JPH09172329A - 電流電圧変換回路及び光電変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流電圧変換回路に関し、入力電流が大きく
なった場合でも、電流電圧変換用のアンプを飽和させる
ことなく、入力電流に無関係な回路を飽和させて一定の
電圧を出力する。 【解決手段】 入力電流を増幅するアンプ１１と、アン
プ１１の入力と出力との間に接続された帰還抵抗ＲＦ
と、この抵抗ＲＦに並列に接続され、ＲＦの両端にかか
る電圧をクランプしてアンプ１１を非飽和にするダイオ
ードＤ１，Ｄ２と、このアンプ１１の入力に接続され、
入力電流が大きくなったときにこの電流を吸収する電流
吸収回路１３と、この回路１３を動作させるか否かを選
択するスイッチ回路１４と、この回路１４によって、Ｄ
１，Ｄ２及び回路１２が動作されたときは飽和して電源
電位を出力し、Ｄ１，Ｄ２及び回路１２を動作させない
ときは、アンプ１１の出力に従った電圧を出力する出力
回路１５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電流電圧変換回路
及び光電変換装置に関するものであり、更に詳しく言え
ば光信号を電圧に変換する回路及びそれを応用した情報
読み取り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報処理装置は画像編集や情報伝
送等の多機能化に伴い膨大な情報量を取扱うようになっ
てきている。このため数百メガ以上の情報量が記憶可能
な光磁気記憶装置が開発されている。光磁気記憶装置は
情報の書込み（ライト）、読出し（リード）、消去（イ
レーズ）及び誤り検証（ベリファイ）等のモードを実行
する。光磁気記憶装置では情報の読出しは情報読取り部
が行い、この情報読取り部には光電変換装置が使用され
ている。

【０００３】図８（Ａ）は、従来例に係る光磁気記憶装
置の情報読取り部の構成図を示している。図８（Ａ）に
おいて、100 は光磁気記憶装置の光磁気記憶媒体であ
る。200 は光磁気記憶媒体100 から情報を読み取る情報
読み取り部である。情報読み取り部200 は、レーザ光を
発生するレーザ光源201 と、このレーザ光を光磁気記憶
媒体に導いたり、レーザ光を集光したり、光磁気記憶媒
体からのレーザ反射光を受光系に導いたりする光学手段
202 〜206 と、光磁気記憶媒体からのレーザ反射光を受
光して電圧に変換する光電変換装置207 とを有してい
る。202 ,206は偏光ビームスプリッタ、203 はミラー、
204 はレンズ、205 は１／２波長板である。

【０００４】光電変換装置207 は光磁気記憶媒体100 か
らのレーザ反射光を受光して光電流を発生するフォトダ
イオード１と、光磁気記憶媒体からの反射光を受光して
ダイオード１と逆相の光電流を発生するフォトダイオー
ド３と、各フォトダイオード１，３の出力電流を電圧に
変換する電流電圧変換回路２，４と、電流電圧変換回路
２，４の出力電圧を増幅する差動増幅器５から成る。

【０００５】電流電圧変換回路２や４は、本発明者らが
先に特許出願（特開平７−２１２１４７号）した電流電
圧変換回路を応用している。電流電圧変換回路２や４は
図８（Ｂ）に示すように、光信号を増幅する電流電圧変
換用のアンプ６と、アンプ６の出力を入力に帰還する帰
還抵抗７と、アンプ６を非飽和にするクランプ用のダイ
オード８と、大きな光信号（電流）が入力したときにそ
の電流を流入する電流吸収回路９と、電流吸収回路９を
動作させるか否かを選択するスイッチ回路１０とを有し
ている。

【０００６】次に、光磁気記憶装置の情報読取り部のリ
ード時の動作を説明する。まず、レーザ光源201 からレ
ーザ光が発生されると、このレーザ光は偏光ビームスプ
リッタ202 、ミラー203 及びレンズ204 を介して光磁気
記憶媒体100 に導かれる。光磁気記憶媒体100 からの読
出し情報を含んだレーザ反射光はレンズ204 、ミラー20
3 、偏光ビームスプリッタ202 、１／２波長板205 及び
偏光ビームスプリッタ206 を介して受光系に導かれる。
偏光ビームスプリッタ206 に取り込まれたレーザ反射光
は、フォトダイオード１及び３に入射する。フォトダイ
オード１はレーザ反射光を受光して光電流を発生し、フ
ォトダイオード３は、レーザ反射光を受光してダイオー
ド１と逆相の光電流を発生する。そして、電流電圧変換
回路２，４は各フォトダイオード１，３の出力電流を電
圧に変換し、差動増幅器５は電流電圧変換回路２，４の
出力電圧を増幅する。これにより、情報読み取り部200
は光磁気記憶媒体100 から情報を読み取ることができ
る。

【０００７】次に、情報読取り部のライト及びイレーズ
時の動作を説明する。光磁気記憶装置では、光磁気記憶
体100 に情報を書込んだり、光磁気記憶媒体100 の情報
が消去されたりすると、その直後に、情報読取り部200
が光磁気記憶媒体100 から情報を読み取る動作を実行す
る。したがって、ライト及びイレーズ時には情報読取り
部200 は情報を読み取らず、電流電圧変換回路２や４の
アンプ６が飽和しないように、次のようなクランプ動作
を行う。

【０００８】例えば、電流電圧変換回路２について見る
と、ライト及びイレーズ時には大きな光信号がフォトダ
イオード１から電流電圧変換回路２へ出力されている。
そして、ライト及びイレーズ時にスイッチ回路１０をオ
ンさせることによって電流吸収回路９が動作する。する
と、大きな光信号（電流）は、電流吸収回路９に吸収さ
れる。そして、ダイオード８は帰還抵抗７の両端の電圧
をクランプしてアンプ６を非飽和にする。これにより、
アンプ６の入力トランジスタの飽和を防ぎ、アンプ６の
出力電圧を一定にすることができる。そして、通常の信
号電流（リード時）に戻った際に、スイッチ回路１０を
オフすることで、早期にアンプ６を増幅動作に復帰させ
ることができる。

