(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を電流信号に変換するフォトダイオードと、複数の増幅器を備え、前記複数の増幅器は互いにゲインが異なっており、前記複数の増幅器の入力端に前記フォトダイオードの一端が接続され、前記複数の増幅器の１つの増幅器を動作状態にし、他を非動作状態にして出力信号を出力する受光回路であって、前記複数の増幅器のうちの一つの増幅器と前記フォトダイオードとが第一のダイオードを介して接続され、前記フォトダイオードと前記第一のダイオードとはアノード同士若しくはカソード同士が接続されていることを特徴とする受光回路。
【請求項２】
前記受光回路に備えた前記複数の増幅器は２つの増幅器であり、前記２つの増幅器のうちゲインが小さい方の増幅器が前記第一のダイオードを介して前記フォトダイオードに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の受光回路。
【請求項３】
前記受光回路に備えた前記２つの増幅器のうちゲインが大きい方の増幅器が第二のダイオードを介して前記フォトダイオード接続され、前記フォトダイオードと前記第二のダイオードとはアノード同士若しくはカソード同士が接続されていることを特徴とする請求項２に記載の受光回路。
【請求項４】
前記受光回路はスイッチ切り替え回路とバッファ回路を備え、前記スイッチ切り替え回路は前記複数の増幅器の動作/非動作状態の切り替え機能を備え、前記バッファ回路は前記複数の増幅器の出力端間での信号の回りこみの防止機能を備えており、前記切り替えスイッチと、前記バッファ回路と、前記フォトダイオードと、前記複数の増幅器と、前記ダイオードとが１チップに集積されていることを特徴とする請求項１ないし３に記載の受光回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップに使用される、フォトダイオードを入力源とする受光回路に関し、特にゲイン切り替え機能を備えた受光回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップは、ＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスクのデータ読み取りやデータ書き込みを行う装置である。その中には、光ディスクからの反射光を光信号としてフォトダイオードで受け、その光信号により発生する電気信号を増幅して出力する機能を備えている受光回路が搭載される。
【０００３】
近年、この受光回路においては  光ピックアップの複合用途（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、BD(ブルーレイディスク)−ＲＯＭ等）への適用ができるよう高機能化が求められている。すなわち、光ピックアップの複合用途では、受光回路は書き込み/読み取り用の光信号、波長が異なる光信号といった、異なる強度レベルの光信号を受ける。一方、受光回路の出力信号の強度レベルは一定に保つ必要がある。
【０００４】
異なる波長や強度レベルの異なる光信号が入力される複合用途に対しては、異なるゲインを有する個別の受光回路を光ピックアップに搭載すればよいが、個々の受光回路へ光信号を入力させる光学系が必要となり光ピックアップの光学系が複雑になる。また、当然のことながら、光ピックアップの小型化は困難であり、個別に受光回路を用意することは部品点数の増加を招き、その結果製造コストが増加する等の問題がある。
【０００５】
上記の問題を解決するには、フォトダイオードは一つだけ用意し、用途に応じたゲインの異なる複数の増幅器を前記フォトダイオードに接続する構成とし、用途の場面に応じて一つ増幅器を選択して動作させればよい。
【０００６】
図３に当社で従来から用いている複合用途の受光回路３１の回路図を示す。入力信号源であるフォトダイオード１のカソードが、第一の増幅器４および第二の増幅器３の入力端に接続されている。第一の増幅器４と第二の増幅器３は入出力端間にそれぞれ抵抗Ｒ１、Ｒ２を設けた負帰還型の増幅器であり、第一の増幅器４と第二の増幅器３の出力はそれぞれ、バッファ回路５、６を介して出力回路７へ入力される。また、受光回路３１には第一の増幅器４と第二の増幅器３のどちらかを動作状態に他方を非動作状態に切り替える、スイッチ切り替え回路８を備えている。第一の増幅器４はＤVD-R用途、第二の増幅器３はDVD-RAM用途である。DVD-R用途に比べＤＶＤ−RAM用途では光信号の読み取り時が速く、また、光ディスクからの反射光が少ないため光信号強度が小さい。従って、第一の増幅器４に対して第二の増幅器３のほうがゲインが高く、帯域が広くなるように回路を構成する素子のパラメータが設定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図３の従来の受光回路３１では、第一の増幅器４と第二の増幅器３がフォトダイオード１と接続されている。非動作状態にされた増幅器は抵抗や容量の複合的な負荷として動作状態の増幅器に影響を与え、光信号読みとりエラーの原因となるノイズの増加を招く。特に、第二の増幅器３はゲインが高く、第一の増幅器４の負荷としての影響を大きく受け、第二の増幅器３を動作させた時は光信号の読み取りエラーを起こしやすいという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の受光回路は、光信号を電流信号に変換するフォトダイオードと、複数の増幅器を備え、前記複数の増幅器の入力端に前記フォトダイオードの一端が接続された受光回路であって、前記複数の増幅器のうち少なくとも一つの増幅器と前記フォトダイオードとがダイオードを介して接続されることを特徴とする。
