JP4069525B2

JP4069525B2 - 半導体受光装置及び光ディスク装置

Info

Publication number: JP4069525B2
Application number: JP32233898A
Authority: JP
Inventors: 真二高倉
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1998-11-12
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2018-11-12
Also published as: JP2000149288A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＤ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等の光ディスク装置に使用して好適な光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ディスク装置の光ピックアップ即ち光学系は例えば図３に示す如く構成されている。即ち、図３において、１は光源を示し、この光源１は例えばレーザダイオードにより構成する。
【０００３】
このレーザダイオード１よりのレーザビームを回折格子２を介して偏光ビームスプリッタ３に供給する。この回折格子２を通過した光は直進する方向で光量が一番強い零次光と、その両側に、位置、光量が対称的に現れる２つの一次光となる。
【０００４】
即ち、この回折格子２はレーザダイオード１よりのレーザビームを一本のメインビームと二本のサイドビームの三本に分離する働きをする。この中央の零次光のメインビームはコンパクトディスク装置（ＣＤ）ではピットの信号検出とフォーカスエラー検出とに使用され、その両側のサイドビームはピットを正しくなぞるためのトラッキングエラー検出に使用される。
【０００５】
この偏光ビームスプリッタ３を通過したレーザビームをこのレーザビームを平行光束にするコリメータレンズ４、１／４波長板５及びアクチュエータ６に設けられた対物レンズ７を介して光ディスク８に照射する如くする。
【０００６】
この光ディスク８よりのレーザビームの反射光を対物レンズ７、１／４波長板５及びコリメータレンズ４を介して偏光ビームスプリッタ３に供給して反射し、この偏光ビームスプリッタ３よりの反射光を円筒レンズより成る中間レンズ９を介して光検出器を構成するフォトダイオード等より成る半導体受光装置１０に供給する如くする。
【０００７】
従来のコンパクトディスク装置のこの光検出器を構成する半導体受光装置１０は図４に模式的配置図として示す如く、中央に４分割の４個のフォトダイオードで構成する受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが設けられ、その両側に２個のフォトダイオードで構成する受光領域Ｅ，Ｆが設けられたものである。
【０００８】
この場合、この４分割の４個の受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄには図４に示す如く、メインビーム１ａが照射される如くなされ、フォーカスエラー信号及びデジタル信号を検出する如くなされている。
【０００９】
また受光領域Ｅ及びＦには夫々サイドビーム１ｂ及び１ｃが照射される如くなされており、トラッキングエラーを検出し、トラッキングエラー信号を得る如くなされている。この従来の半導体受光装置１０における、この受光領域Ｅ及びＦの中心間の間隔（ピッチ）とこのサイドビーム１ｂ及び１ｃの中心間の間隔（ピッチ）は略等しくなる如くしていた。
【００１０】
また、従来のミニディスク装置のこの光検出器を構成する半導体受光装置は図５に模式的配置図として示す如く、中央に４分割の４個のフォトダイオードで構成する受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが設けられ、その両側に、２個のフォトダイオードで構成する受光領域Ｅ，Ｆが設けられ、更に中央の４個の受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの前後に、２個のフォトダイオードで構成する受光領域Ｉ，Ｊが設けられたものである。
【００１１】
