JP4152784B2 - 受光アンプ回路およびそれを備えた光ピックアップ装置 - Google Patents
受光アンプ回路およびそれを備えた光ピックアップ装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光媒体の再生時、書込み時の信号を処理する受光アンプ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
書込み可能なコンパクトディスク(CD−R/RW)駆動装置や書込み可能なデジタルビデオディスク(DVD)駆動装置といった光媒体の駆動装置においては、読出し/書込み時間を短くするよう応答特性の向上が要望されている。ディスク駆動の高速化により書込みの精度を上げる必要があるため、レーザーパワーの最適化は重要なものとなる。ピックアップ受光素子は信号を検出すると同時に、入力されるレーザー光量を検出する機能を併せ持っている。ピックアップ受光素子によって検出された光量情報はレーザー駆動装置にフィードバックされ、これによりレーザーパワーが書込みに最適となるように調整される。またディスク駆動の高速化に伴いレーザーの出力パワーは大きくなり、レーザーパワーが大きくなるとピックアップにおける受光素子への入力光量も大きくなるため、受光アンプ回路は大光量入力時においても高速な応答特性を維持し、入力光量検出を行う機能が必要とされる。
【0003】
従来の、再生・書込み信号コントロール機能と入力光量検出機能とを同一の出力端子で果たす受光アンプ回路のブロック図を図8に示す。
【0004】
同図に従って説明すると、図中のフォトダイオード81へ入力された再生・書込みコントロール光信号は電流信号に変換され、その電流信号は、帰還抵抗R81が接続されたトランスインピーダンス型の前段アンプ回路を構成するアンプA81により電流−電圧変換されて増幅される。この出力電圧は抵抗R82を介して後段アンプ回路を構成するアンプA82に入力されて増幅され、受光アンプ回路の出力信号の電圧Vo(以下、出力電圧Voと称する)となる。後段アンプ回路は、アンプA82に帰還抵抗R83が接続された差動増幅型のアンプ回路であり、外部基準電圧Vrefが抵抗R84を介して入力される。出力電圧Voは出力端子801から出力される。
【0005】
上記受光アンプ回路のダイナミックレンジ特性を図9を用いて説明する。同図は、フォトダイオード81への入力光信号の入力光量に対する出力電圧Voの変化を示す。出力電圧Voは、入力光量の増加に伴って受光アンプ回路のゲインで設定される傾きで上昇していくが、やがて飽和して一定値(約5V)となる。この飽和するまでの線形な領域が受光アンプ回路のダイナミックレンジを決定する。線形な領域では入力光量に比例して出力電圧Voが変動する為、出力電圧Voの値を測定することによってフォトダイオード81への入力光量を検出することができる。従来の受光アンプ回路は、このようにして、再生・書込み信号コントロール出力が入力光量検出の機能も兼ねていた。
【0006】
【特許文献1】
特開平5−81695号公報
(公開日:平成5年(1993)4月2日)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
再生・書込み信号コントロール用出力は、フォトダイオード81に入力されたレーザー入力信号を増幅してS/Nを確保する為に、受光アンプ回路のゲインをある程度大きくする必要がある。このため、図9に示すフォトダイオード81への入力光量に対する出力電圧Voの変化の傾き(dVo/dP)が大きく、出力電圧Voが飽和するまでの線形な領域は狭く、従ってダイナミックレンジが小さい。すなわち、入力光量検出を行うことのできる光量範囲は狭い。
【0008】
低倍速時の書込みのレーザーパワーではフォトダイオード81の入力光量が小さいため、出力電圧Voが飽和することなく入力光量検出を行うことができるが、前述したように書込みの高倍速化に伴うレーザー入力光量の増大により、出力電圧Voは飽和領域に達してしまうため、入力光量の検出を行うことができなくなる。
【0009】
しかも、大光量入力による出力電圧Voの飽和はアンプ回路が飽和することによって起こるものであり、飽和したアンプは復帰に時間を要するため、高速な応答特性の維持を困難なものとしていた。
【0010】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、大光量入力時においても高速な応答特性を維持し、且つアンプ回路の飽和を防いで入力光量検出を行うことができる受光アンプ回路、およびそれを備えた光ピックアップ装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の受光アンプ回路は、上記課題を解決するために、光媒体の再生時および書込み時に上記光媒体から受光素子を介して得た受光信号を処理する受光アンプ回路において、上記受光信号を再生・書込み信号として処理して再生・書込み信号コントロール用出力端子から電圧として出力する第1のアンプ回路と、上記受光信号を上記受光素子の入力光量検出用信号として処理して入力光量検出用出力端子から電圧として出力する第2のアンプ回路とを備えた構成である。
【0012】
