JP2009038648A - 光ピックアップ用受光アンプ回路、及びそれを用いた光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ピックアップ用受光アンプ回路の消費電力を最小限に抑えて適切に動作させる。
【解決手段】光ピックアップ用受光アンプ回路１は、受光信号を電気信号に変換する受光素子２と、変換された電気信号を増幅するアンプ回路３と、アンプ回路３にて増幅された電気信号を出力するための出力回路５と、アンプ回路３の出力信号を上記アンプ回路の入力に帰還する帰還回路４と、可変バイアス回路７とを備える。可変バイアス回路７は、基準バイアス電流を生成し、内部に有するカレントミラー回路により、上記基準バイアス電流に応じた出力回路用バイアス電流を出力回路５へ伝達する一方、上記基準バイアス電流に応じたアンプ回路用バイアス電流をアンプ回路３へ伝達する。可変バイアス回路７は、抵抗とスイッチとから構成されるスイッチ回路を有し、上記基準バイアス電流を上記スイッチ回路のオンまたはオフにより増減する。
【選択図】図１

Description

本発明は，光ディスクメディアにおける再生及び／または記録可能な装置に用いられる光信号を検出する受光アンプ回路に関するものである。

近年、光ディスクメディア（以下では単にメディアとする）は、記録容量を増大するという目的のために、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の複数のフォーマットが開発されている。これに伴い、光ディスクドライブは、異なるフォーマットのメディアに対応することが求められている。

光ディスクドライブは、光ピックアップ装置を搭載しており、光ピックアップ装置はレーザーダイオード及び受光アンプＩＣを備えている。レーザーダイオードから出力されるレーザー光は、コリメータレンズ、ビームスプリッタ及び対物レンズを介して光ディスクに照射される。光ディスクからの反射光は、対物レンズ、ビームスプリッタ及びスポットレンズを介して受光アンプＩＣに照射される。

レーザーダイオードから出力されるレーザー光の波長の例を挙げると、ＣＤのデータ読み取りに用いる赤外線レーザー光の波長は７８０ｎｍ、ＤＶＤのデータ読み取りに用いる赤外線レーザー光の波長は６５０ｎｍ、及びＢＤのデータ読み取りに用いる青色レーザー光の波長は４０５ｎｍである。

光ピックアップ装置における受光アンプＩＣは、受光アンプ回路を備え、入射された光信号から、情報信号を再生するとともに、トラッキングやフォーカシングサーボ用の信号を作成し、図示しない信号処理回路や制御回路等の後段回路へ出力する。

パソコンの周辺機器として主に使用される記録可能なＣＤまたはＤＶＤドライブにおいては、記録時には再生時に比べてより大きなレーザーパワー及びより大光量のレーザー光がＬＤから出力され、ディスクに照射されるため、ディスクからの反射光が入力される受光アンプ回路においても大きな光入力となる。記録時と再生時の光入力レベルの差に対応するため、受光アンプ回路には、記録／再生それぞれに対応したゲインを切り替える方式が採用されている。光ピックアップ装置によるメディアへの記録時は、メディアに大光量のレーザー光を照射することでメディアの組成を変化させ反射率を変化させる。記録時は、大光量のレーザー光を制御すること、及び小振幅の再生信号を読み取ることの両方を同時に行う必要があるため、受光アンプ回路は、大光量のレーザー光により生じる大振幅のパルス信号を素早く収束させること、即ちセトリング時間を短くすることが要求される。

図９は、従来の光ピックアップ用受光アンプ回路１０１のブロック図を示している。光ピックアップ用受光アンプ回路１０１は、受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ）１０２、アンプ回路１０３、帰還回路１０４、出力回路１０５、出力端子１０６及びバイアス回路１０７から構成される。

アンプ回路１０３は、フォトダイオード１０２からの電流信号を電圧信号に変換する。帰還回路１０４は、帰還抵抗で構成され、アンプ回路３の出力信号をアンプ回路３の入力に帰還するアンプ回路１０３の出力信号を入力に帰還する。出力回路１０５は、アンプ回路１０３の出力信号を、出力端子１０６を介して外部に出力する。

バイアス回路１０７は、アンプ回路１０３や出力回路１０５が内部に有する図示しないトランジスタが正しい動作点で使用され、アンプ回路１０３や出力回路１０５が正常に動作するために必要なバイアス電流を、アンプ回路１０３や出力回路１０５に供給するように設計されている。アンプ回路１０３は、フォトダイオード１０２で変換された電流信号を電圧信号に変換する回路であり、電流電圧増幅回路を用いる。出力回路１０５は、変換された電圧信号が、出力端子１０６に接続される負荷抵抗ＲＬと負荷容量ＣＬとに影響されないように、インピーダンスが低く、ダイナミックレンジを確保できるだけの出力ドライブ能力（電流供給能力）が必要である。

出力回路１０５は、出力端子１０６を介して接続されるＬＳＩの入力容量やフレキシブルケーブルの寄生容量等の負荷容量ＣＬが接続される。受光アンプ回路１０１は、大振幅のパルス信号を出力する場合、負荷容量ＣＬ及び負荷抵抗ＲＬの両端に発生する電圧を出力電圧Ｖｏまで上昇させる出力電流Ｉｏｓを出力回路１０５から供給する。

図１０にセトリング時間についての説明図を示す。大振幅のパルス信号が立ち下がる時、及び立ち上がる時の収束時間をセトリング時間という。上述したように、メディアへの記録時は、レーザー光量を制御すること、及び小振幅の再生信号を読み取ることの両方を行う必要があるため、受光アンプ回路は、極力速い応答が求められる。このため、セトリング時間を出来るだけ短くする必要がある。セトリング時間は、単位時間あたりの電圧変化量（スルーレート）ｄＶｏ／ｄｔと電圧の変化の収束特性、即ちリンギング特性とに依存する。セトリング時間の一つの決定要素であるスルーレートは、出力電流Ｉｏｓにより負荷容量ＣＬを充電する速度と考えると
ｄＶｏ／ｄｔ＝Ｉｏｓｍ／ＣＬ・・・（１）
で表される。ここで、Ｉｏｓｍは、受光アンプ回路が出力可能な最大の出力電流Ｉｏｓ、即ち出力最大電流を示し、出力ドライブ電流とも呼ばれる。光ピックアップ装置によるメディアへの記録時における、負荷容量ＣＬに対応した受光アンプ回路のパルス応答特性を得るために、出力ドライブ電流Ｉｏｓｍを出力できる能力、即ち出力ドライブ能力をできる限り高くする必要がある。但し、出力ドライブ能力を高くすることにより受光アンプ回路の消費電力が増大するので、この消費電力が大きくなりすぎないように設計する必要がある。

セトリング時間のもう一つの決定要素であるリンギング特性は、アンプ回路の位相余裕に依存している。図１１にアンプ回路のオープンループゲインと位相のボード線図を示す。同図を用いて、アンプ回路に接続した帰還回路のゲインによるアンプ回路の位相余裕の増減について説明する。

帰還回路が無い場合の周波数特性は、実線で示す、アンプ回路のオープンループゲインの周波数特性１０８であるとする。周波数特性１０８は、周波数の極Ｐ１、Ｐ２及びＰ３を有し、アンプ回路に入力される信号の周波数が極Ｐ１より高くなると、オープンループゲインは−６ｄＢ／オクターブ、極Ｐ２以降で−１２ｄＢ／オクターブ、極Ｐ３以降で−１８ｄＢ／オクターブの傾斜で減少する。このときのアンプ回路の位相は、極Ｐ１で−４５°、極Ｐ２で−１３５°、極Ｐ３で−２２５°になる。

アンプ回路に帰還抵抗とスイッチとにより構成された帰還回路で帰還をかけた時の帰還回路のゲインとアンプ回路のオープンループゲインの周波数特性との交点周波数における位相に１８０°を足したものを位相余裕という。

図１１では、帰還回路のゲインＧとオープンループゲインの周波数特性１０８との交点周波数ｆｘにおける位相余裕はΦである。帰還回路のゲインを高くしてＧ１とすると、交点周波数がｆ１と低くなり、位相余裕がΦ１と大きくなる。逆に帰還回路のゲインを低くしてＧ２すると、交点周波数がｆ２と高くなり、位相余裕がΦ２と小さくなる。

位相余裕が大きくなるほど、より優れたリンギング特性、即ちよりリンギングが小さいパルス応答特性を得ることができる。位相余裕がさらに大きくなると、リンギングが全く発生しないパルス応答特性を得ることができる。バイアス回路等によりアンプ回路に外部から入力されるバイアス電流は、上記アンプ回路のオープンループの周波数特性を変化させるので、上記バイアス電流を調整することにより位相余裕を調整することができる。

