JP4167988B2 - 光ピックアップ用受光素子 - Google Patents

Description

この発明は、光ピックアップ用受光素子に関し、特に３スポット法によって光照射する光ピックアップ装置に用いると好適な光ピックアップ用受光素子に関する。

従来より、光ピックアップ装置を構成するには、レーザービームを放射する半導体レーザ,ビームスプリッタ,対物レンズおよび光ピックアップ用受光素子の他、必要に応じて、フォーカシング誤差信号を検出する光学系として平行平板のハーフミラー及び凹レンズ、トラッキング誤差信号を検出する光学系として回折格子、ビーム形状整形用光学系としてコリメータレンズを用いる。

図７に代表的な光ピックアップ装置を示す。図７において、光源である半導体レーザ１からのレーザービームは、回折格子２を通った後、ハーフミラー３で反射されて向きを９０°変える。そして、コリメータレンズ４で平行化され、ミラー５でディスク７の方向に向きを９０°変え、対物レンズ６によって集光されてディスク７上の信号面に焦点が合わせられる。上記信号面は、一様に高い反射率を有する鏡面となっている。そして、上記信号面で反射されたレーザービームは、再び同じ対物レンズ６を通り、ミラー５,コリメータレンズ４,ハーフミラー３および凹レンズ８を通過して、光ピックアップ用受光素子９に入射される。そして、光ピックアップ用受光素子９によって、電気信号に変換されるのである。

ＣＤ(コンパクトディスク)の信号再生等においては、ディスク上に形成されたピットの有無によってレーザービームの反射状況が変化し、この反射状況の変化に伴って変化する光の回折現象を利用している。そして、この光の回折現象の変化に伴う光量変化が光ピックアップ用受光素子９によって電気信号に変換されて、再生信号となるのである。

図７に示した光ピックアップ用受光素子９のフォトダイオード部を、図８に示す。上記フォトダイオード部は、１つのメインフォトダイオード１１と、第１サブフォトダイオード１２および第２サブフォトダイオード１３でなる２つのサブフォトダイオードとの、３つの部分に分かれている。メインフォトダイオード部１１はフォーカシング誤差信号の検出を行うのに用いられ、２つのサブフォトダイオード１２,１３はトラッキング誤差信号の検出を行うのに用いられる。これら誤差信号の検出を行う方法として３スポット法がある（例えば、非特許文献１（真利藤雄監修 林謙二編著「ＣＤ‐オーディオからパソコンへ」コロナ社出版、１９９０年７月２５日、ｐ.３６‐３７）参照)。

図９に、３スポット法による誤差信号の検出原理を示す。３スポット法においては、信号およびフォーカシング誤差信号を検出するメインスポット１４の他に、回折格子２によってトラッキング誤差検出用の２つのサブスポット１５,１６を形成する。そして、形成されたサブスポット１５,１６は、ディスク７の信号面上においてメインスポット１４の前後でトラックピッチの２分の１だけずれて位置している。

上記サブスポット１５,１６からの反射光は、メインスポット１４からの反射光と同じ光路を経て光ピックアップ用受光素子９に入射される。しかしながら、メインスポット１４からの反射光は光ピックアップ用受光素子９のメインフォトダイオード１１に入射し、サブスポット１５からの反射光は第１サブフォトダイオード１２に入射される一方、サブスポット１６からの反射光は第２サブフォトダイオード１３に入射される。そして、第１サブフォトダイオード１２からの出力信号を誤差増幅器１７のマイナス入力端子に入力する一方、第２サブフォトダイオード１３からの出力信号を誤差増幅器１７のプラス入力端子に入力している。したがって、メインスポット１４が正確にトラックを走査している場合は、２つのサブスポット１５,１６からの出力は等しく、誤差増幅器１７からのトラッキング誤差信号は約「０」になる。これに対して、メインスポット１４がトラックからずれた場合は、サブスポット１５,１６間の出力差が大きくなる。そして、上記トラッキング誤差信号は、サブスポット１５側の出力の方が大きい場合には「−」側に大きくなり、サブスポット１６側の出力の方が大きい場合は「＋」側に大きくなるのである。

このように、上記誤差増幅器１７からのトラッキング誤差信号の極性と振幅とを検出することによって、トラッキング誤差を検出できるのである。この方法は、動作が確実で安定性の高い方法ではあるが、２つのサブスポット１５,１６のメインスポット１４に対する左右の位置のずれ方に高い精度が必要である。

しかしながら、上記従来ピックアップ用受光素子においては以下のような問題がある。すなわち、特に３スポット法を適用した場合、上述したように、サブスポット１５,１６の左右の位置ずれに対して高い精度が必要である。ここで、図７に示す光ピックアップ装置は代表例であって、光ピックアップ装置の各光学素子はユーザ毎に異なる。すなわち、光ピックアップ装置の構成部品点数や構成部品間距離等が変わることによって、メインフォトダイオード１１とサブフォトダイオード１２,１３との間隔や、各フォトダイオード部自身の大きさや配列方向の基準方向からの傾き等が少しずつ異なってくる。

