JP4835734B2

JP4835734B2 - 光検出装置および光ディスク装置

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Description

本発明は、光を電気信号に変換する光検出装置および光ディスク装置に関する。

近年、映像や音声など任意のデータをデジタル形式で記録する光ディスク、および光ディスクへのデータの記録や、光ディスクからのデータの読み取りを行なう光ディスク装置が急速に普及している。かかる光ディスク装置は、レーザ光を光ディスクに照射してデータを記録し、光ディスクに照射したレーザ光の反射光に基づいてデータを読み取ることができる。

また、光ディスク装置は、照射されたレーザ光を検出して電気信号に変換するフロントモニタを備え、フロントモニタがレーザ光から変換した電気信号に基づいてレーザ光の強度を制御することができる（例えば、特許文献１参照。）。上述の通り、光ディスク装置においてレーザ光は重要な役割を担うため、フロントモニタには高い精度でレーザ光を電気信号に変換することが望まれる。

このようなフロントモニタの構成例を図７に示した。図７に示した例では、フロントモニタ７０は、光ディスクへ照射するレーザ光を電流に変換するフォトダイオードＤ２と、フォトダイオードＤ２により変換された電流を電圧に変換する変換部８０と、可変抵抗８２および８４により調整された変換部８０が変換した電圧を増幅する増幅器を含む増幅部９０と、増幅部９０からの出力を選択するスイッチＳ２と、を含む。

可変抵抗８２および８４は、フロントモニタ７０のＩＣチップ上に作りこむことができないため、フロントモニタ７０の外部に設けられている。製造者は、かかる可変抵抗８２および８４の抵抗値を調整し、変換部８０によりレーザ光から変換された電圧の可変抵抗８２および８４における電圧の変化量（例えば、電圧上昇量）を調整することにより、フロントモニタの利得を所望の値に設定することができる。なお、可変抵抗および増幅器が２つ配置されているのは、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）やＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）などレーザ光の波長が異なる複数種の光ディスクに対応するためである。

特表２００６−５２００６３号公報

しかし、従来のフロントモニタ７０などの光検出装置は、外部に配置された可変抵抗８２および８４と回路的に接続する必要がある。したがって、フロントモニタ７０は、可変抵抗８２および８４の間で電気信号を入出力する際に、回路の寄生キャパシタンスまたは寄生インダクタンスにより、周波数特性やパルス応答特性が悪化してしまう場合がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、良好な電気的特性を得ることが可能な、新規かつ改良された光検出装置および該光検出装置を備えた光ディスク装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、入射された光を電流に変換する光電変換部と、出力の少なくとも一部を入力側に帰還させる帰還回路を含み、前記光電変換部から入力された電流を前記帰還回路における抵抗値に応じた電圧に変換して出力する電流／電圧変換部と、可変電流源が駆動する電流に応じた電圧を生成する電圧生成部と、を備え、前記帰還回路は、前記電圧生成部により生成された電圧がゲートに供給され、前記ゲートに供給される電圧に応じて抵抗値を可変とする第１のＭＯＳ型トランジスタ、を含む、光検出装置が提供される。

ここで、電流／電圧変換部の帰還回路における抵抗値は、電流／電圧変換部および光検出装置の利得に寄与する。また、第１のＭＯＳ型トランジスタのオン抵抗は、第１のＭＯＳ型トランジスタのゲート電圧に応じて可変的に設定することができる。したがって、電流／電圧変換部の帰還回路に第１のＭＯＳ型トランジスタを設ける上記構成によれば、第１のＭＯＳ型トランジスタに、電流／電圧変換部および光検出装置の利得調整部として機能させることができる。したがって、光検出装置の利得を調整するための可変抵抗が不要となるため、生産コストを削減することができる。さらに、光検出装置の利得調整機能を光検出装置に実装することができるため、出力に影響を与える寄生容量および寄生インダクタンスを抑制し、光検出装置の周波数特性、パルス応答などの電気的特性を向上させることが可能である。

前記帰還回路は、抵抗素子をさらに備え、前記帰還回路において生じる電圧は、前記抵抗素子と前記第１のＭＯＳ型トランジスタとに分配されてもよい。。ここで、第１のＭＯＳ型トランジスタのオン抵抗を抵抗素子と等価に扱うことができるのは、第１のＭＯＳ型トランジスタにおいて生じる電圧が所定電圧以下である場合に限られる。したがって、帰還回路に抵抗素子を設け、第１のＭＯＳ型トランジスタにおいて生じる電圧を抑制することにより、第１のＭＯＳ型トランジスタのオン抵抗を抵抗素子と等価に扱うことが可能となる。

