(57)【要約】【課題】  簡素な回路構成で、多数の利得の間で利得の切り換えを行うことが可能であり、また、最適な位相特性や周波数特性が得られうる可変利得増幅回路および光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】  受光アンプ回路は、増幅器２と、増幅器２の出力を増幅器２の入力に帰還させる帰還ループとして、互いに異なる抵抗値の帰還回路３−１〜３−Ｌを含む複数の帰還ループの何れかを選択して使用するためのスイッチ４−１〜４−Ｌとに加えて、並列に接続された、互いに利得の異なる複数の増幅器７−１〜７−Ｍと、これら増幅器７−１〜７−Ｍの何れかを選択して使用するためのスイッチ８を備え、スイッチ４−１〜４−Ｌの切り換えとスイッチ８の切り換えとの組み合わせによって回路全体の利得を切り換えることができるようになっている。【選択図】  図１
2005303684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１増幅器と、
上記第１増幅器の出力を上記第１増幅器の入力に帰還させる帰還ループと、
帰還ループの帰還率を切り換えることによって上記第１増幅器の利得を切り換える第１の利得切換手段とを備える利得可変増幅回路において、
並列に接続された、互いに利得の異なる複数の第２増幅器と、
使用する第２増幅器を切り換えることによって回路全体の利得を切り換える第２の利得切換手段とをさらに備えることを特徴とする利得可変増幅回路。
【請求項２】
上記帰還ループは、上記第１増幅器の出力と上記第１増幅器の入力との間に並列に接続された複数の帰還ループであり、
上記複数の帰還ループには、異なる抵抗値を有する帰還抵抗がそれぞれ設けられ、
上記第１の利得切換手段は、使用する帰還ループを切り換えることによって上記第１増幅器の利得を切り換えるものであることを特徴とする請求項１記載の利得可変増幅回路。
【請求項３】
上記第１増幅器の特性を制御する特性制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の利得可変増幅回路。
【請求項４】
上記特性制御手段は、互いに異なるバイアス電流を第１増幅器に与える複数のバイアス手段と、
第１増幅器に与えられるバイアス電流を制御するバイアス制御手段とを含むことを特徴とする請求項３記載の利得可変増幅回路。
【請求項５】
上記バイアス制御手段は、第１の利得切換手段による帰還ループの切り換えに応じて、第１増幅器に与えられるバイアス電流を制御するものであることを特徴とする請求項４記載の利得可変増幅回路。
【請求項６】
上記複数のバイアス手段は、同一極性のバイアス電流を第１増幅器に与えるものであることを特徴とする請求項４記載の利得可変増幅回路。
【請求項７】
上記複数のバイアス手段のうちの少なくとも１つは他と逆極性のバイアス電流を第１増幅器に与えるものであることを特徴とする請求項４記載の利得可変増幅回路。
【請求項８】
光記録媒体を再生するための光ピックアップ装置において受光素子の出力信号を増幅するために使用されることを特徴とする請求項１記載の利得可変増幅回路。
【請求項９】
光記録媒体を再生するための光ピックアップ装置において、
光記録媒体からの反射光を検出するための受光素子と、
受光素子の出力信号を増幅するための、請求項１ないし８記載の利得可変増幅回路とを備えることを特徴とする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、多種の信号を処理するために帰還ループの帰還率を切り換えることにより利得（ゲイン）が可変な増幅回路（利得可変増幅回路）に関するものであり、特に、光ディスクからの反射光を受光する受光素子からの信号を可変の利得で増幅する受光アンプ回路に関するものである。また、本発明は、上記受光アンプ回路を備える光ピックアップ装置、特にＣＤ−Ｒ(Compact Disc Recordable)などの書き込み可能な光ディスクを再生するのに好適な光ピックアップ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクを再生するための光ピックアップ装置においては、光ディスクからの反射光を受光して信号に変換する受光素子と、この受光素子の出力信号を増幅する増幅回路（受光アンプ回路）とが使用されている（特許文献１参照）。１種類の再生専用光ディスク、例えばＣＤを再生するための光ピックアップ装置においては、この増幅回路として固定の利得を有する増幅回路が使用されていた。
【０００３】
その後、ＣＤ−Ｒなどの書き込み可能な光ディスクが登場したことにより、光ディスク再生用の受光アンプ回路には、利得の切り換えが要望されるようになってきた。これは、以下の理由である。すなわち、まず、書き込み可能な光ディスクでは、書き込み時には、書き込み用のレーザ光が光ディスクに照射・反射され、受光素子に入射されたレーザ光を信号として検出する。このとき、書き込み用のレーザ光は、再生用のレーザ光と比較して強いレーザ光であるので、信号を飽和させることなく検出するために、受光アンプ回路の利得を減少させることが必要になる。また、書き込み可能な光ディスクでは、再生専用光ディスクに対し、構造上の違いにより高反射率部と低反射率部との反射率差が異なる。そのため、再生専用光ディスクと書き込み可能な光ディスクとを共通の受光アンプ回路を用いて再生すると、両者の再生時で出力信号の振幅が異なることになる。出力信号の振幅が異なることは、出力信号の振幅が大きすぎて信号が飽和する現象や、出力信号の振幅が小さすぎて信号の再生が正確に行えなくなる現象を招く可能性がある。そのため、受光アンプ回路は、再生専用光ディスクの再生時に適した利得と、書き込み可能な光ディスクの再生時に適した利得との間で利得の切り換えが可能になっていることが要望される。
