(57)【要約】【課題】再生時の高周波特性を改善することが可能な受光増幅回路及びこれを用いた光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】受光増幅回路は、受光素子１０１で発生した光電流を電圧変換して出力する受光増幅回路であって、差動増幅器１０２と、差動増幅器１０２の入力端子と出力端子との間に挿入された第１のゲイン抵抗１０３と、第１のゲイン抵抗１０３と並列に接続された第２のゲイン抵抗１０４と、差動増幅器１０２の入力端子と第２のゲイン抵抗１０４との間に挿入された第１のＭＯＳスイッチ１０７及び第２のＭＯＳスイッチ１０８とを備え、第１のＭＯＳスイッチ１０７及び第２のＭＯＳスイッチ１０８のＭＯＳトランジスタは、直列に接続され、各ＭＯＳトランジスタでは、バックゲートが各々電気的に分離され、かつ、ゲートのオン／オフが同時に行われる。【選択図】図１
2010015619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子で発生した光電流を電圧変換して出力する受光増幅回路であって、
前記受光素子で発生した光電流が入力される増幅器と、
前記増幅器の入力端子と出力端子との間に挿入された第１のゲイン抵抗と、
前記第１のゲイン抵抗と並列に接続された第２のゲイン抵抗と、
前記増幅器の入力端子と前記第２のゲイン抵抗との間に挿入されたスイッチとを備え、
前記スイッチは、直列に接続された複数のＭＯＳトランジスタから構成され、
前記複数のＭＯＳトランジスタでは、バックゲートが各々電気的に分離され、かつ、ゲートのオン及びオフが同時に行われる
受光増幅回路。
【請求項２】
請求項１に記載の受光増幅回路を備えた
光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク用光ピックアップ装置や各種光センサーなどに使用される、ゲイン切り換え回路を備えた受光増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクとしては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、及びＤＶＤ−ＲＯＭなどの再生専用光ディスクに加えて、パソコン機器に主に使用されるＣＤ−Ｒ／ＲＷ、及びＤＶＤ−ＲＡＭなどの記録可能な光ディスクが用いられている。それらの光ディスクの記録再生装置では、記録時は再生時に比べて大きな光量の光が光ディスクに照射されるので、光ディスクからの反射光が入力される受光増幅回路においても大きな光入力となる。そこで記録時と再生時との光入力レベルの差に対応するため、受光増幅回路では記録／再生それぞれに対応したゲインに切り換えるためのゲイン切り換え方式が採用されている。
【０００３】
以下、図４を参照しながら特許文献１に示される受光増幅回路について説明する。図４は特許文献１記載の受光増幅回路の構成を示す回路ブロック図（便宜上、構成が簡略化された回路図）である。
【０００４】
この受光増幅回路は、受光素子（ＰＤ）４０１、差動増幅器４０２、抵抗値Ｒｆ１の第１のゲイン抵抗４０３、抵抗値Ｒｆ２の第２のゲイン抵抗４０４、容量値Ｃｆ１の第１の帰還容量４０５、容量値Ｃｆ２の第２の帰還容量４０６、及びＭＯＳスイッチ（ＳＷ）４０７から構成される。差動増幅器４０２の反転入力端子には、アノード端子が接地された受光素子４０１のカソード端子が接続される。差動増幅器４０２の反転入力端子と出力端子Ｖｏｕｔとの間には、第１のゲイン抵抗４０３と第１の帰還容量４０５とが並列接続され、さらにゲイン切り換え回路が接続される。ゲイン切り換え回路は、ＭＯＳスイッチ４０７と、ＭＯＳスイッチ４０７を介して差動増幅器４０２の反転入力端子と出力端子Ｖｏｕｔとの間に並列接続された第２のゲイン抵抗４０４及び第２の帰還容量４０６とから構成される。ＭＯＳスイッチ４０７を構成するＭＯＳトランジスタのバックゲートはソースに接続され、差動増幅器４０２の非反転入力端子は基準電圧源Ｖｒｅｆに接続される。
【０００５】
再生時はＭＯＳスイッチ４０７をオフすることで、ゲイン抵抗は第１のゲイン抵抗４０３のみで決まり、帰還容量も第１の帰還容量４０５のみで決まる。従って、受光素子４０１に入射した光によって発生した光電流は第１のゲイン抵抗４０３で電圧に変換されて出力端子Ｖｏｕｔへ出力される。