上記の発明によれば、第1のアンプ回路は、光媒体の再生時および書込み時に光媒体から受光素子を介して得た受光信号を、再生・書込み信号として処理して、再生・書込み信号コントロール用出力端子から電圧として出力する。また、第2のアンプ回路は、上記受光信号を、受光素子の入力光量検出用信号として処理して、入力光量検出用出力端子から電圧として出力する。従って、再生・書込み信号の処理とは別に、受光素子の入力光量検出の処理を行うことができ、第1のアンプ回路と第2のアンプ回路とのそれぞれでゲインを独立に設定することができ、第2のアンプ回路のゲインを第1のアンプ回路のゲインよりも小さくして出力電圧を飽和しないようにすることができる。
【0013】
すなわち、再生・書込み信号を処理するために第1のアンプ回路のゲインをある程度大きくしたとしても、第2のアンプ回路のゲインが小さいので、書込みを高倍速で行う大光量入力時にも、入力光量検出を行うためのアンプ回路を飽和させることなく入力光量検出を行うことができる。その分、高速な応答を維持しながら受光素子の入力光量に対するダイナミックレンジを拡大することができる。
【0014】
この結果、大光量入力時においても高速な応答特性を維持し、且つアンプ回路の飽和を防いで入力光量検出を行うことができる受光アンプ回路を提供することができる。
【0015】
さらに本発明の受光アンプ回路は、上記課題を解決するために、上記第2のアンプ回路のゲインは、上記受光素子の予め定める入力光量範囲において上記第2のアンプ回路の出力電圧が飽和しないように設定されている構成である。
【0016】
上記の発明によれば、受光素子の予め定める入力光量範囲においては、第2のアンプ回路の出力電圧は飽和しないので、この入力光量範囲をダイナミックレンジとすることができる。
【0017】
さらに本発明の受光アンプ回路は、上記課題を解決するために、上記第1のアンプ回路の出力電圧の振幅を所定値以下に制限する振幅制限手段を備えている構成である。
【0018】
上記の発明によれば、第1のアンプ回路に、再生・書込み信号コントロール用出力端子の出力電圧が飽和値となるような過大な強度の信号が入力されても、振幅制限手段によって出力電圧の振幅が所定値以下に制限される。従って、第1のアンプ回路が飽和しないので、第1のアンプ回路が飽和して時間をかけて復帰するといった状態を回避することができ、高速応答により適した構成となる。
【0019】
さらに本発明の受光アンプ回路は、上記課題を解決するために、上記所定値は、再生時における上記第1のアンプ回路の出力電圧の最大値以上であって、上記第1のアンプ回路の出力電圧の飽和値以下に設定される構成である。
【0020】
上記の発明によれば、所定値が再生時における第1のアンプ回路の出力電圧の最大値以上であることから、入力光量が比較的小さい再生時における第1のアンプ回路の出力電圧は全く制限されることがなく、また、所定値が第1のアンプ回路の出力電圧の飽和値以下であることから、高速応答に適した構成となる。
【0021】
さらに本発明の受光アンプ回路は、上記課題を解決するために、上記受光素子の出力に接続されるトランスインピーダンス型の初段アンプ回路を備え、上記第1のアンプ回路および上記第2のアンプ回路は、上記初段アンプ回路の出力電圧を入力電圧とする差動型アンプ回路である構成である。
【0022】
上記の発明によれば、第1のアンプ回路および第2のアンプ回路は、受光素子の出力に接続されるトランスインピーダンス型の初段アンプ回路の出力電圧を入力電圧とする差動型アンプ回路であるので、差動型アンプ回路に備えられる差動増幅器の飽和を防ぐことができ、大光量入力時にも高速の応答特性を維持することができる。
【0023】
さらに本発明の受光アンプ回路は、上記課題を解決するために、抵抗と所定段数のダイオードとの直列回路を、上記初段アンプ回路の帰還抵抗と並列に、上記ダイオードのアノードが上記初段アンプ回路の出力端子側となるように備えている構成である。
【0024】
上記の発明によれば、初段アンプ回路の帰還抵抗と並列に、抵抗と所定段数のダイオードとの直列回路が備えられているので、初段アンプ回路の出力電圧が過大になったとしても、直列回路のダイオードが、初段アンプ回路の出力端子側から入力端子側へ電流が流れるように導通して出力電圧を制限する。従って、初段アンプ回路の飽和を防ぐことができるため、大光量入力時にも高速の応答特性を維持することができる。
【0025】
さらに本発明の受光アンプ回路は、上記課題を解決するために、エミッタが上記初段アンプ回路と上記受光素子との接続点に接続されるとともにベースに一定電圧が印加されるNPN型のトランジスタを備えている構成である。
【0026】
上記の発明によれば、大光量入力時にフォトダイオードなどの受光素子のバイアス電圧が低下すると、NPN型のトランジスタが導通して、受光素子のバイアス電圧が低下するのを防止することができる。このトランジスタでは、ベースに一定電圧が印加されると、導通したときにはエミッタが上記一定電圧からベース・エミッタ間電圧だけ低い定電圧となり、この結果、初段アンプ回路と受光素子との接続点が定電圧となる。従って、受光素子のバイアス電圧が低下する大光量入力時にも、これを防止して高速の応答特性を維持することができる。
【0027】
さらに本発明の受光アンプ回路は、上記課題を解決するために、上記振幅制限手段は、上記再生・書込み信号コントロール用出力端子と所定電位端子とを、上記再生・書込み信号コントロール用出力端子側がアノードとなるように接続する所定段数のダイオードの直列回路を備えている構成である。
