TWI243535B - Photoreceptive amplifier circuit and optical pickup element including the same - Google Patents

Description

1243535 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於使用於能重現及/或記錄所謂cd_r/rw 和DVD士R/RW之光波長相異的2種類之光碟的光讀取元件 用之受光放大電路及光讀取元件，更詳細而言，係有關於 使用於為了將雷射光強度控制於特定功率，而具有監控該 雷射光強度的功能《受光元件之受光放大電4之相關技 術。 【先前技術】 例如前述CD-R/RW光碟係78〇 nm，前述dvd±r/rw光碟 係650 nm，其係因記錄媒體或光源的進步而依次制定光 波長相異之光碟的規格。能重現及/或記錄如此之複數種類 的光碟之裝置，係被廣泛地使用於個人電腦之週邊裝置 等、.塵而如此之裝置其為了安定地進行重現或記錄，一般 係檢測照射至光碟之雷射光束的一部份，並監控該檢測信 號’而將雷射光強度控制在最佳狀態。 、另—方面，即使對前述相異之波長而分別設置光源，而 為了光讀取元件之小型化或低成本化等，光二極體等之受 —一牛亦/、用5亥文光元件的靈敏度之溫度特性，係在波 長變化時而產生變化。 、補仏則述溫度特性之一般性的方法，係使用溫度特性互 為:異的電阻於雷射功率監控用之受光放大器電路，而控 :受光放大器電路的靈敏度之溫度特性，並以該受光放大 电路之’皿度特性而消除受光元件之溫度特性。繼之，在光

O:\90\90427.DOC 1243535 碟之記錄/重現時，係以雷射功率監控用之受光元件而常時 檢測雷射光強度的變化，並藉由將因應於該變化的受光元 件之輸出予以反饋至作為發光元件之雷射二極體之措施， 即能將雷射光強度維持於最佳強度。 然而，如此之方法係如前述，由於相對於波長的變化而 導致之受光元件之溫度特性的變化，而無法檢測出正確之 田射光強度，故特別疋在記錄時，形成引發錯誤之1個主要 原因。 此處，例如特開2001-23218號公報（公開曰：平成13年1 月26日）’係揭示由於因光波長之發光元件的溫度而產生變 化’故藉由監控雷射光強度而將其控制於最佳狀態，而補 償發光元件的溫度特性之情形。此外，特開·號 公報（公開日··平成13年2月23日），係揭示因寫人和讀出而 使雷射光強度產生變化時’ #由前端監控器而監控雷射光 強度，而正確地監控前述雷射光強度。 然而’即使上述之習知技術，亦無法補償相對於波長的 變化之受光元件之溫度特性。 【發明内容】 本心月之目的係提供一受光放大電路及具備其之光讀取 元件’其係即使因波長的變化而導致受光元件的靈敏度之 溫度特性產生變化，亦能補償此情形。 本t月之又光放大電路係為了達成上述之目的，其係將 來自複數種類的波長之光信號所射人之受光元件的信號予 、放大而輸出之叉光放大電路，含有··初級放大器，其係

O:\90\90427.DOC 1243535 輪入來自前述受光元件的信號；以及後級放大器，其係將 七述初級放大杰的輸出予以放大，·決定前述初級放大器之 反饋電阻和前述後級放大器之靈敏度的電阻之至少一部 ^ ’係由具有互為相異的溫度特性之電阻體所形成，而前 述電阻體係因應於前述光信號的波長種類而相異。 根據上述之構成，則例如在前述(：：1)_11/11%光碟的78〇 和前述DVD 士 R/RW光碟的650 nm之一種將來自複數種類的 波長的光信號所射入的受光元件的信號予以放大而輸出的 党光放大電路當中，僅設置前述波長的種類之反饋電阻（增 盃電阻）於輸入來自受光元件的信號之初級放大器，次級以 後，係僅设置前述波長的種類之放大器，其係具備決定輸 入電阻或反饋電阻等的靈敏度之電阻，並以具有互為相異 的μ度特性之方式而形成決定前述初級放大器之反饋電阻 或次級以後之放大器的靈敏度的電阻之至少一部份之電阻 體，且因應於前述光信號之波長的種類而切換所使用之反 饋黾阻或放大為等，而切換前述電阻體。

溫度特性產生變化， 本發明之光讀取元件係使用上述之受光放大電 ，即使因波長的變化而導致受光元件的靈敏度的 轰生變化，亦能以受光放大電路的靈敏度之溫度

O:\90\90427.DOC 1243535 特性而將其消哈，& At a 于、而此貫現不受靈敏度的溫度特性之影響 的光讀取元件。 本么月之更另外之目的、特徵、以及優點，係可由如下 斤不之Z載而充分理解。此外，本發明之優點係可由參閱 添加之圖式的如下之說明而獲得理解。 【實施方式】 根據圖1乃至圖3而說明有關於本發明之實施之一形態如 下。 圖1係用以祝明載裝本發明之實施之一形態的受光放大 甩路之。己錄/重現裝置！之光學系統之圖示。該記錄/重現裝 置1係能記錄/重現所謂CD_R/RW* DVD士r/rw之光波長相 異的2種類的光碟2之裝置。發光元件之雷射二極體3係在前 itCD R/RW光碟進行780 nm，而前述DVD土R/RW光碟進行 650 nm雷射光之發光。該雷射光係在準直儀透鏡^中變換成 平行光且在光束分離器5中使光程彎曲。之後，介由準 直儀透鏡6和對物透鏡7而照射於前述光碟2。 來自光碟2之反射光，係自對物透鏡7和準直儀透鏡6而通 過光束分離器5,並以光點透鏡予以集光而射入於受光元件 9。文光tl件9係自所射入之光信號而使資訊信號重現，並 且作成追跡或對焦伺服器用的信號，而輪出至未圖示之信 號處理電路或控制電路等。在記錄時，來自雷射二極體3 的射出光係對應於應寫入的資料而施以調變。 在如此所構成之光學系統當中，具備：光讀取元件1〇, 其係設置於雷射二極體3的近傍的位置；及/或光讀取元件 O:\90\90427.DOC -10- 1243535 11，其係設置於中介光束分離器5之相反側位詈笪 —— 且寸。稭由該 光讀取元件10、11而監控來自雷射二極體3之射出光的 份’並藉由將該監控輸出予以反饋於雷射二極體3之^^ 使雷射光強度調整為最佳強度。 圖2係表示作為光讀取元件10、11而使用之本發明之實施 之一形態的光讀取元件21之受光放大電路的電氣性構成之 區塊圖。該光讀取元件21係大略地具備：光二極體pD、放 大器Al、A2、以及差動放大器A3、A4而構成。光二極體 PD係共用於780 nm和650 nm的雷射光之受光元件。初級放 大器之放大器A1係第1級之放大器，其係將來自該光二極體 PD的電流信號變換成電壓信號。初級放大器之放大器係 參考用所設置之另1個之第1級之放大器。差動放大器A3、 A4係第2級之放大器，其係輸入來自放大器a卜A2的輸出， 並求得此等之差份。 放大器A1係具備放大器部OP1、以及亦進行來自光二極 體PD的電流信號之電流-電壓變換之反饋電阻（增益電 阻）Rfl而構成。參考放大器之放大器A2係不連接光二極體 PD ’而且和放大器A1相同地，具備放大器部〇p2和反饋電 阻Rf2而構成。 另一方面，650 nm之DVD系用之後級放大器之差動放大 器A3 ’係具備放大器部OP3、輸入電阻Rs31、Rs32、輸入 分壓電阻Rf31、以及反饋電阻Rf32而構成。來自放大器A1 之輸出’係藉由輸入電阻rs3 1和輸入分壓電阻Rf3 1而在和 基準電壓Vs之間進行分壓，並輸入至放大器部〇P3的正輸

