor lasers for current-voltage conversion of the output current from the first and second semiconductor lasers, respectively. Current-voltage conversion corresponding to the semiconductor laser that is determined to be in the operation state by the determination means from the determination means that determines which is in the operation state and the first and second current-voltage conversion resistors Resistance selection means for selecting a resistance, and control for controlling the light amounts of the first and second semiconductor lasers based on the voltage obtained by current-voltage conversion by the current-voltage conversion resistance selected by the resistance selection means means The semiconductor laser light quantity control device having a are provided. This configuration is particularly advantageous in the case where the first and second semiconductor lasers are formed in a single semiconductor chip and the semiconductor chip and the light amount monitoring photodetector are mounted in the same package. .
このような構成とすることにより、第1および第2の半導体レーザに対して共通の光量モニタ用光検出器を用いつつ、これらの半導体レーザにそれぞれ対応する第1および第2の電流−電圧変換抵抗により光検出器の出力電流を電流−電圧変換することによって、各半導体レーザ毎に個別に光量制御を行うことが可能となる。 With this configuration, the first and second current-voltage conversions corresponding to the first and second semiconductor lasers can be used while using a common light quantity monitoring photodetector. By performing current-voltage conversion of the output current of the photodetector with a resistor, it is possible to individually control the amount of light for each semiconductor laser.
また、本発明によれば上述した半導体集積回路と、レーザ光を出射する半導体レーザと、この半導体レーザの出射光量をモニタして光量制御回路に制御信号を供給する光量モニタ用光検出器とを備えた光ピックアップ光学系ユニットが提供される。 According to the present invention, there is provided the above-described semiconductor integrated circuit, a semiconductor laser that emits laser light, and a light amount monitoring photodetector that monitors the emitted light amount of the semiconductor laser and supplies a control signal to the light amount control circuit. An optical pickup optical system unit is provided.
さらに、本発明によれば上述した光ピックアップ光学系ユニットと、半導体レーザの出射光を光学式記録媒体の記録面に集束させる対物レンズと、この光学式記録媒体からの反射光を検出する再生用光検出器と、この再生用光検出器の出力信号から求められたフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号に基づいて前記対物レンズを駆動してフォーカス制御およびトラッキング制御を行うアクチュエータとを備えた光ピックアップ装置が提供される。 Furthermore, according to the present invention, the optical pickup optical system unit described above, an objective lens that focuses the light emitted from the semiconductor laser onto the recording surface of the optical recording medium, and a reproducing device that detects reflected light from the optical recording medium. An optical pickup device comprising a photodetector and an actuator for driving the objective lens based on a focus error signal and a tracking error signal obtained from an output signal of the reproducing photodetector and performing focus control and tracking control Is provided.
本発明の半導体集積回路によると、小さな回路規模かつ低消費電力で二波長の半導体レーザの制御電流に重畳する高周波電流を発生できる。 According to the semiconductor integrated circuit of the present invention, it is possible to generate a high-frequency current superimposed on the control current of a two-wavelength semiconductor laser with a small circuit scale and low power consumption.
また、本発明に係る半導体レーザの光量制御装置によると、単一の光量モニタ用光検出器を用いて二波長の半導体レーザの光量制御を個別に行うことができ、光ピックアップ装置、さらには光ディスク装置の小型・軽量化に寄与することができる。 Further, according to the semiconductor laser light quantity control device according to the present invention, the light quantity control of the two-wavelength semiconductor laser can be individually performed using a single light quantity monitor photodetector, and the optical pickup device and further the optical disc This can contribute to reducing the size and weight of the device.
さらに、本発明によれば上述した本発明に基づく半導体集積回路を用いて、電力消費が小さく、小型・薄型・軽量化が容易な光ピックアップ光学系ユニット及びこれを含む光ピックアップ装置を提供することができる。 Furthermore, according to the present invention, there is provided an optical pickup optical system unit that consumes less power and is easily reduced in size, thickness, and weight, and an optical pickup device including the same, using the semiconductor integrated circuit according to the present invention described above. Can do.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体集積回路を含む半導体装置の全体的な構成を示す回路図である。この半導体装置は、半導体レーザ1、光量モニタ用光検出器2、電流−電圧変換抵抗3、APC(自動光量制御)回路4、高周波阻止用フィルタ5および高周波電流発生回路10からなる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing an overall configuration of a semiconductor device including a semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention. This semiconductor device comprises a
半導体レーザ1は、例えば後述する光ピックアップ光学系ユニットの光源を構成し、DVDなどの光ディスクに照射するレーザ光を発生する。この半導体レーザ1からの出射光の一部は、光量モニタ用光検出器2で受光される。光量モニタ用光検出器2は例えばフォトダイオードであり、半導体レーザ1の出射光量を検知してそれに対応した出力電流を発生する。光検出器2の出力電流は電流−電圧変換抵抗3によって電圧に変換され、APC回路4に光量制御のための制御信号として供給される。
The
APC回路4は、半導体レーザ1の出射光量を制御するための制御電流を発生する。この制御電流は半導体レーザ1の主たる駆動電流として用いられ、キャパシタCとインダクタLからなる高周波阻止用フィルタ5を介して半導体レーザ1のアノード端子に供給される。半導体レーザ1のカソード端子は、光量モニタ用光検出器2のフォトダイオードのアノード端子と共に接地されている。半導体レーザ1→光検出器2→電流−電圧変換抵抗3→APC回路4→フィルタ5→半導体レーザ1のフィードバックループにより、半導体レーザ1の出射光量は所望の一定値に制御される。
The
この場合、電流−電圧変換抵抗3の値によって半導体レーザ1の光量を調整することができる。すなわち、半導体レーザ1の光量が同じでも、電流−電圧変換抵抗3の値を変えるとその両端電圧、つまりAPC回路4に入力される制御信号の大きさが変わるので、APC回路4によって制御される光量も変わることになる。
