(57)【要約】【課題】電流電圧変換回路において受光素子ＰＤに過光量の入射があった場合において、差動増幅器５１の入力ノードＮ１１の電圧低下を抑え、過光量による影響を抑制する。【解決手段】一方の入力ノードＮ１０に基準電圧Ｖｃが印加され、他方の入力ノードＮ１１に受光素子ＰＤが接続される差動増幅器５１と、帰還抵抗ＲＴを介して入力ノードＮ１１に出力ノードＮ１２が接続され、差動増幅器５１の出力ノードＮ１３に入力ノードが接続された出力トランジスタＱ１３とを備え、出力トランジスタＱ１３の出力ノードＮ１２の電圧と閾値電圧Ｖｍａｘ（＝Ｖｃｃ−Ｖｔｈ）とを比較し、出力ノードＮ１２の電圧が閾値電圧Ｖｍａｘよりも高いときに駆動信号Ｓｉｇ１０を出力する比較回路５５と、比較回路５５から駆動信号Ｓｉｇ１０が出力されたとき、差動増幅器５１の入力ノードＮ１１に電流Ｉａを供給するクランプ回路５６とを備えた電流電圧変換回路５０とした。【選択図】図２
2010045675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の入力ノードに基準電圧が印加され、他方の入力ノードに受光素子が接続される差動増幅器と、
一端が前記差動増幅器の他方の入力ノードに接続された帰還抵抗と、
前記差動増幅器の出力ノードに入力ノードが接続され、前記帰還抵抗の他端に出力ノードが接続された出力トランジスタと、
前記出力トランジスタの出力ノードの電圧と所定の閾値電圧とを比較し、前記出力トランジスタの出力ノードの電圧が前記閾値電圧以上のときに駆動信号を出力する比較回路と、
前記比較回路から駆動信号が出力されたとき、前記差動増幅器の他方の入力ノードに電流を供給して、当該他方の入力ノードの電圧降下を抑制するクランプ回路と、を備えた電流電圧変換回路。
【請求項２】
前記比較回路は、前記出力トランジスタの出力ノードの電圧が前記閾値電圧よりも高いときに前記駆動信号として所定電圧を出力し、
前記クランプ回路は、前記差動増幅器の他方の入力ノードと電源電圧との間に出力ノードが接続され、前記駆動信号が入力ノードに入力されるトランジスタを有しており、当該トランジスタの入力ノードに前記駆動信号が入力されたときに、当該トランジスタの出力ノードから前記差動増幅器の他方の入力ノードに電流が供給されて、当該他方の入力ノードの電圧降下が抑制される請求項１に記載の電流電圧変換回路。
【請求項３】
前記比較回路は、前記出力トランジスタの出力ノードの電圧が前記閾値電圧よりも高いときに前記駆動信号として所定電流を出力し、
前記クランプ回路は、
前記差動増幅器の他方の入力ノードと電源電圧との間に出力ノードが接続され、前記駆動信号が入力ノードに入力されるトランジスタと、前記差動増幅器の他方の入力ノードと所定電圧との間に接続され、前記駆動信号が入力される抵抗と、を備え、前記トランジスタの入力ノードに前記駆動信号が入力されたときに、当該トランジスタの出力ノードから前記差動増幅器の他方の入力ノードに電流が供給されて、当該他方の入力ノードの電圧降下が抑制される請求項１に記載の電流電圧変換回路。
【請求項４】
受光素子と、この受光素子に流れる電流に応じた電圧を出力する電流電圧変換回路とを備え、
前記電流電圧変換回路は、
一方の入力ノードに基準電圧が印加され、他方の入力ノードに受光素子が接続される差動増幅器と、
一端が前記差動増幅器の他方の入力ノードに接続された帰還抵抗と、
前記差動増幅器の出力ノードに入力ノードが接続され、前記帰還抵抗の他端に出力ノードが接続された出力トランジスタと、
前記出力トランジスタの出力ノードの電圧と所定の閾値電圧とを比較し、前記出力トランジスタの出力ノードの電圧が前記閾値電圧以上のときに駆動信号を出力する比較回路と、
前記比較回路から駆動信号が出力されたとき、前記差動増幅器の他方の入力ノードに電流を供給して、当該他方の入力ノードの電圧降下を抑制するクランプ回路と、を備えたフォトディテクタ回路。
【請求項５】
光ディスクに照射される光の反射光又は分光を受光する受光素子と、この受光素子に流れる電流に応じた電圧を出力する電流電圧変換回路と、この電流電圧変換回路の出力を処理する信号処理回路とを備え、
前記電流電圧変換回路は、
一方の入力ノードに基準電圧が印加され、他方の入力ノードに受光素子が接続される差動増幅器と、
一端が前記差動増幅器の他方の入力ノードに接続された帰還抵抗と、
前記差動増幅器の出力ノードに入力ノードが接続され、前記帰還抵抗の他端に出力ノードが接続された出力トランジスタと、
前記出力トランジスタの出力ノードの電圧と所定の閾値電圧とを比較し、前記出力トランジスタの出力ノードの電圧が前記閾値電圧以上のときに駆動信号を出力する比較回路と、
前記比較回路から駆動信号が出力されたとき、前記差動増幅器の他方の入力ノードに電流を供給して、当該他方の入力ノードの電圧降下を抑制するクランプ回路と、を備えた光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流電圧変換回路、フォトディテクタ回路及び光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＢＤ(Ｂｌｕ Ｒａｙ Ｄｉｓｃ)などの光ディスクに記録されたデータを再生する光ディスク装置が広く知られている。
【０００３】
