JP5128655B2 - 電流駆動回路及びこれを含んだ光ストレージシステム - Google Patents

Description

本発明は電流駆動回路及びこれを含んだ光ストレージシステムに関し、特に、入力電流の変化に関わらず出力電流を安定的に駆動することができる電流駆動回路及びこれを含んだ光ストレージシステムに関する。

最近、従来から広く用いられた磁気テープや磁気ディスクなどのような貯蔵媒体に代わり、記憶容量がより大きくて耐久性がより強い光ディスクが次世代記憶媒体として主に用いられている。光ディスクにはＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓｃ）、Ｂｌｕｅ−Ｒａｙなどがある。

光ストレージシステムはレーザー光を用いて光ディスクに情報を記録したり、記録された情報を、判読する装置である。まず、光ディスクに情報を記録する場合には、強いレーザービームを照射して光ディスクの表面に微細な穴を作って情報を記録する。一方、光ディスクに記録された情報を判読する場合には、強度が弱いレーザービームを光ディスクの表面に照射して反射させた後、この反射された光をフォトダイオードを通じて検出して電気的な信号に変換することにより、情報を再生する。

一般的に、光ストレージシステムでレーザー光を出射するレーザーダイオードは、電流駆動回路で生成される駆動電流の印加を受けて光の強さを可変する。従って、光ストレージシステムにおいて、電流駆動回路が正確なタイミングで安定的に駆動電流を供給することが重要である。もし、駆動電流の安定的な供給がなされない場合、レーザーダイオードの光の強さが変わり、情報の記録と検出時に問題となる可能性がある。

特開２００９−１４６９２２号公報 米国特許出願公開第２００９／００２８００８号明細書

本発明の実施形態は、入力電流の大きさの変化に関わらず出力電流を安定的に駆動することができる手段を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するための本発明の実施形態による電流駆動回路は、入力電流が流れる第１トランジスターと、前記入力電流をミラーリングして出力電流を生成する第２トランジスターと、前記第１トランジスター及び第２トランジスターの間に並列に連結されて、制御信号に応答して選択的にターンオンされて前記第１及び第２トランジスターを電気的に連結する複数のスイッチと、前記スイッチに夫々対応する前記制御信号を前記入力電流の大きさによって選択的に活性化する制御部を含む複数のチャンネル回路と、前記チャンネル回路の出力電流を加算して駆動電流を生成する加算器を含む。

また、上述の課題を解決するための本発明の実施形態による光ストレージシステムは、入力電流が流れる第１トランジスターと、前記入力電流をミラーリングして出力電流を生成する第２トランジスターと、前記第１及び第２トランジスターの間に並列に連結されて、制御信号によって選択的にターンオンされて前記第１及び第２トランジスターの間を電気的に連結する複数のスイッチを備え、前記入力電流の大きさによって前記スイッチを選択的に活性化する複数のチャンネル回路を備え、前記チャンネル回路の出力電流を加算して駆動電流に出力する電流駆動回路と、光ディスクに光を出射して前記光ディスクに情報を記録したり、記録された情報を検出し、前記駆動電流によって光の強さを調節する光ピックアップ部を含む。

本発明の実施形態は、入力電流の大きさによって電流ミラー回路で電流をミラーリングするトランジスターを制御するスイッチのチャンネルサイズを可変して、入力電流の変化によって発生する可能性のある出力電流の上昇時間の増加及び定着時間の増加を防止し、入力電流の変化に関わらず安定的に出力電流を駆動することができる。

本発明の実施形態による電流駆動回路の構成を図示したブロック図である。 図１の第１チャンネル回路の構成を図示した回路図である。 図１の電流駆動回路を含んだ光ストレージシステムの構成の一例を図示したブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を説明する。しかし、これは例示に過ぎず、本発明はこれに限定されない。

本発明の説明において、本発明に係わる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要にぼかす可能性があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明においての機能を考慮して定義された用語であり、これは使用者、運用者の意図または慣例などによって変わることができる。従って、その定義は本明細書の全体における内容を基に下すべきであろう。

本発明の技術的思想は請求範囲によって決まり、以下の実施形態は本発明の技術的思想を本発明が属する技術分野にて通常の知識を有する者に効率的に説明するための一つの手段に過ぎない。

