NL8601719A - Electronisch instelbare positiegevoelige stralingsdetector, focusfoutdetectiestelsel voorzien van een dergelijke stralingsdetector, en optische lees- en/of schrijfinrichting voorzien van een dergelijk focusfoutdetectiestelsel. - Google Patents

Electronisch instelbare positiegevoelige stralingsdetector, focusfoutdetectiestelsel voorzien van een dergelijke stralingsdetector, en optische lees- en/of schrijfinrichting voorzien van een dergelijk focusfoutdetectiestelsel. Download PDF

Info

Publication number
NL8601719A
NL8601719A NL8601719A NL8601719A NL8601719A NL 8601719 A NL8601719 A NL 8601719A NL 8601719 A NL8601719 A NL 8601719A NL 8601719 A NL8601719 A NL 8601719A NL 8601719 A NL8601719 A NL 8601719A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
radiation
focus error
detection system
sub
error detection
Prior art date
Application number
NL8601719A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Philips Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Nv filed Critical Philips Nv
Priority to NL8601719A priority Critical patent/NL8601719A/nl
Priority to US06/929,135 priority patent/US4810871A/en
Priority to DE3750528T priority patent/DE3750528T2/de
Priority to EP87201192A priority patent/EP0251402B1/en
Priority to CA000540610A priority patent/CA1273717A/en
Priority to KR1019870006608A priority patent/KR880002279A/ko
Priority to CN87104584A priority patent/CN1013721B/zh
Priority to JP62164109A priority patent/JPS6328077A/ja
Publication of NL8601719A publication Critical patent/NL8601719A/nl

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1359—Single prisms
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0908—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
    • G11B7/0916—Foucault or knife-edge methods
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/094—Methods and circuits for servo offset compensation
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/13—Optical detectors therefor
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/13—Optical detectors therefor
    • G11B7/133—Shape of individual detector elements
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1381—Non-lens elements for altering the properties of the beam, e.g. knife edges, slits, filters or stops
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/1443—Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/02016—Circuit arrangements of general character for the devices
    • H01L31/02019—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02024—Position sensitive and lateral effect photodetectors; Quadrant photodiodes
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
    • G11B7/0908—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
    • G11B7/0909—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only by astigmatic methods

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Description

L _ ψ ' r <s- PHN 11.791 1 ^ N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.
Electronisch instelbare positiegevoelige stralingsdetector, focusfoutdetectiestelsel voorzien van een dergelijke stralingsdetector/ en optische lees- en/of schrijfinrichting voorzien van een dergelijk focusfoutdetectiestelsel.
De uitvinding heeft betrekking op een stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting omvattende een halfgeleiderlichaam dat aan een in hoofdzaak vlak oppervlak is voorzien van tenminste twee subelementen welke met de aangrenzende delen van het halfgeleiderlichaam 5 stralingsgevoelige diodes vormen, en waarbij de afstand tussen de subelementen voldoende klein is om door het aanbrengen van een sperspanning over de diodes de tussen de subelementen gelegen zone van halfgeleiderlichaam geheel te depleren door de bij de subelementen behorende uitputtingsgebieden zodanig dat ladingstransport tussen de 10 subelementen onderling verhinderd wordt, alsmede een schakeling voor het aanbrengen van een sperspanning over de stralingsgevoelige diodes en voor het detecteren van de door de straling in de door de uitputtingsgebieden gevormde stralingsgevoelige gebieden van de diodes opgewekte foto-elektrische stromen.
15 Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichtingen van de bovengenoemde soort worden bijvoorbeeld gebruikt in lichtgevoelige schakelingen voor beeldweergave en in inrichtingen ten behoeve van spoorvolging of positionering van lichtbundels (of bundels van andere soorten straling). Andere toepassingen van stralingsdetectie liggen op 20 het gebied van spectroscopische analyse met name in het golflengtegebied van 200-1100 nanometer en bijvoorbeeld zachte röntgenstraling.