この場合、この４分割の４個の受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄには図５に示す如く、メインビーム１ａが照射される如くなされ、フォーカスエラー信号を検出する如くなされている。
【００１２】
また、受光領域Ｅ及びＦには夫々サイドビーム１ｂ及び１ｃが照射される如くなされており、トラッキングエラーを検出し、トラッキングエラー信号を得る如くなされている。このミニディスク装置の半導体受光装置においても、従来は、この受光領域Ｅ及びＦの中心間の間隔（ピッチ）をこのサイドビーム１ｂ及び１ｃの中心間の間隔（ピッチ）と略等しくなる如くしていた。
【００１３】
また受光領域Ｉ及びＪにも夫々レーザビームが照射する如くなされ、デジタル信号を検出する如くなされている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述コンパクトディスク装置において、受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと受光領域Ｅ，Ｆとは全く異なる信号を検出するため、それぞれの間に生ずるクロストークが非常に小さいことが要求される。
【００１５】
また、ミニディスク装置においても、受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、受光領域Ｅ，Ｆ、受光領域Ｉ，Ｊは、それぞれ全く異なる信号を検出するため、それぞれの間に生ずるクロストークが非常に小さいことが要求される。
【００１６】
即ち、オントラック状態ではトラッキングエラー信号（Ｅ₀−Ｆ₀）は零になる必要がある。ここでは、Ｅ₀は受光領域Ｅに得られる信号、Ｆ₀は受光領域Ｆに得られる信号を示す。
【００１７】
しかし、メインビーム１ａによる光電流がクロストークによりこの受光領域Ｅ，Ｆに漏れると、このトラッキングエラー信号（Ｅ₀−Ｆ₀）が零にならないという問題を起こす。つまりメインビーム１ａ、サイドビーム１ｂ，１ｃのビーム群が、その相対的位置を保ったまま若干左右に振動した場合、左に移動したときにはこのトラッキングエラー信号（Ｅ₀−Ｆ₀）は零より大きくなり、逆に右に移動したときには、このトラッキングエラー信号（Ｅ₀−Ｆ₀）は零より小さくなる。
【００１８】
これは、このビーム群が左に移動したときはメインビーム１ａからの受光領域Ｅへの漏れの増大によりこの受光領域Ｅよりの出力信号Ｅ₀が上昇し、逆にこのビーム群が右に移動したときはメインビーム１ａからの受光領域Ｆへの漏れの増大により受光領域Ｆよりの出力信号Ｆ₀が上昇するためである。
【００１９】
然しながら、一般に１チップ内で隣接して形成された受光領域間には、クロストークを生ずる。特に、フォトダイオード等の受光素子とバイポーラトランジスタ等の半導体素子とを集積し１チップ化した半導体受光装置においては、単体のフォトダイオードと比べて半導体基板の不純物濃度が低いため、半導体基板内で発生した光キャリアの寿命が長く、各フォトダイオード間のクロストークが大きくなってしまう。
【００２０】
このフォトダイオード（受光領域）の間隔を大きくとることによりフォトダイオード（受光領域）間のクロストークを低減させることができるが、このときはチップサイズが大きくなるため、光学系の設計上この光ピックアップが大きくなってしまう等の不都合が生じると共にコストアップする不都合がある。
【００２１】
本発明は斯る点に鑑み、フォトダイオード（受光領域）間のクロストークが大きい場合においても、見かけ上、クロストークを低減することができるようにすることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明光ディスク装置は、第１のトラッキングエラー検出用受光領域、フォーカスエラー検出用受光領域及び第２のトラッキングエラー検出用受光領域が順次隣接して配された１チップ半導体受光装置を設けると共にこの第１のトラッキングエラー検出用受光領域、フォーカスエラー検出用受光領域及び第２のトラッキングエラー検出用受光領域に夫々第１、第２及び第３のレーザビームを照射するようにし、この第１及び第２のトラッキングエラー検出用受光領域に得られる信号に基づいてトラッキングサーボを行なうと共にこのフォーカスエラー検出用受光領域に得られる信号に基づいてフォーカスサーボを行なうようにした光ディスク装置において、この第１及び第２のトラッキングエラー検出用受光領域のピッチをこの第１及び第３のレーザビームのピッチより小さくし、この第１、第２及び第３のレーザビームが相対関係を保ったまま、左又は右方向に移動したときに、この第２のレーザビームからの、この第１又は第２のトラッキングエラー検出用受光領域に対する漏れ電流の増大に対応してこの第１又は第３のレーザビームがこの第１又は第２のトラッキングエラー検出用受光領域からはみ出すようにして、この第１及び第２のトラッキングエラー検出用受光領域におけるこの第２のレーザビームの漏れ電流を相殺し、この第１及び第２のトラッキングエラー検出用受光領域の出力信号の変動を抑えるようにしたものである。
【００２６】
斯る本発明によれば、第１及び第２のトラッキングエラー検出用受光領域のピッチをこの第１及び第３のレーザビームのピッチより小さくしたので、レーザビーム群がその相対的位置関係を保ったまま一方向に移動したときは、メインビームからの例えば第１のトラッキングエラー検出用受光領域Ｅに対する漏れ電流は増大するが、この第１のトラッキングエラー検出用の受光領域Ｅを照射しているレーザビーム（サイドビーム１ｂ）が、この第１のトラッキングエラー検出用受光領域Ｅからはみ出すために、このレーザビーム（サイドビーム１ｂ）による光電流が減少し、結果として、この第１のトラッキングエラー検出用受光領域Ｅの出力信号の変動が抑えられる。
【００２７】
逆に、レーザビーム群がその相対的位置関係を保ったまま、他方向に移動したときは、メインビームからの第２のトラッキングエラー検出用受光領域Ｆに対する漏れ電流は増大するが、この第２のトラッキングエラー検出用受光領域Ｆを照射しているレーザビーム（サイドビーム１ｃ）がこの第２のトラッキングエラー検出用受光領域Ｆからはみ出すために、このレーザビーム（サイドビーム１ｃ）による光電流が減少し、結果として、この第２のトラッキングエラー検出用受光領域Ｆの出力信号の変動が抑えられる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明光ディスク装置の実施の形態の例につき説明する。
本例による光ディスク装置の光ピックアップ即ち光学系も例えば図３に示す如く構成する。
【００２９】
即ち、光源としてのレーザダイオード１よりのレーザビームを回折格子２を介して偏光ビームスプリッタ３に供給する。この回折格子２を通過した光は直進する方向で光量が一番強い零次光と、その両側に位置、光量が対称的に現れる２つの一次光となる。
【００３０】
即ち、この回折格子２はレーザダイオード１よりのレーザビームを一本のメインビーム１ａと二本のサイドビーム１ｂ，１ｃの三本のビームに分離する働きをする。この中央の零次光のメインビーム１ａはコンパクトディスク装置ではピットの信号検出とフォーカスエラー検出とに使用され、その両側のサイドビーム１ｂ，１ｃはピットを正しくなぞるためのトラッキングエラー検出に使用される。
【００３１】
この偏光ビームスプリッタ３を通過したレーザビームをこのレーザビームを平行光束にするコリメータレンズ４、１／４波長板５及びアクチュエータ６に設けられた対物レンズ７を介して光ディスク８に照射する如くする。
【００３２】
この光ディスク８よりのレーザビームの反射光を、対物レンズ７、１／４波長板５及びコリメータレンズ４を介して偏光ビームスプリッタ３に供給して反射し、この偏光ビームのスプリッタ３よりの反射光を円筒レンズより成る中間レンズ９を介して光検出器を構成するフォトダイオード等より成る半導体受光装置１０に供給する如くする。
【００３３】
本例によるミニディスク装置のこの光検出器を構成する半導体受光装置は、図１に模式的配置図として示す如く、中央に４分割の４個のフォトダイオードで構成する受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが設けられ、その両側に２個のフォトダイオードで構成する受光領域Ｅ，Ｆが設けられ、更に中央の４個の受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの進行方向の前後に２個のフォトダイオードで構成する受光領域Ｉ，Ｊを設ける。
【００３４】
