(57)【要約】【課題】  受光素子の交流特性の高速応答化を妨げることがない光ピックアップ素子を実現する。【解決手段】  フォトダイオードＰＤから入力される電流信号を電圧に変換するアンプＡ１とリファレンス用のアンプＡ２を含む１段目アンプと、１段目アンプの出力差を増幅して２つの電流を出力する差動アンプＡ３と、このＡ３より出力される２つの電流を対数圧縮して２つの電圧信号を出力する対数変換回路Ａ４と、このＡ４より出力される２つの電圧信号を逆対数変換して、さらに２つの電圧信号を出力する差動アンプＡ５とを備え、差動アンプＡ３・Ａ５の各差動対に流す電流の比を外付け可変抵抗ＲＥＸＴを変化させることで可変して感度を調整する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子から入力される電流信号を電圧に変換する電流電圧変換部、及び第１基準電圧生成部を含む１段目アンプと、
該１段目アンプの出力差を増幅して２つの電流を出力する２段目アンプと、
該２段目アンプより出力される２つの電流を対数圧縮して２つの電圧信号を出力する対数変換回路と、
該対数変換回路より出力される２つの電圧信号を逆対数変換してさらに２つの電圧信号を出力する３段目アンプとを備え、
上記２段目アンプ及び３段目アンプに差動増幅回路が用いられると共に、上記２段目アンプ及び３段目アンプの各差動対に流す電流の比を可変する電流比可変手段を備えていることを特徴とする受光アンプ回路。
【請求項２】
上記電流比可変手段が、上記２段目アンプ或いは３段目アンプの各差動対に流す電流の少なくとも何れかを可変するものであることを特徴とする請求項１に記載の受光アンプ回路。
【請求項３】
上記電流比可変手段が、差動対に流す電流を可変させる外付け可変抵抗を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の受光アンプ回路。
【請求項４】
上記１段目、２段目、及び３段目の各アンプにおける、感度を決定する抵抗が、温度特性の相互に異なる拡散抵抗、或いはポリシリコン抵抗、或いは拡散抵抗とポリシリコン抵抗とで作成されていることを特徴とする請求項１に記載の受光アンプ回路。
【請求項５】
上記３段目アンプが正と負の出力部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の受光アンプ回路。
【請求項６】
上記１段目アンプの電流電圧生成部が接地アンプ構成であり、上記第１基準電圧生成部と上記電流電圧変換部とが同一に構成されていることを特徴とする請求項１又は５に記載の受光アンプ回路。
【請求項７】
上記第１基準電圧生成部の入力部に上記受光素子の接合容量と同一の調整容量が設けられていることを特徴とする請求項１、５又は６に記載の受光アンプ回路。
【請求項８】
上記２段目アンプ或いは３段目アンプの各差動対に流す電流を設定するための第２基準電圧生成部が備えられ、該第２基準電圧生成部にて生成される基準電圧が、トランジスタのベース-エミッタ間電圧をＶＢＥをとすると、定電圧＋ＶＢＥであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の受光アンプ回路。
【請求項９】
上記第２基準電圧生成部における上記基準電圧の出力ラインとＧＮＤラインとの間に容量が配されていることを特徴とする請求項８に記載の受光アンプ回路。
【請求項１０】
上記２段目アンプの２つの出力電流がカレントミラー回路を介して上記対数変換回路に入力されることを特徴とする請求項１に記載の受光アンプ回路。
【請求項１１】
上記受光素子には複数種類の波長の光信号が入射され、
上記１段目アンプが上記光信号の波長の種類数だけ帰還抵抗を有し、該帰還抵抗を上記光信号の波長の種類に応じて切り換えることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の受光アンプ回路。
【請求項１２】
上記受光素子には複数種類の波長の光信号が入射され、
上記２段目アンプ或いは３段目アンプには、上記光信号の波長の種類数だけ上記差動増幅回路が備えられ、該差動増幅回路を上記光信号の波長の種類に応じて切り換えることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の受光アンプ回路。
【請求項１３】
上記受光素子には複数種類の波長の光信号が入射され、
上記１段目アンプ、２段目アンプ、或いは３段目アンプのうちの、任意の２つ以上が上記帰還抵抗或いは上記差動増幅回路を複数備えており、上記帰還抵抗と２段目及び／又は３段目の上記差動増幅回路との組合せ、或いは２段目及び３段目の上記差動増幅回路同士の組合せを、上記光信号の波長の種類に応じて切り換えることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の受光アンプ回路。
【請求項１４】
上記複数の差動増幅回路はそれぞれ、差動対を構成する一対のトランジスタと該差動対に電流を供給する定電流源とを備えると共に、各差動対における出力側のトランジスタが共通に出力端に接続されており、かつ、
上記光信号の波長の切り換えに対応して、対応する差動増幅回路の上記定電流源が能動化され、対応する差像増幅回路以外の差動増幅回路の上記定電流源が負能動化されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の受光アンプ回路。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一つに記載の受光アンプ回路を用いたことを特徴とする光ピックアップ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスクを再生及び／または記録可能な装置に用いられる光ピックアップ素子用の受光アンプ回路及び光ピックアップ素子に関するものであり、さらに詳しくは、レーザ光強度を所定のパワーに制御するために、該レーザ光強度をモニタする機能を有する受光素子に用いられる受光アンプ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク記録再生装置においては、安定に再生または記録を行うために、ディスクへ照射するレーザビームの一部を検出し、該検出信号をモニタしながら、レーザ光強度を最適に制御することが行われている。
【０００３】
また、光ディスク記録再生装置においては、再生や記録の速度の高速化がめまぐるしく進んできており、上記レーザ光強度をモニタする受光素子の交流特性も高速化が望まれている。具体的に言えば、回路部の応答周波数ｆｃで１００ＭＨｚ以上の実現が望まれている。
【０００４】