Daarnaast worden dergelijke inrichtingen gebruikt voor detectie van deeltjesstraling (bijvoorbeeld elektronen, ff-deeltjes of hoog-energetische deeltjes). Ook worden dergelijke halfgeleiderinrichtingen 25 (met name in het golflengtegebied van zichtbaar licht) gebruikt in meetapparatuur voor positiebepaling, bijvoorbeeld ten behoeve van het meten van doorbuiging of bijvoorbeeld in automatische assemblagelijnen.
De uitvinding heeft verder betrekking op een focusfoutdetectiestelsel uitgevoerd met een dergelijke 30 halfgeleiderinrichting alsmede op een inrichting voor het uitlezen en/of inschrijven van informatie in een stralingsregistrerend vlak van een registratiedrager welke inrichting is voorzien van een dergelijk 88 0 1 7 7 ? # ΡΗΝ 11.791 2 ΐ ‘ï focusfoutdetectiestelsel.
Een halfgeleiderinrichting van de in de aanhef genoemde soort is bekend uit de op 1 februari 1982 ter inzage gelegde Nederlandse Aanvrage No. 8003906 (PHN 9796) van Aanvraagster. Hierin wordt een 5 zogeheten kwadrantendiode beschreven, welke is opgebouwd uit vier symmetrisch ten opzichte van een gemeenschappelijk middelpunt gelegen stralingsgevoelige diodes. Bij het bestralen van de kwadrantendiode met een stralingsbundel worden in de vier diodes stromen opgewekt, waarbij de grootte van elke diodestroom wordt bepaald door de hoeveelheid 10 straling die het stralingsgevoelige gebied van de betreffende diode treft. De verschillen tussen de diodestromen geven de positie van de trefplaats van de stralingsbundel op de kwadrantendiode ten opzichte van het gemeenschappelijke middelpunt aan. Uit het bovengenoemde octrooischrift is eveneens een focusfoutdetectiestelsel bekend dat ten 15 behoeve van het detecteren van een afwijking tussen een eerste stralingsreflekterend vlak en een tweede focusseringsvlak van een objectiefstelsel (bijvoorbeeld ten behoeve van een Compact Disc of beeldplaatinrichting) gebruik maakt van de kwadrantendiode. Weliswaar is de bekende kwadrantendiode uiterst snel en bezit een groot oplossend 20 vermogen en grote stralingsgevoeligheid, maar daar staat tegenover dat bij de montage de diode zo gemonteerd moet worden dat, bij juiste focussering de stralingsbundel precies middenover de vier kwadranten van de diode het halfgeleideroppervlak treft. Gezien de daarbij vereiste toleranties (de onderlinge afstand van de kwadranten bedraagt circa 5 25 micrometer) is een dergelijke montage met bijbehorende instelling moeilijk en tijdrovend.
Soortgelijke problemen ten aanzien van de montage doen zich voor bij een focusfoutdetectiestelsel waarin in de weg van de door het stralingsreflekterend vlak gereflekteerde bundel een bundelsplitsend 30 element is geplaatst en daarachter een stralingsgevoelig detectiestelsel bevattende een aantal door smalle stroken van elkaar gescheiden detectoren waarbij de door het bundelsplitsend element gevormde deelbundels op de scheidingsstroken vallen. In het laatste geval kan ervoor gezorgd worden dat de centra van de stralingsvlekken, gevormd 35 door de deelbundels, in het detectorenvlak bij correcte focussering op de scheidingsstroken vallen door de scheidingsstroken een scherpe hoek met elkaar te laten maken. Met behulp van mechanisch verschuiven van het 8681719 ί: « ΡΗΝ 11.791 3 detectorenvlak kan dan een juiste begininstelling worden verkregen, zoals nader is omschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage no. 8202058 (PHN 10.361) van Aanvraagster. Deze mechanische instelling kan echter met de tijd en/of temperatuur verlopen waarna een nieuwe, dikwijls 5 moeizame instelling van het detectorenvlak noodzakelijk is.