O:\90\90427.DOC -11 - 1243535 入端。此外，來自放大器A2之參考電壓，係中介輸入電阻 Rs32而輸入至放大器部0P3的負輸入端。並且，在該負輸 入端係中介反饋電阻Rf32而反饋放大器部0P3的輸出。因 此’對應於來自放大器A1的光輸入之輸出電壓、以及對應 於和無來自放大器A2的光輸入之參考電壓的差份之輸出， 係自該差動放大器A3而導出，並使因光二極體PD之光輸入 而導致之電壓變化份予以放大而輸出。 同樣地，780 nm之CD系用之後級放大器之差動放大器 A4，係具備放大器部〇p4、輸入電阻RS41、RS42、輸入分 壓電阻Rf41、以及反饋電阻Rf42而構成。來自放大器a 1之 輸出’係藉由輸入電阻Rs41和輸入分壓電阻Rf41而在和基 準電壓Vs之間進行分壓，並輸入至放大器部〇p4的正輸入 端。此外，來自放大器A2之參考電壓，係中介輸入電阻Rs42 而輸入至放大器部OP4的負輸入端。並且，在該負輸入端係 中介反饋電阻Rf4 2而反饋放大器部OP4的輸出。 在如上述所構成之光讀取元件21當中，初級放大器之放 大器A1之反饋電阻Rfi、以及參考放大器之放大器A2之反 饋電阻Rf2，係例如藉由擴散電阻（電阻體）等而以互為相同 之溫度特性（薄膜電阻值）且形成於相同之電阻值。後級放大 為之差動放大态A3、A4係分別具有電阻Rf3 1、Rf32 ; Rf41、 Rf42。 此處，當作成Rf31=Rf32=Rf3、Rf41=Rf42=Rf4、Rs31 = Rs32=Rs3、Rs41=Rs42=Rs4，且該受光放大電路的靈敏度s 〔V/W〕係將光二極體PD之變換效率作成η〔 A/w〕時，係 O:\90\90427.DOC -12- 1243535 可由下式表示 R/m 沿 3(4) S = η X Rf\ 乂 其中’文字之3(4)係分別來自差動放大器A3、A4之輸出。 相對於前述靈敏度S〔 V/W〕的溫度T〔 °C〕之偏微分， 係可由下式表示。 ST dT Rs3(4) η dT1 Rs3(4) V ^3(4) ^3(4)2 dT 》 此外，靈敏度的微分溫度係數（3S/dT)/S，係可由下式表示 fA= S77/ dRfl/ 欣/3(4)/ 他 3(4》

，dT

Rfl +-

，dT

'dT i?/3(4) ^3(4) 因此，靈敏度S之溫度係數即為 (S之溫度係數）〔ppm/°c〕=(；；之溫度係數）+(Rfi之溫度係 數）+ (Rf3(4)之溫度係數）-(RS3(4)之溫度係數） 亦即，電阻Rfl、Rf2 ; Rf31、Rf32 ; Rf41、Rf42係形成 作用於和光二極體PD相同極性之溫度特性，而輸入電阻

Rs31、Rs32 ; Rs41、Rs42係形成作用於和光二極體PD相反 極性之溫度特性。光二極體PD之變換效率h之溫度係數，雖 亦根據製程而定’但，例如對具有650 nm之波長的射入光 而為200〔 ppm/°C〕，對具有780 nm之波長的射入光而為2000 〔ppm/〇C〕。 因此，例如由溫度係數為500〔 ppm/°C〕之擴散電阻而形 成反饋電阻Rfl，並由溫度係數分別為500〔 ppm/t〕、1200 〔ppm/°C〕之擴散電阻而形成電阻Rf3、Rs3。據此，來自 波長為650nm之DVD系用輸出的差動放大器A3之輸出，係 O:\90\9O427.DOC -13- 1243535 如下式所示，能使靈敏度之溫度特性成為零。