前記抵抗素子は、第１の抵抗素子および第２の抵抗素子を含み、前記第１の抵抗素子は、前記電流／電圧変換部に含まれる演算増幅器および前記第１のＭＯＳ型トランジスタの間に配され、前記第２の抵抗素子は、一端が前記第１の抵抗素子および前記第１のＭＯＳ型トランジスタと接続され、他端が基準電圧と接続されてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、光ディスクに対してレーザ光を照射するレーザ照射部と、前記レーザ照射部が照射したレーザ光の少なくとも一部を電気信号として検出する光検出部と、前記光検出部が電気信号として検出したレーザ光に基づいて、前記レーザ照射部が照射するレーザ光の強度を制御するレーザパワー制御部と、を備える光ディスク装置が提供される。より詳細には、前記光検出部は、前記レーザ照射部が照射したレーザ光の少なくとも一部を電流に変換する光電変換部と、出力の少なくとも一部を入力側に帰還させる帰還回路を含み、前記光電変換部から入力された電流を前記帰還回路における抵抗値に応じた電圧に変換して出力する電流／電圧変換部と、可変電流源が駆動する電流に応じた電圧を生成する電圧生成部と、を備え、前記帰還回路は、前記電圧生成部により生成された電圧がゲートに供給され、前記ゲートに供給される電圧に応じて抵抗値を可変とする第１のＭＯＳ型トランジスタ、を含む。

以上説明したように本発明にかかる光検出装置および光ディスク装置によれば、光を電気信号に変換する際に良好な電気的特性を得ることができる。

本実施形態にかかる光ディスク装置の構成を示した説明図である。同実施形態にかかるフロントモニタの回路構成を示した説明図である。ＭＯＳトランジスタの電気的特性を示した説明図である。電圧生成回路の構成例を示した説明図である。電圧生成回路を構成する可変電流源の構成例を示した説明図である。同実施形態にかかるフロントモニタの電気的特性を示した説明図である。比較例としてのフロントモニタの構成を示した説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本明細書においては、まず、図１を参照して本実施形態にかかる光ディスク装置１０の構成を説明した後、図２〜図５を参照して光ディスク装置１０を構成する光検出装置としてのフロントモニタ２００の構成を説明し、図６を参照して本実施形態にかかるフロントモニタ２００の電気的特性を説明する。

図１は、本実施形態にかかる光ディスク装置１０の構成を示した説明図である。光ディスク装置１０は、スピンドルモータ１２０と、レーザ駆動部１３０と、レーザ口１３２と、ビームスプリッタ１３４と、対物レンズ１３６と、信号処理回路１４０と、サーボ系制御部１５０と、レーザパワー制御部１６０と、フロントモニタ２００と、を備える。また、図１は、光ディスク１１０が装着された状態を示している。

スピンドルモータ１２０は、モータ駆動回路（図示せず。）から入力される回転制御信号に基づいて回転し、光ディスク１１０のドライバとして機能する。光ディスク１１０は、例えば、ＣＤ−Ｒ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｋＲｅｃｏｒｄａｂｌｅ）／ＲＷ（ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ−Ｒ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋＲｅｃｏｒｄａｂｌｅ）／ＲＷ／＋Ｒ／＋ＲＷ／ＲＡＭ（ＲａｍｄａｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）およびＢＤ（Ｂｌｕ−ＲａｙＤｉｓｃ（登録商標））―Ｒ／ＢＤ−ＲＥなどの記憶媒体であってもよい。

レーザ駆動部１３０は、レーザパワー制御部１６０から入力されるレーザ制御信号に基づいてレーザ口１３２を駆動する。レーザ口１３２はレーザ光を照射する。このようなレーザ駆動部１３０およびレーザ口１３２はレーザ照射部として機能する。

ビームスプリッタ１３４は、レーザ口１３２から照射されたレーザ光を透過、あるいは反射させる機能を有する。例えば、ビームスプリッタ１３４は、レーザ口１３２から照射されたレーザ光の一部を光ディスク１１０側に透過し、レーザ口１３２から照射されたレーザ光の一部をフロントモニタ２００側に反射させる。対物レンズ１３６は、ビームスプリッタ１３４により透過されたレーザ光の焦点を、光ディスク１１０の記録面に合わせるための光学素子である。

信号処理回路１４０は、光ディスク１１０からのレーザ光の反射光に基づいて、光ディスク１１０に記録されている各種情報を読み取る。光ディスク１１０に記録されている各種情報としては、例えば、光ディスク１１０の回転制御やレーザ光の照射位置の制御などのために記録されているサーボ情報や、音楽、講演およびラジオ番組などの音楽データや、映画、テレビジョン番組、ビデオプログラム、写真、文書、絵画および図表などの映像データや、ゲームおよびソフトフェアなどの任意のデータ情報があげられる。信号処理回路１４０は、上記サーボ情報をサーボ系制御部１５０に出力し、上記データ情報をＣＰＵやＲＡＭなどのハードウェアを備えるシステム本体２０、あるいは外部装置に出力する。また、信号処理回路１４０は、システム本体から光ディスク１１０への記録のために入力されたデータ信号を、記録用の信号に変換してレーザパワー制御部１６０に出力する。

