(57)【要約】【課題】回路規模の増大、及び、抵抗の寄生容量による特性劣化を軽減することのできる光電変換装置を提供する。【解決手段】光を電流に変換して増幅する光電変換装置１００であって、互いに異なる波長の光を受光し、受光した光を電流に変換する受光素子１０１及び１０２と、受光素子１０１及び１０２で変換された電流をそれぞれ増幅する増幅回路１０３及び１０４と、増幅回路１０３の入力端と出力端との間に互いに並列接続されるフィードバック回路群１０５と、増幅回路１０４の入力端と出力端との間に互いに並列接続されるフィードバック回路群１０６と、フィードバック回路群１０５の中の１つを除く残りのフィードバック回路のそれぞれに接続されるスイッチ回路群１１０と、フィードバック回路群１０６のそれぞれに接続されるスイッチ回路群１１１と、受光素子１０１と受光素子１０２との出力を切り換える受光部切換回路１０８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電流に変換して増幅する光電変換装置であって、
光を受光し、受光した光を電流に変換する第１受光素子と、
前記第１受光素子が受光する光とは波長が異なる光を受光し、受光した光を電流に変換する第２受光素子と、
前記第１受光素子で変換され、入力端に入力された電流を増幅し、出力端から出力する第１増幅回路と、
前記第２受光素子で変換され、入力端に入力された電流を増幅し、出力端から出力する第２増幅回路と、
前記第１増幅回路の入力端と出力端との間に互いに並列接続される複数の第１フィードバック回路と、
前記第２増幅回路の入力端と出力端との間に互いに並列接続される複数の第２フィードバック回路と、
前記複数の第１フィードバック回路の中の１つを除く残りの第１フィードバック回路のそれぞれに接続される第１スイッチと、
前記複数の第２フィードバック回路のそれぞれに接続される第２スイッチと、
前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路を選択的に動作させることで、前記第１受光素子と前記第２受光素子との出力を切り換える受光部切換回路とを備える
光電変換装置。
【請求項２】
前記複数の第１フィードバック回路の中で、抵抗値が最大である第１フィードバック回路は、前記第１スイッチを介さずに、前記第１増幅回路の入力端と出力端とに接続される
請求項１記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第１受光素子は、前記第２受光素子が受光する光が前記第２増幅回路に必要とする周波数特性より、前記第１増幅回路に必要とする周波数特性が低い光を受光する
請求項１又は２記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記第１受光素子は、前記第２受光素子が受光する光より波長の長い光を受光する
請求項１又は２記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第１フィードバック回路は、抵抗とキャパシタとが並列接続された回路である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記光電変換装置は、さらに、
前記複数の第１フィードバック回路と同じ抵抗で構成された第１オフセットキャンセル回路と、
前記複数の第２フィードバック回路と同じ抵抗で構成された第２オフセットキャンセル回路と、
前記第１及び第２オフセットキャンセル回路の一端に接続され、所定の基準電圧を供給する基準電圧源とを備え、
前記第１増幅回路は、差動増幅回路であり、反転入力端に前記第１受光素子と前記複数の第１フィードバック回路群の一端とが接続され、非反転入力端に前記第１オフセットキャンセル回路の他端が接続され、
前記第２増幅回路は、差動増幅回路であり、反転入力端に前記第２受光素子と前記複数の第２フィードバック回路群の一端とが接続され、非反転入力端に前記第２オフセットキャンセル回路の他端が接続される
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記光電変換装置は、さらに、
前記第２受光素子に並列に接続され、所定の電流を出力する第１電流源と、
前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路の非反転入力端に接続され、所定の電流を出力する第２電流源とを備える
請求項６記載の光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク用に使用される受光アンプ素子、光ピックアップデバイス、光ディスクドライブといった光電変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクにおいては、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ±ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ±ＲＷ及びＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）などに加え、２層ディスクなど、様々なメディアが規格化されており、各メディアの反射率も多様化している。また、光ディスクの記録スピードの高倍速化が進んでおり、記録時と再生時との光量の差が大きくなっている。このため、受光アンプ素子のゲインを、各メディアの記録時及び再生時のそれぞれに対応するように複数設け、スイッチ回路によりゲインを選択し、切り換えることが求められている。