従来、上記受光素子を備える受光アンプ回路は、主に２段の差動アンプよりなる差動２段アンプ構成をとる。そして、信号ライン上にゲインを調整する外付け抵抗（外付け可変抵抗）が挿入されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図７、図８に、このような従来の受光アンプ回路の一例の電気的構成を示す。図７、図８に示す受光アンプ回路は、いずれも負出力であり、また、７８０ｎｍのＣＤ（ＣＤ−Ｒ／ＲＷ）と６５０ｎｍのＤＶＤ（ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ）の両方に対応可能なものである。
【０００６】
このうち、図７に示す受光アンプ回路５１は、２段あるうちの前段のアンプでゲインの切り替えを行うタイプである。受光アンプ回路５１は、受光素子であるフォトダイオードｐｄと、アンプ部ｏｐ１と、該アンプ部ｏｐ１の帰還抵抗ｒｆｌ＿ＣＤ・ｒｆ１＿ＤＶＤ及び入力抵抗ｒｓ１と、アンプ部ｏｐ２と、該アンプ部ｏｐ２の帰還抵抗ｒｆ２及び入力抵抗ｒｓ２・ｒｓ３・ＲＥＸＴ＿ＣＤ・ＲＥＸＴ＿ＤＶＤ、並びにスイッチｓｗ１を備えて構成されている。
【０００７】
アンプ部ｏｐ１と、帰還抵抗ｒｆｌ＿ＣＤ・ｒｆ１＿ＤＶＤ及び入力抵抗ｒｓ１にて、１段目の第１アンプ５２が構成され、アンプ部ｏｐ２と、帰還抵抗ｒｆ２及び入力抵抗ｒｓ２・ｒｓ３・ＲＥＸＴ＿ＣＤ・ＲＥＸＴ＿ＤＶＤにて、２段目の第２アンプ５３が構成されている。
【０００８】
スイッチｓｗ１は、使用されるディスクに応じて制御され、スイッチｓｗ１の切り替えによって、アンプ部ｏｐ１の帰還抵抗ｒｆｌ＿ＣＤ或いは帰還抵抗ｒｆ１＿ＤＶＤ、及び入力抵抗ＲＥＸＴ＿ＣＤ或いは入力抵抗ＲＥＸＴ＿ＤＶＤが択一的に選択される。
【０００９】
そして、複数ある上記抵抗のうち、上記入力抵抗ＲＥＸＴ＿ＣＤ・ＲＥＸＴ＿ＤＶＤが、感度調整用の外付けの抵抗であり可変抵抗である。受光アンプ回路５１では、該受光アンプ回路５１が設置される場所によってレーザ光の入射光量が異なるので、使用する側で感度を調整できるようになっている。なお、それ以外の帰還抵抗ｒｆｌ＿ＣＤ・ｒｆ１＿ＤＶＤ・ｒｆ２及び入力抵抗ｒｓ１・ｒｓ２・ｒｓ３は、チップ上に形成された抵抗である。
【００１０】
このような構成の受光アンプ回路５１においては、フォトダイオードｐｄで光信号が電流信号に変換され、その光電流がアンプ部ｏｐ１の反転端子に入力されて電流−電圧変換されるとともに、入力抵抗ｒｓ１を介してアンプ部ｏｐ１の非反転端子に入力される基準電圧Ｖｒｅｆと比較増幅される。アンプ部ｏｐ１からの出力は、ＣＤの場合は入力抵抗ＲＥＸＴ＿ＣＤ・ｒｓ２を介して、また、ＤＶＤの場合は入力抵抗ＲＥＸＴ＿ＤＶＤ・ｒｓ２を介して、それぞれアンプ部ｏｐ２の反転端子に入力され、入力抵抗ｒｓ３を介してアンプ部ｏｐ２の非反転端子に入力される上記基準電圧Ｖｒｅｆと比較増幅されて出力端子Ｖｏｕｔ（−）より出力される。
【００１１】
上記フォトダイオードｐｄの光電流は回路より流れ出る（回路→ＧＮＤ）ので、基準電圧Ｖｒｅｆに対する前段のアンプ部ｏｐ１の出力は正の出力であり、これが後段の反転のアンプ部ｏｐ２に入力されて、最終の回路出力は負の出力となっている。
【００１２】
そして、上述したように、この受光アンプ回路５１では、入力抵抗ＲＥＸＴ＿ＣＤ・ＲＥＸＴ＿ＤＶＤが外付けの可変抵抗にて構成されており、アンプのゲインを調整することが可能である。ここで、感度Ｓ[Ｖ／Ｗ]は、フォトダイオードＰＤの変換効率をη〔Ａ／Ｗ〕とすると、以下の式にて表される。
【００１３】
ＣＤ：  Ｓ＝η×（ｒｆｌ＿ＣＤ）×ｒｆ２／（ＲＥＸＴ＿ＣＤ＋ｒｓ２）
ＤＶＤ：Ｓ＝η×（ｒｆｌ＿ＤＶＤ）×ｒｆ２／（ＲＥＸＴ＿ＤＶＤ＋ｒｓ２）
一方、図８に示す受光アンプ回路６１は、後段のアンプでゲインの切り替えを行うタイプのものである。受光アンプ回路６１は、フォトダイオードｐｄと、アンプ部ｏｐ１と、該アンプ部ｏｐ１の帰還抵抗ｒｆｌ及び入力抵抗ｒｓ１と、２つのアンプ部ｏｐ２ａ・ｏｐ２ｂと、アンプ部ｏｐ２ａの帰還抵抗ｒｆ２＿ＣＤ及び入力抵抗ｒｓ２ａ・ＲＥＸＴ＿ＣＤ・ｒｓ３ａと、アンプ部ｏｐ２ｂの帰還抵抗ｒｆ２＿ＤＶＤ及び入力抵抗ｒｓ２ｂ・ＲＥＸＴ＿ＤＶＤ・ｒｓ３ｂと、スイッチｓｗ２を備えて構成されている。
【００１４】
このうち、アンプ部ｏｐ１と、帰還抵抗ｒｆｌ及び入力抵抗ｒｓ１にて、１段目の第１アンプ５４が構成され、アンプ部ｏｐ２ａと、帰還抵抗ｒｆ２＿ＣＤ及び入力抵抗ｒｓ２ａ・ｒｓ３ａ・ＲＥＸＴ＿ＣＤにて、２段目の一方の第２アンプ５５ａが構成されている。そして、アンプ部ｏｐ２ｂと、帰還抵抗ｒｆ２＿ＤＶＤ及び入力抵抗ｒｓ２ｂ・ｒｓ３ｂ・ＲＥＸＴ＿ＤＶＤにて、２段目のもう一方の第２アンプ５５ｂが構成されている。そして、上記入力抵抗ＲＥＸＴ＿ＣＤ・ＲＥＸＴ＿ＤＶＤが、上記した感度調整用の外付けの可変抵抗である。
【００１５】
このような構成の受光アンプ回路６１においては、フォトダイオードｐｄで光信号が電流信号に変換され、その光電流がアンプ部ｏｐ１の反転端子に入力されて電流−電圧変換されるとともに、入力抵抗ｒｓ１を介してアンプ部ｏｐ１の非反転端子に入力される基準電圧Ｖｒｅｆと比較増幅される。アンプ部ｏｐ１からの出力は、入力抵抗ＲＥＸＴ＿ＣＤ・ｒｓ２ａを介してアンプ部ｏｐ２ａの反転端子に入力され、入力抵抗ｒｓ３ａを介してアンプ部ｏｐ２ａの非反転端子に入力される上記基準電圧Ｖｒｅｆと比較増幅される一方、入力抵抗ＲＥＸＴ＿ＤＶＤ・ｒｓ２ｂを介してアンプ部ｏｐ２ｂの反転端子に入力され、入力抵抗ｒｓ３ｂを介してアンプ部ｏｐ２ｂの非反転端子に入力される上記基準電圧Ｖｒｅｆと比較増幅される。そして、使用されるディスクに応じて制御されるスイッチｓｗ２により、アンプ部ｏｐ２ａ・ｏｐ２ｂの出力が択一的に選択されて出力端子Ｖｏｕｔ（−）より出力される。
【００１６】
この受光アンプ回路６１における感度Ｓ[Ｖ／Ｗ]は、フォトダイオードＰＤの変換効率をη〔Ａ／Ｗ〕とすると、以下の式にて表される。
【００１７】
ＣＤ：  Ｓ＝η×ｒｆ１×（ｒｆ２＿ＣＤ）／（ＲＥＸＴ＿ＣＤ＋ｒｓ２ａ）
ＤＶＤ：Ｓ＝η×ｒｆ１×（ｒｆ２＿ＤＶＤ）／（ＲＥＸＴ＿ＤＶＤ＋ｒｓ２ｂ）
また、上記した受光アンプ回路５１・６１では、負出力を得る構成としたが、正出力を得るためには、２段目の第２アンプ５３・第２アンプ５５ａ・５５ｂを、反転アンプから非反転アンプに変更すればよい。図９に、受光アンプ回路５１に対応する正出力の回路構成を示す。また、図１０に、受光アンプ回路６１に対応する正出力の回路構成を示す。
【００１８】
図９の構成における感度Ｓ[Ｖ／Ｗ]は、フォトダイオードＰＤの変換効率をη〔Ａ／Ｗ〕とすると、以下の式にて表される。
【００１９】
ＣＤ：  Ｓ＝η×（ｒｆｌ＿ＣＤ）×（１＋ｒｆ２／（ＲＥＸＴ＋ｒｓ３））
ＤＶＤ：Ｓ＝η×（ｒｆｌ＿ＤＶＤ）×（１＋ｒｆ２／（ＲＥＸＴ＋ｒｓ３））
また、図１０の構成における感度Ｓ[Ｖ／Ｗ]は、フォトダイオードＰＤの変換効率をη〔Ａ／Ｗ〕とすると、以下の式にて表される。
【００２０】
ＣＤ：  Ｓ＝η×ｒｆ１×（１＋ｒｆ２ａ／（ＲＥＸＴ＿ＣＤ＋ｒｓ３ａ））
ＤＶＤ：Ｓ＝η×ｒｆ１×（１＋ｒｆ２ｂ／（ＲＥＸＴ＿ＤＶＤ＋ｒｓ３ｂ））
【特許文献１】特開２００３−１９８２６８（平成１５年７月１１日公開）
【特許文献２】特開平８−１４８９５４（平成８年６月７日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上記従来の構成では、受光素子の交流特性を高速化できないといった問題がある。これは、上記した受光アンプ回路５１・６１では、フォトダイオードｐｄからの出力信号を伝達する信号ライン上に外付け抵抗の入力抵抗ＲＥＸＴ＿ＣＤ・ＲＥＸＴ＿ＤＶＤが挿入されているため、図１１に示すように、外付け抵抗ＲＥＸＴと寄生容量Ｃとで積分器（ローパスフィルタ）が形成されてしまい、この積分器が受光素子の交流特性を高速化する妨げとなるためである。
【００２２】
外付け抵抗ＲＥＸＴと寄生容量Ｃとで形成される積分器の遮断周波数ｆｃは以下の式で表される。
【００２３】
ｆｃ＝１／（２π×ＲＥＸＴ×Ｃ）
一例として、外付け抵抗ＲＥＸＴの抵抗値が１ｋΩ、寄生容量Ｃの容量が１０ｐＦである場合、形成される積分器の遮断周波数ｆｃは、１５.９ＭＨｚとなり、１００ＭＨｚ以上の応答周波数は実現不可となる。
【００２４】
また、上記従来の構成では、正と負両方の出力を得たい場合、上記のように、２段目の第２アンプ５３・第２アンプ５５ａ・５５ｂを、負出力では反転アンプ（図７、図８参照）、正出力では非反転アンプ（図９、図１０参照）の構成になり対称性が良くない。そのため、正と負の出力を引き算しても、高精度な同相ノイズ除去が行えない。
【００２５】
本発明の第１の目的は、受光素子の交流特性の高速応答化を妨げるこのとない受光アンプ回路及びそれを備える光ピックアップ素子を提供することである。第２の目的は、さらに、完全対照な正と負の出力を備えて高精度な同相ノイズ除去が可能な受光アンプ回路及びそれを備える光ピックアップ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明に係る受光アンプ回路は、上記課題を解決するために、受光素子から入力される電流信号を電圧に変換する電流電圧変換部、及び第１基準電圧生成部を含む１段目アンプと、該１段目アンプの出力差を増幅して２つの電流を出力する２段目アンプと、該２段目アンプより出力される２つの電流を対数圧縮して２つの電圧信号を出力する対数変換回路と、該対数変換回路より出力される２つの電圧信号を逆対数変換して、さらに２つの電圧信号を出力する３段目アンプとを備え、上記２段目アンプ及び３段目アンプに差動増幅回路が用いられると共に、上記２段目アンプ及び３段目アンプの各差動対に流す電流の比を可変する電流比可変手段を備えていることを特徴としている。
【００２７】
上記構成では、受光アンプ回路におけるゲインは、２段目アンプ及び３段目アンプにおける各差動アンプの差動対に流す電流比によって設定され、該電流比を変えることでゲインの調整が可能となる。そして、該電流比は、各差動対に流す電流の比を可変する電流比可変手段にて可変されるが、このような電流比を調整する電流比可変手段は、受光素子からの電流信号が電圧信号に変換されて伝達される信号ライン上に直接設けられるものではなく、間接的に設けられるものである。したがって、受光素子の交流特性を高速化する場合の妨げとなっていた上述の積分器が形成されるようなことがなく、ゲイン調整を可能とした構成で、受光素子の交流特性を高速化することが可能となる。
【００２８】
本発明の受光アンプ回路では、さらに、上記電流比可変手段が、上記２段目アンプ或いは３段目アンプの各差動対に流す電流の少なくとも何れかを可変するものであることを特徴とすることもできる。
【００２９】
２段目アンプ或いは３段目アンプの各差動対に流す電流の少なくとも何れかを可変することで、電流比を変えることができ、これにより、電流比可変手段を実現することができる。
【００３０】
本発明の受光アンプ回路では、さらに、上記電流比可変手段が、差動対に流す電流を可変させる外付け可変抵抗を備えていることを特徴とすることもできる。
【００３１】
外付け可変抵抗の抵抗値を変化させることで、差動対を流れる電流を容易に変えることができ、これにより、容易に電流比可変手段を実現することができる。
【００３２】
本発明の受光アンプ回路では、さらに、上記１段目、２段目、及び３段目の各アンプにおける、感度を決定する抵抗が、温度特性の相互に異なる拡散抵抗、或いはポリシリコン抵抗、或いは拡散抵抗とポリシリコン抵抗とで作成されていることを特徴とすることもできる。
【００３３】
上記の構成によれば、波長が変化することによって受光素子の感度の温度特性が変化しても、受光アンプ回路の感度の温度特性でそれをキャンセルし、感度の温度特性のない受光アンプ回路を実現することができる。
【００３４】
本発明の受光アンプ回路では、さらに、上記３段目アンプが正と負の出力部を備えていることを特徴とすることもできる。
【００３５】
３段目アンプは差動増幅回路で構成されており２つの電圧信号を出力するものであるので、簡単に正と負の出力部を設ける構成とでき、正と負の両方の出力を得ることができる。
【００３６】
本発明の受光アンプ回路では、さらに、上記１段目アンプの電流電圧生成部が接地アンプ構成であり、上記第１基準電圧生成部と上記電流電圧変換部とが同一に構成されていることを特徴とすることもできる。
【００３７】
上記１段目アンプの電流電圧生成部を接地アンプ構成とし、第１基準電圧生成部も電流電圧生成部と同一の回路構成とすることで、受光アンプ回路は入力から出力まで対称な回路構成となり、３段目アンプからの２つの電圧信号出力として完全対照な正と負の出力部を備えることができ、高性能な同相ノイズ除去を実現できる。
【００３８】
本発明の受光アンプ回路では、さらに、上記第１基準電圧生成部の入力部に上記受光素子の接合容量と同一の調整容量が設けられていることを特徴とすることもできる。
【００３９】
第１基準電圧生成部の入力に、電流電圧変換部の入力に接続されている受光素子の接合容量と同一の値をもつ調整容量を接続することで、受光アンプ回路における正と負の出力の対照性を良好とすることができる。
【００４０】
本発明の受光アンプ回路では、さらに、上記２段目アンプ或いは３段目アンプの各差動対に流す電流を設定するための第２基準電圧生成部が備えられ、該第２基準電圧生成部にて生成される基準電圧が、トランジスタのベース-エミッタ間電圧をＶＢＥをとすると、定電圧＋ＶＢＥであることを特徴とすることもできる。
【００４１】
第２基準電圧生成部にて生成される基準電圧を定電圧＋ＶＢＥとすることで、差動対に流す電流値を決める外付け抵抗等の抵抗類にかかる電圧にＶＢＥの項が消えるため、ＶＢＥの温度特性がなくなり、より安定な電流を供給することができ、より精度の高いゲイン調整が可能となる。
【００４２】
本発明の受光アンプ回路では、さらに、上記第２基準電圧生成部における上記基準電圧の出力ラインとＧＮＤラインとの間に容量が配されていることを特徴とすることもできる。
【００４３】
基準電圧の出力ラインとＧＮＤラインとの間に容量を持たせることで、ノイズ除去、位相補償等の役割を担わせることができる。