この場合、この中央の４分割の４個の受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄには図１に示す如く、メインビーム１ａが照射される如くなされ、この４個の受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄよりの出力信号よりフォーカスエラー信号を得る如くし、この得られたフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスサーボを行なう如くしている。
【００３５】
また、受光領域Ｅ及びＦには夫々サイドビーム１ｂ及び１ｃが照射される如くなされており、この受光領域Ｅ及びＦの夫々の出力信号Ｅ₀及びＦ₀よりトラッキングエラー信号（Ｅ₀−Ｆ₀）を得、このトラッキングエラー信号（Ｅ₀−Ｆ₀）に基づいてトラッキングサーボを行う如くしている。
【００３６】
本例においては受光領域Ｅ及びＦの夫々の中心間の間隔（ピッチ）をサイドビーム１ｂ及び１ｃの中心間の間隔（ピッチ）よりも所定長小さくする如くする。
【００３７】
本例においては、メインビーム１ａの中心と夫々のサイドビーム１ｂ，１ｃの中心との間隔を夫々２０９μｍとし、またメインビーム１ａとサイドビーム１ｂ，１ｃとの光強度比が７３：１０であったときに、この受光領域Ｅ及びＦの横方向の中心間隔を図２Ｂに示す如く３９５μｍとした。この場合サイドビーム１ｂ及び１ｃの中心間の間隔は４１８μｍである。
【００３８】
斯る本例によれば、トラッキングエラー検出用受光領域Ｅ及びＦのピッチをこのサイドビーム１ｂ及び１ｃのピッチより所定長さ小さくしたので、レーザビーム１ａ，１ｂ，１ｃがその相対的位置関係を保ったまま一方向に移動したときは、メインビーム１ａからの例えばトラッキングエラー検出用受光領域Ｅに対する漏れ電流は増大するが、このトラッキングエラー検出用の受光領域Ｅを照射しているサイドビーム１ｂがこのトラッキングエラー検出用受光領域Ｅからはみ出すために、このサイドビーム１ｂによる光電流が減少し、結果として、このトラッキングエラー検出用受光領域Ｅの出力信号の変動が抑えられる。
【００３９】
また、逆に、レーザビーム群１ａ，１ｂ，１ｃがその相対的位置関係を保ったまま、他方向に移動したときは、メインビーム１ａからのトラッキングエラー検出用受光領域Ｆに対する漏れ電流は増大するが、このトラッキングエラー検出用受光領域Ｆを照射しているサイドビーム１ｃがこのトラッキングエラー検出用受光領域Ｆからはみ出すために、このサイドビーム１ｃによる光電流が減少し、結果として、このトラッキングエラー検出用受光領域Ｆの出力信号の変動が抑えられる。
【００４０】
因みに上述例同様にメインビーム１ａの中心とサイドビーム１ｂ，１ｃの中心との間隔を夫々２０９μｍとし、またメインビーム１ａとサイドビーム１ｂ，１ｃとの光強度比が７３：１０としたミニディスク装置における光ピックアップの半導体受光装置の受光領域の寸法を図２Ａ，Ｂ，Ｃに示す如く変化したときのトラッキングエラー信号に与える影響を調べてみた。
【００４１】
即ち、図２Ａ，Ｂ及びＣの夫々の４つの受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの中心と受光領域Ｅ又はＦの中心との間隔（ピッチ）を夫々２０２．５μｍ，１９７．５μｍ及び１９２．５μｍとした。この場合、受光領域間のクロストークを同じにするため受光領域の間隔は同じ（例えば６０μｍ）とし、左右の受光領域Ｅ，Ｆを変化させることで受光領域Ｅ及びＦの中心間の間隔（ピッチ）を変えている。
【００４２】
上述において、レーザビーム群が３０μｍ程度左右に振動したときに、通常４００ｍＶ程度のトラッキングエラー信号に与える影響は図２Ａ，Ｂ及びＣに示す如き構成では夫々１０％、０％及び−１５％となった。この本例によるミニディスク装置では図２Ｂの受光領域の寸法を持った半導体受光装置が最適である。
【００４３】
また、ミニディスク装置の図１及び図２例においては受光領域Ｉ及びＪにも夫々レーザビームを照射する如くなされ、この受光領域Ｉ及びＪによりデジタル信号を検出する如くなされる。
【００４４】