例えば、８倍速ＤＶＤ(ディジタル多用途ディスク)向け光ピックアップ用受光素子の作成が同時期に各々のユーザーから依頼された場合、作成される光ピックアップ用受光素子の信号増幅回路部分の電気的光学的特性仕様が同一であったとしても、受光部分(フォトダイオード部)の大きさや上記配列方向の傾き等が各々のユーザー毎に異なるため、光ピックアップ用受光素子を各ユーザー毎に１つずつ作成している。したがって、あまりにも多大な時間と多大なコストとが掛かってしまうのである。
真利藤雄監修 林謙二編著「ＣＤ‐オーディオからパソコンへ」コロナ社出版、１９９０年７月２５日、ｐ.３６‐３７

そこで、この発明の課題は、光電変換領域に関する種々の配列方向角度や種々の大きさに対応できる光ピックアップ用受光素子を提供することにある。

上記課題を解決するために、この発明の光ピックアップ用受光素子は、
ディスク上のメインスポットからの反射光が入射されると共に、この入射光の光量変化を電気信号に変換するメインフォトダイオードと、
上記ディスク上のサブスポットからの反射光が入射されると共に、この入射光の光量変化を電気信号に変換するサブフォトダイオードと
を備え、
上記メインフォトダイオードとサブフォトダイオードとのうちの少なくとも何れか一方は、分割線によって分割された複数の分割フォトダイオード領域から成り、
上記複数の分割フォトダイオード領域は、選択的に動作可能になっており、
上記メインフォトダイオードの中心と上記サブフォトダイオードの中心とは、同一の基準線上に在り、
上記複数の分割フォトダイオード領域に分割されているのは上記サブフォトダイオードであり、
上記分割線は、上記基準線の方向に延在して複数設けられており、
上記サブフォトダイオードを構成する複数の分割フォトダイオード領域のうち選択的に動作させる分割フォトダイオード領域の組み合わせを変えることによって、上記メインフォトダイオードの位置に対する実際に上記サブフォトダイオードとして機能するサブ光電変換領域の上記基準線と直交する方向への位置を調整することが可能になっている
光ピックアップ用受光素子において、
上記メインフォトダイオードも複数の分割フォトダイオード領域に分割されており、
上記メインフォトダイオードを分割する分割線は、上記基準線と直交する方向に延在して複数設けられており、
上記メインフォトダイオードを構成する複数の分割フォトダイオード領域のうち選択的に動作させる分割フォトダイオード領域の組み合わせを変えることによって、実際に上記メインフォトダイオードとして機能するメイン光電変換領域と上記サブフォトダイオードとの間隔を調整することが可能になっている
ことを特徴としている。

上記構成によれば、上記分割線で分割された複数の分割フォトダイオード領域の幾つかを、例えばメタル配線等によって接続して実際に上記光電変換を行う領域を形成する場合に、上記分割フォトダイオード領域の組み合わせを変えることによって、実際に上記メインフォトダイオードとして機能するメイン光電変換領域と実際に上記サブフォトダイオードとして機能するサブ光電変換領域との間隔や、上記メインフォトダイオードの中心を中心とした水平面内での基準線に対する上記サブ光電変換領域の傾斜角や、上記メイン光電変換領域およびサブ光電変換領域の大きさを、変えることが可能になる。したがって、一種類の光ピックアップ用受光素子で、種々の上記間隔や上記傾斜角や上記大きさに簡単に対応できる光ピックアップ用受光素子を提供することが可能になる。

また、この発明の光ピックアップ用受光素子は、
ディスク上のメインスポットからの反射光が入射されると共に、この入射光の光量変化を電気信号に変換するメインフォトダイオードと、
上記ディスク上のサブスポットからの反射光が入射されると共に、この入射光の光量変化を電気信号に変換するサブフォトダイオードと
を備え、
上記メインフォトダイオードとサブフォトダイオードとのうちの少なくとも何れか一方は、分割線によって分割された複数の分割フォトダイオード領域から成り、
上記複数の分割フォトダイオード領域は、選択的に動作可能になっており、
上記メインフォトダイオードの中心と上記サブフォトダイオードの中心とは、同一の基準線上に在り、
上記複数の分割フォトダイオード領域に分割されているのは上記サブフォトダイオードであり、
上記分割線は、上記基準線と直交する方向に延在して複数設けられており、
上記サブフォトダイオードを構成する複数の分割フォトダイオード領域のうち選択的に動作させる分割フォトダイオード領域の組み合わせを変えることによって、実際に上記サブフォトダイオードとして機能するサブ光電変換領域と上記メインフォトダイオードとの間隔を調整することが可能になっている
光ピックアップ用受光素子において、
上記メインフォトダイオードも複数の分割フォトダイオード領域に分割されており、
上記メインフォトダイオードを分割する分割線は、上記基準線と直交する方向に延在して複数設けられており、
上記メインフォトダイオードを構成する複数の分割フォトダイオード領域のうち選択的に動作させる分割フォトダイオード領域の組み合わせを変えることによって、実際に上記メインフォトダイオードとして機能するメイン光電変換領域と上記サブ光電変換領域との間隔を調整することが可能になっている
ことを特徴としている。