【０００９】したがって、従来の電流電圧変換回路を応
用した光電変換装置では、ライト又はイレーズモードか
らリードモードへの切り替え時間が短縮できるので、光
電変換装置のスピードアップを図ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光磁気
記憶装置の大容量化に伴い光磁気記憶媒体の記憶密度
（単密で１２０Ｍバイト）が倍密（２４０Ｍバイト）、
４倍密（６４０Ｍバイト）と高くなると、光電変換装置
は更に動作スピードの高速化が要求されてくる。例え
ば、４倍密の光磁気記憶媒体から情報を読み出す情報読
出し部では、動作スピードの高速化を図るために電流電
圧変換回路２及び４と差動増幅器５とが、コンデンサ結
合によらずに、これら回路２及び４の出力を直接、差動
増幅器５の入力に接続する方法が採られるようになる。
いわゆる直結アンプ形式である。

【００１１】これに対して、単密度の光磁気記憶媒体を
備えた光磁気記憶装置の情報読出し部では、コンデンサ
結合方式を採ることができるので、電流電圧変換回路２
及び４の出力間に生じた出力オフセットはコンデンサに
よってカットすることができる。しかし、４倍密の光磁
気記憶媒体から情報を読み出す情報読出し部では、動作
スピードの高速化の妨げとなるコンデンサ結合が採用で
きないので、新たな方法によって電流電圧変換回路２及
び４の出力間の出力オフセットを取り除かなければなら
ない。だからと言って電流電圧変換回路２や４を飽和さ
せるとアンプ６の動作の回復が遅くなり、高速読出し動
作の妨げとなるという問題がある。

【００１２】本発明は、かかる従来例の問題点に鑑み創
作されたものであり、入力電流が大きくなった場合で
も、電流電圧変換用のアンプを飽和させることなく、入
力電流に無関係な回路を飽和させて一定の電圧を出力す
ることが可能となる電流電圧変換回路及び光電変換装置
の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の電流電圧変換回
路は、その一実施の形態を図１に示すように、入力電流
を増幅する第１の増幅回路と、前記第１の増幅回路の入
力と出力との間に接続された帰還抵抗と、前記帰還抵抗
に並列に接続された整流素子と、前記第１の増幅回路の
入力に接続され、該入力電流を流入する定電流源と、前
記整流素子及び定電流源を動作させるか否かを選択する
スイッチ回路と、前記第１の増幅回路の出力に接続さ
れ、前記入力電圧が動作基準電圧を越えるときは増幅動
作を停止し、動作基準電圧を越えないときは前記第１の
増幅回路の出力電圧を増幅する第２の増幅回路とを備え
ていることを特徴とする。

【００１４】本発明の電流電圧変換回路において、前記
第２の増幅回路は、一端が第１の電源線に接続された第
１の抵抗と、コレクタが前記第１の抵抗の他端及び出力
部に接続され、ベースがバイアス源に接続され、かつ、
エミッタが前記第１の増幅回路の出力に接続されたトラ
ンジスタと、一端が前記トランジスタのエミッタに接続
され、他端が第２の電源線に接続された第２の抵抗とを
有していることを特徴とする。

【００１５】本発明の電流電圧変換回路において、前記
整流素子はｎ個のダイオードから成り、個数ｎは、前記
トランジスタの飽和電圧をＶsat とし、前記第１の電源
線の電位をＶＣＣとし、前記第１の抵抗の値をＲ１、前
記第２の抵抗の値をＲ２、前記第１の増幅回路の入力電
圧をＶＡとし、前記ダイオードの順方向の電圧降下をＶ
Ｆとすると、 Ｖsat ≧〔ＶＣＣ−Ｒ１・（ＶＡ／Ｒ２）〕−ｎＶＦ の関係式により決めることを特徴とする。

【００１６】本発明の第１の光電変換装置は、光を受け
て電流を発生する第１の受光素子と、前記光の反射光を
受けて前記電流と逆相の電流を発生する第２の受光素子
と、前記第１の受光素子の出力電流を電圧に変換する第
１の電流電圧変換回路と、前記第２の受光素子の出力電
流を電圧に変換する第２の電流電圧変換回路と、前記第
１及び第２の電流電圧変換回路の出力電流を増幅する差
動増幅器とを備え、前記第１及び第２の電流電圧変換回
路が本発明のいずれかの電流電圧変換回路から成ること
を特徴とする。

【００１７】本発明の第２の光電変換装置は、光を受け
て電流を発生する第１の受光素子と、前記光の反射光を
受けて前記電流と逆相の電流を発生する第２の受光素子
と、前記第１の受光素子の出力電流を電圧に変換する第
１の電流電圧変換回路と、前記第２の受光素子の出力電
流を電圧に変換する第２の電流電圧変換回路と、前記第
１及び第２の電流電圧変換回路の出力の加算動作に必要
な基準電圧を発生する基準電源と、前記基準電圧に基づ
いて前記第１及び第２の電流電圧変換回路の出力電圧を
加算する加算器とを備え、前記第１、第２の電流電圧変
換回路及び基準電源が本発明のいずれかの電流電圧変換
回路から成ることを特徴とし、上記目的を達成する。

【００１８】次に、電流電圧変換回路の動作を説明す
る。例えば、本発明の電流電圧変換回路を光磁気記憶装
置の情報読出し部に適用した場合を例に説明する。光磁
気記憶装置では、光磁気記憶媒体に情報を書込むライト
モードやこの情報を消去するイレーズモード時に、第１
の増幅回路が飽和するような大きな電流が入力される。
しかも、光磁気記憶装置のライトモードやイレーズモー
ドの直後にはリードが行われるため、第１の増幅回路の
増幅動作の回復を早めなければならない。

【００１９】したがって、ライトモードやイレーズモー
ドでも第１の増幅回路の増幅動作を継続して置く必要が
ある。換言すれば、第１の増幅回路を非飽和にして置く
必要がある。そこで、第１の増幅回路が飽和しないよう
に、このような大きな電流を定電流源に流入する。この
ためには、ライトモードやイレーズモード時に、スイッ
チ回路をオンして定電流源を動作させる。スイッチ回路
をオンすると、この大きな電流は定電流源に流入され
る。これと共に、帰還抵抗に並列に接続された整流素子
に電流が流れる。整流素子に電流が流れることにより、
第２の増幅回路の入力電圧が上昇する。