De uitvinding stelt zich ten doel een halfgeleiderinrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen die onder meer gebruikt kan worden in een dergelijk focusdetectiestelsel, waarbij de nulinstelling aanzienlijk eenvoudiger 10 kan geschieden. Daarnaast is een dergelijke halfgeleiderinrichting bruikbaar voor andere dan de hierboven genoemde toepassingen. Dit doel wordt voor de stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting van de in de aanhef genoemde soort bereikt, doordat de schakeling is voorzien van middelen voor het in afhankelijkheid van een stuursignaal aanbrengen van 15 verschillende sperspanningen over de diodes teneinde de grens tussen de stralingsgevoelige gebieden van de diodes in te stellen.
De uitvinding berust op het inzicht dat door het aanbrengen van verschillen in de sperspanningen over de diodes de grens tussen stralingsgevoelige gebieden van aan elkaar grenzende diodes wordt 20 verschoven, waardoor een eenvoudige electronische nulinstelling mogelijk is, die in het geval van toepassing van de stralingsgevoelige inrichting in een opto-electronisch focusfoutdetectiestelsel de omslachtige mechanische instelling kan vervangen.
Een uitvoeringsvorm van de stralingsgevoelige 25 halfgeleiderinrichting wordt gekenmerkt doordat de schakeling tenminste een teruggekoppelde verschilversterker omvat voor het omzetten een van de door de straling opgewekte foto-elektrische stromen in een meetsignaal, waartoe een van de subelementen is gekoppeld met de inverterende ingang van de verschilversterker voor het toevoeren van de 30 om te zetten stroom, en waarbij de schakeling verder is voorzien van middelen voor het aanbrengen van een spanning met een van het stuursignaal afhankelijke amplitude op de niet-inverterende ingang van de verschilversterker. Bij deze uitvoeringsvorm wordt gebruik gemaakt van de eigenschap van een teruggekoppelde verschilversterker dat de 35 spanning op de inverterende ingang als gevolg van de terugkoppeling afhankelijk is van de spanning op de niet-inverterende ingang. Hierdoor wordt het mogelijk om door het variëren van de spanning op de niet- 860 1 7 if ï \ PHN 11.791 4 inverterende ingang het verschil in de sperspanningen over de diodes op een door het stuursignaal bepaalde gewenste waarde te brengen.
Een verdere uitvoeringsvorm is gekenmerkt door een tweede verschilversterker voor het opwekken van een meetsignaal dat een maat is 5 voor het verschil tussen de uitgangsspanning op de niet-inverterendê ingang van de eerste verschilversterker waartoe een ingang van de tweede verschilversterker is gekoppeld met de uitgang van de eerste verschilversterker en waartoe de schakeling is voorzien van middelen voor het aanbrengen van een met de stuurspanning evenredige spanning op 10 de andere ingang van de verschilversterker. Bij deze uitvoeringsvorm wordt op eenvoudige wijze een van het stuursignaal onafhankelijk meetsignaal afgeleid uit het uitgangssignaal van de eerste verschilversterker.