【０００３】
例えば、受光アンプ素子の回路は、フィードバック抵抗を複数設ける。各メディアの記録時及び再生時のそれぞれに応じて、これら複数のフィードバック抵抗から対応するフィードバック抵抗をスイッチ回路により選択することにより、ゲインを切り換える方法が一般的である。
【０００４】
図７は、特許文献１に示されるゲイン切り換え機能を有する光電変換装置である受光アンプ素子（以下、ＰＤＩＣ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）と記載する）の一例を示す図である。同図の受光アンプ素子７００は、フォトダイオード７０１と、演算増幅器７０２と、複数のフィードバック抵抗７０３と、アナログスイッチ７０５とを備える。
【０００５】
フォトダイオード７０１は、アノードが接地され、カソードが演算増幅器７０２の反転入力端に接続される。フォトダイオード７０１は、被検出光の光量に応じた信号を出力する受光素子である。
【０００６】
複数のフィードバック抵抗７０３は、抵抗値が各々異なる。複数のフィードバック抵抗７０３の中で最大抵抗値のフィードバック抵抗７０４は、一端が演算増幅器の出力端に接続され、他端が演算増幅器の反転入力端に接続される。他のフィードバック抵抗は、一端が演算増幅器７０２の反転入力端に接続され、他端がアナログスイッチ７０５に接続される。
【０００７】
アナログスイッチ７０５は、複数のフィードバック抵抗７０３のうち、最大抵抗値のフィードバック抵抗７０４を除く他のフィードバック抵抗の各一端が接続された入力端あるいは最大抵抗値のフィードバック抵抗７０４の一端に代えて無接続状態とされた入力端を、選択的に演算増幅器７０２の出力端に接続する。
【０００８】
このように構成された受光アンプ素子７００は、アナログスイッチ７０５によってフィードバック抵抗を切り換えることによって、ゲインが切り換わる。
【０００９】
ここで、最大抵抗値のフィードバック抵抗７０４は、アナログスイッチ７０５を介することなく、演算増幅器７０２の出力端と反転入力端とに接続されている。これにより、当該最大抵抗値のフィードバック抵抗７０４を用いてゲインを設定した状態から、他のフィードバック抵抗を選択してゲインを切り換えた場合に、アナログスイッチ７０５が有する静電容量などの寄生素子の影響を受けることなく、出力電圧が高速に定常状態に収束する。よって、スイッチを介さないフィードバック抵抗を動作させることで、スイッチの影響を受けることなく、高速でゲイン切り換えを行うことができる。
【特許文献１】特開２００４−８５３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来技術では、回路規模が増大し、フィードバック抵抗の寄生容量により特性が劣化するという課題がある。
【００１１】
受光アンプ素子（光電変換装置）において、光ディスクに信号を書き込む記録モード、光ディスクに書かれた信号を読み出す再生モード、及び、各モードにおける各メディアからの反射光に合わせたゲイン設定を行うように受光アンプ素子のフィードバック抵抗を切り換え、受光アンプ素子の出力信号振幅を一定範囲のレベルにすることが一般的である。
【００１２】
ゲインを切り換えるには、光を電流に変換する受光素子と、当該受光素子で変換された電流を電圧に変換する増幅回路において、フィードバック抵抗を複数備え、各メディアの使用時ごとにフィードバック抵抗を切り換える方式が用いられている。
【００１３】
昨今、ＤＶＤの２層ディスクなどのような光ディスクメディアの多様化、及び、記録再生の高速化に伴い、受光素子への入射光量が広範囲になり、ＰＤＩＣには多数のゲインを切り換える機能が要望されている。しかしながら、ゲイン設定数が多くなった場合は、フィードバック抵抗及び周波数特性の調整用に変換抵抗に並列に挿入する帰還容量が多数必要になるため、回路規模が増大し、同時に周波数特性、安定度及び応答特性などを最適化することが困難になる。
【００１４】
また、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤなどの光ディスクメディア毎に受光部を有し、受光部を切り換えて動作させ、増幅回路を共通化する場合には、最大抵抗値のフィードバック抵抗にアナログスイッチを介することなく、演算増幅器の出力端と反転入力端とに接続すると、最大ゲイン以外のゲイン設定時は、最大抵抗値のフィードバックとその他のフィードバック抵抗とを並列に接続した状態で動作することになる。このため、例えば、最大ゲインの半分のゲインを作るためには、最大抵抗値となるフィードバック抵抗を２つ並列に動作させることとなる。これは、最大ゲインの半分のゲインを単独のフィードバック抵抗で動作させる場合に比べて、フィードバック抵抗の面積が４倍になるため抵抗の寄生容量により特性劣化が生じる。
