JP2007135106A

JP2007135106A - 光電流増幅回路、及び光ピックアップ装置

Info

Publication number: JP2007135106A
Application number: JP2005328089A
Authority: JP
Inventors: Hideo Fukuda; 秀雄福田; Shinichi Miyamoto; 伸一宮本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2007-05-31
Also published as: US20070108374A1

Abstract

【課題】複数の受光素子から得られる光電流を自在に組み合わせて増幅し、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】受光量に応じて光電流を生じる複数の受光素子５２５、５２６、５２７、５２８と、複数の増幅回路５３８、５４０と、受光素子５２５と各増幅回路の入力との間に接続された素子選択スイッチ５２９、５３０と、受光素子５２６と各増幅回路の入力との間に接続された素子選択スイッチ５３１、５３２と、受光素子５２７と各増幅回路の入力との間に接続された素子選択スイッチ５３３、５３４と、受光素子５２８と各増幅回路の入力との間に接続された素子選択スイッチ５３５、５３６とを備える。
【選択図】図１

Description

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。

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。

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、それぞれの波長のレーザの出射点の離間に応じて波長ごとに異なる位置に、前記光学系を通して投射される媒体からの反射光を、前記波長ごとの位置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。

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つの出力を選択的に得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）。
特開２００４−２２０５１号公報

しかしながら、従来の受光アンプ素子は、複数の受光素子からそれぞれ得られる複数の信号のうちの一つを選択的に出力する用途には好適であるが、前記複数の信号を場合に応じて異なる組み合わせで出力する応用には、必ずしも向いていない。そのような応用は、一例として、トラッキング検出のための周知技術であるプッシュプル法と位相差検出法とを動的に使い分ける場合に見られる。

プッシュプル法では、円周方向に離間する２つのサブビームをメディアへ照射すると共に、それらの反射光にトラッキング誤差の方向（内周方向か外周方向か）に応じた光量の不均衡が生じることを利用して、トラッキング検出を行う。

また、位相差検出法では、前記サブビームの反射光の内周側及び外周側にトラッキング誤差の方向に応じた位相差が生じることを利用して、トラッキング検出を行う。

図３は、両者に兼用可能な受光素子の配置の一例を概念的に示す図である。この例では、先行のサブビームの反射光を受光する受光素子Ａ、Ｂ、及び後続のサブビームの反射光を受光する受光素子Ｃ、Ｄが設けられる。そして、プッシュプル法では、（Ａ＋Ｂ）と（Ｃ＋Ｄ）との強度差をトラッキング誤差を表す信号として使用し、位相差検出法では、（Ａ＋Ｃ）と（Ｂ＋Ｄ）との位相差をトラッキング誤差を表す信号として使用する。

個々の光電素子からの信号を検出法に応じて異なる組み合わせで加算した信号は、組み合わせごとに設けた演算増幅回路で個々の信号を処理すれば容易に得られるが、そのような実現を採った場合には回路の大規模化は避けられない。

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得られる光電流を自在に組み合わせて増幅でき、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。

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、複数の増幅回路と、前記複数の受光素子のそれぞれについて前記増幅回路と同数設けられ、かつ各増幅回路の入力と対応する受光素子との間に接続された複数の素子選択スイッチとを備える。

また、前記複数の増幅回路のそれぞれは、出力と入力との間をゲイン抵抗で接続されたオペアンプであり、前記ゲイン抵抗に、前記受光素子から対応する素子選択スイッチを介して流れる光電流を電圧信号に増幅してもよい。

また、前記光電流増幅回路は、さらに、前記複数の受光素子のそれぞれについて、対応する受光素子の光電流を増幅する前段増幅回路を備えてもよい。

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。

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ゲイン抵抗に合流する光電流を増幅でき、しかも素子選択スイッチのオンオフは自在に設定できるので、複数の受光素子に生じる光電流を自在に組み合わせて増幅する光電流増幅回路が小規模に実現される。