Een uitvoeringsvorm van het opto-electronisch 15 focusfoutdetectiestelsel voor het detecteren, in een optisch systeem van een afwijking tussen een element en een vlak van focussering van een objectief stelsel, voor een inrichting voor het uitlezen van een registratiedrager met een optische uitleesbare informatiestruktuur of een inrichting voor het langs optische weg inschrijven van informatie in 20 een registratiedrager, voorzien van de stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting, wordt gekenmerkt doordat de stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting een eerste en een tweede paar aan elkaar grenzende subelementen omvat, waarbij in de optische weg tussen het element en de halfgeleiderinrichting een bundelsplitsend element is 25 geplaatst voor het vormen van een eerste en tweede deelbundel, welke de halfgeleiderinrichting treffen in respectievelijk de zone tussen het eerste paar subelementen en de zone tussen het tweede paar subelementen, waarbij het focusfoutdetectiestelsel is voorzien van een schakeling voor het afleiden van een focusfoutsignaal uit de foto-elektrische stromen 30 die door de deelbundels in de bij de subelementen behorende uitputtingsgebieden worden opgewekt en een regelinrichting voor het afleiden van de stuursignalen voor de grensinstellende middelen uit de opgewekte foto-elektrische stromen, zodanig dat een eerste som van de foto-elektrische stroom behorende bij het subelement van het eerste paar 35 dat het meest ver van het midden tussen de trefplaatsen van de deelbundels op de halfgeleiderinrichting is gelegen en de foto-elektrische stroom behorende bij het subelement van het tweede paar, dat 8601718 ΡΗΗ 11.791 5 ·* * het meest nabij het genoemde midden is gelegen in hoofdzaak gelijk is aan een tweede som van de elektrische stromen, welke bij de overige subelementen van de genoemde paren behoren. Bij een dergelijk opto-electronisch focusfoutdetectiesysteem wordt tijdens bedrijf automatisch 5 de positie van de grenzen tussen de bij de subelementen behorende stralingsgevoelige gebieden zodanig dat de eerste som van foto-elektrische stromen gelijk is aan de tweede som, hetgeen inhoudt dat de grenzen automatisch symmetrisch ten opzichte van het midden tussen trefplaatsen van de deelbundel op de halfgeleiderinrichting. Hierdoor 10 wordt de afregeling van het systeem na assemblage aanzienlijk vereenvoudigd.
Een andere uitvoeringsvorm van het opto-electronisch focusfoutdetectiestelsel voor het detecteren, in een optisch systeem van een afwijking tussen een element en een vlak van focussering van een 15 objectief stelsel, in het bijzonder voor een inrichting voor het uitlezen van een registratiedrager met een optische uitleesbare inforaatiestruktuur of een inrichting voor het langs optische weg inschrijven van informatie in een registratiedrager, voorzien van de stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting wordt gekenmerkt doordat de 20 stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting vier, symmetrisch ten opzichte van een gemeenschappelijk middelpunt gelegen, subelementen omvat, waarbij een astigmatisch element in de optische weg van een lichtbundel, tussen het reflekterende element en de halfgeleiderinrichting is geplaatst, en waarbij het focusfoutdetectiestelsel is voorzien van een 25 schakeling voor het afleiden van een focusfoutsignaal uit de in de bij de subelementen behorende uitputtingsgebieden door de bundel opgewekte foto-elektrische stromen welke behoort bij twee diagonaal ten opzichte van elkaar gelegen subelementen in hoofdzaak aan elkaar gelijk zijn. Bij een dergelijk focusfoutdetectiesysteem worden de grenzen tussen de 30 stralingsgevoelige gebieden van de halfgeleiderinrichting automatisch zodanig ingesteld dat het zwaartepunt van de bundel ter plaatse van de trefplaats op de halfgeleiderinrichting samenvalt met het snijpunt van de grenzen tussen de stralingsgevoelige gebieden. Bij toepassing van een dergelijke focusfoutdetectieschakeling kan worden volstaan met een zeer 35 eenvoudige montage van de halfgeleiderinrichting, waarbij slechts gezorgd hoeft te worden dat plaats waar het zwaartepunt van de bundel de halfgeleiderinrichting treft binnen het electronische instelbereik van 680171? s * PHN 11.791 6 de grenzen is gelegen.
De uitvinding alsmede verdere voordelen ervan zullen hierna in detail worden beschreven onder verwijzing naar de figuren 1 tot en met 10, waarin 5 figuren 1 en 2 een stralingsgevoelig element voor toepassing in de halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding tonen, figuren 3a, 3b en 3c ter illustratie dienen van de invloed die een verschil in de sperspanningen van de stralingsgevoelige diodes van het stralingsgevoelige element uitoefent op de positie van de 10 grens tussen de stralingsgevoelige gebieden van de diodes, figuren 4 en 5 uitvoeringsvormen van de halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding tonen, figuren 6 en 7 een uitvoeringsvorm tonen van een focusfoutdetectiestelsel volgens de uitvinding, 15 figuren 8 en 10 een andere uitvoeringsvorm van een focusfoutdetectiestelsel volgens de uitvinding toont, figuur 9 ter verduidelijking van de in figuur 8 en 10 getoonde uitvoeringsvorm dient.