【０００４】
さらに、一般にＣＤ−ＲなどのようなＣＤファミリーの書き込み可能な光ディスクよりも高速で書き込みが行われるＤＶＤ−Ｒ(Digital Versatile Disc Recordable)などの書き込み可能な光ディスクでは、書き込み時に平均値サーボが採用されていることにより、書き込み速度の違いによっても出力信号の振幅の違いが生じる。そのため、多数（３種類以上）の書き込み速度に応じた複数の異なる利得の間で利得の切り換えが可能になっていることが受光アンプ回路に要望されている。
【０００５】
また、現在、多種多様な光ディスクが登場しており、多種多様な光ディスクに対応するためにも、受光アンプ回路には多数（３種類以上）の異なる利得の間で利得の切り換えが可能になっていることが要望されている。
【０００６】
そこで、従来より、受光素子の出力信号を増幅する増幅回路（受光アンプ回路）として、可変利得増幅回路が提案されている。従来の利得可変型の受光アンプ回路の一例を図５に示す。
【０００７】
図５に示すように、利得可変型の受光アンプ回路１００は、フォトダイオード等の受光素子１０１からの信号を基準電圧Ｖｒｅｆを用いて増幅するための増幅器１０２と、増幅器１０２の出力を増幅器１０２の入力に帰還させるための２つの帰還回路１０４・１０５とを備えている。これら帰還回路１０４・１０５は、増幅器１０２の出力と入力との間に並列に接続されており、対応するスイッチ１０８・１０９により選択できるようになっている。すなわち、帰還回路１０４・１０５を介する帰還ループの導通／遮断が、スイッチ１０８・１０９により制御されている。また、増幅器１０２の出力と帰還回路１０４・１０５との間にはそれぞれ、帰還回路１０４・１０５を選択するためのバッファアンプ１０６・１０７が設けられている。
【０００８】
帰還回路１０４・１０５の各々は、図６に示すように、帰還ループの帰還率を調整することで受光アンプ回路１００の利得（ゲイン）を調整するためのゲイン抵抗１７と、位相補償（受光アンプ回路１００が発振しないように位相を調整すること）を行うための位相補償キャパシタ１８とを並列に接続した回路である。帰還回路１０４と帰還回路１０５とは、それぞれを介した帰還ループの帰還率が異なる（減衰率が互いに異なる）ように、異なる抵抗値を持つゲイン抵抗１７で構成されている。
【０００９】
上記受光アンプ回路１００では、例えば光ディスクの種類に応じて、図示しない制御回路から、スイッチ１０８・１０９のいずれかを導通させるように指示する指示信号がスイッチ１０８・１０９に入力される。これにより、スイッチ１０８・１０９のいずれかが導通し、バッファアンプ１０６および帰還回路１０４を介する第１の帰還ループと、バッファアンプ１０７および帰還回路１０５を介する第２の帰還ループとのいずれが導通する。ここで、帰還回路１０５を構成するゲイン抵抗１７の抵抗値が、帰還回路１０４を構成するゲイン抵抗１７の抵抗値よりも大きい、すなわち、第２の帰還ループの帰還率が第１の帰還ループの帰還率より低いとする。この場合、スイッチ１０９の導通時には、より帰還率が低い第２の帰還ループのみを使用することになり、受光アンプ回路１００の利得がより高くなる。逆に、スイッチ１０８の導通時には、より帰還率が高い第１の帰還ループのみを使用することになり、受光アンプ回路１００の利得がより低くなる。このようにして、上記受光アンプ回路１００では、スイッチ１０８・１０９によって利得が切り換えられる。
【００１０】
また、第１の帰還ループの使用時および第２の帰還ループの使用時のそれぞれにおける上記受光アンプ回路１００の位相特性は、帰還回路１０４・１０５の時定数の調整、すなわち帰還回路１０４・１０５の位相補償キャパシタ１８のキャパシタンスを調整することによって最適な特性となるように調整される。
【特許文献１】特開２００１−２０２６４６（２００１年７月２７日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＤＶＤ−Ｒなどの書き込み可能な光ディスクに対する書き込み速度の高速化に伴い、光ディスク再生用の受光アンプへの入射光量は増大し、要望される利得の範囲も広範囲になってきている。そのため、光ディスク再生用の受光アンプには、より多くの利得の間で利得の切り換えを可能とすることが要望されている。
【００１２】
しかしながら、上記従来の構成では、切り換える利得の数が多くなった場合、その数に応じて帰還回路の数を増やすことが必要となり、回路構成が複雑になる。また、上述したような帰還ループの帰還率を変化させることによって利得を調整する方法では、帰還ループの帰還率をあまりに大きく変化させると、最適な位相特性（応答速度や安定性）や周波数特性が得られ難くなる。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な回路構成で、多数の利得の間で利得の切り換えを行うことが可能であり、また、最適な位相特性や周波数特性が得られうる可変利得増幅回路および光ピックアップ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の可変利得増幅回路は、上記の課題を解決するために、第１増幅器と、上記第１増幅器の出力を上記第１増幅器の入力に帰還させる帰還ループと、帰還ループの帰還率を切り換えることによって上記第１増幅器の利得を切り換える第１の利得切換手段とを備える利得可変増幅回路において、並列に接続された、互いに利得の異なる複数の第２増幅器と、使用する第２増幅器を切り換えることによって回路全体の利得を切り換える第２の利得切換手段とをさらに備えることを特徴としている。