【００２０】そして、この入力電圧が第２の増幅回路の
動作基準電圧を越えると、第２の増幅回路は増幅動作を
停止する。この結果、第１の増幅回路が飽和するような
大きな電流が第１の増幅回路に入力されても、第２の増
幅回路の出力は変化しない。したがって、光磁気記憶装
置におけるライトモードやイレーズモード時に、大きな
電流が第１の増幅回路に流入するような場合に第２の増
幅回路の出力を固定することができる。

【００２１】また、光磁気記憶媒体から情報を読み出す
リードモードや情報を検証するベリファイモードでは、
第１の増幅回路に入力する電流は、先のライトモードや
イレーズモード時の電流に比べて数千分の１程度に低下
する。そして、この微小電流ｉは帰還抵抗ＲＦに流入す
ると共に第１の増幅回路によって増幅される。第１の増
幅回路の出力電圧ＶＡはｉ×ＲＦとなって、第２の増幅
回路の入力電圧となる。なお、整流素子には逆バイアス
が印加されるので、整流素子に電流が流れない。そし
て、ライトモードやイレーズモード時に比べてリードモ
ードやベリファイモードでは、第２の増幅回路の入力電
圧が低下する。

【００２２】したがって、入力電圧が第２の増幅回路の
動作基準電圧よりも低くなると、第２の増幅回路は増幅
動作をするようになる。この結果、第２の増幅回路は第
１の増幅回路の出力電圧ＶＡを増幅するので、光磁気記
憶装置のリードモードやベリファイモード時には、第１
の増幅回路の出力電圧ＶＡを増幅した電圧を第２の増幅
回路から得ることがきる。

【００２３】このように本発明の電流電圧変換回路で
は、第１の増幅回路への入力電流が大きくなる場合に
は、スイッチ回路をオンすることにより、定電流源に電
流を流入するとともに、整流素子は第１の増幅回路を非
飽和にしたまま、第２の増幅回路の入力電圧を上昇させ
る。このため、動作基準電圧を越える入力電圧によっ
て、第２の増幅回路の増幅動作を停止できるので、第２
の増幅回路の出力を固定することができる。

【００２４】また、第１の増幅回路への入力電流が小さ
くなる場合には、スイッチ回路をオフすることにより、
非飽和の第１の増幅回路を早期に増幅動作へ回復させる
ことができる。第１の増幅回路が早期に増幅動作を回復
することで、第２の増幅回路は第１の増幅回路の出力を
増幅するようになる。なお、本発明の電流電圧変換回路
において、第２の増幅回路は第１及び第２の抵抗とベー
ス接地のトランジスタとを有し、整流素子はｎ個のダイ
オードを有している。そして、ダイオードの個数ｎが、
前述の関係式により決められているので、ｎ個のダイオ
ードによって、第２の増幅回路のトランジスタの動作を
停止することができる。第２の増幅回路のトランジスタ
の動作が停止することにより、第２の増幅回路の出力を
固定することができる。

【００２５】次に、本発明の第１の光電変換装置の動作
を説明する。まず、第１の受光素子は光を受けて電流を
発生し、第２の受光素子はこの光の反射光を受けて第１
の受光素子の出力電流と逆相の電流を発生する。そし
て、本発明の電流電圧変換回路から成る第１の電流電圧
変換回路は第１の受光素子の出力電流を電圧に変換す
る。この際に、第１の電流電圧変換回路は、第１の受光
素子から第１の増幅回路への入力電流が大きくなる場合
には、スイッチ回路をオンすることにより、定電流源を
動作させて電流を流入するとともに、整流素子は第１の
増幅回路を非飽和にし、第２の増幅回路の動作を停止さ
せて、第２の増幅回路の出力を固定する。

【００２６】同様に、本発明の電流電圧変換回路から成
る第２の電流電圧変換回路は、第２の受光素子から第１
の増幅回路への入力電流が大きくなる場合には、スイッ
チ回路をオンすることにより、定電流源を動作させて電
流を流入するとともに、整流素子は第１の増幅回路を非
飽和にし、第２の増幅回路の動作を停止して第２の増幅
回路の出力を固定する。

【００２７】また、第１及び第２の受光素子から各電流
電圧変換回路の第１の増幅回路への入力電流が小さくな
る場合には、各スイッチ回路をオフすることにより、各
電流電圧変換回路の非飽和の第１の増幅回路は急激に増
幅動作を回復するので、各電流電圧変換回路の第２の増
幅回路は第１の増幅回路の出力に従った電圧を出力す
る。そして、差動増幅器は第１の電流電圧変換回路の出
力電圧と、第２の電流電圧変換回路の逆相の出力電圧を
増幅し、同位相の出力電圧を次段の増幅回路に出力す
る。

【００２８】このように本発明の第１の光電変換装置で
は、第１及び第２の電流電圧変換回路を本発明の電流電
圧変換回路から構成することにより、各電流電圧変換回
路の第１の増幅回路の非飽和、ダイオードの接続個数及
び第２の増幅回路の出力条件等が揃えられるので、第１
及び第２の電流電圧変換回路間の出力オフセットを少な
くすることができる。

【００２９】次に、本発明の第２の光電変換装置の動作
を説明する。まず、第１の受光素子は光を受けて電流を
発生し、第２の受光素子はこの光の反射光を受けて第１
の受光素子の出力電流と逆相の電流を発生する。そし
て、本発明の電流電圧変換回路から成る第１の電流電圧
変換回路は第１の受光素子の出力電流を電圧に変換し、
本発明の電流電圧変換回路から成る第２の電流電圧変換
回路は第２の受光素子の出力電流を電圧に変換する。そ
して、本発明の電流電圧変換回路から成る基準電源は、
加算器に基準電圧を出力する。すると、加算器は基準電
圧に基づいて第１及び第２の電流電圧変換回路の出力電
圧を加算する。