【０００９】
そして、前記ダイオードを介して前記フォトダイオードに接続された増幅器を非動作状態にしたときは、前記ダイオードをほぼゼロバイアスにして、前記ダイオードをハイインピーダンス状態とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光ピックアップの複合用途に適した読み取りエラーのない、広帯域な受光回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１を参照すると本発明の実施例１の受光回路１１は、入力信号源であるフォトダイオード１のカソードが、ダイオード２のカソードおよび第二の増幅器３の入力端に接続されている。ダイオード２のアノードは第一の増幅器４に入力端に接続されている。第一の増幅器４と第二の増幅器３の出力端はそれぞれ、バッファ回路５、６を介して出力回路７の入力端に接続されている。また、受光回路１１には第一の増幅器５と第二の増幅器３のどちらかを動作状態に他方を非動作状態に切り替える、スイッチ切り替え回路８を備えている。
【００１３】
受光回路１１は、１チップに集積化することにより複合用途での光ピックアップの小型化が図られる。
【００１４】
ここでは、第一の増幅回路４はDVD-R用途、第二の増幅器３はDVD-RAM用途である。DVD-R用途に比べＤＶＤ−RAM用途のほうが光信号の読み取り時が速く、また、光ディスクからの反射光が少ないため光信号強度が小さい。従って、第一の増幅器４に対して第二の増幅器３のほうがゲインが高く、帯域が広くなるように回路を構成する素子のパラメータが設定されている。
【００１５】
図５は、図１の回路図を更に詳しく説明するための回路図を示す。
【００１６】
受光回路１１の構成要素となるトランジスタはバイポーラトランジスタが用いられる。第一の増幅器４、第二の増幅器３は同じ回路構成である。入力部はｎｐｎトランジスタで構成される差動型増幅回路となっており、ｐｎｐトランジスタのエミッタフォロワからｎｐｎトランジスタのエミッタフォロワへ接続して出力され、それぞれ抵抗Ｒ１、Ｒ２を通して入力に負帰還している。また、出力部同士を直接接続すると各増幅器の入出力が共通となり抵抗Ｒ１とＲ２が並列接続になってしまい切り替え動作ができないため、第一の増幅器４、第二の増幅器３の出力にはｎｐｎトランジスタによるバッファ回路５、６をそれぞれ設けることにより、第一の増幅器４と第二の増幅器３の出力が互いの出力端へ回り込まないようにしている。
【００１７】
スイッチ切り替え回路８はＱ１、Ｑ２による差動回路およびＱ３、Ｑ４による差動回路を持ち、Ｑ３側の出力が第一の増幅器４、Ｑ４側の出力が第二の増幅器３それぞれの差動増幅回路と、ｐｎｐトランジスタのエミッタフォロワと、ｎｐｎトランジスタのエミッタフォロワとバッファ回路５、６に定電流を供給する定電流部９、１０に接続されている。また、外部からスイッチ切り替え信号を入力するスイッチ切り替え端子（ＳＷ）が設けられている。
【００１８】
なお、ここでは第一の増幅回路４と第二の増幅回路３とを同じ回路構成としているが、定電流部とバッファ回路があれば同じ回路構成である必要ではない。
【００１９】
次に、図５を参照して実施例１の動作について詳細に説明する。
【００２０】
スイッチ切り替え回路８と、第一の増幅器４と、第二の増幅器３とには電源（図示せず）からＶｃｃの電圧が供給されている。スイッチ切り替え回路８はスイッチ端子（ＳＷ）への入力電圧が、Ｖｃｃ-グランド間の電圧およびＲ３，Ｒ４により決まる電圧より低いとＱ２が動作し、高いとＱ１が動作する。Ｑ１動作時と非動作時とで差動部の出力、すなわちＲ１とＱ１のコレクタ接続部の電圧が切り替わり、その電圧がＶｃｃ−グランド間の電圧およびＲ５、Ｒ６により決まる電圧よりも低いとＱ３が動作し、定電流源１３の電流はＱ３側にのみ流れ、高いとＱ４が動作し電流はＱ４側のみに流れる。このようにして、Ｑ３側のバイアスラインに電流を流す、すなわち定電流部９をＯＮにするか、Ｑ４側のバイアスラインに電流を流す、すなわち定電流部１０をＯＮにするか選択することにより、第一の増幅器４と第二の増幅器３の動作/非動作の切り替えを行う。
【００２１】
第一の増幅器４と第二の増幅器３には参照電圧Ｖｒｅｆが常に印加されている。第一の増幅器４が非動作状態で第二の増幅器３が動作状態の場合を考える。第一の増幅器４の定電流部９には電流が流れないため第一の増幅器４には電流が流れない。従って、ダイオード２には電流が流れず、ダイオード２はほぼゼロバイアスでハイインピーダンス状態となる。第一の増幅器４は非動作状態でも抵抗や容量の複合的な負荷としてとなってしまうが、フォトダイオード１に対してダイオード２と第一の増幅器４は直列接続であり、ハイインピーダンス状態のダイオード２により負荷としての影響は低減される。なお、ダイオード２がハイインピーダンス状態の時のインピーダンスの値は、第一の増幅器４が負荷となったときのインピーダンスより十分大きくなるよう設定されている。