以下、添付された図面を参照して本発明の実施形態による電流駆動回路及びこれを含んだ光ストレージシステムを説明すると次の通りである。

図１は本発明の実施形態による電流駆動回路の構成を図示したブロック図である。

本発明の実施形態による電流駆動回路１００は、図１に図示されたように、複数のチャンネル回路１０２［１：ｋ］、加算器１０３及び発振器１０４を含む。

このように構成された電流駆動回路１００の各ブロックの機能を説明すると次の通りである。

まず、チャンネル回路１０２［１：ｋ］は入力電流Ｉｉｎ１〜Ｉｉｎｋの印加を夫々受けて、これを増幅して出力する。チャンネル回路１０２［１：ｋ］のうち第１チャンネル回路１０２［１］は、光ストレージシステムが光ディスクに記録された情報を検出する時、レーザーダイオードＬＤ１が弱いレーザービームを照射するように他のチャンネル回路１０２［２：ｋ］に比べて小さい出力電流を生成する。一方、第２から第ｋチャンネル回路１０２［２：ｋ］は、光ストレージシステムが光ディスクに情報を記録する時、レーザーダイオードＬＤ１が強いレーザービームを照射するように第１チャンネル回路１０２［１］に比べて大きい出力電流を生成する。第２から第ｋチャンネル回路１０２［２：ｋ］は相異なる大きさの出力電流を供給し、第２から第ｋチャンネル回路１０２［２：ｋ］を選択的に活性化させて出力電流を多様な大きさで組み合わせることができる。加算器１０３はチャンネル回路１０２［１：ｋ］から供給される出力電流を加算する。これにより、レーザーダイオードＬＤ１は多様な大きさの駆動電流によって多様な強さの光を出射する。

一方、発振器１０４は一定の高周波電流を発振する。これにより、加算器１０３で生成される駆動電流は、チャンネル回路１０２［１：ｋ］のＤＣ出力電流に発振器１０４のＡＣ高周波電流を加えた形態になる。ここで、加算器１０３でＡＣ高周波電流を加算して駆動電流を生成する理由は、レーザーダイオードＬＤ１から出射した光と光ディスクから反射された光の干渉現象を無くすためである。

このように、電流駆動回路１００は、数個のチャンネル回路１０２［１：ｋ］のＤＣ出力電流と発振器１０４のＡＣ高周波電流を加算して、レーザーダイオードＬＤ１を駆動するための駆動電流を生成する。

図２は図１の第２チャンネル回路の構成を図示した回路図である。

第２チャンネル回路１０２［２］は図２に図示されたように、電圧−電流変換器２００、電流ミラー回路２０２及び制御部２０４を含む。

まず、電圧−電流変換器２００は、入力電流Ｉｉｎ２の印加を受け、電圧−電流変換によって入力電流と同一の大きさの電流を生成する。より具体的には、電圧−電流変換器２００に入力電流Ｉｉｎ２が印加されると、ノードｎｄ１には入力電圧が形成され、ノードｎｄ２にはフィードバック電圧が形成される。この際、差動増幅器２０１は入力電圧とフィードバック電圧を比較し続けて、二つの電圧レベルが同一になるまでＮＭＯＳトランジスターＮ１のチャンネルを調節してノードｎｄ２に電流を供給する。従って、一定の時間が経過した後、ノードｎｄ２に流れるノード電流と入力電流Ｉｉｎ２は同一になる。

次に、電流ミラー回路２０２は、ＰＭＯＳトランジスターＰ１、Ｐ２及び複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷｎを備えるスイッチ部２０３を含む。

スイッチ部２０３のスイッチＳＷ１〜ＳＷｎはＰＭＯＳトランジスターＰ１とＰＭＯＳトランジスターＰ２の間に並列に連結される。そして、制御信号ＣＳ［１：ｎ］に応答して、選択的にターンオンされてＰＭＯＳトランジスターＰ１とＰＭＯＳトランジスターＰ２を電気的に連結することにより、電流ミラー回路２０２のミラーリングを活性化する。この際、ＰＭＯＳトランジスターＰ２はＰＭＯＳトランジスターＰ１に流れる入力電流Ｉｉｎ２をミラーリングして出力電流Ｉｏｕｔを生成する。即ち、入力電流Ｉｉｎ２をミラーリングするＰＭＯＳトランジスターＰ２を制御するスイッチＳＷ１〜ＳＷｎを選択的にターンオンする。一方、ＰＭＯＳトランジスターＰ１のチャンネルサイズとＰＭＯＳトランジスターＰ２のチャンネルサイズは１：Ｍの割合で設定されるため、出力電流Ｉｏｕｔは入力電流Ｉｉｎ２に比べてＭ倍の大きさを有するようになる。ここで、チャンネルサイズはチャンネルのＷ（ｗｉｄｔｈ）／Ｌ（ｌｅｎｇｔｈ）を示す。スイッチＳＷ１〜ＳＷｎは、相異なるチャンネルサイズを有するように設定されることもでき、同一のチャンネルサイズを有するように設定されることもできる。一方、スイッチＳＷ１〜ＳＷｎはモストランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）で構成されることができる。