図１２に従来のバイアス回路１０９を示す。簡単のためトランジスタは電流増幅率ｈｆｅ＝∞、アーリー電圧ＶＡ＝∞として以下を述べる。＋側電源電圧Ｖｃｃの印加に伴い抵抗Ｒａ、ＮＰＮトランジスタＱ１、ＮＰＮトランジスタＱ２及びＮＰＮトランジスタＱ３に電流が流れ、抵抗Ｒ１にＮＰＮトランジスタＱ３で生じたベースエミッタ間電圧ＶＢＥが印加される。抵抗Ｒ１に電圧が印加されることで、
Ｉ１＝ＶＢＥ／Ｒ１・・・（２）
の電流がＮＰＮトランジスタＱ４に流れ、さらに、ＮＰＮトランジスタＱ４とコレクタ同士が接続されるＰＮＰトランジスタＱ５にも流れる。

ＰＮＰトランジスタＱ５及びＰＮＰトランジスタＱ６は、カレントミラー回路を構成しているので
Ｉｂｉａｓ＝Ｉ１・(Ｒ２／Ｒ３)・・・（３）
の電流がＰＮＰトランジスタＱ６に流れる。さらに、ＰＮＰトランジスタＱ６とコレクタ同士が接続されたＮＰＮトランジスタＱ７にも電流Ｉｂｉａｓが流れる。この電流Ｉｂｉａｓは、バイアス回路における基準バイアス電流となる。基準バイアス電流Ｉｂｉａｓは、アンプ回路及び出力回路に流れるバイアス電流の基準となる。

ＮＰＮトランジスタＱ８及びＮＰＮトランジスタＱ９は、ＮＰＮトランジスタＱ７とカレントミラー回路を構成し、それぞれ
Ｉａｍｐ＝Ｉｂｉａｓ・（Ｒ４／Ｒ５）・・・（４）
Ｉｏ＝Ｉｂｉａｓ・（Ｒ４／Ｒ６）・・・（５）
の電流が流れる。Ｉａｍｐはアンプ回路用バイアス電流、Ｉｏは出力回路用バイアス電流として設定される。

以上のように、図１２に示す従来のバイアス回路１０９から供給されるバイアス電流は一定であるので、従来のバイアス回路１０９を用いた受光アンプ回路は、出力電流及び消費電力が一定である。従って、従来のバイアス回路１０９を備える受光アンプ回路は、負荷容量に対応するために出力電流を大きくすると、同時に消費電力も大きくなってしまう。

これに対して、アンプ回路に供給するバイアス電流を変化させることが可能なバイアス回路を備えることにより、アンプ回路の消費電流及び消費電力を低減するバイアス回路が開示されている。例えば、特許文献１には、バイアス電流が可変であるバイアス回路として、ミュート動作時に、アンプ回路に入力されるバイアス電流を供給する電流源のバイアス電圧を下げることにより、バイアス電流を制限してアンプの消費電流を低減するパワーセーブ回路が開示されている。

また、従来のバイアス回路１０９が、１つのバイアス回路でアンプ回路用バイアス電流及び出力回路用バイアス電流の両方を供給するのに対して、特許文献２には、アンプ回路用バイアス回路と出力回路用バイアス回路とを有することにより、アンプ回路用バイアス電流及び出力回路用バイアス電流を供給することが可能である受光アンプ素子が開示されている。
特開平８−１８３４７号公報（平成８年１月１９日公開） 特開２００６−２０３７０４号公報（２００６年８月３日公開）

受光アンプ回路の出力に接続される負荷容量の大きさは、受光アンプ回路に接続される後段回路、及び受光アンプ回路と後段回路との接続に用いるフレキシブルケーブルにより変化する。この変化に対応するため、受光アンプ回路は、内部のアンプ回路のゲインが大きめに設定されている。これにより、受光アンプ回路が出力可能な最大の出力電流は、大きめに設定されている。言い換えると、受光アンプ回路の出力ドライブ能力は、高めに設定されている。そのため、再生／記録時を問わず、受光アンプ回路の出力電流が大きくなる。従って、受光アンプ回路の消費電力が大きくなり、省エネに反するという課題が残る。

また、光ピックアップ装置は、光ディスクのＲＯＭ、Ｒ、ＲＷ等の様々なフォーマットに対応するために、多段ゲイン切り替え機能が必要である。そのため、光ピックアップ装置は、再生時に用いられる高ゲイン帰還回路と、記録時に用いられる低ゲイン帰還回路とを備え、これらの帰還回路を切り替えることにより、小振幅の再生信号の読み取り及び記録時における大光量のレーザー光の制御を可能にしている。

再生時に帰還回路のゲインが高い場合は、オープンループゲインの周波数特性より良好な周波数特性とすることにより、帰還回路が無い場合よりも高い周波数（高速）で再生できることが要求される。また、記録時に帰還回路のゲインが低い場合は、パルス応答特性を改善する、即ちセトリング時間をより短くすることにより、再生及び記録の両方を行うことが要求される。

しかしながら、従来の多段ゲイン切り替え機能付き受光アンプ回路は、記録時と再生時とで共通のアンプ回路に接続する帰還回路を切り替えている。従って、オープンループゲインの周波数特性を変化させることが出来ない。

従って、再生時のゲインが高い時における交点周波数が高いオープンループゲインの周波数特性を有する、高速応答が可能なアンプ回路を用いない限り、ゲインが高い時に、周波数が低くなり、応答を高速化することが出来ない。さらに、ここで述べたアンプ回路を用いると、ゲインが低い時の交点周波数はさらに高くなり、位相余裕がさらに小さくなるので、リンギングがより発生しやすくなる。

同様に、記録時のゲインが低い時の位相余裕が、パルス信号にリンギングが全く発生しないほど大きいオープンループゲインの周波数特性を有するアンプ回路を用いない限り、ゲインが低い時に位相余裕が小さく、安定性が低下し、リンギングが発生しやすくなる。即ち、優れたリンギング特性を得ることができない。さらに、ここで述べたアンプ回路を用いると、ゲインが高い時の交点周波数が低くなるので、高速応答が不可能となる。

このように、従来の多段ゲイン切り替え機能付き受光アンプ回路は、ゲインが高い時に、応答を高速化することと、ゲインが低い時に優れたリンギング特性を得ることを両立させることが困難である。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、用途に応じて消費電力を必要最小限に抑えて適切に動作することが出来る光ピックアップ用受光アンプ回路、及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供することにある。

本発明の光ピックアップ用受光アンプ回路は、受光信号を電気信号に変換する受光素子と、変換された電気信号を増幅するアンプ回路と、上記アンプ回路にて増幅された電気信号を出力するための出力回路と、上記アンプ回路の出力信号を上記アンプ回路の入力に帰還する帰還回路と、基準バイアス電流を生成する基準バイアス電流生成回路、及び上記基準バイアス電流に応じた出力回路用バイアス電流を上記出力回路へ供給する一方、上記基準バイアス電流に応じたアンプ回路用バイアス電流を上記アンプ回路へ供給するカレントミラー回路を有するバイアス回路と、を備える光ピックアップ用受光アンプ回路であって、上記バイアス回路は、上記基準バイアス電流に対応し、上記基準バイアス電流生成回路内部で流れる電流の電流路の抵抗値を変化させる抵抗値可変回路を有していることを特徴とする。

上記発明によれば、上記光ピックアップ用受光アンプ回路を用いた光ピックアップ装置の記録／再生モードにおいて、上記バイアス回路が有する抵抗値可変回路の、上記基準バイアス電流に対応し、上記基準バイアス電流生成回路内部で流れる電流の電流路の抵抗値を変化させることにより、基準バイアス電流を増減し、上記出力回路用バイアス電流と上記アンプ回路用バイアス電流とを増減することが出来る。従って、上記光ピックアップ用受光アンプ回路の出力回路から出力される出力電流を用途に応じて極力削減し、上記光ピックアップ用受光アンプ回路の消費電力を必要最小限に抑えることができる。

本発明の光ピックアップ用受光アンプ回路は、受光信号を電気信号に変換する受光素子と、変換された電気信号を増幅するアンプ回路と、上記アンプ回路にて増幅された電気信号を出力するための出力回路と、上記アンプ回路の出力信号を上記アンプ回路の入力に帰還する帰還回路と、基準バイアス電流を生成する基準バイアス電流生成回路、及び上記基準バイアス電流に応じた出力回路用バイアス電流を上記出力回路へ供給する一方、上記基準バイアス電流に応じたアンプ回路用バイアス電流を上記アンプ回路へ供給するカレントミラー回路を有するバイアス回路と、を備える光ピックアップ用受光アンプ回路であって、上記バイアス回路は、上記出力回路用バイアス電流が流れる電流路の抵抗値を変化させる第１抵抗値可変回路と、上記アンプ回路用バイアス電流が流れる電流路の抵抗値を変化させる第２抵抗値可変回路とを有していることを特徴とする。

