(57)【要約】      （修正有）【課題】電流電圧変換器の出力オフセットを抑制しつつ、フォトダイオードの寄生容量の影響を抑制し、高いオフセット周波数を提供する。【解決手段】光電変換回路３０は、受光量に応じた電流を流すフォトダイオードＰＤと、このフォトダイオードＰＤに流れる電流を増幅する電流電圧変換器３２と備えている。さらに、フォトダイオードＰＤのカソードにエミッタが接続され、電流電圧変換器３２にコレクタが接続されたベース接地トランジスタＱ４と、ベース接地トランジスタＱ４のコレクタ・エミッタ間に同一電流値Ｉ１の第１電流源Ｉａと第２電流源Ｉｂとを接続し、ベース接地トランジスタＱ４のコレクタ・エミッタに一定電流を供給する。【選択図】図３
2009266296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光量に応じた電流を流すフォトダイオードと、
前記フォトダイオードに流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換器と、
前記フォトダイオードのカソードにエミッタが接続され、前記電流電圧変換器にコレクタが接続されたベース接地トランジスタと、
前記ベース接地トランジスタのコレクタに接続され、当該コレクタに電流を入力する第１電流源と、
前記ベース接地トランジスタのエミッタに接続され、前記第１電流源の電流値と同じ電流値の電流を前記エミッタから出力させる第２電流源と、を備えた光電変換回路。
【請求項２】
前記第２電流源と同じ電流値の第３電流源と、
第２ベース接地トランジスタと、を備え、
前記第１電流源は、前記ベース接地トランジスタのコレクタに電流を供給する第１トランジスタと、この第１トランジスタとカンレントラー接続された第２トランジスタとを有して構成され、前記第２トランジスタの出力を前記第２ベース接地トランジスタを介して前記第３電流源に接続した請求項１に記載の光電変換回路。
【請求項３】
前記第２トランジスタの出力をその入力に接続した第３トランジスタを備え、
前記第３トランジスタの出力を前記第２トランジスタの入力に接続した請求項１又は請求項２に記載の光電変換回路。
【請求項４】
前記第３トランジスタの入力に電流を供給する第４電流源を接続した請求項３に記載の光電変換回路。
【請求項５】
前記第１トランジスタの出力電圧と前記第２トランジスタの出力電圧とを比較し、当該比較結果に基づいた電圧を前記第１電流源へ供給する帰還回路を設けた請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電変換回路。
【請求項６】
受光量に応じた電気信号を出力する光電変換回路を備えたフォトディテクタ回路において、
前記光電変換回路は、
受光量に応じた電流を流すフォトダイオードと、
前記フォトダイオードに流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換器と、
前記フォトダイオードのカソードにエミッタが接続され、前記電流電圧変換器にコレクタが接続されたベース接地トランジスタと、
前記ベース接地トランジスタのコレクタに接続され、当該コレクタに電流を入力する第１電流源と、
前記ベース接地トランジスタのエミッタに接続され、前記第１電流源の電流値と同じ電流値の電流を前記エミッタから出力させる第２電流源と、を備えたフォトディテクタ回路。
【請求項７】
光学系を介してレーザー光を光ディスクに照射することによって、前記光ディスクに対してデータの読み書きを行う光ディスク装置において、
前記光学系を介して分光された前記レーザー光を電気信号に変換する光電変換回路を有するフォトディテクタ回路を備え、
前記光電変換回路は、
受光量に応じた電流を流すフォトダイオードと、
前記フォトダイオードに流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換器と、
前記フォトダイオードのカソードにエミッタが接続され、前記電流電圧変換器にコレクタが接続されたベース接地トランジスタと、
前記ベース接地トランジスタのコレクタに接続され、当該コレクタに電流を入力する第１電流源と、
前記ベース接地トランジスタのエミッタに接続され、前記第１電流源の電流値と同じ電流値の電流を前記エミッタから出力させる第２電流源と、を備えた光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換回路及びそれを備えたフォトディテクタ回路並びに光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ或いはブルーレイドライブなどの光ディスク装置がある。この光ディスク装置は、光学系を介してレーザー光を光ディスクに照射することによって光ディスクに対するデータの読み書きを行う装置である。
【０００３】
この種の光ディスク装置においては、データの読み書き時に光ディスクに照射されるレーザー光の強度をモニタし、適正なレーザー光の強度となるように調整することが一般的に行われている。
【０００４】
すなわち、光ディスク装置では、レーザー光の強度をモニタするために、レーザー光を電気信号に変換するフォトディテクタ回路（以下、「フロントモニタ・フォトディテクタ回路」と呼ぶ。）が用いられている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
図１３に従来のフロントモニタ・フォトディテクタ回路に用いる光電変換回路（Ｉ−Ｖ変換回路）１００を示す。同図に示すように、従来の光電変換回路１００は、受光したレーザー光の光量に応じた電流を流すフォトダイオードＰＤと、このフォトダイオードＰＤに流れる電流を増幅する電流電圧変換器１０１とを有している。