【００１５】
また、上記構成によれば、第１の利得切換手段による利得の切り換えと第２の利得切換手段による利得の切り換えとの組み合わせにより、簡素な回路構成で、利得可変増幅回路の利得を多数の値に調整できる。
【００１６】
この点について、より詳細に説明する。まず、Ｓ／Ｎ比や出力オフセット電圧等の特性の観点のみから見れば、第１増幅器のように帰還ループの切り換えにより利得の切り換えを行うことが望ましい。しかしながら、図５に示すように、帰還ループの切り換えにより利得を可変にするのみでは、選択されていない帰還回路等が、選択されている帰還回路等に対して寄生成分となる。また、素子間の配線が冗長になり、配線の抵抗成分・容量成分も増大する。そのため、図５に示す構成では、帰還ループの切り換えによる利得の可変数を多くすると、これらの寄生成分が増大することにより、増幅器の特性に大きく依存する利得可変増幅回路の応答特性が劣化する。これに対し、本発明の構成によれば、全体の利得可変数は第１の利得切換手段による利得の切り換え数と第２の利得切換手段による利得の切り換え数とを積算した数となるので、全体の利得可変数を多くした場合であっても、帰還ループの切り換えによる利得の切り換え数（利得可変数）を少なくすることができる。その結果、寄生成分を削減し、応答特性を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の対象物（利得可変増幅回路）は民生品であるので、回路設計を行う上で、回路の小型化・低価格化を念頭に置いておかなければならない。従来の利得可変増幅回路、特に図５のような飽和しないスイッチ回路によって帰還回路を選択するような構成では、利得可変数の増大に伴う回路規模の増大は顕著である。例えば、利得可変増幅回路全体の利得可変数を９にする場合、図５に示す受光アンプ回路１００では、帰還回路の数が９個となり、回路規模が大きくなる。これに対し、本発明の構成では、利得可変増幅回路全体の利得を9にする場合、第１の利得切換手段による利得の切り換え数が３、第２の利得切換手段による利得の切り換え数が３となるので、回路規模を縮小できる。
【００１８】
また、上記構成によれば、第２の利得切換手段を設けたことで第１の利得切換手段において帰還ループの帰還率をそれほど大きく変化させなくてよいので、最適な位相特性（応答速度や安定性）や周波数特性を得ることができる。
【００１９】
本発明の可変利得増幅回路では、上記帰還ループは、上記第１増幅器の出力と上記第１増幅器の入力との間に並列に接続された複数の帰還ループであり、上記複数の帰還ループには、異なる抵抗値を有する帰還抵抗がそれぞれ設けられ、上記第１の利得切換手段は、使用する帰還ループを切り換えることによって上記第１増幅器の利得を切り換えるものであることが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、使用する帰還ループを切り換えることにより、利得だけでなく位相特性なども同時に切り換えることができる。
【００２１】
また、本発明の可変利得増幅回路は、上記第１増幅器の特性（位相特性や周波数特性）を制御する特性制御手段をさらに備えることが好ましい。
【００２２】
上記構成によれば、特性を制御することによって、応答速度や安定性、周波数特性等を最適化することができる。
【００２３】
また、上記特性制御手段は、互いに異なるバイアス電流を第１増幅器に与える複数のバイアス手段と、第１増幅器に与えられるバイアス電流を制御するバイアス制御手段とを含むことが好ましい。
【００２４】
上記構成によれば、応答速度および安定性を最適化することができる。
【００２５】
また、上記バイアス制御手段は、第１の利得切換手段による帰還ループの切り換えに応じて、第１増幅器に与えられるバイアス電流を制御するものであることが好ましい。
【００２６】
上記構成によれば、上記帰還ループの切り換えによる応答速度および安定性の変化を補償して十分な応答速度および安定性を得ることができる。
【００２７】
上記バイアス制御手段は、入力信号の振幅が大きくなるに従って第１増幅器に与えられるバイアス電流を小さくするようになっていてもよい。
【００２８】
上記複数のバイアス手段は、同一極性のバイアス電流を第１増幅器に与えるものであってもよい。
【００２９】
上記構成によれば、容易に大きいバイアス電流を第１増幅器に与えることができるので、容易に応答速度を速くすることができる。
【００３０】
上記複数のバイアス手段のうちの少なくとも１つは他と逆極性のバイアス電流を第１増幅器に与えるものであってもよい。
【００３１】
上記構成によれば、容易に小さいバイアス電流を第１増幅器に与えることができるので、容易に安定性を高めることができる。
【００３２】
本発明の利得可変増幅回路は、光記録媒体を再生するための光ピックアップ装置において受光素子の出力信号を増幅するために使用されるものであることが好ましい。
【００３３】
上記構成によれば、簡素な回路構成で、多数の利得の間で利得の切り換えを行うことが可能であり、また、最適な位相特性や周波数特性が得られうる光ピックアップ装置用受光アンプ回路（光記録媒体を再生するための光ピックアップ装置において受光素子の出力信号を増幅するために使用される増幅回路）を提供することができる。
【００３４】
本発明の光ピックアップ装置は、上記の課題を解決するために、光記録媒体を再生するための光ピックアップ装置において、光記録媒体からの反射光を検出するための受光素子と、受光素子の出力信号を増幅するための、請求項１ないし８記載の利得可変増幅回路とを備えることを特徴としている。
【００３５】