【００３０】このように本発明の第２の光電変換装置で
は、第１、第２の電流電圧変換回路及び基準電源を本発
明の電流電圧変換回路から構成することにより、各電流
電圧変換回路の第１の増幅回路の非飽和、ダイオードの
接続個数及び第２の増幅回路の出力条件等と、基準電源
の第１の増幅回路の非飽和、ダイオードの接続個数及び
第２の増幅回路の出力条件等とを揃えることができるの
で、使用環境が変化した場合でも第１、第２の電流電圧
変換回路と同じ出力条件の基準電圧を基準電源から加算
器に出力することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】次に図を参照しながら本発明の実
施の形態について説明をする。図１〜７は本発明の実施
の形態に係る電流電圧変換回路及び光電変換装置の説明
図である。 （１）第１の実施の形態 図１は、本発明の各実施の形態に係る電流電圧変換回路
の構成図を示している。電流電圧変換回路は光磁気記憶
装置の情報読出し部に適用可能である。電流電圧変換回
路を情報読出し部に適用する場合には、該電流電圧変換
回路の入力に破線円内図に示すようなフォトダイオード
を接続する。

【００３２】また、電流電圧変換回路を情報読出し部の
基準電源に適用する場合には、フォトダイオードは接続
せずに使用する。これら電流電圧変換回路を応用した光
電変換装置については図４（Ａ），（Ｂ）において説明
する。図１において、１１は、入力電流を増幅するトラ
ンスインピーダンスアンプであり、第１の増幅回路の一
例である。トランスインピーダンスアンプ１１の回路例
は図２において詳述する。

【００３３】ＲＦはアンプ１１の出力電圧を入力に帰還
する帰還抵抗であり、トランスインピーダンスとも呼ば
れる。帰還抵抗はアンプ１１の入力と出力との間に接続
されている。１２は帰還抵抗の両端にかかる電圧をクラ
ンプしてアンプを非飽和にするクランプ回路である。ク
ランプ回路１２はｎ個のダイオードＤ１，Ｄ２…を有し
ている。ダイオードの段数の決め方は後述する。ダイオ
ードＤ１，Ｄ２…は整流素子の一例であり、帰還抵抗に
並列に接続されている。整流素子は電界効果トランジス
タをダイオード接続しても良い。

【００３４】１３は入力電流が大きくなったときに該入
力電流を流入する電流吸収回路である。電流吸収回路１
３はアンプ１１の入力に接続されている。電流吸収回路
１３は定電流源２０と、ｎｐｎ型のバイポーラトランジ
スタＱ21、Ｑ22から成るカレントミラー回路と、カレン
トミラー回路を動作させるｎｐｎ型のバイポーラトラン
ジスタＱ23及びこのＱ23にベース電圧を供給する抵抗Ｒ
21、Ｒ22から成る。

【００３５】１４は電流吸収回路１３を動作させるか否
かを選択するスイッチ回路である。スイッチ回路１４は
外部制御信号によって動作する。スイッチ回路１４は入
力電流が大きいときはオンさせる。スイッチ回路１４が
オンすると電流吸収回路１３が動作するので、その電流
は定電流源２０に流入される。入力電流が小さいときは
オフさせる。スイッチ回路１４がオフすると電流吸収回
路１３が非動作になるので、その電流はアンプ１１に入
力される。

【００３６】１５はスイッチ回路１４によって、クラン
プ回路１２及び電流吸収回路１３が動作されたときには
飽和して一定の電圧を出力し、クランプ回路１２及び電
流吸収回路１３が動作されないときは、アンプ１１の出
力に従って電圧を出力する出力イネーブル回路である。
出力イネーブル回路１５は第２の増幅回路の一例であ
り、抵抗Ｒ１、Ｒ２、ｎｐｎ型のバイポーラトランジス
タＱ１、バイアス源（ＶREF ）から成る。

【００３７】抵抗Ｒ１の一端は電源線（第１の電源線）
ＶCCに接続され、その他端は出力ＯＵＴ及びトランジス
タＱ１のコレクタに接続されている。トランジスタＱ１
のベースはバイアス源に接続され、エミッタがアンプ１
１の出力及び抵抗Ｒ２の一端に接続されている。抵抗Ｒ
２の他端は接地線（第２の電源線）ＧNDに接続されてい
る。

【００３８】次に、クランプ用のダイオードの個数ｎの
決め方を説明する。まず、トランジスタＱ１の飽和電圧
をＶsat とし、電源線ＶCCの電位をＶＣＣとし、抵抗Ｒ
１の値をＲ１、抵抗Ｒ２の値をＲ２、アンプ１１の入力
電圧をＶＡとし、ダイオードの順方向の電圧降下をＶＦ
とすると、クランプ用のダイオードの個数ｎは、次式，
すなわち、 Ｖsat ≧〔ＶＣＣ−Ｒ１・（ＶＡ／Ｒ２）〕−ｎＶＦ…（１） によりを決める。この（１）式を用いて実際にダイオー
ドの個数ｎを決めてみる。トランジスタＱ１の飽和電圧
Ｖsat を０．３Ｖとし、ダイオードの順方向の電圧降下
ＶＦを０．７Ｖとする。また、トランスインピーダンス
アンプの性質によりアンプ１１の出力もほぼＶＡにな
る。また、抵抗Ｒ２に流れる電流は、（２）式、すなわ
ち、 ＶＡ／Ｒ２…（２） により与えられる。更に、トランジスタＱ１のコレクタ
電圧ＶＣは、（３）式、すなわち、 ＶＣ＝〔ＶＣＣ−Ｒ１・（ＶＡ／Ｒ２）〕…（３） である。ここで、スイッチ回路１４をオンしてダイオー
ドＤ１，Ｄ２…を動作させると、Ｑ１のエミッタ電圧Ｖ
Ｅは、（４）式、すなわち、 ＶＥ＝０．７×ｎ…（４） となる。したがって、（３），（４）式からＱ１の飽和
電圧Ｖsat の関係式は、 ０．３≧〔ＶＣＣ−Ｒ１・（ＶＡ／Ｒ２）〕−ｎ×０．７…（５） となる。（５）式を満足するダイオードの数を決めれば
良い。電源線ＶCCの電位ＶＣＣを５Ｖ、Ｒ１＝６６Ω、
抵抗Ｒ２の値をＲ２＝２８Ω、ＶＡを１．４Ｖとする
と、ダイオードの数は２になる。本実施の形態ではダイ
オードが２個の場合を例にして説明することにする。