この光ディスク装置において、光ディスクに記録されているデータの読み取りは、光ディスクからの反射光を受光素子で受光し、この受光素子に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路を有するフォトディテクタ回路（ＰＤ）によって次のように行われる。
【０００４】
まず、レーザー光源から発せられる光ビームを光ディスクの記録面上にビームスポットとして照射する。フォトディテクタ回路の受光素子は、光ディスクに照射したビーム光が光ディスクによって反射した光を受光し、受光強度に応じた電流を出力する。フォトディテクタ回路において受光素子は電流電圧変換回路に接続されており、受光素子に流れる電流に応じた電圧を生成して出力する。そして、フォトディテクタ回路から出力される電気信号を信号処理回路で処理することによって、光ディスクに記憶されたデータの再生が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、従来の電流電圧変換回路について、図面を参照して説明する。図５は従来の電流電圧変換回路の構成図である。
【０００６】
図５に示すように、電流電圧変換回路１００は、差動増幅器１０１、電流供給回路１０２、エミッタフォロア回路１０３、可変帰還抵抗回路１０４からなる電流電圧変換部を備えている。
【０００７】
差動増幅器１０１は、一方の入力ノードＮ１００が基準電圧Ｖｃを有する基準電圧源Ｖ１００に接続され、他方の入力ノードＮ１０１がフォトダイオードからなる受光素子ＰＤ１００に接続される。さらに、入力ノードＮ１０１は可変帰還抵抗回路１０４を介してエミッタフォロア回路１０３の出力ノードＮ１０２に接続される。従って、可変帰還抵抗回路１０４内でオン状態にするＭＯＳトランジスタＴｒ１０１〜Ｔｒ１０４に応じて抵抗ＲＴ１０１〜ＲＴ１０４を切り替えることで、電流電圧変換率を可変にすることができる。
【０００８】
このように構成された電流電圧変換回路１００では、受光素子ＰＤ１００に光が入射されて、受光素子ＰＤ１００に電流Ｉｉｎが流れると、可変帰還抵抗回路１０４の複数の抵抗ＲＴ１０１〜ＲＴ１０４のうち選択された抵抗を帰還抵抗として電流Ｉｉｎが流れる。選択された帰還抵抗（以下、「帰還抵抗ＲＴ」とする。）の入力ノードＮ１０１側の電圧は、差動増幅器１０１の動作により入力ノードＮ１００と同電位となるように負帰還がかかることから、基準電圧Ｖｃとなる。
【０００９】
よって、帰還抵抗ＲＴに電流Ｉｉｎが流れると、帰還抵抗ＲＴの出力ノードＮ１０２側の電圧は、当該帰還抵抗ＲＴの抵抗値と電流Ｉｉｎの積で求まる値となる。その結果、出力ノードＮ１０２の電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝Ｖｃ＋Ｉｉｎ×ＲＴとなり、受光素子ＰＤ１００に入射した光に応じた電圧信号に変換することができる。
【００１０】
ところで、電流電圧変換回路１００においては、受光素子ＰＤ１００に過光量の光が入射した場合、負帰還がはずれて入力ノードＮ１０１の電圧が低下する。以下、この現象について説明する。
【００１１】
受光素子ＰＤ１００に入射する光量が大きくなると、電流Ｉｉｎが大きくなり、出力ノードＮ１０２の電圧Ｖｏｕｔが上昇する。エミッタフォロア回路１０３の入力ノードＮ１０３の電圧は、Ｖｏｕｔ＋Ｖｂｅ（トランジスタＱ１０３のベース−エミッタ間電圧）であるため、出力ノードＮ１０２の電圧Ｖｏｕｔが上昇すると、それに伴い上昇することになる。なお、ここではトランジスタＱ１０３のベース−エミッタ間電圧は、０．８Ｖとする。
【００１２】
ここで、トランジスタＱ１０２のエミッタ抵抗Ｒ１０２の両端電圧を０．２Ｖとし、Ｖｃｅ（コレクタ−エミッタ間電圧）が０．３Ｖ以下でトランジスタＱ１０２が飽和状態になるとする。このとき、トランジスタＱ１０２を能動状態で動作する電流Ｉｉｎの条件は、以下の式（１）で表すことができる。
０．３＞（Ｖｃｃ−０．２）−（Ｖｃ＋Ｉｉｎ×ＲＴ＋０．８Ｖ）  ・・・（１）
【００１３】
換言すれば、以下の式（２）を満たす電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈとなり、電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈ以上であれば、トランジスタＱ１０２が飽和状態となる。
０．３＝（Ｖｃｃ−０．２）−（Ｖｃ＋Ｉｉｎ×ＲＴ＋０．８Ｖ）  ・・・（２）
【００１４】
トランジスタＱ１０２が飽和状態となると、エミッタフォロア回路１０３の入力ノードＮ１０３の電圧が電源電圧Ｖｃｃ−０．５Ｖ付近の電圧となり、電圧変動しなくなり、差動増幅器１０１は負帰還状態からはずれてしまう。そして、受光素子ＰＤ１００の電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなるに従い、差動増幅器１０１の入力ノードＮ１０１の電圧は下がっていくことになる。
【００１５】
受光素子ＰＤ１００に過光量の光が入射すると、このように差動増幅器１０１の入力ノードＮ１０１の電圧が低下する。そして、その復帰に時間がかかると、受光素子ＰＤ１００の電流Ｉｉｎを正常に電圧変換できるまでの期間が長くなってしまう。そこで、従来の電流電圧変換回路１００ではこの電圧低下を抑制するために、差動増幅器１０１の入力ノードＮ１０１の電圧が基準電圧Ｖｃより所定値以上低くなったとき、この入力ノードＮ１０１に電流を供給するクランプ回路１０５を用いている。
【００１６】
