JPH07101517B2 - 光検出素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えば光学式ディスクの情報トラックによっ
て変調された光信号を電気信号に変換する光検出素子の
受光面の改良に関するものである。

従来の技術 近年、光検出素子は光学式ディスクのような情報トラッ
クによって変調された光信号を電気信号に変換するもの
が主流となり、光情報機器分野への利用は特に進んでい
る。そこで現在光検出素子の受光面の分割形態は、位相
差法のような１ビーム方式を用いたサーボ方式について
は、田の字形の４分割方式が主流となっている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の１ビーム方式
について、その光学系の構成及び光検出素子の一例につ
いて説明する。

第７図は従来の１ビーム方式による光学系構成の原理図
を示すものであり、第８図はその従来の光学系に用いら
れている光検出素子の受光面を示すものであり、第９図
は従来の光検出素子に光スポットが照射される理想的な
場合を示すものであり、第10図は従来の光検出素子に光
スポットが実際に照射される様子を示すものである。

第７図において、１は半導体レーザ、２はコリメートレ
ンズ、３は偏光ビームスプリッタ、４は４分の１波長
板、５はフォーカスレンズ、６はディスク、７は焦点位
置検出プリズム、８は４分割光検出素子、９は信号処理
回路である。

第８図において、10,11,12,13は田の字形４分割の各受
光面を表わす。

第９図において、14は受光面に照射される光スポットで
あり、15は受光面外を示すものである。

第10図において、16は光スポットの散乱光（後で詳しく
説明する。）を示すものである。

以上のように構成された光学系及び、その光学系に用い
られている光検出素子について、以下その動作について
説明する。

第７図において、半導体レーザ１から出た光は、コリメ
ートレンズ２で平行光束に変換され、偏光ビームスプリ
ッタ3,4分の１波長板４を通過して、フォーカスレンズ
５によって収束光に変換され、ディスク６に集光され
る。そしてディスク６で反射された光は、偏光ビームス
プリッタ３の反射面で反射され、焦点位置検出プリズム
７で４分割光検出素子８に照射され、照射された光スポ
ットのパターンは、ディスク６とフォーカスレンズ５の
位置関係によって変化し、光スポットの光強度分布が変
化するため、それを４分割光検出素子８によって電気信
号に変換して、信号処理回路９により、光情報再生のた
めの信号を得ることができることになる。つまりこの１
ビーム位相差方式によってディスク６とフォーカスレン
ズ５が常に正しい位置関係になるように、この光検出素
子８の出力信号を基にフォーカス及びトラッキング制御
が行なわれ、かつ光情報信号を得ることができることと
なる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、位相差法のような
１ビーム方式を用いたサーボ方式等、この種の光検出素
子の受光面に照射される光スポット14の径は、できるだ
け小さくしぼり込む必要があり、ディスク６のような光
情報面からデータを取り出す場合、光情報面のキズ，ほ
こり等の汚れによって第10図のように光スポット14の散
乱光16が生じるため、この散乱光16が第10図のように光
検出素子の受光面に照射されると、その受光面10,11,1
2,13の各出力信号を基にフォーカス制御，トラッキング
制御といったような光情報機器の駆動系の制御信号とし
て利用した場合、この散乱光16は、その制御信号に対し
て雑音となり、制御信号が不安定になるという問題点を
生じ、さらにこの散乱光16が第10図において受光面外15
に照射された場合、受光面10,11,12,13の全出力信号の
低下が起こり、光情報信号が安定に得られないという問
題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、光検出素子の受光面の改良
によって、光学制御系の制御信号及び光情報信号を安定
に得ることができる光検出素子を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の光検出素子は、光学
式記録媒体に集光されかつその記録媒体に記録された情
報によって変調された光情報信号を受光して電気信号に
変換する受光面が複数個に分割された中心受光面とその
中心受光面の周辺の任意に分割された周辺受光面とを有
し、中心受光面からの出力をフォーカスとトラッキング
の制御信号として、また中心受光面と周辺受光面からの
出力を光情報信号としてそれぞれ利用するように構成し
たものである。

作用 上記の構成により、傷、汚れ、ほこり等による光の散乱
があっても、安定した光学制御系の制御信号および光情
報信号を得ることができる。

実施例 以下本発明の一実施例の光検出素子について図面を参照
しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における光検出素子の受
光面を示すものである。