Cppm/t } =200+500 + 500-1200=0 此外。’例如將電阻Rf4、Rs4之溫度係數分別設定為· 〔卯瓜/。(：〕和3〇〇〇〔ppm/t〕。據此，來自波長為·· 之CD糸用輪出的差動放大器八4之輪出，亦如下式所示，能 使靈敏度之溫度特性成為零。 (S之溫度係數）〔ppm/t:〕=20〇〇+5〇〇+5〇〇_3〇⑼ 如此處理，並不依存於射人光的波長，而能使受光放大 電路之輸出的溫度特性成為零。 另方面，夕晶矽電阻係其本身為具有負的溫度特性， 且即使組合多晶石夕電阻和擴散電P且，亦不依存於波長而能 實現靈敏度的温度係數為零之受光放大電路。 例如，對650 nm的波長係由溫度係數為5〇〇〔 ppm/〇c〕之 擴散電阻而形成反饋電阻Rfl，且由溫度係數為__35〇〔ppm/ °c〕之多晶石夕電阻而形成電阻Rf3，並由溫度係數為35() 〔ppm/ C〕之擴散電阻而形成輸入電阻Rs3。據此，能如下 式之使靈敏度的溫度特性成為零。 (S之溫度係數）〔ppm/°c〕=200+500+(-350)-350=0 此外’對780 nm的波長係例如由溫度係數為-2000之多晶 矽電阻而形成電阻Rf4，且由溫度係數為5〇〇〔 ppm/Qc〕之 擴散電阻而形成輸入電阻Rs4。據此，能如下式之使靈敏度 的溫度特性成為零。 (S之溫度係數）〔ppm/°C〕=2000+500 + (-2000)-500=0 此外，即使未使用擴散電阻，而僅由溫度係數相異之多 O:\90\90427.DOC -14- 1243535 晶石夕電阻而構成電路，亦能實現溫度特性成為零之受光放 大電路。 例如，對650 nm的波長係由溫度係數為·5〇〇〔ppm/t〕 之多晶矽電阻而形成電阻Rfl、Rf3，且由溫度係數為__ 〔ppm/°c〕之多晶矽電阻而形成輪入電阻Rs3。據此，能如 下式之使靈敏度的溫度特性成為零。 (s之溫度係數）〔ppm/t〕=2〇〇+(-5〇〇)+(_5〇〇)十_=〇 此外’對780 nm的波長係例如由溫度係數為_2〇〇〇之多晶 矽電阻而形成電阻Rf4,且由溫度係數為·〔沖<〕之 多晶矽電阻而形成輸入電阻Rs4。據此，能如下式之使靈敏 度的溫度特性成為零。 (S之溫度係數）〔ppm/〇c〕=2〇〇〇 + (_5〇〇) + (_2〇〇〇)十5〇〇) = 〇 如以上所敘述，即使射入光的波長產生變化，亦能使靈 敏度之概度係數成為零。因此，能常時檢測出正確之雷射 光強度’且能安定地進行複數的雷射波長之光碟2的記錄/ 重現。 此外，It由使用不依存於波長而能常時使如此之雷射功 率孤控用又光元件之輪出的溫度特性成為零之受光放大電 路於刖述光項取凡件1〇、u之措施，即能以_晶片而正確 地貫現相對於2個波長之雷射功率的監控器。 此外’ 5又置光二極體PD之參考用的另1個放大器八2於第1 級’而在第2級之各差動放大器A3、A4，係輸入來自光二 極體PD的仏就所輸入之來自初級的放大器的輸出和來 自放大器A2的輸出，並求得此等之差份。據此，能僅將因

O:\90\90427.DOC -15- 1243535 光二極體PD之光輸入而導致之電麼變化份予以放大而取 出。 圖3係表不差動放大器A3、A4之具體構成的前述光讀取 疋件21之受光放大電路的電氣電路圖。在該圖3當中，對應 於上述之圖2的部份係職予相同的參考符號，並省略其說 明。所應留意者係該光讀取元件21能將2個差動放大器α3、 Α4的輸出匯整成"固。具體而言，差動放大器係具備差 動對，其係由ΝΡΝ型之電晶體q31、明所構成。此等之射 極係共通地連接，並中介定電流源汨而接地。 電晶體Q31之基極係形成圖2所示之差動放大器A3的正 輸入端子，且中介輸入電阻Rs31而和初級之放大器ai之輸 出端子相連接，並且中介輸入分壓電阻Rf31而施加基準電 壓Vs。此外，電晶體q32之基極係形成圖2所示之差動放大 器A3的負輸入端子，且中介輸入電阻Rs32而和參考之放大 器A2之輸出端子相料，並且中介反饋電阻汉⑴而使輸出 Vout反饋。 同樣地，差動放大器A4係具備差動對，其係由NpN型之 電晶體Q41、Q42所構成。此等之射極係共通地連接，並中 介定電流源F4而接地。電晶體Q41之基極係形成圖2所示之 差動放大器A4的正輸入端子’且中介輸入電阻而和初 級之差動放大器A1之輸出端子相連接，並且中介輸入分壓 電阻Rf41而施加基準電壓％。此外，電晶體㈣之基極係 形成圖2所示之差動放大器A4的負輸入端子，且中介輸入電 阻RS42而和參考之差動放大器人2之輸出端子相連接，並且 O:\90\90427.DOC -16- 1243535 中介反饋電阻Rf42而使輸出Vout反饋。

另一方面，在電晶體Q3 1之集極係中介形成能動負載之 PNP型的電晶體Q33而施加電源電壓Vcc。同樣地’在電晶 體Q42之集極係中介形成能動負載之PNP型的電晶體Q43而 施加電源電壓Vcc。此等之電晶體Q33、Q43係構成電流反 射鏡電路，且電晶體Q33之基極係連接於電晶體Q31的集極 而形成二極體構造。此外，電晶體Q33之集極係連接於對應 於正輸入的前述電晶體Q31和Q41之集極。電晶體Q43之集 極係連接於負輸入側的前述電晶體Q32和Q42之集極。

