(57)【要約】【課題】  複数の受光素子からそれぞれ得られる光電流の一つ以上を選択的に増幅し、かつ小規模に実現可能な光電流増幅回路を提供する。【解決手段】  複数の受光素子３５１、３５２と、入力及び出力の間がゲイン抵抗３６０で接続されている増幅回路３６４と、受光素子ごとに設けられ、対応する受光素子と前記増幅回路の入力との間に接続される素子選択スイッチ３５３、３５４とを備え、前記ゲイン抵抗３６０はオンされる素子選択スイッチを介して対応する受光素子の光電流を供給し、前記増幅回路３６４は前記ゲイン抵抗３６０に流れる光電流を電圧信号に増幅する。【選択図】        図１
2007036623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光量に応じて光電流を生じる複数の受光素子と、
各受光素子に設けられ、対応する受光素子と直列に接続される素子選択スイッチと、
各素子選択スイッチを介して対応する受光素子に流れる光電流を増幅する増幅回路と
を備えることを特徴とする光電流増幅回路。
【請求項２】
前記受光素子と対応する素子選択スイッチとからなるそれぞれの回路は、前記増幅回路の入力に並列に接続され、
前記増幅回路は、出力と前記入力との間をゲイン抵抗で接続されるオペアンプであり、前記ゲイン抵抗に、前記素子選択スイッチを介して対応する受光素子から流れる光電流を電圧信号に増幅する
ことを特徴とする請求項１に記載の光電流増幅回路。
【請求項３】
前記光電流増幅回路は、さらに、
各受光素子に設けられ、対応する受光素子と素子選択スイッチとの接続点と、電源との間に接続される電流供給スイッチを備え、
各電流供給スイッチは、対応する素子選択スイッチがオフされる期間にオンされる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電流増幅回路。
【請求項４】
前記光電流増幅回路は、さらに、
各受光素子に設けられ、対応する受光素子と並列に接続される第１の定電流回路と、
前記第１の定電流回路と同量の電流を、前記素子選択スイッチに流す第２の定電流回路とを備える
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光電流増幅回路。
【請求項５】
各素子選択スイッチは、ダーリントン接続される複数のトランジスタである
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光電流増幅回路。
【請求項６】
波長の異なる複数の光を用いて複数種類の光ディスク媒体への情報の読み書き、又は読み出し可能な光ピックアップ装置であって、
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光電流増幅回路を備え、
前記光電流増幅回路における複数の受光素子が、それぞれ異なる波長の光を受光する
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、光電流増幅回路、及びその光電流増幅回路を用いた光ピックアップ装置に関し、特に光電流増幅回路を小規模に実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、映像、音声に代表される大容量のデジタル情報の記録に、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の光ディスク媒体が広く用いられている。これらの種々の光ディスク媒体（以下、単に媒体）への情報の読み書きには、周知のように、媒体の種類に応じて異なる波長のレーザ光が用いられる。
【０００３】
従来の、ＣＤ及びＤＶＤの何れにも対応する小型化された光ピックアップ装置は、典型的には、光源となる２波長半導体レーザ素子と、両方の波長のレーザに共用される単一の光学系とを備える。そして、前記光学系を通して、それぞれの波長のレーザの出射点の離間に応じた波長ごとに異なる位置に投射される媒体からの反射光を、波長ごとに設けられる受光素子で光電変換して得られる電気信号を増幅出力する。
【０００４】