【００３９】なお、図２は、トランスインピーダンスア
ンプの内部構成例を示している。図２において、トラン
スインピーダンスアンプ１１は負荷抵抗Ｒ11、Ｒ12と、
エミッタ接地された入力トランジスタＱ11と、エミッタ
フォロア回路を構成する出力トランジスタＱ12から成
る。ＲＦは帰還抵抗であり、Ｄ１，Ｄ２はクランプ用の
ダイオードである。トランジスタＱ11は、例えば、入力
インピーダンスが１０Ω、入力電圧ＶＡが０．７Ｖで増
幅動作をする。アンプ１１は大きな入力電流が入力され
た場合に、ダイオードＤ１，Ｄ２をオンすることによっ
て、トランジスタＱ11の飽和を防いでいる。

【００４０】次に、図３を参照しながら、電流電圧変換
回路の動作を説明する。動作条件は、バイアス源ＶREF
の電圧ＶＢが２Ｖ程度である。電源線ＶCCが５Ｖであ
る。まず、アンプ１１への入力電流が、該アンプの入力
トランジスタを飽和させてしまうような大きな電流の場
合には、スイッチ回路１４をオンする。すると、定電流
源２０が動作して大きな入力電流は定電流源２０に吸収
される。そして、帰還抵抗ＲＦに並列に接続されたダイ
オードＤ１，Ｄ２は、該帰還抵抗ＲＦの両端にかかる電
圧ＶＡ＝１．４Ｖをクランプしてアンプ１１を非飽和に
する。この際に、ダイオードＤ１，Ｄ２が動作すること
によって出力イネーブル回路１５のトランジスタＱ１は
飽和し、Ｑ１はカットオフになる。すなわち、Ｄ１，Ｄ
２によって、トランジスタＱ１のエミッタ電圧が通常動
作時の０．７Ｖに比べて約２倍の１．４Ｖに固定される
ので、Ｑ１はカットオフする。これにより、Ｑ１にコレ
クタ電流が流れなくなるので、出力イネーブル回路１５
の出力は、電源線ＶCCの電位がそのまま出力電圧ＶＯＵ
Ｔとして出力される。

【００４１】次に、アンプ１１への入力電流が小さくな
る場合には、スイッチ回路１４をオフする。すると、定
電流源２０が動作しなくなるので、小さな入力電流はア
ンプ１１に入力される。そして、非飽和のアンプ１１は
早期に増幅動作を回復するので、アンプ１１は入力電流
を増幅し、トランジスタＱ１はアンプ１１の出力ＶＡ
（例えば、０．７Ｖ）に従った電圧を出力する。ここ
で、トランジスタＱ１のエミッタ抵抗をｒｅとすれば、
Ｑ１は、〔Ｒ１／（ｒｅ＋Ｒ２）〕×ＶＡの電圧を出力
する。

【００４２】このように本発明の各実施の形態に係る電
流電圧変換回路では、アンプ１１への入力電流が大きく
なる場合には、スイッチ回路１４をオンすることによ
り、定電流源２０を動作させて電流を流入するととも
に、ダイオードＤ１，Ｄ２はアンプ１１を非飽和にし、
入力電流に無関係なトランジスタＱ１の動作を停止さ
せ、出力イネーブル回路１５の出力を固定する。また、
アンプ１１への入力電流が小さくなる場合には、スイッ
チ回路１４をオフすることにより、非飽和のアンプ１１
を急激に増幅動作へ回復させることができるので、トラ
ンジスタＱ１はアンプ１１の出力ＶＡに従った電圧〔Ｒ
１／（ｒｅ＋Ｒ２）〕×ＶＡを出力するようになる。

【００４３】なお、本発明の各実施の形態ににおいて、
出力イネーブル回路１５は抵抗Ｒ１、Ｒ２とベース接地
のトランジスタＱ１とを有し、クランプ回路は（１）式
により決められた２個のダイオードＤ１，Ｄ２を有して
いる。このため、ダイオードＤ１，Ｄ２に流れる電流に
よって生ずる電圧により、トランジスタＱ１の動作を停
止させることができる。Ｑ１の動作を停止させることに
より、出力イネーブル回路１５の出力を固定することが
できる。

【００４４】次に、本発明の電流電圧変換回路を応用し
た光磁気記憶装置の情報読出し部の説明をする。図４
（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る光磁気記憶装
置の情報読出し部の構成図である。図５はその情報読出
し部の動作説明図である。情報読出し部は第１の光電変
換装置の一例である。図４（Ａ）において、２１は光磁
気記憶装置の光磁気記憶媒体からの光を受けて電流を発
生するフォトダイオードであり、第１の受光素子の一例
である。２２は、同様に光磁気記憶媒体からの光の反射
光を受けてフォトダイオード２１の出力電流と逆相の電
流を発生するフォトダイオードであり、第２の受光素子
の一例である。２３はフォトダイオード２１の出力電流
を電圧に変換する第１の電流電圧変換回路であり、本発
明の電流電圧変換回路から成る。

【００４５】２４はフォトダイオード２２の出力電流を
電圧に変換する第２の電流電圧変換回路であり、本発明
の電流電圧変換回路から成る。電流電圧変換回路２３及
び２４は図１で説明したようなアンプ１１、帰還抵抗Ｒ
Ｆ、クランプ回路１２、電流吸収回路１３、スイッチ回
路１４及び出力イネーブル回路１５をそれぞれ有してい
る。電流電圧変換回路２３及び２４のクランプ回路１２
もダイオードＤ１，Ｄ２を有し、電流吸収回路１３は定
電流源２０を有している。２５は電流電圧変換回路２
３、２４の出力電流を増幅する差動増幅器である。