【0028】
上記の発明によれば、第1のアンプ回路の出力電圧が過大になろうとすると、振幅制限手段のダイオードの直列回路が、再生・書込み信号コントロール用出力端子側から所定電位端子側へ向かって電流が流れるように導通するので、第1のアンプ回路の出力電圧を、所定電位を基準とするダイオードの段数に応じた電圧に制限することができる。
【0029】
さらに本発明の受光アンプ回路は、上記課題を解決するために、上記第1のアンプ回路は、上記差動型アンプ回路を構成するための差動増幅器と、上記差動増幅器の出力電圧を取り出す2段のバッファ回路とを備えており、上記振幅制限手段は、ベースが上記差動増幅器の外部基準電圧入力端子に接続されたPNP型のトランジスタと、上記差動増幅器の出力端子と上記トランジスタのエミッタとを、上記差動増幅器の出力端子側がアノードとなるように接続する所定段数のダイオードの直列回路とを備えている構成である。
【0030】
上記の発明によれば、第1のアンプ回路においては、差動増幅器による差動増幅の結果としての出力電圧が2段のバッファ回路を介して出力されるが、この差動増幅器の出力電圧が振幅制限手段によって制限される。振幅制限手段は、PNP型のトランジスタと、所定段数のダイオードの直列回路とを備えている。上記トランジスタのベースには外部基準電圧入力端子から外部基準電圧が印加されており、エミッタはこのトランジスタが導通したときに外部基準電圧よりもベース・エミッタ間電圧だけ高い電圧となる。そして、ダイオードの直列回路はアノードが差動増幅器の出力端子側となるように接続されているため、差動増幅器の出力電圧が大きくなっても、ダイオードおよびトランジスタが導通することにより、差動増幅器の出力端子は、トランジスタのエミッタよりもダイオードの段数に応じた分だけ高い電圧にしかならない。
【0031】
従って、差動増幅器の出力電圧を制限することができ、飽和電圧以下にすることによって差動増幅器の飽和を防ぐことができるため、大光量入力時にも高速の応答特性を維持することができる。
【0032】
また、本発明の光ピックアップ装置は、上記課題を解決するために、いずれかの前記受光アンプ回路を備えている構成である。
【0033】
上記の発明によれば、大光量入力時においても高速な応答特性を維持し、且つ受光アンプ回路におけるアンプ回路の飽和を防いで入力光量検出を行うことができる光ピックアップ装置を提供することができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1および図2に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0035】
図1に、本実施の形態に係る受光アンプ回路1の構成を示す。受光アンプ回路1は、フォトダイオード11、初段アンプ回路2、第1後段アンプ回路3、および第2後段アンプ回路4を備えており、光媒体の再生時および書込み時に光媒体からフォトダイオード11を介して得た受光信号を処理する。また、受光アンプ回路1は、ここではフォトダイオード11を除いて1チップのICとして構成されており、1チップの受光アンプ素子となっている。受光アンプ回路1では、従来の技術で述べた受光アンプ回路とは異なり、初段アンプ回路2の後段に、第1後段アンプ回路3と第2後段アンプ回路4とが並列に接続された構成となっている。初段アンプ回路2と第1後段アンプ回路3とは抵抗R12を介して接続されており、初段アンプ回路2と第2後段アンプ回路4とは抵抗R14を介して接続されている。
【0036】
フォトダイオード(受光素子)11は、CD−R/RWなどの光媒体からの受光を行って入力光量に応じた電流を出力するものであり、アノードがGNDに接続されており、カソードは初段アンプ回路2の入力端子に接続されている。
【0037】
初段アンプ回路2は、トランスインピーダンス型のアンプ回路であってフォトダイオード11を介して得た電流信号としての受光信号を電圧信号に変換して出力する。初段アンプ回路2はアンプA11および帰還抵抗R11を備えている。
【0038】
第1後段アンプ回路(第1のアンプ回路)3は差動増幅型のアンプ回路であり、初段アンプ回路2から出力されて第1の入力となる電圧と、第1の入力とは別の第2の入力となる電圧との差を所定のゲインで増幅することにより、受光信号を再生・書込み信号として処理して再生・書込み信号コントロール用出力端子101から出力電圧V1として出力する。第1後段アンプ回路3は、アンプA12、帰還抵抗R13、および抵抗R101を備えている。アンプA12は上記第1の入力用および第2の入力用の各入力端子を備えている。第1の入力用の入力端子には、抵抗R12を介して受光信号が第1の入力として入力される。また、帰還抵抗R13はアンプA12の出力端子と第2の入力用の入力端子とを接続し、抵抗R101は第2の入力用の入力端子と外部基準電圧Vref1の入力端子とを接続している。帰還抵抗R13と抵抗R101との接続点の電圧Vd1は、出力電圧V1と外部基準電圧Vref1との差が帰還抵抗R13および抵抗R101によって略分圧された電圧であり、これが出力電圧V1の負帰還として第2の入力となる。
【0039】