このような光ピックアップ装置に適した受光アンプ素子として、波長ごとの受光素子に対応して設けられる前段増幅器を切り替えて１つの出力とする受光アンプ素子が周知となっている（例えば、特許文献１の図３、図４を参照）。
【特許文献１】特開２００４−２２０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の受光アンプ素子によれば、波長ごとの受光素子に前段増幅器を設けるため回路を小規模化しにくいという問題がある。
【０００６】
この問題は、現行機能の光ピックアップ装置をより小型化したい場合や、ＣＤ、ＤＶＤに加えてさらに記憶容量が大きいＢＤ（Blu-ray Disk）にも対応可能な３波長光ピックアップ装置を小型に実現したい場合に、特に重大である。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、複数の受光素子からそれぞれ得られる光電流の一つ以上を選択的に増幅し、かつ小規模に実現可能な光電流増幅回路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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の光電流増幅回路は、受光量に応じて光電流を生じる複数の受光素子と、各受光素子に設けられ、対応する受光素子と直列に接続される素子選択スイッチと、各素子選択スイッチを介して対応する受光素子に流れる光電流を増幅する増幅回路とを備える。
【０００９】
また、前記受光素子と対応する素子選択スイッチとからなるそれぞれの回路は、前記増幅回路の入力に並列に接続され、前記増幅回路は、出力と前記入力との間をゲイン抵抗で接続されるオペアンプであり、前記ゲイン抵抗に、前記素子選択スイッチを介して対応する受光素子から流れる光電流を電圧信号に増幅するとしてもよい。
【００１０】
この構成によれば、オンされる素子選択スイッチを通して流れる光電流を選択的に、単一の前記増幅回路によって増幅することができるので、複数の受光素子に生じる光電流の一つ以上を選択的に増幅する光電流増幅回路が小規模に実現される。
【００１１】
また、前記光電流増幅回路は、さらに、各受光素子に設けられ、対応する受光素子と素子選択スイッチとの接続点と、電源との間に接続される電流供給スイッチを備え、各電流供給スイッチは、対応する素子選択スイッチがオフされる期間にオンされるとしてもよい。
【００１２】
この構成によれば、対応する素子選択スイッチがオフになっている受光素子、つまり非所望の受光素子に生じる光電流が、対応する電流供給スイッチを介して電源から直接供給されるので、その光電流がオフになっている素子選択スイッチから漏洩して誤差として増幅されることが実質的になくなり、増幅の結果得られる電圧信号の精度が高まる。
【００１３】
また、前記光電流増幅回路は、さらに、各受光素子に設けられ、対応する受光素子と並列に接続される第１の定電流回路と、前記第１の定電流回路と同量の電流を、前記素子選択スイッチに流す第２の定電流回路とを備えてもよい。
【００１４】
この構成によれば、前記第１の定電流回路は、対応する素子選択スイッチに、対応する受光素子の光電流に上乗せされるアイドル電流を供給する。その結果、前記素子選択スイッチは、オンされている限り、たとえ対応する受光素子からの光電流が途切れても遮断領域に入ることなく、常に活性領域において動作するので、光電流の変動に対して良好な応答特性が発揮される。
【００１５】
さらに、前記第２の定電流回路がこのアイドル電流を供給するので、このアイドル電流は前記ゲイン抵抗に流れることがなく、増幅の結果得られる電圧信号に影響を与えない。
【００１６】
また、各素子選択スイッチは、ダーリントン接続される複数のトランジスタであるとしてもよい。
【００１７】
この構成によれば、各素子選択スイッチの電流増幅率が高まる結果、素子選択スイッチをオンさせるためのベース電流が減る。このベース電流は受光素子の光電流に加算されて増幅されるので、この加算分が減ることによって、増幅の結果得られる電圧信号の精度が高まる。
【００１８】