サーボ系制御部１５０は、信号処理回路１４０から入力されたサーボ情報に基づいて、光ディスク１１０の回転制御やレーザ光の照射位置の制御を行なう。例えば、サーボ系制御部１５０は、フォーカシング誤差を示すサーボ情報に基づいてレーザ光の焦点を調整したり、トラッキング誤差を示すサーボ情報に基づいてレーザ光のトラッキング誤差を抑制することができる。

フロントモニタ２００は、ビームスプリッタ１３４を介してレーザ光を入力され、該レーザ光の強度を電気信号に変換してレーザパワー制御部１６０に出力する光検出装置としての機能を有する。レーザパワー制御部１６０は、フロントモニタ２００から入力された電気信号に基づいて、レーザ口１３２が照射するレーザ光の強度を制御するレーザ制御信号を生成しレーザ駆動部１３０に出力する。すなわち、レーザ口１３２が照射したレーザ光をフロントモニタ２００を介して帰還させることにより、レーザパワー制御部１６０によるレーザ光の強度の制御が可能となる。

また、本実施形態にかかるフロントモニタ２００は、入力されるレーザ光に対して優れた特性を有する電気信号を生成、出力することが可能である。以下、このような機能を実現する本実施形態にかかるフロントモニタ２００について詳細に説明する。

図２は、フロントモニタ２００の回路構成を示した説明図である。フロントモニタ２００（あるいは、レーザパワーモニタ用ＩＣ、フロントモニタＩＣ）は、フォトダイオードＤ１と、電流／電圧変換部２２０と、電圧増幅部２３０と、電圧生成回路２４０と、制御信号生成部２５０と、を備える。

フォトダイオードＤ１は、ビームスプリッタ１３４から入射された光を検出し、該光の強度に応じた電流を生成する光電変換部としての機能を有する。フォトダイオードＤ１は、半導体のＰ層とＮ層とが接合されたＰＮフォトダイオードであってもよい。

電流／電圧変換部２２０は、演算増幅器２２２と、ＭＯＳトランジスタＴ１と、抵抗素子Ｒ１およびＲ２を備え、フォトダイオードＤ１が生成した電流を電圧に変換する電流／電圧変換部としての機能を有する。

演算増幅器２２２は、正端子が基準電圧Ｖｃと接続され、負端子がフォトダイオードＤ１および演算増幅器２２２の帰還回路と接続されている。ここで、帰還回路は、演算増幅器２２２の出力の少なくとも一部を負端子あるいは正端子の入力側に帰還させるための回路であって、図２に示したＭＯＳトランジスタＴ１や抵抗素子Ｒ１などを含む回路部分であってもよい。

ＭＯＳ型トランジスタＴ１、抵抗素子Ｒ１およびＲ２は、演算増幅器２２２の帰還回路に含まれており、電流／電圧変換部２２０は、フォトダイオードＤ１が生成した電流を、ＭＯＳトランジスタＴ１、抵抗素子Ｒ１およびＲ２の各素子の抵抗値に応じた電圧に変換する。本実施形態においては、かかる帰還回路に第１のＭＯＳ型トランジスタとしてのＭＯＳトランジスタＴ１が含まれる構成が特徴的である。帰還回路にＭＯＳ型トランジスタＴ１を含ませたことの意義の詳細は図３を参照して後述する。

電圧増幅部２３０は、演算増幅器２３２、抵抗素子Ｒ３および抵抗素子Ｒ４を含む第１の増幅部と、演算増幅器２３４、抵抗素子Ｒ５および抵抗素子Ｒ６を第２の増幅部と、を備える。

第１の増幅部において、抵抗素子Ｒ３の一端は電流／電圧変換部２２０の出力側と接続され、他端は演算増幅器２３２の負端子および抵抗素子Ｒ４の一端と接続され、抵抗素子Ｒ４の他端は演算増幅器２３２の出力端子と接続され、演算増幅器２３２の正端子は基準電圧Ｖｃと接続される。このような第１の増幅部は、電流／電圧変換部２２０から入力された電圧を、抵抗素子Ｒ３および抵抗素子Ｒ４の比率に基づいた電圧に増幅することができる。

第２の増幅部において、抵抗素子Ｒ５の一端は電流／電圧変換部２２０の出力側と接続され、他端は演算増幅器２３４の負端子および抵抗素子Ｒ６の一端と接続され、抵抗素子Ｒ６の他端は演算増幅器２３４の出力端子と接続され、演算増幅器２３４の正端子は基準電圧Ｖｃと接続される。このような第１の増幅部は、電流／電圧変換部２２０から入力された電圧を、抵抗素子Ｒ５および抵抗素子Ｒ６の比率に基づいた電圧に増幅することができる。