De figuren zijn schematisch en niet op schaal getekend, 20 waarbij terwille van de duidelijkheid, in de dwarsdoorsneden in het bijzonder de afmetingen in de dikterichting sterk zijn overdreven. Halfgeleiderzones van hetzelfde geleidingstype zijn in het algemeen in dezelfde richting gearceerd. Gelijksoortige delen van de uitvoeringsvormen zijn als regel met hetzelfde verwijzingscijfer 25 aangeduid, waarbij terwille van de duidelijkheid in een aantal gevallen de verwijzingscijfers zijn voorzien van een achtervoegsel in de vorm van een letter.
Figuren 1 en 2 tonen een stralingsgevoelig element 1 voor toepassing in de halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding waarbij 30 figuur 1 het bovenaanzicht en waarbij figuur 2 een doorsnede volgens de lijn II-II toont. Het stralingsgevoelige element 1 omvat een laag-ohmig substraat 2 waarop een epitaxiale laag 3 is aangebracht. Het stralingsgevoelige element is verder aan een in hoofdzaak vlak oppervlak 4 voorzien van onderling gescheiden gelijkrichtende overgangen 5 (5A, 35 5B). Het element 1 is hiertoe aan zijn oppervlak 4 voorzien van oppervlaktegebieden 6 (6A, 6B) van het p-type, die met de epitaxiale laag 3 gelijkrichtende overgangen 5 (pn-overgangen) vormen. Het 8601718 PHN 11.791 7 oppervlak 4 van het element 1 is verder bedekt met een passiverende antireflektielaag 7 van silicumoxide. In de laag 7 bevinden zich contactvensters 8 ten behoeve van contacten 9 {9A, 9B). Aan de onderzijde van het element is het substraat 2 gecontacteerd door middel 5 van een contactmetallisatie 10.
Met behulp van elektrische spanningsbronnen 11A en 11B wordt tussen de contactmetallisatie 10 en respectievelijk de contacten 9A en 9B respectievelijk een spanning VA en VB aangelegd waardoor de gelijkrichtende overgangen 5A en 5B in sperrichting worden 10 voorgespannen. Daardoor wordt bij elke gelijkrichtende overgang 5 in de epitaxiale laag 3 en het bijbehorende oppervlaktegebied 6 een uitputtingsgebied gecreëerd, in figuur 2 door middel van streeplijnen aangegeven. Voor zover deze uitputtingsgebieden zich uitstrekken in de epitaxiale laag 3 zijn deze aangegeven met verwijzingscijfer 12 (12A, 15 12B). De elektrische veldlijnen 13 geven de in de uitputtingsgebieden 12 heersende elektrische velden aan.
Wanneer op het oppervlak 4 van het element 1 licht of straling van voldoende hoge energie invalt (tenminste gelijk aan de breedte van de verboden band van het halfgeleidermateriaal) worden in 20 het halfgeleiderlichaam extra ladingdragers (gaten en elektronen) gegenereerd. In de uitputtingsgebieden worden deze extra ladingdragers ten gevolge van het heersend veld afgevoerd en dragen aldus bij tot een foto-elektrische stroom door de bijbehorende pn-overgang.
De afstanden tussen de subelementen zijn zo klein dat 25 door het aanleggen van een sperspanning over de stralingsgevoelige diode tussen naburige subelementen gelegen gebieden gedepleerd kunnen worden door bij de subelementen behorende uitputtingsgebieden.