上記構成によれば、前記の利得可変増幅回路を備えるので、簡素な回路構成で、利得可変増幅回路の利得を多数の値に調整でき、また、最適な位相特性（応答速度や安定性）や周波数特性を持つ光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明に係る利得可変増幅回路および光ピックアップ装置は、以上のように、帰還ループの帰還率を切り換えることによって第１増幅器の利得を切り換える第１の利得切換手段に加えて、利得の異なる複数の第２増幅器を切り換えることによって回路全体の利得を切り換える第２の利得切換手段を備えているので、簡素な回路構成で利得可変増幅回路の利得を多数の値に調整できる。また、帰還ループの帰還率をそれほど大きく変化させなくてよいので、最適な位相特性や周波数特性を得ることができる。それゆえ、本発明は、簡素な回路構成で、多数の利得の間で利得の切り換えを行うことが可能であり、また、最適な位相特性や周波数特性が得られうる可変利得増幅回路および光ピックアップ装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１および図６に基づいて説明すると以下の通りである。
図１に示すように、本発明の利得可変増幅回路の実施の一形態としての受光アンプ回路は、入射光を電気信号に変換するフォトダイオード等の受光素子１からの信号を増幅する第１の利得可変増幅段（前置増幅器）１１と、第１の利得可変増幅段１１の出力信号を受けてこの信号をさらに増幅する第２の利得可変増幅段１２と、第２の利得可変増幅段１２の出力信号をさらに増幅して出力電圧Ｖｏｕｔとして外部へ出力する第３の利得可変増幅段１３とを備えている。
【００３８】
第１の利得可変増幅段１１は、図５に示す従来の受光アンプ回路１００と同様に、選択可能なＬ個（Ｌは２以上の整数）の帰還回路３−１〜３−Ｌを持つ。すなわち、第１の利得可変増幅段１１は、増幅器（第１の増幅器）２と、増幅器２の出力を増幅器２の入力に帰還させるためのＬ個（Ｌは２以上の整数）の帰還回路３−１〜３−Ｌと、増幅器２の出力信号を出力するためのバッファアンプ６とを備えている。これら帰還回路３−１〜３−Ｌは、増幅器２の出力と入力との間に並列に接続されており、対応するスイッチ４−１〜４−Ｌにより選択できるようになっている。すなわち、帰還回路３−１〜３−Ｌを介する帰還ループの導通／遮断が、スイッチ４−１〜４−Ｌにより制御されている。また、増幅器２の出力と帰還回路３−１〜３−Ｌとの間にはそれぞれ、バッファアンプ５−１〜５−Ｌが設けられている。
【００３９】
帰還回路３−１〜３−Ｌの各々は、図６に示すように、帰還ループの帰還率を調整することで第１の利得可変増幅段１１の利得（ゲイン）を調整するためのゲイン抵抗１７と、位相補償を行うための位相補償キャパシタ１８とを並列に接続した回路である。帰還回路３−１〜３−Ｌは、それぞれを介した帰還ループの帰還率が異なる（減衰率が互いに異なる）ように、異なる抵抗値を持つゲイン抵抗１７で構成されている。
【００４０】
第１の利得可変増幅段１１では、例えば再生する光ディスクの種類に応じた、動作モードを示す信号が受光アンプ回路の外部から入力され、この信号に基づいて、スイッチ制御回路１４からスイッチ４−１〜４−Ｌのいずれかを導通させるように指示する指示信号がスイッチ４−１〜４−Ｌに入力される。これにより、指示信号に基づいてスイッチ４−１〜４−Ｌのいずれかが導通し、バッファアンプ５−１および帰還回路３−１を介する第１の帰還ループと、バッファアンプ５−２および帰還回路３−２を介する第２の帰還ループと、・・・、バッファアンプ５−Ｌおよび帰還回路３−Ｌを介する第Ｌの帰還ループとのいずれが導通する。ここで、帰還回路３−２を構成するゲイン抵抗１７の抵抗値が、帰還回路３−１を構成するゲイン抵抗１７の抵抗値よりも大きい、すなわち、第２の帰還ループの帰還率が第１の帰還ループの帰還率より低いとする。この場合、スイッチ４−２の導通時には、より帰還率が低い第２の帰還ループのみを使用することになり、第１の利得可変増幅段１１の利得がより高くなる。逆に、スイッチ４−１の導通時には、より帰還率が高い第１の帰還ループのみを使用することになり、第１の利得可変増幅段１１の利得がより低くなる。このようにして、第１の利得可変増幅段１１では、スイッチ４−１〜４−Ｌによって利得がＬ段階で切り換えられる。したがって、この場合、増幅器２の利得を切り換える第１の利得切換手段は、スイッチ４−１〜４−Ｌおよびスイッチ制御回路１４によって構成される。
【００４１】
第２の利得可変増幅段１２には、第１の利得可変増幅段１１の出力信号が入力される。第２の利得可変増幅段１２は、第１の利得可変増幅段１１の出力を受けるスイッチ８と、スイッチ８によって選択可能なＭ個（Ｍは２以上の整数）の増幅器（第２の増幅器）７−１〜７−Ｍとを備えている。増幅器７−１〜７−Ｍは、互いに異なる利得を持っている。スイッチ８には、動作モードに応じて、スイッチ制御回路１４から、増幅器７−１〜７−Ｍのいずれかを第１の利得可変増幅段１１の出力に接続するように指示する指示信号が入力される。スイッチ８は、この指示信号に基づいて増幅器７−１〜７−Ｍのいずれかを第１の利得可変増幅段１１の出力に接続する。これにより、第１の利得可変増幅段１１の出力信号は、増幅器７−１〜７−Ｍのいずれかに入力されて増幅される。このようにして、第２の利得可変増幅段１２では、スイッチ８によって利得がＭ段階で切り換えられる。したがって、この場合、第２の利得切換手段は、スイッチ８およびスイッチ制御回路１４によって構成される。
【００４２】