電圧増幅部２３０が上記のように複数の増幅部を含むのは、一個のフロントモニタ２００で複数のレーザ光を制御しなければならないことに起因する。すなわち、複数のレーザ光を異なるパワーに設定する場合、それぞれのレーザ光のパワー設定範囲を広くするために、第１の増幅部と第２の増幅部を設け、スイッチＳ１により有効化する増幅部を切替え可能としている。

電圧生成回路２４０は、制御信号生成部２５０が生成する制御信号に基づいて電圧を生成し、生成した電圧をＭＯＳトランジスタＴ１のゲートに印加する。電圧生成回路２４０の詳細な構成については、図４および図５を参照して後述する。

制御信号生成部２５０は、外部から入力されるデータ信号、クロックおよび選択信号に基づいて電圧生成回路２４０を制御する制御信号を生成する制御部としての機能を有する。例えば、制御信号生成部２５０は、入力される選択信号がハイである期間に、クロックの立下りにおけるデータ信号の値を受け付け、入力される選択信号がローである期間はデータ信号を受け付けないことにより制御信号を生成する。かかる構成によれば、電圧生成回路２４０が生成する電圧値を調整する間はハイの選択信号を入力し、電圧生成回路２４０が生成する電圧値を固定する場合にはローの選択信号を入力することができる。

以上、本実施形態にかかるフロントモニタ２００の概略構成を説明した。このようなフロントモニタ２００は、入射された光に対して規定の出力をするように製造時に利得を調整する必要がある。このため、例えば図７に示したような可変抵抗８２および８４を用いる場合があった。しかし、図７に示した例では、可変抵抗８２および８４はフロントモニタ７０の外部に配置されているため、フロントモニタ７０は、可変抵抗８２および８４の間で電気信号を入出力する際に、回路の寄生キャパシタンスまたは寄生インダクタンスにより、周波数特性やパルス応答特性が悪化してしまう問題がある。

そこで、上記問題を一着眼点として本実施形態にかかるフロントモニタ２００が創作されるに至った。本実施形態にかかるフロントモニタ２００は、電流／電圧生成部２２０の帰還回路にＭＯＳトランジスタＴ１を設けたことによりフロントモニタ２００の電気的特性を著しく向上させることができる。以下、フロントモニタ２００の特徴的構成の一つである電流／電圧生成部２２０について以下に詳細に説明する。

電流／電圧生成部２２０の利得としてのトランスインピーダンスは、ＭＯＳトランジスタＴ１、抵抗素子Ｒ１およびＲ２が有する抵抗値に応じた値となる。定量的には、電流／電圧生成部２２０のトランスインピーダンスは数式１のように表すことができる。なお、図７に示した変換部８０のトランスインピーダンスは、抵抗素子Ｒｆの抵抗値である。

（数式１）

数式１において、ＲＴはトランスインピーダンスを、ＲｏｎはＭＯＳトランジスタＴ１のオン抵抗を表す。なお、オン抵抗は、ＭＯＳトランジスタＴ１のソース・ドレイン間の抵抗値である。また、抵抗素子Ｒ２の抵抗値はＭＯＳトランジスタＴ１のオン抵抗より著しく小さな値であってもよい。

数式１を参照すると、トランスインピーダンス、すなわち電流／電圧変換部２２０の利得は、ＭＯＳトランジスタＴ１のオン抵抗に応じた値となることを確認できる。ここで、ＭＯＳトランジスタＴ１のオン抵抗は、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧に応じた値である。したがって、かかるＭＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧を調整することにより、電流／電圧変換部２２０の利得、さらにはフロントモニタ２００の出力を調整することができる。

このように電流／電圧変換部２２０の帰還回路にＭＯＳトランジスタＴ１を設けることにより、図７に示したような可変抵抗８２および８４が不要となるため、生産コストを削減することができる。さらに、フロントモニタ２００の利得調整機能をフロントモニタ２００に実装することができるため、回路の寄生容量および寄生インダクタンスを抑制し、フロントモニタ２００の周波数特性、パルス応答などの電気的特性を向上させることが可能である。

さらに、図７では可変抵抗が２つである場合を示しているが、利得調整のために可変抵抗を用いるとすれば、次世代ディスクの普及に伴い別途の可変抵抗を設ける必要性が生じる。しかし、光ピックアップの実装面積は有限であるため、多数の可変抵抗を光ピックアップに設けることは困難であった。これに対し、本実施形態にかかるフロントモニタ１００は、フロントモニタ２００の外部に可変抵抗を設ける必要がないため、光ピックアップおよび光ディスク装置の設計の自由度が増す点でも有効である。