第１図において17,18,19,20は、中心受光面を構成する
４分割の田の字形の各受光面であり、21,22はその４分
割の田の字形の受光面の周辺部に設けた周辺受光面であ
る。

以上のように構成された光検出素子について以下第１図
及び第２図を用いてその動作を説明する。

まず第２図は、第１図の光検出素子の受光面に実際に光
スポットが照射される様子を示すものであって、23は光
スポット、24は光スポット23の散乱光であり、以上は第
１図の構成と同様なものである。第１図において田の字
形の受光面17,18,19,20によって得られる出力信号を光
学制御系の制御信号として利用し、その田の字形の受光
面の周辺部に設けた周辺受光面21、22を含めたこの光検
出素子の全受光面によって得られる出力信号を光情報信
号として利用するようにする。すなわち第２図のように
例えば光情報面での歪（キズ，ほこり等による）によっ
て、光の散乱24が生じた場合、田の字形の受光面17,18,
19,20の周辺部の周辺受光面21、22によって、この散乱
光24を受光し、田の字形の受光面17,18,19,20の出力信
号と加算することによって光情報信号を得るようにす
る。

以上のように田の字形の受光面17,18,19,20の周辺部に
も周辺受光面21、22を設けて、光スポット23の散乱光24
を受光して出力信号を得ることにより、光情報信号を安
定に得ることができ、またこの散乱光24は、田の字形の
受光面17,18,19,20で受けることはほとんどなくなるの
で、この田の字形の受光面17,18,19,20で得られる出力
信号を光学制御系の制御信号に用いても、散乱光24の影
響はほとんどなくなり、安定な制御信号を得ることがで
きる。

次に本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第３図は本発明の第２の実施例における光検出素子の受
光面を示すものである。

第３図において25,26,27,28は、中心受光面を構成する
４分割の田の字形の各受光面であり、25a,26a,27a,28a
は、その田の字形の各受光面25,26,27,28に設けた延長
受光面であり、29,30は、その延長受光面を含んだ４分
割の田の字形の受光面の周辺部に設けた周辺受光面であ
る。

以上のように構成された光検出素子について以下第３図
及び第４図を用いてその動作を説明する。

まず第４図は、第３図の光検出素子の受光面に実際に光
スポットが照射される様子を示すものであって、31は光
スポット、32は光スポット31の散乱光であり、以上は第
３図の構成と同様なものである。

第３図の光検出素子の受光面のように、第１の実施例
（第１図参照）の４分割の田の字形の受光面に、極細い
延長受光面25a,26a,27a,28aを設けることにより、光ス
ポット31を４分割の田の字形の受光面25,26,27,28の中
心に位置するよう調整するバランス調整が容易に行うこ
とができるという特徴をもつ受光面である。

このような特徴をもった４分割の田の字形の受光面25,2
6,27,28の周辺部に、周辺受光面29、30を設ける。そこ
でこの４分割の田の字形の各受光面25,26,27,28によっ
て得られる出力信号を光学制御系の制御信号として利用
し、その田の字形の受光面の周辺部に設けた周辺受光面
29、30を含めたこの光検出素子の全受光面によって得ら
れる出力信号を光情報信号として利用するようにする。
すなわち第４図のように例えば光情報面での歪（キズ，
ほこり等による）によって、光の散乱32が生じた場合、
田の字形の受光面25,26,27,28の周辺部の周辺受光面2
9、30によって、この散乱光32を受光し、田の字形の受
光面25,26,27,28の出力信号と加算することによって光
情報信号を得るようにする。

以上のように、光スポットと光検出素子の受光面とのバ
ランス調整が容易にできるような、田の字形の受光面2
5,26,27,28に延長受光面25a,26a,27a,28aを設けた受光
面について、その受光面の周辺部にも周辺受光面29、30
を設けて、光スポット31の散乱光32を受光して出力信号
を得ることにより、光情報信号を安定に得ることがで
き、またこの散乱光32は、田の字形の受光面25,26,27,2
8で受けることはほとんどなくなるので、この田の字形
の受光面25,26,27,28で得られる出力信号を光学制御系
の制御信号に用いても、散乱光32の影響はほとんどなく
なり、安定な制御信号を得ることができる。