Ter plaatse van het raakvlak van de uitputtingsgebieden 12A en 12B buigen de elektrische veldlijnen zodanig af dat ten gevolge 30 van het heersend elektrisch veld de in het uitputtingsgebied gegenereerde ladingdragers zich praktisch altijd naar de bijbehorende pn-overgang begeven (de grens tussen de uitputtingsgebieden 12A en 12B is aangeduid met verwijzingscijfer 15). Op deze wijze dragen zij bij tot de in deze pn-overgang opgewekte foto-elektrische stroom. De in pn-overgang 35 5A en 5B opgewekte foto-elektrische stromen zijn aangeduid met respectievelijk IA en Ιβ. Wanneer nu het centrum van een loodrecht op het oppervlak 4 invallende stralingsbundel samenvalt met de grens 15
860 1 7 U
i i PHN 11.791 8 dan zijn de opgewekte foto-elektrische stromen IA en I0 nagenoeg aan elkaar gelijk. Is de positie van de invallende bundel enigszins verschoven ten opzichte van de grens 15 dan zullen er verschillen optreden tussen IA en I0.
5 Figuur 3a toont het verloop van de stromen IA en IB
als functie van de trefplaats x van de bundel ten opzichte van grens 15 voor het geval dat de sperspanningen VA en VB aan elkaar gelijk zijn. In deze figuur duidt verwijzingscijfer 16 een bundel aan, bijvoorbeeld een laserstraal, welke zich over het oppervlak 4 van het halfgeleiderlichaam 10 beweegt. Als de bundel 16 zich ter plaatse van het punt a bevindt, ontstaat de foto-elektrisch stroom, opgewekt in de onderliggende pn-overgang 5A praktisch alleen in een vlak deel van deze overgang, evenwijdig aan het oppervlak 4. Dit geeft aanleiding tot een stroom IA ter waarde IQ door deze overgang. De stroom IB door de naastliggende 15 pn-overgang 5B is verwaarloosbaar klein. Niet alle door de bundel 16 gegenereerde ladingdragers dragen in het punt a bij tot de foto-elektrische stroom, aangezien een gedeelte door recombinatie in het oppervlaktegebied 6A (en ook enigszins in het eventueel niet gedepleerde deel van de epitaxiale laag 3) verloren gaat. Ook wordt de ingevallen 20 straling zij het in geringe mate gereflekteerd door de passiveringslaag 7 en in het oppervlaktegebied 6A enigszins geabsorbeerd voordat deze straling het uitputtingsgebied van de pn-overgang 5A bereikt. Als de bundel 16 zich ter plaatse van het punt b bevindt wordt de invloed van de kromming van de pn-overgang 5A merkbaar. De afstand tussen het 25 oppervlak 4 en het uitputtingsgebied is korter, zodat minder ladingdragers door recombinatie verloren gaan en ook minder straling wordt geabsorbeerd in het oppervlaktegebied 6A. Dit zou bij gelijkblijvende dikte van de laag 7 een extra bijdrage aan de foto-elektrische stroom opleveren. De laag 7 tussen de oppervlaktegebieden 6A 30 en 6B vertoont echter een verdikking 36 welke zodanig is gekozen dat ter plaatse van de verdikking een zoveel groter gedeelte van het licht gereflekteerd wordt, dat de stroom IA nagenoeg gelijk blijft.
Zodra de bundel 16 punt c, dat praktisch in het midden tussen de twee oppervlaktegebieden ligt, bereikt, zal een gedeelte van 35 de straling van bundel 16 uitputtingsgebied 12B binnendringen. De ladingsdragers die' door dit gedeelte worden opgewekt worden in hoofdzaak, als gevolg van het heersende elektrische veld, 83 0 1 7 1 9 PHN 11.791 9 getransporteerd naar pn overgang 5Bf zodat de stroom IA afneemt terwijl stroom Ig toeneemt. De stroom Ig neemt, als de bundel 16 zich verder verplaatst, snel toe tot de waarde IQ, terwijl de stroom IA dan praktisch tot nul afneemt.
5 In het in figuur 3A getoonde geval zijn de spanningen VA en Vg aan elkaar gelijk. In dat geval is de grens 15 tussen de elektrische stralingsgevoelige gebieden in het midden tussen de oppervlaktegebieden 6A en 6B gelegen.