上記発明によれば、上記バイアス回路が、上記出力回路用バイアス電流が流れる電流路の抵抗値を変化させる第１抵抗値可変回路と、上記アンプ回路用バイアス電流が流れる電流路の抵抗値を変化させる第２抵抗値可変回路とを有し、上記第１抵抗値可変回路及び上記第２抵抗値可変回路に上記出力回路用バイアス電流及び上記アンプ回路用バイアス電流をそれぞれ増減する機能を持たせることにより、再生時の応答高速化及び記録時のパルス応答特性改善のために求められるバイアス電流を上記アンプ回路及び上記出力回路それぞれに設定することができる。

上記光ピックアップ用受光アンプ回路では、上記バイアス回路は、上記基準バイアス電流が流れる電流路の抵抗値を変化させる第３抵抗値可変回路をさらに有していていてもよい。

上記第３抵抗値可変回路が上記基準バイアス電流を増減させることにより、上記基準バイアス電流及び上記アンプ回路用バイアス電流の両方を増減出来ると共に、上記基準バイアス電流及び上記出力回路用バイアス電流の両方を同時に増減出来るので、上記アンプ回路用バイアス電流及び上記出力回路用バイアス電流を微調整出来る。

上記光ピックアップ用受光アンプ回路では、上記帰還回路が、抵抗値のそれぞれ異なる複数の帰還抵抗のうち１つを選択して上記アンプ回路に接続することを切り替えることにより、上記帰還回路のゲインを切り替え、上記バイアス回路は、上記帰還回路のゲインの切り替えに対応して上記基準バイアス電流を増減してもよい。

これにより、上記帰還回路のゲインの切り替えに対応して、上記アンプ回路及び上記出力回路に入力されるバイアス電流を増減することにより、記録、再生等の各モードに対応する適切なバイアス電流を設定でき、上記光ピックアップ用受光アンプ受光アンプ回路を用いた光ピックアップ装置の性能を向上し、消費電力を極力削減できる。

上記光ピックアップ用受光アンプ回路では、上記バイアス回路は、上記帰還回路のゲインが低い時に上記基準バイアス電流を多く流してもよい。

これにより、上記帰還回路のゲインが低い場合に上記光ピップアップ装置は記録モードであるので、記録モードにおける上記光ピックアップ用受光アンプ回路の出力電流を増大することでパルスのスルーレートを高くしてセトリング時間を短くすることにより、記録モードにおけるパルス応答特性を改善できる。

上記光ピックアップ用受光アンプ回路では、上記帰還回路が、抵抗値のそれぞれ異なる複数の帰還抵抗のうち１つを選択して上記アンプ回路に接続することを切り替えることにより、上記帰還回路のゲインを切り替え、上記バイアス回路は、上記アンプ回路用バイアス電流を一定とし、上記帰還抵抗が大きく上記帰還回路のゲインが高い時に上記出力回路用バイアス電流を小さく、上記帰還抵抗が小さく上記帰還回路のゲインが低い時に上記出力回路用バイアス電流を大きくしてもよい。

これにより、上記アンプ回路の出力電流は増減せず、上記出力回路の出力電流のみ増減し、上記アンプ回路の特性を変化させずに上記光ピックアップ用受光アンプ回路の出力電流を増減出来る。従って、記録モードにおいて再生モードよりゲインが低い場合、上記アンプ回路及び上記出力回路両方の出力電流を増大する場合より位相余裕を大きくし、パルスのリンギングの増大やアンプ回路の発振を回避した状態で上記光ピックアップ用受光アンプ回路の出力電流を増大できる。

上記光ピックアップ用受光アンプ回路では、上記帰還回路が、抵抗値のそれぞれ異なる複数の帰還抵抗のうち１つを選択して上記アンプ回路に接続することを切り替えることにより、上記帰還回路のゲインを切り替え、上記バイアス回路は、上記帰還抵抗が大きく上記帰還回路のゲインが高い時に、上記アンプ回路用バイアス電流を大きく、かつ上記出力回路用バイアス電流を小さくし、上記帰還抵抗が小さく上記帰還回路のゲインが低い時に上記アンプ回路用バイアス電流を小さく、かつ上記出力回路用バイアス電流を大きくしてもよい。

これにより、記録モードよりゲインが高い再生モードの場合に、上記アンプ回路用バイアス電流を大きくして応答周波数を高くすることにより応答を高速化し、かつ受光アンプ回路の出力電流を小さくすることにより消費電力を低減することが出来る。記録モードのゲインが低い場合には、上記アンプ回路用バイアス電流を小さくして位相余裕を大きくすることによりパルスのリンギングを低減し、かつ受光アンプ回路の出力電流を大きくすることによりパルスのスルーレートを高くしてパルス応答特性を改善することが出来る。

上記光ピックアップ用受光アンプ回路では、上記バイアス回路が有するカレントミラー回路は、バイポーラトランジスタのベースがコレクタ−ＧＮＤ間電圧である基準電圧源でバイアスされ、エミッタに抵抗を接続する回路であり、エミッタに接続されている抵抗と並列に抵抗とＭＯＳトランジスタとによるスイッチ回路を備えてもよい。

これにより、上記カレントミラー回路が外部に供給する電流値を決定するので、上記スイッチ回路にＭＯＳトランジスタを用いることで集積回路として受光アンプ回路を作成することが出来、電気的に制御することが出来る。

上記光ピックアップ用受光アンプ回路では、上記カレントミラー回路が有するバイポーラトランジスタのエミッタに接続される抵抗を切り替え、上記カレントミラー回路に流れる電流を増減するＭＯＳトランジスタのゲート端子に接続される入力端子を上記バイアス回路の外部に備えてもよい。

これにより、上記入力端子を介してゲート端子に印加される電圧、即ちゲート電圧を変化させることで、ＭＯＳトランジスタのＯＮ抵抗の値を変化させ、バイアス電流をアナログ的に調整することができる。

本発明の光ピックアップ装置は、上記のいずれかの光ピックアップ用受光アンプ回路を備えているので、用途に応じて消費電力を必要最小限に抑えて適切に動作することが出来る。

本発明の光ピックアップ用受光アンプ回路、及びそれを用いた光ピックアップ装置は、以上のように、受光信号を電気信号に変換する受光素子と、変換された電気信号を増幅するアンプ回路と、上記アンプ回路にて増幅された電気信号を出力するための出力回路と、上記アンプ回路の出力信号を上記アンプ回路の入力に帰還する帰還回路と、基準バイアス電流を生成する基準バイアス電流生成回路、及び上記基準バイアス電流に応じた出力回路用バイアス電流を上記出力回路へ供給する一方、上記基準バイアス電流に応じたアンプ回路用バイアス電流を上記アンプ回路へ供給するカレントミラー回路を有するバイアス回路と、を備える光ピックアップ用受光アンプ回路であって、上記バイアス回路は、上記基準バイアス電流に対応し、上記基準バイアス電流生成回路内部で流れる電流の電流路の抵抗値を変化させる抵抗値可変回路を有しているものである。

それゆえ、用途に応じて消費電力を必要最小限に抑えて適切に動作することが出来る光ピックアップ用受光アンプ回路、及びそれを用いた光ピックアップ装置を提供するという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１〜図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。

図１に本発明に係る光ピックアップ用受光アンプ回路１のブロック図を示す。光ピックアップ用受光アンプ回路１は、受光素子（ＰＤ）２、アンプ回路３、帰還回路４、出力回路５、出力端子６、可変バイアス回路７、ロジック回路８、及びスイッチ切り替え信号入力端子９から構成される。

受光素子２、アンプ回路３、帰還回路４、出力回路５、及び出力端子６は、従来の受光アンプ回路１０１（図１２参照）においてそれぞれ対応する受光素子１０２、アンプ回路１０３、帰還回路１０４、出力回路１０５、及び出力端子１０６と同一の機能を有している。従って、ここではそれらの説明を省略する。

可変バイアス回路７は、基準バイアス電流を生成し、内部に有するカレントミラー回路により、上記基準バイアス電流に応じた出力回路用バイアス電流を出力回路５へ伝達する一方、上記基準バイアス電流に応じたアンプ回路用バイアス電流をアンプ回路３へ伝達する。