In this case, the amount of light of the
高周波電流発生回路10は、APC回路4から半導体レーザ1に供給される制御電流に重畳させる高周波電流を発生する回路である。この高周波電流発生回路10は集積回路により構成され、この集積回路の外部の外付け抵抗からなる電流振幅設定用抵抗11および周波数設定用抵抗12にそれぞれ接続された電流変換回路13,14、基準電圧源15、振幅調整回路16、ゲーティッド可変周波数発振器(G−VCO)17、電圧コンパレータ18および最終段のドライブ回路19からなる。
The high-frequency
ドライブ回路19は高周波電流を出力するドライブ出力端子20を有し、ドライブ出力端子20は半導体レーザ1のアノード端子に接続される。ドライブ回路19においては、ドライブ出力端子20と正の電源Vccとの間に電流吐き出し型の第1の電流源(以下、電流吐き出し型電流源という)21と第1の電流スイッチ23が直列に接続され、ドライブ出力端子20とグラウンドGND間に第2の電流スイッチ24と電流吸い込み型の第2の電流源(以下、電流吸い込み型電流源という)22が直列に接続されている。
The
ドライブ回路19内には、さらに電流スイッチ23,24をオン・オフ制御するためのスイッチドライブ回路として、インバータ25、ORゲート26およびANDゲート27が設けられている。
In the
[高周波電流発生回路10について]
次に、図2に示す波形図を参照して高周波電流発生回路10のさらに詳細な構成と動作を説明する。
電流変換回路13では、外付けの電流振幅設定用抵抗11と基準電圧源15からの基準電圧Vrを基に、高周波電流発生回路10から出力される高周波電流の振幅の設定基準となる振幅設定電流が生成される。この振幅設定電流は振幅調整回路16によって電圧に変換され、電流源21,22の電流制御入力端子に供給される。
[About the high-frequency current generation circuit 10]
Next, a more detailed configuration and operation of the high-frequency
In the
もう一つの電流変換回路14では、外付けの周波数設定用抵抗12と基準電圧源15からの基準電圧Vrを基に、高周波電流発生回路10から出力される高周波電流の周波数の設定基準となる周波数設定電流が生成される。この周波数設定電流はG−VCO17の周波数制御入力端子に供給される。
In another
G−VCO17は、ゲート制御入力端子に入力される信号によって発振動作のオン・オフが制御可能な矩形波発振回路であり、本実施形態では電圧コンパレータ18の出力がゲート制御入力端子に入力される。電圧コンパレータ18は、ドライブ出力端子20の端子電圧を監視することによって半導体レーザ1が動作状態にあるか非動作状態にあるかを判定する。すなわち、電圧コンパレータ18はドライブ出力端子20の端子電圧と基準電圧源15からの基準電圧Vrとを比較することにより、半導体レーザ1が動作状態にあるか非動作状態にあるかを示す状態判定信号を出力する。
The G-
図2(a)に電圧コンパレータ18から出力される状態判定信号の波形、図2(b)にG−VCO17の出力波形をそれぞれ示すように、G−VCO17は電圧コンパレータ18の出力である状態判定信号が半導体レーザ1が動作状態であることを示す“H”レベルになると発振動作を行い、半導体レーザ1が非動作状態であることを示す“L”レベルになると発振動作を停止するように構成されている。G−VCO17の発振出力は図2(b)に示されるように矩形波信号であり、その周波数は電流変換回路14から出力される周波数設定電流により決定される。
2A shows the waveform of the state determination signal output from the
G−VCO17の発振出力である矩形波信号は、ドライブ回路19内のORゲート26とANDゲート27のそれぞれの一方の入力端に供給される。ORゲート26の他方の入力端には、電圧コンパレータ18の出力をインバータ25で反転した信号が供給され、ANDゲート27の他方の入力端には、電圧コンパレータ18の出力が供給される。
A rectangular wave signal that is an oscillation output of the G-
すなわち、ORゲート26、ANDゲート27は電圧コンパレータ18から出力される状態判定信号によって、G−VCO17の発振出力の通過を制御する。ORゲート26、ANDゲート27からは、図2(c)(d)に示すように基本的には図2(b)に示したG−VCO17の発振出力と同様の出力が得られる。ORゲート26の出力は第1の電流スイッチ23の制御入力に与えられ、ANDゲート27の出力は第2の電流スイッチ24の制御入力に与えられる。
That is, the
ORゲート26は、G−VCO17の発振出力が“L”レベルの時に電流スイッチ23をオンとする。これにより図2(e)に示すように、電流スイッチ23を介して電流吐き出し型電流源21の出力電流I1がドライブ出力端子20に供給される。ANDゲート27は、G−VCO17の発振出力が“H”レベルの時に電流スイッチ24をオンとする。これにより図2(f)に示すように、ドライブ出力端子20から電流スイッチ24を介して電流吸い込み型電流源22に電流I2が吸い込まれる。G−VCO17の発振出力は図2(b)に示したように発振周期で“H”レベルと“L”レベルを繰り返し、これに伴い電流スイッチ23,24は交互に、つまり相補的にオン・オフを行うので、ドライブ出力端子20においては電流吐き出しと電流吸い込みが交互に繰り返される。従って、ドライブ出力端子20からは図2(g)に示すように、図2(e)と図2(f)の電流波形を合成したDCオフセットのない高周波電流Ioutが出力されることになる。
The
ドライブ出力端子20より出力された高周波電流Ioutは、APC回路4から出力される制御電流に重畳されて半導体レーザ1のアノード端子に供給される。このとき高周波電流は高周波阻止用フィルタ5の出力側にも供給されるが、フィルタ5のインダクタLでブロックされることにより、APC回路4に伝達されることはなく、大部分が半導体レーザ1へ供給されることになる。
The high-frequency current Iout output from the
ドライブ出力端子20の端子電圧は、半導体レーザ1がAPC回路4からの制御電流が供給されている時は半導体レーザ1の動作電圧(通常、2V〜3V)となり、制御電流が供給されていない時はゼロとなる。高周波電流発生回路10では、このような半導体レーザ1のアノード端子の電圧変化に着目して、アノード端子に接続されたドライブ出力端子20の端子電圧を電圧コンパレータ18で基準電圧源15からの基準電圧Vrと比較することにより、半導体レーザ1が動作状態にあるか非動作状態にあるかを示す状態判定信号を発生する。
When the
電圧コンパレータ18から出力される状態判定信号をG−VCO17のゲート制御入力端子に供給すると共に、インバータ25を介してORゲート26に供給し、さらにANDゲート27に供給することにより、半導体レーザ1が動作状態にあるときはG−VCO17の発振動作を行わせると共に、ドライブ回路19内の電流スイッチ23,24をG−VCO17の発振出力に従ってオン・オフ動作させ、半導体レーザ1が非動作状態にあるときはG−VCO17の発振動作を停止させると共に、電流スイッチ23,24をオフ状態とする。
The state determination signal output from the
すなわち、ドライブ出力端子20の端子電圧が基準電圧Vrを越えることにより図2(a)のように電圧コンパレータ18の出力が“H”レベルになると、図2(b)のようにG−VCO17が発振動作を行うと共に、図2(c)(d)のようにORゲート26、ANDゲート27がG−VCO17の発振出力をいずれも通過させて電流スイッチ23,24の制御入力端子にそれぞれ供給する。これにより電流スイッチ23,24はG−VCO17の発振出力に従って相補的にスイッチ動作を行い、電流吐き出し型電流源21、電流吸い込み型電流源22を交互にドライブ出力端子20に接続するため、電流スイッチ23,24には図2(e)(f)のように電流I1,I2が流れ、これらが合成されてドライブ出力端子20から図2(g)のように高周波電流Ioutが出力され、これが半導体レーザ1への制御電流に重畳されて供給される。
That is, when the output of the
一方、ドライブ出力端子20の端子電圧が基準電圧Vrを下回り、電圧コンパレータ18の出力が“L”レベルになると、G−VCO17は発振動作を停止すると共に、ORゲート26の出力は“H”レベル、ANDゲート27の出力は“L”レベルとなって、電流スイッチ23,24はオフ状態を保ち、ドライブ出力端子20から高周波電流は出力されなくなる。
On the other hand, when the terminal voltage of the
このようにドライブ出力端子20の端子電圧を監視する電圧コンパレータ18の出力によって、G−VCO17の発振動作のオン・オフを制御すると共に、ドライブ回路19の電流スイッチ23,24の動作を制御することにより、高周波電流発生回路10を半導体レーザ1の発光動作に関連させて制御するための特別な制御信号を用意する必要がなくなるためにコストを下げることができ、さらに非動作時の消費電流を略ゼロとして、一層の省電力効果を得ることができる。
Thus, the output of the
[高周波電流発生回路10内の振幅調整回路16およびドライブ回路19について]
次に、図3に示す回路図を用いて図1の振幅調整回路16とドライブ回路19について詳細に説明する。なお、以下の説明ではPチャネルMOSトランジスタをPMOSトランジスタ、NチャネルMOSトランジスタをNMOSトランジスタという。また、図3においては各MOSトランジスタのサイズW/L(ゲート幅/ゲート長)の関係についても記入されている。
[About the
Next, the
図3において、電流吐き出し型電流源21はソース端子が電源Vccに接続されたPMOSトランジスタM1と、このトランジスタM1のソース端子・ゲート端子間に接続されたキャパシタC1で構成され、電流吸い込み型電流源22はソース端子がグラウンドGNDに接続されたNMOSトランジスタM2と、このトランジスタM2のソース端子・ゲート端子間に接続されたキャパシタC2で構成されている。キャパシタC1,C2は、ドライブ出力端子20から出力される高周波電流Ioutの安定化、具体的には後述するように高周波電流出力波形の歪改善のために設けられている。
In FIG. 3, the current discharge type
第1の電流スイッチ23はPMOSトランジスタM3からなり、このトランジスタM3のソース端子は電流吐き出し型電流源21のトランジスタM1のドレイン端子に接続され、ドレイン端子はドライブ出力端子20に接続されている。第2の電流スイッチ24はNMOSトランジスタM4からなり、このトランジスタM4のソース端子は電流吸い込み型電流源22のトランジスタM2のドレイン端子に接続され、ドレイン端子はドライブ出力端子20に接続されている。なお、CapはトランジスタM3,M4のゲート入力容量を表す。
The first