第2後段アンプ回路(第2のアンプ回路)4は差動増幅型のアンプ回路であり、初段アンプ回路2から出力されて第1の入力となる電圧と、第1の入力とは別の第2の入力となる電圧との差を所定のゲインで増幅することにより、受光信号を入力光量検出用信号として処理して入力光量検出用出力端子102から出力電圧V2として出力する。第2後段アンプ回路4は、アンプA13、帰還抵抗R15、および抵抗R102を備えている。アンプA13は上記第1の入力用および第2の入力用の各入力端子を備えている。第1の入力用の入力端子には、抵抗R14を介して受光信号が第1の入力として入力される。また、帰還抵抗R15はアンプA13の出力端子と第2の入力用の入力端子とを接続し、抵抗R102は第2の入力用の入力端子と外部基準電圧Vref1の入力端子とを接続している。帰還抵抗R15と抵抗R102との接続点の電圧Vd2は、出力電圧V2と外部基準電圧Vref1との差が帰還抵抗R15および抵抗R102によって略分圧された電圧であり、これが出力電圧V2の負帰還として第2の入力となる。
【0040】
なお、再生・書込み信号コントロール用出力端子101および入力光量検出用出力端子102は、ここではそれぞれICチップの出力端子として設けられる。
【0041】
上記の構成の受光アンプ回路1では、第1後段アンプ回路3は再生・書込み信号の処理を行って、その結果を専用の再生・書込み信号コントロール用出力端子101から出力し、第2後段アンプ回路4は入力光量検出の処理を行って、その結果を専用の入力光量検出用出力端子102から出力する。従って、再生・書込み信号の処理とは別に、フォトダイオード11の入力光量検出の処理を行うことができ、第1後段アンプ回路3と第2後段アンプ回路4とのそれぞれでゲインを独立に設定することができる。従って、第2後段アンプ回路4のゲインを第1後段アンプ回路3のゲインよりも小さくして出力電圧V2を飽和しないようにすることができる。
【0042】
すなわち、再生・書込み信号を処理するために第1後段アンプ回路3のゲインをある程度大きくしたとしても、第2後段アンプ回路4のゲインが小さいので、書込みを高倍速で行う大光量入力時にも、入力光量検出を行うためのアンプ回路を飽和させることなく入力光量検出を行うことができる。その分、高速な応答を維持しながらフォトダイオード11の入力光量に対するダイナミックレンジを拡大することができる。
【0043】
このように、受光アンプ回路1によれば、大光量入力時においても高速な応答特性を維持し、且つアンプ回路の飽和を防いで入力光量検出を行うことができる。
【0044】
また、本実施の形態では受光アンプ回路1を1チップのICで実現しているが、2チップ以上のICで実現することも可能である。
【0045】
また、図2は、フォトダイオード11の入力光量Pに対する出力電圧V2の関係を示したグラフである。第2後段アンプ回路4は、予め定める入力光量範囲において飽和しないような低ゲインに設定されており、図2で言えば、入力光量Pの0mWから5mW近くまでの範囲を予め定めた入力光量範囲としており、この入力光量範囲がダイナミックレンジとなる。従来の技術で述べた図9では入力光量に対しては大きいゲインとなっていたため、出力電圧VoはP=1mW近くで飽和していた。このように、受光アンプ回路1によれば、入力光量のダイナミックレンジが大きくなって大光量入力時でも入力光量検出が可能となる。
【0046】
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図3ないし図5に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態1で述べた構成要素と同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0047】
図3に、本実施の形態に係る受光アンプ回路21の構成を示す。受光アンプ回路21は、実施の形態1の受光アンプ回路1における第1後段アンプ回路3を第1後段アンプ回路22に置き換えたものである。
【0048】
第1後段アンプ回路(第1のアンプ回路)22は、第1後段アンプ回路3に振幅制限回路23を追加した構成である。振幅制限回路(振幅制限手段)23は、再生・書込み信号コントロール出力端子101と外部基準電圧Vref1の入力端子との間に設けられ、第1後段アンプ回路22の出力電圧V1の振幅を所定値以下に制限する。レーザー光などの入力光量が大きくなるのに伴って出力電圧V1の振幅も大きくなっていくが、第1後段アンプ回路22でも出力電圧V1は約5Vで飽和する。そこで、第1後段アンプ回路22の出力電圧V1が飽和値となるような過大な強度の信号が入力されたときに、外部基準電圧Vref1を利用して、再生・書込み信号コントロール出力端子101の電圧、すなわち出力電圧V1を、飽和しないように所定値以下に制限する。
【0049】
従って、第1後段アンプ回路22が飽和しないので、第1後段アンプ回路が飽和して時間をかけて復帰するといった状態を回避することができ、高速応答により適した構成となる。
【0050】
また、振幅制限回路23の上記所定値を、光媒体の再生時における第1後段アンプ回路22の出力電圧V1の最大値以上であって、出力電圧V1の飽和値以下に設定するとよい。このようにすると、所定値が再生時における第1後段アンプ回路22の出力電圧V1の最大値以上であることから、入力光量が比較的小さい再生時における第1後段アンプ回路22の出力電圧V1は全く制限されることがなく、また、所定値が出力電圧V1の飽和値以下であることから、高速応答に適した構成となる。