【００４６】次に、光磁気記憶装置の光磁気記憶媒体に
ついて説明をする。図５（Ａ）は、光磁気記憶媒体のデ
ータ構造を示すフォーマットである。図５（Ａ）におい
て、ＩＤ（Ｎ）は光磁気記憶媒体の個体識別コードを設
けた領域である。ＩＤ（Ｎ）はリード時に読み取られ
る。ＶＦＯは、光磁気記憶装置のＰＬＬ（位相ループ固
定）回路を動作させる電圧発振コードを設けた領域であ
る。電圧発振コードはリード時に読み取られる。ＭＤは
情報（ＤＡＴＡ）を記憶する領域である。ＭＤ領域は、
ライト時に情報が書き込まれ、リード時に情報が読み取
られ、イレーズ時に情報が消去され、ベリファイ時に情
報の検証が行われる。このライト又はイレーズ時に大き
な電流がアンプ１１の方向に流れる。そして、ＩＤ
（Ｎ）とＩＤ（Ｎ＋１）との間に空きスペースが設けて
ある。この期間に電流電圧変換回路は、クランプ状態の
アンプ１１を増幅動作に復帰しなければならない。無信
号時にも小さな電流がアンプ１１の方向に流れている。

【００４７】次に、図５（Ｂ）を参照しながら、本発明
の第１の実施の形態に係る光磁気記憶装置の情報読出し
部の動作を説明する。まず、ライト又はイレーズ時の情
報読出し部の動作を説明する。図５（Ｂ）において、ラ
イト又はイレーズ時には、フォトダイオード２１から電
流電圧変換回路２３のアンプ１１への入力電流が大きく
なる。通常、ライト又はイレーズ時には、フォトダイオ
ード２１は１０μＡ〜１００μＡの電流を発生する。従
って、電流電圧変換回路２３のスイッチ回路１４をオン
することにより、定電流源２０を動作させてこの電流を
流入する。これとともに、電流電圧変換回路２３のダイ
オードＤ１，Ｄ２はアンプ１１を非飽和にし、出力イネ
ーブル回路１５の動作を停止させる。このときクランプ
回路１２のダイオードＤ１，Ｄ２によって、トランジス
タＱ１のエミッタ電圧が１．４Ｖに固定され、Ｑ１はカ
ットオフになる。これにより、Ｑ１にコレクタ電流が流
れなくなるので、電流電圧変換回路２３の出力イネーブ
ル回路１５は、出力を電源電圧ＶＣＣに固定するように
なる。

【００４８】同様に、フォトダイオード２２から電流電
圧変換回路２４のアンプ１１への入力電流も大きくなっ
ている。従って、電流電圧変換回路２４のスイッチ回路
１４をオンすることにより、定電流源２０を動作させて
電流を流入する。これとともに、電流電圧変換回路２４
のダイオードＤ１，Ｄ２はアンプ１１を非飽和にし、入
力電流に無関係な出力イネーブル回路１５の動作を停止
させる。これにより電流電圧変換回路２４の出力イネー
ブル回路１５の出力は固定される。

【００４９】また、光磁気記憶装置では、図５（Ａ）の
フォーマットで説明したようにライト又はイレーズ時に
大きな電流がアンプ１１の方向に流れ、その直後にリー
ドになる。従って、図５（Ｂ）において、空きスペース
の期間を利用して電流電圧変換回路２３，２４の各アン
プ１１の動作を回復する必要がある。このために電流電
圧変換回路２３，２４の各スイッチ回路１４をオフす
る。これにより、電流電圧変換回路２３、２４の非飽和
の各アンプ１１は急激に増幅動作を回復する。

【００５０】図５（Ｂ）において、Ｔｄはスイッチ回路
１４をオフにした時点からアンプ１１が増幅動作に回復
するまでの遅延時間である。遅延時間Ｔｄは空きスペー
ス期間内に収まっていなければならず、Ｔｄが短いほど
空きスペースの期間を縮めることができるので、高速読
み取り処理が可能となる。なお、リード時には、フォト
ダイオード２１から電流電圧変換回路２３のアンプ１１
への入力電流及びフォトダイオード２２から電流電圧変
換回路２４のアンプ１１への入力電流が小さくなる。リ
ード時の電流は、ライト又はイレーズ時の電流１０μＡ
〜１００μＡに比べて数１００ｎＡ〜数μＡ程度と小さ
くなる。

【００５１】そして、フォトダイオード２１は、例え
ば、光磁気記憶媒体のＩＤ領域からの光を受けて電流を
発生し、フォトダイオード２２はこの光を図８（Ａ）で
説明したような偏光ビームスプリッタを介して受光し、
フォトダイオード２１の出力電流と逆相の電流を発生す
る。すると、電流電圧変換回路２３はフォトダイオード
２１の出力電流を電圧に変換し、電流電圧変換回路２４
はフォトダイオード２２の出力電流を電圧に変換する。

【００５２】各電流電圧変換回路２３、２４の出力イネ
ーブル回路１５はアンプ１１の出力に従った電圧を出力
するようになる。そして、差動増幅器２５は電流電圧変
換回路２３の出力電圧と、電流電圧変換回路２４の逆相
の出力電圧を増幅し、同位相の出力電圧を次段アンプに
出力する。このようにして、本発明の第１の実施の形態
に係る光電変換装置では、電流電圧変換回路２３、２４
を本発明の電流電圧変換回路から構成することにより、
各電流電圧変換回路２３、２４のアンプ１１の非飽和、
クランプ回路１２のダイオードの接続個数及び出力イネ
ーブル回路１５の出力条件等が揃えられるので、アンプ
１１の動作切り換え時間の短縮を図りつつ、電流電圧変
換回路２３、２４間の出力オフセットを少なくすること
ができる。

【００５３】次に、クランプ用のダイオードの個数と出
力オフセットの関係についてシミュレーションをした結
果について説明する。図６及び図７は、本発明に係る電
流電圧変換回路の出力電圧レベルを示す図である。図６
及び図７において、縦軸は電流電圧変換回路の出力電圧
であり、横軸は印加時間である。ＶＯＵＴ１ｘは電流電
圧変換回路２３の出力電圧レベルであり、ＶＯＵＴ２ｘ
は電流電圧変換回路２４の出力電圧レベルである。ｘは
１と２を採る。ｘ＝１は、クランプ用のダイオードが１
個の場合であり、電流電圧変換回路２３の出力電圧レベ
ルをＶＯＵＴ11と記述し、同様に、電流電圧変換回路２
４の出力電圧レベルをＶＯＵＴ21と記述する。ｘ＝２
は、クランプ用のダイオードが２個の場合であり、電流
電圧変換回路２３の出力電圧レベルをＶＯＵＴ12と記述
し、電流電圧変換回路２４の出力電圧レベルをＶＯＵＴ
22と記述している。

