JP4171729B2 - 光検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学スキャナ、またはＣＤ（コンパクト・ディスク）およびＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）装置におけるピックアップ・システム、あるいは光伝送線路における光受信器などの光検出装置に関する。

現在、写真、音声、および映像に関するマルチメディアの需要の増大に後押しされ、メモリへの要求が指数関数的に増加している。ここで、光メモリ・システムは、磁気テープ記憶媒体とハードディスクの間で特に魅力的な解決策を構成している。光メモリ・システムは、アクセス時間がミリ秒の範囲にあってハードディスクのそれと比べわずかに長いだけであるため、末端ユーザの側に日々の用途に使用できる可能性を提供している。光メモリ・システムは、テープ駆動装置と同様の永久保存性を有しており、すなわち駆動装置における記憶媒体を置き換えうる性質を有している。

現時点における約５ギガバイトのメモリ容量、および短期間のうちに達成されるであろう最大５０ギガバイトのメモリ容量ゆえ、光記憶媒体はビデオ・レコーダの分野でも競争力があり、この領域が大きな伸びを見せることは確実であると思われる。これら全ての光メモリは、書き込み操作および記憶媒体上に記憶されたデータの読み出しの両者が光ビームによって実行され、読み出しにおいて、光ビームが記憶媒体によってこの媒体上に記憶されたデータに従って変調され、例えば反射、伝送、または偏光された光ビームが、光電子検出器によって電気信号に変換されるという点で共通である。

このような光電子検出器のさらなる適用分野は、例えば並列伝送ラインを有する検出器アレイの形態など光通信の領域である。

光検出器のこれら全ての用途において、光ビームが光検出器に対し最適に整列するよう、光検出器を検出すべき光ビームに対して固定的に取り付けるという課題が存在する。これは、光検出器を使用する場所における光学装置の組み立てにおいて、精密であるがために時間がかかり高価につく調整を必要とし、あるいは、光検出器に対する光ビームのズレや、読み出しに悪影響を及ぼす他の要因への対策など、温度ドリフトや用途特有の他の動作時の事象に対し、時間がかかり高価につく予防措置を講じる必要がある。

そのような光学装置の一例は、ＣＤおよびＤＶＤ装置である。これら装置は、ＣＤまたはＤＶＤ記憶媒体からのデータのスキャンおよび引き出しを任務とする読み取りヘッドを備えている。読み取りヘッドは、レーザ・ダイオード、光学装置の光学系、焦点合わせ制御（フォーカス制御）およびトラッキング制御用のアクチュエータに加え、データの読み出しならびに焦点合わせおよびトラッキング制御のための信号をもたらす光ダイオードのマトリクスを有している。従来からの構造を有する光ダイオードのマトリクスが例えば図１２に示されており、例えば非特許文献１に記載されている。図１２に示すダイオードマトリクスは、符号Ａ、Ｂ、ＣおよびＤが付され、平坦な２×２のマトリクスに配置された４つの受信ダイオード９００、９０２、９０４および９０６から構成されている。図１２のダイオード・アレイは、ＣＤまたはＤＶＤ上のトラックから反射された光ビームを受信するため、ＣＤまたはＤＶＤ装置の読み取りヘッドに配置されている。ＣＤの場合には、データは光ディスクのトラック内に、例えば平坦部分および突起（見方によっては凹所、所謂ピットと呼ばれる）からなる所定のシーケンスによって記憶されている。プレートに入射して反射される光ビームはトラックまたはピットよりも広いため、そこに焦点合わせされた光ビームの反射において、突起が反射光ビームの弱めあい干渉を引き起こし、したがって、突起は反射ビームの光強度が弱くなることによって識別され、平坦部分は光強度が大きくなりあるいは最大であることによって識別できる。光学系が反射光ビームをダイオード・アレイへとマップ（写像）する。受信ダイオード９００〜９０６の出力信号から、トラックに記録されたデータを得るためのデータ信号がこれらのダイオードのすべての出力信号を合算することによって、すなわちＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄをオフセットすることによって得られる。着実に向上していく読み出し周波数およびデータ密度の結果として、受信ダイオード９００〜９０６は、迅速な読み出しに適したダイオードでなければならない。そのようなダイオードはＨＦダイオードと呼ばれる。２つ以上、すなわち４つのＨＦダイオード９００〜９０６が設けられている理由は、これらＨＦダイオードから得ることができる強度分布の情報を、焦点合わせおよびトラッキングの制御に使用するためである。例えば、焦点合わせ制御のため、光学プレート上へと焦点合わせされて反射されてきた光ビームが、非点収差の例えば円柱レンズを介して図１２のダイオード・アレイへとマップされる。読み取りヘッドと光学プレートとの間の目標間隔は、光学プレートへと焦点合わせされた光ビームの円形のマッピングが図１２のダイオード・アレイ上にもたらされるよう指定される。焦点があっていない場合、図１２のダイオード・アレイ上へと位置付けされた光のスポットに楕円形の変形が、非点収差レンズの主軸の１つにおいて生じる。したがって、非点収差レンズの主軸が図１２に示した軸ｘおよびｙに沿って延びていると仮定し、間隔および／または焦点合わせ制御のため、ダイオード９０２と９０６との出力信号ならびにダイオード９００と９０４との出力信号をそれぞれ合算し、和を互いに減算すなわち（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）して、焦点が合っていない場合における楕円変形を検出する。非点収差レンズが軸ｘに沿った強い屈折軸に整列しているとき、主軸ｙに沿った楕円の伸びは、例えば間隔が目標とする間隔よりも大きいことを示しており、他方、軸ｘに沿った楕円の伸びは、例えば間隔が小さすぎることを示している。次いで、焦点合わせ制御信号に従って、光学プレートからの対物レンズの距離がアクチュエータによって調整される。同様に、信号（Ａ＋Ｄ）−（Ｃ＋Ｂ）を、データキャリア上におけるレーザのトラッキング制御、すなわち回転する光学プレートを横切って読み取りヘッドを半径方向に動かすために使用できる。このダイオードの連携は、位相格子のように機能する突起によって生み出される屈折のオーダの干渉によって生じるいわゆるプッシュ−プル・パターンの検出に適している。

さらに、トラッキング制御、すなわち読み取りヘッドの半径方向の位置設定、またはトラックを横切る方向における読み取りヘッドの位置設定のための信号は、現状のＨＦダイオード・アレイの外側に２つの追加の受信ダイオードを設けることによってももたらすことが可能である。そのような構造を図１３に見ることができる。図から分かるよう、４つのＨＦダイオード９００〜９０６に加えて、２つの受信ダイオード９０８および９１０が設けられている。トラッキング制御が必要とするサンプリング速度および／または読み出し周波数はそれほど高くはないため、これら受信ダイオードの読み出しはあまり迅速ではなく、低速での読み出しのための受信ダイオードを以下ではＬＦダイオードと称する。これらのＬＦダイオード９０８および９１０は、現状のデータ読み出しの光ビームに加え、光学プレートに焦点合わせされ反射された２つの光ビームを受信するよう設けられている。これらの追加の光ビームは、例えばデータ読み出しに使用される現状のレーザ・ダイオードから一次回折(first-order defraction)としての回折によって得られ、光学プレート上にトラックの方向に関して主光ビームよりもわずかに前方および後方に、トラックの方向をいくぶんか横切るように焦点合わせされるよう、主ビームに対して配置される。読み出しヘッドがトラックに最適に整列している場合、焦点合わせされた追加の光ビームの有限の広がりにより、追加の光ビームは両方ともトラックのピットによって変調される。読み取りヘッドがトラックに対して横方向にズレた場合、追加の光ビームの一方の有限の広がりのみがトラック内にあり、一方、追加の光ビームの他方は変調されない。この情報から、読み取りヘッドを半径方向に制御するためのトラッキング制御信号を導き出すことができる。

図１２および１３のダイオード・アレイは両者とも、調整ミスや温度ドリフトに起因する光ビームの非理想的な位置決めに影響されやすいという点で共通である。さらに、記憶媒体の基板厚さにおける光学的ばらつきに起因する光学的オフセット、および光学プレートの目標位置からの傾きは、これらの事象を検出することができないため、読み出したデータのエラー率に悪影響を及ぼす。この結果、精密な調整によってこれらエラーの源を除くための時間がかかり高価につく製造工程、高価な部品、およびより高くつくトラッキングおよび焦点合わせの制御が必要になる。

さらなる問題は、記憶密度の向上および光学記憶プレートの小型化が常に求められていることから生じる。レーザのスポットの有限の広がりが、記憶密度の向上と相俟って、データキャリア上の隣接する２つのトラックを同時に読み出してしまうというクロストーク現象を引き起こす。前記の検出器は、この現象を検出するすべを持たない。この現象が、例えば読み出そうとするトラック上にピットが存在しない場合に、隣のトラックに存在するかもしれないピットが偽の読み出し結果をもたらすため、やはりエラー率の増大を引き起こし、同時に、データキャリア上におけるトラック間隔を制限して、媒体の記憶容量を確定する決定的な要因となる。

さらに、従来のダイオード構造の欠点は、受信した光ビームからズレおよび／またはズレに対する補償信号についての情報を得るために、高い費用が必要であるという点にある。受光窓を４つの部分すなわちＨＦダイオード９００〜９０６に分割しているため、例えばこれらダイオードの読み出し費用などが掛かるが、これらダイオードの四分割部分のそれぞれは、データ読み出しに適した読み出し周波数に設計されなければならないことは明らかである。図１３の場合には、トラッキング制御に使用されるＬＦダイオード９０８および９１０が１次回折の２つのビームという追加の光学的出費を前提にしている。
１９９９年の日本応用物理学会論文誌１７５５〜１７６０頁に記載のフリーマン著「ホログラフィック・デジタル多用途ディスク・ピックアップヘッド・モジュールのためのロバストな焦点合わせおよびトラッキング検出」（"Robust Focus and Tracking Detection for Holographic Digital VersatileDisc Optical Pickup-Head Modules"） エレクトロニクス・レターズの第３８巻第１０号に記載のリンテン著「ビーム位置測定を備える統合化光受信器」("Integrated optical receiver with beam localisation")