また、可変バイアス回路７は、内部に抵抗とスイッチとから構成されるスイッチ回路を有し、ロジック回路８から与えられるバイアス電流切り替え信号Ｓ１〜Ｓ５により上記スイッチ回路をオンまたはオフし、可変バイアス回路７のスイッチ回路と並列に接続された抵抗の抵抗値を増減する。ロジック回路８は、スイッチ切り替え信号入力端子９からＨＩ（＋側電源電圧Ｖｃｃ）またはＬｏ（−側電源電圧ＧＮＤ）のデジタル信号であるスイッチ切り替え信号Ｓ０を入力されることにより、バイアス電流切り替え信号Ｓ１〜Ｓ５を生成して可変バイアス回路７へ伝送する。これにより、上記基準バイアス電流のみ、上記アンプ回路用バイアス電流及び上記基準バイアス電流、あるいは上記出力回路用バイアス電流及び上記基準バイアス電流を増減し、これらの電流の増減に基づいて、アンプ回路３及び出力回路５に流れるバイアス電流を増減できる。さらに、可変バイアス回路７は、帰還回路４のゲインが低い時に上記基準バイアス電流を多く流す。可変バイアス回路７に用いるバイアス回路の具体例は後述する。

従って、アンプ回路３及び出力回路５に流れるバイアス電流を光ピックアップ用受光アンプ回路１の用途に応じて極力削減することにより、光ピックアップ用受光アンプ回路１の出力電流を小さくし、光ピックアップ用受光アンプ回路１の消費電力を必要最小限に抑えることが出来る。

図２に本発明に係る他の光ピックアップ用受光アンプ回路１０のブロック図を示す。光ピックアップ用受光アンプ回路１０は、光ピックアップ用受光アンプ回路１と同様、受光素子２、アンプ回路３、帰還回路４、出力回路５、出力端子６、ロジック回路８及びスイッチ切り替え信号入力端子９を備えるが、それ以外に、アンプ回路用バイアス回路１１及び出力回路用バイアス回路１２を備える。出力回路用バイアス回路１２は、ロジック回路８に接続され、ロジック回路８は、スイッチ切り替え信号入力端子９に接続される。

図１の光ピックアップ用受光アンプ回路１ではアンプ回路３及び出力回路５の両方で同時にバイアス電流が増減してしまうので、アンプ回路３のオープンループゲインの周波数特性と光ピックアップ用受光アンプ回路１の出力電流とが同時に変化し、パルス応答特性のリンギング特性が変化する場合がある。

図２の光ピックアップ用受光アンプ回路１０では、アンプ回路用バイアス回路１１は、図１２に示すバイアス回路１０９を用い、出力回路用バイアス回路１２のみを可変バイアス回路にする。これにより、アンプ回路用バイアス電流を一定とし、上記帰還抵抗が大きく帰還回路４のゲインが高い時に出力回路用バイアス電流を小さくし、上記帰還抵抗が小さく帰還回路４のゲインが低い時に出力回路用バイアス電流を大きくし、アンプ回路３の特性を変化させずに出力ドライブ能力のみを増減することができる。従って、記録モードにおいて再生モードよりゲインが低い場合、アンプ回路３及び出力回路５両方の出力電流を増大する場合より位相余裕を大きくし、パルスのリンギングの増大やアンプ回路３の発振を回避した状態で出力端子６から出力される光ピックアップ用受光アンプ回路１０の出力電流を増大できる。

図３に本発明のバイアス電流切り替え機能付きバイアス回路１５を示す。バイアス電流切り替え機能付きバイアス回路１５は、図１の可変バイアス回路７及び図２の出力回路用バイアス回路１２に用いることができる。バイアス電流切り替え機能付きバイアス回路１５は、図１２に示す従来のバイアス回路１０９に対して、抵抗Ｒｓｗ１、スイッチＳＷ１、抵抗Ｒｓｗ２及びスイッチＳＷ２を追加した構成である。抵抗Ｒｓｗ１とスイッチＳＷ１とを直列に接続してスイッチ回路１６を構成し、スイッチ回路１６と抵抗Ｒ１とを並列に接続している。同様に、抵抗Ｒｓｗ２とスイッチＳＷ２とを直列に接続してスイッチ回路１７を構成し、スイッチ回路１７と抵抗Ｒ２とを並列に接続している。スイッチＳＷ１は、Ｈｉの信号でＯＮし、Ｌｏの信号でＯＦＦするスイッチであり、例えばＮチャネルＭＯＳトランジスタを用いる。スイッチＳＷ２は、Ｌｏの信号でＯＮし、Ｈｉの信号でＯＦＦするスイッチであり、例えばＰチャネルＭＯＳトランジスタを用いる。

基準バイアス電流生成回路１８は、基準バイアス電流Ｉｂｉａｓを生成する回路であり、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４と、ＰＮＰトランジスタＱ５及びＱ６と、抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、スイッチ回路１６及び１７とから構成される。基準バイアス電流生成回路１８は、図３において一点鎖線で囲まれている。基準バイアス電流生成回路１８は、基準バイアス電流ＩｂｉａｓをＰＮＰトランジスタＱ６のコレクタからＮＰＮトランジスタＱ７のコレクタへ供給する回路である。

スイッチ切り替え信号入力端子９からスイッチ切り替え信号Ｓ０を入力されたロジック回路８により、Ｈｉであるバイアス電流切り替え信号Ｓ１、及びＬｏであるバイアス電流切り替え信号Ｓ２が入力される場合、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２が共にＯＮ状態となる。この場合、電源電圧Ｖｃｃの印加に伴い抵抗Ｒａ、ＮＰＮトランジスタＱ１、ＮＰＮトランジスタＱ２及びＮＰＮトランジスタＱ３に電流が流れ、合成抵抗Ｒ１／／Ｒｓｗ１にＮＰＮトランジスタＱ３で生じたベースエミッタ間電圧ＶＢＥが印加される。合成抵抗Ｒ１／／Ｒｓｗ１にベースエミッタ間電圧ＶＢＥが印加されるので
Ｉ１＝Ｉ１＿ｏｎ
＝ＶＢＥ／(Ｒ１／／Ｒｓｗ１)
＝Ｉ１＿ｏｆｆ・(１＋Ｒ１／Ｒｓｗ１)・・・（６）
の電流がＮＰＮトランジスタＱ４に流れ、さらに、ＮＰＮトランジスタＱ４とコレクタ同士が接続されるＰＮＰトランジスタＱ５にも流れる。ここで、Ｉ１＿ｏｎは、スイッチＳＷ１がＯＮ状態の時にＮＰＮトランジスタＱ４及びＰＮＰトランジスタＱ５に流れる電流である。また、Ｉ１＿ｏｆｆは、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態の時にＮＰＮトランジスタＱ４及びＰＮＰトランジスタＱ５に流れる電流であり、
Ｉ１＿ｏｆｆ＝ＶＢＥ／Ｒ１・・・（７）
となる。

ＰＮＰトランジスタＱ５及びＰＮＰトランジスタＱ６は、カレントミラー回路を構成しているので
Ｉｂｉａｓ＝Ｉｂｉａｓ＿ｏｎ
＝Ｉ１・（（Ｒ２／／Ｒｓｗ２）／Ｒ３）
＝Ｉｂｉａｓ＿ｏｆｆ・（Ｒｓｗ２／（Ｒｓｗ２＋Ｒ２））・・・（８）
の電流がＰＮＰトランジスタＱ６に流れる。さらに、ＰＮＰトランジスタＱ６とコレクタ同士が接続されたＮＰＮトランジスタＱ７にも電流Ｉｂｉａｓ＿ｏｎが流れる。ここで、Ｉｂｉａｓ＿ｏｎは、スイッチＳＷ２がＯＮ状態の時にＰＮＰトランジスタＱ６及びＮＰＮトランジスタＱ７に流れる電流である。また、Ｉｂｉａｓ＿ｏｆｆは、スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態の時にＰＮＰトランジスタＱ６及びＮＰＮトランジスタＱ７に流れる電流であり、
Ｉｂｉａｓ＿ｏｆｆ＝Ｉ１・（Ｒ２／Ｒ３）・・・（９）
となる。

つまり、スイッチＳＷ１がＯＮ状態の時にＮＰＮトランジスタＱ４及びＰＮＰトランジスタＱ５に流れる電流Ｉ１＿ｏｎは、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態の時にＮＰＮトランジスタＱ４及びＰＮＰトランジスタＱ５に流れる電流Ｉ１＿ｏｆｆの（１＋Ｒ１／Ｒｓｗ１）倍に増大される。同様に、スイッチＳＷ２がＯＮ状態の時にＰＮＰトランジスタＱ６及びＮＰＮトランジスタＱ７に流れる電流Ｉｂｉａｓ＿ｏｎは、スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態の時にＰＮＰトランジスタＱ６及びＮＰＮトランジスタＱ７に流れる電流Ｉｂｉａｓ＿ｏｆｆに対し（Ｒｓｗ２／（Ｒｓｗ２＋Ｒ２））倍に減少する。このときアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐ及び出力電流回路用バイアス電流Ｉｏは、図１２の従来のバイアス回路１０９と同じ比率で電流値が増減する。即ち
Ｉａｍｐ＝Ｉｂｉａｓ・（Ｒ４／Ｒ５）・・・（４）
Ｉｏ＝Ｉｂｉａｓ・（Ｒ４／Ｒ６）・・・（５）
となる。