【００４４】
本発明の受光アンプ回路では、さらに、上記２段目アンプの２つの出力電流がカレントミラー回路を介して上記対数変換回路に入力されることを特徴とすることもできる。
【００４５】
２段目アンプからの２つの出力電流をカレントミラー回路で折り返してから対数変換回路に入力させることで、３段目アンプの差動対のトランジスタがすぐに飽和に入らないようにすることができ、これにより、ダイナミックレンジを広くとることが可能となる。
【００４６】
本発明の受光アンプ回路では、さらに、上記受光素子には複数種類の波長の光信号が入射され、上記１段目アンプが上記光信号の波長の種類数だけ帰還抵抗を有し、該帰還抵抗を上記光信号の波長の種類に応じて切り換えることを特徴とすることもできる。
【００４７】
受光素子に入射される光信号の波長が異なる場合に、帰還抵抗を切り換えることにより、それぞれの波長に対して感度を設定することができる。またその場合、帰還抵抗を温度特性の異なる抵抗で調整することで、それぞれの波長の光信号に対して、感度の温度特性をなくすこともできる。
【００４８】
本発明の受光アンプ回路では、さらに、上記受光素子には複数種類の波長の光信号が入射され、上記２段目アンプ或いは３段目アンプには、上記光信号の波長の種類数だけ上記差動増幅回路が備えられ、該差動増幅回路を上記光信号の波長の種類に応じて切り換えることを特徴とすることもできる。
【００４９】
受光素子に入射される光信号の波長が異なる場合に、２段目アンプ或いは３段目アンプにおける差像増幅回路を光信号の波長の種類に応じて切り換えることにより、それぞれの波長に対して感度を設定することができる。またその場合、感度を設定する抵抗を温度特性の異なる抵抗で調整することで、それぞれの波長の光信号に対して、感度の温度特性をなくすこともできる。
【００５０】
本発明の受光アンプ回路では、さらに、上記受光素子には複数種類の波長の光信号が入射され、上記１段目アンプ、２段目アンプ、或いは３段目アンプのうちの、任意の２つ以上が上記帰還抵抗或いは上記差動増幅回路を複数備えており、上記帰還抵抗と２段目及び／又は３段目の上記差動増幅回路との組合せ、或いは２段目及び３段目の上記差動増幅回路同士の組合せを、上記光信号の波長の種類に応じて切り換えることを特徴とすることもできる。
【００５１】
これによれば、１段目アンプの帰還抵抗の数を複数とすると共に、２段目アンプ及び／又は３段目アンプの差動アンプの数を複数とする、或いは２段目アンプ及び３段目アンプの差動アンプ数をそれぞれ複数とし、帰還抵抗と２段目及び／又は３段目の上記差動増幅回路との組合せ、或いは２段目及び３段目の上記差動増幅回路同士の組合せを波長の種類に応じて切り換えるので、それぞれの波長に対して感度を設定することが可能であるだけでなく、切り換え可能に備えさせた帰還抵抗数及び差動アンプ数の合計数よりも多くの段数にてゲインの切り換えが可能となり、波長種類数が多い場合に非常に有効である。
【００５２】
本発明の受光アンプ回路では、さらに、上記複数の差動増幅回路はそれぞれ、差動対を構成する一対のトランジスタと該差動対に電流を供給する定電流源とを備えると共に、各差動対における出力側のトランジスタが共通に出力端に接続されており、かつ、上記光信号の波長の切り換えに対応して、対応する差動増幅回路の上記定電流源が能動化され、対応する差像増幅回路以外の差動増幅回路の上記定電流源が負能動化されることを特徴とすることもできる。
【００５３】
上記の構成によれば、２段目アンプ或いは３段目アンプにおける複数の差動増幅回路アンプは１つの出力端に接続され、波長の切り換えに対応して、定電流源をＯＮ／ＯＦＦするだけで使用する差動増幅回路が切り換えられ、それぞれの波長に対した感度の設定が可能となる。
【００５４】
本発明の光ピックアップ素子では、上記課題を解決するために、前記した本発明の受光アンプ回路を用いたことを特徴としている。
【００５５】
上記の構成によれば、対数変換回路を採用することで信号ライン上にゲイン調整用の外付け抵抗を設ける必要がなく、より高速な応答を可能にする光ピックアップ素子を実現することができる。
【発明の効果】
【００５６】
本発明の受光アンプ回路では、以上のように、受光素子から入力される電流信号を電圧に変換する電流電圧変換部、及び第１基準電圧生成部を含む１段目アンプと、該１段目アンプの出力差を増幅して２つの電流を出力する２段目アンプと、該２段目アンプより出力される２つの電流を対数圧縮して２つの電圧信号を出力する対数変換回路と、該対数変換回路より出力される２つの電圧信号を逆対数変換して、さらに２つの電圧信号を出力する３段目アンプとを備え、上記２段目アンプ及び３段目アンプに差動増幅回路が用いられると共に、上記２段目アンプ及び３段目アンプの各差動対に流す電流の比を可変する電流比可変手段を備えているので、受光素子の交流特性を高速化する場合の妨げとなっていた上述の積分器が形成されるようなことがなく、ゲイン調整を可能とした構成で、受光素子の交流特性を高速化することが可能となる。
【００５７】
しかも、また、本発明の受光アンプ回路では、上記１段目アンプの電流電圧生成部を接地アンプ構成とし、第1基準電圧生成部も電流電圧生成部と同一の回路構成とすることにより、上記３段目アンプが正と負の出力部を備えている構成とするので、３段目アンプからの２つの電圧信号出力として完全対照な正と負の出力部を備えることができ、高性能な同相ノイズ除去を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
本発明の実施の形態について、図１ないし図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００５９】
図２は、記録／再生装置１の光学系を説明するための図であり、記録／再生装置１に、本発明の実施の一形態である受光アンプ回路を具備する光ピックアップ素子が搭載されている。
【００６０】
ここで、発光素子であるレーザダイオード３より出射されたレーザ光は、コリメータレンズ４において平行光とされ、ビームスプリッタ５において光路が９０°曲げられた後、コリメータレンズ６及び対物レンズ７を介して、光ディスク２に照射される。そして、光ディスク２からの反射光は、上記対物レンズ７及びコリメータレンズ６からビームスプリッタ５を通過し、スポットレンズ８で集光されて、受光素子９に入射される。受光素子９は、入射した光信号から、情報信号を再生するとともに、トラッキングやフォーカシングサーボ用の信号を作成し、図示しない信号処理回路や制御回路などへ出力する。記録時には、レーザダイオード３からの出射光が、書込むべきデータに対応して変調される。
【００６１】