本発明の目的は、光ビームによって伝達されるデータの検出に加え、光ビームを最適な方法で整列させる効果的な形態を可能にする光検出手段と光検出手段の作動方法とを提供することにある。

この目的は、請求項１に記載の光検出手段、および請求項１８に記載の方法によって達成される。

検出窓内で光ビームの強度を検出するため、およびこの光ビームによって伝送されているデータを検出するための本発明による光検出手段が、第１の検出ダイオードおよび少なくとも２つの第２の検出ダイオードからなるアレイを検出窓内に備えている。さらに、データを検出すべく第１の読み出し周波数で前記第１の検出ダイオードを読み出すよう、この第１の検出ダイオードに接続可能な第１の読み出し回路と、トラッキング及び／又は焦点合わせ制御のため、光ビームの平均強度を検出すべく第１の読み出し周波数よりも低い第２の読み出し周波数で前記第２の検出ダイオードを読み出すよう、この第２の検出ダイオードに接続可能な第２の読み出し回路とが設けられている。

本発明は、整列の制御のための出費の低減を実現するためには、データ検出用の検出窓の外側に追加で生成されたビームを、データを伝送している光ビームをデータ検出用の検出窓へと整列させる制御のために使用するか、あるいは、検出窓内のデータを検出するために使用される検出ダイオードであって、それ自身が整列の制御のためにも兼用される検出ダイオードを設けるというような光検出装置の構成へのアプローチをあきらめなければならないという知見に基づいている。本発明によれば、これは、データを伝送している光ビームが検出される検出窓と同じ検出窓に、データ検出のための検出ダイオードだけでなく、低い読み出し周波数で読み出される追加の検出ダイオードのアレイも設けることによって達成される。

本発明の基礎となる考えの１つは、検出窓に追加の検出ダイオードを設けることが、最初は実際に追加の出費およびデータ検出に有効利用できる検出窓表面積の減少をもたらすが、これらの欠点は、データを伝送している光ビームを検出窓に整列させる制御を検出窓のこの追加の検出ダイオードのアレイによってより効果的または安価に行なうことができるという事実によって、相殺されて余りあるという考えである。例えば、多くの場合、光ビームを検出窓に整列させる制御においては、検出窓における光の強度を、データが伝送されており多くの場合高速であるデータ速度と同じ読み出し周波数で検出する必要はない。光ビームの検出窓への整列のためだけに設計されたこの低速な読み出し周波数は、検出された光をより長い期間にわたって積分または積算できるため、追加で挿入される検出ダイオードの表面積を小さくすることを可能にする。追加の検出ダイオードのアレイの読み出し周波数が低速でよいため、これらの検出ダイオードの読み出しのための出費も小さくなり、このアレイの多重化読み出し操作が可能であるため、この追加のアレイの読み出しのために例えばただ１つの追加の出力またはただ１つの追加のピンを設けるだけでよい。さらに、追加のダイオードがデータを伝送している光ビームを検出するために設けられた検出窓に直接配置されるため、データを伝送している光ビーム以外に他の光ビームを作り出す必要はない。光ビームの検出窓への整列を、データを伝送している光ビームの検出窓内における空間強度分布によって制御でき、この空間強度分布は追加の検出ダイオードのアレイによって検出されるため、データ検出に使用される検出窓の領域をいくつかの部分へと再分割する必要はなく、したがって高速で高価な読み出し回路はただ１つだけでよい。さらに、データを伝送している光ビームの検出窓内における強度の追加の検出ダイオード・アレイによる検出は、強度中心の検出を可能にし、この情報を光ビームの検出窓への整列を他に制御するための多くの用途にさらに使用することができる。

本発明の特定の実施の形態に従い、特定の光検出装置ならびにそのＣＤおよびＤＶＤ装置における好都合な適用を以下に説明する。
本発明のさらに好ましい具現化は従属請求項に記載されている。

添付の図面に関連し、本発明の好ましい実施の形態を以下に詳細に説明する。
本発明の一実施形態による光検出装置を図式的に示した図である。 本発明の一実施形態による光スキャン装置の検出ダイオード・アレイを図式的に示した図である。 図２ａの光スキャン装置の読み出しおよび制御部のブロック図である。 本発明の特定の実施形態による図２のダイオード・アレイのためのレイアウトの一例である。 図３ａのレイアウトの断面図である。 図３ａのレイアウトにおいて図３ｂの断面に沿って存在する暗電流についてのシミュレーション結果である。 表面および縁の単位長さ当たりの容量の改善を示すため、図３ａのダイオード・アレイのＨＦおよびＬＦダイオードについて、面積および周辺容量をダイオード電圧の関数として示したグラフである。 図３ａのダイオード・アレイのＨＦダイオードについて、過渡容量をダイオード電圧の関数として示したグラフである。 図３ａのダイオード・アレイのＬＦダイオードについて、過渡容量をダイオード電圧の関数として示したグラフである。 図３ａによるダイオード・アレイのダイオードのスペクトル応答を、同時読み出しで示したグラフである。 図２の実施の形態のＨＦダイオードを読み出すための読み出し回路図である。 図９の増幅器のための増幅回路の一実施形態の回路図である。 図２の実施の形態のＬＦダイオードの読み出しの読み出し回路図である。 図１１ａの回路に生じる信号の波形の例であり、ＬＦダイオードの段階的読み出しを示すための図である。 ＣＤおよびＤＶＤ装置に用いられるような従来のＨＦダイオード・アレイ図である。 図１２のダイオード・アレイの代案となる、トラッキング制御のためのＬＦダイオードを追加で備えたダイオード・アレイ図である。

まず図１に、本発明の一実施形態による光検出装置を広く参照番号１０で示す。光検出装置１０は、データを伝送している光ビームを検出するため、検出窓１５に検出ダイオード２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄからなる４×４のアレイ２０を備えており、ここで２番目の数字がそれぞれ行の番号を示しており、アルファベットが列の番号を示している。さらに光検出装置１０は、表面領域に関し、検出窓１５のうちのダイオード・アレイ２０で占められていない部分を占有すなわち覆っている検出ダイオード２５を有している。検出ダイオード２１ａ〜２４ｄが読み出し回路３０へと接続される一方、検出ダイオード２５はデータ読み出し回路３５へと接続されている。読み出し回路３０および３５の読み出し周波数は相違している。読み出し回路３５は、当該光検出装置によって検出窓１５で検出される光ビーム中を伝送されるデータを充分高速に走査できるよう充分高い読み出し周波数を有している。データ読み出し回路３５は、読み出した信号を出力４０へとアナログ形式で出力するが、ここにＡ／Ｄコンバータ（図示せず）を接続することが可能である。読み出し回路３０は、検出ダイオード２１ａ〜２４ｄを低い読み出し周波数で読み出し、読み出した値を出力４５へとアナログ形式で順次出力する。前記以外に、読み出し装置３０および３５の両者がデジタル信号を出力してもよい。

以下でより詳細に説明するように、検出窓１５の検出ダイオード２１ａ〜２４ｄの位置に入射してダイオード・アレイ２０によって検出された光ビームの強度（または輝度）分布に基づき、検出窓１５に対する光ビームの調整ミスまたはズレを修正するために適切な対応をとることができる。

図１の光検出装置１０は、本質的に２つの部分からなる。第１の部分は、検出ダイオード２５およびデータ読み出し回路３５から構成され、データの検出を担当する。検出ダイオード２５は、読み出し周波数を検出窓１５で検出される光ビーム中を伝送されるデータのデータ速度に合わせて調整できるよう、充分に広い帯域幅を有していなければならない。

光検出装置１０の第２の部分は、ダイオード・アレイ２０および読み出し回路３０から構成される。この部分は、検出窓１５とデータを運んでいる光ビームとの間の最適な整列を可能にするための情報の提供を担当する。光ビームの検出窓１５に対するズレの可能性は、例えば光検出装置１０が組み込まれる光学装置（図示せず）の組み立ての際に生じる調整ミス、温度ドリフト、光検出装置が例えば携帯式ＣＤプレイヤーに組み込まれた場合における操作時の機械的衝撃、あるいはトラッキング制御または焦点合わせ（フォーカス）制御などにおいて読み出しに関して実行されるアプリケーション誘起の制御プロセスなどによって生じうる。経験的に分かっているとおり、高いデータ速度すなわち高い読み出し周波数に比べ、光ビームと検出窓１５の間の整列の変化は遅いため、読み出し回路３０については、例えばｋＨｚの範囲にあるより低速な読み出し周波数で充分である。読み出し回路３０によって出力４５に出力された多重化信号は、ダイオード２１ａ〜２４ｄの位置における光ビームの強度（または輝度）を示しており、例えば強度の中心を割り出すために使用でき、さらに／あるいは、以下で検出窓１５における光ビームの実際の位置とも称する検出窓１５における光ビームの中心を割り出すために使用できる。検出窓１５における光ビームの実際の位置の検出は、例えば検出ダイオード２１ａ〜２４ｄのうち最大強度を検出した検出ダイオードの割り出し、検出ダイオード２１ａ〜２４ｄによって検出した強度分布の補間および続く極値評価、検出ダイオード２１ａ〜２４ｄによって検出した強度値を通じての強度適合波形の計算および続く極値評価(extremal evaluation) などによって可能であるが、これらに限られる訳ではない。

さらに、検出ダイオード２１ａ〜２４ｄによって得た情報は、例えば非点収差レンズの使用から生じる検出窓１５における光ビームの強度分布の楕円変形を検出するために使用することができる。さらに、特定の位置に配置された幾つかの検出ダイオード２１ａ〜２４ｄ間の特定の回路接続、例えば幾つかの検出ダイオードの加算または減算をズレを防止するために使用でき、さらに／あるいは、これらのズレに起因するそれら特定の位置における特徴的な強度分布につながるアプリケーションによって規定される事象のための適切な制御信号の生成に使用することができる。