ここで、電流／電圧変換部２２０における抵抗素子Ｒ１およびＲ２は、ＭＯＳトランジスタＴ１のドレイン電圧を増幅し、電流／電圧変換部２２０の利得に寄与する抵抗素子であって、ＭＯＳトランジスタＴ１のソース・ドレイン間に生じる電圧Ｖｄｓを抑制するために設けられている。仮に抵抗素子Ｒ１およびＲ２を設けなかった場合、電流／電圧変換部２２０において所定の電圧を得るには、ＭＯＳトランジスタＴ１のオン抵抗および電圧Ｖｄｓを大きくする必要がある。しかし、ＭＯＳトランジスタＴ１のオン抵抗を抵抗素子とみなせるのは、図３に示したように電圧Ｖｄｓが極めて小さい場合に限られる。

図３は、ＭＯＳトランジスタＴ１の電気的特性を示した説明図である。図３に示したように、ＭＯＳトランジスタＴ１は、電圧Ｖｔ以上の電圧がＭＯＳトランジスタＴ１のソース・ドレイン間に生じると、電圧Ｖｄｓが上昇してもＭＯＳトランジスタＴ１に流れるドレイン電流Ｉｄが頭打ちとなる飽和領域における挙動を示す。ＭＯＳトランジスタＴ１のオン抵抗を抵抗素子とみなせるのは、ＭＯＳトランジスタＴ１のソース・ドレイン間に生じる電圧Ｖｄｓとドレイン電流Ｉｄが略比例関係にある場合であるため、ＭＯＳトランジスタＴ１のソース・ドレイン間に生じる電圧Ｖｄｓが電圧Ｖｔ以下である必要がある。

さらに、厳密には、ＭＯＳトランジスタＴ１のソース・ドレイン間に生じる電圧Ｖｄｓとドレイン電流Ｉｄが比例関係にあるのは、ＭＯＳトランジスタＴ１のソース・ドレイン間に生じる電圧Ｖｄｓが境界電圧Ｖｌｉｍ以下（深い三極管領域）である場合である。したがって、ＭＯＳトランジスタＴ１のオン抵抗を抵抗素子と等価に扱うためには、ＭＯＳトランジスタＴ１のソース・ドレイン間に生じる電圧Ｖｄｓを抑制する必要がある。

抵抗素子Ｒ１およびＲ２は、上述したＭＯＳトランジスタＴ１のソース・ドレイン間に生じる電圧Ｖｄｓを抑制し、ＭＯＳトランジスタＴ１のオン抵抗を抵抗素子と等価に扱うための構成である。すなわち、数式１を参照すると、規定のトランスインピーダンスを得る際に、Ｒ１／Ｒ２を大きな値に設定すれば、ＭＯＳトランジスタＴ１のオン抵抗を減少させることが分かる。このような抵抗素子Ｒ１およびＲ２を電流／電圧変換部２２０を設ける具体的構成により、電気的特性の優れた本実施形態にかかるフロントモニタ２００を実現することが可能である。

なお、図２においては帰還回路に設ける抵抗素子の一例として抵抗素子Ｒ１およびＲ２を示したに過ぎず、抵抗素子の配置形式はかかる例に限定されない。例えば、ＭＯＳトランジスタＴ１のソース側に抵抗素子を設けても、図２における抵抗素子Ｒ１を設けない構成にしてもよい。

以上、電流／電圧変換部２２０の詳細な構成を説明した。続いて、図４および図５を参照して電圧生成回路２４０の具体的な構成を説明する。

図４は、電圧生成回路２４０の構成例を示した説明図である。図５は、電圧生成回路２４０を構成する可変電流源Ｉ１の構成例を示した説明図である。図４を参照すると、電圧生成回路２４０は、可変電流源Ｉ１と、基準抵抗Ｒｒｅｆと、電流源Ｉ２と、演算増幅器２４２と、第２のＭＯＳ型トランジスタとしてのＭＯＳトランジスタＴ２と、を備える。

可変電流源Ｉ１は、一端が第１電圧Ｖｃｃに接続され、他端が演算増幅器２４２の負端子および基準抵抗Ｒｒｅｆの一端に接続されている。詳細については図５を参照して説明するが、可変電流源Ｉ１が駆動する電流を調整することにより電圧生成回路２４０が生成する電圧を調整することができる。

基準抵抗Ｒｒｅｆは、一端が可変電流源Ｉ１と接続され、他端が基準電圧ＶｃおよびＭＯＳトランジスタＴ２のソース（第２端子）と接続されている。基準抵抗Ｒｒｅｆには、可変電流源Ｉ１が駆動する電流に、基準抵抗Ｒｒｅｆの抵抗値を乗じた値の電圧が発生する。

電流源Ｉ２は、一端が第１電圧Ｖｃｃに接続され、他端が演算増幅器２４２の正端子およびＭＯＳトランジスタＴ２のドレイン（第１端子）と接続されている。電流源Ｉ２は、所定の電流を駆動することができる。