次に、制御部２０４は電圧−電流変換器２００のノードｎｄ２に生成されたノード電流を感知し、そのノード電流の大きさによって複数の制御信号ＣＳ［１：ｎ］を選択的に活性化する。ここで、ノード電流は入力電流Ｉｉｎ２と同一であるため、制御部２０４は入力電流Ｉｉｎ２を感知することと同様である。

制御部２０４は、電流ミラー回路２０２のスイッチＳＷ１〜ＳＷｎが相異なるチャンネルサイズを有する場合と同一のチャンネルサイズを有する場合によって夫々異なって動作する。

まず、スイッチＳＷ１〜ＳＷｎが相異なるチャンネルサイズを有する場合、制御部２０４は入力電流Ｉｉｎ２の大きさによって複数の制御信号ＣＳ［１：ｎ］のうち何れか一つを選択的に活性化する。この際、スイッチＳＷ１〜ＳＷｎも活性化された制御信号に対応して一つのスイッチのみがターンオンされる。より具体的には、制御部２０４は入力電流Ｉｉｎ２の大きさが大きくなる場合、もっと大きいチャンネルサイズのスイッチに対応する制御信号を活性化し、入力電流Ｉｉｎ２の大きさが小くなる場合、もっと小さいチャンネルサイズのスイッチに対応する制御信号を活性化する。即ち、入力電流Ｉｉｎ２の大きさが大きくなるほど、もっと大きいチャンネルサイズのスイッチがターンオンされる。

次に、スイッチＳＷ１〜ＳＷｎが同一のチャンネルサイズを有する場合、制御部２０４は入力電流Ｉｉｎ２の大きさによって複数の制御信号ＣＳ［１：ｎ］のうち少なくとも一つを選択的に活性化する。この際、スイッチＳＷ１〜ＳＷｎも活性化された制御信号に対応して少なくとも一つのスイッチがターンオンされる。より具体的には、制御部２０４は入力電流Ｉｉｎ２の大きさが大きくなる場合、もっと多い数の制御信号ＣＳ［１：ｎ］を活性化してもっと多い数のスイッチＳＷ１〜ＳＷｎをターンオンさせ、入力電流Ｉｉｎ２の大きさが小くなる場合、もっと少ない数の制御信号ＣＳ［１：ｎ］を活性化してもっと少ない数のスイッチＳＷ１〜ＳＷｎをターンオンさせる。即ち、入力電流Ｉｉｎ２の大きさが大きくなるほど、ＰＭＯＳトランジスターＰ１、Ｐ２の間にターンオンされるスイッチの数を増やして、総チャンネルサイズを増加させ、入力電流Ｉｉｎ２の大きさが小くなるほど、ＰＭＯＳトランジスターＰ１、Ｐ２の間にターンオンされるスイッチの数を減らして、総チャンネルサイズを減少させる。

制御部２０４はアナログ形態の入力電流Ｉｉｎ２を感知してデジタル形態の制御信号ＣＳ［１：ｎ］を出力するため、アナログ−デジタル変換回路（Ａｎａｌｏｇ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）が適用されることができる。

一方、本発明の実施形態と異なって、ＰＭＯＳトランジスターＰ１、Ｐ２の間を単一スイッチで連結すると、入力電流Ｉｉｎ２の大きさの変化に関わらずＰＭＯＳトランジスターＰ１、Ｐ２の間のチャンネルサイズは固定されるため、電流ミラー回路２０２の動作に問題を引き起こす可能性がある。例えば、大きい入力電流に比べてスイッチのチャンネルサイズが小さい場合と小さい入力電流に比べてスイッチのチャンネルサイズが大きい場合を説明すると次の通りである。