【０００６】
記録時はＭＯＳスイッチ４０７をオンすることで、ゲイン抵抗は第１のゲイン抵抗４０３と第２のゲイン抵抗４０４との並列接続により“Ｒｆ１×Ｒｆ２／（Ｒｆ１＋Ｒｆ２）”で決まり、帰還容量は第１の帰還容量４０５と第２の帰還容量４０６との並列接続により“Ｃｆ１＋Ｃｆ２”で決まる。従って、受光素子４０１に入射した光によって発生した光電流はゲイン抵抗“Ｒｆ１×Ｒｆ２／（Ｒｆ１＋Ｒｆ２）”で電圧に変換されて出力端子Ｖｏｕｔへ出力される。
【０００７】
以上のような制御により、入射パワーの低い再生時と入射パワーの高い記録時とで同等の出力電圧レベルの電圧を出力させることができる。
【特許文献１】特開昭６３−３１３３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上に示した従来の受光増幅回路では、ゲイン切り換え回路のスイッチをＭＯＳトランジスタで構成しているため、ＭＯＳトランジスタのドレインとバックゲートとの間にＣｐの寄生容量が発生する。その結果、ＭＯＳスイッチのソースとドレインとの間にバックゲートを介して寄生容量が発生するため、ＭＯＳスイッチをオフした際に差動増幅器の出力端子Ｖｏｕｔと差動増幅器の反転入力端子との間に不要な帰還容量が形成された構成となり、再生時の高周波特性が劣化する。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、再生時の高周波特性を改善することが可能な受光増幅回路及びこれを用いた光ピックアップ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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の受光増幅回路は、受光素子で発生した光電流を電圧変換して出力する受光増幅回路であって、前記受光素子で発生した光電流が入力される差動増幅器と、前記差動増幅器の入力端子と出力端子との間に挿入された第１のゲイン抵抗と、前記第１のゲイン抵抗と並列に接続された第２のゲイン抵抗と、前記差動増幅器の入力端子と前記第２のゲイン抵抗との間に挿入されたスイッチとを備え、前記スイッチは、直列に接続された複数のＭＯＳトランジスタから構成され、前記複数のＭＯＳトランジスタでは、バックゲートが各々電気的に分離され、かつ、ゲートのオン及びオフが同時に行われることを特徴とする。
【００１１】
以上により、ゲイン切り換え用のスイッチは直列接続した複数のＭＯＳトランジスタから構成され、ＭＯＳトランジスタの寄生容量は直列接続した構成となり、寄生容量による帰還容量が１／２以下になるため、高周波特性を改善することが可能となる。
【００１２】
また、本発明は、上記受光増幅回路を備える光ピックアップ装置とすることもできる。すなわち、レーザ光を用いて光ディスク媒体からの情報の読み出し、または光ディスク媒体への情報の書き込みを行う光ピックアップ装置であって、上記受光増幅回路を備え、光ディスク媒体からの反射光を受光して電気信号として出力する受光素子を有することを特徴とする光ピックアップ装置とすることもできる。
【００１３】
以上により、高周波特性の優れた光ピックアップ装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の受光増幅回路によれば、ゲイン切り換え用のスイッチを直列に接続したＭＯＳトランジスタで構成することで、高周波特性の阻害要因となるＭＯＳトランジスタの寄生容量を低減できる。従って、高周波特性の優れた受光増幅回路を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を示す受光増幅回路及びこれを用いた光ピックアップ装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の受光増幅回路を説明する。図１は本実施の形態の受光増幅回路の一例を示す回路ブロック図である。図２は本実施の形態の受光増幅回路のＭＯＳスイッチのレイアウト断面構造を示す断面図である。
【００１７】