【００１５】
また、受光部と増幅器とを複数有し、動作する増幅器を切り換える構成の場合も、スイッチの影響を受けずゲインを高速に切り換えるためには、スイッチを介さないフィードバック抵抗を接続する必要がある。このため、受光部のみを切り換える場合と同様に、例えば、最大ゲインの半分のゲインを作るためには、最大抵抗値となるフィードバック抵抗を２つ並列に動作させることとなる。これは、最大ゲインの半分のゲインを単独のフィードバック抵抗で動作させる場合に比べて、フィードバック抵抗の寄生容量により特性劣化が生じる。
【００１６】
そこで、本発明は、回路規模の増大、及び、抵抗の寄生容量による特性劣化を軽減することのできる光電変換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】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明の光電変換装置は、光を電流に変換して増幅する光電変換装置であって、光を受光し、受光した光を電流に変換する第１受光素子と、前記第１受光素子が受光する光とは波長が異なる光を受光し、受光した光を電流に変換する第２受光素子と、前記第１受光素子で変換され、入力端に入力された電流を増幅し、出力端から出力する第１増幅回路と、前記第２受光素子で変換され、入力端に入力された電流を増幅し、出力端から出力する第２増幅回路と、前記第１増幅回路の入力端と出力端との間に互いに並列接続される複数の第１フィードバック回路と、前記第２増幅回路の入力端と出力端との間に互いに並列接続される複数の第２フィードバック回路と、前記複数の第１フィードバック回路の中の１つを除く残りの第１フィードバック回路のそれぞれに接続される第１スイッチと、前記複数の第２フィードバック回路のそれぞれに接続される第２スイッチと、前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路を選択的に動作させることで、前記第１受光素子と前記第２受光素子との出力を切り換える受光部切換回路とを備える。
【００１８】
これにより、１つのフィードバック回路群では、常時接続するフィードバック回路を接続することで、スイッチ回路が有する静電容量の影響を受けることなく、高速に定常状態に静定する。また、他のフィードバック回路群では、全てのフィードバック回路をスイッチ回路に接続することで、寄生容量による周波数特性及び応答特性の劣化を低減する。さらに、他のフィードバック回路群は、常時接続するフィードバック回路に接続されているために、スイッチ回路が有する静電容量の影響を受けることなく、高速に定常状態に静定する。
【００１９】
また、前記複数の第１フィードバック回路の中で、抵抗値が最大である第１フィードバック回路は、前記第１スイッチを介さずに、前記第１増幅回路の入力端と出力端とに接続されてもよい。
【００２０】
これにより、スイッチを介さずに接続されたフィードバック回路の抵抗値を最大にすることで、当該フィードバック回路に並列接続される抵抗の合計値を最小にすることができる。よって、抵抗と基板との間に発生する寄生容量を最小にすることができ、フィードバックループ内の寄生容量による周波数特性及び応答特性の劣化を最小にすることができる。
【００２１】
また、前記第１受光素子は、前記第２受光素子が受光する光が前記第２増幅回路に必要とする周波数特性より、前記第１増幅回路に必要とする周波数特性が低い光を受光してもよい。
【００２２】
これにより、スイッチを介さずに接続されたフィードバック回路に接続されている受光素子に、最も周波数特性が低い光信号を入射させるように設定することで、高い周波数特性を必要とする他の光信号を、より周波数特性の高い回路で処理することができる。
【００２３】
また、前記第１受光素子は、前記第２受光素子が受光する光より波長の長い光を受光してもよい。
【００２４】
これにより、スイッチを介さずに接続されたフィードバック回路に接続されている受光素子に、最も長い波長の光信号を入射させるように設定することで、高い周波数特性を必要とする波長が短い光信号を、より周波数特性の高い回路で処理することができる。
【００２５】
また、前記第１フィードバック回路は、抵抗とキャパシタとが並列接続された回路であってもよい。
【００２６】
これにより、フィードバック用の抵抗に並列にキャパシタを接続することにより、フィードバックループの動作を安定化させることができる。
【００２７】
また、前記光電変換装置は、さらに、前記複数の第１フィードバック回路と同じ抵抗で構成された第１オフセットキャンセル回路と、前記複数の第２フィードバック回路と同じ抵抗で構成された第２オフセットキャンセル回路と、前記第１及び第２オフセットキャンセル回路の一端に接続され、所定の基準電圧を供給する基準電圧源とを備え、前記第１増幅回路は、差動増幅回路であり、反転入力端に前記第１受光素子と前記複数の第１フィードバック回路群の一端とが接続され、非反転入力端に前記第１オフセットキャンセル回路の他端が接続され、前記第２増幅回路は、差動増幅回路であり、反転入力端に前記第２受光素子と前記複数の第２フィードバック回路群の一端とが接続され、非反転入力端に前記第２オフセットキャンセル回路の他端が接続されてもよい。