【００５４】シミュレーションの動作条件は、電流電圧
変換回路２３及び２４の入力に共通の定電流源２６を接
続し、定電流源２６から４００、２００、１００、５０
μＡの電流を入力する。そして、クランプ用のダイオー
ドが２個の場合と１個の場合について電流電圧変換回路
２３及び２４の出力電圧ＶＯＵＴ12、ＶＯＵＴ22、ＶＯ
ＵＴ11、ＶＯＵＴ21を求める。次に、出力電圧ＶＯＵＴ
12、ＶＯＵＴ22から出力オフセットＶoff2を求め、ＶＯ
ＵＴ11、ＶＯＵＴ21からＶoff1を求め、このＶoff1及び
Ｖoff2を比較してダイオードの設置個数による効果を評
価した。

【００５５】図６において、クランプ用のダイオードが
２個で、電流が４００、２００、１００、５０μＡの場
合、平均してＶＯＵＴ12が２．８９５Ｖとなった。ま
た、ＶＯＵＴ22が２．８２５Ｖとなった。そして、出力
オフセットＶoff2が７０ｍＶを生じていた。また、図７
において、クランプ用のダイオードが１個で、電流が４
００、２００、１００、５０μＡの場合、平均してＶＯ
ＵＴ12が２．９３２Ｖとなった。また、ＶＯＵＴ22が
２．７７８Ｖとなった。そして、出力オフセットＶoff1
が１５４ｍＶを生じていた。

【００５６】これら２つのシミュレーション結果からク
ランプ用のダイオードが１個の場合に比べて、ダイオー
ドが２個の場合の方が出力オフセットを１／２に低減で
きることが明確になった。このように出力オフセットが
少なくなると、信号の立ち上がりで動作する直結アンプ
の動作スピードが高速化できる。 （２）第２の実施の形態 図４（Ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る光磁気
記憶装置の情報読み取り部の構成図を示している。第２
の実施の形態では第１の実施の形態と異なり、情報読み
取り部に電流電流変換回路と同じ構成の基準電源を接続
するものである。

【００５７】すなわち、第２の実施の形態に係る情報読
み取り部は、図４（Ｂ）において、光磁気記憶装置の光
磁気記憶媒体からの光を受けて電流を発生するフォトダ
イオード３１と、同様に光磁気記憶媒体からの光の反射
光を受けてフォトダイオード３１の出力電流と逆相の電
流を発生するフォトダイオード３２と、フォトダイオー
ド３１の出力電流を電圧に変換する第１の電流電圧変換
回路３３と、フォトダイオード３２の出力電流を電圧に
変換する第２の電流電圧変換回路３４と、電流電圧変換
回路３３、３４の出力の加算動作に必要な基準電圧（Ｖ
Ｒ）を発生する基準電源３５と、基準電圧に基づいて電
流電圧変換回路３３、３４の出力電圧を加算する加算ア
ンプ３６から成る。そして、電流電圧変換回路３３、３
４及び基準電源３５が本発明の電流電圧変換回路から成
る。

【００５８】すなわち、電流電圧変換回路３３、３４及
び基準電源３５は図１で説明したようなアンプ１１、帰
還抵抗ＲＦ、クランプ回路１２、電流吸収回路１３、ス
イッチ回路１４及び出力イネーブル回路１５をそれぞれ
有している。電流電圧変換回路３３、３４及び基準電源
３５のクランプ回路１２もダイオードＤ１，Ｄ２を有
し、電流吸収回路１３は定電流源２０を有している。そ
の他の構成及び第１の実施の形態と同じ名称のものは、
同じ機能を有するため、その説明を省略する。

【００５９】次に、本発明の第２の実施の形態に係る光
磁気記憶装置の情報読出し部の動作を説明する。まず、
フォトダイオード３１は光を受けて電流を発生し、フォ
トダイオード３２はこの光の反射光を受けてフォトダイ
オード３１の出力電流と逆相の電流を発生する。そし
て、電流電圧変換回路３３はフォトダイオード３１の出
力電流を電圧に変換し、電流電圧変換回路３４はフォト
ダイオード３２の出力電流を電圧に変換する。そして、
基準電源３５は、加算アンプ３６に基準電圧を出力す
る。すると、加算アンプ３６は基準電圧に基づいて電流
電圧変換回路３３と３４の出力電圧を加算する。

【００６０】このようにして本発明の第２の実施の形態
に係る光電変換装置では、第１、第２の電流電圧変換回
路３３、３４及び基準電源３５を本発明の電流電圧変換
回路から構成することにより、各電流電圧変換回路３
３、３４のアンプ１１の非飽和、クランプ回路１２のダ
イオードの接続個数及び出力イネーブル回路１５の出力
条件等と、基準電源のアンプ１１の非飽和、クランプ回
路１２のダイオードの接続個数及び出力イネーブル回路
１５の出力条件等とを揃えることができるので、温度、
入力電流の強弱等の使用環境が変化した場合でも、電流
電圧変換回路３３、３４と同じ出力条件の基準電圧を基
準電源３５から加算器３６に出力することができる。

【００６１】これにより、使用環境の変化による加算器
３６の加算動作を正確に行うことができる。従って、電
流電圧変換回路３３、３４及び基準電源３５を応用した
高精度で、高速読出し可能な情報読出し部が提供でき
る。この結果、記憶密度が倍密、４倍密になる光磁気記
憶装置の情報読出し部に十分対処できる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電流電圧
変換回路によれば、第１の増幅回路への入力電流が大き
くなる場合には、スイッチ回路をオンすることにより、
定電流源を動作させて電流を流入するとともに、整流素
子は第１の増幅回路を非飽和にし、入力電流に無関係な
第２の増幅回路の動作を停止させるようになる。また、
第１の増幅回路への入力電流が小さくなる場合には、ス
イッチ回路をオフすることにより、非飽和の第１の増幅
回路を急激に増幅動作へ回復させることができる。