此外，電晶體Q32、Q42、Q43之各集極係連接於NPN型 之電晶體Q 5之基極’而在電晶體Q 5之集極係施加電源電壓 Vcc，且射極係中介定電流源F5而接地。此等之電晶體Q5 和定電流源F5係構成射極隨耦電路，而形成輸出端之電晶 體Q5之射極係和輸出端子相連接，並且如前述，分別中介 反饋電阻Rf32、Rf42而連接於負輸入側的電晶體Q32和Q42 之基極。 繼之，藉由對應於波長的切換並以電氣性開關而擇一地 電力激磁定電流電路F3、F4，則即使共用輸出端子，亦能 切換所使用之差動放大器A3和A4，且能適當地補償如前述 之光二極體PD之溫度特性。如此處理，藉由將後級之差動 放大器A3、A4的輸出端子匯整成1個之措施，即能縮小光 讀取元件10、11之晶片尺寸，並且能降低成本。此外，不 僅於此，來自雷射功率監控用受光元件的輸出信號，係能 對複數的雷射波長而自1個之輸出端子而取得。據此，易於 O:\90\90427.DOC -17- 1243535 進行使雷射二極體3驅動之後級的積體電路之信號處理，而 且亦能降低成本。 又，上述之說明係作成Rf31=Rf32=Rf3、Rf41=Rf42 = 、Rs3 1 =Rs32=Rs3、Rs41 =Rs42=Rs4，且雖使此等之電 阻的電阻值和溫度特性一致，但亦可使用個別之值。然而， 如别述藉由使電阻值和溫度特性一致之措施，而使靈敏度 之式能如前述之數1而簡單地形成。進而以第2級之差動放 大态A3、A4之輸入電流（進入差動對Q3 1、Q32 ; Q41、Q42 之基面電流，參閱圖3)，使產生於各電阻尺〇、Rf4、Rs3、 Rs4的電壓能不依存於溫度而一致，且能補償偏位電壓。 根據圖4和圖5而說明本發明之實施之另外的形態如下。 圖4係表示作為光讀取元件1 〇、11而使用之本發明之實施 之另外的形態之光讀取元件3 1之受光放大電路之電氣性構 成之區塊圖。該光讀取元件3 1係類似於前述之光讀取元件 21，而相對應的部份係賦予相同的參考符號，並省略其說 明。 該光讀取元件31係其第1級為由具備放大部0Pla、輸入電 阻RflO、以及反饋電阻（增益電阻）Rfl 1而構成之差動放大器 Ala所組成。在放大器部0Pla的正輸入端子係中介輸入電 阻RflO而輸入參考電壓Vref，而在負輸入端子係輸入來自 别述光一極體P D的電流信號，並且中介亦進行電流-電壓變 換之反饋電阻Rfl 1而使放大器部〇p 1 a的輸出反饋。偏位電 壓修正用之輸入電阻Rfl〇係和反饋電阻Rfll相等而形成。 另一方面，650 nm之DVD系用之後級放大器之差動放大 O:\90\90427.DOC -18- 1243535 器A3a，係具備放大器部0P3、偏化電壓修正用之輸入電阻 R311、R321、以及輸出分壓電阻R312、R322而構成。來自 初級放大器之差動放大器Ala的輸出，係中介相互並列連接 之輸入電阻R311、R321而輸入至放大器部0P3的正輸入端 子。在該放大器部0P3的負輸入端子係中介輸出分壓電阻 R322、R312，而在與基準電壓Vs之間使放大器部0P3的輸 出進行分壓而輸入。 同樣地，780 nm之CD系用之後級放大器之差動放大器 A4a，係具備放大器部OP4、偏位電壓修正用之輸入電阻 R411、R421、以及輸出分壓電阻R412、R422而構成。來自 初級放大器之差動放大器A1 a的輸出，係中介相互並列連接 之輸入電阻R411、R421而輸入至放大器部OP4的正輸入端 子。在該放大器部OP4的負輸入端子係中介輸出分壓電阻 R422、R412，而在與高準位的基準電壓Vs之間使放大器部 OP4的輸出進行分壓而輸入。 在如上述所構成之受光放大電路當中，當作成 R311=R312=R31 、R321=R322=R32 、R411=R412=R41 、 R421=R422=R42,且將光二極體PD的變換效率作成"〔A/W〕 時，該電路之靈敏度S〔 V/W〕係可由下式表示。文字之31、 32(41、42)係分別來自差動放大器A3、A4之輸出。 S = ηχ Rfl 1 x 、I i?32(42)、 i?31(41), 因此，靈敏度之微分溫度係數（3S/dT)/S係形成下式。

i?32(42) + i?31(41) + i?32(42)X 「欣32(42)/ 欣31(41)/

7dT__7dT i?32(42) i?31(41) v O:\90\90427.DOC -19- 1243535 因此，靈敏度S之溫度係數係形成 (S之溫度係數）〔ppm/°c〕=(7；之溫度係數χΜ11之溫度 係數）+ {(R32(42)之溫度係數）-(R3 1 (41)之溫度係數）} X R32(42)/{R31(41)+R32(42)} 因此’猎由適應於光一極體P D之變換效率；^的溫度係數 之情況而分別設定電阻R31、R32 ; R41、R42的溫度係數之 措施，在650 nm和780 nm之2個波長當中，均能使靈敏度8 的溫度係數成為零。 例如，和受光放大電路相同地，光二極體PD的變換效率 7之溫度係數，係具有650 nm的波長為200〔 ppm/°c〕、780nm 為2000〔 ppm/°C〕之值時，由溫度係數為500〔 ppm/t〕之 擴散電阻而形成反饋電阻Rfl 1和電阻R32，並由溫度係數為 1900〔 ppm/°C〕之擴散電阻而形成電阻R31，而且相互相等 地没疋電阻R3 1、R3 2的電阻值。據此，由於來自該波長為 650nm之DVD系用輸出的差動放大器A3a之輸出係如下式 所表示，故能使靈敏度之溫度特性成為零。 (S之溫度係數）〔ppm/t：〕 = 200 + 500+R32/(R31+R32)x(500-1900)=0 此外’對780 nm的波長係例如由溫度係數為5〇〇〔卯 C〕之擴散電阻而形成反饋電阻Rfi 1和電阻R42，並由溫产 係數為3500〔 ppm/°C〕之擴散電阻而形成電阻R41，且分別 將電阻R41、R42之電阻值設定為1〔 kQ〕、5〔 kii〕。據此， 由於來自該波長為780 nm之CD系用輸出的差動放大器八4& 之輸出係如下式所表示，故能使靈敏度之溫度特性成為变。 O:\90\90427.DOC -20- 1243535 (S之溫度係數）〔ppm/°C〕 -2000 + 5 00 + 5/(1+5)x(500-3 500)=0 此外，即使組合多晶矽電阻和擴散電阻，亦能實現不依 存於波長之靈敏度的溫度係數為零之受光放大電路。例 如，對650 nm的波長係由溫度係數為-1000〔 ppm/°C〕之多 晶矽電阻而形成反饋電阻Rfl卜且由溫度係數為-800〔 ppm/ °C〕之多晶矽電阻而形成電阻R3 1，並由溫度係數為800 〔ppm/°C〕之擴散電阻而形成電阻R32，而且相互相等地設 定電阻R31、R32。據此，由於來自該波長為650 nm之DVD 系用輸出的差動放大器A3 a之輸出係如下式所表示，故能使 靈敏度之溫度特性成為零。 (S之溫度係數）〔ppm/°C〕 = 200 + (-l〇〇〇)+R32/(R31+R32) x{ (800-(-800) ) =0 此外，對780 nm的波長亦例如設定反饋電阻Rfll為-1000 〔ppm/ C〕之多晶碎電阻’且設定電阻R41為溫度係數為5 0 0 〔ppm/ C〕之擴散電阻’並設定電阻R42為溫度係數為-15 00 〔ppm/°C〕之多晶矽電阻，而且相互相等地設定電阻R41、 R42之電阻值。據此，由於來自該波長為780 nm之CD系用 輸出之差動放大器A4a的輸出係如下式所表示，故能使靈敏 度之溫度特性成為零。 (S之溫度係數）〔ppm/°C〕 =2000 + (-1000)+R42/(R41+R42) x{(-1500)-500 }=0 O:\90\90427.DOC -21 - 1243535 此外，即使未使用前述擴散電阻，而僅由溫度係數相異 之多晶矽電阻而構成電路’亦能實現溫度特性成為零之受 光放大電路。 。例如，對650 nm的波長，設定溫度係數為_1〇〇〇〔卯-C〕之多晶矽電阻為反饋電阻Rfu，並分別設定溫度係數 為-测〔PPm/t〕和_500〔ppm/t〕之多晶石夕電阻為電阻 R3卜R32，而且相互相等地設定電阻RM、R32之電阻值。 據此，由於來自該波長為65〇 nmiDVD系用輸出之差動放 大器A3a的冑出係如下式所表示，故能使靈敏度之温度特性 成為零。 (S之溫度係數）〔ppm/°C〕 =200+(. l〇〇〇)+R3 2/(R31+R3 2) x{-500_(-2100) }=〇 此外，對780 nm的波長，亦例如設定溫度係數為_1〇〇〇 〔ppm/ C〕之多晶矽電阻為反饋電阻Rf丨丨，並分別設定溫 度係數為_500〔 PPm/°C〕和-2000〔 ppm/〇C〕之多晶矽電阻 為電阻R41、R42，而且分別設定電阻R41、R42之電阻值為 1〔 kQ〕' 2〔 kQ〕。據此，由於來自該波長為78〇咖之⑶ 系用輸出之差動放大器A4a的輸出係如下式所表示，故能使 靈敏度之溫度特性成為零。 (S之溫度係數）〔ppm/°C〕 =2000 + (.1 〇〇〇)+2/(1+2)χ {-2000^(.500))=0 圖5係表示差動放大器A3a、八仏之具體構成的光讀取元 件31之受光放大電路之電氣電路圖。在該圖5當中，對應於