振幅調整回路16は、PMOSトランジスタM5,M6とNMOSトランジスタM7で構成されている。図1の電流変換回路13から入力端子IN3に与えられる振幅設定電流Icntgは、ダイオード接続されたPMOSトランジスタM5のゲート端子に供給されることにより電圧に変換され、PMOSトランジスタM5と共にカレントミラーを形成するPMOSトランジスタM6と同じくPMOSトランジスタM5と共にカレントミラーを形成する電流吐き出し型電流源21のPMOSトランジスタM1のゲート端子に供給される。
The
PMOSトランジスタM6はPMOSトランジスタM5と同一サイズであり、このPMOSトランジスタM6により振幅設定電流Icntgが反転される。反転された振幅設定電流Icntgはダイオード接続されたNMOSトランジスタM7のゲート端子に供給されることにより電圧に変換され、NMOSトランジスタM7と共にカレントミラーを形成する電流吸い込み型電流源22のNMOSトランジスタM2のゲート端子に供給される。
The PMOS transistor M6 has the same size as the PMOS transistor M5, and the amplitude setting current Icntg is inverted by the PMOS transistor M6. The inverted amplitude setting current Icntg is converted to a voltage by being supplied to the gate terminal of the diode-connected NMOS transistor M7, and the gate of the NMOS transistor M2 of the current sink type
PMOSトランジスタM5に対してPMOSトランジスタM1のサイズ比はN倍に選定されているので、PMOSトランジスタM1のドレイン端子から出力される電流吐き出し型電流源21の電流は振幅設定電流IcntgのN倍となる。この電流は電流スイッチ23のPMOSトランジスタM3がオン状態とされた時に、ドライブ出力端子20より吐き出される。
Since the size ratio of the PMOS transistor M1 is selected to be N times that of the PMOS transistor M5, the current of the current discharge type
同様に、NMOSトランジスタM7に対して電流吸い込み型電流源22のNMOSトランジスタM2のサイズ比はN倍に選定されているので、電流スイッチ24のNMOSトランジスタM4がオン状態とされた時に、振幅設定電流IcntgのN倍の電流がドライブ出力端子20から吸い込まれる。
Similarly, since the size ratio of the NMOS transistor M2 of the current sink type
ORゲート26はNORゲート28、PMOSトランジスタM11、NMOSトランジスタM12および帯域制限用抵抗R11,R12によって構成され、図1のG−VCO17からの発振出力(矩形波信号)を電流スイッチ23のPMOSトランジスタM3のゲート端子へ供給する。
The
帯域制限用抵抗R11,R12は、PMOSトランジスタM3のゲート入力容量Capの影響と相俟って、ORゲート26から出力される矩形波信号の高周波成分を除去することで、図2(c)に破線で示すように帯域制限を行い、電流スイッチ23のトランジスタM3を駆動するスイッチドライブ信号の立ち上がり・立ち下がり特性(スリューレート)を劣化させるように働く。
The band limiting resistors R11 and R12 combine with the influence of the gate input capacitance Cap of the PMOS transistor M3 to remove the high frequency component of the rectangular wave signal output from the
ANDゲート27は、NANDゲート29、PMOSトランジスタM13、NMOSトランジスタM14および帯域制限用抵抗R13,R14によって構成され、図1のG−VCO17からの発振出力(矩形波信号)を電流スイッチ24のNMOSトランジスタM4のゲート端子へ供給する。
The AND
帯域制限用抵抗R13,R14は、帯域制限用抵抗R11,R12と同様に、NMOSトランジスタM4のゲート入力容量Capの影響と相俟って、ANDゲート27から出力される矩形波信号の高周波成分を除去することで、図2(d)に示すように帯域制限を行い、電流スイッチ24のトランジスタM4を駆動するスイッチドライブ信号の立ち上がり・立ち下がり特性(スリューレート)を劣化させるように働く。
Band limiting resistors R13 and R14, like the band limiting resistors R11 and R12, combine the high frequency component of the rectangular wave signal output from the AND
このような帯域制限用抵抗R11,R12およびR13,R14により、電流スイッチ23,24のトランジスタM3,M4のゲート端子に供給するスイッチドライブ信号のスリューレートを低下させることによって、不所望なスイッチングノイズの発生を防ぐと同時に、高周波電流出力の波形歪を大きく低減させることができる。
By reducing the slew rate of the switch drive signal supplied to the gate terminals of the transistors M3 and M4 of the
入力端子IN1には図1のG−VCO17からの発振出力が入力され、もう一つの入力端子IN2には図1の電圧コンパレータ18の出力である状態判定信号が入力される。ここで、入力端子IN2が“H”レベルの時は、G−VCO17からの発振出力がORゲート26を介して電流スイッチ23のPMOSトランジスタM3のゲート端子に、またANDゲート27を介して電流スイッチ24のNMOSトランジスタM4のゲート端子にそれぞれ与えられる。PMOSトランジスタM3のゲート端子とNMOSトランジスタM4のゲート端子には、同位相の矩形波信号が与えられることになる。
The oscillation output from the G-
トランジスタM3,M4のゲート電圧が“L”レベルの時はトランジスタM3のみがオン状態となり、ドライブ出力端子20から図2(e)に示したように電流I1が吐き出される。トランジスタM3,M4のゲート電圧が“H”レベルの時はトランジスタM4のみがオン状態となり、図2(f)に示したようにドライブ出力端子20から電流I2が内部に吸い込まれる。このような動作により、ドライブ出力端子20においては図2(g)に示したように図2(b)に示したG−VCO17からの発振出力の矩形波信号と逆相で、かつDCオフセットのない高周波電流Iout(=I1+I2)が出力される。
When the gate voltages of the transistors M3 and M4 are at "L" level, only the transistor M3 is turned on, and the current I1 is discharged from the
ここで、高周波電流発生回路10の高周波電流発生時(半導体レーザ1のドライブ時)の消費電流は、図2(e)に示した吐き出し電流I1のみであり、図2(f)に示した吸い込み電流I2は消費電流とならない。すなわち、消費電流は吐き出し電流I1の平均値(最大電流値の略1/2)であり、これはドライブ出力端子20から出力される図2(g)に示した高周波電流Ioutの振幅Ip-p(ピーク−ピーク値)の略1/4と大幅に小さい。従来の高周波電流発生回路では、これと同じ振幅の高周波電流を出力しようとすると、少なくともIp-p/2のオフセット電流を必要としたが、本実施形態ではこのようなオフセット電流を必要としないため、大幅な低消費電力化を実現することが可能となる。
Here, the consumption current when the high-frequency
[キャパシタC1,C2による効果について]
次に、図4および図5を参照して、電流源21,22内に含まれるゲート電圧安定化用キャパシタC1,C2による効果について説明する。
電流スイッチ23のPMOSトランジスタM3と電流スイッチ24のNMOSトランジスタM4は、上述したように交互にオン・オフを繰り返す。PMOSトランジスタM3とNMOSトランジスタM4のオン・オフにより、電流吐き出し型電流源21のPMOSトランジスタM1のゲート端子と電流吸い込み型電流源22のNMOSトランジスタM2のドレイン端子は、G−VCO17からの発振出力と同じ周波数で大きな電圧変化を生じる。
[Effects of capacitors C1 and C2]
Next, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, the effect by the gate voltage stabilizing capacitors C1 and C2 included in the
The PMOS transistor M3 of the
ここで、ゲート電圧安定化用キャパシタC1,C2がないとすると、上述した電流源21,22のトランジスタM1,M2のドレイン端子に生じた電圧変化により、トランジスタM1,M2のそれぞれのゲート電圧に寄生容量を介して高周波ノイズが位相差を持って漏れ込むことにより、電流源21,22の出力にノイズが混入して、ドライブ出力端子20からの高周波電流出力波形に2次歪を生じさせる。電流源21,22にゲート電圧安定化用キャパシタC1,C2を挿入することにより、このような高周波ノイズを抑圧して高周波電流出力波形の2次歪を改善することができる。
Here, if the gate voltage stabilizing capacitors C1 and C2 are not provided, the voltage changes generated at the drain terminals of the transistors M1 and M2 of the
図4に、ゲート電圧安定化用キャパシタC1,C2が挿入されない場合と挿入された場合の高周波電流出力波形を曲線A(破線)、曲線B(実線)でそれぞれ示す。ゲート電圧安定化用キャパシタC1,C2の挿入により、高周波電流のピーク値とボトム値のアンバランスが大きく改善され、2次歪が低減されていることが分かる。 FIG. 4 shows high-frequency current output waveforms when the gate voltage stabilizing capacitors C1 and C2 are not inserted and when they are inserted, as a curve A (broken line) and a curve B (solid line), respectively. It can be seen that the insertion of the gate voltage stabilizing capacitors C1 and C2 greatly improves the imbalance between the peak value and the bottom value of the high-frequency current and reduces the secondary distortion.