また、本発明は、このような光電流増幅回路として実現することができるだけでなく、このような光電流増幅回路を備える光ピックアップ装置として実現することもできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の光電流増幅回路によれば、オンされる素子選択スイッチを通して流れる光電流のみを選択的に、単一の前記増幅回路によって増幅することができるので、複数の受光素子に生じる光電流の一つ以上を選択的に増幅する光電流増幅回路が小規模に実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光電流増幅回路の一例を示す回路図である。
【００２２】
この光電流増幅回路は、受光素子３５１、３５２、素子選択スイッチであるＮＰＮトランジスタ３５３、３５４、オペアンプ３６４を構成するＰＮＰトランジスタ３５５、３５６、３６２、ＮＰＮトランジスタ３５７、３５８、及び定電流源３５９、３６３、並びに、非反転入力抵抗３６１、ゲイン抵抗３６０から構成される。
【００２３】
素子選択スイッチであるＮＰＮトランジスタ３５３、３５４は択一的にオンされ、それぞれ直列に接続される受光素子３５１、３５２によって生じる光電流を断続する。ＮＰＮトランジスタ３５３と受光素子３５１とからなる回路、及びＮＰＮトランジスタ３５４と受光素子３５２とからなる回路は、オペアンプ３６４の反転入力に並列に接続される。
【００２４】
ゲイン抵抗３６０は、オペアンプ３６４の負帰還路に挿入されたフィードバック抵抗であり、前記光電流をオペアンプ３６４の出力から供給する。オペアンプ３６４は、ゲイン抵抗３６０に流れる光電流を電圧信号に増幅して出力する。
【００２５】
この光電流増幅回路は、一例として、ＣＤ及びＤＶＤにそれぞれ波長の異なる光を用いて情報の読み書き又は読み出し可能な小型化された光ピックアップ装置における受光部に利用されるとしてもよい。
【００２６】
図２は、そのような光ピックアップ装置の典型的な構成の一例を模式的に示す図である。この光ピックアップ装置は、半導体基板１０、及びＣＤ及びＤＶＤに共用される光学系２０から構成される。図２には、さらに媒体３０が描かれる。
【００２７】
半導体基板１０には、発光部１１、及び受光部１４ａ、１４ｂが形成される。光学系２０は、対物レンズ２１、及びホログラム素子２２から構成される。
【００２８】
発光部１１は、例えば２波長半導体レーザ装置であり、離間して設けられる発光点１２、１３からそれぞれ、ＣＤ用に赤外レーザ光、及びＤＶＤ用に赤色レーザ光を出射する。図２には、赤外レーザ光、赤色レーザ光それぞれの光路が、実線及び破線で示される。
【００２９】
発光部１１から出射された各波長の光は、対物レンズ２１を通って媒体３０で反射した後、ホログラム素子２２によって媒体のラジアル方向へ分割され、受光部１４ａ、１４ｂそれぞれにおいて波長ごとに異なる位置に設けられる受光素子１５ａ、１６ａ、及び受光素子１５ｂ、１６ｂに投射される。
【００３０】
周知のように、分割された各反射光の投射スポット径、光量の不平衡がフォーカシング、トラッキングの制御に用いられると共に、各反射光の光量の合計が情報の読み出しに用いられる。
【００３１】
図１に示される光電流増幅回路は、例えば、この光ピックアップ装置における受光部１４ａ、１４ｂそれぞれに設けられる。受光素子３５１、３５２をそれぞれ、ＣＤ用、ＤＶＤ用と考えれば、受光部１４ａにおいては、受光素子３５１、３５２はそれぞれ受光素子１５ａ、１６ａであり、受光部１４ｂにおいては、受光素子３５１、３５２はそれぞれ受光素子１５ｂ、１６ｂである。
【００３２】
そして、ＣＤ用にはＮＰＮトランジスタ３５３がオンかつＮＰＮトランジスタ３５４がオフされ、ＤＶＤ用にはＮＰＮトランジスタ３５３がオフかつＮＰＮトランジスタ３５４がオンされる。これにより、ＣＤ用及びＤＶＤ用のうち所望の一方の受光素子からの光電流がゲイン抵抗３６０に流れる一方で、他方の受光素子からの光電流は遮断されるので、所望の光電流が正しく増幅される。
【００３３】
この構成によれば、オンされる素子選択スイッチを通してゲイン抵抗３６０に流れる光電流のみを選択的に、オペアンプ３６４によって増幅することができるので、複数の受光素子に生じる光電流の一つ以上を選択的に増幅する光電流増幅回路を小規模に実現することができる。
【００３４】