【０００６】
電流電圧変換器１０１は、オペアンプＡＭＰ１０１、光電変換抵抗Ｒｆ及び帰還容量Ｃｆから構成される。そして、フォトダイオードＰＤに電流が流れた場合、オペアンプＡＭＰ１０１から基準電圧Ｖｒｅｆを基準とした出力電圧Ｖｏｕｔが発生する。なお、容量ＣｐはフォトダイオードＰＤの寄生容量である。
【０００７】
ここで、光電変換回路１００の出力電圧Ｖｏｕｔは下記式（１）で表すことができる。
【０００８】
【数１】
2009266296.tif 000003
【０００９】
また、フォトダイオードＰＤの出力電流Ｉｏは下記式（２）で表すことができる。
【００１０】
【数２】
2009266296.tif 000004
【００１１】
そして、上記式（１）,（２）から下記式（３）が導き出せる。
【００１２】
【数３】
2009266296.tif 000005
【００１３】
さらに、上記式（３）から、フォトダイオードＰＤの出力電流Ｉｏに対する出力電圧Ｖｏｕｔの伝達関数は、下記式（４）のように表現できる。
【００１４】
【数４】
2009266296.tif 000006
【００１５】
ここで、オペアンプＡＭＰ１０１におけるオープンループゲインＡの周波数特性が１次ローパスフィルタの特性であるとき、オープンループゲインＡは以下の式（５）で表すことができる。
【００１６】
【数５】
2009266296.tif 000007
【００１７】
そして、上記式（５）を上記式（４）に代入し、整理すると、式（６）のようになる。これが従来の光電変換回路１００の伝達関数である。
【００１８】
【数６】
2009266296.tif 000008
【００１９】
上記式（６）の伝達関数は、下記式（７）に示すように、２次ローパスフィルタの伝達関数の形を示す。
【００２０】
【数７】
2009266296.tif 000009
【００２１】
上記式（６）及び式（７）より、ωｏとＱは、以下の式（８）及び式（９）で表すことができる。
【００２２】
【数８】
2009266296.tif 000010
【００２３】
【数９】
2009266296.tif 000011
【００２４】
ここで、使用帯域の周波数をωとすると、ω＜ωｏで無ければならない（下記式（１０）参照）。よって、カットオフ周波数は、寄生容量Ｃｐ、光電変換抵抗Ｒｆおよび帰還容量Ｃｆによって決まることになる。
【００２５】
【数１０】
2009266296.tif 000012
【００２６】
ところで、式（８）から分かるように、光電変換回路１００のカットオフ周波数は、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃｐ、光電変換抵抗Ｒｆ及び帰還容量Ｃｆによって決定されることになる。
【００２７】
ところが、フロントモニタ・フォトディテクタ回路の光電変換回路１００ではフォトダイオードＰＤの面積が大きく、そのためフォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃｐが帰還容量Ｃｆよりも大きい。従って、カットオフ周波数の支配的な要因は光電変換抵抗Ｒｆおよび寄生容量Ｃｐとなり、従来の回路では、高いゲインを持ちながらカットオフ周波数が高い光電変換回路の実現が困難という問題がある。
【００２８】
そこで、特許文献２に示す技術のように、電流電圧変換器の入力ノードにフォトダイオードをベーストランジスタのコレクタ・エミッタを介して接続することで、この問題を解決しようとする技術がある。
【００２９】
この技術を用いることにより、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃｐの影響を抑制し、高いオフセット周波数を得ることが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−１３５５２８号公報
【特許文献２】特開平７−３２６９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
特許文献２に示す技術では、定電流源をフォトダイオードに接続しており、フォトダイオードに電流が流れないときには、定電流源からの電流がすべてベース接地トランジスタのコレクタ・エミッタを介して電流電圧変換器の入力ノードに流れる。
【００３１】
一方、フォトダイオードに電流が流れたときには、定電流源の電流からそのフォトダイオードに流れた電流を引いた電流が、ベース接地トランジスタのコレクタ・エミッタを介して電流電圧変換器の入力ノードに流れる。
【００３２】
従って、フォトダイオードに電流が流れている場合も流れていない場合も、電流電圧変換器の入力ノードに電流が流れ、電流電圧変換器の出力にオフセットが生じることになる。
【００３３】
このようにオフセットが生じると、電流電圧変換器のダイナミックレンジが制限されてしまい、感度調整も難しくなる。
【００３４】
そこで、かかる課題を解決するために、本発明は、電流電圧変換器の出力オフセットを抑制しつつ、フォトダイオードの寄生容量の影響を抑制し、高いゲインを持ちながらカットオフ周波数が高い光電変換回路及びそれを備えたフォトディテクタ回路並びに光ディスク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】
【００３５】