まず、大きい入力電流に比べてスイッチのチャンネルサイズが小さい場合を説明する。

スイッチのチャンネルサイズが小さいほどオン−抵抗は増加する。この際、スイッチの時定数（ＲＣ）も大きくなり、結果的にＰＭＯＳトランジスターＰ２を通じて出力される出力電流Ｉｏｕｔの波形も長くなって、上昇時間（ｒｉｓｉｎｇ ｔｉｍｅ）が増加される。このような問題がチャンネル回路の一部または全部で発生する場合、チャンネル回路の出力電流を加算して生成される電流駆動回路の駆動電流も遅延される可能性がある。これにより、駆動電流の印加を受けて動作する素子または装置の動作時点を遅延させる結果をもたらす可能性がある。

次に、小さい入力電流に比べてスイッチのチャンネルサイズが大きい場合を説明する。

スイッチのチャンネルサイズが大きいほど、寄生キャパシタンスが大きくなる。即ち、スイッチに残留電荷が多くなり、ＰＭＯＳトランジスターＰ２が小さい出力電流を駆動する時、電荷注入（ｃｈａｒｇｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）現象によって出力電流にグリッチ（ｇｌｉｔｃｈ）が発生する可能性がある。この際、出力電流が求めるレベルに安定される定着時間（ｓｅｔｔｌｉｎｇ ｔｉｍｅ）が長くなる。このような問題がチャンネル回路の一部または全部で発生する場合、電流駆動回路の駆動電流は定着時間が長くなり、一定時間の間不安定になる。これにより、駆動電流の印加を受けて動作する素子または装置の動作が一定時間の間不安定になる可能性がある。ここで、グリッチとは不必要な区間に表れるノイズパルス（ｎｏｉｓｅ ｐｕｌｓｅ）をいう。

しかし、本発明の実施形態のように、入力電流Ｉｉｎ２の大きさによって電流ミラー回路２０２のＰＭＯＳトランジスターＰ１、Ｐ２の間を連結するスイッチのチャンネルサイズを調節すると、入力電流Ｉｉｎ２の変化によって発生する可能性のある出力電流Ｉｏｕｔの上昇時間の増加及び定着時間の増加を減少させることができる。

一方、図２でＰＭＯＳトランジスターＰ１、Ｐ２をＮＭＯＳトランジスターに取り替えて、出力電流Ｉｏｕｔの方向を変えることもできる。即ち、図２に図示されたトランジスターの極性と電流方向は一例として提示されたものである。

一方、図１のチャンネル回路１０２［１：ｋ］は全て同一の構成を有するため、他のチャンネル回路に対する説明は省略する。

図３は図１の電流駆動回路を含んだ光ストレージシステムの構成の一例を図示したブロック図である。

図３を参照すると、光ストレージシステム５００は電流駆動回路５０１及び光ピックアップ部５０２を含む。

電流駆動回路５０１は図１及び図２で詳細に説明したように、入力電流が流れる第１トランジスターと、入力電流をミラーリングして出力電流を生成する第２トランジスターと、第１トランジスター及び第２トランジスターの間に並列に連結されて、制御信号に応答して選択的に前記第１及び第２トランジスターを電気的に連結する複数のスイッチと、スイッチに夫々対応する制御信号を入力電流の大きさによって選択的に活性化する制御部を備える複数のチャンネル回路を含む。また、チャンネル回路の出力電流を加算して駆動電流を生成する加算器を含む。このような構成により、電流駆動回路５０１は入力電流の変化に関わらず出力電流を安定的に駆動し、このような出力電流を加算して安定的に駆動電流を出力する。

一方、光ピックアップ部５０２はレーザーダイオード５０３、ビームスプリッター５０４、対物レンズ５０５及びフォト検出部５０７を含む。

光ピックアップ部５０２は、光ディスク５０６に強いレーザー光を照射して光ディスクの表面に穴を作って情報を記録したり、弱いレーザー光を照射して光ディスクの表面から反射される光を検出して記録された情報を獲得する。このうち、光ディスクに記録された情報を獲得する方法を説明すると次の通りである。