この実施例によれば、一種類の光ピックアップ用受光素子で、種々の上記間隔に簡単に対応できる光ピックアップ用受光素子を提供することが可能になる。

以上より明らかなように、この発明の光ピックアップ用受光素子は、メインフォトダイオードとサブフォトダイオードとを分割線によって複数の分割フォトダイオード領域に分割し、上記分割された複数の分割フォトダイオード領域のうちの幾つかを組み合わせて、実際に光電変換を行う光電変換領域を形成するので、上記分割フォトダイオード領域の組み合わせを変えることによって、実際に上記メインフォトダイオードとして機能するメイン光電変換領域と実際に上記サブフォトダイオードとして機能するサブ光電変換領域との間隔や、上記サブ光電変換領域の上記メインフォトダイオードの中心を中心とした水平面内での基準線からの傾斜角や、上記メイン光電変換領域およびサブ光電変換領域の大きさを、変えることができる。したがって、一種類の光ピックアップ用受光素子で、種々の上記間隔や上記傾斜角や上記大きさに簡単に対応できる光ピックアップ用受光素子を提供することができる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の光ピックアップ用受光素子２１における構成を示す図である。この光ピックアップ用受光素子２１のフォトダイオード部は、図７に示す光ピックアップ装置の光ピックアップ用受光素子９の場合と同様に、１つのメインフォトダイオード２２と、第１サブフォトダイオード２３および第２サブフォトダイオード２４でなる２つのサブフォトダイオードとの、３つの部分に分かれている。そして、第１サブフォトダイオード２３と第２サブフォトダイオード２４とは、メインフォトダイオード２２の左右に一列に配置されている。

ここで、上記第１サブフォトダイオード２３と第２サブフォトダイオード２４とは、メインフォトダイオード２２の中心に対して点対称の構成を有している。したがって、以下においては、説明を簡単にするために、第１,第２サブフォトダイオード２３,２４に対して、上記点対称の構成を有している部分には同じ符号を付すと共に、両サブフォトダイオード２３,２４の構成や機能や動作については、一括して説明することにする。

上記メインフォトダイオード２２は、各フォトダイオード２２,２３,２４の配列方向に２等分割され、上記配列方向と直交する方向に４等分割され、合計８つの分割フォトダイオード領域で構成されている。つまり、この８つの分割フォトダイオード領域Ａ〜Ｈの組み合わせで各光電変換領域を形成するのである。第１,第２サブフォトダイオード２３,２４の夫々は、上記配列方向と直交する方向に４等分割されて、４つの分割フォトダイオード領域で構成されている。つまり、この４つの分割フォトダイオード領域Ｊ,Ｋ,Ｍ,Ｎの組み合わせで各光電変換領域を形成するのである。また、メインフォトダイオード２２の中心と、第１,第２サブフォトダイオード２３,２４の中心と、メインフォトダイオード２２における分割フォトダイオード領域Ｃ,Ｅの分割線および分割フォトダイオード領域Ｄ,Ｆの分割線と、第１,第２サブフォトダイオード２３,２４における分割フォトダイオード領域Ｋ,Ｍの分割線とは、一直線(以下、基準線と言う)上に配列されている。

そして、上記分割フォトダイオード領域Ａと分割フォトダイオード領域Ｃ、分割フォトダイオード領域Ｂと分割フォトダイオード領域Ｄ、分割フォトダイオード領域Ｅと分割フォトダイオード領域Ｇ、分割フォトダイオード領域Ｆと分割フォトダイオード領域Ｈを、メタル配線によって接続して、メインフォトダイオード２２を形成する。また、分割フォトダイオード領域Ｊ,Ｋ,Ｍ,Ｎの全てをメタル配線によって接続して、第１,第２サブフォトダイオード２３,２４を形成する。そして、メインフォトダイオード２２における分割フォトダイオード領域Ｈ,Ｇの上記基準線の方向と直交する方向への幅を「ｎ」とし、分割フォトダイオード領域Ｅ,Ｆの上記幅を「ｎ'」とし、分割フォトダイオード領域Ｃ,Ｄの上記幅を「ｎ''」とし、分割フォトダイオード領域Ａ,Ｂの上記幅を「ｎ'''」とする。また、上記第１,第２サブフォトダイオード２３,２４における分割フォトダイオード領域Ｊの上記幅を「ｙ」とし、分割フォトダイオード領域Ｋの上記幅を「ｙ'」とし、分割フォトダイオード領域Ｍの上記幅を「ｙ''」とし、分割フォトダイオード領域Ｎの上記幅を「ｙ'''」とする。そうした場合に、ｙ＋ｙ'＝ｙ''＋ｙ'''、ｎ＋ｎ'＝ｎ''＋ｎ'''となるように各分割フォトダイオード領域の幅を設定することによって、メインフォトダイオード２２の中心を中心とした上記基準線からのサブフォトダイオード２３,２４の傾き角が０°用の光ピックアップ用受光素子２１を形成することができるのである。