【0051】
また、第1後段アンプ回路22および第2後段アンプ回路4は、初段アンプ回路2の後段に設けられた差動型アンプ回路であるので、前述の第2後段アンプ回路4に対する飽和防止を含めて、これらに備えられる差動増幅器の飽和を防ぐことができ、大光量入力時にも高速の応答特性を維持することができる。
【0052】
ここで、図4に、振幅制限回路23の具体的構成例を示す。
【0053】
同図に示す振幅制限回路23は、再生・書込み信号コントロール用出力端子101と、外部基準電圧Vref1の入力端子(所定電位端子)とを、再生・書込み信号コントロール用出力端子101側がアノードとなるように接続する複所定段数のダイオードD1〜Dn(nは任意の自然数であるが、ここでは2以上とする)の直列回路からなる。この構成によれば、出力電圧V1が過大になろうとすると、ダイオードD1〜Dnの直列回路が、再生・書込み信号コントロール用出力端子101側から外部基準電圧Vref1の入力端子側へ向かって電流が流れるように導通する。
【0054】
従って、ダイオードの段数によって出力電圧V1の電圧制限値である前記所定値を変えることができる。n段のダイオード接続の場合、出力電圧V1は、
Vref1+(n×0.7V) ・・・ (1)
という所定値より大きな電圧値にはならない。従って、図4の構成によれば、出力電圧V1を、(1)式で表されるような、所定電位である外部基準電圧Vref1を基準とするダイオードの段数に応じた電圧以下に制限することができる。
【0055】
次に、図5に、出力電圧V1を所定値以下に制限する他の構成例を示す。
【0056】
同図は、第1後段アンプ回路22に類似の構成の第1後段アンプ回路(第1のアンプ回路)24の回路構成を具体的に示している。第1後段アンプ回路24は、大別して差動増幅器、バッファ回路、帰還回路、および振幅制限回路を備えている。
【0057】
差動増幅器は、トランジスタQ51・Q52・Q53・Q54、抵抗R53・R54、および定電流源I50を備えている。トランジスタQ51・Q52はNPN型トランジスタであり、それぞれ順に、第1アンプ後段回路24の第1の入力、第2の入力の入力段トランジスタである。トランジスタQ53・Q54はPNP型のトランジスタであり、トランジスタQ51・Q52に電源VCC側で接続される能動負荷としてのカレントミラー回路を構成している。抵抗R53・R54はそれぞれカレントミラー動作に伴って電源VCCからの電圧降下を発生させるための抵抗である。定電流源I50は、トランジスタQ51・Q52のエミッタ接続点とGNDとの間に設けられた、差動動作を行うための定電流を生成する回路である。
【0058】
なお、トランジスタQ51のベースには、図3の抵抗R12に相当する抵抗R51が接続されており、初段アンプ回路2の出力電圧が電圧Vinとして抵抗R51を介してトランジスタQ51のベースに入力される。また、トランジスタQ52のベースには抵抗R52が接続されている。抵抗R52は図3の抵抗R101に相当する。
【0059】
バッファ回路は上記差動増幅器の出力電圧を取り出す2段のバッファ回路からなり、トランジスタQ55・Q56および定電流源I51・I52を備えている。トランジスタQ55はPNP型トランジスタであり、ベースに差動増幅器の出力端子であるトランジスタQ52のコレクタが接続されて、トランジスタQ55の能動負荷としての定電流源I51とともに、差動増幅器の出力の1段目のバッファ回路としてエミッタフォロアを構成している。トランジスタQ56はNPN型トランジスタであり、ベースに第1のバッファ回路の出力端子であるトランジスタQ55のエミッタが接続されて、トランジスタQ56の能動負荷としての定電流源I52とともに、差動増幅器の2段目のバッファ回路としてエミッタフォロアを構成している。トランジスタQ56のエミッタ出力が第1後段アンプ回路24の出力電圧V1となる。
【0060】
帰還回路は、抵抗R55とコンデンサC51との並列回路からなり、この並列回路が、出力電圧V1の出力端子であるトランジスタQ56のエミッタと、差動増幅器の第2の入力用の入力端子であるトランジスタQ52のベースとを接続している。
【0061】
振幅制限回路は振幅制限回路25として図示されたものであって、トランジスタQ57および所定段数のダイオードD1〜Dn(nは任意の自然数であるが、ここでは2以上とする)からなり、出力電圧V1を所定値以下に制限する。トランジスタQ57はPNP型トランジスタであり、ベースは外部基準電圧Vref1の入力端子に接続されており、コレクタはGNDに接続されている。ダイオードD1〜Dnは、差動増幅器の出力端子であるトランジスタQ52のコレクタと、トランジスタQ57のエミッタとを、差動増幅器の出力端子側がアノードとなるように接続する直列回路となっている。
【0062】
上記の構成の第1後段アンプ回路24では、トランジスタQ57のエミッタは、トランジスタQ57が導通したときに外部基準電圧Vref1よりもベース・エミッタ間電圧だけ高い電圧となる。そして、ダイオードD1〜Dnの直列回路はアノードが差動増幅器の出力端子側となるように接続されているため、差動増幅器の出力電圧が大きくなっても、ダイオードD1〜DnおよびトランジスタQ57が導通することにより、差動増幅器の出力端子は、トランジスタQ57のエミッタよりもダイオードD1〜Dnの段数に応じた分だけ高い電圧にしかならない。