演算増幅器２４２は、ＭＯＳトランジスタＴ２のソース・ドレイン間に生じる電圧が、基準抵抗Ｒｒｅｆにおいて発生する電圧値と一致するように、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに電圧を印加する。すなわち、演算増幅器２４２は、可変電流源Ｉ１が駆動する電流に基準抵抗Ｒｒｅｆの抵抗値を乗じた値の電圧と、電流源Ｉ２が駆動する電流にＭＯＳトランジスタＴ２のオン抵抗を乗じた値の電圧と、が等しくなるようなＭＯＳトランジスタＴ２のオン抵抗を実現する。

また、演算増幅器２４２がＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに印加した電圧はＭＯＳトランジスタＴ１のゲートに印加される。ここで、演算増幅器２４２がＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに印加する電圧は、可変電流源Ｉ１が駆動する電流により調整可能であるため、可変電流源Ｉ１が駆動する電流を調整することにより、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧およびオン抵抗を調整することができる。なお、ＭＯＳトランジスタＴ１とＭＯＳトランジスタＴ２とを同一に設計すれば、ＭＯＳトランジスタＴ１のオン抵抗とＭＯＳトランジスタＴ２のオン抵抗とを一致させることができる。

図５を参照すると、可変電流源Ｉ１は、抵抗素子Ｒ１１〜Ｒ１６と、ＭＯＳトランジスタＴ４〜Ｔ８と、トランジスタ２７１〜２７６と、電流源Ｉ３を備える。

トランジスタ２７１は、エミッタが抵抗素子Ｒ１１の一端に接続されており、ベースとコレクタがダイオード接続されている。また、トランジスタ２７１のコレクタは、フロントモニタ２００において任意の方法により生成される電流源Ｉ３と接続されており、抵抗素子Ｒ１１の他端は第１電圧Ｖｃｃと接続されている。このトランジスタ２７１は、抵抗素子Ｒ１１の抵抗値に応じたコレクタ電流を出力する。その結果、トランジスタ２７１のベースには、抵抗素子Ｒ１１の抵抗値に応じた電圧が印加される。当該抵抗素子Ｒ１１の抵抗値に応じた電圧は、トランジスタ２７２〜２７６のベースにも印加されるため、可変電流源Ｉ１をカレントミラー回路と捉えることもできる。

ＭＯＳトランジスタＴ４は、ソースが第１電圧Ｖｃｃに接続され、ゲートが制御信号生成部２５０に接続され、ドレインが抵抗素子Ｒ１２の一端に接続されている。抵抗素子Ｒ１２の他端はトランジスタ２７２のエミッタに接続されており、トランジスタ２７２のベースはトランジスタ２７１のベースに接続され、トランジスタ２７２のコレクタは基準抵抗Ｒｒｅｆに接続されている。

かかるトランジスタ２７２は、制御信号生成部２５０からＭＯＳトランジスタＴ４のゲートにＭＯＳトランジスタＴ４のソースとドレインを導通させるオン電圧が印加されていれば、抵抗素子Ｒ１２と抵抗素子Ｒ１１との抵抗値の比率に応じた電流をコレクタ電流として出力する。

ＭＯＳトランジスタＴ５は、ソースが第１電圧Ｖｃｃに接続され、ゲートが制御信号生成部２５０に接続され、ドレインが抵抗素子Ｒ１３の一端に接続されている。抵抗素子Ｒ１３の他端はトランジスタ２７３のエミッタに接続されており、トランジスタ２７３のベースはトランジスタ２７１のベースに接続され、トランジスタ２７３のコレクタは基準抵抗Ｒｒｅｆに接続されている。

かかるトランジスタ２７３は、制御信号生成部２５０からＭＯＳトランジスタＴ５のゲートにＭＯＳトランジスタＴ５のソースとドレインを導通させるオン電圧が印加されていれば、抵抗素子Ｒ１３と抵抗素子Ｒ１１との抵抗値の比率に応じた電流をコレクタ電流として出力する。

ＭＯＳトランジスタＴ６は、ソースが第１電圧Ｖｃｃに接続され、ゲートが制御信号生成部２５０に接続され、ドレインが抵抗素子Ｒ１４の一端に接続されている。抵抗素子Ｒ１４の他端はトランジスタ２７４のエミッタに接続されており、トランジスタ２７４のベースはトランジスタ２７１のベースに接続され、トランジスタ２７４のコレクタは基準抵抗Ｒｒｅｆに接続されている。

かかるトランジスタ２７４は、制御信号生成部２５０からＭＯＳトランジスタＴ６のゲートにＭＯＳトランジスタＴ６のソースとドレインを導通させるオン電圧が印加されていれば、抵抗素子Ｒ１４と抵抗素子Ｒ１１との抵抗値の比率に応じた電流をコレクタ電流として出力する。

ＭＯＳトランジスタＴ７は、ソースが第１電圧Ｖｃｃに接続され、ゲートが制御信号生成部２５０に接続され、ドレインが抵抗素子Ｒ１５の一端に接続されている。抵抗素子Ｒ１５の他端はトランジスタ２７５のエミッタに接続されており、トランジスタ２７５のベースはトランジスタ２７１のベースに接続され、トランジスタ２７５のコレクタは基準抵抗Ｒｒｅｆに接続されている。