O:\90\9O427.DOC -22- 1243535 前述圖3的部份係賦予相同之參考符號，並省略其說明。該 光讀取元件31係在2個差動放大器A3a、A4a當中，放大器 部0P3、0P4係和前述的差動放大器A3、A4同樣地構成， 且輸出係匯整成1個。 在差動放大器A3a當中，電晶體Q31之基極係形成圖4所 不之差動放大斋A3a之正輸入端子，且中介偏位電壓修正用 之輸入電阻R311、R321而和初級之差動放大器AU的輸出 女而子相連接。另一方面，電晶體Q32之基極係形成圖4所示 之差動放大為A3a之負輸入端子，且中介輸出分壓電阻 R3 12而供應基準電壓Vs，並且中介輸出分壓電阻R322而使 輸出Vout反饋。 同樣地，在差動放大器A4a當中，電晶體Q41之基極係形 成圖4所示之差動放大器A4a的正輸入端子，且中介偏位電 壓修正用之輸入電阻R411、R421而和初級之差動放大器 A la之輸出端子相連接。另一方面，電晶體q42之基極係形 成圖4所示之差動放大器A4a之負輸入端子，且中介輸出分 壓電阻R412而供應基準電壓Vs，並且中介輸出分壓電阻 R422而使輸出Vout反饋。 繼之’藉由對應於波長的切換並以電氣性開關而擇一地 電力激磁定電流電路F3、F4。據此，即使共用輸出端子， 亦％切換所使用之差動放大裔A3 a和A4a，且能適當地補償 如月il述之光一極體P D之溫度特性。如此處理，即能將後級 之差動放大器A3 a、A4a之輸出端子匯整成1個。 又，決定差動放大器A3a、A4a的溫度特性者係分壓電阻 O:\90\90427.DOC -23- 1243535 R312、R322 ; R412、R422，輸入電阻R311、R321 ; R411、 R421係和前述溫度特性無關，而其溫度特性係任意之值均 可°然而，如前述，作成尺311=尺312=尺3卜11321=11322=1132、 R411=R412=R41、R421=R422=R42，而使電阻值和溫度特 性一致。據此，和差動放大器A3、A4^同地，以差動放大 器A3a、A4a之輸入電流而使產生於各電阻以卜R32 ; R41、 R42的電壓能不依存於溫度而一致，而能補償偏位電壓。 根據圖6而說明有關於本發明之實施之更另外的形態如 下。 圖6係表示作為光讀取元件1〇、丨丨而使用之本發明之實施 的更另外之形態的光讀取元件41之受光放大電路之電氣性 構成之區塊圖。該光讀取元件41係類似於前述之光讀取元 件2 1，其相對應之部份係賦予相同的參考符號，並省略其 說明。所應注意者係該光讀取元件41中，其第丨級係由將來 自光二極體PD的電流信號變換成電壓信號之放大器Alb、 以及參考用之另1個之第i級的放大器A2b所構成，而第2級 係輸入來自此等之放大器A1 b、A2b的輸出，且由求得此等 之差份的1個之差動放大器A5所構成。 放大裔A1 b係具備放大器部〇p 1、2個反饋電阻（增益電 阻）Rfll、Rfl2、以及用以擇一地將此等之反饋電阻Rfu、 Rf 12使用於反饋用的開關元件swi而構成。同樣地，放大 器A2b亦具備放大器部〇P2、2個反饋電阻Rf21、Rf22、以 及用以擇一地將此等之反饋電阻Rf21、Rf22使用於反饋用 的開關元件SW2而構成。 O:\90\90427.DOC -24- 1243535 差動放大器A5係具備放大器部〇P5、2個之輸入電阻 Rs51、Rs52、輸入分壓電阻Rf51、以及反饋電阻Rf52而構 成。在放大器部0P5的正輸入端子係中介輸入電阻心51和 輸入分壓電阻Rf51，而在與基準電壓Vs之間使來自放大器 Alb的輸出進行分壓而輸入。在放大器部〇p5之負輸入端子 係中介輸入電阻Rs52而輸入來自放大器A2b的輪出，並且中 介反饋電阻Rf52而使該放大器部〇p5的輸出反饋。 在如上述所構成之光讀取元件41當中，反饋電阻Rfu、 Rf 12以及反饋電阻Rf21、Rf22，係例如藉由擴散電阻等 而以互為相同之溫度特性（薄膜電阻值）且形成於相同之電 阻值。該受光放大電路41之靈敏度S〔 v/w〕係作成 Rf51=Rf52=Rf5、Rs51=Rs52=Rs5，並將光二極體 PD之變換 效率作成/；〔 A/W〕時，係可由下式表示。 S = T]x、Rf\\ 或Rf\i) 乂处