図１に関し、この光検出装置の実施の形態が、データを伝送している光ビームを検出するために設けられる多種多様な光学装置において使用できることを指摘しておかなければならない。そのような装置の例には、ＣＤ装置またはＤＶＤ装置などの光記憶装置が含まれるが、２つの電子機器を接続するために光伝送線路が設けられている装置も含まれる。用途に応じ様々なアクチュエータを、検出窓における光ビームのズレを修正するために使用することができる。ＣＤおよびＤＶＤ装置の場合には、検出窓におけるレーザ・ビームの整列に影響を与えるためアクチュエータによって設定しうる可能性のあるパラメータとしては、例えばトラックを横切る方向における読み取りヘッドの半径方向の位置、対物レンズの光学プレートからの距離、および静的なズレまたは温度ドリフトをも修正できるようにするための例えばダイオード・アレイの全体を含む検出窓の圧電横移動が含まれる。

これら用途の全てにおいて、検出窓１５におけるダイオード・アレイ２０の本発明の配置が検出窓に対する光ビームの整列のより効果的な制御を促進する。最も簡単な場合には、ただ１つのダイオードをデータを検出するダイオード２５として設けるだけでよく、この場合には受信するデータの速度に適合させた対応するデータ読み出し回路３５だけが必要になる。より低速な検出ダイオード２１ａ〜２４ｄの読み出しは、前述したとおり、出力４５におけるシリアル出力をもたらすことができ、１つのチップへの実装において必要なピンは１本だけである。

図１を参照すると、図１に示した実施の形態が単なる例示であることを最後に指摘しておかなければならない。ダイオード・アレイ２０の検出ダイオード２１ａ〜２４ｄの数を変更することができ、例えばズレに影響する利用可能なアクチュエータに合わせて調節することができ、すなわちズレへの対処における正確さの度合いに合わせて調整できる。光ビームのズレが、例えば一方向すなわち一次元に沿ってのみ予測され、したがって、この方向に沿ったズレに対処するためただ１つのアクチュエータが設けられている場合には、例えば検出ダイオードの２×１のアレイで充分である。反対に、データ検出側において、受信器としてのダイオード・アレイが光ビームの束の送信機に面する並列伝送ラインである場合など、種々の用途においても、データ検出に使用する２つ以上の検出ダイオード２５の設置を必要とするかもしれない。したがって、以下の図を参照しつつ説明する実施の形態の場合のように、アレイ２０に加え、検出ダイオード２５のアレイを設けることができる。このようなＨＦおよびＬＦダイオードの両方のアレイは、例えば非特許文献２に記載されているように、データの受信と同時にビーム整列ズレ補償を行なうため、光並列伝送ラインにおける光受信器に使用することができ、この文献における記載は、ここでの言及によって本明細書に組み込まれたものとする。

図２〜図１１を参照し、通常のＣＤおよびＤＶＤ装置への実装に適しているが、焦点合わせ制御およびトラッキング制御に関しさらなる可能性がもたらされおり、検出する光ビームの光検出装置の検出窓からのズレを防止するさらなる工程を有している光スキャン装置を以下に説明する。図２ａを参照して以下に説明する光スキャン装置のダイオード・アレイは、他の用途にも適しているが、以下では、よりよい理解のため、ＣＤ装置への適用の背景に対する光スキャン装置への組み込みの枠組み内についてのみ説明する。図２ａがダイオード・アレイを図式的に示す一方で、図２ｂは、光スキャン装置の読み出しおよび制御部を示している。図３ａ、図３ｂおよび図４〜図８は、ＣＭＯＳ技術におけるダイオード・アレイの実現の一実施の形態および／またはその特性を示しており、図９〜図１１は、ダイオード・アレイのダイオードを読み出すための考えられる評価回路の実施の形態を示している。

図２〜図１１を参照して以下に説明する光スキャン装置は、基本的に既知の構造を有するＣＤ駆動装置（図示されていない）に組み込まれる。以下で説明する光スキャン装置は、ＣＤ駆動装置の検出および読み出しならびに制御信号の生成部のみを示している。さらに、ＣＤ駆動装置は、駆動装置内に光学プレートとして装填されたＣＤを回転させる駆動部、光ビームを生成するための光生成手段としてのレーザ・ダイオード、光学系、および、キャリアとトラックの間の間隔、およびキャリアのトラックに対する横方向の位置を、ダイオード・アレイによって検出した光ビームの強度分布から以下で説明するように割り出したトラッキングおよび焦点合わせ制御のための制御信号に従って設定するためのサーボ手段としてのアクチュエータを含んでいる。光学系は、レーザ・ビームを平行にするためのコリメータ、偏光 (polarization) に応じて透過的または偏向的になるビーム・スプリッタ、偏光方向を変える４５°プレート、平行にされたレーザ・ビームを読み出すべきデータが記憶されたＣＤの読み出すべきトラックへと集中させるための対物および／または収束レンズ、およびトラックから反射され対物レンズで捕えられた光ビームをダイオード・アレイへとマッピングするための非点収差レンズなどの光学装置から構成されている。ダイオード・アレイ、レーザ・ダイオードおよび光学系は、読み出しヘッドに一体で取り付けられており、変調されてトラックから反射された光ビームが光学系を介してダイオード・アレイに導かれ、最適動作時に光ビームが図２ａのダイオード・アレイの目標位置、例えば中央に位置するように設計された相互に固定の位置にある。調整ミス、温度ドリフト、読み取りヘッドの横方向またはビーム方向のズレなど、いくつかの好ましくない環境によって、反射されたレーザ・ビームが図２ａのダイオード・アレイ上において占める実際の位置が、目標位置からずれることにつながり、このずれが、以下で詳細に説明するとおり、図２ｂの読み出しおよび制御部によって、図２ａのダイオード・アレイで検出した強度からサーボ手段のための適切な制御信号を生成することにより対処される。

図２ａは、検出窓内における光ビームの強度分布を検出するため、および光ビームによって伝送されるデータを検出するために設けられた光スキャン装置のダイオード・アレイを示しており、したがって光スキャン装置の検出部を示している。詳しくは、図２ａのダイオード・アレイは、検出ダイオード２０１ａ〜２０１ｅ、２０２ａ〜２０２ｅ、２０３ａ〜２０３ｅ、２０４ａ〜２０４ｅおよび２０５ａ〜２０５ｅからなる５×５のアレイ２００を備えており、最後の数字が５×５のアレイの行の番号をあらわしており、最後のアルファベットが５×５のアレイの列の番号を表している。さらに、図２ａのダイオード・アレイは、検出ダイオード２５１ａ〜２５１ｄ、２５２ａ〜２５２ｄ、２５３ａ〜２５３ｄおよび２５４ａ〜２５４ｄからなる４×４のアレイ２５０を備えている。アレイ２００および２５０の両者は、お互いに対して、検出ダイオード２５１ａ〜２５４ｄが検出ダイオード２０１ａ〜２０５ｅの間のすき間にそれぞれ位置するように配置されている。換言すれば、検出ダイオード２５１ａ〜２５４ｄが、検出ダイオード２０１ａ〜２０５ｅに対して面心方式で配置され、一体となって体心立方構成を形成している。すべての検出ダイオード２０１ａ〜２０５ｅおよび２５１〜２５４ｄは、読み出すべきトラックから反射され、トラックのピットによって変調されて読み出すべきデータを含んでいる光ビームを検出すべく設けられた同じ検出窓２５６内に一緒に配置されている。２５個の検出ダイオード２０１ａ〜２０５ｅは、これらを順次読み出してこれらの出力信号を多重化形式で出力する読み出し回路２６８（図２ｂ）へと、それぞれ個々に接続されている。ダイオード・アレイ２５０の検出ダイオード２５１ａ〜２５４ｄは、６つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦを形成するよう、互いに接続あるいは並列に接続されており、さらに、５×５のアレイ２００の検出ダイオード２０１ａ〜２０５ｅを読み出すために用いられる読み取り速度よりも高速な読み取り速度を発揮する種々の読み出し回路２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ、２６０ｄ、２６０ｅおよび２６０ｆ（図２ｂ）へと接続されている。詳しくは、図２に示されているように、検出ダイオード２５４ａ、２５３ａおよび２５３ｂが領域Ａを形成すべく組み合わされ、検出ダイオード２５４ｄ、２５３ｄおよび２５３ｃが領域Ｂを形成すべく組み合わされ、検出ダイオード２５２ｄ、２５１ｄおよび２５２ｃが領域Ｃを形成すべく組み合わされ、検出ダイオード２５１ａ、２５２ａおよび２５２ｂが領域Ｄを形成すべく組み合わされ、検出ダイオード２５４ｂおよび２５４ｃが領域Ｅを形成すべく組み合わされ、検出ダイオード２５１ｂおよび２５１ｃが領域Ｆを形成すべく組み合わされている。

以下では、読み出し周波数が低速な検出ダイオード２０１ａ〜２０５ｅをＬＦダイオードと称し、読み出し周波数がより高速な検出ダイオード２５１ａ〜２５４ｄをＨＦダイオードと称することにする。順次に読み出されるＬＦダイオード２０１ａ〜２０５ｅは、焦点合わせおよびトラッキング制御のため、および図２ａのダイオード・アレイを備える光スキャン装置が組み込まれてなるＣＤ駆動装置（図示されていない）のアクチュエータを制御するための制御信号の生成に使用される。ＨＦダイオード２５１ａ〜２５４ｄは、図２ａのダイオード・アレイへと入射する光ビームによって運ばれてきたデータを検出すべく機能する。前記ダイオードを領域Ａ〜Ｆへと分割することによって、以下に説明するとおり、信号Ａ〜Ｄを供給する図２ａに示したダイオード・アレイを、通常のＣＤ装置におけるトラッキングおよび焦点合わせ制御に使用し、図１２によるダイオード・アレイの原理にもとづいた焦点合わせおよびサーボ信号の生成が可能になる。領域ＥおよびＦは、以下で説明するとおり、クロストーク現象を検出するために使用できるよう構成されている。