De stroom I& wordt in hoofdzaak veroorzaakt door 10 ladingsdragers die in het uitputtingsgebied 12A links van de grens 15 worden gegenereerd, terwijl de stroom IB in hoofdzaak wordt gevormd door de ladingsdragers die in het uitputtingsgebied 12B worden gegenereerd. In het geval dat VA en VB niet aan elkaar gelijk zijn, zijn de uitputtingsgebieden 12A en 12B niet meer symmetrisch ten 15 opzichte van het midden tussen de oppervlaktegebieden 6A en 6B, hetgeen inhoudt dat de grens 15 tussen de stralingsgevoelige gebieden van de diodes ten opzichte van het midden tussen de oppervlaktegebieden 6A en 6B verschoven is gelegen. Voor het geval dat V& groter is dan VQ en het geval dat VA kleiner is dan Vg zijn in respectievelijk figuur 3b 20 en 3c schematisch de liggingen van de uitputtingsgebieden 12A en 12B ten opzichte van het midden tussen de subelementen 6A en 6B het daarbij behorende verloop van de stromen IA en Ig weergegeven.
Zoals duidelijk blijkt uit de figuren 3a, 3b en 3c wordt de positie van de grens 15 tussen de stralingsgevoelige gebieden van de 25 door de subelementen 6 met de epitaxiale laag 3 gevormde diodes bepaald door de grootte van het verschil tussen de sperspanningen VA en νβ.
Figuur 4 toont een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding. Hierin is met verwijzingscijfer 20 een instelschakeling aangeduid voor het aanbrengen van verschillende 30 sperspanningen VA en Vg over de door de oppervlaktegebieden 6A en 6B met de epitaxiale laag 3 gevormde stralingsgevoelige diodes van het stralingsgevoelig element 1. De instelschakeling 20 omvat een operationele versterker 21 waarvan de inverterende ingang met het contact 9A van oppervlaktegebied 6A is verbonden. De niet-inverterende 35 ingang van de operationele versterker 21 is verbonden met een ingangsklem 22. De uitgang van de operationele versterker 21 is via een weerstand 23 gekoppeld met zijn inverterende ingang. De uitgang van 8601719 PHN 11.791 10 versterker 21 is verder verbonden met de inverterende ingang 40 van een verschilversterker, welke wordt gevormd door een operationele versterker 24 en de weerstanden 25, 26, 27 en 28. De niet-inverterende ingang 41 van de verschilversterker is aangesloten op de ingangsklem 22. De 5 uitgang van de operationele versterker 24 is verbonden met een uitgangsklem 29.
Het contact 9B van het oppervlaktegebied 9B is aangesloten op de inverterende ingang van een operationele versterker 30, waarvan de uitgang via een weerstand 31 eveneens met de inverterende 10 ingang is verbonden. Het stuursignaal PE op ingangsklem 22 wordt gelnverteeerd met behulp van een omkeerversterker, welke wordt gevormd door een operationele versterker 32 en weerstanden 33 en 34 en vervolgens aangeboden aan niet-inverterende ingang van operationele versterker 30 en aan de niet-inverterende ingang 42 van een 15 verschilversterker, welke wordt gevormd door een operationele versterker 35 en weerstanden 36, 37, 38 en 39. De uitgang van operationele versterker 30 is aangesloten op de inverterende ingang 43 van de door operationele versterker 35 gevormde verschilversterker. De uitgang van operationele versterker 35 is verbonden met ingangsklem 44.
20 Verder wordt de metallisatielaag 10 met een (niet weergegeven) spanningsbron op een constante spanning VBIAS gehouden.