【００２８】
これにより、増幅回路に発生するオフセット電圧をキャンセルすることができる。
また、前記光電変換装置は、さらに、前記第２受光素子に並列に接続され、所定の電流を出力する第１電流源と、前記第１増幅回路及び前記第２増幅回路の非反転入力端に接続され、所定の電流を出力する第２電流源とを備えてもよい。
【００２９】
これにより、ゲイン切換の遅延及びオフセット電圧をキャンセルすることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の構成により、アナログスイッチが有する静電容量などの寄生素子の影響を受けることなく、高速にゲインを切り換えることができ、かつ、フィードバック抵抗の寄生容量による特性劣化を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
実施の形態１の光電変換装置は、複数の受光素子と、当該複数の受光素子のそれぞれに対応する複数の増幅回路を備える。複数のフィードバック回路を含むフィードバック回路群が、複数の増幅回路のそれぞれに接続されており、１つのフィードバック回路群の１つのフィードバック回路はスイッチ回路を介さずに接続され、残りのフィードバック回路の全てにはスイッチ回路を介して接続されている。
【００３３】
図１は、実施の形態１の光電変換装置を示す回路図である。同図の光電変換装置１００は、受光素子１０１と、受光素子１０２と、増幅回路１０３と、増幅回路１０４と、フィードバック回路群１０５と、フィードバック回路群１０６と、出力回路１０７と、受光部切換回路１０８とを備える。
【００３４】
受光素子１０１及び１０２は、互いに波長の異なる光を受光し、受光した光を電流に変換する。ここでは、受光素子１０１及び１０２はフォトダイオードであり、アノードが接地され、カソードは、それぞれ増幅回路１０３及び１０４の入力に接続される。
【００３５】
増幅回路１０３及び１０４は、それぞれ、受光素子１０１及び１０２で変換され、入力端に入力された電流を増幅し、出力端から出力する。同図に示すように、例えば、差動増幅回路である。差動増幅回路である増幅回路１０３の反転入力端子は、受光素子１０１とフィードバック回路群１０５とに接続され、非反転入力端子は、例えば、接地される。出力端子は、出力回路１０７に接続される。
【００３６】
フィードバック回路群１０５は、増幅回路１０３の入力端と出力端との間に並列接続される複数のフィードバック回路の集合である。図１に示すように、フィードバック回路群１０５は、複数のフィードバック回路１０５ａ、１０５ｂ及び１０９と、スイッチ回路群１１０とを含む。スイッチ回路群１１０は、スイッチ回路１１０ａ及び１１０ｂを含む。フィードバック回路の詳細については、図面を用いて後述する。
【００３７】
フィードバック回路１０５ａ及び１０５ｂは、それぞれ、スイッチ回路１１０ａ及び１１０ｂと直列接続されている。フィードバック回路１０９は、スイッチ回路を介さずに、増幅回路１０３の入力端と出力端との間に接続されている。スイッチ回路群１１０は、含まれるスイッチ回路を切り換えることで、フィードバックループの動作を選択する。
【００３８】
なお、図１には、フィードバック回路群１０５は、３つのフィードバック回路と２つのスイッチ回路とを含む構成を示したが、スイッチ回路を介さないフィードバック回路と、スイッチ回路を介したフィードバック回路とを含む構成であれば、フィードバック回路及びスイッチ回路の個数は、いくつであってもよい。
【００３９】
フィードバック回路群１０６は、増幅回路１０４の入力端と出力端との間に並列接続される複数のフィードバック回路の集合である。図１に示すように、フィードバック回路群１０６は、複数のフィードバック回路１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃと、スイッチ回路群１１１とを含む。スイッチ回路群１１１は、スイッチ回路１１１ａ、１１１ｂ及び１１１ｃを含む。複数のフィードバック回路１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃは、それぞれ、スイッチ回路１１１ａ、１１１ｂ及び１１１ｃに直列接続される。スイッチ回路群１１１は、含まれるスイッチ回路を切り換えることで、フィードバックループの動作を選択する。
【００４０】
出力回路１０７は、増幅回路１０３の出力端と増幅回路１０４の出力端とに接続される出力回路である。
【００４１】
受光部切換回路１０８は、いずれの受光素子に光信号が入射されるかに応じて、動作する増幅回路を選択する。
【００４２】
続いて、実施の形態１の光電変換装置１００の動作について説明する。まず、受光素子１０１に光信号が入射される場合について説明する。なお、いずれの受光素子に光信号が入射されるかは、例えば、ＣＤ又はＤＶＤなどのメディアに応じて切り換えることができる。