また、上記分割フォトダイオード領域Ｃ,Ｄ,Ｅ,Ｆでメインフォトダイオード２２を形成する。また、分割フォトダイオード領域Ｊ,Ｋをメタル配線によって接続して、第１,第２サブフォトダイオード２３,２４を形成する。そして、ｎ'＝ｎ''となるように各分割フォトダイオード領域の幅を設定することによって、実際に第１,第２サブフォトダイオード２３,２４として機能する光電変換領域(以下、「サブ光電変換領域」と言う)のメインフォトダイオード２２の中心を中心とした上記基準線からの傾き角がα°用の光ピックアップ用受光素子２１を形成することができる。逆に、分割フォトダイオード領域Ｍ,Ｎをメタル配線によって接続して第１,第２サブフォトダイオード２３,２４を形成した場合には、上記傾き角が−α°用の光ピックアップ用受光素子２１を形成することができるのである。

上述したように、本実施の形態の光ピックアップ用受光素子２１においては、メインフォトダイオード２２を、上記基準線の方向に２等分割する一方、上記基準線の方向と直交する方向に４等分割して、合計８つの分割フォトダイオード領域で構成している。また、第１,第２サブフォトダイオード２３,２４の夫々を、上記基準線の方向と直交する方向に４等分割して、４つの分割フォトダイオード領域で構成している。したがって、メインフォトダイオード２２における各分割フォトダイオード領域の電気的接続と、第１,第２サブフォトダイオード２３,２４の夫々における各分割フォトダイオード領域の電気的接続とを、変えることによって、上記サブ光電変換領域のメインフォトダイオード２２の中心を中心とした水平面内での上記基準線に対する種々の傾斜角に対応できる光ピックアップ用受光素子を提供できるのである。

・第２実施の形態
図２は、本実施の形態の光ピックアップ用受光素子２５における構成を示す図である。この光ピックアップ用受光素子２５のフォトダイオード部は、図１に示す光ピックアップ用受光素子２１の場合と同様に、基準線上に一列に配置された１つのメインフォトダイオード２６と第１,第２サブフォトダイオード２７,２８との３つの部分に分かれている。

ここで、上記第１サブフォトダイオード２７と第２サブフォトダイオード２８とは、メインフォトダイオード２６の中心に対して点対称の構成を有している。したがって、以下においては、説明を簡単にするために、第１,第２サブフォトダイオード２７,２８に対して、上記点対称の構成を有している部分には同じ符号を付すと共に、両サブフォトダイオード２７,２８の構成や機能や動作については、一括して説明することにする。

上記メインフォトダイオード２６は、上記基準線の方向に２等分割され、上記基準線と直交する方向に２等分割され、合計４つの分割フォトダイオード領域で構成されている。つまり、この４つの分割フォトダイオード領域Ａ〜Ｄで各光電変換領域を形成している。第１,第２サブフォトダイオード２７,２８の夫々は、上記基準線の方向に４等分割されて４つの分割フォトダイオード領域で構成されている。つまり、この４つの分割フォトダイオード領域Ｅ〜Ｈの組み合わせで各光電変換領域を形成している。また、メインフォトダイオード２６の中心と、第１,第２サブフォトダイオード２７,２８の中心と、メインフォトダイオード２６における上記基準線の方向に延在する２等分割線とは、上記基準線上に配列されている。

そして、上記分割フォトダイオード領域Ｅと分割フォトダイオード領域Ｆとをメタル配線によって接続して、第１,第２サブフォトダイオード２７,２８を形成する。その場合には、メインフォトダイオード２６と実際に各サブフォトダイオード２７,２８として機能する各サブ光電変換領域との間隔(ピッチ)が「ａ」の光ピックアップ用受光素子２５を形成することができる。また、分割フォトダイオード領域Ｆと分割フォトダイオード領域Ｇとをメタル配線によって接続して第１,第２サブフォトダイオード２７,２８を形成した場合には、メインフォトダイオード２６と上記各サブ光電変換領域との間隔が「ａ＋ｘ」の光ピックアップ用受光素子２５を形成することができる。また、上記分割フォトダイオード領域Ｇと分割フォトダイオード領域Ｈとをメタル配線によって接続して第１,第２サブフォトダイオード２７,２８を形成した場合には、メインフォトダイオード２６と上記各サブ光電変換領域との間隔が「ａ＋ｘ＋ｘ'」の光ピックアップ用受光素子２５を形成することができるのである。

さらに、上記分割フォトダイオード領域Ｆ,Ｇ,Ｈをメタル配線によって接続して第１,第２サブフォトダイオード２７,２８を形成することによって、メインフォトダイオード２６と上記各サブ光電変換領域との間隔が「ａ＋ｘ」であり、上記各サブ光電変換領域の上記基準線方向への幅が「ｘ'＋ｘ''＋ｘ'''」である光ピックアップ用受光素子２５を形成することができるのである。