クランプ回路１０５は、トランジスタＱ１０６，Ｑ１０７，Ｑ１０８及び抵抗Ｒ１０５とから構成される。抵抗Ｒ１０５及びトランジスタＱ１０７,Ｑ１０８は直列に電源電圧Ｖｃｃ及び接地電圧ＧＮＤ間に配置され、トランジスタＱ１０７とトランジスタＱ１０８との接続ノードにトランジスタＱ１０６のベースが接続される。また、トランジスタＱ１０８のベースは、一対のトランジスタＱ１００，Ｑ１０１のエミッタに接続される。
【００１７】
このようにクランプ回路１０５が構成されているため、受光素子ＰＤ１００の電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈよりも小さいとき、差動増幅器１０１の入力ノードＮ１０１の電圧は基準電圧Ｖｃとなるように負帰還がかかる。このとき、トランジスタＱ１０６のベース−エミッタ間には電圧が生じず、トランジスタＱ１０６はオフ状態である。
【００１８】
一方、受光素子ＰＤ１００の電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈを超えて、入力ノードＮ１０１の電圧が降下していくと、差動増幅器１０１のトランジスタＱ１０６のベース−エミッタ間電圧が０．８Ｖとなり、トランジスタＱ１０６がオン状態になる。そのため、入力ノードＮ１０１の電圧はＶｃ−０．８Ｖの電圧でクランプされ、この電圧で電圧降下が止まる。
【特許文献１】特開２００８−  ７１３７６号公報
【特許文献２】特開２００１−２３７６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上記電流電圧変換回路１００の構成では、ＢＤ（Ｂｌｕ Ｒａｙ Ｄｉｓｃ）等の次世代ＤＶＤに十分に対応することができかった。
【００２０】
すなわち、従来の電流電圧変換回路１００では、受光素子ＰＤ１００に過光量の光が入射すると、差動増幅器１０１の入力ノードＮ１０１がＶｃ−０．８Ｖまで電圧降下するため、０．８Ｖの電圧上昇が必要となる。この電圧上昇は、ＰＤ１００の寄生容量、可変帰還抵抗回路１０４のトランジスタＴｒの寄生容量及び入力ノードＮ１０１の配線容量などの容量と、可変帰還抵抗回路１０４の帰還抵抗ＲＴとのＲＣ時定数で決まる。
【００２１】
特に、次世代ＤＶＤで用いられる青紫色光は従来のＤＶＤで用いられる赤色光に対して波長が短く、ＰＤに入射する光量は小さくなっている。従って、高い感度を得るために帰還抵抗ＲＴは大きくしなければならず、これによりＣＲ時定数は大きくなるため、図６に示すように、入力ノードＮ１０１の電圧が基準電圧Ｖｃまでに復帰するまでの時間Ｔｄ（以下、「飽和復帰時間」とする。）がかかってしまう。
【００２２】
しかし、入力ノードＮ１０１が基準電圧Ｖｃとなるまでは、電流Ｉｉｎに対する出力電圧Ｖｏｕｔを精度よく変換することができない。従って、飽和復帰時間はより短いことが望まれる。
【００２３】
そこで、図７に示すように、帰還抵抗ＲＴに並列にトランジスタＱ１０７を接続することにより、出力電圧が０．８Ｖ以上にならないようにしてトランジスタＱ１０２が飽和状態になることを防ぐ回路が提案されている（例えば、上記特許文献２参照。）。
【００２４】
しかし、このように帰還抵抗ＲＴに並列にトランジスタＱ１０７を接続すると、出力ダイナミックレンジ（以下、「Ｄレンジ」とする。）が０．８Ｖに固定されてしまうという問題が生じる。また、トランジスタＱ１０７の寄生容量が受光素子ＰＤ１００のカソードに付加されてしまい、差動増幅器１０１の入力ノードＮ１０１の配線につく寄生容量が増えてしまという問題も生じてしまう。
【００２５】
そこで、本発明では、Ｄレンジの低下を抑制しつつ、過光量による影響を抑制することができる電流電圧変換回路、フォトディテクタ回路及び光ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
請求項１に記載の発明は、一方の入力ノードに基準電圧が印加され、他方の入力ノードに受光素子が接続される差動増幅器と、一端が前記差動増幅器の他方の入力ノードに接続された帰還抵抗と、前記差動増幅器の出力ノードに入力ノードが接続され、前記帰還抵抗の他端に出力ノードが接続された出力トランジスタと、前記出力トランジスタの出力ノードの電圧と所定の閾値電圧とを比較し、前記出力トランジスタの出力ノードの電圧が前記閾値電圧以上のときに駆動信号を出力する比較回路と、前記比較回路から駆動信号が出力されたとき、前記差動増幅器の他方の入力ノードに電流を供給して、当該他方の入力ノードの電圧降下を抑制するクランプ回路とを備えたものである。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電流電圧変換回路において、前記比較回路は、前記出力トランジスタの出力ノードの電圧が前記閾値電圧よりも高いときに前記駆動信号として所定電圧を出力し、前記クランプ回路は、前記差動増幅器の他方の入力ノードと電源電圧との間に出力ノードが接続され、前記駆動信号が入力ノードに入力されるトランジスタを有しており、当該トランジスタの入力ノードに前記駆動信号が入力されたときに、当該トランジスタの出力ノードから前記差動増幅器の他方の入力ノードに電流が供給されて、当該他方の入力ノードの電圧降下が抑制されるものである。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の電流電圧変換回路において、前記比較回路は、前記出力トランジスタの出力ノードの電圧が前記閾値電圧よりも高いときに前記駆動信号として所定電流を出力し、前記クランプ回路は、前記差動増幅器の他方の入力ノードと電源電圧との間に出力ノードが接続され、前記駆動信号が入力ノードに入力されるトランジスタと、前記差動増幅器の他方の入力ノードと所定電圧との間に接続され、前記駆動信号が入力される抵抗と、を備え、前記トランジスタの入力ノードに前記駆動信号が入力されたときに、当該トランジスタの出力ノードから前記差動増幅器の他方の入力ノードに電流が供給されて、当該他方の入力ノードの電圧降下が抑制されるものである。