かかるトランジスタ２７５は、制御信号生成部２５０からＭＯＳトランジスタＴ７のゲートにＭＯＳトランジスタＴ５のソースとドレインを導通させるオン電圧が印加されていれば、抵抗素子Ｒ１５と抵抗素子Ｒ１１との抵抗値の比率に応じた電流をコレクタ電流として出力する。

ＭＯＳトランジスタＴ８は、ソースが第１電圧Ｖｃｃに接続され、ゲートが制御信号生成部２５０に接続され、ドレインが抵抗素子Ｒ１６の一端に接続されている。抵抗素子Ｒ１６の他端はトランジスタ２７６のエミッタに接続されており、トランジスタ２７６のベースはトランジスタ２７１のベースに接続され、トランジスタ２７６のコレクタは基準抵抗Ｒｒｅｆに接続されている。

かかるトランジスタ２７６は、制御信号生成部２５０からＭＯＳトランジスタＴ８のゲートにＭＯＳトランジスタＴ８のソースとドレインを導通させるオン電圧が印加されていれば、抵抗素子Ｒ１６と抵抗素子Ｒ１１との抵抗値の比率に応じた電流をコレクタ電流として出力する。

ここで、可変電流源Ｉ１が出力する電流は、上記トランジスタ２７２〜２７６が出力するコレクタ電流の総和に該当する。したがって、制御信号生成部２５０がＭＯＳトランジスタＴ４〜Ｔ８のゲートにオン電圧を印加するか否かに基づいてトランジスタ２７２〜２７６のコレクタ電流の有無を制御し、可変電流源Ｉ１が出力する電流量を調整することができる。

なお、ＭＯＳトランジスタＴ８には常にオン電圧が印加されるようにしてもよい。また、トランジスタ２７２〜２７５が出力する電流量が１：２：４：８となるように抵抗素子Ｒ１２〜Ｒ１５の抵抗値を設定してもよい。

以上可変電流源Ｉ１の構成例を説明したが、図５は可変電流源Ｉ１の一例に過ぎず、出力する電流量が可変である任意の構成を可変電流源Ｉ１として採用することが可能である。例えば、可変電流源Ｉ１に設けるＭＯＳトランジスタ、抵抗素子、トランジスタ（バイポーラ）の組は５つに限られず、該組をより多数設け、可変電流源Ｉ１において生成される電流を多ビット化することもできる。続いて、図６を参照して本実施形態にかかるフロントモニタ２００の電気的特性を説明する。

図６は、本実施形態にかかるフロントモニタ２００の電気的特性を示した説明図である。具体的には、図６（ａ）は、フロントモニタ２００に光を入射した後、光を遮断した場合のフロントモニタ２００の出力を示しており、図６（ｂ）は、図６（ａ）の一部を拡大したものである。また、本実施形態にかかるフロントモニタ２００の特性のシミュレーションを実線で示しており、図７に示した比較例のフロントモニタ７０の特性を点線で示している。なお、横軸は時間を、縦軸は出力を表している。

図６（ａ）を参照すると、本実施形態にかかるフロントモニタ２００は、フロントモニタ７０と比較して応答速度が速いことが分かる。光の入射、あるいは遮断に対する応答速度は、動作の高速度化が要求される次世代ディスクへ対応する上で重要な要素であることからも、本実施形態にかかるフロントモニタ２００の有用であるといえる。

また、図６（ｂ）を参照すると、フロントモニタ７０はリンギングを生じることが分かる。具体的には、フロントモニタ７０のパルス応答時の出力は、１６１〜１６４ｎｓにかけて出力が過度に減少している。また、その後もフロントモニタ７０の出力は不安定であり、１７０ｎｓ付近で安定することが分かる。かかるリンギングは、可変抵抗８２および８４をフロントモニタ７０の外部に設けたことにより発生する寄生インダクタンスまたは寄生キャパシタンスの影響により生じる現象である。

これに対し、本実施形態にかかるフロントモニタ２００においては寄生インダクタンスまたは寄生キャパシタンスが抑制される結果、フロントモニタ２００は、リンギングを生じず、良好なパルス応答の出力をすることができる。

以上説明したように、本実施形態にかかるフロントモニタ２００は、電流／電圧変換部２２０の帰還回路にＭＯＳトランジスタＴ１を設けることにより、ＭＯＳトランジスタＴ１に利得調整部として機能させることができる。したがって、フロントモニタ２００の利得を調整するための外付けの可変抵抗が不要となるため、生産コストを削減することができる。さらに、フロントモニタ２００の利得調整機能をフロントモニタ２００内に実装することができるため、出力に影響を与える寄生容量および寄生インダクタンスを抑制し、フロントモニタ２００の周波数特性、パルス応答などの電気的特性を向上させることが可能である。