さらに、図5にゲート電圧安定化用キャパシタC1,C2が挿入されない場合と挿入された場合の高周波電流出力の周波数スペクトラムを曲線C(破線)、曲線D(実線)でそれぞれ示す。ゲート電圧安定化用キャパシタC1,C2の挿入により、2次歪が改善されると共に、低周波側のノイズも改善されることが分かる。 Further, FIG. 5 shows the frequency spectrum of the high-frequency current output when the gate voltage stabilizing capacitors C1 and C2 are not inserted and when they are inserted, as a curve C (broken line) and a curve D (solid line), respectively. It can be seen that the insertion of the gate voltage stabilizing capacitors C1 and C2 improves the secondary distortion and also improves the noise on the low frequency side.
[帯域制限用抵抗R11〜R14による効果について]
次に、図6および図7を参照して、帯域制限用抵抗R11,R12,R13,R14による効果について説明する。
前述したように、ORゲート26およびANDゲート27内にそれぞれ帯域制限用抵抗R11,R12およびR13,R14を挿入すると、電流スイッチ23のPMOSトランジスタM3と電流スイッチ24のNMOSトランジスタM4のゲート入力容量Capとによる帯域制限作用により、G−VCO17の発振出力である矩形波信号の高周波成分が除去され、トランジスタM3,M4のゲート端子に供給されるスイッチドライブ信号の立上がり・立下がり応答特性が劣化され、ドライブ出力端子20へのスイッチングノイズの低減と電流源の各MOSトランジスタのゲートへの漏れ込みノイズの抑制を図ることができる。
[Effects of band limiting resistors R11 to R14]
Next, the effects of the band limiting resistors R11, R12, R13, and R14 will be described with reference to FIGS.
As described above, when the band limiting resistors R11, R12 and R13, R14 are inserted into the
図6に、帯域制限用抵抗R11,R12,R13,R14が挿入されない場合と挿入された場合の高周波電流出力波形を曲線E(破線)、曲線F(実線)でそれぞれ示す。帯域制限用抵抗R11,R12,R13,R14の挿入により、スイッチングノイズが大きく改善されることが分かる。 FIG. 6 shows high-frequency current output waveforms when the band-limiting resistors R11, R12, R13, and R14 are not inserted and when they are inserted, as a curve E (broken line) and a curve F (solid line), respectively. It can be seen that the switching noise is greatly improved by the insertion of the band limiting resistors R11, R12, R13, and R14.
図7には、帯域制限用抵抗R11,R12,R13,R14が挿入されない場合と挿入された場合の高周波電流出力の周波数スペクトラムを曲線G(破線)、曲線H(実線)でそれぞれ示す。帯域制限用抵抗R11,R12,R13,R14の挿入により、高周波電流出力の2次及び3次歪が改善されることが分かる。また、高周波電流出力の基本波のスペクトラムは急峻になっており、高品質の高周波電流を出力することができる。 In FIG. 7, the frequency spectrum of the high frequency current output when the band limiting resistors R11, R12, R13, and R14 are not inserted and when they are inserted is indicated by a curve G (broken line) and a curve H (solid line), respectively. It can be seen that the insertion of the band limiting resistors R11, R12, R13, and R14 improves the second and third order distortion of the high frequency current output. Further, the spectrum of the fundamental wave of the high-frequency current output is steep, and a high-quality high-frequency current can be output.
さらに、2次歪は不要輻射ノイズとして他の機器への影響が問題となるために抑制されることが求められているが、ゲート電圧安定化用キャパシタC1,C2および帯域制限用抵抗R11,R12,R13,R14の挿入による2次歪の抑制効果は極めて高い。 Further, the secondary distortion is required to be suppressed because the influence on other devices becomes a problem as unnecessary radiation noise, but the gate voltage stabilizing capacitors C1 and C2 and the band limiting resistors R11 and R12 are required. , R13, and R14 are very effective in suppressing secondary distortion.
[G−VCO17について]
次に、図8を用いてG−VCO(ゲーティッド可変周波数発振回路)17の具体的な回路構成について説明する。
図8において、PMOSトランジスタM21とNMOSトランジスタM22のペアは第1のインバータ、PMOSトランジスタM23とNMOSトランジスタM24のペアは第2のインバータをそれぞれ構成しており、第1のインバータの出力は第2のインバータの入力に接続される。第2のインバータの出力はNANDゲート30の一方の入力に接続され、NANDゲート30の出力が第1のインバータの入力へ帰還されることにより、インバータ2段によるリングオシレータが構成されている。
[About G-VCO17]
Next, a specific circuit configuration of the G-VCO (gated variable frequency oscillation circuit) 17 will be described with reference to FIG.
In FIG. 8, a pair of PMOS transistor M21 and NMOS transistor M22 constitutes a first inverter, and a pair of PMOS transistor M23 and NMOS transistor M24 constitutes a second inverter. The output of the first inverter is the second inverter. Connected to the input of the inverter. The output of the second inverter is connected to one input of the
第1のインバータの電源Vcc側にはPMOSトランジスタM25で構成される電流源、グラウンドGND側にはNMOSトランジスタM26で構成される電流源がそれぞれ接続されており、同様の第2のインバータの電源Vcc側にはPMOSトランジスタM27で構成される電流源、グラウンドGND側にはNMOSトランジスタM28で構成される電流源がそれぞれ接続されている。 A current source composed of a PMOS transistor M25 is connected to the power supply Vcc side of the first inverter, and a current source composed of an NMOS transistor M26 is connected to the ground GND side. A current source composed of a PMOS transistor M27 is connected to the side, and a current source composed of an NMOS transistor M28 is connected to the ground GND side.
これらの電流源によって第1、第2のインバータに供給される電流の値を可変とすることで、インバータの遅延量(電流とゲート寄生容量で決定される)が変化し、発振周波数が可変となる。 By making the current values supplied to the first and second inverters variable by these current sources, the delay amount of the inverter (determined by the current and the gate parasitic capacitance) changes, and the oscillation frequency becomes variable. Become.