【００２９】
請求項４に記載の発明は、受光素子と、この受光素子に流れる電流に応じた電圧を出力する電流電圧変換回路とを備え、前記電流電圧変換回路は、一方の入力ノードに基準電圧が印加され、他方の入力ノードに受光素子が接続される差動増幅器と、一端が前記差動増幅器の他方の入力ノードに接続された帰還抵抗と、前記差動増幅器の出力ノードに入力ノードが接続され、前記帰還抵抗の他端に出力ノードが接続された出力トランジスタと、前記出力トランジスタの出力ノードの電圧と所定の閾値電圧とを比較し、前記出力トランジスタの出力ノードの電圧が前記閾値電圧以上のときに駆動信号を出力する比較回路と、前記比較回路から駆動信号が出力されたとき、前記差動増幅器の他方の入力ノードに電流を供給して、当該他方の入力ノードの電圧降下を抑制するクランプ回路と、を備えたフォトディテクタ回路とするものである。
【００３０】
請求項５に記載の発明は、光ディスクに照射される光の反射光又は分光を受光する受光素子と、この受光素子に流れる電流に応じた電圧を出力する電流電圧変換回路と、この電流電圧変換回路の出力を処理する信号処理回路とを備え、前記電流電圧変換回路は、一方の入力ノードに基準電圧が印加され、他方の入力ノードに受光素子が接続される差動増幅器と、一端が前記差動増幅器の他方の入力ノードに接続された帰還抵抗と、前記差動増幅器の出力ノードに入力ノードが接続され、前記帰還抵抗の他端に出力ノードが接続された出力トランジスタと、前記出力トランジスタの出力ノードの電圧と所定の閾値電圧とを比較し、前記出力トランジスタの出力ノードの電圧が前記閾値電圧以上のときに駆動信号を出力する比較回路と、前記比較回路から駆動信号が出力されたとき、前記差動増幅器の他方の入力ノードに電流を供給して、当該他方の入力ノードの電圧降下を抑制するクランプ回路と、を備えた光ディスク装置とするものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、電流電圧変換回路において、帰還抵抗を介して出力トランジスタの出力ノードに接続された差動増幅器の入力ノードの電圧が所定の閾値電圧よりも高いときに、差動増幅器の入力ノードに電流を供給するクランプ回路を設けている。従って、受光素子に過光量の入射があった場合において、差動増幅器の入力ノードの電圧低下を抑えることができ、Ｄレンジの低下を抑制しつつ、過光量による影響を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の一実施形態に係る光ディスク装置は、光ディスクに照射される光の反射光又は分光に応じた電圧を出力するフォトディテクタ回路と、この電流電圧変換回路の出力を処理する信号処理回路とを有している。
【００３３】
そして、フォトディテクタ回路は、光ディスクに照射される光の反射光又は分光を受光する受光素子と、この受光素子に流れる電流に応じた電圧を出力する電流電圧変換回路とを備えている。
【００３４】
この電流電圧変換回路は、一方の入力ノードに基準電圧が印加され、他方の入力ノードに受光素子が接続される差動増幅器と、差動増幅器の他方の入力ノードに一端が接続された帰還抵抗の他端に出力ノードが接続され、差動増幅器の出力ノードに入力ノードが接続された出力トランジスタとを備えている。
【００３５】
しかも、出力トランジスタの出力ノードの電圧と所定の閾値電圧とを比較し、出力トランジスタの出力ノードの電圧が閾値電圧以上のときに駆動信号を出力する比較回路を備える。また、この比較回路から駆動信号が出力されたとき、差動増幅器の他方の入力ノードに電流を供給して、当該他方の入力ノードの電圧低下を抑制するクランプ回路を備えている。
【００３６】
従って、受光素子に過光量の入射があった場合において、クランプ回路により差動増幅器の他方の入力ノードに電流を供給して、差動増幅器の入力ノードの電圧低下を抑えることができる。
【００３７】
その結果、帰還抵抗に並列にトランジスタを接続する必要がないので、電流電圧変換回路のＤレンジの低下を抑制しつつ、過光量による影響を抑制できる。
【００３８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳説する。図１は、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の概略構成図である。
【００３９】
図１に示すように、光ディスク装置１は、ＣＤ用レーザーダイオード２、ＤＶＤ用レーザーダイオード３、光学系４、第１フォトディテクタ回路５、サーボモータ７、第２フォトディテクタ回路１０、ＤＳＰ（信号処理回路）１１、コントローラ１２を有している。
【００４０】
ＣＤ用レーザーダイオード２は、ＣＤ用の光信号であるレーザー光を出射するレーザーダイオードであり、ＤＶＤ用レーザーダイオード３は、ＤＶＤ用の光信号であるレーザー光を出射するレーザーダイオードである。また、光学系４は、レンズ２０，２１，２５〜２７と、プリズム２２と、スプリッタ２３と、反射ミラー２４とを含んでいる。サーボモータ７は光ディスク６を回転制御するためのモータである。