ここで、素子選択スイッチであるＮＰＮトランジスタ３５３、３５４を、そのベース−エミッタ間電圧ＶBEと基準電圧Ｖrefとを加算した上限電圧以下のベース電圧を与えてオンさせる必要があることに注意する。
【００３５】
なぜなら、オペアンプ３６４の差動部を構成するＮＰＮトランジスタ３５７、３５８について、それぞれのベース−エミッタ間電圧ＶBEは通常等しく構成され、かつＮＰＮトランジスタ３５８のベース電流は極めて小さいので、非反転入力抵抗３６１の電圧降下を無視すれば両者のベース電圧は等しく基準電圧Ｖrefである。このとき、ＮＰＮトランジスタ３５３、３５４のコレクタ電圧も、ＮＰＮトランジスタ３５７のベース電圧と等しく基準電圧Ｖrefとなる。
【００３６】
この関係は受光素子に生じる光電流の多少によらず常に成り立つから、前述した上限電圧を超えるベース電圧を与えてＮＰＮトランジスタ３５３、３５４をオンさせたとすれば、前記光電流が全てＮＰＮトランジスタ３５３、３５４のベース電流から供給されることとなって、正しい増幅結果が得られなくなるからである。
【００３７】
従って、この回路の応用では、素子選択スイッチであるＮＰＮトランジスタ３５３、３５４を、上述したベース電圧の条件の下でオンさせる必要がある。
【００３８】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る光電流増幅回路の一例を示す回路図である。
【００３９】
この光電流増幅回路は、第１の実施の形態に係る光電流増幅回路（図１を参照）に、電流供給スイッチであるＮＰＮトランジスタ４０３、４０５を追加して構成される。
【００４０】
電流供給スイッチであるＮＰＮトランジスタ４０３、４０５は、それぞれ対応する素子選択スイッチであるＮＰＮトランジスタ３５３、３５４がオフされる期間にオンするように制御され、それぞれ対応する受光素子３５１、３５２の光電流を電源電圧Ｖccから直接に供給する。
【００４１】
この構成によれば、対応する素子選択スイッチがオフになっている受光素子、つまり非所望の受光素子に光が当たった場合に生じる光電流が、対応する電流供給スイッチを介して電源から直接供給されるので、その光電流がオフになっている素子選択スイッチを漏洩して誤差として増幅されることが実質的になくなり、増幅の結果得られる電圧信号Ｖoutの精度が高まる。
【００４２】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る光電流増幅回路の一例を示す回路図である。
【００４３】
この光電流増幅回路は、第２の実施の形態に係る光電流増幅回路（図３を参照）に、定電流源４６３、第１のカレントミラー回路を構成するＮＰＮトランジスタ４５４、４５７、４６１、４６２、及び、第２のカレントミラー回路を構成するＰＮＰトランジスタ４５９、４６０を追加して構成される。
【００４４】
第１のカレントミラー回路において、ＮＰＮトランジスタ４５４、４５７、４６１には、定電流源４６３からＮＰＮトランジスタ４６２に流れる電流と同一の電流が流れる。ここで、ＮＰＮトランジスタ４５４、４５７が、第１の定電流回路の一例である。
【００４５】
第２のカレントミラー回路において、ＰＮＰトランジスタ４６０には、ＰＮＰトランジスタ４５９に流れる電流と同一の電流が流れる。この電流は、ＮＰＮトランジスタ４６１に流れる電流、すなわち定電流源４６３に流れる電流と同一である。ここで、ＰＮＰトランジスタ４６０が、第２の定電流回路の一例である。
【００４６】
この構成において、第１の定電流回路であるＮＰＮトランジスタ４５４、４５７は、それぞれ対応する素子選択スイッチであるＮＰＮトランジスタ３５３、３５４がオンされていれば、それぞれ対応する受光素子３５１、３５２の光電流に上乗せされるアイドル電流を供給する。
【００４７】
その結果、前記素子選択スイッチは、オンされている限り、たとえ対応する受光素子からの光電流が途切れても遮断領域に入ることなく、常に活性領域において動作するので、光電流の変動に対して良好な応答特性が発揮される。
【００４８】
さらに、前記第２の定電流回路であるＰＮＰトランジスタ４６０がこのアイドル電流を電源電圧Ｖccから直接に前記増幅回路の入力へ供給するので、このアイドル電流は、ゲイン抵抗３６０を通ることがなく、増幅の結果得られる電圧信号Ｖoutに影響を与えない。