【００４３】
受光素子１０１に光信号が入射される場合、受光部切換回路１０８は、増幅回路１０３にのみ電流を供給し、増幅回路１０３を動作状態にする。また、スイッチ回路群１１０は、入射光に対応するように、接続状態となるフィードバック回路を選択することで、ゲインを設定する。例えば、再生モードから記録モード、若しくは、記録モードから再生モードに切り換わり、入射光の強度が変わる際には、再びスイッチ回路群１１０は、接続状態となるフィードバック回路を選択することで、ゲインを切り換える。
【００４４】
このとき、フィードバック回路１０９は、スイッチ回路を介さず、全てのゲイン設定において接続状態となっている。このため、フィードバック回路を選択してゲインを切り換えた場合に、スイッチ回路群１１０が有する静電容量の影響を受けることなく、出力電圧は高速に定常状態に静定する。
【００４５】
次に、受光素子１０２に光信号が入射される場合について説明する。
受光素子１０２に光信号が入射される場合、受光部切換回路１０８は、増幅回路１０４にのみ電流を供給し、増幅回路１０４を動作状態にする。また、スイッチ回路群１１１は、入射光に対応するように、接続状態となるフィードバック回路を選択することで、ゲインを設定する。例えば、再生モードから記録モード、若しくは、記録モードから再生モードに切り換わり、入射光の強度が変わる際には、再びスイッチ回路群１１１は、接続状態となるフィードバック回路を選択し、ゲインを切り換える。
【００４６】
このとき、スイッチ回路群１１１は、フィードバック回路１０９を介して、常時受光素子１０１に接続されている。常時受光素子１０１に接続されていないと、ゲインを切り換える際にスイッチ回路の静電容量に電荷がチャージされ、ゲインが切り換わってディスチャージされる時間分の遅延が、ゲインの切り換え時に発生する。これは、フィードバック回路群１０６に含まれるフィードバック回路は、全てのフィードバックループにスイッチ回路を介しているためである。
【００４７】
本実施の形態においては、スイッチ回路群１１１は、フィードバック回路１０９を介して、常時受光素子１０１に接続されているため、スイッチ回路群１１１でチャージされた電荷は、受光素子１０１に入射された迷光又は暗電流などにより発生した電流によって引き抜かれる。このため、出力電圧は高速に定常状態に静定し、ゲインを高速に切り換えることができる。
【００４８】
図２は、実施の形態１のフィードバック回路１０９の内部回路を示す図である。なお、フィードバック回路群１０５及び１０６に含まれる他のフィードバック回路も同じ構成である。図２に示すように、フィードバック回路１０９は、フィードバック抵抗２０１と、帰還容量２０２とを含む。
【００４９】
フィードバック抵抗２０１は、受光部で発生した電流を電圧に変換するための抵抗である。帰還容量２０２は、フィードバックを安定化させるための帰還容量である。
【００５０】
上述したように複数のゲインを設定するためには、様々な抵抗値を持つフィードバック抵抗２０１が必要である。スイッチ回路を介してフィードバック抵抗２０１を並列に接続し、スイッチ回路によって、接続されるフィードバック抵抗を切り換えることで、複数のゲインを設定する。
【００５１】
ここで、フィードバック回路群１０５において、ｎ個のフィードバック抵抗を並列接続する場合、各フィードバック抵抗の値をＲｆ１、Ｒｆ２、・・・、Ｒｆｎとし、その中でもフィードバック回路１０９のフィードバック抵抗の値をＲｆ１とする。スイッチ回路群１１０に含まれるスイッチ回路が全てオープン状態では、フィードバック回路群１０５のゲインＲｆは、Ｒｆ１となる。
【００５２】
次に、Ｒｆ２に接続されたスイッチ回路を接続状態にすると、ゲインＲｆは、
Ｒｆ＝（Ｒｆ１×Ｒｆ２）／（Ｒｆ１＋Ｒｆ２）
となる。
【００５３】
このとき、ＲｆとＲｆ１及びＲｆ２との大きさを比較すると、
Ｒｆ＜Ｒｆ１
Ｒｆ＜Ｒｆ２
となる。複数のフィードバック抵抗を接続状態にして並列動作させた場合も同様である。
【００５４】
以上のように、フィードバック回路群１０５においては、ゲインＲｆを設計するには、常にフィードバック回路１０９内の抵抗値Ｒｆ１と、Ｒｆより大きい値の抵抗Ｒｆ２とを用いて構成することが必要となる。
【００５５】
次に、フィードバック回路群１０６においては、フィードバック回路１０９のような常時接続の抵抗が存在しないため、任意のゲイン値Ｒｆは、抵抗値がＲｆとなるフィードバック回路のみを選択することにより構成できる。
【００５６】
すなわち、フィードバック回路群１０６の構成は、フィードバック回路群１０５の構成よりも使用する抵抗を小さくすることができる。
【００５７】
フィードバック回路の抵抗を小さくできるということは、フィードバック抵抗と半導体の基板（ＧＮＤ）と間に発生する寄生容量を低減することができる。このため、フィードバックループ内の寄生容量による周波数特性及び応答特性の劣化を低減することができる。
【００５８】
次に、スイッチ回路の構成について説明する。