図２ａのダイオード・アレイの構造を説明したので、次に、光スキャン装置においてダイオードの読み出しおよびサーボ信号の生成を担当している部分について説明する。領域Ａ〜Ｆで生成された電流は、前述のとおり、それぞれ読み出し回路２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ、２６０ｄ、２６０ｅおよび２６０ｆによって読み出されて増幅され、後者は例えばトランスインピーダンス増幅器として構成されるが、その実施の形態については、図９および１０を参照して以下でさらに詳しく説明する。読み出し回路２６０ａ〜２６０ｄの出力は、出力としてＡ／Ｄ変換器２６４へとデータ信号を出力する評価回路２６２へと接続されており、次にＡ／Ｄ変換器２６４の出力において、光ビームによって運ばれてきたデータがデジタル形式で出力される。さらに、評価回路２６２は、ＨＦダイオード領域Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの入力信号を、従来の手法でトラッキングおよび焦点合わせ制御のための制御信号を生成するために利用し、それらを破線で示されているように、さらなるいくつかの出力の１つにおいて出力するように構成できる。例えば、評価手段２６２を、図２ａのダイオード・アレイとともに図１２の従来の光検出手段のように使用される対応するモードに置き換えることができる。読み出し回路２６０ｅおよび２６０ｆの出力は、出力としてＡ／Ｄ変換器２６４の制御入力へとクロストーク検出信号を出力する制御手段２６６に接続されている。

ダイオード・アレイ２００の検出ダイオード２０１ａ〜２０５ｅの電流出力信号は、上述のとおり読み出し回路２６８へと供給され、読み出し回路２６８がそれらを、２つの計算手段２７０および２７２へと順次出力するが、読み出し回路２６８の構造の実施の形態については、以下で図１１ａを参照してさらに詳細に説明する。計算手段２７０は、図２のダイオード・アレイにおけるスポットの実際の位置を計算する。計算手段２７２は、図２のダイオード・アレイにおけるスポットの楕円変形、すなわち広がりと方向を計算する。計算手段２７０によって計算された情報が制御手段２７４に供給され、制御手段２７４がこの情報にもとづいて、調整ミスおよび温度ドリフトの補正のため、ならびにトラッキング制御のため、適切なアクチュエータへと制御信号を出力し、アクチュエータがトラックを横切るように読み出しヘッドの位置を変化させ、以下でさらに詳細に説明するように図２ａのダイオード・アレイの横方向の位置を変化させる。計算手段２７２の情報は制御手段２７６へと出力され、制御手段２７６がこの情報にもとづいて焦点合わせ制御のための制御信号を生成し、それらを光学プレートからの距離を変化させるための各アクチュエータに出力する。制御手段２７８は、読み出し回路２６８の読み出し信号を直接受信し、そこからディスクの傾きおよび基板厚さにおけるばらつきを補償するための制御信号を、以下で説明するとおり決定し、Ａ／Ｄ変換器のさらなる制御入力へと出力する。

以下では、図２ａのダイオード・アレイおよび図２ｂの読み出しおよび制御部を備えた光スキャン装置の動作モード、およびその好都合な適用ならびに動作モードについて、当該光スキャン装置が組み込まれてなるＣＤ駆動装置を背景にして説明する。

データの読み出しのため、領域Ａ、Ｂ、ＣおよびＤのＨＦダイオードの信号が評価回路２６２によって結合され、すなわち、それらの出力信号が合計される。Ａ／Ｄ変換器が、領域Ａ〜Ｄの結合された出力信号を、制御手段２６６からのクロストーク検出信号から得たしきい値にもとづいてデジタル化し、デジタル化したデータを、読み出すべきデータであって読み出されるべくトラックに記憶されたデータとして出力する。説明の最初の部分で述べたように、領域すなわち範囲Ａ〜Ｄの出力信号を、焦点合わせおよびトラッキング制御のための制御信号を生成すべく、従来の手法で接続することも可能である。反射されてきたデータを運んでいる光ビームを図２ａのダイオード・アレイへとマッピングするために非点収差レンズを使用することで、評価手段２６２は、非点収差レンズの主軸が図２ａに示した軸ｘおよびｙに沿って延びていると仮定し、焦点が合っていない場合に生じる楕円変形を検出するべく、読み出し回路２６０ａ〜２６０ｄからの各領域Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの出力信号を加え合わせて、合計を互いに差し引く、すなわち（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を形成することによって、間隔および／または焦点合わせ制御のための信号を生成することができる。続いて、アクチュエータが、焦点合わせ制御信号に従って対物レンズの光学プレートからの距離を調節する。さらに、評価回路２６２は、位相格子として機能する突起によって生み出される屈折のオーダの干渉によって生じるいわゆるプッシュ−プル・パターンの信号の（Ａ＋Ｄ）−（Ｃ＋Ｄ）の特長を評価することによって、トラッキング制御のための信号、すなわち回転する光学プレートを横切る読み出しヘッドの半径方向の移動を制御するための信号を生成することができる。

図１２に示したダイオード・アレイによっても生成される領域Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの信号に加え、さらに領域ＥおよびＦも信号をもたらす。この場合、これらの領域が、２つのトラックの同時読み出し、すなわち、光学プレートへと焦点合わせされた読み出しスポットの外縁が読み出すべき現トラックと隣接するトラックとを照射してしまうことによるクロストーク現象が予想される位置として設けられるように配置される。図１２に示した通常のダイオード・アレイでは、このようなクロストーク現象が、一方では領域ＡおよびＢの励起に、他方では領域ＣおよびＤの励起につながり（図１２参照）、隣接するトラックに現トラックと異なるバイナリ値（ピットありまたはピットなし）が存在する場合、データ引き出しのためにＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄをオフセットしたときに、ビット誤りを生じさせる可能性がある。２つの追加の領域ＥおよびＦを設けることによって、このようなクロストーク現象による励起を検出することが可能である。この目的のため、制御手段２６６が読み出し回路２６０ｅおよび２６０ｆから出力信号を受信し、２つの領域ＥおよびＦの一方の出力信号がしきい値を超えているか否かを検出する。しきい値を超えている場合、クロストーク現象が合計信号において誤りである高すぎる強度値をもたらすおそれがあるため、制御手段２６６は、Ａ／Ｄ変換器２６４によって信号Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄをデジタル化するための決定しきい値を、クロストーク検出信号の分だけ高く、したがってビット誤りを防ぐように設定する。

領域Ａ〜Ｆを構成するためのＨＦダイオード２５１ａ〜２５４ｄの組み合わせ、およびＣＤのトラックの読み出しにおけるこれら組み合わせ信号の使用についてこれまで説明してきたが、次に、ＬＦダイオード２０１ａ〜２０５ｅの出力信号の利用について説明する。この場合、ＣＤのトラックへと焦点合わせされたスポットが、主軸ＸおよびＹを備える非点収差レンズによって図２のダイオード・アレイ上へとマッピングされ、レーザ・ダイオードからのレーザ・ビームをＣＤ上へと焦点合わせさせ、反射光ビームを非点収差レンズに沿って図２のダイオード・アレイ上に位置付けする光学系の対物レンズのＣＤからの距離が小さすぎると、例えばｙ軸に沿った楕円変形がもたらされ、距離が大きすぎるとｘ軸に沿った楕円変形が引き起こされると仮定して、説明する。

ＬＦダイオード２０１ａおよび２０５ｅによって検出した光ビームの強度分布の評価は、計算手段２７０、２７２および制御手段２７４、２７６によって行なわれる。ＬＦダイオード・アレイにおける検出光ビームの強度分布を表わしている読み出し回路２６８の読み出し信号から、計算手段２７０は、強度中心の位置すなわち図２ａのダイオード・アレイにおける光ビームの実際の位置を計算し、この情報を制御手段２７４へと出力し、一方、計算手段２７２は、この情報からレーザ・スポットの形状すなわち楕円変形を割り出し、制御手段２７６へと出力する。計算手段２７０および２７２によって行なわれた計算は、例えばＬＦダイオードの強度値による補間または適合および／または調整関数の決定、ならびに、実際の位置の計算の場合には極値位置の探索、変形の割り出しの場合には等強度線の広がりの分析など、引き続く評価によって確認できる。

図２ａのダイオード・アレイにおけるスポットの位置情報によって、制御手段２７４は、読み取りヘッド内のズレ、すなわちレーザ・ダイオード、光学系および／またはダイオード・アレイの間のズレ、ならびにこれらの間の温度ドリフトを補償するための制御および／またはサーボ信号を生成し、トラッキング制御のための制御およびサーボ信号を生成する。例えば、手段２７０によって計算された図２ａのダイオード・アレイにおけるレーザ・スポットの実際の位置の、この場合には２つの軸ＸおよびＹの交点に位置する目標位置からのずれにもとづき、制御手段２７４は、例えばピエゾ素子など適切なアクチュエータを制御してダイオード・アレイを横方向にオフセットさせ、あるいは読み出しヘッドの相対位置を読み出すべきトラックを横切って調整する他のアクチュエータを制御する。ダイオード・アレイを横方向に調整できることにより、光検出装置ならびに関連する光学系およびレーザ・ダイオードが組みつけられる読み出しヘッドの製造工程に課されていた要件が緩和され、読み出しヘッドおよび／またはＣＤ装置の製造におけるコストの低減が可能になる。ここで、ＬＦダイオードのマトリクス２００が、この目的のため、電子的調整のためにより大きい面積がもたらされるよう、ＨＦダイオードのマトリクス２５０の領域を横切って広がってもよいことに注意すべきである。