なお、スイッチ回路１６及びスイッチ回路１７は、必ずしも両方設ける必要は無く、必要に応じてどちらか１つのみを設けても良い。

図４に本発明の他のバイアス電流切り替え機能付きバイアス回路１９を示す。バイアス電流切り替え機能付きバイアス回路１９は、図１の可変バイアス回路７及び図２の可変バイアス回路である出力回路用バイアス回路１２に用いることが出来、アンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐ及び出力回路用バイアス電流Ｉｏをそれぞれ増減可能なバイアス回路である。

バイアス電流切り替え機能付きバイアス回路１９は、図１２に示す従来のバイアス回路１０９に対して、抵抗Ｒｓｗ３、スイッチＳＷ３、抵抗Ｒｓｗ４、スイッチＳＷ４、抵抗Ｒｓｗ５及びスイッチＳＷ５を追加した構成である。スイッチＳＷ３〜ＳＷ５は、Ｈｉの信号でＯＮし、Ｌｏの信号でＯＦＦするスイッチであり、例えばＮチャネルＭＯＳトランジスタを用いる。

基準バイアス電流生成回路２０は、基準バイアス電流Ｉｂｉａｓを生成する回路であり、ＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ４と、ＰＮＰトランジスタＱ５及びＱ６と、抵抗Ｒ１〜Ｒ３とから構成される。基準バイアス電流生成回路２０は、図４において一点鎖線で囲まれている。基準バイアス電流生成回路２０は、基準バイアス電流ＩｂｉａｓをＰＮＰトランジスタＱ６のコレクタからＮＰＮトランジスタＱ７のコレクタへ供給する回路である。

バイアス電流切り替え機能付きバイアス回路１９は、図４に示すように、抵抗Ｒｓｗ３とスイッチＳＷ３とを直列に接続してスイッチ回路２１を構成し、スイッチ回路２１と抵抗Ｒ３とを並列に接続している。同様に、抵抗Ｒｓｗ４とスイッチＳＷ４とを直列に接続してスイッチ回路２２を構成し、スイッチ回路２２と抵抗Ｒ４とを並列に接続している。さらに、抵抗Ｒｓｗ５とスイッチＳＷ５とを直列に接続してスイッチ回路２３を構成し、スイッチ回路２３と抵抗Ｒ５とを並列に接続している。なお、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、及び抵抗Ｒ５はそれぞれ、カレントミラー回路を構成するＮＰＮトランジスタＱ７、ＮＰＮトランジスタＱ８及びＮＰＮトランジスタＱ９のエミッタにそれぞれ接続されている。

基準バイアス電流Ｉｂｉａｓは、図１２の従来のバイアス回路１０９と同様に（３）式より求められる。

スイッチ切り替え信号入力端子９からスイッチ切り替え信号Ｓ０を入力されたロジック回路８により、Ｈｉであるバイアス電流切り替え信号Ｓ３が入力され、スイッチＳＷ３のみがＯＮの場合、アンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐは
Ｉａｍｐ＝Ｉａｍｐ＿ｏｎ３
＝Ｉｂｉａｓ×（Ｒ３／／Ｒｓｗ３／Ｒ４）
＝Ｉａｍｐ＿ｏｆｆ×（Ｒｓｗ３／（Ｒｓｗ３＋Ｒ３））・・・（１０）
となる。ここで、Ｉａｍｐ＿ｏｎ３は、スイッチＳＷ３がＯＮ状態の時に流れるアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐであり、Ｉａｍｐ＿ｏｆｆは、スイッチＳＷ３〜スイッチＳＷ５がＯＦＦ状態の時に流れるアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐであり、
Ｉａｍｐ＿ｏｆｆ＝Ｉｂｉａｓ×（Ｒ３／Ｒ４）・・・（１１）
となる。

さらに、Ｈｉであるバイアス電流切り替え信号Ｓ４が入力され、スイッチＳＷ４のみがＯＮの場合は、
Ｉａｍｐ＝Ｉａｍｐ＿ｏｎ４
＝Ｉｂｉａｓ×（Ｒ３／Ｒ４／／Ｒｓｗ４）
＝Ｉａｍｐ＿ｏｆｆ×（１＋Ｒ３／Ｒｓｗ４）・・・（１２）
となる。ここで、Ｉａｍｐ＿ｏｎ４は、スイッチＳＷ４のみがＯＮ状態の時に流れるアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐである、
つまりスイッチＳＷ３がＯＮ状態の時に流れるアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐ＿ｏｎ３は、スイッチＳＷ３〜スイッチＳＷ５がＯＦＦ状態の時に流れるアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐ＿ｏｆｆに対し（Ｒｓｗ３／（Ｒｓｗ３＋Ｒ３））倍に減少する。同様に、スイッチＳＷ４のみがＯＮ状態の時に流れるアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐ＿ｏｎ４は、Ｌｏであるバイアス電流切り替え信号Ｓ３〜Ｓ５が入力されてスイッチＳＷ３〜スイッチＳＷ５がＯＦＦ状態の時に流れるアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐ＿ｏｆｆの（１＋Ｒ３／Ｒｓｗ４）倍に増大される。スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４の両方がＯＮ状態であれば、アンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐは、スイッチＳＷ３〜スイッチＳＷ５がＯＦＦ状態の時に流れるアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐ＿ｏｆｆの（Ｒｓｗ３／（Ｒｓｗ３＋Ｒ４））×（１＋Ｒ３／Ｒｓｗ４）倍となる。

出力回路用バイアス電流Ｉｏについてもアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐと同様に算出できる。即ち（１０）〜（１２）式において、電流Ｉａｍｐ、Ｉａｍｐ＿ｏｎ３、Ｉａｍｐ＿ｏｆｆ及びＩａｍｐ＿ｏｎ４を電流Ｉｏ、Ｉｏ＿ｏｎ３、Ｉｏ＿ｏｆｆ及びＩｏ＿ｏｎ４と置き換え、抵抗Ｒ４、及び抵抗Ｒｓｗ４の代わりに抵抗Ｒ５、抵抗Ｒｓｗ５を（１０）〜（１２）式に代入することで算出できる。

以上のように、バイアス電流切り替え機能付きバイアス回路１９を用いると、再生時の応答高速化及び記録時のパルス応答特性改善のために求められるバイアス電流をアンプ回路３及び出力回路５それぞれに設定することができる。また、バイアス電流切り替え機能付きバイアス回路１９は、基準バイアス電流Ｉｂｉａｓを一定とし、内部に有するカレントミラー回路により供給される出力回路用バイアス電流Ｉｏもしくはアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐを、スイッチ回路２１〜スイッチ回路２３を用いることにより増減することもできる。さらに、基準バイアス電流Ｉｂｉａｓ及びアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐの両方を増減出来ると共に、基準バイアス電流Ｉｂｉａｓ及び出力回路用バイアス電流Ｉｏの両方を同時に増減出来るので、アンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐ及び出力回路用バイアス電流Ｉｏを微調整出来る。

図５に多段ゲイン切り替え機能付きの光ピックアップ用受光アンプ回路２４のブロック図を示す。光ピックアップ用受光アンプ回路２４は、光ピックアップ用受光アンプ回路１と同様、受光素子２、アンプ回路３、出力回路５、出力端子６及びスイッチ切り替え信号入力端子９を備えるが、それ以外に、帰還回路２５、可変バイアス回路２６及びロジック回路２７を備えている。

帰還回路２５は、多段ゲイン切り替えのために複数のスイッチ回路を並列に接続して構成される。上記複数のスイッチ回路のそれぞれは、帰還抵抗とスイッチとを直列に接続して構成されている。また、帰還抵抗は、スイッチ回路毎に抵抗値が異なり、抵抗値が大きい帰還抵抗を有するスイッチ回路が導通すると、帰還回路２５のゲインが高くなる。帰還回路２５は、アンプ回路３の両端に接続される。