請求項１に記載の発明は、受光量に応じた電流を流すフォトダイオードと、前記フォトダイオードに流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換器と、前記フォトダイオードのカソードにエミッタが接続され、前記電流電圧変換器にコレクタが接続されたベース接地トランジスタと、前記ベース接地トランジスタのコレクタに接続され、当該コレクタに電流を入力する第１電流源と、前記ベース接地トランジスタのエミッタに接続され、前記第１電流源の電流値と同じ電流値の電流を前記エミッタから出力させる第２電流源とを備えた光電変換回路を提供する。
【００３６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第２電流源と同じ電流値の第３電流源と、第２ベース接地トランジスタと、を備え、前記第１電流源は、前記ベース接地トランジスタのコレクタに電流を供給する第１トランジスタと、この第１トランジスタとカンレントラー接続された第２トランジスタとを有して構成され、前記第２トランジスタの出力を前記第２ベース接地トランジスタを介して前記第３電流源に接続することとした。
【００３７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第２トランジスタの出力をその入力に接続した第３トランジスタを備え、前記第３トランジスタの出力を前記第２トランジスタの入力に接続することとした。
【００３８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記第３トランジスタの入力に電流を供給する第４電流源を接続することとした。
【００３９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記第１トランジスタの出力電圧と前記第２トランジスタの出力電圧とを比較し、当該比較結果に基づいた電圧を前記第１電流源へ供給する帰還回路を設けることとした。
【００４０】
請求項６に記載の発明は、受光量に応じた電気信号を出力する光電変換回路を備えたフォトディテクタ回路において、前記光電変換回路は、受光量に応じた電流を流すフォトダイオードと、前記フォトダイオードに流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換器と、前記フォトダイオードのカソードにエミッタが接続され、前記電流電圧変換器にコレクタが接続されたベース接地トランジスタと、前記ベース接地トランジスタのコレクタに接続され、当該コレクタに電流を入力する第１電流源と、前記ベース接地トランジスタのエミッタに接続され、前記第１電流源の電流値と同じ電流値の電流を前記エミッタから出力させる第２電流源と、を備えたフォトディテクタ回路を提供する。
【００４１】
請求項７に記載の発明は、光学系を介してレーザー光を光ディスクに照射することによって、前記光ディスクに対してデータの読み書きを行う光ディスク装置において、前記光学系を介して分光された前記レーザー光を電気信号に変換する光電変換回路を有するフォトディテクタ回路を備え、前記光電変換回路は、受光量に応じた電流を流すフォトダイオードと、前記フォトダイオードに流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換器と、前記フォトダイオードのカソードにエミッタが接続され、前記電流電圧変換器にコレクタが接続されたベース接地トランジスタと、前記ベース接地トランジスタのコレクタに接続され、当該コレクタに電流を入力する第１電流源と、前記ベース接地トランジスタのエミッタに接続され、前記第１電流源の電流値と同じ電流値の電流を前記エミッタから出力させる第２電流源と、を備えた光ディスク装置を提供する。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、電流電圧変換器でのオフセット電圧の発生を抑制しつつ、フォトダイオードのサイズに対する影響も低減し、高いゲインを持ちながらカットオフ周波数が高い光電変換回路及びそれを備えたフォトディテクタ回路並びに光ディスク装置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】
【００４３】
本発明にかかる光ディスク装置は、光学系を介してレーザー光を光ディスクに照射することによって、光ディスクに対してデータの読み書きを行う装置であり、光学系を介して分光されたレーザー光を電気信号に変換する光電変換回路を有するフォトディテクタ回路を備える。
【００４４】
この光電変換回路は、後述するようにフロントモニタ・フォトディテクタ回路とも呼ばれており、受光量に応じた電流を流すフォトダイオードと、当該フォトダイオードに流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換器とを備える。電流電圧変換器は、例えば、オペアンプ、光電変換抵抗及び帰還容量から構成され、オペアンプの入出力ノード間に光電変換抵抗及び帰還容量が接続される。
【００４５】
そして、電流電圧変換器の入力ノード、例えばオペアンプの反転入力ノードにフォトダイオードを、ベース接地したトランジスタ（以下、「ベース接地トランジスタ」とする。）のコレクタ・エミッタを介して接続している。
【００４６】
しかも、ベース接地トランジスタのコレクタに接続され、当該コレクタに電流を入力する第１電流源と、ベース接地トランジスタのエミッタに接続され、第１電流源から入力する電流と同じ電流値の電流をベース接地トランジスタのエミッタから出力させる第２電流源とを有している。そして、ベース接地トランジスタのコレクタ・エミッタに一定電流を供給するようにしている。