すなわち、周波数制御入力端子IN4に図1の電流変換回路14からの周波数設定電流Icntfが与えられ、ダイオード接続されたNMOSトランジスタM30のゲート端子に供給されることにより電圧に変換され、NMOSトランジスタM30と共にカレントミラーを形成するNMOSトランジスタM32およびグラウンドGND側の電流源のNMOSトランジスタM26,M28のゲート端子に供給される。
That is, the frequency setting current Icntf from the
NMOSトランジスタM32により周波数設定電流Icntfが反転された後、ダイオード接続されたPMOSトランジスタM31のゲート端子に供給されることにより電圧に変換され、PMOSトランジスタM31と共にカレントミラーを形成する電源Vcc側の電流源のPMOSトランジスタM25,M27のゲート端子に供給される。このような構成により、周波数設定電流Icntfに従って発振周波数を変化させることが可能となる。 After the frequency setting current Icntf is inverted by the NMOS transistor M32, it is converted to a voltage by being supplied to the gate terminal of the diode-connected PMOS transistor M31, and forms a current mirror together with the PMOS transistor M31. To the gate terminals of the PMOS transistors M25 and M27. With this configuration, the oscillation frequency can be changed according to the frequency setting current Icntf.
一方、ゲート制御入力端子IN5には図1の電圧コンパレータ18からの状態判定信号がゲート制御信号として入力され、NANDゲート30の他方の入力端に供給される。NANDゲート30は、リングオシレータの帰還路に挿入されており、ゲート制御信号が“H”レベル(RUN)の時、つまり半導体レーザ1が動作状態の時、第2のインバータの出力を第1のインバータの入力に帰還することにより、発振動作をオンとする。ゲート制御信号が“L”レベル(STOP)の時、つまり半導体レーザ1が非動作状態の時は、第2のインバータの出力はNANDゲート30で阻止されて第1のインバータの入力に帰還されず、発振動作はオフとなる。
On the other hand, a state determination signal from the
このような構成とすることにより、半導体レーザ1が動作状態の時に発振動作を確実に行うことが可能である。すなわち、NANDゲート30によるゲート作用がないとすると、回路は3段のインバータで構成されることになるために負帰還動作となり、例えば電源投入直後に中電位で回路が安定してしまい、発振しない場合が生じる可能性がある。しかしながら、上述した構成によれば、NANDゲート30のゲート作用により、かつゲート制御信号を発振のトリガとして確実にG−VCO17を発振状態にすることができるため、中電位での安定状態を回避でき、このような問題を解決できる。
With such a configuration, it is possible to reliably perform an oscillation operation when the
(第2の実施形態)
次に、図9を参照して本発明の第2の実施形態を説明する。図9は、発光波長の異なる二つの半導体レーザを選択的に駆動する半導体装置に本発明を適用した例を示す図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing an example in which the present invention is applied to a semiconductor device that selectively drives two semiconductor lasers having different emission wavelengths.
図9において、図1と同一の構成要素に同一参照符号を付して説明すると、本実施形態では半導体レーザ1に加え、半導体レーザ6が設けられている。第1の半導体レーザ1は例えばDVDに対応したλ=650nm、第2の半導体レーザ6は例えばCD−ROMに対応したλ=780nmの発光波長でそれぞれ発光するものとする。
In FIG. 9, the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 1, and in this embodiment, a
また、追加された第2の半導体レーザ6に対応して、光量モニタ用光検出器7と、高周波阻止用フィルタ8が新たに設けられている。二つの光量モニタ用光検出器2,7のカソード端子は共通に接続され、この共通化カソード端子に接続された電流−電圧変換抵抗3により光量モニタ用光検出器2,7からの出力電流が電圧に変換されてAPC回路4に入力される。
Further, in correspondence with the added
二つの半導体レーザ1,6は同時に使用されることはないため、APC回路4から出力される制御電流はスイッチ9で切り替えられ、高周波阻止用フィルタ5,8をそれぞれ介して半導体レーザ1,6に選択的に供給される。
Since the two
一方、集積回路で構成される高周波電流発生回路40Aにおいては、二つの半導体レーザ1,6にそれぞれ供給する高周波電流の振幅が所望の高周波電流重畳効果を得るために異なることから、これらを独立に設定可能なように用意された二つの外付け抵抗からなる電流振幅設定用抵抗11−1,11−2を切り換えて電流変換回路13に接続するための抵抗切換スイッチ41が設けられている。また、二つの半導体レーザ1,6に対しそれぞれ独立に高周波電流を供給するために、それぞれ二つのG−VCO17−1,17−2とドライブ回路19−1,19−2が設けられている。
On the other hand, in the high-frequency
さらに、高周波電流発生回路40Aには、半導体レーザ1,6のいずれが動作状態となったかに応じて半導体レーザ1,6への制御電流に重畳する高周波電流を自動的に切り替えるために、各々のドライブ出力端子20−1,20−2の端子電圧を基準電圧源15からの基準電圧Vrと比較して監視する二つの電圧コンパレータ18−1,18−2が設けられている。すなわち、電圧コンパレータ18−1,18−2からそれぞれ出力される状態判定信号に従って、半導体レーザ1,6がそれぞれ動作状態にある時だけ、対応するG−VCO17−1,17−2が発振動作を行い、かつ対応するドライブ回路19−1,19−2がオン状態となるように制御される。
Further, the high-frequency
コンパレータ18−1の出力は、前述した抵抗切換スイッチ41にもスイッチ切換信号として供給される。すなわち、コンパレータ18−1の出力は半導体レーザ1のみが動作状態にあるとき“H”レベルとなり、このとき抵抗切換スイッチ41は電流振幅設定用抵抗11−1を選択して電流変換回路13に接続する。また、コンパレータ18−1の出力は半導体レーザ1が非動作状態にあるとき、つまり半導体レーザ6のみが動作状態にあるときだけ“L”レベルとなり、このとき抵抗切換スイッチ41は電流振幅設定用抵抗11−2を選択して電流変換回路13に接続する。
The output of the comparator 18-1 is also supplied to the above-described
また、高周波電流発生回路40Aには、何らかの原因により二つのドライブ回路19−1,19−2が同時に動作しないようにするためのNANDゲート42およびANDゲート43,44が設けられている。すなわち、NANDゲート42は電圧コンパレータ18−1,18−2からの状態判定信号が共に“H”レベルになった時、ANDゲート43,44に“L”レベルを与え、状態判定信号に関わらずドライブ回路19−1,19−2の動作を強制的に停止させる。
The high-frequency
このように本実施形態では二波長の半導体レーザ1,6に対応させた高周波発生回路40Aにおいて、高周波電流の振幅設定用および周波数設定用の電流変換回路13,14を二つの波長で共用することにより、回路規模の増大を防いで低コスト化を達成でき、またNANDゲート42およびANDゲート43,44により、本来同時には動作しない二つの半導体レーザ1,6が同時に動作状態にあると誤判定された時の誤動作を防止することができる。
As described above, in the present embodiment, in the high
なお、二波長の光を選択的に出射する一つの半導体レーザを用いた場合に対しても、本実施形態の高周波電流発生回路は有効である。 Note that the high-frequency current generation circuit of this embodiment is effective even when one semiconductor laser that selectively emits light of two wavelengths is used.
(第3の実施形態)
次に、図10を参照して本発明の第3の実施形態を説明する。本実施形態は、第2の実施形態と同様に発光波長の異なる二つの半導体レーザを選択的に駆動する半導体装置に本発明を適用した例である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example in which the present invention is applied to a semiconductor device that selectively drives two semiconductor lasers having different emission wavelengths, as in the second embodiment.