調整ミスおよび温度ドリフトと丁度同じように、読み出そうとするトラックに対する読み取りヘッドの横方向のズレも、上述のように、光ビームによって生み出されて図２ａのダイオード・アレイ上で検出されるスポットの実際の位置のオフセットにつながる。しかしながら、図２ａのＬＦダイオード・アレイ２００、またはこれによって検出可能であるスポットの実際の位置によって、この実際の位置の進路の監視が量に関しては充分正確に可能であり、トラック補正のための前方監視制御(forward looking control)および／またはサーボ信号の生成が可能になる。スポットの実際の位置が目標位置から離れるほど、制御手段２７６が例えば読み取りヘッドの半径方向の変位および／またはトラックを横切る方向のオフセットを担当するアクチュエータの駆動力が大きくなり、ずれの増加がより急速であるほど、制御手段２７６の側において前方への(forward looking manner)駆動力が大きくなる。

光学プレートのディスクの目標平面からの傾き、および記憶媒体すなわち光学プレートにおける基板厚さのばらつきは、反射のばらつきにつながる。したがって、ＬＦダイオード２０１ａ〜２０５ｅによって検出された光強度の平均値が、制御手段２７８によって、これら変化する反射の比をデータ引き出しにおいて考慮し、反射が少ない場合にはＡ／Ｄ変換器によるデジタル化において信号Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄをデジタル化するための決定しきい値をより低く設定し、そうでない場合には、より高く設定するために使用される。これは、ＣＤ装置の製造工程および光学プレートそのものの生産に課される要件も緩和し、コストの節約をもたらす。

すでに述べたように、焦点合わせの誤差は、図２の検出ダイオード・アレイ上のレーザ・スポットの楕円変形をもたらす。この楕円変形は、ＬＦダイオード２０１ａ〜２０５ｅによって検出でき、計算手段２７２によって割り出され、検出された楕円変形および／またはその向きおよび広がりに応じて、制御手段２７６が、焦点合わせ制御のための制御信号および／または対物レンズのＣＤからの距離を変化させるためのアクチュエータへの制御信号を設定できる。

続く図面を参照し、例えば０．６μｍの標準ＣＭＯＳ技術などＣＭＯＳ技術において実現される図２ａのダイオード・アレイの好都合な実施例について、以下に説明する。まず、ダイオード・アレイの配置を、図３ａおよび３ｂを参照して説明する。図３ａは、ダイオード・アレイの平面図を示しており、図３ｂは、図３ａにおいて破線によって示された断面に沿った断面図を表わしている。ダイオード・アレイの全体は、エピタキシャルなｐ^-ドープのシリコン（Ｓｉ^-）基板３００上に形成されている。ｐ^-のトラフ３０２が、ダイオード・アレイによって占められる領域の全体にわたって広がっているが、図３ａでは示されていない。ＬＦダイオードは、ｐ^-のトラフ中に十字架の形態のｎ^-のトラフによって製造されており、参照番号３０４ａ〜３０８ｅで示されている。ｎ^-のトラフ３０４ａ〜３０８ｅは、図３ｂに見て取れるように、断面に沿って下方へとエピタキシャルｐ^-基板３００まで広がっている。ＨＦダイオードは、ｐ^-のトラフ３０２中に、二重櫛構造の正方形のｎ⁺拡散領域によって形成され、参照番号３１０ａ〜３１３ｄが与えられている。図３ｂは、ｎ⁺拡散領域３１３ｂを通過する断面のみを、二重櫛構造の３つの櫛歯３１３ｂ１、３１３ｂ２および３１３ｂ３のみを特に示して図示している。十字架構造のｎ^-トラフ３０４ａ〜３０８ｅの４つの腕が、隣接する２つのｎ⁺拡散領域３１０ａ〜３１０ｄの間をそれぞれ延びており、隣接するｎ⁺拡散領域からなる各組が、隣接するｎ^-トラフの２つの腕によって本質的に分離されており、腕はお互いに向かって延びるとともに隙間によって隔てられている。個々のＬＦおよびＨＦダイオードのｎ電極の接続は、導電線を適当な方法で導くことによってもたらすことができる。図３ｂから見て取れるように、レイアウトの例示の寸法は以下のとおりである。すなわち、ｎ^-トラフの厚さが１．６μｍであり、ｎ^-トラフの４つの腕の幅が２．８μｍであり、ｎ⁺拡散領域の櫛歯は深さが０．１６μｍであって、幅が０．６μｍであり、エピタキシャルＳｉ基板３００の厚さは３．７μｍであり、ｐ^-トラフ３０２は厚さが１．３μｍであって、深さが１．３μｍである。ｐ^-トラフ３０２中にｎ^-トラフ３０４ａ〜３０８ｅおよびｎ⁺拡散領域３１０ａ〜３１３ｄによってそれぞれ形成されるＬＦおよびＨＦダイオードの、横方向の形態、断面、ならびにドーピングから生じる利点は、図４〜図８を参照して以下でより詳細に説明する。

ＨＦダイオードのｎ⁺拡散領域の櫛状構造の利点は、次世代の記憶システムに関連するであろう近赤外範囲すなわち４０５ｎｍの波長についての貫入深さがシリコンにおいて約２００ｎｍであり、電子−正孔の対が主に表面上に生み出される点にある。これは、電子−正孔の対が横方向のｐｎ接合によって、すなわちｐｎ境界(interface)が表面に対して本質的に直交するように表面から離れて延びるｐｎ接合の部位によって、より効率的に分離されることを意味し、ｐｎ接合のそのような部位は、ｎ⁺拡散領域およびｎ^-トラフの周囲に沿って生じる。ｎ⁺拡散領域３１０ａ〜３１３ｄの櫛構造のために、ｎ⁺拡散領域３１０ａ〜３１３ｄにおいて周囲の長さの横表面に対する比がきわめて大きいため、よりコンパクトな構造と比べ、ｎ⁺拡散領域３１０ａ〜３１３ｄおよび／または帯状のダイオードの櫛歯３１３ｂ１〜３１３ｂ３の感度または応答の向上が、この波長範囲においてもたらされる。

ｎ⁺拡散領域３１０ａ〜３１３ｄの櫛状構造のさらなる利点は、それらが低い光ダイオード容量を示すという点にある。これは、可能な限り高速な読み出しを可能にするため、そして図９および１０を参照して説明するトランスインピーダンス増幅器によって実行される読み出しにおいて帯域幅の増加につながるため、好都合である。このように、例えば最大２５０ＭＨｚの広い帯域幅および例えば最大２００ｋΩの高いトランスインピーダンスを有するトランスインピーダンス増幅器が読み出しのために使用された場合、トランスインピーダンス増幅器およびダイオードから構成される読み出しシステムの帯域幅ｆ_-3dBは、例えば光ダイオード容量Ｃ_diodeに次のように依存するであろう。

ここで、Ｒ_fはトランスインピーダンスを表わし、Ａはトランスインピーダンス増幅器の直流増幅を表わし、Ｃ_diodeは光ダイオードの容量を表わしている。したがって、データ引き出しを担当しているＨＦダイオードに望まれる広い帯域幅を達成するため、トランスインピーダンス増幅器に課される要件を最小化するために、読み出されるダイオードの境界容量を可能な限り低くすることが必要である。図５には、ＨＦダイオードのｎ⁺拡散領域３１０ａ〜３１３ｄの二重櫛状構造が光ダイオード容量の低減をもたらすことが示されている。図５には、ＨＦダイオードを横断するダイオード電圧Ｖに対して、ＨＦダイオードの面積容量が単位面積あたりの単位で描かれており（丸点で示されている）、同じくＨＦダイオードの周辺容量および／または側壁容量が単位長さあたりの単位で示されている（四角で示されている）。図から見て取れるように、ＨＦダイオードの櫛構造は、高い周辺長／表面積の比ゆえに低いダイオード容量をもたらし、したがって図９および図１０を参照しつつ以下でより詳細に説明するが、読み出しシステムにおいて達成可能な帯域幅を大きくする。

ＬＦダイオードのトラフ構造の利点は、主として、この構造がｎ⁺拡散領域に比べてより大きい垂直方向（深さ）のトラフの広がりをもたらす点にある。さらに、ｎ^-トラフ３０４ａ〜３０８ｅの十字架としての横形状は、各ＨＦダイオードが隣接する４つのｎ^-トラフ３０４ａ〜３０８ｅの腕によってほぼ完全に囲まれることにつながる。ここに全体として、これらＨＦダイオードのための一種の保護リングが横方向およびｎ^-トラフの深い断面によって垂直方向にも形成される。ＨＦダイオードの周囲に沿って電荷が生まれた場合、それら電荷は隣接するＨＦダイオードよりはむしろＬＦダイオード３０４ａ〜３０８ｅによって捕えられ、したがって横方向においてＨＦダイオード間のクロストーク分離がもたらされる。ＨＦダイオードによって捕えられないエピタキシャル層３００中の拡散性の電荷キャリアは、隣接するＬＦダイオードの１つによって捕えられ、隣接する他のＨＦダイオードへと拡散することはできず、これを本願においてはＨＦダイオードの垂直クロストーク分離と称する。これはＨＦダイオードによって検出される空間強度分布の解像度の向上をもたらす。