【００４１】
ＤＳＰ１１は、各レーザーダイオード２，３からレーザー光を出射するための制御信号の生成処理、各フォトディテクタ回路５，１０からの出力信号の処理、サーボモータ７へ出力する制御信号の生成処理などの各種信号処理を行う。また、コントローラ１２は、光ディスク装置１全体を制御する。
【００４２】
光ディスク装置１において、インターフェイスを介してコントローラ１２により記録用のデータを受信すると、コントローラ１２は、ＤＳＰ１１を制御して、その記録するデータに応じて変調したレーザー光を一つのレーザーダイオード２，３から出射させる。
【００４３】
ＣＤ用レーザーダイオード２から出射されたレーザー光は、レンズ２１及びプリズム２２を介して、スプリッタ２３に入射する。同様に、ＤＶＤ用レーザーダイオード３から出射されたレーザー光は、レンズ２０及びプリズム２２を介して、スプリッタ２３に入射する。
【００４４】
スプリッタ２３に入射したレーザー光は、このスプリッタ２３によって、反射ミラー２４方向と第２フォトディテクタ回路１０方向へと分光される。
【００４５】
反射ミラー２４方向へ分光したレーザー光は、反射ミラー２４での反射によってその光の方向が変更され、レンズ２５によってコリメートされた後、レンズ２６によって集光されて、光ディスク６に照射される。
【００４６】
一方、スプリッタ２３によって第２フォトディテクタ回路１０方向へと分光されたレーザー光は、第２フォトディテクタ回路１０で受光される。
【００４７】
第２フォトディテクタ回路１０で受光されたレーザー光は第２フォトディテクタ回路１０によって電気信号に変換され、ＤＳＰ１１へ送信される。
【００４８】
ＤＳＰ１１は、第２フォトディテクタ回路１０から送信される電気信号に基づいて、各レーザーダイオード２，３から出射されるレーザー光の強度を検出し、各レーザーダイオード２，３から出射するレーザー光の強度を調整する。
【００４９】
なお、光ディスク６に照射され、この光ディスク６で反射したレーザー光は、レンズ２５，２６、反射ミラー２４、スプリッタ２３、レンズ２７を介して、第１フォトディテクタ回路５で受光される。また、光ディスク６に書き込まれたデータを読み取るときには、読み取りのためのレーザー光をＣＤ用レーザーダイオード２又はＤＶＤ用レーザーダイオード３から出射する。以降上記と同様の経路で、分光されたレーザー光が第２フォトディテクタ回路１０で受光され、光ディスク６で反射されたレーザー光が第１フォトディテクタ回路５で受光される。
【００５０】
ここで、本発明の特徴部分である電流電圧変換回路５０を備えた第２フォトディテクタ回路１０について、図面を参照して具体的に説明する。図２は本発明の一実施形態に係る電流電圧変換回路５０の具体的な構成図、図３は図２に示す電流電圧変換回路５０の特性を説明するための図である。なお、第１フォトディテクタ回路５も同様の電流電圧変換回路を備えている。
【００５１】
第２フォトディテクタ回路１０は、図２に示すように、フォトダイオードなどからなる受光素子ＰＤ１０と、電流電圧変換回路５０とを有している。
【００５２】
図２に示すように、電流電圧変換回路５０は、差動増幅器５１、電流供給回路５２、エミッタフォロア回路５３、可変帰還抵抗回路５４を備えている。
【００５３】
差動増幅器５１は、一対のｎｐｎ型トランジスタＱ１０，Ｑ１１及び電流源Ｉ１０から構成される。この差動増幅器５１は、一方の入力ノードＮ１０（トランジスタＱ１０のベース）に基準電圧Ｖｃが印加され、他方の入力ノードＮ１１（トランジスタＱ１１のベース）に受光素子ＰＤ１０が接続される。具体的には、トランジスタＱ１０は、コレクタが電源電圧Ｖｃｃに接続され、エミッタが電流源Ｉ１０の一端に接続され、ベースが基準電圧Ｖｃを有する基準電圧源Ｖ１０に接続される。また、トランジスタＱ１１は、コレクタが電流供給回路５２に接続され、エミッタが電流源Ｉ１０の一端に接続される。
【００５４】
電流供給回路５２は、差動増幅器５１及びエミッタフォロア回路５３に電流を供給する。この電流供給回路５２は、抵抗Ｒ１２及びｐｎｐ型トランジスタＱ１２から構成され、電源電圧ＶｃｃとトランジスタＱ１１のコレクタ間に接続される。具体的には、抵抗Ｒ１２の一端は電源電圧Ｖｃｃに接続され、抵抗Ｒ１２の他端はトランジスタＱ１２のエミッタに接続される。また、トランジスタＱ１２のコレクタは、トランジスタＱ１１のコレクタに接続される。
【００５５】
エミッタフォロア回路５３は、電流電圧変換回路５０の出力電圧Ｖｏｕｔを生成するための回路であり、出力トランジスタとしてのｎｐｎ型トランジスタＱ１３（以下、「出力トランジスタＱ１３」とする。）と電流源Ｉ１１から構成される。このエミッタフォロア回路５３の入力ノード（出力トランジスタＱ１３のベース）には電流供給回路５２から電流が供給され、出力ノード（出力トランジスタＱ１３のエミッタ）に可変帰還抵抗回路５４を介して差動増幅器５１の入力ノードＮ１１に接続される。具体的には、出力トランジスタＱ１３のコレクタは電源電圧Ｖｃｃに接続され、ベースはトランジスタＱ１２のコレクタ（差動増幅器５１の出力ノードＮ１３）に接続され、エミッタは可変帰還抵抗回路５４及び電流源Ｉ１１の一端に接続される。また、電流源Ｉ１１の他端は接地電圧ＧＮＤに接続される。