【0063】
このことを式を用いて以下に示す。入力光量の増大により差動増幅器の出力電圧は上昇していくが、
Vref1+1VBE(=0.7V)+(n×0.7V) ・・・ (2)
より大きな電圧値にはならない。(2)式で表される所定値を差動増幅器の出力電圧の飽和値(約5V)以下にすることによって差動増幅器の飽和を防ぐことができるため、大光量入力時にも高速の応答特性を維持することができる。
【0064】
〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態1および2で述べた構成要素と同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0065】
図6に、本実施の形態に係る受光アンプ回路41の構成を示す。受光アンプ回路41は、実施の形態3の受光アンプ回路21において初段アンプ回路2を初段アンプ回路42に置き換えた構成である。
【0066】
初段アンプ回路42は、初段アンプ回路2に、抵抗R41およびダイオードD41〜D43を追加した構成である。抵抗R41とダイオードD41〜D43とは直列回路を構成しており、この直列回路が、ダイオードD41〜D43のアノードが初段アンプ回路42の出力端子側となるように、帰還抵抗R11に並列に接続されている。
【0067】
上記の構成によれば、初段アンプ回路42の出力電圧が過大になったとしても、直列回路のダイオードD41〜D43が、初段アンプ回路42の出力端子側から入力端子側へ電流が流れるように導通して上記出力電圧を制限する。すなわち、抵抗R41およびダイオードD41〜D43の直列回路は、初段アンプ回路42の出力電圧を制限するクランプ回路となっている。帰還抵抗R11には光電流ISCが流れるが、大光量入力時には(光電流Isc×帰還抵抗R11)の値が(ダイオードの順方向電圧VF(=0.7V)×ダイオード段数)の値に等しくなるまで初段アンプ回路42の出力電圧が上昇すると、ダイオードD41〜D43が導通して光電流Iscはクランプ回路の方にも分流される。従って、初段アンプ回路42の出力電圧はそれ以上上昇しなくなる。この出力クランプによりアンプA11の飽和を防ぐことができるため、大光量入力時にも高速の応答特性を維持することができる。なお、ダイオードは3段に限らず任意の段数でよい。
【0068】
〔実施の形態4〕
本発明のさらに他の実施の形態について図7に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態1ないし3で述べた構成要素と同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0069】
図7に、本実施の形態に係る受光アンプ回路91の構成を示す。受光アンプ回路91は、実施の形態3の受光アンプ回路21にトランジスタQ91を追加した構成である。
【0070】
トランジスタQ91はNPN型トランジスタであり、ベースには一定電圧の外部基準電圧Vref2が印加され、コレクタは電源VCCに接続され、エミッタはフォトダイオード11のカソードに接続されている。トランジスタQ91は、ベースに外部基準電圧Vref2という一定電圧が印加されることより、フォトダイオード11のバイアス電圧V71が低下したとき、すなわちフォトダイオード11のカソード電位が負電位側に大きくなったときに導通して、バイアス電圧V71を定電圧とする出力を行う。すなわち、トランジスタQ91は、バイアス電圧V71の低下を制限するクランプ回路となっている。
【0071】
大光量入力に伴いフォトダイオード11のバイアス電圧V71が低下すると、PN接合を有するフォトダイオード11のように、PN接合を有する受光素子では空乏層幅が減少することにより接合容量成分が大きくなり、高速応答を阻害するといったように応答特性の劣化が生じやすい。そこで、上記の構成により、バイアス電圧V71が低下したときにトランジスタがQ91が導通するようにすると、導通したときにはトランジスタQ91のエミッタは外部基準電圧Vref2からベース・エミッタ間電圧だけ低い定電圧となり、バイアス電圧V71を定電圧としてある値以上には低下しないようにすることができる。
【0072】
従って、フォトダイオード11のバイアス電圧V71が低下するのを防止することができ、大光量入力時にも高速の応答特性を維持することができる。
【0073】
なお、本実施の形態は、第2後段アンプ回路4が飽和しない範囲として定められたダイナミックレンジを越えて入力されるような、過大な光入力が行われたときに特に有効である。
【0074】
また、前述した各受光アンプ回路を備えた光ピックアップ装置を構成すれば、大光量入力時においても高速な応答特性を維持し、且つ受光アンプ回路におけるアンプ回路の飽和を防いで入力光量検出を行うことができる光ピックアップ装置となる。
【0075】
【発明の効果】