以上のように、本実施の形態の光ピックアップ用受光素子２５においては、メインフォトダイオード２６を、上記基準線の方向に２等分割する一方、上記基準線と直交する方向に２等分割して、合計４つの分割フォトダイオード領域で構成している。また、第１,第２サブフォトダイオード２７,２８の夫々を、上記基準線の方向に４等分割して、４つの分割フォトダイオード領域で構成している。したがって、第１,第２サブフォトダイオード２７,２８の夫々における各分割フォトダイオード領域の電気的接続を変えることによって、メインフォトダイオード２６と上記各サブ光電変換領域夫々との種々の間隔と、上記各サブ光電変換領域夫々の種々の幅に対応できる光ピックアップ用受光素子を提供できるのである。

・第３実施の形態
図３は、本実施の形態の光ピックアップ用受光素子３１における構成を示す図である。この光ピックアップ用受光素子３１のフォトダイオード部は、図１に示す光ピックアップ用受光素子２１の場合と同様に、基準線上に一列に配置された１つのメインフォトダイオード３２と第１,第２サブフォトダイオード３３,３４との３つの部分に分かれている。

ここで、上記第１サブフォトダイオード３３と第２サブフォトダイオード３４とは、メインフォトダイオード３２の中心に対して点対称の構成を有している。したがって、以下においては、説明を簡単にするために、第１,第２サブフォトダイオード３３,３４に対して、上記点対称の構成を有している部分には同じ符号を付すと共に、両サブフォトダイオード３３,３４の構成や機能や動作については、一括して説明することにする。

上記メインフォトダイオード３２は、上記基準線の方向に２等分割され、上記基準線と直交する方向に２等分割され、合計４つの分割フォトダイオード領域で構成されている。つまり、この４つの分割フォトダイオード領域Ａ〜Ｄで各光電変換領域を形成している。第１,第２サブフォトダイオード３３,３４の夫々は、上記基準線の方向と直交する方向に４等分割されて、４つの分割フォトダイオード領域で構成されている。つまり、この４つの分割フォトダイオード領域Ｅ,Ｆ,Ｇ,Ｈの組み合わせで各光電変換領域を形成するのである。また、メインフォトダイオード３２の中心と、第１,第２サブフォトダイオード３３,３４の中心と、メインフォトダイオード３２における上記基準線の方向に延在する２等分割線と、第１,第２サブフォトダイオード３３,３４における分割フォトダイオード領域Ｆ,Ｇの分割線とは、上記基準線上に配列されている。

そして、上記分割フォトダイオード領域Ｆと分割フォトダイオード領域Ｇとをメタル配線によって接続して、第１,第２サブフォトダイオード３３,３４を形成する。こうすることによって、実際に第１,第２サブフォトダイオード３３,３４として機能するサブ光電変換領域のメインフォトダイオード３２の中心を中心とした上記基準線からの傾き角が０°用の光ピックアップ用受光素子３１を形成することができるのである。また、分割フォトダイオード領域Ｇ,Ｈをメタル配線によって接続して第１,第２サブフォトダイオード３３,３４を形成することによって、上記傾き角がα°用の光ピックアップ用受光素子３１を形成することができる。逆に、分割フォトダイオード領域Ｅ,Ｆをメタル配線によって接続して第１,第２サブフォトダイオード３３,３４を形成した場合は、上記傾き角が−α°用の光ピックアップ用受光素子３１を形成することができるのである。

上述したように、本実施の形態の光ピックアップ用受光素子３１においては、メインフォトダイオード３２を、上記基準線の方向に２等分割する一方、上記基準線の方向と直交する方向に２等分割して、合計４つの分割フォトダイオード領域で構成している。また、第１,第２サブフォトダイオード３３,３４の夫々を、上記基準線の方向と直交する方向に４等分割して、４つの分割フォトダイオード領域で構成している。したがって、第１,第２サブフォトダイオード３３,３４の夫々における各分割フォトダイオード領域の電気的接続を変えることによって、上記各サブ光電変換領域のメインフォトダイオード３２の中心を中心とした水平面内での上記基準線に対する種々の傾斜角に対応できる光ピックアップ用受光素子を提供することができる。また、上記各サブ光電変換領域夫々の大きさも調整することができるのである。

・第４実施の形態
図４は、本実施の形態の光ピックアップ用受光素子３５における構成を示す図である。この光ピックアップ用受光素子３５のフォトダイオード部は、図１に示す光ピックアップ用受光素子２１の場合と同様に、基準線上に一列に配置された１つのメインフォトダイオード３６と第１,第２サブフォトダイオード３７,３８との３つの部分に分かれている。

ここで、上記第１サブフォトダイオード３７と第２サブフォトダイオード３８とは、メインフォトダイオード３６の中心に対して点対称の構成を有している。したがって、以下においては、説明を簡単にするために、第１,第２サブフォトダイオード３７,３８に対して、上記点対称の構成を有している部分には同じ符号を付すと共に、両サブフォトダイオード３７,３８の構成や機能や動作については、一括して説明することにする。