図10において、図9と同一の構成要素に同一参照符号を付して説明すると、図9では二つの半導体レーザ1,6に対応してそれぞれ光量モニタ光検出器2,7が設けられていたのに対して、本実施形態では共通の一つの光量モニタ用光検出器2によって半導体レーザ1,6からの出射光が受光される。
In FIG. 10, the same components as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 9, the light
図11に示すように、半導体レーザ1,6は一つの半導体チップ内に形成されたいわゆるモノリシック2波長半導体レーザ(TWIN−LD:Two Wavelength Integrated Laser Diode)55である。光量モニタ用光検出器2は、TWIN−LD55からの背面出射光を検出するように配置されている。そして、これらのTWIN−LD55および光量モニタ用光検出器2が一つのパッケージ50内に実装されている。
As shown in FIG. 11, the
この場合、パッケージ50にはTWIN−LD55の二つの半導体レーザ1,6のアノード端子から引き出されたピン51,52、光検出器2のカソード端子から引き出されたピン53および半導体レーザ1,6のカソード端子と光検出器2のアノード端子から共通に引き出されたピン54の計4個の入出力ピンが設けられる。これにより、4ピン構造のパッケージに対応した既存の製造設備が使用可能となる。
In this case, the
前述したように、TWIN−LD内の二つの半導体レーザにそれぞれ対応して個別に光量モニタ用の光検出器を設けると、TWIN−LDから出射される2種類の波長の光の光路を分離して二つの光量モニタ用光検出器に導くために、ダイクロイックプリズムのような光学素子が必要となり、パッケージが大型化する問題がある。これに対し、本実施形態のようにTWIN−LD55内の二つの半導体レーザ1,6からの出射光を共通の光量モニタ光検出器2で受光するようにすれば、このような光学素子は不要となる。
As described above, if a photodetector for monitoring the amount of light is provided for each of the two semiconductor lasers in the TWIN-LD, the optical paths of the two types of wavelengths emitted from the TWIN-LD are separated. Therefore, an optical element such as a dichroic prism is required to guide the light quantity to the two light quantity monitoring photodetectors, and there is a problem that the package becomes large. On the other hand, if the light emitted from the two
このように二つの半導体レーザ1,6からの出射光を共通の光量モニタ光検出器2で検出する場合に、各半導体レーザ1,6の光量を個別に制御するため、本実施形態では各半導体レーザ1,6にそれぞれ対応して第1および第2の電流−電圧変換抵抗3−1,3−2が集積回路で構成される高周波電流発生回路40Bの外部の外付け抵抗として設けられている。これらの抵抗3−1,3−2は、可変抵抗器であることが望ましい。
In this embodiment, when the light emitted from the two
一方、高周波電流発生回路40Bには、電流−電圧変換抵抗3−1,3−2を切り換えてAPC回路4に接続するための第3の抵抗切換スイッチ41Cが設けられている。この第3の抵抗切換スイッチ41Cは、コンパレータ18−1の出力がスイッチ切換信号PSWとして与えられることにより、半導体レーザ1のみが動作状態にあるときは電流−電圧変換抵抗3−1をAPC回路4に接続し、半導体レーザ6のみが動作状態にあるときは電流−電圧変換抵抗3−2をAPC回路4に接続する。
On the other hand, the high-frequency
この場合、APC回路4によるAPC(自動光量制御)動作開始後、半導体レーザ1,6の動作状態が検知されてスイッチ41CがAPCループを閉じるように働くことは、動作上奇異と考えられる。しかし、コンパレータ18−1,18−2の検知速度とスイッチ41Cの動作速度はAPCの応答動作より極めて速く、またコンパレータ18−1,18−2は半導体レーザ1,6に電流が流れると、速やかに半導体レーザ1,6が実際に発光する前に半導体レーザ1,6が動作状態になったことを検知するため、APC動作の過渡時に不所望の動作をきたすことはない。
In this case, after the APC (automatic light quantity control) operation by the
このような構成とすることにより、電流−電圧変換抵抗3−1,3−2の値を個別に調整すれば、半導体レーザ1,6の光量を個別に設定することができる。すなわち、半導体レーザ1,6からそれぞれ出射される異なる波長の光に対して、共通の光量モニタ用光検出器2の感度が波長選択性を持っていても、電流−電圧変換抵抗3−1,3−2の調整により、半導体レーザ1,6のそれぞれの光量をDVD、CD−ROMといった異なる媒体に対して最適な値に設定することが可能となる。
With such a configuration, the light amounts of the
また、図9に示した第2の実施形態では各半導体レーザ1,6に対応して電流振幅設定用抵抗11−1,11−2が個別に設けられていたが、本実施形態ではさらに周波数設定用抵抗12−1,12−2も各半導体レーザ1,6に対応して個別に設けられている。これらの周波数設定用抵抗12−1,12−2も、電流振幅設定用抵抗11−1,11−2を切り換えて電流変換回路13に接続する第1の抵抗切換スイッチ41Aや、電流−電圧変換抵抗3−1,3−2を切り換えてAPC回路4に接続するための第3の抵抗切換スイッチ41Cと同様に、コンパレータ18−1の出力がスイッチ切換信号PSWとして与えられることにより動作する第2の抵抗切換スイッチ41Bにより切り換えられる。
Further, in the second embodiment shown in FIG. 9, the current amplitude setting resistors 11-1 and 11-2 are individually provided corresponding to the
すなわち、第2の抵抗切換スイッチ41Bは半導体レーザ1のみが動作状態にあるときは周波数設定用抵抗12−1を電流変換回路14に接続し、半導体レーザ6のみが動作状態にあるときは周波数設定用抵抗12−2を電流変換回路14に接続する。これにより、二つの半導体レーザ1,6にそれぞれ供給する高周波電流の周波数を所望の高周波電流重畳効果を得る上で最適な値にそれぞれ設定することが可能となる。
That is, the second
このように本実施形態によれば、選択的に動作状態とされる波長の異なる半導体レーザ1,6の光量を検出する共通の光量モニタ用光検出器2と、この光検出器2からの出力電流を電流−電圧変換するために半導体レーザ1,6にそれぞれ対応して設けられた第1および第2の電流−電圧変換抵抗3−1,3−2と、半導体レーザ1,6のいずれが動作状態にあるかを判定する判定手段であるコンパレータ18−1と、電流−電圧変換抵抗3−1,3−2からコンパレータ18−1により動作状態にあると判定された方の半導体レーザに対応する電流−電圧変換抵抗を選択する抵抗切換スイッチ41Cと、このスイッチ41Cにより選択された電流−電圧変換抵抗により電流−電圧変換して得られた電圧に基づいて半導体レーザ1,6の光量を制御するAPC回路4からなる光量制御装置を備えることにより、共通の光量モニタ用光検出器2を用いつつ、各半導体レーザ1,6毎に個別に光量制御を行うことが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the common light
従って、半導体レーザ1,6に対して一つの光量モニタ用光検出器2を共通にしていることから、パッケージ50のピン数が4個でよく、しかも半導体レーザ1,6を1チップ化したTWIN−LD55から出射される各波長の光を光路分離することなく同一の光量モニタ用光検出器2に導くことができるので、ダイクロイックプリズムのような光学素子も不要となり、パッケージ50の小型化を図ることができる。これは光ピックアップ全体の小型・軽量化に大きく寄与する。
Accordingly, since the single light
(第4の実施形態)
図12は、本発明の第4の実施形態を示す図である。既に述べた第2、第3の実施形態では、APC回路4からの制御電流を半導体レーザ1,6に切り換えて供給するためのスイッチ6を高周波電流発生回路40A,40Bの外部に設けていた。
(Fourth embodiment)
FIG. 12 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In the second and third embodiments already described, the
これに対し、本実施形態では集積回路で構成される高周波電流発生回路40Cの内部にスイッチ6が設けられている。但し、スイッチ6の制御は外部、例えば光ディスク装置のセット側から高周波電流発生回路40Cの内部に供給される制御信号によって行われる。本実施形態における高周波電流発生回路40Cの構成は、上述のようにスイッチ6を内蔵した点以外、第3の実施形態と同様であるため、詳しい説明は省略する。