本発明の受光アンプ回路は、以上のように、上記受光信号を再生・書込み信号として処理して再生・書込み信号コントロール用出力端子から電圧として出力する第1のアンプ回路と、上記受光信号を上記受光素子の入力光量検出用信号として処理して入力光量検出用出力端子から電圧として出力する第2のアンプ回路とを備えた構成である。
【0076】
それゆえ、第1のアンプ回路と第2のアンプ回路とのそれぞれでゲインを独立に設定することができ、第2のアンプ回路のゲインを第1のアンプ回路のゲインよりも小さくして出力電圧を飽和しないようにすることができる。
【0077】
すなわち、再生・書込み信号を処理するために第1のアンプ回路のゲインをある程度大きくしたとしても、第2のアンプ回路のゲインが小さいので、書込みを高倍速で行う大光量入力時にも、入力光量検出を行うためのアンプ回路を飽和させることなく入力光量検出を行うことができる。その分、高速な応答を維持しながら受光素子の入力光量に対するダイナミックレンジを拡大することができる。
【0078】
この結果、大光量入力時においても高速な応答特性を維持し、且つアンプ回路の飽和を防いで入力光量検出を行うことができる受光アンプ回路を提供することができるという効果を奏する。
【0079】
さらに本発明の受光アンプ回路は、以上のように、上記第2のアンプ回路のゲインは、上記受光素子の予め定める入力光量範囲において上記第2のアンプ回路の出力電圧が飽和しないように設定されている構成である。
【0080】
それゆえ、受光素子の予め定める入力光量範囲においては、第2のアンプ回路の出力電圧は飽和しないので、この入力光量範囲をダイナミックレンジとすることができるという効果を奏する。
【0081】
さらに本発明の受光アンプ回路は、以上のように、上記第1のアンプ回路の出力電圧の振幅を所定値以下に制限する振幅制限手段を備えている構成である。
【0082】
それゆえ、第1のアンプ回路が飽和しないので、第1のアンプ回路が飽和して時間をかけて復帰するといった状態を回避することができ、高速応答により適した構成となるという効果を奏する。
【0083】
さらに本発明の受光アンプ回路は、以上のように、上記所定値は、再生時における上記第1のアンプ回路の出力電圧の最大値以上であって、上記第1のアンプ回路の出力電圧の飽和値以下に設定される構成である。
【0084】
それゆえ、入力光量が比較的小さい再生時における第1のアンプ回路の出力電圧は全く制限されることがなく、また、高速応答に適した構成となるという効果を奏する。
【0085】
さらに本発明の受光アンプ回路は、以上のように、上記受光素子の出力に接続されるトランスインピーダンス型の初段アンプ回路を備え、上記第1のアンプ回路および上記第2のアンプ回路は、上記初段アンプ回路の出力電圧を入力電圧とする差動型アンプ回路である構成である。
【0086】
それゆえ、差動型アンプ回路に備えられる差動増幅器の飽和を防ぐことができ、大光量入力時にも高速の応答特性を維持することができるという効果を奏する。
【0087】
さらに本発明の受光アンプ回路は、以上のように、抵抗と所定段数のダイオードとの直列回路を、上記初段アンプ回路の帰還抵抗と並列に、上記ダイオードのアノードが上記初段アンプ回路の出力端子側となるように備えている構成である。
【0088】
それゆえ、初段アンプ回路の出力電圧が過大になったとしても、直列回路のダイオードが、初段アンプ回路の出力端子側から入力端子側へ電流が流れるように導通して出力電圧を制限する。従って、初段アンプ回路の飽和を防ぐことができるため、大光量入力時にも高速の応答特性を維持することができるという効果を奏する。
【0089】
さらに本発明の受光アンプ回路は、以上のように、エミッタが上記初段アンプ回路と上記受光素子との接続点に接続されるとともにベースに一定電圧が印加されるNPN型のトランジスタを備えている構成である。
【0090】
それゆえ、受光素子のバイアス電圧が低下する大光量入力時にも、これを防止して高速の応答特性を維持することができるという効果を奏する。
【0091】
さらに本発明の受光アンプ回路は、以上のように、上記振幅制限手段は、上記再生・書込み信号コントロール用出力端子と所定電位端子とを、上記再生・書込み信号コントロール用出力端子側がアノードとなるように接続する所定段数のダイオードの直列回路を備えている構成である。
【0092】
それゆえ、第1のアンプ回路の出力電圧が過大になろうとすると、振幅制限手段のダイオードの直列回路が、再生・書込み信号コントロール用出力端子側から所定電位端子側へ向かって電流が流れるように導通するので、第1のアンプ回路の出力電圧を、所定電位を基準とするダイオードの段数に応じた電圧に制限することができるという効果を奏する。
【0093】
さらに本発明の受光アンプ回路は、以上のように、上記第1のアンプ回路は、上記差動型アンプ回路を構成するための差動増幅器と、上記差動増幅器の出力電圧を取り出す2段のバッファ回路とを備えており、上記振幅制限手段は、ベースが上記差動増幅器の外部基準電圧入力端子に接続されたPNP型のトランジスタと、上記差動増幅器の出力端子と上記トランジスタのエミッタとを、上記差動増幅器の出力端子側がアノードとなるように接続する所定段数のダイオードの直列回路とを備えている構成である。
【0094】
それゆえ、差動増幅器の出力電圧が大きくなっても、ダイオードおよびトランジスタが導通することにより、差動増幅器の出力端子は、トランジスタのエミッタよりもダイオードの段数に応じた分だけ高い電圧にしかならない。