本実施の形態の受光増幅回路は、図１に示すように、受光素子１０１、差動増幅器１０２、抵抗値Ｒｆ１の第１のゲイン抵抗１０３、抵抗値Ｒｆ２の第２のゲイン抵抗１０４、容量値Ｃｆ１の第１の帰還容量１０５、容量値Ｃｆ２の第２の帰還容量１０６、第１のＭＯＳスイッチ（ＳＷ１）１０７、及び第２のＭＯＳスイッチ（ＳＷ２）１０８から構成される。差動増幅器１０２の反転入力端子には、アノード端子が接地された受光素子１０１のカソード端子が接続される。差動増幅器１０２の反転入力端子と出力端子Ｖｏｕｔとの間には、第１のゲイン抵抗１０３と第１の帰還容量１０５とが並列接続され、さらにゲイン切り換え回路が接続される。ゲイン切り換え回路は、ゲイン切り換え用のスイッチとしての直列接続された第１のＭＯＳスイッチ１０７及び第２のＭＯＳスイッチ１０８と、第１のＭＯＳスイッチ１０７及び第２のＭＯＳスイッチ１０８を介して差動増幅器１０２の反転入力端子と出力端子Ｖｏｕｔとの間に並列接続した第２のゲイン抵抗１０４及び第２の帰還容量１０６とから構成される。第１のＭＯＳスイッチ１０７及び第２のＭＯＳスイッチ１０８を構成するＭＯＳトランジスタのバックゲートはそれぞれのソースに接続され、差動増幅器１０２の非反転入力端子には基準電圧源Ｖｒｅｆが接続される。また、第１のＭＯＳスイッチ１０７を構成するＭＯＳトランジスタのドレインとバックゲートとの間にはＣｐ１の寄生容量が発生し、その結果、第１のＭＯＳスイッチ１０７のソースとドレインとの間にバックゲートを介して寄生容量が発生する。同様に第２のＭＯＳスイッチ１０８にもＣｐ２の寄生容量が発生し、第２のＭＯＳスイッチ１０８のソースとドレインとの間にバックゲートを介して寄生容量が発生する。
【００１８】
次に本実施の形態の受光増幅回路の動作を詳細に説明する。
再生時は第１のＭＯＳスイッチ１０７と第２のＭＯＳスイッチ１０８とを同時オフすることで、ゲイン抵抗は第１のゲイン抵抗１０３のみで決まり、帰還容量も第１の帰還容量１０５のみで決まる。従って、受光素子１０１に入射した光によって発生した光電流は、差動増幅器１０２の反転入力端子に入力され、第１のゲイン抵抗１０３で電圧に変換されて出力端子Ｖｏｕｔへ出力される。
【００１９】
記録時は第１のＭＯＳスイッチ１０７と第２のＭＯＳスイッチ１０８とを同時にオンすることで、ゲイン抵抗は第１のゲイン抵抗１０３と第２のゲイン抵抗１０４との並列接続により“Ｒｆ１×Ｒｆ２／（Ｒｆ１＋Ｒｆ２）”で決まり、帰還容量は第１の帰還容量１０５と第２の帰還容量１０６との並列接続により“Ｃｆ１＋Ｃｆ２”で決まる。従って、受光素子１０１に入射した光によって発生した光電流は、差動増幅器１０２の反転入力端子に入力され、ゲイン抵抗“Ｒｆ１×Ｒｆ２／（Ｒｆ１＋Ｒｆ２）”で電圧に変換されて出力端子Ｖｏｕｔへ出力される。
【００２０】
ここで、第１のＭＯＳスイッチ１０７と第２のＭＯＳスイッチ１０８とは、図２に示すように、ｐ型の半導体基板２００内に形成され、ゲート端子と接続されたｐ型ウェル領域２０１をそれぞれ有する。
【００２１】
ｐ型ウェル領域２０１内には、バックゲート端子と接続されたｐ＋型領域２０２と、ソース端子と接続されたｎ＋型領域２０３と、ドレイン端子と接続されたｎ＋型領域２０４とが形成され、さらに、ｐ型ウェル領域２０１とｐ型半導体基板２００間にはｐ＋型領域２０５とｎ−型領域２０６が形成される。
【００２２】
それぞれのＭＯＳトランジスタはｎ型ウェル領域２０７とｎ＋型領域２０８から形成されるガードバンドと、ｐ＋型領域２０９で囲まれ、各々のバックゲートはｐ型半導体基板２００と分離されるとともに互いも電気的に分離される。
【００２３】
また、それぞれのＭＯＳトランジスタのゲート端子には共通の制御電圧が印加され、それぞれのＭＯＳトランジスタのゲートのオン及びオフは同時に行われる。よって、再生時は、直列接続された第１のＭＯＳスイッチ１０７と第２のＭＯＳスイッチ１０８との寄生容量は直列接続した構成となり、差動増幅器１０２の出力端子Ｖｏｕｔと反転入力端子との間に不要な帰還容量が直列接続された形で形成された構成となる。従って、ゲイン切り換えスイッチとして単体のＭＯＳスイッチを設ける場合に比べ、帰還容量を低減することが可能となるため、再生時の高周波特性を改善することが可能となる。
【００２４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の光ピックアップ装置を説明する。図３は本実施の形態の光ピックアップ装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００２５】