On the other hand, in the present embodiment, the
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態として、本発明に係る光ピックアップ光学系ユニットについて説明する。図13は、光ピックアップ光学系ユニット100の内部構成を示す斜視図である。
(Fifth embodiment)
Next, an optical pickup optical system unit according to the present invention will be described as a fifth embodiment of the present invention. FIG. 13 is a perspective view showing an internal configuration of the optical pickup
図13において、本発明に関係する部分を中心に説明すると、セラミック基板101上のケース102に、第1の実施形態で説明した半導体装置を構成する半導体レーザ1(または、第3、第4の実施形態で説明した半導体レーザ1,6を1チップに形成したTWIN−LD55)、光量モニタ用光検出器2、集積化されたAPC回路4、高周波阻止用フィルタ5および高周波電流発生回路10(または、第3、第4の実施形態で説明した高周波電流発生回路40B、40C)、さらに再生用光検出器103およびヘッドアンプ104が実装され、ボンディングワイヤによって配線されている。ケース102にはカバー105が設けられており、この上に偏光ホログラム素子106および偏光プリズム107が配置されている。
In FIG. 13, the description will focus on the parts related to the present invention. The semiconductor laser 1 (or the third and fourth lasers) constituting the semiconductor device described in the first embodiment is formed on the
この光ピックアップ光学系ユニット100は、先に説明した高周波電流発生回路10(または、高周波電流発生回路40B,40C)を備えているため、消費電力が極めて小さく、半導体レーザおよびその駆動系の温度上昇を防止でき、小型・軽量化を容易に実現できるという特徴がある。
Since the optical pickup
(第6の実施形態)
次に、本発明の第6の実施形態として、本発明に係る光ピックアップ装置について説明する。図14は、図13により説明した光ピックアップ光学系ユニット100を含む光ピックアップ装置200の内部構成を示す斜視図である。
(Sixth embodiment)
Next, an optical pickup device according to the present invention will be described as a sixth embodiment of the present invention. FIG. 14 is a perspective view showing an internal configuration of the
光ピックアップ光学系ユニット100においては、半導体レーザ1から出射したレーザ光は偏光ホログラム素子106を透過し、対物レンズ108を経て図示しない光ディスク、例えばDVDに照射される。
In the optical pickup
光ディスクからの反射光は、半導体レーザ1からの出射光と逆の経路つまり、対物レンズ108、偏光ホログラム素子106を順次介して、図13に示した再生用光検出器103に入射する。再生用光検出器103は、例えば受光面を6分割した6チャネルフォトダイオードであり、その出力は図14に示したヘッドアンプ104で増幅され、かつ所定の演算処理がなされることにより、フォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号が生成される。
The reflected light from the optical disk enters the reproducing
これらフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号に基づいて、別途設けられる図示しないサーボ回路によりレンズアクチュエータ109が制御され、このレンズアクチュエータ109により対物レンズ108がフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動されることによって、フォーカス制御およびトラッキング制御が行われる。
Based on the focus error signal and the tracking error signal, the
そして、この状態で光ディスクにピットとして記録された情報の再生信号がヘッドアンプ104内で生成され、この再生信号が図示しない再生信号処理系で等化、二値化、復調、復号などの処理を経て再生データとして出力される。この再生データは、例えばパーソナルコンピュータに転送されたり、あるいは所定フォーマットの映像信号に変換されてDVDプレーヤの出力として取り出される。
In this state, a reproduction signal of information recorded as pits on the optical disk is generated in the
この光ピックアップ装置200は、先に説明した高周波電流発生回路10(または、高周波電流発生回路40B,40C)を含む光ピックアップ光学系ユニット100を使用しているために、消費電流が極めて低く、温度上昇を防止でき、小型かつ薄型・軽量化を図ることができる。さらに、半導体レーザ1の近傍に高周波電流発生回路10が配設されるため、300〜500MHzの周波数での損失を少なくできると共に、高速転送レートのデータ読み出しが可能となる。
Since this
1,6…半導体レーザ
2,7…光量モニタ用光検出器
3…電流−電圧変換抵抗
3−1,3−2…電流−電圧変換抵抗(外付け抵抗)
4…自動光量制御回路
5,8…高周波阻止用フィルタ
9…制御電流切換スイッチ
10…高周波電流発生回路(集積回路)
11,11−1,11−2…電流振幅設定用抵抗(外付け抵抗)
12,12−1,12−2…周波数設定用抵抗(外付け抵抗)
13…第1の電流変換回路
14…第2の電流変換回路
15…基準電圧源
16…振幅調整回路
17,17−1,17−2…ゲーティッド可変周波数発振回路
18,18−1,18−2…電圧コンパレータ
19,19−1,19−2…ドライブ回路
20,20−1,20−2…ドライブ出力端子
21…電流吐き出し型電流源(第1の電流源)
22…電流吸い込み型電流源(第2の電流源)
23…第1の電流スイッチ
24…第2の電流スイッチ
40A,40B,40C…高周波電流発生回路(集積回路)
41A…第1の抵抗切換スイッチ(第1の抵抗選択手段)
41B…第2の抵抗切換スイッチ(第2の抵抗選択手段)
41C…第3の抵抗切換スイッチ(第3の抵抗選択手段)
50…パッケージ
51〜54…入出力ピン
55…モノリシック2波長半導体レーザ(TWIN−LD)
IN1…発振回路出力入力端子
IN2…状態判定信号入力端子
IN3…振幅設定電流入力端子
IN4…周波数設定電流入力端子
IN5…ゲート制御入力端子
M1〜M7,M11〜M14,M21〜M28,M30〜M32…MOSトランジスタ
C1,C2…ゲート電圧安定化用キャパシタ
R11〜R14…帯域制限用抵抗
100…光ピックアップ光学系ユニット
200…光ピックアップ装置
DESCRIPTION OF
4 ... Automatic light
11, 11-1, 11-2 ... Current amplitude setting resistors (external resistors)
12, 12-1, 12-2 ... Frequency setting resistors (external resistors)
DESCRIPTION OF
22 ... Current sink type current source (second current source)
23 ... 1st
41A ... 1st resistance changeover switch (1st resistance selection means)
41B ... 2nd resistance change-over switch (2nd resistance selection means)
41C ... 3rd resistance change-over switch (3rd resistance selection means)
50 ... package 51-54 ... input /
IN1 ... Oscillator circuit input terminal IN2 ... State determination signal input terminal IN3 ... Amplitude setting current input terminal IN4 ... Frequency setting current input terminal IN5 ... Gate control input terminals M1 to M7, M11 to M14, M21 to M28, M30 to M32 ... MOS transistors C1, C2... Gate voltage stabilization capacitors R11 to R14...