図３は、バイポーラトランジスタを用いてスイッチ回路を構成する場合の光電変換装置の構成図である。同図に示す光電変換装置３００は、図１の光電変換装置１００と比較して、スイッチ回路群１１０の代わりにスイッチ回路群３１０を、スイッチ回路群１１１の代わりにスイッチ回路群３１１を備える。さらに、光電変換装置３００は、ゲイン切換回路３１２を備える。
【００５９】
スイッチ回路群３１０は、フィードバック回路群１０５のフィードバック回路に含まれる抵抗と増幅回路１０３の出力端との間に設けられたバイポーラトランジスタである。それぞれのバイポーラトランジスタのベースはゲイン切換回路３１２に接続され、コレクタは出力回路１０７に接続され、エミッタはフィードバック回路の抵抗に接続される。
【００６０】
スイッチ回路群３１１は、フィードバック回路群１０６のフィードバック回路に含まれる抵抗と増幅回路１０４の出力端との間に設けられたバイポーラトランジスタである。それぞれのバイポーラトランジスタのベースはゲイン切換回路３１２に接続され、コレクタは出力回路１０７に接続され、エミッタはフィードバック回路の抵抗に接続される。
【００６１】
ゲイン切換回路３１２は、スイッチ回路群３１０及び３１１を制御する。いずれの受光素子に光信号が入射されるか、及び、どのようなゲインが必要か（例えば、再生モードか記録モードか）に応じて、各スイッチ回路群のバイポーラトランジスタへのベース電流の供給を切り換える。
【００６２】
ゲイン切換回路３１２は、バイポーラトランジスタのベース電流の供給を選択するため、ベース電流が供給されたバイポーラトランジスタは、出力側からコレクタ電流を供給し、エミッタに接続された受光素子に電流が流れる。ゆえに、スイッチ回路をバイポーラトランジスタで構成する場合には、フィードバック回路の抵抗と増幅回路の出力端の間に配置することにより、動作が安定する。
【００６３】
なお、スイッチ回路は、電界効果トランジスタで構成してもよい。
図４は、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタを用いてスイッチ回路を構成する場合の光電変換装置の構成図である。同図に示す光電変換装置４００は、図１の光電変換装置１００と比較して、スイッチ回路群１１０の代わりにスイッチ回路群４１０を、スイッチ回路群１１１の代わりにスイッチ回路群４１１を備える。さらに、光電変換装置４００は、ゲイン切換回路４１２を備える。
【００６４】
スイッチ回路群４１０は、フィードバック回路群１０５のフィードバック回路に含まれる抵抗と受光素子１０１との間に設けられたＭＯＳトランジスタである。
【００６５】
スイッチ回路群４１１は、フィードバック回路群１０６のフィードバック回路に含まれる抵抗と受光素子１０２との間に設けられたＭＯＳトランジスタである。
【００６６】
ゲイン切換回路４１２は、スイッチ回路群４１０及び４１１を制御する。各スイッチ回路群のＭＯＳトランジスタのゲート電圧の供給を切り換える。
【００６７】
ＭＯＳトランジスタを用いる場合は、その特性上、バイポーラトランジスタと異なり、フィードバック抵抗と受光素子との間にスイッチ回路を配置する必要がある。
【００６８】
以上のように、本実施の形態の光電変換装置では、１つのフィードバック回路群では、常時接続するフィードバック回路により、スイッチ回路が有する静電容量の影響を受けることなく、高速に定常状態に静定する。また、他のフィードバック回路群では、全てのフィードバック回路をスイッチ回路に接続することで、寄生容量による周波数特性及び応答特性の劣化を低減する。さらに、他のフィードバック回路群は、常時接続するフィードバック回路に接続されているために、スイッチ回路が有する静電容量の影響を受けることなく、高速に定常状態に静定する。
【００６９】
（実施の形態２）
実施の形態２の光電変換装置は、実施の形態１の光電変換装置の構成において、スイッチを介さずに接続されたフィードバック回路の抵抗が、並列接続された他のフィードバック回路のいずれの抵抗よりも大きい抵抗値を有する。
【００７０】
実施の形態２の光電変換装置は、様々な抵抗値を持つフィードバック抵抗２０１を、スイッチ回路群１１０を介して並列に接続し、スイッチ回路群１１０によって、接続されるフィードバック抵抗を切り換えることで、複数のゲインを設定する。すなわちｎ個のフィードバック抵抗を並列接続する場合、実施の形態１の場合と同様に、各フィードバック抵抗の値をＲｆ１、Ｒｆ２、・・・、Ｒｆｎとし、その中でもフィードバック回路１０９のフィードバック抵抗の値をＲｆ１とする。スイッチ回路群１１０に含まれるスイッチ回路が全てオープン状態では、フィードバック回路群１０５のゲインＲｆはＲｆ１となる。
【００７１】
次に、Ｒｆ２に接続されたスイッチ回路を接続状態にすると、ゲインＲｆは、
Ｒｆ＝（Ｒｆ１×Ｒｆ２）／（Ｒｆ１＋Ｒｆ２）
となる。
【００７２】
このとき、ＲｆとＲｆ１との大きさを比較すると、
Ｒｆ＜Ｒｆ１
となる。複数のフィードバック抵抗を接続状態にして並列動作させた場合も同様である。
【００７３】