上記メインフォトダイオード３６は、上記基準線の方向に４等分割され、上記基準線と直交する方向に２等分割され、合計８つの分割フォトダイオード領域で構成されている。つまり、この８つの分割フォトダイオード領域Ａ〜Ｈの組み合わせで各光電変換領域を形成している。第１,第２サブフォトダイオード３７,３８の夫々は、上記基準線と直交する方向に４等分割されて、４つの分割フォトダイオード領域で構成されている。つまり、この４つの分割フォトダイオード領域Ｊ,Ｋ,Ｍ,Ｎの組み合わせで各光電変換領域を形成している。また、メインフォトダイオード３６の中心と、第１,第２サブフォトダイオード３７,３８の中心と、メインフォトダイオード３６における上記基準線の方向に延在する２等分割線と、第１,第２サブフォトダイオード３７,３８における分割フォトダイオード領域Ｋ,Ｍの分割線とは、上記基準線上に配列されている。

この場合、上記第３実施の形態の場合と同様に、上記第１,第２サブフォトダイオード３７,３８の夫々における各分割フォトダイオード領域の電気的接続を変えることによって、実際に第１,第２サブフォトダイオード３７,３８として機能する両サブ光電変換領域のメインフォトダイオード３６の中心を中心とした水平面内での上記基準線に対する種々の傾斜角に対応できる光ピックアップ用受光素子を提供できる。また、上記各サブ光電変換領域夫々の大きさも調整することができる。

さらに、本実施の形態においては、上記メインフォトダイオード３６は、上記基準線の方向に等分割されている。したがって、分割フォトダイオード領域Ａと分割フォトダイオード領域Ｂ、分割フォトダイオード領域Ｃと分割フォトダイオード領域Ｄ、分割フォトダイオード領域Ｅと分割フォトダイオード領域Ｆ、分割フォトダイオード領域Ｇと分割フォトダイオード領域Ｈを、メタル配線によって接続して、メインフォトダイオード３６を形成し、さらに、ｘ＋ｘ'＝ｘ''＋ｘ'''となるように各分割フォトダイオード領域の幅を設定することによって、メインフォトダイオード３６と各サブフォトダイオード３７,３８との間隔(ピッチ)が「ａ」の光ピックアップ用受光素子３５を形成することができる。また、分割フォトダイオード領域Ｂ,Ｃ,Ｆ,Ｇでメインフォトダイオード３６を構成すると共に、ｘ'＝ｘ'',ｘ＝ｘ'''となるように各分割フォトダイオード領域の幅を設定することにより、実際にメインフォトダイオード３６として機能する光電変換領域(以下、「メイン光電変換領域」と言う)と各サブフォトダイオード３７,３８との間隔が「ａ＋ｘ」の光ピックアップ用受光素子３５を形成することができる。

すなわち、本実施の形態によれば、上記第３実施の形態の場合と同じ効果に加えて、上記メイン光電変換領域と各サブフォトダイオード３７,３８との間隔(ピッチ)や、上記メイン光電変換領域の大きさを、調整することができるという効果を奏することができるのである。

・第５実施の形態
図５は、本実施の形態の光ピックアップ用受光素子４１における構成を示す図である。この光ピックアップ用受光素子４１のフォトダイオード部は、図１に示す光ピックアップ用受光素子２１の場合と同様に、基準線上に一列に配置された１つのメインフォトダイオード４２と第１,第２サブフォトダイオード４３,４４との３つの部分に分かれている。

ここで、上記第１サブフォトダイオード４３と第２サブフォトダイオード４４とは、メインフォトダイオード４２の中心に対して点対称の構成を有している。したがって、以下においては、説明を簡単にするために、第１,第２サブフォトダイオード４３,４４に対して、上記点対称の構成を有している部分には同じ符号を付すと共に、両サブフォトダイオード４３,４４の構成や機能や動作については、一括して説明することにする。

上記メインフォトダイオード４２は、上記基準線の方向に４等分割され、上記基準線と直交する方向に２等分割され、合計８つの分割フォトダイオード領域で構成されている。つまり、この８つの分割フォトダイオード領域Ａ〜Ｈの組み合わせで各光電変換領域を形成している。第１,第２サブフォトダイオード４３,４４の夫々は、上記基準線の方向に４等分割されて４つの分割フォトダイオード領域で構成されている。つまり、この４つの分割フォトダイオード領域Ｊ,Ｋ,Ｍ,Ｎの組み合わせによって各光電変換領域を形成するのである。また、メインフォトダイオード４２の中心と、第１,第２サブフォトダイオード４３,４４の中心と、メインフォトダイオード４２における上記基準線の方向に延在する２等分割線とは、上記基準線上に配列されている。

この場合、上記第２実施の形態の場合と同様に、上記第１,第２サブフォトダイオード４３,４４の夫々における各分割フォトダイオード領域の電気的接続を変えることによって、メインフォトダイオード４２と実際に第１,第２サブフォトダイオード４３,４４として機能する各サブ光電変換領域夫々との種々の間隔と、上記各サブ光電変換領域夫々の種々の幅に対応できる光ピックアップ用受光素子を提供できる。