次に本発明の第３の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第５図は、本発明の第３の実施例における光検出素子の
受光面を示すものである。

第５図において、33,34,35,36は、中心受光面を構成す
る４分割の田の字形の各受光面であり、37,38はその４
分割の田の字形の受光面の周辺部に設けた周辺受光面で
ある。

以上のように構成された光検出素子について、以下第１
図及び第５図を用いてその動作を説明する。

まず第５図の第３の実施例は、本発明の第１の実施例
（第１図参照）の周辺受光面21、22の形状を、例えば第
５図の周辺受光面37、38のa,b,c,dのように円、または
略円に変形したものである。

以上のように周辺受光面37、38のa,b,c,dのように受光
面を円または略円のような、その受光面の面積をできる
だけ抑えるように変形することによって、第１図の第１
の実施例における、周辺受光面21、22を設けることによ
って生じる光検出素子の接合容量の増加による光検出素
子の全出力信号、すなわち光情報信号の周波数特性の低
下を抑えることができる。

次に本発明の第４の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第６図は、本発明の第４の実施例における光検出素子の
受光面を示すものである。

第６図において、39,40,41,42は延長受光面39a,40a,41
a,42aをもった中心受光面を構成する４分割の田の字形
の各受光面であり、43,44は、その４分割の田の字形の
受光面の周辺部に設けた周辺受光面である。

以上のように構成された光検出素子について、以下第３
図及び第６図を用いてその動作を説明する。

第６図の第４の実施例は、本発明の第２の実施例（第３
図参照）の周辺受光面29、30の形状を、例えば第６図の
周辺受光面43、44のe,f,g,hのように円または略円に変
形したものである。

以上のように周辺受光面43,44のe,f,g,hのように受光面
を円または略円のようなその受光面の面積をできるだけ
抑えるように変形することによって、第３図の第２の実
施例における周辺受光面29、30を設けることによって生
じる光検出素子の接合容量の増加による光検出素子の全
出力信号、すなわち光情報信号の周波数特性の低下を抑
えることができる。

発明の効果 以上のように本発明は、複数個に分割された中心受光面
とその中心受光面の周辺の任意に分割された周辺受光面
とを有し、中心受光面からの出力をフォーカスとトラッ
キングの制御信号として、また中心受光面と周辺受光面
からの出力を光情報信号としてそれぞれ利用することに
より、傷、汚れ、ほこり等による光の散乱があっても、
安定した光学制御系の制御信号および光情報信号を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における光検出素子の受
光面の構成図、第２図は本発明の第１の実施例の動作説
明図、第３図は本発明の第２の実施例における光検出素
子の受光面の構成図、第４図は本発明の第２の実施例の
動作説明図、第５図は本発明の第３の実施例における光
検出素子の受光面の構成図、第６図は本発明の第４の実
施例における光検出素子の受光面の構成図、第７図は一
般の１ビーム方式を用いた光学系の構成図、第８図は従
来の光検出素子の受光面の構成図、第９図，第10図は従
来の光検出素子の動作説明図である。 17,18,19,20,21,22……第１の実施例の光検出素子の受
光面、25,26,27,28,29,30……第２の実施例の光検出素
子の受光面、27a,28a,29a,30a……延長受光面、23,31…
…光スポット、24,32……散乱光、33,34,35,36,37,38…
…第３の実施例の光検出素子の受光面、39,40,41,42,4
3,44……第４の実施例の光検出素子の受光面、39a,40a,
41a,42a……延長受光面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−155535（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−56230（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−220248（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学式記録媒体に集光されかつその記録媒
   体に記録された情報によって変調された光情報信号を受
   光して電気信号に変換する受光面が複数個に分割された
   中心受光面とその中心受光面の周辺の任意に分割された
   周辺受光面とを有し、中心受光面からの出力をフォーカ
   スとトラッキングの制御信号として、また中心受光面と
   周辺受光面からの出力を光情報信号としてそれぞれ利用
   するように構成したことを特徴とする光検出素子。
2. 【請求項２】周辺受光面の外形を円形または略円形とし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光検出
   素子。