本例によれば、トラッキングエラー検出用受光領域Ｅ及びＦの中心間の間隔（ピッチ）をこのサイドビーム１ｂ及び１ｃのピッチより小さくしたので、レーザビーム群１ａ，１ｂ，１ｃがその相対的位置関係を保ったまま左方向に移動したときは、メインビーム１ａからのトラッキングエラー検出用受光領域Ｅに対する漏れ電流は増大するが、このトラッキングエラー検出用受光領域Ｅを照射しているサイドビーム１ｂが、この受光領域Ｅからはみ出すために、このサイドビーム１ｂによる光電流が減少し、結果として、このトラッキングエラー検出用受光領域Ｅの出力信号の変動が抑えられる。
【００４５】
また、逆にこのレーザビーム群１ａ，１ｂ，１ｃがその相対的位置関係を保ったまま、右方向に移動したときは、メインビーム１ａからトラッキングエラー検出用受光領域Ｆに対する漏れ電流は増大するが、このトラッキングエラー検出用受光領域Ｆを照射しているサイドビーム１ｃが、この受光領域Ｆからはみ出すために、このサイドビーム１ｃによる光電流が減少し、結果として、このトラッキングエラー検出用受光領域Ｆの出力信号の変動が抑えられる。
【００４６】
従って、本例によれば、特別な手段をこうずることなく、受光領域間のクロストークを見かけ上小さくすることができ、このクロストークの影響を低減するのに製造コストを増加させない利益がある。
【００４７】
尚、本発明は上述例に限らず、同一種類の光ピックアップであっても、それぞれの受光領域に照射されるレーザビームの光強度比、半導体受光装置の受光領域のクロストークの大きさにより、この受光領域のピッチ、受光領域の寸法を最適化する必要がある。
【００４８】
また、上述例は本発明をミニディスク装置に適用した例につき述べたが、本発明を、ＣＤ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等その他光ディスク装置に適用できることは容易に理解できよう。
【００４９】
また、本発明は上述例に限ることなく、本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得ることは勿論である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば特別な手段をこうずることなく、受光領域間のクロストークを見かけ上小さくすることができ、このクロストークの影響を低減するのに製造コストを増加させない利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例を示す模式図である。
【図２】本発明の説明に供する模式図である。
【図３】光ピックアップの例を示す構成図である。
【図４】従来の説明に供する模式図である。
【図５】従来の説明に供する模式図である。
【符号の説明】
１‥‥レーザダイオード、１ａ‥‥メインビーム、１ｂ，１ｃ‥‥サイドビーム、２‥‥回折格子、３‥‥ビームスプリッタ、４‥‥コリメータレンズ、５‥‥１／４波長板、６‥‥アクチュエータ、７‥‥対物レンズ、８‥‥光ディスク、１０‥‥半導体受光装置、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｉ，Ｊ‥‥受光領域

Claims

第１のトラッキングエラー検出用受光領域、フォーカスエラー検出用受光領域及び第２のトラッキングエラー検出用受光領域が順次隣接して配された１チップ半導体受光装置を設けると共に前記第１のトラッキングエラー検出用受光領域、フォーカスエラー検出用受光領域及び第２のトラッキングエラー検出用受光領域に夫々第１、第２及び第３のレーザビームを照射するようにし、前記第１及び第２のトラッキングエラー検出用受光領域に得られる信号に基づいてトラッキングサーボを行なうと共に前記フォーカスエラー検出用受光領域に得られる信号に基づいてフォーカスサーボを行なうようにした光ディスク装置において、
前記第１及び第２のトラッキングエラー検出用受光領域のピッチを前記第１及び第３のレーザビームのピッチより小さくし、前記第１、第２及び第３のレーザビームが相対関係を保ったまま、左又は右方向に移動したときに、前記第２のレーザビームからの、前記第１又は第２のトラッキングエラー検出用受光領域に対する漏れ電流の増大に対応して前記第１又は第３のレーザビームが前記第１又は第２のトラッキングエラー検出用受光領域からはみ出すようにして、前記第１及び第２のトラッキングエラー検出用受光領域における前記第２のレーザビームの漏れ電流を相殺し、前記第１及び第２のトラッキングエラー検出用受光領域の出力信号の変動を抑えるようにしたことを特徴とする光ディスク装置。