このように構成される光学系においては、参照符１０で示すように、レーザダイオード３の近傍の位置において、及び／または参照符１１で示すように、ビームスプリッタ５を介して反対側の位置などにおいて、光ピックアップ素子が設けられる。この光ピックアップ素子１０・１１によって、レーザダイオード３からの出射光の一部がモニタされ、該光ピックアップ素子１０・１１の出力をレーザダイオード３にフィードバックすることによって、レーザ光強度が最適な強度に調整される。
【００６２】
図１は、受光アンプ回路の構成を示すブロック図である。受光アンプ回路は、受光素子であるフォトダイオードＰＤと、そのフォトダイオードＰＤからの電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換部をなすアンプ（トランスインピーダンスアンプ）Ａ１と、第１基準電圧生成部をなすアンプＡ２とを備えた１段目アンプと、これらアンプＡ１・Ａ２からの出力が入力され、それらの差分を求め、それに応じた２つの電流を出力する２段目アンプである差動アンプ（差動増幅回路）Ａ３と、該差動アンプＡ３からの出力電流を対数圧縮する対数変換回路Ａ４と、その対数圧縮された２つの信号を逆対数変換し、さらに２つの電圧信号を出力する３段目アンプである差動アンプ（差動増幅回路）Ａ５を備えている。
【００６３】
図３に、受光アンプ回路の電気回路構成をさらに詳細に示す。初段アンプ（１段目アンプ）である上記アンプＡ１は、アンプ部ＯＰ１と、上記フォトダイオードＰＤからの電流信号の電流−電圧変換も行う帰還抵抗（ゲイン抵抗）Ｒｆ１とを備えて構成され、入力にフォトダイオードＰＤが接続されている。一方、リファレンスアンプである上記アンプＡ２は、上記アンプＡ１と同様に、アンプ部ＯＰ２と帰還抵抗Ｒｆ２とを備えて構成され、入力には上記フォトダイオードＰＤではなく、フォトダイオードＰＤの接合容量と同一の値をもつ、ダミーフォトダイオードの調整容量Ｃｄを介して接地されている。これらアンプＡ１・Ａ２の各出力は、２段目アンプである差動アンプＡ３の差動対をなす２つのＮＰＮ型のトランジスタＱ１１・Ｑ１２の各ベースに接続されている。
【００６４】
差動アンプＡ３は、差動対をなす上記トランジスタＱ１１・Ｑ１２と、２つの抵抗Ｒｘ・Ｒｘと、定電流源Ｉ４と、能動負荷となるＰＮＰ型のトランジスタＱ１３・Ｑ１４からなり、トランジスタＱ１１・Ｑ１２のベースに入力される１段目のアンプＡ１・Ａ２の電圧差が差動増幅されて、トランジスタＱ１１・１２の各コレクタ電流が変化するように形成されている。
【００６５】
トランジスタＱ１１のベースには、アンプＡ１の出力電圧が印加され、トランジスタＱ１２のベースには、アンプＡ２の出力電圧が印加されている。トランジスタＱ１１・Ｑ１２の各コレクタは、能動負荷となる上記トランジスタＱ１３・Ｑ１４の各コレクタと接続され、トランジスタＱ１１・Ｑ１２の各エミッタは、それぞれ同一抵抗値の各抵抗Ｒｘと後述する電流源Ｉ４を介して接地されている。
【００６６】
能動負荷となる上記トランジスタＱ１３・Ｑ１４のエミッタには、電源電圧Ｖｃｃが共通に印加されている。また、これらトランジスタＱ１３・Ｑ１４におけるベースとコレクタとはダイオード接続されており、ベース同士が接続されると共に、各エミッタに電源電圧Ｖｃｃが共通に印加されているＰＮＰ型のトランジスタＱ１５・Ｑ１６とで、カレントミラー回路を構成している。
【００６７】
カレントミラー回路を構成するこれらトランジスタＱ１５・Ｑ１６の各コレクタは、対数変換回路Ａ４を構成するＰＮＰ型のトランジスタＱ１７・Ｑ１８の各エミッタと接続されている。
【００６８】
対数変換回路Ａ４は、上記トランジスタＱ１７・Ｑ１８と、定電流源Ｉ１と、ダイオードを構成するＮＰＮ型のトランジスタＱ１９を備えて構成され、トランジスタＱ１７・Ｑ１８の各エミッタ電流を対数圧縮するように形成されている。トランジスタＱ１７・Ｑ１８の各ベースと電源電圧Ｖｃｃの間に定電流源Ｉ１が共通に接続され、且つトランジスタＱ１７・Ｑ１８の各ベースとＧＮＤレベルとの間にダイオード接続されたトランジスタＱ１９が共通に接続されている。トランジスタＱ１７・Ｑ１８の各エミッタは、３段目アンプを構成する差動アンプＡ５の差動対をなす２つのＮＰＮ型のトランジスタＱ２２・Ｑ２３の各ベースに接続されている。
【００６９】
差動アンプＡ５は、差動対をなす上記トランジスタＱ２２・Ｑ２３と、負荷をなす２つの抵抗ＲＬ・ＲＬと、定電流源Ｉ５、定電流源Ｉ２・Ｉ３を備えて構成され、トランジスタＱ２２・２３のベースに入力されるトランジスタＱ１７・Ｑ１８の各エミッタの電圧差が差動増幅されて、トランジスタＱ２２・Ｑ２３の各コレクタ電流が変化するように形成されている。
【００７０】
トランジスタＱ２２のベースには、トランジスタＱ１７のエミッタの電圧が印加され、トランジスタＱ２３のベースには、トランジスタＱ１８のエミッタの電圧が印加されている。トランジスタＱ２２・Ｑ２３の各エミッタは定電流源Ｉ５を介して接地されている。トランジスタＱ２２・Ｑ２３の各コレクタは、負荷をなす抵抗ＲＬ・ＲＬを介して電源電圧Ｖｃｃと接続されている。
【００７１】
また、トランジスタＱ２２及びトランジスタＱ２３の各コレクタは、電源電圧Ｖｃｃに共通にコレクタが接続されたＮＰＮ型のトランジスタＱ２４・Ｑ２５の各ベースと接続され、これらトランジスタＱ２４・Ｑ２５のエミッタは定電流源Ｉ２・Ｉ３を介して接地されている。そして、トランジスタＱ２４・Ｑ２５のエミッタは、出力端子と接続されており、トランジスタＱ２４・Ｑ２５のエミッタ電圧が、正と負の差動電圧として取り出される。
【００７２】
上記差動アンプＡ３の定電流源Ｉ４は、ＮＰＮ型のトランジスタＱ２０・Ｑ２１と、２つの抵抗Ｒ１・Ｒ２と、可変抵抗ＲＥＸＴとを備えて構成され、基準電圧Ｖｒｅｆと可変抵抗ＲＥＸＴとで決まる電流２ＩＡ［Ａ］を差動アンプＡ３に流すように形成されている。トランジスタＱ２１のコレクタには、可変抵抗ＲＥＸＴを介して基準電圧Ｖｒｅｆが印加され、エミッタは抵抗Ｒ２を介して接地されている。トランジスタＱ２１のベースとコレクタとはダイオード接続されており、ベース同士が接続されたトランジスタＱ２０とでカレントミラー回路を構成している。トランジスタＱ２０のコレクタは、上記トランジスタＱ１１・Ｑ１２の各エミッタに接続されている各抵抗Ｒｘと接続され、エミッタは抵抗Ｒ１を介して接地されている。
【００７３】
また、差動アンプＡ５の定電流源Ｉ５は、ＮＰＮ型のトランジスタＱ２６・Ｑ２５と、２つの抵抗Ｒ４・Ｒ３と、抵抗Ｒｐとを備えて構成され、基準電圧Ｖｒｅｆと抵抗Ｒｐとで決まる電流２ＩＢ［Ａ］を差動アンプＡ４に流すように形成されている。トランジスタＱ２５のコレクタには、抵抗Ｒｐを介して基準電圧Ｖｒｅｆが印加され、エミッタは抵抗Ｒ３を介して接地されている。トランジスタＱ２５のベースとコレクタとはダイオード接続されており、ベース同士が接続されたトランジスタＱ２６とでカレントミラー回路を構成している。トランジスタＱ２６のコレクタは、上記トランジスタＱ２２・Ｑ２３の各エミッタと接続され、エミッタは抵抗Ｒ４を介して接地されている。
【００７４】