よって、スイッチ回路群１１０を介さずに常時接続するＲｆ１を、Ｒｆ１、Ｒｆ２、・・・、Ｒｆｎの中で最大抵抗値となるように設計すれば、抵抗の合計値Ｒｓｕｍ（＝Ｒｆ１＋Ｒｆ２＋・・・＋Ｒｆｎ）を最小にすることができる。
【００７４】
抵抗の合計値を最小にするとフィードバック抵抗と半導体の基板（ＧＮＤ）との間に発生する寄生容量を最小にすることができる。このため、フィードバックループ内の寄生容量による周波数特性及び応答特性の劣化を最小にすることができる。
【００７５】
以上のように、実施の形態２の光電変換装置では、スイッチを介さずに接続されたフィードバック回路の抵抗の抵抗値を、並列接続された他のフィードバック回路のいずれの抵抗よりも大きくすることで、抵抗と基板との間に発生する寄生容量を最小にすることができる。よって、フィードバックループ内の寄生容量による周波数特性及び応答特性の劣化を最小にすることができる。
【００７６】
（実施の形態３）
実施の形態３の光電変換装置は、実施の形態１の光電変換装置の構成において、スイッチを介さずに接続されたフィードバック回路に接続されている受光素子に、最も周波数特性が低い光信号を入射させる。
【００７７】
受光素子１０１に接続されるフィードバック回路群１０５は、常時接続状態となっているフィードバック回路１０９を有している。このため、受光素子１０２に接続されるフィードバック回路群１０６の構成と比較すると、使用する抵抗値が大きくなるため、フィードバック抵抗と半導体の基板（ＧＮＤ）との間に発生する寄生容量が大きく、周波数特性が低くなる。
【００７８】
そこで、受光素子１０１に最も入力信号の周波数特性が低い光信号が入射するように設定し、高い周波数特性が必要とされる他の光信号を受光素子１０２に入射することで、高速に処理することが可能となる。
【００７９】
以上のように、実施の形態３の光電変換装置では、スイッチを介さずに接続されたフィードバック回路に接続されている受光素子に、最も周波数特性が低い光信号を入射させるように設定される。これにより、高い周波数特性を必要とする他の光信号を、より周波数特性の高い回路で処理することができる。
【００８０】
（実施の形態４）
実施の形態４の光電変換装置は、スイッチを介さずに接続されたフィードバック回路に接続されている受光素子に、最も長い波長の光信号を入射させる。
【００８１】
一般的に、ＣＤ用のレーザー光の波長は７８０ｎｓ、ＤＶＤ用のレーザー光の波長は６５０ｎｍ、ＢＤ用のレーザー光の波長は４０５ｎｍであり、光ディスクに記録できる情報の大容量化と高速処理のためにレーザー光の波長を短くし、スポット径を小さくすることで対応してきた。ゆえに、光ディスクを回転させるモーターの回転数が等しい場合は、短波長時の方が光信号の周波数は高くなるため、受光素子１０１に波長の長い光信号が入射するように設定することで、周波数特性が必要とされる短波長の光信号を受光素子１０２に入射し、高速に処理することが可能となる。
【００８２】
以上のように、実施の形態４の光電変換装置では、スイッチを介さずに接続されたフィードバック回路に接続されている受光素子に、最も長い波長の光信号を入射させるように設定される。これにより、高い周波数特性を必要とする波長が短い光信号を、より周波数特性の高い回路で処理することができる。
【００８３】
（実施の形態５）
実施の形態５の光電変換装置は、増幅回路の非反転入力端子側に、反転入力端子側に接続されるフィードバック回路群と同じ構成のオフセットキャンセル回路が接続される。
【００８４】
図５は、本実施の形態の光電変換装置を示す回路図である。同図の光電変換装置５００は、実施の形態１の光電変換装置１００と比較して、新たに、オフセットキャンセル回路５１３及び５１４を備える点が異なっている。以下では、実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同じ点についての説明を省略する。
【００８５】
オフセットキャンセル回路５１３及び５１４は、それぞれ、増幅回路１０３及び１０４に発生するオフセット電圧をキャンセルするための回路である。
【００８６】
オフセットキャンセル回路５１３は、フィードバック回路群１０５と同じ回路構成である。オフセットキャンセル回路５１３の一端は、増幅回路１０３の差動入力の非反転入力端子側に接続される。他端は、予め定められた電圧を供給する基準電圧源に接続される。
【００８７】
オフセットキャンセル回路５１４は、フィードバック回路群１０６と同じ回路構成である。オフセットキャンセル回路５１４の一端は、増幅回路１０４の差動入力の非反転入力端子側に接続される。他端は、オフセットキャンセル回路５１３と同様に、基準電圧源に接続される。
【００８８】
受光素子１０１及びフィードバック回路群１０５が接続された増幅回路１０３において、反転入力端子側のトランジスタのベース電流はフィードバック回路群１０５を介して供給されるため、フィードバック抵抗において電圧降下が発生し、オフセット電圧が発生する。このとき、図５に示すように、増幅回路１０３の差動入力の非反転入力端子側にフィードバック回路群１０５と同じ構成の抵抗を介して基準電圧源に接続する。これにより、フィードバック回路群１０５で発生する電圧降下と同値の電圧が発生し、オフセット電圧が打ち消される。