【００４７】
このように光電変換回路を構成することにより、フォトダイオードに電流が流れないときには、電流電圧変換器の入力ノードに電流が流れない。
【００４８】
その結果、電流電圧変換器の出力にオフセット電圧が生じることを抑制することができ、電流電圧変換器の感度調整が容易となるのである。
【００４９】
また、第１電流源は、ベース接地トランジスタのコレクタ・エミッタに電流を供給する第１トランジスタと、この第１トランジスタとカンレントラー接続された第２トランジスタとを有して構成される。
【００５０】
しかも、第２電流源と同じ電流値の第３電流源と、第２ベース接地トランジスタとを備え、
第２トランジスタの出力を第２ベース接地トランジスタを介して第３電流源に接続している。
【００５１】
従って、第１トランジスタからの電流経路にある回路と、第２トランジスタからの電流経路にある回路とに同様に、同じ電流値の電流源及びベース接地トランジスタの出力ノード（エミッタ・コレクタ）が配置されることになる。
【００５２】
その結果、第１トランジスタの電流ラインと第２トランジスタの電流ラインとで電流値を同一のものにより近づけることができ、電流電圧変換器のオフセット電圧をより低減することができる。
【００５３】
また、第２トランジスタの出力をその入力に接続した第３トランジスタを備え、第３トランジスタの出力を第２トランジスタの入力に接続している。
【００５４】
従って、第２トランジスタの入力へ供給電流をそのまま第２トランジスタの出力から行う場合に比べて、大幅に低減することができる。
【００５５】
その結果、第１トランジスタの電流ラインと第２トランジスタの電流ラインとで電流値を同一のものにより近づけることができ、電流電圧変換器のオフセット電圧をより低減することができる。
【００５６】
また、第３トランジスタの入力に電流を供給する第４電流源を接続している。
【００５７】
従って、第２トランジスタの入力への電流供給に必要となる、第３トランジスタへの供給電流と同じ電流を第４電流源から供給することができる。
【００５８】
その結果、第３トランジスタへの電流供給による第２トランジスタの出力に対する影響を抑制することができ、第１トランジスタの電流ラインと第２トランジスタの電流ラインとで電流値を同一のものにより近づけることができ、電流電圧変換器のオフセット電圧をより低減することができる。
【００５９】
また、第１トランジスタの出力電圧と前記第２トランジスタの出力電圧とを比較し、当該比較結果に基づいた電圧を第１電流源へ供給する帰還回路を設けている。これにより、第１トランジスタの出力電圧と第２トランジスタの出力電圧の差を低減することができ、電流電圧変換器のオフセット電圧をより低減することができる。
【００６０】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳説する。図１は、本実施形態の光ディスク装置の概略構成図である。
【００６１】
本実施形態における光ディスク装置１は、光学系を介してレーザー光を光ディスクに照射することによって、光ディスクに対してデータの読み書きを行う装置である。この光ディスク装置１は、図１に示すように、ＣＤ用の光信号であるレーザー光を出射するＣＤ用レーザーダイオード２と、ＤＶＤ用の光信号であるレーザー光を出射するＤＶＤ用レーザーダイオード３と、光学系４と、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスク６から反射するレーザー光を受光して電気信号に変換する第１のフォトディテクタ回路５と、光ディスク６を回転制御するためのサーボモータ７と、光学系４を介して分光されたレーザー光を電気信号に変換する第２のフォトディテクタ回路であるフロントモニタ・フォトディテクタ回路１０と、各レーザーダイオード２，３からレーザー光を出射するための制御信号の生成処理、各フォトディテクタ回路５，１０からの出力信号の処理、サーボモータ７への制御信号の生成処理などの各種信号処理を行うＤＳＰ１１と、光ディスク装置１全体を制御するコントローラ１２とを有している。
【００６２】
光学系４は、レンズ２０，２１，２５〜２７と、プリズム２２と、スプリッタ２３と、反射ミラー２４とを含んでいる。
【００６３】
インターフェイスを介してコントローラ１２により記録用データを受信すると、コントローラ１２は、ＤＳＰ１１を制御して、その記録用データに応じて変調したレーザー光をＣＤ用レーザーダイオード２又はＤＶＤ用レーザーダイオード３から出射する。
【００６４】
ＣＤ用レーザーダイオード２から出射されたレーザー光は、レンズ２１及びプリズム２２を介して、スプリッタ２３に入射する。同様に、ＤＶＤ用レーザーダイオード３から出射されたレーザー光は、レンズ２０及びプリズム２２を介して、スプリッタ２３に入射する。
【００６５】
スプリッタ２３に入射したレーザー光は、このスプリッタ２３によって、反射ミラー２４方向とフロントモニタ・フォトディテクタ回路１０の方向へと分光される。
【００６６】
反射ミラー２４方向へ分光したレーザー光は、反射ミラー２４での反射によってその光の方向が変更され、レンズ２５によってコリメートされた後、レンズ２６によって集光されて、光ディスク６に照射される。
【００６７】
一方、スプリッタ２３によってフロントモニタ・フォトディテクタ回路１０方向へと分光されたレーザー光は、フロントモニタ・フォトディテクタ回路１０で受光される。
【００６８】
フロントモニタ・フォトディテクタ回路１０で受光されたレーザー光は、フロントモニタ・フォトディテクタ回路１０によって電気信号に変換され、ＤＳＰ１１へ送信される。