上記のように構成される受光アンプ回路において、初段アンプである上記アンプＡ１の帰還抵抗Ｒｆ１と、基準電圧を生成するリファレンスアンプである上記アンプＡ２の帰還抵抗Ｒｆ２とが、同一の抵抗値で構成されており、差動アンプＡ３・Ａ５の差動対に流す電流値をそれぞれ、２ＩＡ[Ａ]（電流源Ｉ４）、２ＩＢ[Ａ]（電流源Ｉ５）とする。そして、フォトダイオードＰＤに光があたり、電流Ｉｓｃ［Ａ］流れたとすると、初段アンプの電圧変化ΔＶ１［Ｖ］（Ａ１とＡ２の出力電位差）は、
【００７５】
【数１】
2005210147.tif 000003
【００７６】
となる。
【００７７】
その電圧変化により、２段目アンプである差動アンプＡ３の差動対に流れる電流が、トランジスタＱ１１にＩＡ＋ΔＩｃ［Ａ］、トランジスタＱ１２にＩＡ−ΔＩｃ［Ａ］になったとし、トランジスタＱ１１・Ｑ１２のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥをそれぞれＶｂｅ１［Ｖ］、Ｖｂｅ２［Ｖ］とすると、上記の変化ΔＩｃ［Ａ］が、微小な領域（ＩＡ≫ΔＩｃ）では、
【００７８】
【数２】
2005210147.tif 000004
【００７９】
となり、（１）と（２）より、
【００８０】
【数３】
2005210147.tif 000005
【００８１】
が得られる。ここで、ＶＴは熱電圧であり、温度Ｔ＝３００[Ｋ]で約２５.８ｍＶの大きさを持つ。
【００８２】
また、対数変換回路Ａ４で発生する電圧差ΔＶ２［Ｖ］（トランジスタＱ１７・Ｑ１８の各ベース−エミッタ間電圧ＶＢＥの差で作られる電圧差のことである）は、
【００８３】
【数４】
2005210147.tif 000006
【００８４】
となる。
【００８５】
同様に、上記電圧変化により、第３アンプである差動アンプＡ５の差動対に流れる電流が、トランジスタＱ２２にＩＢ＋ΔＩｄ［Ａ］、トランジスタＱ２３にＩＢ−ΔＩｄ［Ａ］になったとし、変化ΔＩｄが微小な領域（ＩＢ≫ΔＩｄ）では、
【００８６】
【数５】
2005210147.tif 000007
【００８７】
となる。（４）と（５）より、
【００８８】
【数６】
2005210147.tif 000008
【００８９】
が得られる。（３）と（６）より、第３アンプからの正と負の出力ΔＶＯ＋［Ｖ］とΔＶＯ−［Ｖ］は、
【００９０】
【数７】
2005210147.tif 000009
【００９１】
及び、
【００９２】
【数８】
2005210147.tif 000010
【００９３】
となる。
【００９４】
以上より、この受光アンプ回路の正出力の感度Ｓ〔Ｖ／Ｗ〕は、フォトダイオードＰＤの変換効率をη〔Ａ／Ｗ〕とすると、次式で与えられる。なお、負出力は下記の式に−をつければよい。
【００９５】
【数９】
2005210147.tif 000011
【００９６】
上式より、２段目アンプである差動アンプＡ３と３段目アンプである差動アンプＡ４の差動対に流す各電流の比により、感度Ｓを設定することができることがわかる。
【００９７】
さらに、抵抗ＲｘがＶＴ／ＩＡよりも十分大きくなるように定数設定すると、上式は以下のようになり、
【００９８】
【数１０】
2005210147.tif 000012
【００９９】
抵抗Ｒｘ・ＲＬ・Ｒｆ１と電流比（ＩＢ／ＩＡ）だけで感度が決まる。電流比を可変させる電流比可変手段として、ここでは、図３に示す、基準電圧ＶｒｅｆとトランジスタＱ２１の間に挿入されている外付け可変抵抗ＲＥＸＴを可変させるようになっているが、電流比可変手段として、図３に示す、基準電圧ＶｒｅｆとトランジスタＱ２５の間の抵抗Ｒｐを外付け可変抵抗ＲＥＸＴとし、これを可変させるようにしても、両方を外付け可変抵抗ＲＥＸＴとして両方を可変させるようにしてもよい。
【０１００】
また、電流ＩＡを作るときの基準となる抵抗は、定電流源Ｉ４の外付け抵抗ＲＥＸＴであり、この抵抗ＲＥＸＴの温度係数は０とする。この場合、電流ＩＢを作るときの基準となる抵抗（図３の抵抗Ｒｐ）の温度係数と、抵抗ＲＬ・Ｒｆ１・Ｒｘの温度係数がすべて等しく、かつＩＡとＩＢが同じ種類の電流源（例えば、基準電圧依存型電流源、バンドギャップ電流源など）であれば、フォトダイオードＰＤを除く受光アンプ回路の感度の温度係数は、温度特性を持たない（温度係数が０）。
【０１０１】
よって、上記受光アンプ回路は、フォトダイオードＰＤの感度の温度係数が０ならば、感度が温度特性を持たない受光アンプ回路となる。
【０１０２】
さらに、フォトダイオードＰＤの感度の温度係数が０でない場合においても、上記抵抗Ｒｐ・ＲＬ・Ｒｆ１・Ｒｘを温度係数の異なる拡散抵抗もしくはポリシリコン抵抗もしくは拡散抵抗とポリシリコン抵抗の両方を用いることで、感度の温度特性を持たない受光アンプ回路が実現できる。
【０１０３】
上記のような受光アンプ回路の構成にすることにより、感度調整用の外付け抵抗をフォトダイオードＰＤから出力された信号を伝達する信号ライン上に直接設ける必要がなく、従来のような積分回路が形成されないために、より高速応答が可能となる。
【０１０４】
また、図３に記載のように、本実施の形態では、上記基準電圧を生成するリファレンスアンプＡ２は、アンプＡ１と同一の回路構成としているので、入力から出力まで対称な回路構成となり、対称性の良い正と負の出力が得られる。
【０１０５】
さらに、リファレンスアンプＡ２の入力に、アンプＡ１の入力に接続されているフォトダイオードＰＤの接合容量と同一の値をもつ、調整容量（ダミーＰＤ）Ｃｄを接続しているので、対称性を増すことができる。
【０１０６】
また、従来例では、正と負両方の出力を得たい場合には、図７、図８に示すような負出力型のアンプと、そのアンプの２段目を非反転アンプに変えた、図９、図１０に示すような正出力型のアンプが必要となり、しかもその対称性はよくない。しかしながら、このような回路構成にすれば、正と負の出力を備えており、しかも回路が完全対称なので、正と負の出力は対称な差動出力となり、その２出力をさらに後段のＩＣで引き算することにより、高精度な同相ノイズ除去が実現できる。
【０１０７】
また、２段目アンプ、３段目アンプの各差動アンプＡ３・Ａ５の差動対に流す電流を決める図３に示す基準電圧Ｖｒｅｆは、外部基準電圧から供給されても、図４に示すようなＩＣ内部に作られた基準電圧生成回路（第２基準電圧生成部）から供給される構成とてもよい。図４に示す基準電圧生成回路は定電圧回路であり、ＰＮＰ型のトランジスタＱ２６と、ＮＰＮ型のトランジスタＱ２７・Ｑ２８と、３つの抵抗Ｒ１０・Ｒ１１・Ｒ１３と、定電流源Ｉ６とからなる。
【０１０８】
電源電圧ＶｃｃとＧＮＤレベルとの間に、抵抗Ｒ１０・Ｒ１１とが直接に接続されており、その接続点がトランジスタＱ２６のベースと接続されている。トランジスタＱ２６のコレクタは接地され、そのエミッタはトランジスタＱ２７のエミッタと接続されている。トランジスタＱ２７のコレクタには定電流源Ｉ６を介して電源電圧Ｖｃｃと接続され、また、トランジスタＱ２７のコレクタとベースとはダイオード接続され、トランジスタＱ２８とでカレントミラー回路を構成している。トランジスタＱ２８のコレクタには電源電圧Ｖｃｃが印加され、トランジスタＱ２８のエミッタは容量Ｃ１を介して接地されると共に、抵抗Ｒ１３を介して取り出される。