また、本実施形態にかかるフロントモニタ２００は、電流／電圧変換部２２０の帰還回路に電流／電圧変換部２２０の利得に寄与する抵抗素子Ｒ１およびＲ２を含むため、帰還回路において生じる電圧が、ＭＯＳ型トランジスタと抵抗素子とに分配される。ここで、ＭＯＳトランジスタＴ１のオン抵抗を抵抗素子と等価に扱うことができるのは、第１のＭＯＳ型トランジスタにおいて生じる電圧が所定電圧以下である場合に限られる。したがって、帰還回路に抵抗素子Ｒ１およびＲ２を設け、ＭＯＳトランジスタＴ１において生じる電圧を抑制することにより、ＭＯＳトランジスタＴ１のオン抵抗を抵抗素子と等価に扱うことが可能となる。

なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、フロントモニタを光ディスク装置に用いる場合について説明したが、フロントモニタの用途はこれに限られず、任意のセンサーや制御のために用いることができる。

また、上記実施形態では、ＭＯＳトランジスタＴ１がＮ型のＭＯＳである場合を説明したが、ＭＯＳトランジスタＴ１はＰ型のＭＯＳであってもよい。同様に、可変電流源Ｉ１を構成するトランジスタ２７１〜２７６がＰＮＰ型のトランジスタである場合を説明したが、ＮＰＮ型のトランジスタであってもよい。

１０光ディスク装置
１１０光ディスク
１２０スピンドルモータ
１３０レーザ駆動部
１３２レーザ口
１３４ビームスプリッタ
１３６対物レンズ
１６０レーザパワー制御部
２００フロントモニタ
２２０電流／電圧変換部
２３０電圧増幅部
２４０電圧生成回路
２５０制御信号生成部
Ｄ１フォトダイオード
Ｔ１ＭＯＳトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ６、Ｒ１１〜Ｒ１６抵抗素子
２７１〜２７６トランジスタ

Claims

入射された光を電流に変換する光電変換部と；
出力の少なくとも一部を入力側に帰還させる帰還回路を含み、前記光電変換部から入力された電流を前記帰還回路における抵抗値に応じた電圧に変換して出力する電流／電圧変換部と；
可変電流源が駆動する電流に応じた電圧を生成する電圧生成部と；
を備え、
前記帰還回路は、前記電圧生成部により生成された電圧がゲートに供給され、前記ゲートに供給される電圧に応じて抵抗値を可変とする第１のＭＯＳ型トランジスタ、を含み、
前記帰還回路は、第１のＭＯＳ型トランジスタにおいて生じる電圧を所定電圧以下に抑制するための抵抗素子をさらに備え、
前記帰還回路において生じる電圧は、前記抵抗素子と前記第１のＭＯＳ型トランジスタとに分配され、
前記抵抗素子は、第１の抵抗素子および第２の抵抗素子を含み、
前記第１の抵抗素子は、前記電流／電圧変換部に含まれる演算増幅器および前記第１のＭＯＳ型トランジスタの間に配され、
前記第２の抵抗素子は、一端が前記第１の抵抗素子および前記第１のＭＯＳ型トランジスタと接続され、他端が基準電圧と接続される、光検出装置。
光ディスクに対してレーザ光を照射するレーザ照射部と、前記レーザ照射部が照射したレーザ光の少なくとも一部を電気信号として検出する光検出部と、前記光検出部が電気信号として検出したレーザ光に基づいて、前記レーザ照射部が照射するレーザ光の強度を制御するレーザパワー制御部と、を備える光ディスク装置であって、
前記光検出部は、
前記レーザ照射部が照射したレーザ光の少なくとも一部を電流に変換する光電変換部と；
出力の少なくとも一部を入力側に帰還させる帰還回路を含み、前記光電変換部から入力された電流を前記帰還回路における抵抗値に応じた電圧に変換して出力する電流／電圧変換部と；
可変電流源が駆動する電流に応じた電圧を生成する電圧生成部と；
を備え、
前記帰還回路は、前記電圧生成部により生成された電圧がゲートに供給され、前記ゲートに供給される電圧に応じて抵抗値を可変とする第１のＭＯＳ型トランジスタ、を含み、
前記帰還回路は、第１のＭＯＳ型トランジスタにおいて生じる電圧を所定電圧以下に抑制するための抵抗素子をさらに備え、
前記帰還回路において生じる電圧は、前記抵抗素子と前記第１のＭＯＳ型トランジスタとに分配され、
前記抵抗素子は、第１の抵抗素子および第２の抵抗素子を含み、
前記第１の抵抗素子は、前記電流／電圧変換部に含まれる演算増幅器および前記第１のＭＯＳ型トランジスタの間に配され、
前記第２の抵抗素子は、一端が前記第１の抵抗素子および前記第１のＭＯＳ型トランジスタと接続され、他端が基準電圧と接続される、光ディスク装置。