帰還回路２５は、スイッチ切り替え信号入力端子９からスイッチ切り替え信号Ｓ０を入力されたロジック回路２７から伝送されるゲイン切り替え信号Ｓ６〜ＳＮにより、スイッチ回路を１つだけ導通させる。Ｎは７以上の整数であり、帰還回路がＭ個のスイッチ回路から構成されている場合、Ｎ＝Ｍ＋５となる。帰還回路が導通させるスイッチ回路を切り替えて帰還抵抗を切り替えることにより、帰還回路２５のゲインを切り替える構成になっている。

可変バイアス回路２６は、帰還回路２５のゲインの切り替えに対応して基準バイアス電流を増減し、アンプ回路用バイアス電流及び出力回路用バイアス電流をそれぞれ増減出来る図４のバイアス回路１９を用いる。従って、可変バイアス回路２６は、ロジック回路２７からバイアス電流切り替え信号Ｓ３〜Ｓ５を入力される。

出力回路５は、ゲインが高い場合には大振幅のパルス応答特性が必要ないので出力電流を小さくし、ゲインが低い場合には大振幅のパルス応答特性が必要であるので出力電流を大きくする。

可変バイアス回路２６は、ゲイン切り替え信号Ｓ６〜ＳＮにより帰還回路２５のゲインが切り替えられると同時に、バイアス電流切り替え信号Ｓ３〜Ｓ５が入力され、可変バイアス回路２６から出力されてアンプ回路３及び出力回路５に入力されるバイアス電流を増減する。例えば、再生モードでは、ゲイン切り替え信号Ｓ６〜ＳＮにより帰還抵抗値が大きいスイッチ回路を導通させ、帰還回路２５のゲインを高くし、一方で可変バイアス回路２６から出力される上記アンプ回路用バイアス電流を大きく、かつ出力回路用バイアス電流を小さくする。

上記構成によれば、再生モードではゲイン切り替え信号Ｓ６〜ＳＮにより帰還抵抗値が大きいスイッチ回路を導通させ、帰還回路２５のゲインを高くし、可変バイアス回路２６から出力される上記アンプ回路用バイアス電流を大きく、かつ出力回路用バイアス電流を小さくして交点周波数を高くする。これにより応答を高速化し、かつ受光アンプ回路の出力電流を小さくすることにより消費電力を低減することが出来る。また、記録モードでは、ゲイン切り替え信号Ｓ６〜ＳＮにより帰還抵抗値が小さいスイッチ回路を導通させ、帰還回路２５のゲインを低くし、可変バイアス回路２６から出力される上記アンプ回路用バイアス電流を小さく、かつ出力回路用バイアス電流を大きくして光ピックアップ用受光アンプ回路２４の出力電流を増大する。これにより位相余裕を大きくすることによりパルスのリンギングを低減し、かつ受光アンプ回路の出力電流を大きくすることによりパルスのスルーレートを高くしてセトリング時間を短くし、記録モードにおけるパルス応答特性を改善することが出来る。

光ピックアップ用受光アンプ回路２４において、可変バイアス回路２６に代えて図２に示す構成のようにアンプ回路用バイアス回路１１、出力回路用バイアス回路１２をそれぞれ備えることにより、アンプ回路３または出力回路５それぞれのバイアス電流を切り替えることができる。また、可変バイアス回路２６を図４に示すアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐと出力回路用バイアス電流Ｉｏそれぞれを可変するバイアス回路１９を用いることにより、アンプ回路３または出力回路５それぞれのバイアス電流を切り替えることができる。

図６にアンプ回路のバイアス電流の増減によるオープンループゲインの周波数特性の変化を説明する図を示す。同図において、アンプ回路のオープンループゲインの周波数特性２９は、図１１におけるアンプ回路のオープンループゲインの周波数特性１０８と同一である。即ち、周波数特性２９は、周波数の極Ｐ１、Ｐ２及びＰ３を有し、アンプ回路に入力される信号の周波数が極Ｐ１より高くなると、オープンループゲインは−６ｄＢ／オクターブ、極Ｐ２以降で−１２ｄＢ／オクターブ、極Ｐ３以降で−１８ｄＢ／オクターブの傾斜で減少する。

図６において、アンプ回路のバイアス電流を大きくすることで、アンプ回路のオープンループゲインの周波数特性２９は、符号３０で示される周波数特性となる。これにより、アンプ回路のオープンループゲインの周波数特性２９における第一の周波数の極Ｐ１は、周波数特性３０ではより周波数の高い極Ｐ１’に移動し、応答が高速になる。

帰還回路のゲインが、記録時のゲインＧ２より高い再生時のゲインＧ１である状態で、アンプ回路のバイアス電流を大きくすると、交点周波数は、ゲインＧ１と周波数特性２９との交点周波数ｆ１から、ゲインＧ１と周波数特性３０との交点周波数ｆ２へと高くなり、応答が高速になる。

反対に、帰還回路のゲインが、記録時のゲインＧ２である状態で、アンプ回路のバイアス電流を小さくし、周波数特性３０から周波数特性２９とすると、交点周波数は、ｆ３からｆ４へと低くなり、位相余裕が大きくなり、パルスに生じるリンギングを低減することが出来る。従って、セトリング時間が短くなり、パルス応答特性が改善される。

以上のように、多段ゲイン切り替え機能付きの光ピックアップ用受光アンプ回路２４の帰還回路２５に入力されるゲイン切り替え信号に対応して、アンプ回路３及び出力回路５に入力されるバイアス電流を増減することにより、記録、再生等の各モードに対応する適切なバイアス電流を設定でき、多段ゲイン切り替え機能付きの光ピックアップ用受光アンプ回路２４を用いた光ピックアップ装置の性能を向上し、消費電力を極力削減できる。

図７（ａ）にスイッチＳＷ１としてＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１を用いた回路図を、図７（ｂ）にスイッチＳＷ２としてＰチャネルＭＯＳトランジスタ３２を用いた回路図を示す。実際の集積回路上に機械的なスイッチ回路を構成することは困難なので、ＭＯＳトランジスタを電気的にＯＮ、ＯＦＦさせることによりスイッチとして動作させる。

本実施の形態において、バイアス回路が有するカレントミラー回路は、バイポーラトランジスタのベースがコレクタ−ＧＮＤ間電圧である基準電圧源でバイアスされ、エミッタに抵抗を接続することで電流値を決定している回路であり、エミッタに接続されている抵抗と並列に抵抗及びＭＯＳトランジスタによるスイッチ回路を備えている。

従って、スイッチ回路にＭＯＳトランジスタを用いることで集積回路として受光アンプ回路を作成することが出来、電気的に制御することが出来る。スイッチ回路に用いられるＭＯＳトランジスタは、バイアス回路内のカレントミラー回路が有するバイポーラトランジスタのエミッタに接続される抵抗を切り替え、上記カレントミラー回路に流れる電流を増減する。

−側電源電圧（ＧＮＤ）に接続されるスイッチ回路の例として、図３のスイッチ回路１６を、＋側電源電圧（Ｖｃｃ）に接続されるスイッチ回路の例として、図３のスイッチ回路１７を示す。スイッチ回路１６のスイッチＳＷ１として、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ３１を用い、スイッチ回路１７のスイッチＳＷ２として、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ３２を用いる。

この時ＭＯＳトランジスタのＯＮ抵抗があるので、電流値の計算式にはＭＯＳトランジスタのＯＮ抵抗を考慮する必要がある。スイッチ回路に使用するＭＯＳトランジスタは、ゲート端子に印加される電圧、即ちゲート電圧によりＯＮ抵抗の値が変化する。ゲート端子に接続される入力端子をバイアス回路の外部に設け、上記入力端子を介して上記ゲート電圧を変化させることで上記ＯＮ抵抗の値を変化させ、バイアス電流の調整がアナログ的に制御することができる。

図８に本実施の形態で述べた光ピックアップ用受光アンプ回路を備える受光アンプＩＣ４０を用いた光ピックアップ装置３３の光学系の概略図を示す。光ピックアップ装置３３は、図示しない光ディスクドライブに搭載されるものであり、この光ディスクドライブにより光ディスク３８の再生あるいは記録が行われる。

図８の光ピックアップ装置３３は、複数の異なるフォーマットに対応するために、波長の異なる半導体レーザー、即ちレーザーダイオード（ＬＤ）３４を複数構成し、それぞれのメディアに対応するレーザー光を出力する。また、レーザーダイオード３４は、記録時と再生時とでレーザーパワーの異なるレーザー光を出力する。

レーザーダイオード３４から出力されたレーザー光は、コリメータレンズ３５、ビームスプリッタ３６及び対物レンズ３７を介して光ディスク３８に照射される。光ディスク３８から反射されたレーザー光は、対物レンズ３７、ビームスプリッタ３６、スポットレンズ３９を介して、受光アンプ回路を備える受光アンプＩＣ４０に照射される。