【００６９】
ＤＳＰ１１は、フロントモニタ・フォトディテクタ回路１０から送信される電気信号に基づいて、各レーザーダイオード２，３から出射されるレーザー光の強度を検出し、各レーザーダイオード２，３から出射するレーザー光の強度を調整する。
【００７０】
なお、光ディスク６に照射され、この光ディスク６で反射したレーザー光は、レンズ２５，２６、反射ミラー２４、スプリッタ２３、レンズ２７を介して、第１のフォトディテクタ回路５で受光される。また、光ディスク６に書き込まれたデータを読み取るときには、読み取りのためのレーザー光をＣＤ用レーザーダイオード２又はＤＶＤ用レーザーダイオード３から出射する。以降上記と同様の経路で、分光されたレーザー光がフロントモニタ・フォトディテクタ回路１０で受光され、光ディスク６で反射されたレーザー光が第１のフォトディテクタ回路５で受光される。
【００７１】
ここで、本発明の特徴部分であるフロントモニタ・フォトディテクタ回路の光電変換回路について、図面を参照して具体的に説明する。図２は本実施形態におけるフロントモニタ・フォトディテクタ回路の概略構成図、図３は本実施形態にかかるフロントモニタ・フォトディテクタ回路の光電変換回路の基本構成図、図４及び図５は従来の光電変換回路と本実施形態にかかる光電変換回路とのシミュレーションの比較結果を示す図である。
【００７２】
フロントモニタ・フォトディテクタ回路１０は、図２に示すように、レーザー光を受光し、その受光量に応じた電気信号を出力する光電変換回路３０と、この光電変換回路３０の出力を増幅する増幅回路３１とを有している。
【００７３】
光電変換回路３０は、図３に示すように、従来の光電変換回路１００と同様に、レーザー光の受光量に応じた電流を流すフォトダイオードＰＤと、このフォトダイオードＰＤに流れる電流を電圧に変換して出力する機能を有する電流電圧変換器３２とを備えている。
【００７４】
電流電圧変換器３２は、オペアンプＡＭＰ１を備え、このオペアンプＡＭＰ１の反転入力ノードと出力ノードの間に光電変換抵抗Ｒｆ及び帰還容量Ｃｆが接続され、オペアンプＡＭＰ１の非反転入力ノードには基準電圧Ｖｒｅｆが接続される。また、フォトダイオードＰＤには寄生容量Ｃｐが寄生して発生し、オペアンプＡＭＰ１の入力ノードの配線には配線容量Ｃｐ２が寄生して発生する。
【００７５】
ここで、光電変換回路３０では、フォトダイオードＰＤはベース接地トランジスタＱ４の出力ノードを介して電流電圧変換器３２の入力ノードに接続される。すなわち、トランジスタＱ４のベースには基準電圧Ｖｒｅｆが印加され、これによりベース接地トランジスタが形成される。そして、フォトダイオードＰＤのカソードがベース接地トランジスタＱ４のエミッタと接続され、ベース接地トランジスタＱ４のコレクタがオペアンプＡＭＰ１の反転入力ノードに接続される。
【００７６】
このように、ベース接地トランジスタＱ４の出力ノード（コレクタ・エミッタ）を介してフォトダイオードＰＤを電流電圧変換器３２におけるオペアンプＡＭＰ１の反転入力ノードに接続することで、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃｐの影響を抑制し、高いゲインを持ちながら高いオフセット周波数を得ることが可能となる。
【００７７】
また、ベース接地トランジスタＱ４において、その出力の両端（コレクタ・エミッタ）にはそれぞれ第１及び第２定電流源Ｉａ，Ｉｂが接続される。第１及び第２定電流源Ｉａ，Ｉｂの電流値は共に同じ電流値Ｉ１に設定されている。
【００７８】
これにより、フォトダイオードＰＤに電流が流れないときには、電流電圧変換器３２の入力ノード（オペアンプＡＭＰ１の反転入力ノード）に対する電流が流れない。従って、電流電圧変換器３２の出力にオフセットが生じることを抑制することができ、電流電圧変換器３２の感度調整が容易となる。
【００７９】
つまり、ベース接地トランジスタＱ４のコレクタに電源電圧ＶＣＣが電流値Ｉ１の第１定電流源Ｉａを介して接続され、ベース接地トランジスタＱ４のエミッタに接地電圧ＧＮＤが電流値Ｉ１の第２定電流源Ｉｂを介して接続される。
【００８０】
そのため、フォトダイオードＰＤに電流が流れないときには、第１定電流源Ｉａから第２定電流源Ｉｂへ電流値Ｉ１の一定電流が、ベース接地トランジスタＱ４の出力（コレクタ・エミッタ間）を介して流れる。従って、ベース接地トランジスタＱ４の出力には電流値Ｉ１の一定電流が供給されるが、電流電圧変換器３２の入力ノードには電流が流れない。
【００８１】
一方で、フォトダイオードＰＤに電流値Ｉｏの電流が流れたときには、ベース接地トランジスタＱ４の出力に電流値Ｉ２（＝Ｉ１＋Ｉｏ）の電流が流れることになる。このとき、第１定電流源Ｉａの電流値はＩ１であることから、電流電圧変換器３２の入力ノードに差分の電流Ｉｏが流れて、電圧Ｖｒｅｆを基準とした出力電圧Ｖｏｕｔが発生することになる。
【００８２】
このように、光電変換回路３０では、フォトダイオードＰＤに電流が流れないときには、電流電圧変換器３２の出力にオフセット電圧が生じることを抑制することができ、電流電圧変換器３２の感度調整が容易となるのである。
【００８３】
従来の光電変換回路では、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃｐと光電変換抵抗Ｒｆにより回路のカットオフ周波数が決定されていた。一方、本実施形態における光電変換回路３０では、ベース接地トランジスタＱ４のエミッタ抵抗ｒｅとフォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃｐの積、或いは光電変換抵抗Ｒｆと配線容量Ｃｐ２の積のいずれか大きい方の積で決定されることになる。