さらに、本実施の形態においては、上記メインフォトダイオード４２は、上記基準線の方向に４等分割され、上記基準線と直交する方向に２等分割され、合計８つの分割フォトダイオード領域で構成されている。したがって、分割フォトダイオード領域Ａと分割フォトダイオード領域Ｂ、分割フォトダイオード領域Ｃと分割フォトダイオード領域Ｄ、分割フォトダイオード領域Ｅと分割フォトダイオード領域Ｆ、分割フォトダイオード領域Ｇと分割フォトダイオード領域Ｈを、メタル配線で接続して、メインフォトダイオード４２を形成し、ｎ＋ｎ'＝ｎ''＋ｎ'''となるように各分割フォトダイオード領域の幅を設定することによって、メインフォトダイオード４２と各サブフォトダイオード４３,４４との間隔(ピッチ)が「ａ」の光ピックアップ用受光素子４１を形成することができる。また、分割フォトダイオード領域Ｂ,Ｃ,Ｆ,Ｇでメインフォトダイオード４２を構成すると共に、ｎ'＝ｎ'',ｎ＝ｎ'''となるように各分割フォトダイオード領域の幅を設定することによって、実際にメインフォトダイオード４２として機能するメイン光電変換領域と各サブフォトダイオード４３,４４との間隔が「ａ＋ｎ」の光ピックアップ用受光素子４１を形成することができる。

すなわち、本実施の形態によれば、上記第２実施の形態の場合と同じ効果に加えて、上記メイン光電変換領域と各サブ光電変換領域との間隔(ピッチ)をより精密に調整することができ、上記メイン光電変換領域の大きさを調整することができるという効果を奏することができるのである。

図６は、光ピックアップ用受光素子内臓集積回路における光入力アンプ回路の回路図である。図６において、５１は上記第１実施の形態〜第５実施の形態のうち何れかに記載の光ピックアップ用受光素子における上記メインフォトダイオードおよび第１,第２サブフォトダイオードの何れかのフォトダイオードであり、５２は作動アンプであり、５３は帰還抵抗である。

また、上記フォトダイオード５１中、５４は上記光電変換領域を形成する(つまり、実際にフォトダイオードとして動作する)分割フォトダイオード領域であり、作動アンプ５２における一方の(図６ではマイナス側の)入力端子と帰還抵抗５３とに接続されている。一方、５５は上記光電変換領域を形成しない(つまり、実際にフォトダイオードとして動作しない)分割フォトダイオード領域であり、遮光板５６等によって遮光されると共に、作動アンプ５２における他方の(図６ではプラス側の)入力端子に接続されている。こうすることによって、フォトダイオード５１を含む光ピックアップ用受光素子が形成されている基板を介して、作動アンプ５２の両入力端子に入力されるノイズ成分を揃えることができるのである。

以上のごとく、上記実際にフォトダイオードとして動作しない分割フォトダイオード領域をダミー分割フォトダイオード領域として用いることによって、フォトダイオード５１に入力される上記ノイズ成分を同相除去することができる。したがって、光ピックアップ用受光素子の特性向上を図ることができるのである。こうして、作動アンプ５２によって上記ノイズ成分が同相除去された出力信号は、例えばサブフォトダイオードの場合には、図９に示す誤差増幅器１７と同様のトラッキング誤差検出用の誤差増幅器における一方の(例えば、マイナス側の)入力端子に入力されるのである。

尚、上記実際にフォトダイオードとして動作していない分割フォトダイオード領域を正負何れかの電源に接続することによっても、上記電気信号のノイズ成分を除去して、特性向上を図ることができる。

また、上記第１実施の形態〜第５実施の形態における光ピックアップ用受光素子は、上記両サブフォトダイオードの上記メインフォトダイオードの中心を中心とした水平面内での上記基準線に対する傾斜角や、上記メインフォトダイオードと両サブフォトダイオードとの間隔や、上記メインフォトダイオードあるいは上記両サブフォトダイオードの大きさを、種々変更することが可能になっている。したがって、このような光ピックアップ用受光素子を用いて、図７に示すような光ピックアップ装置を構成することによって、光電変換部分(上記メインフォトダイオードおよび両サブフォトダイオード)の大きさや上記間隔や上記傾斜角がユーザによって種々異なっても対処することが可能になる。

したがって、上記光電変換部分の大きさや上記間隔や上記傾斜角に関するユーザーの要望に応じて、光ピックアップ用受光素子を各ユーザー毎に１つずつ作成する必要が無くなる。その結果、光ピックアップ装置の開発や製造を上記光ピックアップ用受光素子のチップサイズや回路部分のレイアウトを変更することなく行うことができ、時間とコストを大幅に削減することができるのである。

尚、上記各実施の形態において、選択的に動作させる分割フォトダイオード領域の組み合わせの設定方法については特に限定しない。例えば、各分割フォトダイオード領域間の上記メタル配線による接続の切り換えや、動作させる分割フォトダイオード領域と駆動回路との間の配線の切り換えを、スイッチ手段によって行えばよい。あるいは、予め、総ての分割フォトダイオード領域に対してヒューズを介して配線を施しておき、不必要な配線のヒューズを切断することによって、所望の分割フォトダイオード領域のみを動作可能にしても良い。