本実施の形態の光ピックアップ装置は、レーザ光を用いて光ディスク媒体３０５からの情報の読み出し、及び光ディスク媒体３０５への情報の書き込みを行う装置（情報の記録又は再生を行う装置）であって、図３に示すように、レーザ素子３０１と、受光増幅回路を有する受光素子３０７と、ハーフミラー３０２と、コリメータレンズ３０３と、対物レンズ３０４と、集光レンズ３０６とから構成される。
【００２６】
光ピックアップ装置では、レーザ素子３０１から出射されたレーザ光は、ハーフミラー３０２で反射されてコリメータレンズ３０３を通って対物レンズ３０４に入射する。対物レンズ３０４で集光されたレーザ光は光ディスク媒体３０５に入射した後、光ディスク媒体３０５で反射される。光ディスク媒体３０５からの反射光は対物レンズ３０４、コリメータレンズ３０３及びハーフミラー３０２を通って集光レンズ３０６に入射し、受光素子３０７の受光面上に照射される。受光素子３０７は光ディスク媒体３０５の情報を電気信号として出力する。
【００２７】
ここで、受光素子３０７は、実施の形態１の受光増幅回路（図示せず）などから構成されている。
【００２８】
以上のように本実施の形態の光ピックアップ装置によれば、実施の形態１の受光増幅回路が用いられるため、高周波特性の劣化がなく、特性のよい光ピックアップ装置を実現することができる。
【００２９】
なお、上記ピックアップ装置では、レーザ素子及び受光素子等の構造及び各部品の配置関係等は適宜設計に応じて変更されてもよい。
【００３０】
以上、本発明の受光増幅回路及びこれを用いた光ピックアップ装置について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種形態を施したものも本発明の範囲内に含まれる。
【００３１】
例えば、上記実施の形態において、ゲイン切り換え回路のスイッチは、直列接続された２つのＭＯＳトランジスタから構成されるとしたが、直列接続された２以上のＭＯＳトランジスタから構成されればこれに限られない。例えば、ゲイン切り換え回路のスイッチは、直列接続された３つのＭＯＳトランジスタから構成されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は周波数特性劣化がなく、特性のよい受光増幅回路を実現できるものであり、受光増幅回路、及びこれを用いた光ピックアップ装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１による受光増幅回路の一例を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１による受光増幅回路のＭＯＳスイッチのレイアウト断面構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２による光ピックアップ装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】従来の受光増幅回路の構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０１、４０１、３０７    受光素子（ＰＤ）
１０２、４０２    差動増幅器
１０３、４０３    第１のゲイン抵抗
１０４、４０４    第２のゲイン抵抗
１０５、４０５    第１の帰還容量
１０６、４０６    第２の帰還容量
１０７    第１のＭＯＳスイッチ（ＳＷ１）
１０８    第２のＭＯＳスイッチ（ＳＷ２）
２００    半導体基板
２０１    ｐ型ウェル領域
２０２    ｐ＋型領域
２０３    ｎ＋型領域
２０４    ｎ＋型領域
２０５    ｐ＋型領域
２０６    ｎ−型領域
２０７    ｎ型ウェル領域
２０８    ｎ＋型領域
２０９    ｐ＋型領域
３０１    レーザ素子
３０２    ハーフミラー
３０３    コリメータレンズ
３０４    対物レンズ
３０５    光ディスク媒体
３０６    集光レンズ
４０７    ＭＯＳスイッチ（ＳＷ）
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図２】
2010015619.tif 000006