【００８４】
ここで、ベース接地トランジスタＱ４のエミッタ抵抗ｒｅは、下記式（１１）で与えられる。
ｒｅ＝ｋＴ/ｑＩ１  ・・・（１１）
ｋ：ボルツマン定数で１．３８×１０-23（Ｊ／Ｋ)、Ｔ：絶対温度
ｑ：電気素量で１．６０２×１０-19（Ｃ)、Ｉ１：Ｑ４のコレクタ電流（Ａ）
【００８５】
図３に示す例で、電流値Ｉ１を５００μＡとすると、Ｔ＝３００Ｋにおけるベース接地トランジスタＱ４のエミッタ抵抗ｒｅは５２Ω程度の小さい値になる。また、パターンレイアウトでの素子配置により、配線容量Ｃｐ２を十分小さくすることができる。従って、本実施形態における光電変換回路３０では、光電変換抵抗Ｒｆの値が高い場合においても高いカットオフ周波数を得ることが可能となる。
【００８６】
図４には、光電変換抵抗Ｒｆが２０kΩで、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃｐが１００ｆＦの場合のシミュレーションによる確認結果が示されている。同図により、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃｐが小さい場合において、従来の光電変換回路１００による特性と本実施形態にかかる光電変換回路３０による特性が同等レベルであることが確認できる。
【００８７】
図５には、光電変換抵抗Ｒｆが２０kΩで、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃｐが１０ｐＦの場合のシミュレーションによる確認結果が示されている。同図により、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃｐが大きい場合において、従来の光電変換回路１００の方が本実施形態にかかる光電変換回路３０よりもカットオフ周波数が大幅に小さくなっていることが確認できる。
【００８８】
従って、従来の光電変換回路１００においては、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃｐによる影響が大きいことが確認できる。一方、本実施形態にかかる光電変換回路３０においては、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃｐによる影響が小さく、光電変換抵抗Ｒｆが大きい場合においても、高いカットオフ周波数が得られており、高速動作が可能であることが確認できる。
【００８９】
ここで光電変換回路３０のさらに具体的回路構成の一例を図６を参照して説明する。図６は本実施形態にかかる光電変換回路３０の具体的構成の一例を示す図である。
【００９０】
図６において、抵抗Ｒ２及びトランジスタＱ２により第２定電流源Ｉｂ（図３参照）が構成され、トランジスタＱ５〜Ｑ７及び抵抗Ｒ５〜Ｒ７により第１定電流源Ｉａ（図３参照）が構成される。
【００９１】
すなわち、第１定電流源Ｉａは、ベース接地トランジスタＱ４の出力（コレクタ）に電流を供給する第１トランジスタＱ６と、この第１トランジスタＱ６とカンレントラー接続された第２トランジスタＱ５とを有する。そして、第２トランジスタＱ５の出力（コレクタ）は第３トランジスタＱ７の入力（ベース）に接続され、この第３トランジスタＱ７の出力（エミッタ）は、第２トランジスタの入力（ベース）に接続される。また、第１トランジスタＱ６及び第２トランジスタＱ５のベースと電源電圧ＶＣＣとの間には抵抗Ｒ７が接続される。なお、コンデンサＣ１は、カレントミラー回路の位相補償のためのコンデンサである。
【００９２】
このように、第１定電流源Ｉａでは、第２トランジスタＱ５の入出力間（コレクタ・ベース間）をトランジスタＱ７を介して接続することで、第１及び第２トランジスタＱ６，Ｑ５のドライブに必要な電流を第２トランジスタＱ５のコレクタから直接供給しないようにしている。これにより、カレントミラー回路の特性を向上させている。
【００９３】
また、第２定電流源Ｉｂは、トランジスタＱ２のベースに所定電圧が印加され、トランジスタＱ２のエミッタが抵抗Ｒ２を介してＧＮＤに接続されて構成される。
【００９４】
そして、図６に示す光電変換回路３０では、第２定電流源Ｉｂと同様に構成され、第２定電流源Ｉｂと同じ電流値の第３定電流源Ｉｃに第２トランジスタＱ５の出力（コレクタ）を、ベース接地トランジスタＱ３（以下、「第２ベース接地トランジスタＱ３」とする。）の出力ノード（コレクタ・エミッタ）を介して接続している。
【００９５】
これにより、第１トランジスタＱ６から接地電圧ＧＮＤまでの電流経路にある回路と、第２トランジスタＱ５から接地電圧ＧＮＤまでの電流経路にある回路とに、それぞれ同じように電流値Ｉの定電流源（定電流源Ｉｂ，Ｉｃ）が配置される。よって、定電流源Ｉｂの電流値と同じ電流値の電流を第１トランジスタＱ６から流すことができる。
【００９６】
なお、第３定電流源ＩｃはトランジスタＱ１及び抵抗Ｒ１により構成される。トランジスタＱ１及びトランジスタＱ２のトランジスタサイズは同じであり、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値は同じである。従って、トランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ間には電流値Ｉ１の電流が流れる。
【００９７】
また、図７，図８に示すように構成することで、電流電圧変換器３２の出力電圧Ｖｏｕｔのオフセット電圧を低減することができる。図７及び図８は、本実施形態にかかる光電変換回路３０のバリエーションを示す図である。