本発明の光ピックアップ用受光素子は、光電変換領域の配列方向角度や大きさに関するユーザーの要望に対処可能であり、光ピックアップ装置に利用することができる。

この発明の光ピックアップ用受光素子における構成を示す図である。 図１とは異なる光ピックアップ用受光素子における構成を示す図である。 図１および図２とは異なる光ピックアップ用受光素子における構成を示す図である。 図１〜図３とは異なる光ピックアップ用受光素子における構成を示す図である。 図１〜図４とは異なる光ピックアップ用受光素子における構成を示す図である。 光入力アンプ回路の回路図である。 光ピックアップ装置の構成の一例を示す図である。 図７における光ピックアップ用受光素子のフォトダイオード部における従来の構成を示す図である。 ３スポット法による誤差信号検出原理の説明図である。

符号の説明

２１,２５,３１,３５,４１…光ピックアップ用受光素子、
２２,２６,３２,３６,４２…メインフォトダイオード、
２３,２７,３３,３７,４３…第１サブフォトダイオード、
２４,２８,３４,３８,４４…第２サブフォトダイオード、
５１…フォトダイオード、
５２…作動アンプ、
５３…帰還抵抗、
５４…光電変換領域を形成する分割フォトダイオード領域、
５５…光電変換領域を形成しない分割フォトダイオード領域、
５６…遮光板、
Ａ〜Ｈ,Ｊ,Ｋ,Ｍ,Ｎ…分割フォトダイオード領域。

Claims (2)

1. ディスク上のメインスポットからの反射光が入射されると共に、この入射光の光量変化を電気信号に変換するメインフォトダイオードと、
   上記ディスク上のサブスポットからの反射光が入射されると共に、この入射光の光量変化を電気信号に変換するサブフォトダイオードと
   を備え、
   上記メインフォトダイオードとサブフォトダイオードとのうちの少なくとも何れか一方は、分割線によって分割された複数の分割フォトダイオード領域から成り、
   上記複数の分割フォトダイオード領域は、選択的に動作可能になっており、
   上記メインフォトダイオードの中心と上記サブフォトダイオードの中心とは、同一の基準線上に在り、
   上記複数の分割フォトダイオード領域に分割されているのは上記サブフォトダイオードであり、
   上記分割線は、上記基準線の方向に延在して複数設けられており、
   上記サブフォトダイオードを構成する複数の分割フォトダイオード領域のうち選択的に動作させる分割フォトダイオード領域の組み合わせを変えることによって、上記メインフォトダイオードの位置に対する実際に上記サブフォトダイオードとして機能するサブ光電変換領域の上記基準線と直交する方向への位置を調整することが可能になっている
   光ピックアップ用受光素子において、
   上記メインフォトダイオードも複数の分割フォトダイオード領域に分割されており、
   上記メインフォトダイオードを分割する分割線は、上記基準線と直交する方向に延在して複数設けられており、
   上記メインフォトダイオードを構成する複数の分割フォトダイオード領域のうち選択的に動作させる分割フォトダイオード領域の組み合わせを変えることによって、実際に上記メインフォトダイオードとして機能するメイン光電変換領域と上記サブフォトダイオードとの間隔を調整することが可能になっている
   ことを特徴とする光ピックアップ用受光素子。
2. ディスク上のメインスポットからの反射光が入射されると共に、この入射光の光量変化を電気信号に変換するメインフォトダイオードと、
   上記ディスク上のサブスポットからの反射光が入射されると共に、この入射光の光量変化を電気信号に変換するサブフォトダイオードと
   を備え、
   上記メインフォトダイオードとサブフォトダイオードとのうちの少なくとも何れか一方は、分割線によって分割された複数の分割フォトダイオード領域から成り、
   上記複数の分割フォトダイオード領域は、選択的に動作可能になっており、
   上記メインフォトダイオードの中心と上記サブフォトダイオードの中心とは、同一の基準線上に在り、
   上記複数の分割フォトダイオード領域に分割されているのは上記サブフォトダイオードであり、
   上記分割線は、上記基準線と直交する方向に延在して複数設けられており、
   上記サブフォトダイオードを構成する複数の分割フォトダイオード領域のうち選択的に動作させる分割フォトダイオード領域の組み合わせを変えることによって、実際に上記サブフォトダイオードとして機能するサブ光電変換領域と上記メインフォトダイオードとの間隔を調整することが可能になっている
   光ピックアップ用受光素子において、
   上記メインフォトダイオードも複数の分割フォトダイオード領域に分割されており、
   上記メインフォトダイオードを分割する分割線は、上記基準線と直交する方向に延在して複数設けられており、
   上記メインフォトダイオードを構成する複数の分割フォトダイオード領域のうち選択的に動作させる分割フォトダイオード領域の組み合わせを変えることによって、実際に上記メインフォトダイオードとして機能するメイン光電変換領域と上記サブ光電変換領域との間隔を調整することが可能になっている
   ことを特徴とする光ピックアップ用受光素子。

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