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。

（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。

この光電流増幅回路は、複数の受光素子に生じる光電流を自在に組み合わせて増幅する回路であり、受光素子５２５〜５２８、増幅回路５３８、５４０、ゲイン抵抗５３７、５３９、ＮＰＮトランジスタ５２９〜５３６から構成される。ここで、ＮＰＮトランジスタ５２９〜５３６は、受光素子５２５〜５２８のそれぞれについて前記増幅回路と同数の２個設けられた素子選択スイッチの一例であり、それぞれ増幅回路５３８、５４０の入力と対応する受光素子との間に接続されている。また、増幅回路５３８、５４０は、例えばオペアンプであるとしてもよい。

素子選択スイッチであるＮＰＮトランジスタ５２９〜５３６は、接続されている受光素子５２５〜５２８に生じる光電流を、それぞれ対応する増幅回路の入力へ供給する。

ゲイン抵抗５３７、５３９は、それぞれ増幅回路５３８、５４０の負帰還路に挿入されたフィードバック抵抗であり、前記光電流を対応する増幅回路の出力から供給する。増幅回路５３８、５４０は、それぞれゲイン抵抗５３７、５３９に流れる光電流を電圧信号に増幅して出力する。

この光電流増幅回路は、一例として、従来技術の項で説明したプッシュプル法と位相差検出法とに兼用可能な受光素子を備える光ピックアップ装置に好適に用いられる。

この光電流増幅回路がそのような光ピックアップ装置に用いられる場合、図３に示される受光素子Ａ〜Ｄが、それぞれ図１に示される受光素子５２５〜５２８である。

プッシュプル法においては、例えばＮＰＮトランジスタ５２９、５３１、５３４、５３６をオンし、かつＮＰＮトランジスタ５３０、５３２、５３３、５３５をオフすることによって、増幅回路５３８から（Ａ＋Ｂ）の信号を得ると共に、増幅回路５４０から（Ｃ＋Ｄ）の信号を得て、図示しない外部回路で両者の強度差を求めるとよい。

他方、位相差検出法においては、例えばＮＰＮトランジスタ５２９、５３２、５３３、５３６をオンし、かつＮＰＮトランジスタ５３０、５３１、５３４、５３５をオフすることによって、増幅回路５３８から（Ａ＋Ｃ）の信号を得ると共に、増幅回路５４０から（Ｂ＋Ｄ）の信号を得て、図示しない外部回路で両者の位相差を求めるとよい。

この構成によれば、オンされたＮＰＮトランジスタ５２９〜５３６を通してゲイン抵抗５３７、５３９に合流する光電流を増幅回路５３８、５４０で増幅でき、かつＮＰＮトランジスタ５２９〜５３６のオンオフは自在に設定できるので、受光素子５２５〜５２８から得られる光電流を、ＮＰＮトランジスタ５２９〜５３６のオンオフに応じて自在に組み合わせて増幅できる、小規模な光電流増幅回路を実現することができる。

（第２の実施の形態）
図２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。

この光電流増幅回路は、複数の受光素子に生じる光電流を自在に組み合わせて増幅する回路であり、受光回路８０４、８０８、８１２、８１６、及び出力増幅回路８４１、８４２から構成される。

受光回路８０４、８０８、８１２、８１６は、受光量に応じて受光素子に生じる光電流を電圧信号に増幅して出力する回路である。受光回路８０４は、受光素子８０１、抵抗８０２、オペアンプ８０３から構成される。ここで、オペアンプ８０３は、受光素子からの光電流を電圧信号に増幅する前段増幅回路の一例である。受光回路８０８、８１２、８１６も同様に構成される。

出力増幅回路８４１、８４２は、素子選択スイッチによって選択された受光回路からの信号を組み合わせて増幅する回路である。出力増幅回路８４１は、ＰＮＰトランジスタ８２１、８２３、８２５、８２７、入力抵抗８２２、８２４、８２６、８２８、及びゲイン抵抗８２９で出力と入力との間を接続された増幅回路８３０から構成される。ここで、ＰＮＰトランジスタ８２１、８２３、８２５、８２７が、素子選択スイッチの一例である。また、増幅回路８３０は、例えばオペアンプであるとしてもよい。