【００５６】
可変帰還抵抗回路５４は、複数の抵抗ＲＴ１〜ＲＴ４及びＭＯＳトランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１４から構成される。そして、ＭＯＳトランジスタＴｒ１１〜Ｔｒ１４のうち一つのＭＯＳトランジスタをＯＮ状態にして抵抗ＲＴ１〜ＲＴ４のうち一つを帰還抵抗ＲＴとすることで、電流電圧変換回路５０の電流電圧変換率を変える。
【００５７】
以上の構成は、上記従来の電流電圧変換回路１００と同様であるが、本実施形態に係る電流電圧変換回路５０においては、さらに、比較回路５５とクランプ回路５６とが設けられている。
【００５８】
比較回路５５は、エミッタフォロア回路５３の出力トランジスタＱ１３の出力ノードＮ１２の電圧と所定の閾値電圧Ｖｍａｘ（＝Ｖｃｃ−Ｖｔｈ）とを比較する回路である。そして、比較回路５５は、出力トランジスタＱ１３の出力ノードＮ１２の電圧が閾値電圧Ｖｍａｘ以上の電圧のときに駆動信号Ｓｉｇ１０（基準電圧Ｖｃ＋０．８Ｖの電圧）を出力する。一方、比較回路５５は、出力トランジスタＱ１３の出力ノードＮ１２の電圧が閾値電圧Ｖｍａｘよりも低い電圧のときには停止信号Ｓｉｇ１１（基準電圧Ｖｃ以下の電圧）を出力する。この比較回路５５は、オペアンプＡ１０及び電圧Ｖｔｈ（ここでは、１．３Ｖ）の電圧源Ｖ１１により構成される。具体的には、オペアンプＡ１０の反転入力ノードには電源電圧Ｖｃｃが電圧源Ｖ１１を介して接続されて電圧Ｖｃｃ−Ｖｔｈが入力され、非反転入力ノードには出力トランジスタＱ１３の出力ノードＮ１２が接続される。また、オペアンプＡ１０の出力ノードＮ１４には、クランプ回路５６が接続される。
【００５９】
クランプ回路５６は、比較回路５５から駆動信号Ｓｉｇ１０が出力されたとき、差動増幅器５１の入力ノードＮ１１に電流Ｉａを供給して、入力ノードＮ１１の電圧を基準電圧Ｖｃに維持するための回路である。このクランプ回路５６は、ｎｐｎ型トランジスタＱ１６を備えており、トランジスタＱ１６のベースがオペアンプＡ１０の出力ノードＮ１４に接続され、コレクタが電源電圧Ｖｃｃに接続され、エミッタが差動増幅器５１の入力ノードＮ１１に接続される。
【００６０】
以上のように構成された電流電圧変換回路５０の動作を説明する。まず、受光素子ＰＤ１０に許容範囲内の光量の光が入射されたときの動作について説明する。
【００６１】
受光素子ＰＤ１０に光が入射されて、受光素子ＰＤ１０に電流Ｉｉｎが流れると、可変帰還抵抗回路５４の複数の抵抗ＲＴ１〜ＲＴ４のうち選択された帰還抵抗（以下、「帰還抵抗ＲＴ」とする。）に電流Ｉｉｎが流れる。
【００６２】
差動増幅器５１の入力ノードＮ１１の電圧は、差動増幅器５１の動作により入力ノードＮ１０と同電位となるように負帰還がかかることから、帰還抵抗ＲＴの入力ノードＮ１１側の電圧は基準電圧Ｖｃとなる。よって、帰還抵抗ＲＴに電流Ｉｉｎが流れると、帰還抵抗ＲＴの出力ノードＮ１２側の電圧は、当該帰還抵抗ＲＴの抵抗値と電流Ｉｉｎの積で求まる値となる。その結果、出力ノードＮ１２の電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝Ｖｃ＋Ｉｉｎ×ＲＴとなり、受光素子ＰＤ１０に入射した光に応じた電圧信号に変換することができる。
【００６３】
次に、受光素子ＰＤ１０に許容範囲を超える光量の光が入射されたときの電流電圧変換回路５０の動作について説明する。
【００６４】
受光素子ＰＤ１０に許容範囲を超える光量の光が入射されたとき、比較回路５５及びクランプ回路５６が無ければ、差動増幅器５１の負帰還がはずれて入力ノードＮ１１の電圧が低下する。
【００６５】
すなわち、受光素子ＰＤ１０に入射する光量が大きくなると、電流Ｉｉｎが大きくなり、出力ノードＮ１２の電圧Ｖｏｕｔが上昇する。エミッタフォロア回路５３の入力ノード（差動増幅器５１の出力ノードＮ１３）の電圧は、Ｖｏｕｔ＋Ｖｂｅ（出力トランジスタＱ１３のベース−エミッタ間電圧）であるため、出力ノードＮ１２の電圧Ｖｏｕｔが上昇すると、それに伴い上昇することになる。
【００６６】
ここで、トランジスタＱ１２のエミッタ抵抗Ｒ１２の両端電圧を０．２Ｖとし、Ｖｃｅ（コレクタ−エミッタ間電圧）が０．３Ｖ以下でトランジスタＱ１２が飽和状態になるとする。このとき、トランジスタＱ１２を能動状態で動作する電流Ｉｉｎの条件は、以下の式（３）で表すことができる。なお、出力トランジスタＱ１３のベース−エミッタ間電圧は、０．８Ｖとする。
０．３＞（Ｖｃｃ−０．２）−（Ｖｃ＋Ｉｉｎ×ＲＴ＋０．８Ｖ）  ・・・（３）
【００６７】
換言すれば、以下の式（４）を満たす電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈとなり、電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈ以上であれば、トランジスタＱ１２が飽和状態となる。
０．３＝（Ｖｃｃ−０．２）−（Ｖｃ＋Ｉｉｎ×ＲＴ＋０．８Ｖ）  ・・・（４）
【００６８】
トランジスタＱ１２が飽和状態となると、エミッタフォロア回路５３の入力ノードＮ１３の電圧が電源電圧Ｖｃｃ−０．５Ｖ付近の電圧となって電圧変動しなくなり、差動増幅器５１は負帰還状態からはずれてしまう。そのため、従来の回路構成では、電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈよりも大きくなるに従い、差動増幅器５１の入力ノードＮ１１の電圧は下がっていくことになる。