【０１０９】
このような構成では、トランジスタＱ２６のベース電流が抵抗Ｒ１０・Ｒ１１に流れる電流と比べて十分小さく（無視できる場合）、かつ、Ｒ１０＝Ｒ１１の場合、トランジスタＱ２６のベース電位は１／２Ｖｃｃとなる。また、トランジスタＱ２６・Ｑ２７・Ｑ２８に流れるコレクタ電流が全て等しいとすると、各トランジスタのベース・エミッタ間の電圧ＶＢＥは等しくなる。
【０１１０】
したがって、Ｖｒｅｆ端子の電圧は、トランジスタＱ２６のベース電圧から、トランジスタＱ２６のＶＢＥとトランジスタＱ２７のＶＢＥだけ上がり、トランジスタＱ２８のＶＢＥだけ下がった点なので、１／２Ｖｃｃ＋ＶＢＥ＋ＶＢＥ−ＶＢＥ＝１／２Ｖｃｃ＋ＶＢＥとなる。
【０１１１】
Ｖｒｅｆがほぼ１／２×Ｖcc＋ＶＢＥであることで、差動対に流す電流値を決める、外付け可変抵抗ＲＥＸＴ及び図３にあるＲｐにかかる電圧にＶＢＥの項が消えるため、ＶＢＥの温度特性がなくなり、より安定な電流を供給することができる。
【０１１２】
しかも、図４の構成では、Ｖｒｅｆ端子とＧＮＤレベルとの間に容量Ｃ１を挿入しているので、この容量Ｃ１にノイズ除去、位相補償等の役割を担わせることができる。
【０１１３】
また、本実施の形態では、対数変換回路Ａ４が、２段目アンプである差動アンプＡ３からの２つの出力電流を対数圧縮して２つの電圧を取り出すにあたり、図３のようにカレントミラーで折り返してから、ベースを共通とするトランジスタＱ１７・Ｑ１８で対数圧縮して電圧を取り出している。これにより、ダイオードＱ１３・Ｑ１４により対数圧縮させ、そのベースを直接３段目アンプである差動アンプＡ５の入力に接続するよりも、差動アンプＡ５の差動対のトランジスタがすぐに飽和に入らないようにすることができ、ダイナミックレンジを広くとることが可能となる。
【０１１４】
以上のように、レーザ光強度をモニタする光ピックアップ素子に用いられる受光アンプ回路において、感度を所望の値にする外付け抵抗を、フォトダイオードＰＤの出力信号を伝達する信号ライン上に直接に設けることがないので、高速応答が可能となる。しかも、初段アンプである１段目アンプのアンプＡ１・Ａ２を対称なアンプ（接地アンプ）構成にすることで、３段目アンプからは、完全対称な正・負の差動出力が得られ、高性能な同相ノイズ除去が可能となる。
【０１１５】
次に、図５、図６を用いて、本発明の実施のその他の形態について説明する。前述の本実施の形態の光ピックアップは、フォトダイオードＰＤに入射する光信号の波長が一種類であり、該１種類の波長の光信号に対して、受光アンプ回路の感度を調整するものであった。これに対し、次なる実施の形態では、フォトダイオードＰＤに入射する光信号の波長が複数種類あり、各波長に対応してゲインを切り換えて感度を調整するものについて説明する。
【０１１６】
ここでは、２種類の波長を扱うことのできる、いわゆるＣＤ−Ｒ／ＲＷとＤＶＤ±Ｒ／ＲＷとの光波長の異なる２種類の光ディスク２を記録／再生可能な装置を例示する。なお、以下、異なる点を中心に説明し、共通する構成については、前述と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【０１１７】
本実施の形態において、上記レーザダイオード３は、ディスクがＣＤ−Ｒ／ＲＷディスクである場合は７８０ｎｍ、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷディスクである場合は６５０ｎｍのレーザ光を発光する。そして、受光アンプ回路では、これらの光信号の波長毎にゲインを切り換え、感度を調整できるようになっている。
【０１１８】
図５は、１段目アンプを構成するアンプＡ１１・Ａ１２において、フォトダイオードＰＤへ入力する光信号の波長に応じてゲイン抵抗（帰還抵抗）を切り換えるタイプのもので、前述した図３における１段目アンプを、該図５に示す回路構成とすることで、波長に応じたゲインの切り換えが可能となる。
【０１１９】
図５における１段目アンプは、トランスインピーダンスアンプであるアンプ（電流電圧変換部）Ａ１１とリファレンスアンプであるアンプ（基準電圧生成部）Ａ１２より構成され、アンプＡ１１・Ａ１２は共に、７８０ｎｍの波長に対応した帰還抵抗（ゲイン抵抗）Ｒｆ１ａ・Ｒｆ２ａと、６５０ｎｍの波長に対応した帰還抵抗（ゲイン抵抗）Ｒｆ１ｂ・Ｒｆ２ｂとを対にして備えている。
【０１２０】
これによれば、上記フォトダイオードＰＤに入射される光信号の波長が７８０ｎｍである場合は、スイッチＳＷ１・ＳＷ２の切り換えにより、対応する帰還抵抗Ｒｆ１ａ・Ｒｆ２ａが選択され、光信号の波長が６５０ｎｍである場合は、スイッチＳＷ１・ＳＷ２の切り換えにより、対応する帰還抵抗Ｒｆ１ｂ・Ｒｆ２ｂが選択される。
【０１２１】
このように、１段目アンプにおける帰還抵抗Ｒｆ１・Ｒｆ２を、波長の種類数設けておき、使用する帰還抵抗Ｒｆ１・Ｒｆ２を波長に応じて選択することで、それぞれの波長に対して感度が設定できる。またその帰還抵抗を温度特性の異なる抵抗で調整することで、それぞれの波長の光信号に対して、感度の温度特性をなくすこともできる。
【０１２２】
なお、図５において、帰還抵抗Ｒｆ１ａと帰還抵抗Ｒｆ２ａとは同一の抵抗値かつ同一の種類を有する抵抗で構成され、同様に、帰還抵抗Ｒｆ２ａと帰還抵抗Ｒｆ２ｂとは同一の抵抗値かつ同一の種類を有する抵抗で構成される。
【０１２３】
また、別の例として、図６に、２段目アンプに差動アンプを３１Ａ・３１Ｂというように複数設けておき、２段目アンプにおいて使用する差動アンプを、フォトダイオードＰＤへ入力する光信号の波長に応じて切り換えるタイプのものを示す。前述した図３における２段目アンプを、該図６に示す回路構成とし、波長に応じて使用する差動アンプを切り換えることで、複数の波長に対応可能となる。
【０１２４】
差動対をなすＮＰＮ型のトランジスタＱ１１ａ・Ｑ１２ａを備えた差動アンプ３１Ａが、波長７８０ｎｍに対応するもので、差動対をなすＮＰＮ型のトランジスタＱ１１ｂ・Ｑ１２ｂを備えた差動アンプ３１Ｂが、波長６５０ｎｍに対応するものである。
【０１２５】
ここで、注目すべきは、それぞれエミッタ間に抵抗Ｒｘ・Ｒｘを有するトランジスタＱ１１ａ・Ｑ１２ａとトランジスタＱ１１ｂ・Ｑ１２ｂにおける２つの出力を１つにまとめていることである。具体的には、１段目アンプにおけるアンプＡ１からの出力がそれぞれの差動対の片側である、トランジスタＱ１１ａとトランジスタＱ１１ｂのベースに共通に接続され、アンプＡ２からの出力が差動対のもう一方側のトランジスタＱ１２ａとトランジスタＱ１２ｂのベースに共通に接続される。
【０１２６】