受光アンプＩＣ４０が備える光ピックアップ用受光アンプ回路は、受光アンプＩＣ４０に照射されたレーザー光に応じて、情報信号を再生するとともに、トラッキングやフォーカシングサーボ用の信号を作成し、図示しない信号処理回路や制御回路等の後段回路へ出力する。

光ピックアップ装置３３に複数構成されるレーザーダイオード３４は、光学的に精度良く配置される。即ち、光ディスク３８からの反射光が、精度良く受光アンプＩＣ４０に照射されるように配置する。

以上のように、本発明の光ピックアップ用受光アンプ回路１、１０及び２４は、受光信号を電気信号に変換する受光素子２と、変換された電気信号を増幅するアンプ回路３と、アンプ回路３にて増幅された電気信号を出力するための出力回路５と、アンプ回路３の出力信号をアンプ回路３の入力に帰還する帰還回路４と、基準バイアス電流Ｉｂｉａｓを生成する基準バイアス電流生成回路１８、及び基準バイアス電流Ｉｂｉａｓに応じた出力回路用バイアス電流Ｉｏを出力回路５へ供給する一方、基準バイアス電流Ｉｂｉａｓに応じたアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐをアンプ回路３へ供給するカレントミラー回路を有するバイアス回路１５と、を備える光ピックアップ用受光アンプ回路であって、バイアス回路１５は、電流Ｉ１が流れる電流路の抵抗値を変化させるスイッチ回路１６及び１７を有していることを特徴とする。

上記発明によれば、光ピックアップ用受光アンプ回路１、１０及び２４を用いた光ピックアップ装置の記録／再生モードにおいて、バイアス回路１５が有するスイッチ回路１６及び１７の、基準バイアス電流Ｉｂｉａｓに対応し、基準バイアス電流生成回路１８内部で流れる電流Ｉ１の電流路の抵抗値を変化させることにより、基準バイアス電流Ｉｂｉａｓを増減し、出力回路用バイアス電流Ｉｏとアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐとを増減することが出来る。従って、光ピックアップ用受光アンプ回路１の出力回路５から出力される出力電流を用途に応じて極力削減し、光ピックアップ用受光アンプ回路１、１０及び２４の消費電力を必要最小限に抑えることができる。

本発明の光ピックアップ用受光アンプ回路は、受光信号を電気信号に変換する受光素子２と、変換された電気信号を増幅するアンプ回路３と、アンプ回路３にて増幅された電気信号を出力するための出力回路５と、アンプ回路３の出力信号をアンプ回路３の入力に帰還する帰還回路４と、基準バイアス電流Ｉｂｉａｓを生成する基準バイアス電流生成回路２０、及び基準バイアス電流Ｉｂｉａｓに応じた出力回路用バイアス電流Ｉｏを出力回路５へ供給する一方、基準バイアス電流Ｉｂｉａｓに応じたアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐをアンプ回路３へ供給するカレントミラー回路を有するバイアス回路１９と、を備える光ピックアップ用受光アンプ回路であって、バイアス回路１９は、出力回路用バイアス電流Ｉｏが流れる電流路の抵抗値を変化させることにより出力回路用バイアス電流Ｉｏを増減するスイッチ回路２３と、アンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐが流れる電流路の抵抗値を変化させることによりアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐを増減するスイッチ回路２２とを有していることを特徴とする。

上記発明によれば、バイアス回路１９が、出力回路用バイアス電流Ｉｏが流れる電流路の抵抗値を変化させるスイッチ回路２３と、アンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐが流れる電流路の抵抗値を変化させるスイッチ回路２２とを有し、スイッチ回路２３及びスイッチ回路２２にアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐ及び出力回路用バイアス電流Ｉｏをそれぞれ増減する機能を持たせることにより、再生時の応答高速化及び記録時のパルス応答特性改善のために求められるバイアス電流をアンプ回路３及び出力回路５それぞれに設定することができる。

光ピックアップ用受光アンプ回路１、１０及び２４では、バイアス回路１９は、基準バイアス電流Ｉｂｉａｓが流れる電流路の抵抗値を変化させるスイッチ回路２１をさらに有していていてもよい。

スイッチ回路２１が基準バイアス電流Ｉｂｉａｓを増減させることにより、基準バイアス電流Ｉｂｉａｓ及びアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐの両方を増減出来ると共に、基準バイアス電流Ｉｂｉａｓ及び出力回路用バイアス電流Ｉｏの両方を同時に増減出来るので、アンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐ及び出力回路用バイアス電流Ｉｏを微調整出来る。

光ピックアップ用受光アンプ回路２４では、帰還回路２５が、抵抗値のそれぞれ異なる複数の帰還抵抗のうち１つを選択してアンプ回路３に接続することを切り替えることにより、帰還回路２５のゲインを切り替え、バイアス回路１５は、帰還回路２５のゲインの切り替えに対応して基準バイアス電流Ｉｂｉａｓを増減してもよい。

これにより、帰還回路２５のゲインの切り替えに対応して、アンプ回路３及び出力回路５に入力されるバイアス電流を増減することにより、記録、再生等の各モードに対応する適切なバイアス電流を設定でき、光ピックアップ用受光アンプ回路２４を用いた光ピックアップ装置の性能を向上し、消費電力を極力削減できる。

光ピックアップ用受光アンプ回路２４では、バイアス回路１５は、帰還回路２５のゲインが低い時にＩｂｉａｓ基準バイアス電流を多く流してもよい。

これにより、帰還回路２５のゲインが低い場合に光ピップアップ装置３３は記録モードであるので、記録モードにおける光ピックアップ用受光アンプ回路２４の出力電流を増大することでパルスのスルーレートを高くしてセトリング時間を短くすることにより、記録モードにおけるパルス応答特性を改善できる。

光ピックアップ用受光アンプ回路２４では、帰還回路２５が、抵抗値のそれぞれ異なる複数の帰還抵抗のうち１つを選択してアンプ回路３に接続することを切り替えることにより、帰還回路２５のゲインを切り替え、バイアス回路１９は、アンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐを一定とし、上記帰還抵抗が大きく帰還回路２５のゲインが高い時に出力回路用バイアス電流Ｉｏを小さく、上記帰還抵抗が小さく帰還回路２５のゲインが低い時に出力回路用バイアス電流Ｉｏを大きくしてもよい。

これにより、アンプ回路３の出力電流は増減せず、出力回路５の出力電流のみ増減し、アンプ回路３の特性を変化させずに光ピックアップ用受光アンプ回路２４の出力電流を増減出来る。従って、記録モードにおいて再生モードよりゲインが低い場合、アンプ回路３及び出力回路５両方の出力電流を増大する場合より位相余裕を大きくし、パルスのリンギングの増大やアンプ回路３の発振を回避した状態で光ピックアップ用受光アンプ回路２４の出力電流を増大できる。

光ピックアップ用受光アンプ回路２４では、帰還回路２５が、抵抗値のそれぞれ異なる複数の帰還抵抗のうち１つを選択してアンプ回路３に接続することを切り替えることにより、帰還回路２５のゲインを切り替え、バイアス回路１９は、上記帰還抵抗が大きく帰還回路２５のゲインが高い時に、アンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐを大きく、かつ出力回路用バイアス電流Ｉｏを小さくし、上記帰還抵抗が小さく帰還回路２５のゲインが低い時にアンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐを小さく、かつ出力回路用バイアス電流Ｉｏを大きくしてもよい。

これにより、記録モードよりゲインが高い再生モードの場合に、アンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐを大きくして応答周波数を高くすることにより応答を高速化し、かつ光ピックアップ用受光アンプ回路２４の出力電流を小さくすることにより消費電力を低減することが出来る。記録モードのゲインが低い場合には、アンプ回路用バイアス電流Ｉａｍｐを小さくして位相余裕を大きくすることによりパルスのリンギングを低減し、かつ光ピックアップ用受光アンプ回路２４の出力電流を大きくすることによりパルスのスルーレートを高くしてパルス応答特性を改善することが出来る。

光ピックアップ用受光アンプ回路１、１０及び２４では、バイアス回路１５または１９が有するカレントミラー回路は、バイポーラトランジスタのベースがコレクタ−ＧＮＤ間電圧である基準電圧源でバイアスされ、エミッタに抵抗を接続することで電流値を決定している回路であり、エミッタに接続されている抵抗と並列に抵抗とＭＯＳトランジスタ３１または３２とによるスイッチ回路を備えてもよい。

これにより、電流Ｉ１の値を決定するので、スイッチ回路１６、１７及び２１〜２３にＭＯＳトランジスタ３１または３２を用いることで集積回路として光ピックアップ用受光アンプ回路１、１０及び２４を作成することが出来、電気的に制御することが出来る。