Claims (6)
前記高周波電流発生回路は、前記第1および第2の半導体レーザにそれぞれ対応して設けられた二つの高周波電流発生ユニットおよび該二つの高周波電流発生ユニットを制御する共通の制御回路とを有し、
各高周波電流発生ユニットは、前記高周波電流を出力する出力端子と、電流吐き出し型の第1の電流源および電流吸い込み型の第2の電流源と、前記第1および第2の電流源と前記出力端子との間にそれぞれ接続された第1および第2の電流スイッチと、所望周波数で発振する発振回路と、前記発振回路の出力信号に従って前記第1および第2の電流スイッチを相補的にオン・オフ制御するスイッチドライブ回路とを有し、
前記制御回路は、前記出力端子の端子電圧を監視することにより前記第1および第2の半導体レーザのいずれが動作状態にあるかを判定する判定手段と、前記第1および第2の半導体レーザにそれぞれ対応して設けられた第1および第2の電流振幅設定用抵抗から、前記判定手段により動作状態にあると判定された方の半導体レーザに対応する電流振幅設定用抵抗を選択する第1の抵抗選択手段と、前記第1の抵抗選択手段により選択された前記第1または第2の電流振幅設定用抵抗と基準電圧により決定される電流振幅設定電流を発生する第1の電流変換回路と、前記第1の電流変換回路からの電流振幅設定電流に基づいて前記第1および第2の電流源の電流値を制御することにより前記高周波電流の振幅を調整する振幅調整回路とを有することを特徴とする半導体集積回路。 In a semiconductor integrated circuit including a high-frequency current generation circuit that generates a high-frequency current that is superimposed on a control current for light amount control and selectively supplied as a drive current to first and second semiconductor lasers having different wavelengths,
The high-frequency current generation circuit has two high-frequency current generation units provided corresponding to the first and second semiconductor lasers, respectively, and a common control circuit for controlling the two high-frequency current generation units,
Each high-frequency current generating unit includes an output terminal that outputs the high-frequency current, a current discharge-type first current source and a current sink-type second current source, the first and second current sources, and the output A first current switch and a second current switch connected to each of the terminals; an oscillation circuit that oscillates at a desired frequency; and the first and second current switches in a complementary manner in accordance with an output signal of the oscillation circuit. possess a switch drive circuit to turn off control,
The control circuit includes: a determination unit that determines which of the first and second semiconductor lasers is in an operating state by monitoring a terminal voltage of the output terminal; and the first and second semiconductor lasers A first current amplitude setting resistor corresponding to the semiconductor laser that is determined to be in the operating state by the determination means is selected from first and second current amplitude setting resistors provided in correspondence with each other. A first current conversion circuit for generating a current amplitude setting current determined by a resistance selection unit, the first or second current amplitude setting resistor selected by the first resistance selection unit and a reference voltage; It is possessed an amplitude adjusting circuit for adjusting the amplitude of the high-frequency current by controlling the current value of the first and second current sources based on the current amplitude setting current from the first current conversion circuit The semiconductor integrated circuit, characterized in that.
前記高周波電流発生回路は、前記第1および第2の半導体レーザにそれぞれ対応して設けられた二つの高周波電流発生ユニットおよび該二つの高周波電流発生ユニットを制御する共通の制御回路とを有し、
各高周波電流発生ユニットは、前記高周波電流を出力する出力端子と、電流吐き出し型の第1の電流源および電流吸い込み型の第2の電流源と、前記第1および第2の電流源と前記出力端子との間にそれぞれ接続された第1および第2の電流スイッチと、所望周波数で発振する発振回路と、前記発振回路の出力信号に従って前記第1および第2の電流スイッチを相補的にオン・オフ制御するスイッチドライブ回路とを有し、
前記制御回路は、周波数設定用抵抗と基準電圧により決定される周波数設定電流を発生する第2の電流変換回路を有し、該第2の電流変換回路からの周波数設定電流に基づいて前記発振回路の発振周波数を制御することを特徴とする半導体集積回路。 In a semiconductor integrated circuit including a high-frequency current generation circuit that generates a high-frequency current that is superimposed on a control current for light amount control and selectively supplied as a drive current to first and second semiconductor lasers having different wavelengths,
The high-frequency current generation circuit has two high-frequency current generation units provided corresponding to the first and second semiconductor lasers, respectively, and a common control circuit for controlling the two high-frequency current generation units,
Each high-frequency current generating unit includes an output terminal that outputs the high-frequency current, a current discharge-type first current source and a current sink-type second current source, the first and second current sources, and the output A first current switch and a second current switch connected to each of the terminals; an oscillation circuit that oscillates at a desired frequency; and the first and second current switches in a complementary manner in accordance with an output signal of the oscillation circuit. possess a switch drive circuit to turn off control,
The control circuit includes a second current conversion circuit that generates a frequency setting current determined by a frequency setting resistor and a reference voltage, and the oscillation circuit is based on the frequency setting current from the second current conversion circuit. A semiconductor integrated circuit characterized by controlling an oscillation frequency of the semiconductor integrated circuit.
前記高周波電流発生回路は、前記第1および第2の半導体レーザにそれぞれ対応して設けられた二つの高周波電流発生ユニットおよび該二つの高周波電流発生ユニットを制御する共通の制御回路とを有し、
各高周波電流発生ユニットは、前記高周波電流を出力する出力端子と、電流吐き出し型の第1の電流源および電流吸い込み型の第2の電流源と、前記第1および第2の電流源と前記出力端子との間にそれぞれ接続された第1および第2の電流スイッチと、所望周波数で発振する発振回路と、前記発振回路の出力信号に従って前記第1および第2の電流スイッチを相補的にオン・オフ制御するスイッチドライブ回路とを有し、
前記制御回路は、前記出力端子の端子電圧を監視することにより前記第1および第2の半導体レーザのいずれが動作状態にあるかを判定する判定手段と、前記第1および第2の半導体レーザにそれぞれ対応して設けられた第1および第2の周波数設定用抵抗から、前記判定手段により動作状態にあると判定された方の半導体レーザに対応する周波数設定用抵抗を選択する第2の抵抗選択手段と、前記第2の抵抗選択手段により選択された前記第1または第2の周波数設定用抵抗と基準電圧により決定される周波数設定電流を発生する第2の電流変換回路を有し、前記第2の電流変換回路からの周波数設定電流に基づいて前記発振回路の発振周波数を制御することを特徴とする半導体集積回路。 In a semiconductor integrated circuit including a high-frequency current generation circuit that generates a high-frequency current that is superimposed on a control current for light amount control and selectively supplied as a drive current to first and second semiconductor lasers having different wavelengths,
The high-frequency current generation circuit has two high-frequency current generation units provided corresponding to the first and second semiconductor lasers, respectively, and a common control circuit for controlling the two high-frequency current generation units,
Each high-frequency current generating unit includes an output terminal that outputs the high-frequency current, a current discharge-type first current source and a current sink-type second current source, the first and second current sources, and the output A first current switch and a second current switch connected to each of the terminals; an oscillation circuit that oscillates at a desired frequency; and the first and second current switches in a complementary manner in accordance with an output signal of the oscillation circuit. possess a switch drive circuit to turn off control,
The control circuit includes: a determination unit that determines which of the first and second semiconductor lasers is in an operating state by monitoring a terminal voltage of the output terminal; and the first and second semiconductor lasers Second resistance selection for selecting a frequency setting resistor corresponding to the semiconductor laser that is determined to be in the operating state by the determination means from the first and second frequency setting resistors provided in correspondence with each other And a second current conversion circuit for generating a frequency setting current determined by a reference voltage and the first or second frequency setting resistor selected by the second resistance selection unit, 2. A semiconductor integrated circuit, wherein the oscillation frequency of the oscillation circuit is controlled on the basis of a frequency setting current from two current conversion circuits.
レーザ光を出射する二つの半導体レーザと、
前記半導体レーザの出射光量をモニタして光量制御回路に制御信号を供給する光量モニタ用光検出器と
を備えたことを特徴とする光ピックアップ光学系ユニット。 A semiconductor integrated circuit according to any one of claims 1 to 4 ,
Two semiconductor lasers emitting laser light;
An optical pickup optical system unit, comprising: a light amount monitoring photodetector for monitoring a light amount emitted from the semiconductor laser and supplying a control signal to a light amount control circuit.
前記半導体レーザの出射光を光学式記録媒体の記録面に集束させる対物レンズと、
前記光学式記録媒体からの反射光を検出する再生用光検出器と、
前記再生用光検出器の出力信号から求められたフォーカス誤差信号およびトラッキング誤差信号に基づいて前記対物レンズを駆動してフォーカス制御およびトラッキング制御を行うアクチュエータと
を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。 The optical pickup optical system unit according to claim 5 ;
An objective lens for focusing the emitted light of the semiconductor laser on the recording surface of the optical recording medium;
A reproducing photodetector for detecting reflected light from the optical recording medium;
An optical pickup device comprising: an actuator for driving the objective lens based on a focus error signal and a tracking error signal obtained from an output signal of the reproducing photodetector and performing focus control and tracking control .
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