第３の利得可変増幅段１３には、第２の利得可変増幅段１２の出力信号が入力される。第３の利得可変増幅段１３は、第２の利得可変増幅段１２の出力を受けるスイッチ１０と、スイッチ１０によって選択可能なＮ個（Ｎは２以上の整数）の増幅器９−１〜９−Ｎとを備えている。増幅器９−１〜９−Ｎは、互いに異なる利得を持っている。スイッチ１０には、動作モードに応じて、スイッチ制御回路１４から、増幅器９−１〜９−Ｎのいずれかを第２の利得可変増幅段１２の出力に接続するように指示する指示信号が入力される。スイッチ１０は、この指示信号に基づいて増幅器９−１〜９−Ｎのいずれかを第２の利得可変増幅段１２の出力に接続する。これにより、第２の利得可変増幅段１２の出力信号は、増幅器９−１〜９−Ｎのいずれかに入力されて増幅される。このようにして、第３の利得可変増幅段１３では、スイッチ１０によって利得がＮ段階で切り換えられる。このスイッチ１０およびスイッチ制御回路１４も、第２の利得切換手段を構成する。
【００４３】
以上のように、本実施形態に係る受光アンプ回路は、第１の利得可変増幅段１１がＬ段、次段の第２の利得可変増幅段１２がＭ段、さらに次段の第３の利得可変増幅段１３がＮ段の利得を持っているので、Ｌ×Ｍ×Ｎ種類の利得を持つことが可能となる。すなわち、本実施形態に係る受光アンプ回路は、（Ｌ×Ｍ×Ｎ）段階で利得を調整することが可能である。また、図５に示す従来の受光アンプ回路においてＬ×Ｍ×Ｎ種類の利得を持たせようとした場合、帰還回路、スイッチ、およびバッファアンプが（Ｌ×Ｍ×Ｎ）個ずつ必要になり、回路構成が複雑になるが、本実施形態に係る受光アンプ回路は、それと比較すると簡素な回路構成である。なお、回路規模を最小化するためには、第１の利得可変増幅段の利得可変数Ｌ、第２の利得可変増幅段１２の利得可変数Ｍ、および第３の利得可変増幅段１３の利得可変数Ｎを、所望の利得可変数Ｌ×Ｍ×Ｎが所望の利得可変数となるように、かつ、利得可変数の合計（Ｌ＋Ｍ＋Ｎ）ができるだけ最小となるように設定することが好ましい。
【００４４】
また、本実施形態に係る受光アンプ回路では、第２の利得可変増幅段１２および第３の利得可変増幅段１３を設けたことで帰還ループの帰還率をそれほど大きく変化させなくてよいので、最適な位相特性や周波数特性を得ることができる。
【００４５】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について図２に基づいて説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００４６】
本実施形態に係る受光アンプ回路は、第１の利得可変増幅段１１に代えて第１の利得可変増幅段２１を備える以外は、実施の形態１に係る受光アンプ回路と同一の構成を備えている。第１の利得可変増幅段２１は、増幅器２に代えて増幅器（第１の増幅器）２２を備え、可変バイアス電流供給回路（特性制御手段）２３をさらに備える以外は、実施の形態１における第１の利得可変増幅段１１と同一の構成を備えている。
【００４７】
受光素子１への入射光は、受光素子１で電気信号に変換され、この電気信号は増幅器２２に入力されて増幅される。増幅器２２は、受光素子１からの信号を増幅するトランジスタ２４と、能動負荷となるトランジスタ２５とを備えている。トランジスタ２４は、ｎｐｎ形トランジスタであり、ベースが受光素子１に、エミッタがグランドにそれぞれ接続されている。また、トランジスタ２５は、ｐｎｐ形トランジスタであり、エミッタが電源電圧Ｖｃｃを供給する電源線に、コレクタがトランジスタ２４のコレクタにそれぞれ接続されている。増幅器２２は、トランジスタ２４およびトランジスタ２５のコレクタ同士を繋ぐ配線から信号を出力するようになっている。
【００４８】
可変バイアス電流供給回路２３は、増幅器２２へ可変バイアス電流を供給する、すなわちトランジスタ２４へ可変バイアス電流を供給するものである。可変バイアス電流供給回路２３は、トランジスタ２６および２７−１〜２７−Ｌと、電圧源２８−１〜２８−Ｌと、スイッチ２９−１〜２９−Ｌと、スイッチ制御回路３０とを備えている。トランジスタ２６および２７−１〜２７−Ｌと、電圧源２８−１〜２８−Ｌとによって、複数のバイアス手段が構成されている。また、スイッチ２９−１〜２９−Ｌおよびスイッチ制御回路３０によってバイアス制御手段が構成されている。
【００４９】
トランジスタ２６は、ｐｎｐ形トランジスタであり、ベースがトランジスタ２５のベースに、エミッタが電源電圧Ｖｃｃを供給する電源線にそれぞれ接続されている。トランジスタ２５のベースおよびトランジスタ２６のベースおよびコレクタは、並列接続されたＬ個のトランジスタ２７−１〜２７−Ｌのコレクタ−エミッタを介してグランドに接続されている。すなわち、トランジスタ２７−１〜２７−Ｌは、ｎｐｎ形トランジスタであり、コレクタがトランジスタ２５および２６のベースに接続され、エミッタがグランドに接続されている。トランジスタ２７−１〜２７−Ｌのベースは、スイッチ制御回路３０によって制御されるスイッチ２９−１〜２９−Ｌを介して、電圧源２８−１〜２８−Ｌに接続されている。電圧源２８−１〜２８−Ｌは、同一極性で、かつ互いに異なる電圧Ｖｂｉａｓ１〜ＶｂｉａｓＬを出力するようになっている。電圧源２８−１〜２８−Ｌの出力する電流Ｖｂｉａｓ１〜ＶｂｉａｓＬは各々、対応する帰還回路３−１〜３−Ｌの帰還量に応じた正極性（あるいは負極性）のバイアス電流がトランジスタ２４に与えられるように設定されている。
【００５０】
電圧源２８−１〜２８−Ｌは、図７に示すように、カレント・ミラー回路で構成され、カレント・ミラー回路のダイオードがトランジスタ２７−１〜２７−Ｌのベースに接続されたものである。
【００５１】