【００９８】
図７に示す光電変換回路３０は、第２トランジスタＱ５のコレクタを、電流増幅率βの高いトランジスタＱ８を介してトランジスタＱ７のベースへ接続するようにしている。これにより、第２トランジスタＱ５のコレクタから第２ベース接地トランジスタＱ３のコレクタ以外に流れる電流を低減させることができ、電流電圧変換器３２の出力電圧Ｖｏｕｔのオフセット電圧を低減することができる。
【００９９】
すなわち、トランジスタＱ７はＰＮＰトランジスタであることからＮＰＮトランジスタに比べて電流増幅率βが低い。従って、トランジスタＱ７から流れ込む電流の影響が無視できないが、電流増幅率βの高いトランジスタＱ８を介することによりその影響を低減するようにしている。なお、トランジスタＱ７のベースは、トランジスタＱ８のエミッタに接続され、トランジスタＱ８のコレクタは電源電圧ＶＣＣとの間に接続され、トランジスタＱ８のベースはトランジスタＱ５のコレクタに接続される。また、トランジスタＱ８のエミッタは電流源Ｉｅを介して接地電圧ＧＮＤに接続される。
【０１００】
また、図８に示す光電変換回路３０では、トランジスタＱ７のベース電流が第２ベース接地トランジスタＱ３へ流れ込むことを防止すべく、第２トランジスタＱ５のコレクタにトランジスタＱ７のベース電流を供給するための第４電流源Ｉｄを別途設けるようにしている。
【０１０１】
第４電流源Ｉｄは、第２トランジスタＱ５のコレクタにそのコレクタが接続されたトランジスタＱ１０と、このトランジスタＱ１０にカレントミラー接続されたトランジスタＱ９を有している。そして、各トランジスタＱ９，Ｑ１０のエミッタと接地電圧ＧＮＤ間にはそれぞれ抵抗Ｒ１０，Ｒ９が接続される。また、トランジスタＱ９のコレクタは、そのベースと接続されるとともに、トランジスタＱ７と接地電圧ＧＮＤ間に接続されたトランジスタＱ１１のベースに接続される。
【０１０２】
そして、トランジスタＱ７とトランジスタＱ１１のトランジスタサイズを同じにすることによって、トランジスタＱ１１のベース電流と同じ電流値の電流が第２トランジスタＱ５のコレクタから第４電流源Ｉｄへ流れることになる。従って、トランジスタＱ７のベース電流による、第２トランジスタＱ５のコレクタに対する影響を抑制することができる。
【０１０３】
ここで、第２トランジスタＱ５のコレクタ電圧ＶＡと第１トランジスタＱ６のコレクタ電圧ＶＢの電圧とが異なると、第１定電流源Ｉａと第２定電流源Ｉｂの電流値が異なってしまう。そのため、その差電流がオペアンプＡＭＰ１の反転入力ノードを介して光電変換抵抗Ｒｆに流れてしまうことになる。このように光電変換抵抗Ｒｆに電流が流れると、オペアンプＡＭＰ１の出力電圧Ｖｏｕｔにオフセット電圧が発生する。
【０１０４】
そこで、図９や図１２に示すように構成することで、第１及び第２トランジスタＱ６，Ｑ５のコレクタ電圧ＶＡ，ＶＢの電圧差（ＶＡ−ＶＢ）を低減することができる。図９及び図１２は、本実施形態にかかる光電変換回路３０のバリエーションを示す図、図１０は、本実施形態にかかる光電変換回路において帰還回路の有無でのオフセット電圧温度特性の違いを説明するための図、図１１は、本実施形態にかかる光電変換回路において帰還回路の有無での電源電圧変動特性の違いを説明するための図である。
【０１０５】
電圧ＶＡと電圧ＶＢとの電圧差をより精度よく低減するために、さらに、第１トランジスタＱ６の出力電圧（コレクタ電圧）と第２トランジスタＱ５の出力電圧（コレクタ電圧）とを比較し、当該比較結果に基づいた電圧を第２定電流源Ｉｂに供給してもよい。以下、具体的に説明する。
【０１０６】
図９に示す光電変換回路３０では、図７に示す回路に加え、さらに、帰還回路３３を追加したものである。この帰還回路３３は、基準電圧ＶｒｅｆとトランジスタＱ５のコレクタ電圧とを差動入力するオペアンプＡＭＰ３を備えており、オペアンプＡＭＰ３の出力をトランジスタＱ１３のベースに接続している。
【０１０７】
トランジスタＱ１３は、電源電圧ＶＣＣと第１定電流源Ｉａとの間に接続されており、これにより、オペアンプＡＭＰ３での比較結果に応じた電圧が第１定電流源Ｉａへ供給されることになる。すなわち、第１トランジスタＱ６のコレクタ電圧と第２トランジスタＱ５のコレクタ電圧とが一致するように、第１定電流源Ｉａへ供給する電圧が制御されることになる。
【０１０８】
ここで、第２トランジスタＱ５のコレクタ電圧ＶＡと第１トランジスタＱ６のコレクタ電圧ＶＢの特性について、図７に示した回路と図９に示した回路とを比較する。
【０１０９】
図７に示す回路において、抵抗Ｒ５，Ｒ６の抵抗値を５００Ωとすると、第２トランジスタＱ５のコレクタ電圧ＶＡと第１トランジスタＱ６のコレクタ電圧ＶＢとは次の式（１２），（１３）で表現することができる。
【０１１０】
ＶＡ＝ＶＣＣ−Ｉ１×５００−Ｖｆ    ・・・（１２）
ＶＢ＝Ｖｒｅｆ                      ・・・（１３）
また、Ｖｆは次の式（１４）で表現することができる。
【０１１１】
Ｖｆ＝Ｖｂｅ（Ｑ６）＋Ｖｂｅ（Ｑ７）−Ｖｂｅ（Ｑ８）    ・・・（１４）
Ｖｂｅ（Ｑ６）：第１トランジスタＱ６のベース・エミッタ間電圧
Ｖｂｅ（Ｑ７）：トランジスタＱ７のベース・エミッタ間電圧
Ｖｂｅ（Ｑ８）：トランジスタＱ８のベース・エミッタ間電圧
【０１１２】
一方、図９に示す回路において、第２トランジスタＱ５のコレクタ電圧ＶＡと第１トランジスタＱ６のコレクタ電圧ＶＢは以下の式（１５），（１６）で表現することができる。
ＶＡ＝Ｖｒｅｆ                      ・・・（１５）