レーザーダイオード５０３は、電流駆動回路５０１から駆動電流の供給を安定的に受けて光を出射する。レーザーダイオード５０３が出射した光はビームスプリッター５０４を通じて対物レンズ５０５に集束され、光ディスクの表面に到逹する。そして、光は光ディスク表面から反射されて、この反射光はビームスプリッター５０４によって進行方向が変換される。この際、フォト検出部５０７は反射光を受光して光学信号を電気信号に変換する。光ストレージシステム５００はこの電気信号から光ディスクに記録された情報を獲得する。一方、フォト検出部５０７は受光素子であるフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）で構成されることができる。

以上、代表的な実施形態を参照して本発明に対して詳細に説明したが、本発明に属する技術分野にて通常の知識を有する者は、上述の実施形態に対して本発明の範囲を外れない限度内で多様な変形が可能であることを理解するであろう。

従って、本発明の権利範囲は上述の実施形態に限定されてはならず、後述する特許請求範囲だけでなくこの特許請求範囲と均等なものによって決まるべきである。

１００ 電流駆動回路
１０２[１:ｋ] チャンネル回路
１０３ 加算器
１０４ 発振器
２００ 電圧−電流変換器
２０２ 電流ミラー回路
２０４ 制御部

Claims (12)

1. 入力電流が流れる第１トランジスターと、前記入力電流をミラーリングして出力電流を生成する第２トランジスターと、前記第１トランジスター及び前記第２トランジスターの間に並列に連結されて、制御信号に応答して選択的に前記第１トランジスター及び前記第２トランジスターを電気的に連結する複数のスイッチと、前記スイッチに夫々対応する前記制御信号を前記入力電流の大きさによって選択的に活性化する制御部を含む複数のチャンネル回路；及び
   前記チャンネル回路の出力電流を加算して駆動電流を生成する加算器を含む電流駆動回路。
2. 前記スイッチは相異なるチャンネルサイズを有する請求項１に記載の電流駆動回路。
3. 前記制御部は前記入力電流の大きさによって前記制御信号のうち一つを活性化する請求項２に記載の電流駆動回路。
4. 前記制御部は、前記入力電流の大きさが大きくなるほど、もっと大きいチャンネルサイズのスイッチに対応する制御信号を活性化し、前記入力電流の大きさが小さくなるほど、もっと小さいチャンネルサイズのスイッチに対応する制御信号を活性化する請求項２に記載の電流駆動回路。
5. 前記スイッチは同一のチャンネルサイズを有する請求項１に記載の電流駆動回路。
6. 前記制御部は前記入力電流の大きさによって前記制御信号のうち少なくとも一つを活性化する請求項５に記載の電流駆動回路。
7. 前記制御部は、前記入力電流の大きさが大きくなるほど、もっと多い数の制御信号を活性化し、前記入力電流の大きさが小さくなるほど、もっと少ない数の制御信号を活性化する請求項５に記載の電流駆動回路。
8. 入力電流が流れる第１トランジスターと、前記入力電流をミラーリングして出力電流を生成する第２トランジスターと、前記第１トランジスター及び前記第２トランジスターの間に並列に連結されて、制御信号によって選択的に前記第１トランジスター及び前記第２トランジスターの間を電気的に連結する複数のスイッチを備え、前記入力電流の大きさによって前記スイッチを選択的に活性化する複数のチャンネル回路を備え、前記チャンネル回路の出力電流を加算して駆動電流に出力する電流駆動回路；及び
   光ディスクに光を出射して前記光ディスクに情報を記録したり、記録された情報を検出し、前記駆動電流によって光の強さを調節する光ピックアップ部を含む光ストレージシステム。
9. 前記スイッチは相異なるチャンネルサイズを有する請求項８に記載の光ストレージシステム。
10. 前記電流駆動回路は、前記入力電流の大きさが大きくなるほど、もっと大きいチャンネルサイズを有するスイッチを選択し、これを通じて前記第１トランジスター及び前記第２トランジスターの間を電気的に連結する請求項９に記載の光ストレージシステム。
11. 前記スイッチは同一のチャンネルサイズを有する請求項８に記載の光ストレージシステム。
12. 前記電流駆動回路は、前記入力電流の大きさが大きくなるほど、もっと多い数のスイッチを選択し、これを通じて前記第１トランジスター及び前記第２トランジスターの間を電気的に連結する請求項１１に記載の光ストレージシステム。

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