次に、第１の利得可変増幅段２１の動作について説明する。増幅器２２へのバイアスはトランジスタ２６に流れる電流によって決定される。この増幅器２２へのバイアスの値は、選択可能なトランジスタ２７−１〜２７−Ｌによって切り換えられる。すなわち、まず、スイッチ制御回路３０が、スイッチ２９−１〜２９−Ｌのうち、スイッチ４−１〜４−Ｌによって選択された帰還回路（３−１〜３−Ｌの何れか）の帰還量に対応した電圧源（２８−１〜２８−Ｌの何れか）に接続された１つのスイッチだけを導通させる。これにより、スイッチ４−１〜４−Ｌによって選択された帰還回路（３−１〜３−Ｌの何れか）の帰還量に応じたバイアス電流がトランジスタ２４に与えられる。このようにして、スイッチ制御回路３０およびスイッチ２９−１〜２９−Ｌは、スイッチ４−１〜４−Ｌによる帰還ループの切り換えに応じて、増幅器２２に与えられるバイアス電流を制御するものである。これによって、選択された帰還回路（３−１〜３−Ｌの何れか）の帰還量に応じて、増幅器２２のバイアス状態を切り換えることができる。すなわち、例えば、帰還ループの帰還率が小さくなるに従って増幅器２２へのバイアス電流を大きくすることができる。これにより、帰還ループの帰還率が小さくすることによる応答速度や安定性の低下を補償して、十分な応答速度および安定性を確保することができる。
【００５２】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施形態について図３に基づいて説明すると以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１または２にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００５３】
本実施形態に係る受光アンプ回路は、第１の利得可変増幅段２１に代えて第１の利得可変増幅段３１を備える以外は、実施の形態２に係る受光アンプ回路と同一の構成を備えている。第１の利得可変増幅段３１は、基本構成は実施の形態２における第１の利得可変増幅段２１と同様であるが、可変バイアス電流供給回路２３に代えて可変バイアス電流供給回路（特性制御手段）３３をさらに備えている点のみが第１の利得可変増幅段２１と異なる。
【００５４】
可変バイアス電流供給回路３３は、増幅器２２へ可変バイアス電流を供給する、すなわちトランジスタ２４へ可変バイアス電流を供給するものである。可変バイアス電流供給回路３３は、トランジスタ２６・２７・３４・３５・３６と、電圧源３７と、電圧源３８と、スイッチ制御回路（バイアス制御手段）３９とを備えている。トランジスタ２６・２７・３４・３５・３６と、電圧源３７と、電圧源３８とによって、複数のバイアス手段が構成されている。
【００５５】
トランジスタ２６は、ｐｎｐ形トランジスタであり、ベースがトランジスタ２５のベースに、エミッタが電源電圧Ｖｃｃを供給する電源線にそれぞれ接続されている。トランジスタ２５のベースおよびトランジスタ２６のベースおよびコレクタは、トランジスタ２７のコレクタ−エミッタを介してグランドに接続されている。すなわち、トランジスタ２７は、ｎｐｎ形トランジスタであり、コレクタがトランジスタ２５および２６のベースに接続され、エミッタがグランドに接続されている。トランジスタ２７のベースは、電圧源３７に接続されている。電圧源３７は、所定のバイアス電流がトランジスタ２４へ与えられるように、一定の電圧Ｖｂｉａｓ１２を出力するようになっている。トランジスタ３４は、ｐｎｐ形トランジスタであり、エミッタが電源電圧Ｖｃｃを供給する電源線に、コレクタがトランジスタ２６のコレクタにそれぞれ接続されている。トランジスタ３５は、ｐｎｐ形トランジスタであり、ベースがトランジスタ３４のベースに、エミッタが電源電圧Ｖｃｃを供給する電源線にそれぞれ接続されている。トランジスタ３４のベースおよびトランジスタ３５のベースおよびコレクタは、トランジスタ３６のコレクタ−エミッタを介してグランドに接続されている。すなわち、トランジスタ３６は、ｎｐｎ形トランジスタであり、コレクタがトランジスタ３４および３５のベースに接続され、エミッタがグランドに接続されている。トランジスタ３６のベースは、スイッチ制御回路３９によって制御されるスイッチ５８を介して、電圧源３８に接続されている。電圧源３８は、電圧源３７によって与えられるバイアス電流とは逆極性のバイアス電流がトランジスタ２４へ与えられるように、一定の電流Ｖｂｉａｓ１１を出力するようになっている。この電流Ｖｂｉａｓ１１は、例えばＶｂｉａｓ１２より少しだけ小さい値とする。
【００５６】
増幅作用を行うトランジスタ２４へのバイアス電流はトランジスタ２７によって決定される。そのバイアス電流の値は、トランジスタ３６が動作する場合、その電流値によって低減される。これにより、帰還回路３−１〜３−Ｌが選択される場合の特定の動作時のみのバイアスを簡単に切り換えることが可能になる。これらの切り換えは、ゲインが大きいとき（帰還が浅いとき）は高速応答のためバイアス電流は増やされるが、ゲインが小さいとき（帰還が深いとき）はアンプの安定性確保のためバイアス電流は減らされる。
【００５７】
次に、第１の利得可変増幅段３１の動作について詳細に説明する。すなわち、まず、電流制御回路３０が、スイッチ４−１〜４−Ｌによる帰還ループの切り換えによる利得の変化（帰還ループの帰還率の変化）に応じて、トランジスタ２４に与えるバイアス電流量が変化するように電圧源３８の出力電圧Ｖｂｉａｓ１１を変化させる。具体的には、増幅器２２の利得が大きいとき（帰還ループの帰還率が小さいとき）には、スイッチ制御回路３９によってスイッチ５８を非導通とし、トランジスタ３６のベース電流をゼロにする。これによって、トランジスタ２４へのバイアス電流が大きくなり、応答速度が向上するので、帰還ループの帰還率が小さくすることによる応答速度の低下を補償できる。また、増幅器２２の利得が小さいとき（帰還ループの帰還率が大きいとき）には、スイッチ制御回路３９によってスイッチ５８を導通状態とし、トランジスタ３６のベースに電圧源３８の出力電圧Ｖｂｉａｓ１１を供給する。これによって、トランジスタ２４へのバイアス電流が小さくなり、増幅器２２の安定性が向上するので、帰還ループの帰還率が大きくなることによる安定性の低下を補償できる。このようにして、帰還ループの帰還率が小さくなるに従ってバイアス電流を大きくすることにより、帰還ループの帰還率が小さくすることによる応答速度や安定性の低下を補償して、十分な応答速度および安定性を確保することができる。