Rs5 其中，Rfl 1或Rfl2係表示根據開關元件swi、§W2而使用 其一方。 因此，靈敏度之溫度係數（3S/dT)/S係如下式所表厂、 ’ 5；7/_ (dRfll/ dRf\2/ ^ dRf5y 、不

RfU

'dT or-

，dT

RfU + -

Rf5 d Rs5 因此，靈敏度S之溫度係數係如下所表示。 (S之溫度係數）〔ppm/°C〕 -(7之溫度係數）+(Rfl 1或Rfi2之溫度係數） + (Rf5之溫度係數）_(RS5之溫度係數） 亦即，反饋電阻Rfll、Rfl2、以及反饋電阻Rf5係形成作 O:\90\90427.DOC -25- 1243535 用於和光二極體PD相同極性之溫度特性，而輸入電阻Rs5 係形成作用於和光二極體PD相反極性之溫度特性。 因此，例如將光二極體PD之變換效率；;之溫度係數，如 上述而作成射入光的波長650 nm為200〔 ppm/°C〕、780 nm 為 2000〔 ppm/〇C〕時，例如分另丨J 由 500〔 ppm/〇C〕、3000〔 ppm/ °C〕之擴散電阻而形成電阻Rf5、Rs5，並由溫度係數為2300 〔ppm/°C〕之擴散電阻而形成反饋電阻Rf 11，且由溫度係 數為500〔 ppm/°C〕之擴散電阻而形成反饋電阻Rfl 2。繼之， 若選擇反饋電阻Rf 11於波長為650 nm之DVD系用輸出時， 即能如下式使靈敏度之溫度特性成為零。 (S之溫度係數）〔ppm/°C〕=200 + 2300 + 500-3000=0 此外，若選擇反饋電阻Rfl2於780 nm之CD系用輸出時， 即能如下式使靈敏度之溫度特性成為零。 (S之溫度係數）〔ppm/°C〕 =2000+500+500-3000=0 如此處理，藉由因應於射入光的波長而切換反饋電阻 Rfll和Rfl2之措施，則能不依存於前述波長而使受光放大 電路41的輸出之溫度特性成為零。 此外，如前述，即使組合具有負的溫度係數之多晶矽電 阻和擴散電阻，亦能使光讀取元件整體之溫度特性成為 零。例如，對650 nm的波長係分別由溫度係數為500〔 ppm/ °C〕、1000〔 ppm/°C〕之擴散電阻而形成電阻Rf51、Rs51， 且由溫度係數為300〔 ppm/°C〕之擴散電阻而形成反饋電阻 Rfl 1。據此，能如下式而使靈敏度之溫度特性成為零。 O:\90\90427.DOC -26 - 1243535 (S之溫度係數）〔ppm/t：〕=200 + 300 + 500-1000 = 0 此外’對780 nm的波長係由溫度係數為_15〇〇〔 ppm/Qc〕 之多晶石夕電阻而形成反饋電阻Rfl2。據此，如下式而使靈 敏度之溫度特性成為零。 (S之溫度係數）〔ppm/°C〕 =2000 + (-1500) + 500-1000=0 此外，即使未使用前述擴散電阻，而僅由溫度係數相異 之多晶矽電阻而構成電路，亦能實現溫度特性成為零之受 光放大電路。例如對650 nm的波長，係分別由_500〔 ppm/ C〕、-1000〔 ppm/ C〕之多晶石夕電阻而形成電阻、rs5i， 且由溫度係數為-700〔 ppm/°C〕之多晶矽電阻而形成反饋 電阻Rfl 1。據此，如下式而使靈敏度之溫度特性成為零。 (S之溫度係數）〔ppm/°C〕 =200 + (_700)+(-50〇)-(-1〇〇〇)=〇 此外，對780 nm的波長，係由溫度係數為-25〇〇〔 ppm/ °C〕之多晶矽電阻而形成反饋電阻Rfl2。據此，如下式而 使靈敏度之溫度特性成為零。 (S之溫度係數）〔ppm/°C〕 =2000 + (-2500) + (-50〇)-(-1〇〇〇)=0 上述之說明係第1級之放大器A1、A2 ; Ala、Alb、以及 第2級之差動放大器A3、A4; A3a、A4a; A5之2級的構成。 然而’為了獲得期望的靈敏度、或為了獲得期望之極性的 輸出（為了選擇較多往光二極體PD的射入光量、輸出電壓較 咼之正輸出、以及較低之負輸出），亦可使用3級以上之放 O:\90\90427.DOC -27- 1243535 大器。 如上述，本實施形態之受光放大電路，係在將來自複數 種類的波長之光信號所射入之受光元件的信號予放大而輸 出之受光放大電路當中，由下列所形成：初級放大器之反 饋電阻，其係輸入來自前述受光元件的信號；以及電阻體， 其係具有使決定次級以後的放大器之靈敏度的電阻之至少 部份互為相異之溫度特性；並因應於前述光信號的波長 種類而切換前述電阻體。 具體而言，例如780 nm和650 nm，在將來自複數種類的 波長之光信號所射入之受光元件的信號予以放大而輸出之 又光放大包路田中，僅a又置如述波長的種類之反饋電阻（增 益電阻)於初級放大器，其係輸入來自受光元件的信號，而 在-人級以後，係僅设置前述波長的種類之放大器，其係具 備決定輸入電阻或反饋電阻等的靈敏度之電阻。進而以具 有互為相異之溫度特性的方式，而形成電阻之至少的一部 伤之電阻冑’其係決^前述初級放大器的反饋電阻或次級 以後之放大器中的靈敏度，Μ應於前述光信號之波長的 種類而切換所使用的反饋電阻或放等，而切換前述電 阻體。 因此之故，即使因波長的變化而導致受光元件的靈敏度 之溫度特性產生變化，亦能藉由使用電阻體，其係具有適 應於各個波長的溫度特性之溫度特性，而能以該受光放大 電路之溫度特性而消除前述受光元件的溫度特性。 此外，本實施形態之受光放大電路，其在第2級係對應於