ＬＦダイオードによる前記拡散電荷キャリアの「吸い取り」のさらなる利点は、これら拡散電荷キャリアが、それらの拡散時間に起因してダイオード応答のパルスの形態を不鮮明にし、低速なデータ読み出し周波数につながる点にある。ＬＦダイオードは、直上で述べ以下で図１１ａを参照してさらに詳細に説明する読み出しをｋＨｚ範囲のより低い周波数で行なうが、ＬＦダイオードによって捕えられる低速な拡散電流は、逆に、前述のように検出窓で検出される光ビームの整列の制御のために使用できるＬＦダイオードの部分へと入射する光ビームの強度分布の検出に影響しない。ＬＦダイオード・トラフ３０４ａ〜３０８ｅによる拡散電荷キャリアの「吸い取り」が、直上で述べたように、横および縦の両方の視点からＨＦダイオード３１０ａ〜３１３ｄの信号検出空間電荷ゾーンのシールドをもたらすことを特に指摘できる。横方向のシールドは、ＬＦダイオード・トラフ３０４ａ〜３０８ｅのクロストーク防止機能の仕組みにおいてすでに述べた。縦方向のシールドは、ＬＦダイオード・トラフ３０４ａ〜３０８ｅによって構成される空間電荷ゾーンの張り出しに起因して生じ、これら領域は図３ｂの側面断面図において、ダイオード領域３０８ｂおよび３０８ｃについて参照番号３２８ｂおよび３２８ｃで表わされている。深さが大きくなるにつれて大きくなる空間電荷ゾーン３２８ｂおよび３２８ｃの張り出し（膨らみ）は、所定のドーピング勾配で減少するドーピング濃度を有する基板３００のドーピング構造からもたらされ、さらに以下で説明する図４のシミュレーションからももたらされる。さらに、空間電荷ゾーン３２８ｂおよび３２８ｃの大規模な広がりは、高度にドープされたＨＦダイオードに比べＬＦダイオード・トラフのドープが弱いことによって支援され、ＨＦダイオード領域３１０ａ〜３１３ｄにくらべて１０倍大きいＬＦダイオード・トラフ３０４ａ〜３０８ｅの深さの広がりによって助けられる。

ＬＦダイオードをｎ⁺拡散領域ではなくｎ^-トラフによって形成することは、より小さい容量値が達成できる点で好都合である。これを示すため、ｎ^-トラフ・ダイオードである点以外は図５に示したｎ⁺拡散領域ダイオード容量値が基づいているものと同じ構造を有するｎ^-トラフ・ダイオードについて、側壁光ダイオード容量（菱形で示されている）および表面光ダイオード容量（三角で示されている）が、図５のグラフにおいてダイオード電圧Ｖに対して描かれている。図から見て取れるように、ｎ^-トラフ・ダイオードの容量はｎ⁺拡散ダイオードと比べて小さい。さらに、ｎ^-トラフ３０４ａ〜３０８ｅの十字架形状が、高い周辺長／表面積の比に起因してダイオード容量を小さくする。ＬＦダイオードの構造の選択によって実現されるダイオード容量の低減は、次に、ＬＦダイオードの読み出しに低い信号／雑音比（Ｓ／Ｎ比）をもたらす。したがって、以下で図１１ａを参照してより詳細に説明するが、ＬＦダイオードが積分によって読み出され、光電流が光電流の固有の境界容量で積分されるｎ^-トラフ・ＬＦダイオードの積分読み出しの場合には、そのような読み出しシステムの信号／雑音比には次の公式が当てはまる。

ここで、Ｔ_intは積分時間であり、Ｕ_Thは積分サイクルの開始時にＬＦダイオードを所定の電位に設定するために設けられたトランジスタのしきい値電圧であり、Ｉ_phはダイオードの光電流であり、Ｃ_diodeは光ダイオード容量である。したがって、信号／雑音比はダイオード容量の低下とともに向上し、これが十字架構造ｎ^-トラフのさらなる利点である。

シミュレーションプログラムの助けを借りて、光学的に誘発された電荷キャリアの表示としての温度により生成された少数電荷キャリアの電流密度のシミュレーションを、二重櫛構造ｎ⁺拡散領域の櫛歯の数を除き、図３ｂの断面に対応する断面に沿って実行した。このシミュレーションの結果を図４に示してあり、等間隔で配置された矢印の方向および長さがそれぞれの位置における暗電流の方向および大きさを示しており、画像の左手下方に配置された図の縮尺は長さをマイクロメートルで示している。さらに、暗電流の大きさは破線の等高線または濃淡によって示されている。図４は、シミュレーションの目的のためにｐ^-トラフなしで設けられたエピタキシャルｐ^-基板４０４において、２つのＬＦダイオードｎ^-トラフ４０２ａおよび４０２ｂに囲まれた幾つかのＨＦダイオードｎ⁺拡散領域４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ、４００ｅおよび４００ｆを示している。ｎ^-トラフ４０２ａ、４０２ｂに接するため、表面上にｎ⁺ドープのトラフ・コンタクト領域４０６ａおよび４０６ｂが設けられている。フィールド酸化膜が参照番号４０７で示され、表面４０５上に位置している。結果としてもたらされるｎ⁺領域４００ａ〜４００ｆ間のＨＦダイオードの導電性の変わり目を示すため、実線が用いられている。図４から分かるように、シミュレーションの結果は、空間電荷ゾーンがＨＦダイオード櫛歯４００ａ〜４００ｆの直下までほぼ完全に広がり、より深い領域において生成された拡散電荷キャリアに対するＨＦダイオード櫛歯４００ａ〜４００ｆのシールドを可能にしており、増加したドリフト電流成分および減少した拡散電流成分によって、ＨＦダイオードのより広い帯域幅を可能にしている。シミュレーションによって計算され等間隔の位置に置かれた暗電流を表わす矢印は、光によって生成された電荷キャリアのコースの指標として機能する。図から分かるように、２μｍよりも下方で生成された電荷キャリアのわずかな部分だけがＨＦダイオードの櫛歯４００ａ〜４００ｆへと到達し、ＨＦダイオードの光電流が実質的にドリフト電流から構成される。これは、すでに述べたように、より深くで生成された電荷キャリアは、長い拡散経路ゆえに生成と検出との間に長い時間のズレを生むため、周囲をＬＦダイオードによってシールドされていないＨＦダイオードに比べて速度の向上を意味する。低い拡散電流の理由は、ＬＦダイオード４０２ａおよび４０２ｂが、Ｓｉ／ＳｉＯ₂表面の下方２μｍの深さよりも下方の少数電荷キャリアの大部分を取り除いたためである。ＨＦダイオード４００ａ〜４００ｆの直下の中央部分４０８のみがより深い領域で生成された電荷キャリアを捕まえる。やはり図から分かるように、隣接するＨＦダイオードの隣接するｎ⁺ＨＦダイオード櫛歯への電荷キャリアの拡散は効果的に防止され、良好なクロストーク分離が達成されている。

以上の検討から、十字架構造によってＨＦダイオードを囲んでいるＬＦダイオードによる拡散流の「吸い取り」に起因するさらなる利点が明らかである。将来の光記憶システムの波長である４０５ｎｍの波長について、光の貫入深さが０．１９６μｍであり、ＤＶＤ装置の動作波長である６５０ｎｍの波長の光について２．８９μｍであり、ＣＤ‐ＲＯＭ装置の動作波長である７８０ｎｍの波長の光について８．０μｍであることを考えると、図４のシミュレーションから、６５０ｎｍおよび７８０ｎｍの波長の照射によって、生成された電荷キャリアはＨＦダイオード櫛歯４００ａ〜４００ｆの光電流に貢献しないことが見て取れる。したがって、一定の光エネルギーにおいて、ＨＦダイオードの光電流の量が、これらの光の各波長に対して敏感でなくなる。したがって、前記ｎ^-トラフ形状にＬＦダイオードが存在することによって、ＨＦダイオードのスペクトル応答を線型化する効果がある。この線型化効果は、ＬＦダイオード（小さな正方形で示されている）およびＨＦダイオード（小さな十字で示されている）のスペクトル応答を波長に対して描いたグラフを示している図８においても見て取ることができる。両方の曲線は、図２ａおよび図２ｂの光スキャン装置の動作における場合のように、ＨＦおよび／またはＬＦダイオードのスペクトル応答をこれらダイオードを同時に読み出した場合について示している。図から分かるように、ＬＦダイオードは、表面における電荷キャリアの再結合率(recombination rate)がより下方深くで生成された電荷の再結合率よりも高いので、ダイオードのスペクトル応答および／または感度が波長が長くなるにつれて増加することから、光ダイオードの典型的なスペクトル応答の挙動を示している。しかしながら、波長が長くなるにつれて半導体基板への光の貫入深さが大きくなるため、この場合には約６５０ｎｍであるが或る波長以上では、拡散電荷キャリアが再結合前にＬＦダイオードの空間電荷ゾーンにもはや到達しない。したがって、６５０ｎｍ以上では、より長い波長について感度の低下が生じる。しかしながら、ＨＦダイオードの特性曲線は、ＬＦダイオードのそれと基本的に相違している。図から分かるように、４００ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲において０．００８Ａ／Ｗの小さい上昇しか示していない。４６０ｎｍ〜７００ｎｍまで、ＨＦダイオードの感度はほぼ一定のままであり、７００ｎｍ〜８００ｎｍの区間で０．２１Ａ／Ｗだけ低下している。すでに何度か説明し、以下で詳細に説明するように、ＨＦダイオードの読み出しにトランスインピーダンス増幅器の増幅を使用し、能動フィードバックが通常、部分的に三極(triode)領域で使用されその構成のために使用されるトランジスタの非線型性に起因する±５％の変動にさらされることを考慮した場合、ＨＦダイオードのスペクトル応答はほぼ線型であると考えることができる。これは、すべての波長においてほぼ一定の増幅を有する読み出しシステムをもたらす。また、ＨＦダイオードの櫛歯ダイオード構造の粗い表面に起因し、さらに結果として得られる酸化物厚さのばらつきに起因して、ＨＦダイオードは、６５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域においてＬＦダイオードの場合のような干渉現象を呈さず、これらの波長の干渉現象がスペクトル応答関数にわずかの影響しか有さない。ＨＦダイオードの構造に関してさらに好都合な点は、図８から見て取れるように、近紫外の範囲の波長すなわち将来の光記憶システムの波長において、ＨＦダイオードが比較的良好な感度を有する点である。