オンされるＰＮＰトランジスタ８２１、８２３、８２５、８２７には、受光回路８０４、８０８、８１２、８１６の出力電圧、参照電圧Ｖ_ref、及び入力抵抗８２２、８２４、８２６、８２８に応じた電流が流れる。これらの電流は帰還抵抗８２９に合流し、増幅回路８３０によって電圧信号として増幅される。

この構成によれば、オンされるＰＮＰトランジスタ８２１、８２３、８２５、８２７に流れる電流信号の合計に対応する出力が得られ、かつＰＮＰトランジスタ８２１、８２３、８２５、８２７のオンオフは自在に設定できるので、受光素子８０１、８０５、８０９、８１３からの光電流を自在に組み合わせた増幅結果を得ることができる。

出力増幅回路８４２の構成及び動作も同様に説明される。
この光電流増幅回路は、第１の実施の形態で述べた光電流増幅回路と同様に、一例として、従来技術の項で説明したプッシュプル法と位相差検出法とに兼用可能な受光素子を備える光ピックアップ装置に好適に用いられる。

この光電流増幅回路がそのような光ピックアップ装置に用いられる場合、図３に示される受光素子Ａ〜Ｄが、それぞれ図２に示される受光素子８０１、８０５、８０９、８１３である。

プッシュプル法においては、例えばＰＮＰトランジスタ８２１、８２３、８３５、８３７をオンし、かつＰＮＰトランジスタ８２５、８２７、８３１、８３３をオフすることによって、増幅回路８３０から（Ａ＋Ｂ）の信号を得ると共に、増幅回路８４０から（Ｃ＋Ｄ）の信号を得て、図示しない外部回路で両者の強度差を求めるとよい。

他方、位相差検出法においては、例えばＰＮＰトランジスタ８２１、８２５、８３３、８３７をオンし、かつＰＮＰトランジスタ８２３、８２７、８３１、８３５をオフすることによって、増幅回路８３０から（Ａ＋Ｃ）の信号を得ると共に、増幅回路８４０から（Ｂ＋Ｄ）の信号を得て、図示しない外部回路で両者の位相差を求めるとよい。

この構成によれば、受光素子８０１、８０５、８０９、８１３から得られる光電流を、各スイッチのオンオフに応じて自在に組み合わせて増幅できる、小規模な光電流増幅回路を実現することができる。

本発明に係る光電流増幅回路は、複数の受光素子から得られる光電流を自在に組み合わせて増幅する増幅回路として広く利用でき、とりわけ、トラッキング検出のためにプッシュプル法と位相差検出法とを使い分けできる小型化された光ピックアップ装置への適用に好適である。

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。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。受光素子の従来の配置例を概念的に示す図である。

符号の説明

５２５〜５２８受光素子
５２９〜５３６ＮＰＮトランジスタ
５３７、５３９ゲイン抵抗
５３８、５４０増幅回路
８０１、８０５、８０９、８１３受光素子
８０２、８０６、８１０、８１４抵抗
８０３、８０７、８１１、８１５オペアンプ
８０４、８０８、８１２、８１６受光回路
８２１、８２３、８２５、８２７ＰＮＰトランジスタ
８２２、８２４、８２６、８２８入力抵抗
８２９ゲイン抵抗
８３０増幅回路
８３１、８３３、８３５、８３７ＰＮＰトランジスタ
８３２、８３４、８３６、８３８入力抵抗
８３９ゲイン抵抗
８４０増幅回路
８４１、８４２出力増幅回路

Claims

受光量に応じて光電流を生じる複数の受光素子と、
複数の増幅回路と、
前記複数の受光素子のそれぞれについて前記増幅回路と同数設けられ、かつ各増幅回路の入力と対応する受光素子との間に接続された複数の素子選択スイッチと
を備えることを特徴とする光電流増幅回路。
前記複数の増幅回路のそれぞれは、出力と入力との間をゲイン抵抗で接続されたオペアンプであり、前記ゲイン抵抗に、前記受光素子から対応する素子選択スイッチを介して流れる電流信号を増幅する
ことを特徴とする請求項１に記載の光電流増幅回路。
前記光電流増幅回路は、さらに、
前記複数の受光素子のそれぞれについて、対応する受光素子の光電流を増幅する前段増幅回路を備える
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。