【００２２】
図２に、第二の増幅器３が動作状態で、第一の増幅器４が非動作状態のときの出力回路７への受光回路１１の出力特性をダイオード２がない従来の受光回路３１の出力特性と比較して、シミュレーションした結果を示す。ダイオード２の有無以外は、回路構成・シミュレーション条件は同じである。
【００２３】
図中の左上はダイオードが無い場合の出力信号ゲインの周波数特性ノイズ特性、左下はダイオードが無い場合のノイズの周波数特性、右上はダイオードがある場合の出力信号ゲインの周波数特性、右下はダイオードがある場合のノイズの周波数特性である。
【００２４】
ダイオード２がある場合では、無い場合に比べ、ノイズの周波数特性を見ると高周波域でのピーキングが５．２ｄＢから１．２ｄＢへ低減されており、ノイズ特性が大幅に改善されることがわかる。また、出力信号ゲインの周波数特性も高周波域でのピーキングが低減されるとともに、遮断周波数が１４７ＭＨｚから１５９ＭＨｚへ改善されている。これは、ダイオード２がハイインピーダンス状態となり、非動作状態の第二の増幅器３の負荷としての影響を除去できたためである。また、ノイズは出力信号に比べ強度レベルが小さいため、ピーキング改善の効果がより大きい。
【００２５】
図６に、第一の増幅器４が動作状態で、第二の増幅器３が非動作状態のときの出力回路７への受光回路１１の出力特性をダイオード２がない従来の受光回路３１での出力特性と比較して、シミュレーションした結果を示す。ダイオードがある場合とない場合ともに、回路構成・シミュレーション条件は同じである。
図中の左上はダイオードが無い場合の出力信号ゲインの周波数特性ノイズ特性、左下はダイオードが無い場合のノイズの周波数特性、右上はダイオードがある場合の出力信号ゲインの周波数特性、右下はダイオードがある場合のノイズの周波数特性である。第一の増幅器４が動作状態で、第二の増幅器３が非動作状態のときは、定電流部９には電流が流れるので、ダイオード２へ電流を流すことができ、ダイオード２は低インピーダンス状態となる。従って、ダイオード２がない場合とほぼ同等の特性が維持されている。
［実施例２］
【実施例２】
【００２６】
実施例２として、ダイオードを各増幅器に設けた構成することもできる。図４にはこのときの受光回路４１の回路図を示す。詳細な回路構成は、フォトダイオード１と第二の増幅器３とがダイオード１２を介して接続される以外は図５に示したものと同じである。
【００２７】
ここでは受光回路４１の第一の増幅器４はＤＶＤ-Ｒ用途、第二の増幅器３はＢＤ−ＲＯＭ用途である。ＢＤ−ＲＯＭ用途はＤＶＤ−ＲＡＭ用途以上に、光ディスクからの反射光が少ないため入力される光信号強度が小さい。従ってこの場合は、どちらの増幅器を動作させる時もノイズを増加させる非動作状態の増幅器の負荷の影響を低減する必要がある。
【００２８】
第一の増幅器４、第二の増幅器３どちらを動作状態にした場合でも、低ノイズ出力を得ることができ、上記の用途に対して十分な特性が得られる。
【００２９】
実施例１、実施例２では、フォトダイオードのカソードが増幅器の入力に接続される構成をとっているが、増幅器の極性が反転したものを用い、フォトダイオードのアノード側を接続する場合にも適用できる。このときは、ダイオードの接続も逆転させる。
【００３０】
更に、フォトダイオードと増幅器の間に接続する素子は、ダイオードでなく、エミッタ−ベース間ショート、ベース−コレクタ間ショートした素子でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の活用例として、パーソナルコンピュータ、ＣＤ・ＤＶＤ・ＢＤプレーヤーのディスクドライブに使用される光ピックアップ用受光回路が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１にかかわる受光回路構成を示す回路図。
【図２】実施例１にかかわる第二の増幅器の出力特性のシミュレーション結果を示す図。
【図３】従来の受光回路の回路図。
【図４】実施例２にかかわる受光回路の回路図。
【図５】実施例１にかかわる受光回路の詳細な回路図。
【図６】実施例１にかかわる第一の増幅器の出力特性のシミュレーション結果を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１１、２１、３１    受光回路
１    フォトダイオード
２、１２    ダイオード
３    第二の増幅器
４    第一の増幅器
５、６    バッファ回路
７    出力回路
８    スイッチ切り替え回路
９、１０  定電流部
１３  定電流源
【図１】
0004550712.tif 000002
【図２】
0004550712.tif 000003
【図３】
0004550712.tif 000004
【図４】
0004550712.tif 000005
【図５】
0004550712.tif 000006
【図６】
0004550712.tif 000007