トランジスタＱ１１ａ・Ｑ１１ｂ、トランジスタＱ１２ａ・Ｑ１２ｂのコレクタもそれぞれ共通に接続され、そのコレクタにはダイオード接続されたトランジスタＱ１３・Ｑ１４がそれぞれ接続されており、図３に示すトランジスタＱ１５・Ｑ１６とで構成するカレントミラー回路により２つの出力電流が、次段の対数変換回路Ａ４に入力される。また、それぞれの差動対の電流源を、電気的スイッチＳＷ３とＳＷ４によって択一的に電力付勢することで、差動アンプ３１Ａにおける定電流源Ｉ４Ａ或いは差動アンプ３１Ｂの定電流源Ｉ４Ｂのうちの何れか一方のみが能動化され、他方の差動アンプの定電流源が不能動化され、差動アンプ３１Ａ・３１Ｂの切り換えを行う。
【０１２７】
差動アンプ３１Ａの定電流源Ｉ４Ａは、ＮＰＮ型のトランジスタＱ２０ａ・Ｑ２１ａと、２つの抵抗Ｒ１ａ・Ｒ２ａと、可変抵抗ＲＥＸＴ＿ＣＤとを備えて構成され、基準電圧Ｖｒｅｆと可変抵抗ＲＥＸＴ＿ＣＤとで決まる電流２ＩＡａ［Ａ］を差動アンプ３１Ａに流すように形成されている
また、差動アンプ３１Ｂの定電流源Ｉ４Ｂは、ＮＰＮ型のトランジスタＱ２０ｂ・Ｑ２１ｂと、２つの抵抗Ｒ１ｂ・Ｒ２ｂと、抵抗ＲＥＸＴ＿ＤＶＤとを備えて構成され、基準電圧Ｖｒｅｆと可変抵抗ＲＥＸＴ＿ＤＶＤとで決まる電流２ＩＡｂ［Ａ］を差動アンプ３１Ｂに流すように形成されている
上記のような構成にすることにより、上記フォトダイオードＰＤに入射される光信号の波長が異なる場合（図６では、２段目アンプの差動アンプを２つ設けて２波長（例えば、ＣＤ:７８０ｎｍ、ＤＶＤ:６５０ｎｍ）に対応する例を示している）に、それぞれの波長に対して、感度が設定でき、感度を決定する抵抗を温度特性の異なる抵抗で調整することで、それぞれの波長の光信号に対して、感度の温度特性をなくすこともできる。
【０１２８】
また、ここでは、２段目アンプＡ３における差動アンプの数を光信号の波長の種類に応じて複数としたが、図３に示す３段目アンプＡ５における差動アンプの数を光信号の波長の種類に応じて複数として、上記と同様に切り換えるようにしても、同様の効果が得られる。
【０１２９】
そして、さらなる別の例として、前述した図３における１段目アンプを図５に示す回路構成のように、スイッチで切り換えられる帰還抵抗を複数備えた構成とすると共に、図３における２段目アンプ或いは３段目アンプ、或いは２段目アンプと３段目アンプの両方ともを、図６に示す回路構成のように、スイッチに切り換えられる差動アンプを複数備えた構成としてもよい。また、図３における２段目アンプと３段目アンプとを、図６に示す回路構成のように、スイッチに切り換えられる差動アンプを複数備えた構成としてもよい。
【０１３０】
これによれば、例えば１段目アンプが３つの帰還抵抗を備えた構成で、２段目アンプが３つの差動アンプを備えた構成とした場合、「３×３」の９通りのゲイン調整が可能となり、切り換え可能に備えさせた、１段目の帰還抵抗の数「３」と、２段目の差動アンプの数「３」を足した数「６」よりも多い段数のゲイン調整が可能となる。
【０１３１】
同様に、例えば２段目アンプと３段目アンプがそれぞれ３つの差動アンプを備えた構成とした場合も、「３×３」の９通りのゲイン調整が可能となり、２段目、３段目の差動アンプの数を足した数「６」よりも多い段数のゲイン調整が可能となる。
【０１３２】
同様に、例えば１段目アンプが３つの帰還抵抗を備えた構成で、２段目アンプ、３段目アンプがそれぞれ２つの差動アンプを備えた構成とした場合、「３×２×２」の１２通りのゲイン調整が可能となり、切り換え可能に備えさせた、１段目の帰還抵抗の数「３」と、２段目の差動アンプの数「２」、３段目の差動アンプの数「２」を足した数７よりも多い段数のゲイン調整が可能となる。
【０１３３】
このように、１段目アンプの帰還抵抗の数を複数とすると共に、２段目アンプ及び／又は３段目アンプの差動アンプの数を複数とする、或いは２段目アンプ及び３段目アンプの差動アンプ数をそれぞれ複数とし、組合せを制御することで、切り換え可能に備えさせた帰還抵抗数及び差動アンプ数の合計数よりも多くの段数にてゲインの切り換えが可能となり、波長種類数が多い場合や複数の感度設定が必要な場合に非常に有効である。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
ディスクを再生及び／または記録可能な装置に用いられる光ピックアップ素子や、それにおける受光アンプ回路に利用でき、いわゆるＣＤ−Ｒ／ＲＷとＤＶＤ±Ｒ／ＲＷの両方に対応可能な機種にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の実施の一形態の受光アンプ回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図１の受光アンプ回路を備えた記録／再生装置における光学系を説明するための図である。
【図３】図１のブロック図の具体的な回路構成を示す回路図である。
【図４】図３にある基準電圧Ｖｒｅｆを生成する回路構成を具体的に示す回路図である。
【図５】図３に示す１段目アンプを切り換え可能としたときの電気的構成を示すブロック図である。
【図６】図３に示す２段目アンプを切り換え可能としたときの具体的な電気的構成を示す回路図である。
【図７】光ピックアップ素子における従来の受光アンプ回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】光ピックアップ素子における従来の別の受光アンプ回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】図７の従来例の受光アンプ回路を正出力とする場合の構成を説明する図である。
【図１０】図８の従来例の受光アンプ回路を正出力とする場合の構成を説明する図である。
【図１１】従来例の受光アンプ回路において形成される積分器を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１    記録／再生装置
２    光ディスク
３    レーザダイオード（発光素子）
ＰＤ    フォトダイオード（受光素子）
Ａ１    アンプ（１段目アンプ、電流電圧変換部）
Ａ２    アンプ（第１基準電圧生成部）
Ａ３    差動アンプ（２段目アンプ）
Ａ４    対数変換回路
Ａ５    差動アンプ（３段目アンプ）
Ｉ４Ａ    定電流源
Ｉ４Ｂ    定電流源
Ｑ１１，Ｑ１２    ＮＰＮ型のトランジスタ（２段目アンプの差動対）
Ｑ２２，Ｑ２３    ＮＰＮ型のトランジスタ（３段目アンプの差動対）
Ｑ１１ａ，Ｑ１２ａ    ＮＰＮ型のトランジスタ（２段目アンプの差動対）
Ｑ１１ｂ，Ｑ１２ｂ    ＮＰＮ型のトランジスタ（２段目アンプの差動対）
ＲＥＸＴ    外付け可変抵抗（電流比可変手段）
ＲＥＸＴ＿ＣＤ    外付け可変抵抗（電流比可変手段）
ＲＥＸＴ＿ＤＶＤ    外付け可変抵抗（電流比可変手段）
ＳＷ３,ＳＷ４    スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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