【００６９】
そこで、本実施形態の電流電圧変換回路５０では、比較回路５５とクランプ回路５６とを設け、電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈ以上のとき、差動増幅器５１の入力ノードＮ１１に電流Ｉａを供給して、入力ノードＮ１１の電圧降下を抑制するようにしている。
【００７０】
すなわち、電流Ｉｉｎが大きくなって閾値電流Ｉｔｈに達すると、出力ノードの電圧ＶｏｕｔがＶｃｃ−１．３Ｖとなって閾値電圧Ｖｍａｘ（＝Ｖｃｃ−Ｖｔｈ）となり、比較回路５５から出力される駆動信号Ｓｉｇ１０の電圧が基準電圧Ｖｃより大きくなる。
【００７１】
駆動信号Ｓｉｇ１０の電圧が基準電圧Ｖｃより大きくなると、クランプ回路５６のトランジスタＱ１６のベース電圧が基準電圧Ｖｃから上昇して、トランジスタＱ１６が動作しだす。そのため、クランプ回路５６から差動増幅器５１の入力ノードＮ１１への供給電流Ｉａが流れ始めて、入力ノードＮ１１の電圧が基準電圧Ｖｃになるように帰還がかかる。
【００７２】
さらに、電流Ｉｉｎが大きくなって閾値電流Ｉｔｈを超えると、出力ノードの電圧ＶｏｕｔがＶｃｃ−１．３Ｖとなって閾値電圧Ｖｍａｘより大きくなり、トランジスタＱ１６のベース電圧は、基準電圧Ｖｃ＋０．８Ｖとなる。そのため、クランプ回路５６から差動増幅器５１の入力ノードＮ１１への供給電流Ｉａが大きくなる。
【００７３】
このように、電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈ以上となった場合であっても、その増加分の電流は、クランプ回路５６から電流Ｉａが入力ノードＮ１１へ供給されることになり、差動増幅器５１の入力ノードＮ１１の電圧低下を防止できる。
【００７４】
図３に受光素子ＰＤ１０の電流Ｉｉｎが過大になったときの、入力ノードＮ１１の電圧と出力ノードＮ１２の電圧Ｖｏｕｔの状態を示す。同図に示すように、受光素子ＰＤ１０に過光量の光が入射され、電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈ以上となる（タイミングｔ１参照。）と、出力ノードＮ１２の電圧Ｖｏｕｔは上昇して、トランジスタＱ１６のベース電位が上昇する。
【００７５】
そのため、トランジスタＱ１６が動作しだして電流Ｉａを入力ノードＮ１１に供給し、出力ノードＮ１２の電圧Ｖｏｕｔは規定した電圧値Ｖｍａｘ（＝Ｖｃｃ−Ｖｔｈ）でクランプされる。また、トランジスタＱ１６のベース−エミッタ間電圧が基準電圧Ｖｃ＋０．８Ｖとなって、電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈを超える分の電流は、トランジスタＱ１６から電流Ｉａとして供給される。従って、差動増幅器５１の入力ノードＮ１１の電圧をほぼ基準電圧Ｖｃにクランプすることができる。
【００７６】
その後、受光素子ＰＤ１０の電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈよりも小さくなったとき（タイミングｔ２）、差動増幅器５１の入力ノードＮ１１の電圧はほぼ基準電圧Ｖｃであるため、帰還抵抗ＲＴや寄生容量の大きさに関係しない。従って、出力電圧Ｖｏｕｔの飽和復帰速度は速い。
【００７７】
このように、本実施形態の電流電圧変換回路５０では、飽和復帰時間遅延の原因となっていた入力ノードＮ１１の電圧低下が発生せず、過光量による影響を抑制できる。
【００７８】
また、上記特許文献２に示すように、帰還抵抗ＲＴに並列にトランジスタを接続する必要が無く、Ｄレンジが低下することを抑制できる。特に、電流電圧変換回路５０では、電圧Ｖｔｈの調整によりＤレンジを大きくとることが可能であり、図５に示す従来の電流電圧変換回路１００のＤレンジとほぼ同等にすることができる。
【００７９】
また、クランプ回路５６におけるトランジスタＱ１６の寄生容量も受光素子ＰＤ１０に付加されてしまうが、これは図５に示す従来の電流電圧変換回路１００と同様であり、本電流電圧変換回路５０で受光素子ＰＤ１０に新たに寄生容量が付加されない。従って、電流電圧変換回路１００に比べ、寄生容量の影響が新たに加わることもない。
【００８０】
また、電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈ以上となった場合に、その増加分の電流は可変帰還抵抗回路５４から電流が供給されないことから、エミッタフォロア回路５３の出力ノードＮ１２の電圧Ｖｏｕｔの上昇を防ぐことができる。
【００８１】
上述の電流電圧変換回路５０では、基準電圧Ｖｃ＋０．８Ｖとなる駆動信号Ｓｉｇ１０を比較回路５５からクランプ回路５６に入力することとしたが、駆動信号Ｓｉｇ１０を電流信号としてクランプ回路５６を動作させるようにしてもよい。
【００８２】
以下、駆動信号Ｓｉｇ１０を電流信号としてクランプ回路５６を動作させる電流電圧変換回路５０’の例について図４を参照して説明する。図４は本発明の一実施形態に係る別の電流電圧変換回路５０’の具体的な構成図である。
【００８３】
この電流電圧変換回路５０’は、上述した電流電圧変換回路５０と比較回路及びクランプ回路の構成が異なり、その他の部分について同様の回路構成である。以下においては、比較回路及びクランプ回路を主に説明する。なお、電流電圧変換回路５０と同様の構成については同一符号を付している。