【００５８】
なお、本実施形態は、第１の利得可変増幅段３１の利得が、利得Ｇ１（帰還回路３−１が選択されているときの利得）から利得Ｇ（Ｌ−１）（帰還回路３−（Ｌ−１）が選択されているときの利得）になるまでは、電圧源を切換えなくてもそれぞれの利得において所望の特性が実現されているが、第１の利得可変増幅段３１の利得が最小の利得ＧＬ（帰還回路３−Ｌが選択されているときの利得）になった場合だけは、帰還率が大きく受光アンプの安定性が確保できない場合に好適である。本実施形態の構成によれば、このような場合に、第１の利得可変増幅段３１の利得が最小の利得ＧＬであるときに、電流を低減して受光アンプの安定性を確保することができる。
【００５９】
〔実施の形態４〕
次に、実施の形態４として、実施の形態１〜３の何れかの受光アンプ回路を用いた光ピックアップ装置の構成例を図４に示す。本実施形態に係る光ピックアップ装置は、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、およびＤＶＤ−Ｒに対応したものである。図４に示すように、本実施形態に係る光ピックアップ装置は、光ディスク４５としてＣＤまたはＣＤ−Ｒを使用した時にＣＤまたはＣＤ−Ｒへ光ビームａを照射するためのレーザダイオード４３Ｃと、光ディスク４５としてＤＶＤまたはＤＶＤ−Ｒを使用した時にＤＶＤまたはＤＶＤ−Ｒへ光ビームｂを照射するためのレーザダイオード４３Ｄと、レーザダイオード４３Ｃ・４３Ｄからの光ビームａ・ｂを光ディスク４５へ導くための反射ミラー４４とを備えている。さらに、本実施形態に係る光ピックアップ装置は、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤまたはＤＶＤ−Ｒからの反射光ａ’およびｂ’を検出するためのフォトダイオード等の受光素子１と、受光素子１の出力信号を増幅するための受光アンプ回路４２とを備えている。なお、レーザダイオード４３Ｃ・４３Ｄからの光ビームを光ディスク４５上に導く導光部は、ＣＤ用のレーザ光とＤＶＤ用のレーザ光とで、受光素子１への落射点が同一になるように調整されている。
【００６０】
光ディスク４５としてＣＤまたはＣＤ−Ｒを再生する場合には、ＣＤまたはＣＤ−Ｒからの反射光が受光素子１で受光され電気信号に変換される。受光素子１からの信号が受光アンプ回路４２に入力される。そして、受光アンプ回路４２は、ＣＤの再生時には比較的低い利得で、ＣＤ−Ｒの再生時には比較的高い利得で信号を増幅し、外部へ出力する。さらに、受光アンプ回路４２は、ＣＤ−Ｒの書き込み時にはＣＤの再生時よりもさらに低い利得で信号を増幅する。
【００６１】
光ディスク４５としてＤＶＤまたはＤＶＤ−Ｒを再生する場合には、ＤＶＤまたはＤＶＤ−Ｒからの反射光が受光素子１で受光され電気信号に変換される。受光素子１からの信号が切り替え回路４１を経て受光アンプ回路４２に入力される。そして、受光アンプ回路４２は、ＤＶＤの再生時には比較的低い利得で、ＤＶＤ−Ｒの再生時には比較的高い利得で信号を増幅し、外部へ出力する。さらに、受光アンプ回路４２は、ＤＶＤ−Ｒの書き込み時にはＤＶＤの再生時よりもさらに低い利得で信号を増幅する。また、受光アンプ回路４２の利得は、ＤＶＤおよびＤＶＤ−Ｒの再生時には、ＣＤおよびＣＤ−Ｒの再生時と異なる利得に調整される。したがって、この場合、受光アンプ回路４２の利得は、６段階で調整される。
【００６２】
なお、ここでは、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、およびＤＶＤ−Ｒに対応した光ピックアップ装置について説明したが、本発明の光ピックアップ装置は、１種類の書き込み可能な光ディスク、例えばＣＤ−Ｒのみに対応した光記録再生装置に使用される光ピックアップ装置であってもよい。また、ここでは、光ディスクの種類によって、また、再生時であるか記録時であるかによって、受光アンプ回路４２の利得を調整していたが、他の目的で利得を調整してもよい。例えば、書き込み用のレーザ光の強度を変化させる構成であれば、書き込み用のレーザ光の強度の変化に応じて受光アンプ回路４２の利得を調整してもよい。
【００６３】
また、上述の説明では、異なる抵抗値の帰還抵抗を持つ複数の帰還ループを切り換えることによって増幅器１１の利得を切り換える場合について説明したが、増幅器２は、その出力をその入力に帰還させる帰還ループが設けられていると共に、帰還ループの帰還率を切り換えることができるようになっていればよい。したがって、例えば、帰還ループ自体はスイッチを含まない１つの帰還ループのみとし、受光素子１と増幅器２との間に、抵抗値の異なる複数の抵抗素子を並列に接続し、これらをスイッチで切り換えて使用することで帰還ループの帰還率を変化させてもよい。
【００６４】
また、上述の説明では、互いに利得の異なる複数の増幅器を切り換えて使用することによって利得が切り換えられる利得可変増幅段を２段備えていたが、この利得可変増幅段の段数は特に限定されるものではなく、１段でもよい。
【００６５】