ＶＢ＝Ｖｒｅｆ                      ・・・（１６）
【０１１３】
このように帰還回路３３を追加した図９に示す回路では、図７に示す回路に比べて、第１トランジスタＱ６のコレクタ電圧ＶＢと第２トランジスタＱ５のコレクタ電圧ＶＡの相違がないことがわかる。
【０１１４】
ここで、帰還回路３３がある場合と帰還回路３３がない場合のオフセット電圧温度特性を図１０に、電源電圧変動特性を図１１に示す。
【０１１５】
図１０に示すように、帰還回路３３がない場合に比べ、帰還回路３３がある場合の方がオフセット電圧温度特性が大きく改善されていることが確認できる。すなわち、帰還回路３３を設けることで、温度変化があった場合でもオフセット電圧の発生を抑制することができていることが確認できる。
【０１１６】
また、図１１に示すように、帰還回路３３がない場合に比べ、帰還回路３３がある場合の方が電源電圧変動特性が大きく改善されていることが確認できる。すなわち、帰還回路３３を設けることで、電源電圧ＶＣＣの電圧変動があった場合でもオフセット電圧の発生を抑制できることが確認できる。
【０１１７】
また、図１２に示す光電変換回路３０は、図９に示す回路に加え、さらに帰還回路３３において、基準電圧Ｖｒｅｆ間にベースをコレクタに接続したトランジスタＱ１２と電流源Ｉｆを直列に接続して設けるようにしている。
【０１１８】
そして、トランジスタＱ８とトランジスタＱ１２とを同じトランジスタサイズで形成し、電流源Ｉｆと電流源Ｉｅとを同じ電流値の電流源としている。よって、トランジスタＱ８のエミッタ電圧とトランジスタＱ１２のエミッタ電圧とを比較するということは、第２トランジスタＱ５のコレクタ電圧ＶＡと第１トランジスタＱ６のコレクタ電圧ＶＢとを比較することと同じになる。
【０１１９】
そうすると、オペアンプＡＭＰ３は、第２トランジスタＱ５のコレクタ電圧ＶＡと第１トランジスタＱ６のコレクタ電圧ＶＢとが一致するように動作することになるから、電圧ＶＡと電圧ＶＢとの差をより精度よく低減することができることになる。
【０１２０】
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本実施形態の光ディスク装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態におけるフロントモニタ・フォトディテクタ回路の概略構成図である。
【図３】本実施形態にかかるフロントモニタ・フォトディテクタ回路の光電変換回路の基本構成図である。
【図４】従来の光電変換回路と本実施形態にかかる光電変換回路とのシミュレーションの比較結果を示す図である。
【図５】従来の光電変換回路と本実施形態にかかる光電変換回路とのシミュレーションの比較結果を示す図である。
【図６】本実施形態にかかる光電変換回路の具体的構成の一例を示す図である。
【図７】本実施形態にかかる光電変換回路のバリエーションを示す図である。
【図８】本実施形態にかかる光電変換回路のバリエーションを示す図である。
【図９】本実施形態にかかる光電変換回路のバリエーションを示す図である。
【図１０】本実施形態にかかる光電変換回路において帰還回路の有無でのオフセット電圧温度特性の違いを説明するための図である。
【図１１】本実施形態にかかる光電変換回路において帰還回路の有無での電源電圧変動特性の違いを説明するための図である。
【図１２】本実施形態にかかる光電変換回路のバリエーションを示す図である。
【図１３】従来のフロントモニタ・フォトディテクタ回路に用いる光電変換回路を示す図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１  光ディスク装置
２  ＣＤ用レーザーダイオード
３  ＤＶＤ用レーザーダイオード
４  光学系
５  第１のフォトディテクタ回路
６  光ディスク
７  サーボモータ
１０  第２のフォトディテクタ回路（フロントモニタ・フォトディテクタ回路）
１１  ＤＳＰ
１２  コントローラ
２０，２１，２５〜２７  レンズ
２２  プリズム
２３  スプリッタ
２４  反射ミラー
３０  光電変換回路
３１  増幅回路
３２  電流電圧変換器
３３  帰還回路
ＰＤ  フォトダイオード
Ｃｆ  帰還容量
Ｒｆ  光電変換抵抗
Ｃｐ  寄生容量
ｒｅ  エミッタ抵抗
Ｉａ  第１定電流源（第１電流源）
Ｉｂ  第２定電流源（第２電流源）
Ｉｃ  第３定電流源（第３電流源）
Ｉｄ  第４電流源
Ｉｅ，Ｉｆ  電流源
Ｑ３  第２ベース接地トランジスタ
Ｑ４  ベース接地トランジスタ
Ｑ５  第２トランジスタ
Ｑ６  第１トランジスタ
Ｑ７  第３トランジスタ
Ｑ８  トランジスタ
ＡＭＰ１，ＡＭＰ３，ＡＭＰ１０１  オペアンプ
Ｖｅｒｆ  基準電圧
【図１】
2009266296.tif 000013
【図２】
2009266296.tif 000014
【図３】
2009266296.tif 000015
【図４】
2009266296.tif 000016
【図５】
2009266296.tif 000017
【図６】
2009266296.tif 000018
【図７】
2009266296.tif 000019
【図８】
2009266296.tif 000020
【図９】
2009266296.tif 000021
【図１０】
2009266296.tif 000022
【図１１】
2009266296.tif 000023
【図１２】
2009266296.tif 000024
【図１３】
2009266296.tif 000025