光ピックアップ用受光アンプ回路１、１０及び２４では、上記カレントミラー回路が有するバイポーラトランジスタのエミッタに接続される抵抗を切り替え、上記カレントミラー回路に流れる電流を増減するＭＯＳトランジスタ３１または３２のゲート端子に接続される入力端子をバイアス回路１５または１９の外部に備えてもよい。

これにより、上記入力端子を介してゲート端子に印加される電圧、即ちゲート電圧を変化させることで、ＭＯＳトランジスタ３１または３２のＯＮ抵抗の値を変化させ、バイアス電流をアナログ的に調整することができる。

本発明の光ピックアップ装置３３は、上記のいずれかの光ピックアップ用受光アンプ回路を備えているので、用途に応じて消費電力を必要最小限に抑えて適切に動作することが出来る。

本発明の光ピックアップ用受光アンプ回路、及びそれを用いた光ピックアップ装置は、用途に応じて消費電力を必要最小限に抑えて適切に動作することが出来るので、パソコンに搭載される光ディスクドライブ等に好適に利用することが出来る。

本発明の実施の形態に係る光ピックアップ用受光アンプ回路のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る他の光ピックアップ用受光アンプ回路のブロック図である。 上記両光ピックアップ用受光アンプ回路におけるバイアス電流切り替え機能付きバイアス回路の回路図である。 上記両光ピックアップ用受光アンプ回路における他のバイアス電流切り替え機能付きバイアス回路の回路図である。 本発明の実施の形態に係るさらに他の光ピックアップ用受光アンプ回路のブロック図である。 アンプ回路のバイアス電流の増減によるオープンループゲインの周波数特性の変化を説明する図である。 図7（ａ）はスイッチ回路にＮチャネルＭＯＳトランジスタを用いた回路図であり、図7（ｂ）はスイッチ回路にＰチャネルＭＯＳトランジスタを用いた回路図である。 本発明の実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系の概略図である。 従来の受光アンプ回路のブロック図である。 セトリング時間について説明図である。 アンプ回路のオープンループゲインと位相のボード線図である。 従来のバイアス回路の回路図である。

符号の説明

１、１０、２４ 光ピックアップ用受光アンプ回路
２ 受光素子
３ アンプ回路
４、２５ 帰還回路
５ 出力回路
６ 出力端子
７、２６ 可変バイアス回路
８、２７ ロジック回路
９ スイッチ切り替え信号入力端子
１１ アンプ回路用バイアス回路
１２ 出力回路用バイアス回路
１５、１９ バイアス回路
１６、１７ スイッチ回路（抵抗値可変回路）
１８、２０ 基準バイアス電流生成回路
２１〜２３ スイッチ回路（第３抵抗値可変回路、第２抵抗値可変回路、第１抵抗値可変回路）
２９、３０ 周波数特性
３１ ＮチャネルＭＯＳトランジスタ
３２ ＰチャネルＭＯＳトランジスタ
３３ 光ピックアップ装置
３４ レーザーダイオード
３５ コリメータレンズ
３６ ビームスプリッタ
３７ 対物レンズ
３８ 光ディスク
３９ スポットレンズ
４０ 受光アンプＩＣ
ＣＬ 負荷容量
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２ ゲイン
ＧＮＤ −側電源電圧
Ｉ１ 電流
Ｉａｍｐ アンプ回路用バイアス電流
Ｉｂｉａｓ 基準バイアス電流
Ｉｏ 出力回路用バイアス電流
Ｑ１〜Ｑ４、Ｑ７〜Ｑ９ ＮＰＮトランジスタ
Ｑ５、Ｑ６ ＰＮＰトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ５、Ｒａ、Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ５ 抵抗
ＲＬ 負荷抵抗
Ｓ０ スイッチ切り替え信号
Ｓ１〜Ｓ５ バイアス電流切り替え信号
Ｓ６〜ＳＮ ゲイン切り替え信号
ＳＷ１〜Ｓｗ５ 〜スイッチ
Ｖｃｃ ＋側電源電圧
Ｖｏ 出力電圧
ｆ１、ｆ２、ｆｘ 交点周波数

Claims (10)

1. 受光信号を電気信号に変換する受光素子と、
   変換された電気信号を増幅するアンプ回路と、
   上記アンプ回路にて増幅された電気信号を出力するための出力回路と、
   上記アンプ回路の出力信号を上記アンプ回路の入力に帰還する帰還回路と、
   基準バイアス電流を生成する基準バイアス電流生成回路、及び上記基準バイアス電流に応じた出力回路用バイアス電流を上記出力回路へ供給する一方、上記基準バイアス電流に応じたアンプ回路用バイアス電流を上記アンプ回路へ供給するカレントミラー回路を有するバイアス回路と、を備える光ピックアップ用受光アンプ回路であって、
   上記バイアス回路は、上記基準バイアス電流に対応し、上記基準バイアス電流生成回路内部で流れる電流の電流路の抵抗値を変化させる抵抗値可変回路を有していることを特徴とする光ピックアップ用受光アンプ回路。
2. 受光信号を電気信号に変換する受光素子と、
   変換された電気信号を増幅するアンプ回路と、
   上記アンプ回路にて増幅された電気信号を出力するための出力回路と、
   上記アンプ回路の出力信号を上記アンプ回路の入力に帰還する帰還回路と、
   基準バイアス電流を生成する基準バイアス電流生成回路、及び上記基準バイアス電流に応じた出力回路用バイアス電流を上記出力回路へ供給する一方、上記基準バイアス電流に応じたアンプ回路用バイアス電流を上記アンプ回路へ供給するカレントミラー回路を有するバイアス回路と、を備える光ピックアップ用受光アンプ回路であって、
   上記バイアス回路は、上記出力回路用バイアス電流が流れる電流路の抵抗値を変化させる第１抵抗値可変回路と、上記アンプ回路用バイアス電流が流れる電流路の抵抗値を変化させる第２抵抗値可変回路とを有していることを特徴とする光ピックアップ用受光アンプ回路。
3. 上記バイアス回路は、上記基準バイアス電流が流れる電流路の抵抗値を変化させる第３抵抗値可変回路をさらに有していることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ用受光アンプ回路。
4. 上記帰還回路が、抵抗値のそれぞれ異なる複数の帰還抵抗のうち１つを選択して上記アンプ回路に接続することを切り替えることにより、上記帰還回路のゲインを切り替え、
   上記バイアス回路は、上記帰還回路のゲインの切り替えに対応して上記基準バイアス電流を増減することを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ用受光アンプ回路。
5. 上記バイアス回路は、上記帰還回路のゲインが低い時に上記基準バイアス電流を多く流すことを特徴とする請求項１または４に記載の光ピックアップ用受光アンプ回路。
6. 上記帰還回路が、抵抗値のそれぞれ異なる複数の帰還抵抗のうち１つを選択して上記アンプ回路に接続することを切り替えることにより、上記帰還回路のゲインを切り替え、
   上記バイアス回路は、上記アンプ回路用バイアス電流を一定とし、上記帰還抵抗が大きく上記帰還回路のゲインが高い時に上記出力回路用バイアス電流を小さく、上記帰還抵抗が小さく上記帰還回路のゲインが低い時に上記出力回路用バイアス電流を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ用受光アンプ回路。
7. 上記帰還回路が、抵抗値のそれぞれ異なる複数の帰還抵抗のうち１つを選択して上記アンプ回路に接続することを切り替えることにより、上記帰還回路のゲインを切り替え、
   上記バイアス回路は、上記帰還抵抗が大きく上記帰還回路のゲインが高い時に、上記アンプ回路用バイアス電流を大きく、かつ上記出力回路用バイアス電流を小さくし、上記帰還抵抗が小さく上記帰還回路のゲインが低い時に上記アンプ回路用バイアス電流を小さく、かつ上記出力回路用バイアス電流を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の光ピックアップ用受光アンプ回路。
8. 上記バイアス回路が有するカレントミラー回路は、バイポーラトランジスタのベースがコレクタ−ＧＮＤ間電圧である基準電圧源でバイアスされ、エミッタに抵抗を接続する回路であり、エミッタに接続されている抵抗と並列に抵抗とＭＯＳトランジスタとによるスイッチ回路を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光ピックアップ用受光アンプ回路。
9. 上記カレントミラー回路が有するバイポーラトランジスタのエミッタに接続される抵抗を切り替え、上記カレントミラー回路に流れる電流を増減するＭＯＳトランジスタのゲート端子に接続される入力端子を上記バイアス回路の外部に備えることを特徴とする請求項８に記載の光ピックアップ用受光アンプ回路。
10. 上記請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光ピックアップ用受光アンプ回路を用いた光ピックアップ装置。

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