【００４９】
（第４の実施の形態）
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る光電流増幅回路の一例を示す回路図である。
【００５０】
この光電流増幅回路は、第３の実施の形態に係る光電流増幅回路（図４を参照）における素子選択スイッチであるＮＰＮトランジスタ３５３、３５４を、それぞれダーリントン接続されるＮＰＮトランジスタ５０５、５０６、及びＮＰＮトランジスタ５０９、５１０に置き換えて構成される。
【００５１】
この構成によれば、各素子選択スイッチの電流増幅率が高まる結果、素子選択スイッチをオンさせるためのベース電流が減る。このベース電流は受光素子の本来の光電流に加算されて増幅されるので、この加算分が減ることによって本来の光電流により近い光電流が増幅されることとなり、増幅の結果得られる電圧信号Ｖoutの精度が高まる。
【００５２】
（変形例）
ここまで便宜上、受光素子を２個として説明してきたが、３個以上の受光素子それぞれに素子選択スイッチが設けられる構成としても、もちろんかまわない。その場合でも、オンされる素子選択スイッチを通して流れる光電流のみを選択的に、単一のオペアンプによって増幅することができるので、光電流増幅回路を小規模に実現可能とする効果を得ることができる。
【００５３】
受光素子を、例えば３個とした構成は、ＣＤ、ＤＶＤに加えて、青紫色レーザ光を用いてより大容量の情報を記録、読み出し可能なＢＤにも対応可能な３波長光ピックアップ装置を小型に実現する上で好適であり、その利用価値は極めて高い。
【００５４】
また、ここまで、小型化の効果が顕著な例として光ピックアップ装置への利用について説明してきたが、本発明の光電流増幅回路は、光ピックアップ装置以外にも、複数の受光素子からそれぞれ得られる光電流の一つ以上を選択的に増幅する増幅回路として広く利用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る光電流増幅回路は、複数の受光素子からそれぞれ得られる光電流の一つ以上を選択的に増幅する増幅回路として広く利用でき、とりわけ、波長の異なる複数の光を用いて複数種類の光ディスク媒体への情報の読み書き又は読み出し可能な小型化された光ピックアップ装置における受光部への利用に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第１の実施の形態に係る光電流増幅回路の一例を示す回路図である。
【図２】光ピックアップ装置の典型的な構成の一例を模式的に示す図である。
【図３】第２の実施の形態に係る光電流増幅回路の一例を示す回路図である。
【図４】第３の実施の形態に係る光電流増幅回路の一例を示す回路図である。
【図５】第４の実施の形態に係る光電流増幅回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  半導体基板
１１  発光部
１２、１３  発光点
１４ａ、１４ｂ  受光部
１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ  受光素子
２０  光学系
２１  対物レンズ
２２  ホログラム素子
３０  媒体
３５１、３５２  受光素子
３５３、３５４  ＮＰＮトランジスタ
３５５、３５６  ＰＮＰトランジスタ
３５７、３５８  ＮＰＮトランジスタ
３５９  定電流源
３６０  ゲイン抵抗
３６１  非反転入力抵抗
３６２  ＰＮＰトランジスタ
３６３  定電流源
３６４  オペアンプ
４０３、４０５  ＮＰＮトランジスタ
４５４、４５７  ＮＰＮトランジスタ
４５９、４６０  ＰＮＰトランジスタ
４６１、４６２  ＮＰＮトランジスタ
４６３  定電流源
５０５、５０６、５０９、５１０  ＮＰＮトランジスタ
【図１】
2007036623.tif 000003
【図２】
2007036623.tif 000004
【図３】
2007036623.tif 000005
【図４】
2007036623.tif 000006
【図５】
2007036623.tif 000007