O:\90\90427.DOC -28- 1243535 月1j述複數種類的各波長而設置差動放大器，且在各差動放 大器之間’作成決定前述靈敏度之電阻，並設定成輸入電 阻和反饋電阻的溫度特性互為相異，且來自前述初級放大 斋的輸出係共通地輸入於該複數的第2級之差動放大器，而 能藉由切換使用輸出的第2級之差動放大器，而實現前述電 阻體之切換。 根據上述之構成，藉由切換使用輸出的第2級之差動放大 器，而能具體地實現如前述之溫度特性相異之電阻體的切 換。 此外，本實施形態之受光放大電路中，理想上係在前述 初級並未連接著前述受光元件，而且具備參考用之另丨個放 大器，其係和前述初級放大器相同地構成，而在第2級之各 差動放大器係輸入來自前述初級放大器的輸出和來自前述 另1個放大器的輸出，並求得此等之差份。 根據上述之構成，能僅取出往受光元件的光輸入而產生 之"is 5虎成份。 此外，本實施形態之受光放大電路中，理想上係在第2 級為對應於前述複數種類的各波長而設置差動放大器，且 在各差動放大器之間，作成決定前述靈敏度之電阻，並設 定成在和預定輸出的基準電壓之間進行分壓而反饋之分壓 電阻的溫度特性互為相異，且來自前述初級放大器的輪Z 係共通地輸入於該複數的第2級之差動放大器，並藉由切換 使用輸出的第2級之差動放大器，而實現前述電阻體之切

O:\90\90427.DOC 29- 1243535 根據上述之構成，藉由切換使用輪出的第2級之差動放大 器，而能具體地實現如前述之溫度特性相異之電阻體之切 換。 此外，本實施形態之受光放大電路中，理想上係前述信 號的波長為2種類，而前述第2級之差動放大器係設置2組°， 且具備分別供應電流於構成差動對之一對的電晶體以及該 差動對的定電流源而構成，而輸出側之電晶體係共通地連 接於輸出級，並對應於前述波長的切換而使相對應側之差 動放大器的定電流源產生能動化，且使另一方之差動放大 器的定電流源產生不能動化。 根據上述之構成，第2級之差動放大器係連接於丨個之輸 出端，且對應於波長的切換而切換僅使定電流源作成 ΟΝ/OFF所使用之差動放大器，並能適當地補償如前述之受 光元件之溫度特性。繼而共同具有輸出端，並能以丨個晶片 而正確地實現相對於2個波長之光信號強度之監控器。 此外，本實施形態之受光放大電路中，理想上係在前述 初級並未連接著前述受光元件，而且具備參考用之另丨個放 大器，其係和前述初級放大器相同地構成，而在前述初級 之2個放大器係分別設置對應於前述複數種類的各波長之 溫度特性互為相異之反饋電阻，且在第2級之各差動放大器 係輸入來自前述初級放大器的輸出和來自前述另丨個放大 器的輸出，並求得此等之差份，且藉由切換前述第丨級的各 放大器之反饋電阻而實現前述電阻體的切換。 根據上述之構成，藉由切換第丨級之各放大器的反饋電

O:\90\90427.DOC -30- 1243535 阻，即能具體地實現如前述之温度特性相異之 換。此外，藉由設置參考 _的切 一 可用之敌大益，而能僅取出 凡件的光輸入而產生之信號成份。 又先 此外，本實施形態之受光放大

你决疋則述反饋雷阳 和爱敏度的電阻為由溫度# f F 阻而製作較為理想。 ，、欣胥 此外’本實施形態之受光放 又尤風穴弘路係決定前述反饋電阻 和靈敏度的電阻為由溫度特性 又饤I王立馮相異之擴散電阻和多曰 矽電阻而製作較為理想。 aa 此外’本實施形態之受光放大電路係決定前述反饋電阻 和靈敏度的電阻為由溫度特性互為相異之多晶石夕電阻而製 作較為理想。 此外，本實施形態之光讀取元件係使用上述之受光放大 電路。 根據上述之構成，即使因波長的變化而導致受光元件的 靈敏度之溫度特性產生變化，亦能以受光放大電路的靈敏 度之溫度特性而將其消除，並能實現無靈敏度的溫度特性 之光讀取元件。 在發明之洋細說明之項目中所實施之具體的實施形態或 實施例，至多也不過是闡明本發明之技術内容，但，並非 僅限疋於如此之具體例而作狹義之解釋，而能在本發明之 精神和如下所記載之專利項目的範圍内，作各種變更而實 施。 【圖式簡單說明】

O:\90\90427.DOC -31 - 1243535 回系表示載I本發明之實施之一形態的拾訊器元件之 記錄/重現裝置之光學系統之圖示。 回系表示作為圖1之記錄/重現裝置的光拾訊器元件而 使用之本發明之實施之一开》態的光拾訊器元件 < 受光放大 電路之電氣性構成之區塊圖。 圖3係表不圖2之光拾訊器元件（受光放大電路）之差動 放大為的具體性構成之電氣電路圖。 ◊圖4係表示本發明之實施之另外的形態的光拾訊器元件 (文光放大電路）之電氣性構成之區塊圖。 圖5係表示圖4之光拾訊器元件（受光放大電路）之差動 放大器的具體性構成之電氣電路圖。 圖6係表示本發明之實施之更另外的形態的光拾訊器元 件（受光放大電路）之電氣性構成之區塊圖。 【圖式代表符號說明】 1 2 3 4、6 5 7 8 9 10 、 11 ; 21 、 31 、 41 Al、Ala、Alb 記錄/重現裝置 光碟 雷射二極體（發光元件） 準直儀透鏡 束分離器 對物透鏡 光點透鏡 受光元件 光讀取元件 大器（第1級之放大器、初級 放大器）