【0095】
従って、差動増幅器の出力電圧を制限することができ、飽和電圧以下にすることによって差動増幅器の飽和を防ぐことができるため、大光量入力時にも高速の応答特性を維持することができるという効果を奏する。
【0096】
また、本発明の光ピックアップ装置は、以上のように、いずれかの前記受光アンプ回路を備えている構成である。
【0097】
それゆえ、大光量入力時においても高速な応答特性を維持し、且つ受光アンプ回路におけるアンプ回路の飽和を防いで入力光量検出を行うことができる光ピックアップ装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る受光アンプ回路の構成を示す回路図である。
【図2】図1の受光アンプ回路における入力光量と第2後段アンプ回路の出力電圧との関係を示すグラフである。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る受光アンプ回路の構成を示す回路図である。
【図4】図3の受光アンプ回路に備えられる振幅制限回路の構成を示す回路図である。
【図5】図3の受光アンプ回路に備えられる他の第1後段アンプ回路と、その振幅制限回路との構成を示す回路図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態に係る受光アンプ回路の構成を示す回路図である。
【図7】本発明の第4の実施の形態に係る受光アンプ回路の構成を示す回路図である。
【図8】従来の受光アンプ回路の構成を示す回路図である。
【図9】図8の受光アンプ回路における入力光量と後段アンプ回路の出力電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1、21、41、91受光アンプ回路
2、42 初段アンプ回路
3、22、24 第1後段アンプ回路(第1のアンプ回路)
4 第2後段アンプ回路(第2のアンプ回路)
11 フォトダイオード(受光素子)
23、25 振幅制限回路(振幅制限手段)
101 再生・書込み信号コントロール用出力端子
102 入力光量検出用出力端子
D1〜Dn、D41〜D43ダイオード
Q57 トランジスタ
Q91 トランジスタ
R11 帰還抵抗
Vref2 外部基準電圧(一定電圧)
Claims (10)
- 光媒体の再生時および書込み時に上記光媒体から受光素子を介して得た受光信号を処理する受光アンプ回路において、
上記受光信号を再生・書込み信号として処理して再生・書込み信号コントロール用出力端子から電圧として出力する第1のアンプ回路と、
上記受光信号を上記受光素子の入力光量検出用信号として処理して入力光量検出用出力端子から電圧として出力する第2のアンプ回路とを備えたことを特徴とする受光アンプ回路。 - 上記第2のアンプ回路のゲインは、上記受光素子の予め定める入力光量範囲において上記第2のアンプ回路の出力電圧が飽和しないように設定されていることを特徴とする請求項1に記載の受光アンプ回路。
- 上記第1のアンプ回路の出力電圧の振幅を所定値以下に制限する振幅制限手段を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の受光アンプ回路。
- 上記所定値は、再生時における上記第1のアンプ回路の出力電圧の最大値以上であって、上記第1のアンプ回路の出力電圧の飽和値以下に設定されることを特徴とする請求項3に記載の受光アンプ回路。
- 上記受光素子の出力に接続されるトランスインピーダンス型の初段アンプ回路を備え、上記第1のアンプ回路および上記第2のアンプ回路は、上記初段アンプ回路の出力電圧を入力電圧とする差動型アンプ回路であることを特徴とする請求項3または4に記載の受光アンプ回路。
- 抵抗と所定段数のダイオードとの直列回路を、上記初段アンプ回路の帰還抵抗と並列に、上記ダイオードのアノードが上記初段アンプ回路の出力端子側となるように備えていることを特徴とする請求項5に記載の受光アンプ回路。
- エミッタが上記初段アンプ回路と上記受光素子との接続点に接続されるとともにベースに一定電圧が印加されるNPN型のトランジスタを備えていることを特徴とする請求項5に記載の受光アンプ回路。
- 上記振幅制限手段は、上記再生・書込み信号コントロール用出力端子と所定電位端子とを、上記再生・書込み信号コントロール用出力端子側がアノードとなるように接続する所定段数のダイオードの直列回路を備えていることを特徴とする請求項3ないし7のいずれかに記載の受光アンプ回路。
- 上記第1のアンプ回路は、上記差動型アンプ回路を構成するための差動増幅器と、上記差動増幅器の出力電圧を取り出す2段のバッファ回路とを備えており、
上記振幅制限手段は、
ベースが上記差動増幅器の外部基準電圧入力端子に接続されたPNP型のトランジスタと、
上記差動増幅器の出力端子と上記トランジスタのエミッタとを、上記差動増幅器の出力端子側がアノードとなるように接続する所定段数のダイオードの直列回路とを備えていることを特徴とする請求項5ないし7のいずれかに記載の受光アンプ回路。 - 請求項1ないし9のいずれかに記載の受光アンプ回路を備えていることを特徴とする光ピックアップ装置。
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