【００８４】
図４に示すように、電流電圧変換回路５０’の比較回路５５’は、オペアンプＡ１０、電圧Ｖｔｈ（ここでは、１．３Ｖ）の電圧源Ｖ１１及び電流源Ｉ１２により構成される。具体的には、オペアンプＡ１０の反転入力ノードには電源電圧Ｖｃｃが電圧源Ｖ１１を介して接続されて電圧Ｖｃｃ−Ｖｔｈが入力され、非反転入力ノードには出力トランジスタＱ１３の出力ノードＮ１２が接続される。また、オペアンプＡ１０の出力ノードには、電流源Ｉ１２が接続される。
【００８５】
そして、オペアンプＡ１０は、出力トランジスタＱ１３の出力ノードＮ１２の電圧と所定の閾値電圧Ｖｍａｘ（＝Ｖｃｃ−Ｖｔｈ）とを比較する。この比較の結果、出力トランジスタＱ１３の出力ノードＮ１２の電圧が閾値電圧Ｖｍａｘ以上の電圧のときにオペアンプＡ１０は駆動信号Ｓｉｇ１０を出力する。
【００８６】
電流源Ｉ１２は、駆動信号Ｓｉｇ１０が入力されると、電流信号である駆動信号Ｓｉｇ１２をクランプ回路５６’に入力する。なお、比較回路５５’は、出力トランジスタＱ１３の出力ノードＮ１２の電圧が閾値電圧Ｖｍａｘよりも低い電圧のときには駆動信号Ｓｉｇ１２を出力しない。
【００８７】
一方、クランプ回路５６’は、比較回路５５’から電流信号である駆動信号Ｓｉｇ１２が出力されたとき、差動増幅器５１の入力ノードＮ１１に電流Ｉａを供給して、入力ノードＮ１１の電圧を基準電圧Ｖｃに維持する。
【００８８】
このクランプ回路５６’は、トランジスタＱ１６及び抵抗Ｒ１６から構成される。すなわち、トランジスタＱ１６のベースは比較回路５５’の出力ノードに接続され、コレクタが電源電圧Ｖｃｃに接続され、エミッタが差動増幅器５１の入力ノードＮ１１に接続される。また、抵抗Ｒ１６は、トランジスタＱ１６のベースと所定電圧発生回路５７との間に接続される。所定電圧発生回路５７は基準電圧Ｖｃを生成する回路であり、従って、抵抗Ｒ１６の一端には基準電圧Ｖｃが印加される。
【００８９】
比較回路５５’から電流値Ｉｂの駆動信号Ｓｉｇ１２がクランプ回路５６’に供給されたときに抵抗Ｒ１６の両端に電圧Ｉｂ×Ｒ１６が発生する。ここでは、Ｉｂ×Ｒ１６≧０．８Ｖとなる電流値の電流Ｉｂが電流源Ｉ１２から駆動信号Ｓｉｇ１２として供給される。
【００９０】
従って、受光素子ＰＤ１０に流れる電流Ｉｉｎが大きくなって閾値電流Ｉｔｈに達すると、出力ノードの電圧ＶｏｕｔがＶｃｃ−１．３Ｖとなって閾値電圧Ｖｍａｘ（＝Ｖｃｃ−Ｖｔｈ）となり、オペアンプＡ１０から駆動信号Ｓｉｇ１０が出力される。
【００９１】
そのため、電流源Ｉ１２からクランプ回路５６’の抵抗Ｒ１６に電流値Ｉｂの駆動信号Ｓｉｇ１２が流れ、クランプ回路５６’のトランジスタＱ１６のベース電圧が基準電圧Ｖｃから上昇して、トランジスタＱ１６が動作しだす。
【００９２】
その結果、クランプ回路５６’から差動増幅器５１の入力ノードＮ１１への電流が流れ始めて、入力ノードＮ１１の電圧が基準電圧Ｖｃになるように帰還がかかる。
【００９３】
さらに、電流Ｉｉｎが大きくなって閾値電流Ｉｔｈを超えると、出力ノードの電圧ＶｏｕｔがＶｃｃ−１．３Ｖとなって閾値電圧Ｖｍａｘより大きくなり、トランジスタＱ１６のベース電圧は、基準電圧Ｖｃ＋０．８Ｖとなる。そのため、クランプ回路５６から差動増幅器５１の入力ノードＮ１１への供給電流Ｉａが大きくなる。
【００９４】
このように、電流Ｉｉｎが閾値電流Ｉｔｈ以上となった場合であっても、その増加分の電流は、クランプ回路５６’から入力ノードＮ１１へ電流Ｉａとして供給されることになり、差動増幅器５１の入力ノードＮ１１の電圧低下を防止できる。
【００９５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施形態に係る光ディスク装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電流電圧変換回路の具体的な構成図である。
【図３】図２に示す電流電圧変換回路の特性を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る別の電流電圧変換回路の具体的な構成図である。
【図５】従来の電流電圧変換回路の構成図である。
【図６】図６に示す電流電圧変換回路の特性を説明するための図である。
【図７】従来の別の電流電圧変換回路の構成図である。
【符号の説明】
【００９７】
１  光ディスク装置
５  第１フォトディテクタ回路
１０  第２フォトディテクタ回路
５０  電流電圧変換回路
５１  差動増幅器
５２  電流供給回路
５３  エミッタフォロア回路
５４  可変帰還抵抗回路
５５，５５’  比較回路
５６，５６’  クランプ回路
Ｑ１３  ｎｐｎトランジスタ（出力トランジスタ）
Ｎ１１  差動増幅器の入力ノード
Ｎ１２  出力トランジスタの出力ノード
ＰＤ  受光素子
Ｉｃ  電流源
【図１】
2010045675.tif 000003
【図２】
2010045675.tif 000004
【図３】
2010045675.tif 000005
【図４】
2010045675.tif 000006
【図５】
2010045675.tif 000007
【図６】
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【図７】
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