O:\90\90427.DOC -32- 1243535 A2、A2b A3、A4 ; A3a、A4a ; A5 F3 、 F4 、 F5 OP 卜 OP2、OP3、OP4; OP5 ； OPla PD Q5 Q31、Q32 ; Q4卜 Q42 Q33 、 Q43 R311 、 R321 ; R411 、 R421 R312、R322 ; R412、 R422 Rfl、Rf2 RflO Rfll、Rfl2 ; Rf21、 Rf22 Rf31、Rf41 ; Rf51 Rf32、Rf42 ; Rf52 Rs31 、 Rs32 ; Rs41 、 Rs42 ; Rs51 、 Rs52 SW1、SW2 大器（另1個之初級放大器、 參考放大器） 差動放大器（第2級之放大 器） 電流源 放大器部 二極體 NPN型之電晶體 NPN型之電晶體（差動對） NP型之電晶體 輸入電阻 分壓電阻（增益電阻） 反饋電阻（增益電阻） 入電阻 反饋電阻（增益電阻） 壓電阻 反饋電阻（增益電阻） 輸入電阻 關元件 O:\90\90427.DOC -33-

Claims (1)

1. 类春ί_42號專利申請案 :人請專利範圍替換本(94年4月） 拾、申請專利範圍： 1 · 一種受光放大電路，將來自入射複數種類的波長之光信 號之受光元件的信號予以放大而輸出之受光放大電路含 有： 初級放大器，其係輸入來自前述受光元件的信號；及 後級放大器，其係放大前述初級放大器的輸出； 以電阻體形成，該電阻體係決定前述初級放大器之反 饋電阻和前述後級放大器之靈敏度的電阻之至少一部份 具有互為相異的溫度特性： 前述電阻體按照前述光信號的波長之種類而相異。 2·如申請專利範圍第1項之受光放大電路，其中 前述後級放大器，係對應於前述複數種類的各波長而 設置於第2級，並共通地輸入來自前述初級放大器的輸 出，並且使用該輸出作為受光放大電路的輸出之複數的 差動放大器； 在各差動放大器之間’設定成作為決定前述靈敏度的 電阻之輸入電阻和反饋電阻的溫度特性互為相異，藉由 切換4述差動放大器而切換前述電阻體。 3.如申請專利範圍第2項之受光放大電路，其中 更含有參考用之另1個之初級放大器，其係設置於和前 述初級放大器相同之級，不連接前述受光元件，且和^ 述初級放大器同樣地構成； 引 一各差動放大器求出來自前述初級放A||的輸出和來自 珂述另1個之初級放大器的輸出之差分。 #1243535: ^ y- / ' 4·如申請專利範圍第丨項之受光放大電路，其中 别述後級放大器，係對應於前述複數種類的各波長而 π置於第2級，共通地輸入來自前述初級放大器的輸出， 並且使用該輸出作為受光放大電路的輸出之複數的差動 放大器； 在各差動放大器之間，設定成在和作為決定前述靈敏 度的電阻之預定輸出的基準電壓之間進行分壓而反饋之 分壓電阻的溫度特性互為相異，藉由切換前述差動放大 器之措施而切換前述電阻體。 女申明專利範圍第2至4項中任一項之受光放大電路，其 中 前述光信號的波長係2種； 前述差動放大器具有： 一對電晶體，其係設置2組並分別構成差動對；恆定電 流源，其係供應電流於該差動對；以及輸出側之電晶體， 其係共通地設置在差動放大器之間； 對應於Θ述波長的切換’而使對應側之差動放大器之 恆定電流源活化，並使另一方之差動放大器之恆定電流 源不活化。 6·如申請專利範圍第1項之受光放大電路，其中 更含有參考用之另1個之初級放大器，其係設置於和前 述初級放大器相同之級，不連接前述受光元件，且和前 述初級放大器同樣地構成； 别述初級放大器和前述另1個之初級放大器分別具有 〇A9〇V9〇427.94〇4〇1d〇c IM43535 i λ>,. ί / ： 反饋電阻，其係對應於前述複數種類的各波長的溫度特 性互為相異； 珂述後級放大器，係設置於第2級，輸入來自前述初級 放大器的輸出，並且使用該輸出作為受光放大電路的輸 出之差動放大器，求出來自前述初級放大器的輪出和來 2前述另1個之初級放大器的輸出之差分，藉由具有切換 前述初級放大器和另丨個之初級放大器的反饋電阻的開 關’而切換前述電阻體。 7.如申請專利範圍第卜^…項之受光放大電路， 其中 月返反饋電阻和決定 為相異之2種擴散電阻所形成 8·如申請專利範圍第5項之受光放大電路，其中 前述反饋電阻和決定靈敏度的電 田，皿度特性 為相/、之2種擴散電阻所形成。 9.=請專利範圍第"。、…項之受光放大電路 月1J逐夂饋電阻和決定 為相異之擴散電阻和多晶矽電阻所形成。 1〇·如申請專利範圍第5項之受光放大電路，其中 、前述反饋電阻和決定靈敏度的電阻，係由溫 為相異之擴散電阻和多晶矽電阻所形成。又寺伯 U·如申請專利範圍第1、2、3、4或6項之受 其中 、义又先放大電鲜 OA90V90427.94040t.Doc ! f243535^；! 前述反饋電阻和決定靈敏度的電阻，係由溫度特性互 為相異之多晶矽電阻所形成。 12·如申請專利範圍第5項之受光放大電路，其中 前述反饋電阻和決定靈敏度的電阻，係由溫度特性互 為相異之多晶矽電阻所形成。 13·—種光讀取元件，其係使用前述申請專利範圍第卜2、3、 4或6項之受光放大電路。 14. 一種光讀取元件，其係使用前述申請專利範圍第5項之受 光放大電路。 15· —種光讀取元件，其係使用前述申請專利範圍第7項之受 光放大電路。 16. -種光讀取元#，其係使用前述中請專利範圍第8項之受 光放大電路。 Π.-種光讀取元件’其係、使用前述中請專利範圍第9項之受 光放大電路。 18· -種光讀取元件，其係使用前述中請專利範圍第1()項之 受光放大電路。 19. -種光讀取元件，其係使用前述中請專利範圍第u項之 受光放大電路。 2 0 · —種光讀取元件，其係梓闲益 使用則述申請專利範圍第12項之 受光放大電路。 O:\90\90427-940401 .DOC -4-