【００６３】本発明の光電変換装置では第１及び第２の
電流電圧変換回路を本発明の電流電圧変換回路から構成
することにより、各電流電圧変換回路の第１の増幅回路
の非飽和、ダイオードの接続個数及び第２の増幅回路の
出力条件等が揃えられるので、第１及び第２の電流電圧
変換回路間の出力オフセットを少なくすることができ
る。

【００６４】本発明の他の光電変換装置では、第１、第
２の電流電圧変換回路及び基準電源を本発明の電流電圧
変換回路から構成することにより、第１、第２の電流電
圧変換回路及び基準電源の各々の第１の増幅回路の非飽
和、ダイオードの接続個数及び第２の増幅回路の出力条
件を揃えることができるので、使用環境が変化した場合
でも第１、第２の電流電圧変換回路と同じ条件により発
生した基準電圧を加算器に出力することができる。

【００６５】このような電流電圧変換回路を応用した高
速読出し可能な光電変換装置により、高密度化する光磁
気記憶装置の情報読出し部を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施の形態に係る電流電圧変換回路
の構成図である。

【図２】本発明の各実施の形態に係るトランスインピー
ダンスアンプの内部構成図である。

【図３】本発明の各実施の形態に係る電流電圧変換回路
の動作説明図である。

【図４】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る光電
変換装置の構成図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る情報読出し部
の動作説明図である。

【図６】本発明の各実施の形態に係る光電変換装置の出
力電圧（改善後）を比較する図である。

【図７】本発明の各実施の形態に係る光電変換装置の出
力電圧（改善前）を比較する図である。

【図８】従来例に係る光電変換装置及びその電流電圧変
換回路の構成図である。

【符号の説明】

１，６，１１…アンプ（第１の増幅回路）、１２…クラ
ンプ回路、９，１３…電流吸収回路、１０，１４…スイ
ッチ回路、１５…出力イネーブル回路（第２の増幅回
路）、１，３，２１，２２，３１，３２…フォトダイオ
ード、２，４，２２，２３，３３，３４…電流電圧変換
回路、５，２５…差動増幅器、３５…基準電源、３６…
加算アンプ、８，Ｄ１，Ｄ２…ダイオード、７，ＲＦ…
帰還抵抗、２０…定電流源、Ｑ１，Ｑ11，Ｑ12，Ｑ21，
Ｑ22，Ｑ23…トランジスタ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ11, Ｒ12,
Ｒ21, Ｒ22…抵抗、100 …光磁気記憶媒体、200 …情報
読み取り部、201 …レーザ光源、202 ，206 …偏光ビー
ムスプリッタ、203 …ミラー、204 …レンズ、205 …１
／２波長板、207 …光電変換装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力電流を増幅する第１の増幅回路と、 前記第１の増幅回路の入力と出力との間に接続された帰
   還抵抗と、 前記帰還抵抗に並列に接続された整流素子と、 前記第１の増幅回路の入力に接続され、該入力電流を流
   入する定電流源と、 前記整流素子及び定電流源を動作させるか否かを選択す
   るスイッチ回路と、 前記第１の増幅回路の出力に接続され、前記入力電圧が
   動作基準電圧を越えるときは増幅動作を停止し、動作基
   準電圧を越えないときは前記第１の増幅回路の出力電圧
   を増幅する第２の増幅回路とを備えていることを特徴と
   する電流電圧変換回路。
2. 【請求項２】 前記第２の増幅回路は、一端が第１の電
   源線に接続された第１の抵抗と、コレクタが前記第１の
   抵抗の他端及び出力部に接続され、ベースがバイアス源
   に接続され、かつ、エミッタが前記第１の増幅回路の出
   力に接続されたトランジスタと、一端が前記トランジス
   タのエミッタに接続され、他端が第２の電源線に接続さ
   れた第２の抵抗とを有していることを特徴とする請求項
   １記載の電流電圧変換回路。
3. 【請求項３】 前記整流素子はｎ個のダイオードから成
   り、個数ｎは、 前記第２の増幅回路のトランジスタの飽和電圧をＶsat
   とし、前記第１の電源線の電位をＶＣＣとし、前記第１
   の抵抗の値をＲ１、前記第２の抵抗の値をＲ２、前記第
   ２の増幅回路の入力電圧をＶＡとし、前記ダイオードの
   順方向の電圧降下をＶＦとすると、 Ｖsat ≧〔ＶＣＣ−Ｒ１・（ＶＡ／Ｒ２）〕−ｎＶＦ の関係式により決めることを特徴とする請求項２記載の
   電流電圧変換回路。
4. 【請求項４】 光を受けて電流を発生する第１の受光素
   子と、前記光の反射光を受けて前記電流と逆相の電流を
   発生する第２の受光素子と、前記第１の受光素子の出力
   電流を電圧に変換する第１の電流電圧変換回路と、前記
   第２の受光素子の出力電流を電圧に変換する第２の電流
   電圧変換回路と、前記第１及び第２の電流電圧変換回路
   の出力電流を増幅する差動増幅器とを備え、 前記第１及び第２の電流電圧変換回路が請求項１、請求
   項２又は請求項３記載のいずれかの電流電圧変換回路か
   ら成ることを特徴とする光電変換装置。
5. 【請求項５】 光を受けて電流を発生する第１の受光素
   子と、前記光の反射光を受けて前記電流と逆相の電流を
   発生する第２の受光素子と、前記第１の受光素子の出力
   電流を電圧に変換する第１の電流電圧変換回路と、前記
   第２の受光素子の出力電流を電圧に変換する第２の電流
   電圧変換回路と、前記第１及び第２の電流電圧変換回路
   の出力の加算動作に必要な基準電圧を発生する基準電源
   と、前記基準電圧に基づいて前記第１及び第２の電流電
   圧変換回路の出力電圧を加算する加算器とを備え、 前記第１、第２の電流電圧変換回路及び基準電源が請求
   項１、請求項２又は請求項３記載のいずれかの電流電圧
   変換回路から成ることを特徴とする光電変換装置。