また、実施の形態２・３では、増幅器２２に与えるバイアス電流を制御することによって第１の利得可変増幅段（２１・３１）の位相特性を最適化する構成について説明したが、他の手段によって第１の利得可変増幅段（２１・３１）の位相特性を制御する構成でもよく、また、第１の利得可変増幅段（２１・３１）の周波数特性等を制御する構成でもよい。
【００６６】
また、実施の形態４では、複数種類の光記録媒体を再生するための光ピックアップ装置に本発明を適用した場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、異なる書き込み速度で書き込まれた光記録媒体を再生するための光ピックアップ装置に本発明を適用しても、本実施形態と略同様の効果が得られる。
【００６７】
また、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６８】
また、本発明に係る受光アンプ回路は、アンプ部に対して複数の帰還抵抗を設け、帰還ループを切り換えることによってゲインを切り換える受光アンプ回路において、複数のゲインを持ったアンプの組み合わせにより多数のゲインを持つ構成であってもよい。
【００６９】
上記構成によれば、複数のゲインを持ったアンプの組み合わせとアンプ部の特性の切り換えにより多数のモードを持った受光アンプ素子を実現できる。
【００７０】
また、本発明に係る受光アンプ回路は、好ましくは、上記構成において、アンプ部の特性を切り換える切換手段を設けた構成である。
【００７１】
また、本発明に係る受光アンプ回路は、好ましくは、上記構成において、切換手段は複数のバイアス手段からなる構成である。
【００７２】
ゲイン比が大きい場合、アンプに対する帰還量も大きく違うが、アンプのバイアス手段を切り換えることにより、最適化された特性を実現する。
【００７３】
また、本発明に係る受光アンプ回路は、好ましくは、上記切換手段が複数のバイアス手段からなる構成において、各動作モード毎に独立したバイアス手段を設けた構成である。
【００７４】
また、本発明に係る受光アンプ回路は、好ましくは、上記切換手段が複数のバイアス手段からなる構成において、同一極性のバイアス手段の組み合わせによりアンプ部の特性を切り換える構成である。
【００７５】
また、本発明に係る受光アンプ回路は、好ましくは、上記切換手段が複数のバイアス手段からなる構成において、逆極性のバイアス手段の組み合わせによりアンプ部の特性を切り換える構成である。
【００７６】
また、本発明に係る受光アンプ回路は、好ましくは、上記切換手段が複数のバイアス手段からなる構成において、受光量が大きいときにバイアス電流を小さくし、受光量が小さいときにバイアス電流を大きくする構成である。
【００７７】
また、本発明に係るピックアップ装置は、上記のいずれか一つの構成の受光アンプ回路を用いた構成である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の利得可変増幅回路は、多種の信号を処理するために帰還ループの帰還率を切り換えることにより利得（ゲイン）が可変な増幅回路、特に、複数種類の光ディスクからの反射光を受光する受光素子からの信号を可変の利得で増幅する受光アンプ回路として好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の利得可変増幅回路の実施の一形態としての受光アンプ回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の利得可変増幅回路の他の実施の一形態としての受光アンプ回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の利得可変増幅回路のさらに他の実施の一形態としての受光アンプ回路の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の一形態に係る光ピックアップ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】従来の複数の帰還ループを備える受光アンプ回路の一例を示す図である。
【図６】帰還回路の一例を示す回路図である。
【図７】図２の受光アンプ回路における電圧供給部の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００８０】
１    受光素子
１Ｃ  受光素子
１Ｄ  受光素子
２    増幅器（第１の増幅器）
３−１〜３−Ｌ  帰還回路
４−１〜４−Ｌ  スイッチ
７−１〜７−Ｍ  増幅器（第２の増幅器）
８    スイッチ
９−１〜９−Ｎ  増幅器（第２の増幅器）
１０  スイッチ
１１  第１の利得可変増幅段
１２  第２の利得可変増幅段
１３  第３の利得可変増幅段
１４  スイッチ制御回路
１７  ゲイン抵抗（帰還抵抗）
２１  第１の利得可変増幅段
２２  増幅器（第１の増幅器）
２３  可変バイアス電流供給回路
２８−１〜２８−Ｌ  電圧源
２９−１〜２９−Ｌ  スイッチ
３０  スイッチ制御回路
３１  第１の利得可変増幅段
３３  可変バイアス電流供給回路
３７  電圧源
３８  電圧源
３９  スイッチ制御回路
４２  受光アンプ回路（利得可変増幅回路）
４５  光ディスク
５８  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005303684.tif 000005
【図４】
2005303684.tif 000006
【図５】
2005303684.tif 000007
【図６】
2005303684.tif 000008
【図７】
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