【００８９】
以上のように、実施の形態５の光電変換装置では、増幅回路の非反転入力端子側に、反転入力端子側に接続されるフィードバック回路群と同じ構成のオフセットキャンセル回路が接続されることで、増幅回路に発生するオフセット電圧をキャンセルすることができる。
【００９０】
（実施の形態６）
実施の形態６の光電変換装置は、受光素子に並列に接続された電流源と、当該受光素子に対応する増幅回路の非反転入力端子側に、オフセットキャンセル回路を介して接続される電流源とを備える。
【００９１】
図６は、本実施の形態の光電変換装置を示す回路図である。同図の光電変換装置６００は、実施の形態５の光電変換装置５００と比較して、新たに、電流源６１５及び６１６を備える点が異なっている。以下では、実施の形態５と異なる点を中心に説明し、同じ点についての説明を省略する。
【００９２】
電流源６１５は、受光素子１０２のカソードに接続され、予め定められた電流を出力する電流源である。
【００９３】
電流源６１６は、増幅回路１０４の非反転入力端子に接続されたオフセットキャンセル回路５１４の基準電圧源側に接続された電流源である。電流源６１６は、電流源６１５と同じ値の電流を出力する。
【００９４】
実施の形態１で、受光素子１０２に光信号が入射されたときの動作を説明したが、受光素子１０１での迷光又は暗電流が小さく、スイッチ回路群１１１での静電容量によるゲイン切換に遅延が発生する場合、受光素子１０２に電流源６１５を接続し、常に電流を引っ張る。これにより、スイッチ回路群１１１での静電容量によるゲイン切換の遅延をキャンセルすることができる。
【００９５】
このとき、電流源６１５によって発生した電流は、フィードバック回路群１０６に流れ、フィードバック抵抗において、電圧降下が生じ、オフセット電圧が発生する。そのため、増幅回路１０４の非反転入力端子側にオフセットキャンセル回路５１４を介して電流源６１６を接続し、電流源６１５と同じ電流を引っ張る。これにより、オフセット電圧をキャンセルすることができる。
【００９６】
以上のように、実施の形態６の光電変換装置では、増幅回路の反転入力端子側と非反転入力端子側とに、それぞれ電流源を接続することで、ゲイン切換の遅延及びオフセット電圧をキャンセルすることができる。
【００９７】
以上、本発明の光電変換装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を各実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の光電変換装置は、受光素子への大振幅の光信号入力に対して、オペアンプのゲイン切換速度、周波数特性及び応答特性を低下させることなく、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ±ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ及びＢＤなどの多種にわたる記録メディアの反射率に対応したゲイン設定及び受光部切換を可能とする記録再生型装置などへの用途として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】実施の形態１の光電変換装置を示す回路図である。
【図２】実施の形態１のフィードバック回路の内部回路を示す図である。
【図３】バイポーラトランジスタを用いてスイッチ回路を構成する場合の光電変換装置の構成図である。
【図４】電界効果トランジスタを用いてスイッチ回路を構成する場合の光電変換装置の構成図である。
【図５】実施の形態５の光電変換装置を示す回路図である。
【図６】実施の形態６の光電変換装置を示す回路図である。
【図７】従来の光電変換装置を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１００】
１００、３００、４００、５００、６００  光電変換装置
１０１、１０２  受光素子
１０３、１０４  増幅回路
１０５、１０６  フィードバック回路群
１０５ａ、１０５ｂ、１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０９  フィードバック回路
１０７  出力回路
１０８  受光部切換回路
１１０、１１１、３１０、３１１、４１０、４１１  スイッチ回路群
１１０ａ、１１０ｂ、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ  スイッチ回路
２０１、７０３、７０４  フィードバック抵抗
２０２  帰還容量
３１２、４１２  ゲイン切換回路
５１３、５１４  オフセットキャンセル回路
６１５、６１６  電流源
７００  受光アンプ素子
７０１  フォトダイオード
７０２  演算増幅器
７０５  アナログスイッチ
【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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