完全を期すためだけの目的で、ダイオード電圧に対し、１つのＨＦダイオード（図６）およびＬＦダイオード（図７）の容量を表わしている２つのグラフを図６および図７に示す。図から分かるように、ＨＦダイオードの絶対容量は、３．３Ｖにおける９８フェムトファラッドから０．１Ｖで１６５フェムトファラッドに達する。これは、読み出しのためのトランスインピーダンス増幅器を使用して簡単に読み出すことができる値の範囲である。ダイオードを横断する電圧が読み出し回路によって一定に保たれるため、容量の変化は問題にならない。ＬＦダイオードの接合部容量の絶対値は、３．３Ｖ〜１Ｖの電圧範囲において１９．７フェムトファラッドと２２．４フェムトファラッドの間の範囲にあり、以下で説明する図１１ａの読み出し回路によって光電流の積分が行なわれる範囲を表わしている。

図２ａ，図２ｂのダイオード・アレイのハードウェアの実現の実施の形態を、図３〜図８を参照して以上説明したので、考えられるＬＦおよび／またはＨＦダイオードの読み出し回路の実施の形態について、図９〜図１１を参照して以下で説明する。まず、図９および図１０がＨＦダイオードの読み出しに関係し、一方、図１１ａがＬＦダイオードの読み出しを取り扱う。

図９は、１つのＨＦダイオードおよび／または１つのＨＦダイオード領域を構成するように結合されおよび／または並列に接続された複数のＨＦダイオードについて、読み出しの基本構成を図式的に示している。この中では、読み出されるべきこのＨＦダイオードおよび／またはＨＦダイオード領域は参照番号５００で示されており、光電流Ｉ_phを生成している。ＨＦダイオードは、参照電位５０２とトランスインピーダンス増幅器５０４の入力の間に接続されるが、トランスインピーダンス増幅器５０４の構造については、図１０を参照しつつ例示の実施の形態を使用して以下で詳細に説明する。インピーダンスＺ_f（ｓ）はトランスインピーダンス増幅器５０４のフィードバック分岐のインピーダンスを表わしており、Ｚ_i（ｓ）はソース・インピーダンスを表わしている。Ｕ₀はトランスインピーダンス増幅器５０４の出力における出力電圧である。図９の基本構成の分析は、この構成の伝達関数を

とし、ここでＡ（ｓ）はトランスインピーダンス増幅器５０４の増幅度を示している。無限の増幅度を有する理想の増幅器の場合には、この方程式Ｕ₀＝Ｚ_f（ｓ）がＩ_phをもたらし、光電流Ｉ_phが係数Ｚ_f（ｓ）で電圧に変換されることを示している。

実装にＣＭＯＳ技術が使用される場合には、Ｚ_f（ｓ）をオーミック抵抗値Ｒ_fと考えることができ、Ｚ_i（ｓ）を、トランスインピーダンス増幅器の入力トランジスタのゲート容量Ｃ_gとＨＦダイオード５００の接合部および／または境界容量Ｃ_dとから構成される容量値と考えることができる。ｓは読み出し周波数に関する変数である。トランスインピーダンス増幅器５０４が充分に広い帯域幅を有し、すなわちＡ（ｓ）＝Ａであると仮定し、前記の仮定および／または検討に照らすと、上述の公式は次式のようになる。

この方程式から−３ｄＢの帯域幅は次式のようになる。

後者の方程式は、ＨＦ読み出しの−３ｄＢの帯域幅が主として３つのパラメータによって決定されることを示している。−３ｄＢの帯域幅は、増幅度Ａの量が増加すると増加し、Ａは安定性の理由から負でなくてはならない。さらに、−３ｄＢの帯域幅は、フィードバック抵抗値または入力容量が増加すると減少する。フィードバック抵抗値が６３ｋΩであり、電圧増幅値が３０であるとき、例えば１４２ＭＨｚの帯域幅がもたらされる。

図１０は、トランスインピーダンス増幅器５０４の一実施の形態を示しており、ここでは、多くの光ピックアップ・ユニットで用いられている標準的な演算増幅器と比べて、入力トランジスタの数が少ないことによって優れた雑音特性を奏する単一入力増幅器である。図１０のトランスインピーダンス増幅器は、３つの増幅部６００、６０２および６０４、ならびにフィードバック経路６０６を含んでいる。増幅部６００〜６０４のそれぞれは、装置のパラメータの大きさを除き構造において同一であり、したがって以下では、第１の増幅部６００に関してのみ構造を説明する。第１の増幅段はｐＭＯＳトランジスタＭ₂を含み、このトランジスタのゲートがバイアス端子ｖ_biasに接続され、ソース（ドレイン）端子は供給電位(supply voltage potential)６０７に接続されている。第２の増幅段は、２つのｎＭＯＳトランジスタＭ₁およびＭ₃からなる。トランジスタＭ₁のゲート端子がトランスインピーダンス増幅器の入力Ｉ_inに接続されている。トランジスタＭ₂のドレイン（またはソース）端子は、トランジスタＭ₁のドレイン（またはソース）端子に接続されるとともに、トランジスタＭ₃のゲートおよびドレイン（またはソース）端子に接続されている。ｎＭＯＳトランジスタＭ₁およびＭ₃のソース端子は、それぞれアースおよび参照電位６０８に接続されている。さらに、トランジスタＭ₂のドレイン端子は、次の増幅段６０２のトランジスタＭ₁’のゲート端子に接続されている。同様に、第２の増幅段６０２のトランジスタＭ₂’のドレイン端子は、第３の増幅段６０４のトランジスタＭ₁”のゲート端子に接続されている。第３の増幅段のｐＭＯＳトランジスタＭ₂”のドレイン端子は、フィードバック経路６０６を介して入力Ｉ_inに接続されている。ｐＭＯＳトランジスタＭ₄およびｎＭＯＳトランジスタＭ₅のソース／ドレイン接続部（stretch）がフィードバック経路６０６内に接続されている。ｐＭＯＳトランジスタＭ₄のゲート端子がアースへと接続される一方で、ｎＭＯＳトランジスタＭ₅のゲート端子はトランスインピーダンス増幅器のＲ_{f_}control端子へと接続されている。さらに、第３の増幅段のｐＭＯＳトランジスタＭ₂”のドレイン端子がトランスインピーダンス増幅器の出力Ｖoutに接続され、ここの出力電圧Ｕ₀（図９参照）が印加される。

入力Ｉ_inにおける大きな入力電流のためにトランジスタを飽和に保つべく、第２の増幅段６０２を、ゲート長などの装置特有のパラメータに関し、他の増幅段６００および６０４と異ならしめることができる。オーミック・フィードバック抵抗値の寄生容量は、システムの帯域幅を大きく減少させてしまうため、トランジスタＭ₅およびＭ₄による能動フィードバックが代わりに選択されている。抵抗値の実際の大きさは、入力Ｒ_{f_}controlの電圧により、ｎＭＯＳトランジスタＭ₅を介して設定される。ｐＭＯＳトランジスタＭ₄は、線型化のために機能する。

出力電圧Ｕ₀（図９参照）を増幅して充分な電圧の振れを得、例えばＣＭＯＳチップからの信号を駆動するため、トランスインピーダンス増幅器の出力Ｖ_outに電圧増幅器を接続してもよいことに着目できる。このために、この後段の電圧増幅器は、好ましくは、前記のトランスインピーダンス構成のＨＦ読み出しの−３ｄＢの帯域幅に悪影響を与えないように、選択されなければならない。

図１１ａは、ＬＦダイオードを読み出すためのＬＦ読み出し回路を示している。読み出しがｋＨｚの範囲で行なわれるため、積分のアプローチが選択され、ＬＦダイオードのバリア層容量が光電流の積分に使用されている。

まず、図１１ａにおいては、参照番号７００で示されているＬＦダイオードの読み出しを担当するＬＦダイオードの読み出し回路の部分のみが示されており、まずこの部分のみを以下で説明することを、指摘しておかなければならない。ＬＦダイオード７００は、供給電位７０２およびアースおよび／または参照電位７０４の間に、スイッチＳ１と直列に逆接続されている。図１１ａの等価回路図においては、破線が、ＬＦダイオード７００のバリア層または接合部容量Ｃ_dを、ＬＦダイオード７００と並列に接続されたキャパシタとして示している。ＬＦダイオード７００とスイッチＳ１との間の接続が、ｎＭＯＳトランジスタＭ₄のゲートに接続され、次いでｎＭＯＳトランジスタＭ₄のドレイン端子が、供給電位７０２に接続されている。トランジスタＭ₄のソース端子は、スイッチＳ２を介して出力増幅器７０６の入力に接続されている。ソース／ドレインをストレッチしたｎＭＯＳトランジスタＭ₅が、出力増幅器７０６の入力とアース７０４との間に接続されるとともに、ゲート端子が入力Ｖ_biasに接続されている。スイッチＳ２を閉じると、トランジスタＭ₄およびＭ₅が協働してソース・フォロワを構成する。

以上、ＬＦダイオード７００のための読み出し回路の部分の構造を説明したので、次に動作モードを説明する。ＬＦダイオード７００を横切って加わる電圧Ｕ_d［ｉ］は、初めは、スイッチＳ１をオンにすることによって供給電圧Ｖ_ddに設定される。スイッチＳ１が開かれるとすぐに、ＬＦダイオード７００の境界容量Ｃ_dを横切る電圧Ｕ_d［ｉ］は、光電流による光ダイオード容量Ｃ_dの放電によって減少する。電圧Ｕ_dと時間との関係について、以下が真である。

ダイオード容量Ｃ_dがＵ_d［ｉ］と独立であると仮定し、ｔ_resetがスイッチＳ１を開いた時点を表わし、ｔが現時点の時間を表わし、τは積分変数である。Ｃ_dが小さくなると電圧の振れが大きくなることが見て取れる。Ｕ_d［ｉ］は、トランジスタＭ₄およびＭ₅によって構成される単一利得増幅器への入力電圧であり、この単一利得増幅器はスイッチＳ２によって開閉される。単一利得増幅器のトランジスタＭ₅のソース端子に加えられる電圧が、電圧読み取り値を引き出すため出力増幅器７０６によって増幅される。

