[发明专利]聚焦误差检测系统及光读出和/或写入设备

说明书

本发明涉及一种辐敏半导体器件，该半导体器件包括一半导体本体和一电路，该半导体本体在一基本平坦的表面上提供至少两个子元件，该子元件构成辐敏的二极管，二极管与半导体本体部分毗邻，子元件间的距离应足够小，以使子元件间的半导体本体因在二极管两端加上一反向电压而完全被耗尽区耗尽，以便抑止子元件间的电荷转移;该电路用以在辐敏二极管两端施加反向电压，以及用以检测在该耗尽区所组成的二极管辐敏区中由辐射所产生的光电电流。

上述类型的辐敏半导体器件例如被用于图像再现的光敏电路装置中和用于跟踪或定位光束（或一种不同类型的辐射束）的设备中。其他的辐射检测应用属于光谱分析的范围，特别是从200-1100毫微米的波长范围和例如软X射线的波长中。此外，这样的器件被用以检测微粒子辐射（例如电子α粒子或高能粒子）。另外，这样的半导体器件（具体地说是在可见光的波长范围内）被用在测量定位检测设备，例如用于弯曲测量或例如用于自动装配线中。

本发明还涉及装有这样一种辐敏检测器的聚焦误差检测系统，也涉及在一记录载体的辐射记录表面中用以读出和/或记录信息的装有这样一种聚焦误差检测系统的设备。

一种在开头一段所规定的半导体器件是从申请人的荷兰专利申请第8003906（PHN9796）号在1982年2月1日中公开给公众审查而公知的。所说申请叙述了一种包括四个相对于一公共中心对称安置的辐敏二极管的象限式二极管。当该象限式二极管暴露在一辐射束时，在四个二极管中就产生电流，每一个二极管电流的大小依赖于入射到相关二极管的辐敏面积的辐射量。二极管电流间的差值代表入射到相对于公共中心的象限式二极管上辐射束位置的特征。上述专利申请也叙述一种使用象限式二极管的聚焦误差检测系统以检测一个目标系统〔例如用在电视唱片的小型唱片（Compact-Disc）〕的辐射反射（或第一）平面和聚焦（或第二）平面间的偏差。已知的象限二极管的作用是非常快速的，它具有高的分辨率和高的辐射灵敏度，但在组装期间正确聚焦时，二极管必须装成使入射到半导体表面的辐射束有关四个象限式二极管精确地对中。鉴于所需公差（诸象限彼此相隔约5微米），这样一种有相应对焦的组装过程是有困难的和花时间的。

相似的组装问题也出现在聚焦误差检测系统中，其中在从辐射反射表面反射的辐射束路径中安置有一分束分件，继而是包括有多个检测器的辐敏检测系统，每一检测器包括两个相邻的细长二极管，由分束元件形成的分束应入射到二极管间的辐敏边界区域。在后一个提到的情况下，通过将这些边界区域彼此成锐角安置，在正确聚焦时，有可能留心做到使由分束形成在检测平面上的辐射点中心位于边界区域上。就如申请人的荷兰专利申请第8202058（PHN10361）中更详细地叙述那样，通过用机械方式移动检测器平板，可得一正确的初步调节。然而，这种机械调节会随时间和/或温度变化，因而需要对检测平面作冗长乏味的重复调节。

本发明的一个目的是要提供一个在开头段落中所说明的一类半导体器件，它特别适用于像聚焦误差检测一类的系统，使得能够从实质上简化零值的调节。此外，像这样一种半导体器件也适用于上述以外的那些场合。在开头段落中所说明的一类半导体器件，达到本目的，就在于该电路包括根据控制信号在二极管两端施加不同反向电压的装置，以便调节二极管辐敏区域间的边界。

本发明根据事实承认，通过在二极管两端施加不同反向电压来移动相邻二极管的辐敏区域间的边界，使得简单的电子零值调节成为可能，在光电式聚焦误差检测系统中使用辐敏器件时，这种调节法可以代替错综复杂的机械调节。

辐敏半导体器件可以表征为该电路包括至少一个微分放大器，这种微分放大器被反馈，而且是用以将辐射所产生的其中一个光电电流转换为一测量信号，为此，其中一个子元件被耦合到微分放大器的反相输入端以将待转换的电流施加到所说输入端，该电路还包括施加电压的装置，这个电压的幅度取决于微分放大器非反相输入端的控制信号。这个实施例利用反馈微分放大器的特性，反馈的结果是反相输入端上的电压取决于非反相输入端上的电压。这就使二极管两端上的反向电压差能调节到一个取决于控制信号的所需数值以在非反相输入端上变化电压。