すべてのＬＦダイオードを読み出すため、読み出し回路は、各ＬＦダイオードについてスイッチＳ１、スイッチＳ２およびトランジスタＭ₄を有している。スイッチＳ１およびＳ２は、信号reset(i)およびselect［i］によって制御される。選択およびリセット信号のためのタイミングの仕組みは、入力クロックから２５個の規則的に位相シフトされたパルスが生成されるものである。ｉ番目のパルスが、ｉ番目のＬＦ光ダイオードのダイオード電圧を、入力クロック期間の継続時間の間だけ出力増幅器７０６へと導くために使用される。（ｉ＋１）番目のパルスが、ｉ番目のＬＦ光ダイオードをリセットするために使用される。したがって、リセットおよび選択の信号は、５×５のＬＦダイオード・アレイの各ＬＦ光ダイオードに段階的な手法で印加され、信号は２５番目のクロック期間ごとにパルスを有し、各ＬＦダイオードについて、リセット信号のパルスが選択信号のパルスのすぐ後に続いている。したがって、各ＬＦダイオードのリセットとこのダイオードの読み出しの時刻の間に２３のクロック期間が経過し、読み出しおよび／または多重化送信において、現在の光電流が記憶されている分に加えられる。２５個のＬＦダイオードのすべてのリセットおよび／または選択信号は、それぞれお互いに対して１クロック期間だけズレており、２５個のＬＦダイオードのすべてが、順次および／または段階的な手法(series and/or cascaded manner)で読み出される。出力増幅器または出力バッファは、好ましくは、立ち上がり時間がクロック期間の半分よりも短くなるように設計される。クロック速度は、例えば２５ＭＨｚとすることができる。この場合、クロック・パルスの立ち下がり縁を、単一利得増幅器の出力信号を走査するために使用することができる。読み出しの仕組みを示すため、図１１ｂは、互いに上下に配置された３つのグラフで増幅器７０６の出力信号ｉｆ_out、および段階状多重化制御のためのクロックｃｌｋの波形の例を示し、最下段のグラフでＬＦダイオードのリセットおよび選択の波形の例を示している。

このＬＦダイオードの多重読み出し動作により、図３〜図１１の光検出装置を集積回路として実装する際に、全てのＬＦダイオードのためにただ１つの出力バッファ７０６、並びにただ１つのピンおよび／またはただ１つのパッドがあればよい。

図２〜図１１の前記の説明に関し、図２ａのダイオード・アレイを図２ａの手段の１つまたは幾つか、あるいは全てと統合でき、例えばチップ形式の光検出手段を構成できる点を指摘しておかなければならない。

前記の説明に関し、記載した導電型、すなわちｎ‐導電型およびｐ‐導電型を反転させることもでき、さらに、アレイの他にＬＦダイオードの他の構成も可能であることを指摘しておかなければならない。

Claims (18)

1. 検出窓に入射する光ビームの強度を検出するため、およびこの光ビームによって伝送されているデータを検出するための光検出装置であって、
   前記検出窓内に配置された複数の第１の検出ダイオードを有するアレイと、
   前記検出窓内に配置された複数の第２の検出ダイオードを有するアレイと、
   前記データを検出すべく第１の読み出し周波数で前記第１の検出ダイオードを読み出すため、この第１の検出ダイオードに接続可能な第１の読み出し回路と、
   トラッキング及び／又は焦点合わせ制御のため、前記光ビームの強度を検出すべく前記第１の読み出し周波数よりも低い第２の読み出し周波数で前記第２の検出ダイオードを読み出すため、この第２の検出ダイオードに接続可能な第２の読み出し回路とを備え、
   前記第１の検出ダイオードの前記アレイがｎ×ｎのアレイであり、第２の検出ダイオードの前記アレイが（ｎ＋１）×（ｎ＋１）のアレイであり、両方のアレイは、前記第１の検出ダイオードが前記第２の検出ダイオードに対して面心位置となるように配置されていることを特徴とする光検出装置。
2. 前記データを得るため、複数の前記第１の検出ダイオードは、それらの出力信号が第１の評価回路によって一緒に読み出されかつ合計されるように、並列に接続されている請求項１に記載の光検出装置。
3. 前記複数の第２の検出ダイオードが並列に接続されている請求項１または２に記載の光検出装置。
4. 前記検出窓内において前記第２の検出ダイオードにより検出された光ビームの強度から光ビームの実際の位置を決定するための評価回路をさらに有する請求項１乃至３のいずれかに記載の光検出装置。
5. シリコン基板に第１の種類のドープを有するトラフが形成され、
   前記第１の検出ダイオードが第２の種類のドープを有する櫛状に構成された領域を有し、
   前記トラフの中に前記櫛状に構成された領域が埋め込まれている請求項１乃至４のいずれかに記載の光検出装置。
6. 前記櫛状に構成された領域がｎ⁺ にドープされ、前記トラフがｐ^- にドープされている請求項５に記載の光検出装置。
7. 前記第２の検出ダイオードが、前記トラフ内に形成されたｎ^- にドープされた領域を有している請求項６に記載の光検出装置。
8. 前記第２の検出ダイオードのｎ^- にドープされた領域が、４つの腕を持つ十字架状に形成され、
   これら４つの腕のそれぞれが、隣接する２つの前記第１の検出ダイオードの間の領域へとそれぞれ突き出して、これら隣接する２つの前記第１の検出ダイオードの間の拡散電流バリアを形成している請求項７に記載の光検出装置。
9. 前記第１の読み出し回路が、トランスインピーダンス増幅器を有している請求項１乃至８のいずれかに記載の光検出装置。
10. 前記第２の読み出し回路は、
    すべての第２の検出ダイオードを供給電圧へと順次接続して、この第２の検出ダイオードのダイオード接合部容量を充電するため、および、この第２の検出ダイオードを前記供給電圧から順次切り離すため、ならびに、供給電圧からの切り離し後の積分期間が経過したのち、前記第２の検出ダイオードのそれぞれに加わっている電圧を順次出力するための手段を有している請求項１乃至９のいずれかに記載の光検出装置。
11. 前記検出窓内で検出され、前記第２の検出ダイオードにおける光ビームの強度から導き出された情報であって、前記光ビームの実際の位置を示す情報に基づいて、前記光ビームの前記検出窓からの位置のずれを補償するための制御信号を生成する手段をさらに有している請求項１に記載の光検出装置。
12. 検出されたデータをデジタル形式に変換するためのＡ／Ｄ変換器をさらに有している請求項１乃至１１のいずれかに記載の光検出装置。
13. トラックから反射され、このトラック上に記憶されたデータに従って変調された光ビームを検出することによって、光学プレートのトラックを読み出すための光スキャン装置であって、
    請求項１乃至１２のいずれかに記載の光検出装置と、
    前記第１の検出ダイオードにおいて検出された光ビームから前記データを導き出すための手段と、
    前記第２の検出ダイオードにおいて検出された光ビームの強度に基づいて、トラッキングおよび／または焦点合わせ制御のための制御信号を出力するための制御手段と、を有している光スキャン装置。
14. 前記制御手段が、
    前記検出窓内の光ビームの実際の位置の前記検出窓内の目標位置からのずれを、前記第２の検出ダイオードにおいて検出した光ビームの強度から決定するための手段と、
    トラッキングおよび／または焦点合わせ制御のための制御信号を、前記ずれ量を減らすように計算して生成するための手段と、をさらに有している請求項１３に記載の光スキャン装置。
15. 前記決定されたずれが、二次元についてもたらされる請求項１４に記載の光スキャン装置。
16. 前記光検出装置が、光ビームの強度を検出するため、２つの第３の検出ダイオードと、この第３の検出ダイオードを読み出すべくこの２つの第３の検出ダイオードに接続された第３の読み出し回路とをさらに有し、
    前記光スキャン装置の前記制御手段が、
    前記第１の検出ダイオードの読み出しから得られた光ビームを、前記トラックに記憶されるデータを得るためにしきい値を用いてデジタル化するための手段と、
    前記第３の検出ダイオードで検出した光ビームの強度から、前記トラックと隣接するトラックとの間のクロストークの程度を決定するための手段と、
    前記決定された程度から、前記しきい値を、デジタル化におけるビット誤りを減らすように設定するための制御信号を決定するための手段と、をさらに有している請求項１３乃至１５のいずれかに記載の光スキャン装置。
17. データが記憶される光学トラックを有する光学プレートと、
    光ビームを生成するための光ビーム生成手段と、
    請求項１３乃至１６のいずれかに記載の光スキャン装置と、
    光ビームをトラック上に焦点合わせするため、およびこのトラックから反射された光ビームを前記光検出装置の検出窓へと導くための光学手段と、
    前記光検出装置の第１および第２の検出ダイオード、前記光ビーム生成手段、および前記光学手段を保持するキャリアと、
    前記光スキャン装置からのトラッキングおよび／または焦点合わせ制御のための制御信号に基づき、前記キャリアと前記光学プレートとの間の距離、および前記キャリアと前記トラックとの間の横方向の距離を設定するためのサーボ手段と、を有する光記憶装置。
18. 検出窓に入射する光ビームの強度を検出するため、およびこの光ビームによって伝送されているデータを検出するための光検出装置の作動方法であって、前記光検出装置は、前記検出窓に配置された複数の第１の検出ダイオードを有するアレイと、複数の第２の検出ダイオードを有するアレイとを備え、前記第１の検出ダイオードを有する前記アレイがｎ×ｎのアレイであり、第２の検出ダイオードを有する前記アレイが（ｎ＋１）×（ｎ＋１）のアレイであり、両方のアレイは、前記第１の検出ダイオードが前記第２の検出ダイオードに対して面心位置となるように配置されている光検出装置であり、前記作動方法は、
    データを検出すべく第１の読み出し周波数で前記第１の検出ダイオードを読み出すステップと、
    トラッキング及び／又は焦点合わせ制御のため、光ビームの強度を検出すべく、前記第１の読み出し周波数よりも低い第２の読み出し周波数で前記第２の検出ダイオードを読み出すステップと、を含むことを特徴とする作動方法。

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