Als gevolg van de over operationele versterker 21 aangebrachte terugkoppelweerstand 23 zijn de spanningen op de inverterende en niet-inverterende ingang van operationele versterker 21 nagenoeg aan elkaar 25 gelijk, zodat het spanningsverschil tussen het contact 9A en metallisatielaag 10 gelijk is aan VBj^s-Vpe met vpe amPlitu^e van de spanning van het stuursignaal PE. De spanning op de niet-inverterende ingang van operationele versterker 30 is gelijk aan -Vpe zodat het spanningsverschil tussen het contact 9B en metallisatielaag 10 30 gelijk is aan vBj^s+vpe· 9evo-*-V van het spanningsverschil van 2Vpe tussen de contacten 9A en 9B verschuift de grens 15 tussen de stralingsgevoelige gebieden van de diodes van element 1 ten opzichte van midden tussen de oppervlaktegebieden 6A en 6B met een door het stuursignaal PE bepaalde afstand. Indien een stralingsbundel het 35 oppervlak 4 treft, worden in de uitputtingsgebieden 12A en 12B foto-elektrische stromen 1^ en opgewekt, waarbij de verhouding tussen de stromen IA en Ιβ wordt bepaald door de positie van de trefplaats
'8801 7 IS
PHN 11.791 11 van de bundel ten opzichte van de grens 15. De stromen IA en IB worden met behulp van operationele versterkers 21 en 30 omgezet in respectievelijk een spanning Vffla, en een spanning vmb ''
De spanning Vffla, bestaat uit een component welke wordt 5 bepaald door het stuursignaal PE en een component welke wordt bepaald door de stroom I&. Met behulp van de als verschilversterker geschakelde operationele versterker 24 wordt een spanning Vma op uitgangsklem 29 opgewekt, waarin de door PE bepaalde component is geëlimineerd, zodat de spanning Vffla evenredig is met de stroom 10 I^. Op overeenkomstige wijze wordt op uitgangsklem 44 een spanning opgewekt die evenredig is met de stroom Ιβ.
Indien het hiervoor beschreven stralingsgevoelige element 1 met bijbehorende instelschakeling 20 wordt gemonteerd in een optisch systeem kan men nu na assemblage van het geheel met behulp van 15 stuursignaal PE een zodanige verschilspanning tussen de contacten 9A en 9B worden aangebracht, dat de grens 15 samenvalt met het centrum van de trefplaats van een stralingsbundel op het stralingsgevoelige element.
De afregeling van een dergelijk stralingsgevoelig element in een optisch electronische inrichting bestaat hierin dat de assemblage van deze 20 optische elektrische inrichting en correcte instelling van bijvoorbeeld het brandpunt van een objectiefstelsel de positie van een invallende bundel wordt gemeten door het spanningsverschil tussen Vffla en te meten. Aan de hand van deze meting kan door verandering van de amplitude V van stuursignaal PE het spanningsverschil tussen de contacten 9A
Ér" 25 en 9B zodanig worden ingesteld dat het verschil vma~vmb aangeeft dat I& gelijk is aan IB (ijkpunt).
Bij het instandhouden van het spanningsverschil tussen de contacten 9A en 9B is een verschil tussen Vma en nu een maat voor een afwijking van de positie van de trefplaats van de 30 stralingsbundel ten opzichte van bij het genoemde ijkpunt behorende positie van de grens 15. Het spanningsverschil = (Vffla vmb^ is voortaan te gebruiken als regelsignaal; een afwijking komt overeen met een zekere afwijking van de trefplaats van de bundel ten opzichte van de ingestelde positie van de grens 15. Op deze wijze is een 35 regelsysteem verkregen dat met ruime toleranties kan worden gemonteerd, en waarbij de ijking praktisch geheel elektrisch of electronisch plaatsvindt.
860 1 7 1 ? PHN 11.791 12
Figuur 5 toont een halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding waarbij een zogeheten kwadrantendiode 47 is toegepast. Een dergelijke diode omvat vier oppervlaktegebieden 6F, 6G, 6H en 61 welke symmetrisch om een gemeenschappelijk middelpunt 50 zijn gelegen.
5 De contacten 9F en 9G en de contacten 9H en 91 van respectievelijk de oppervlaktegebieden 6F en 6G en de oppervlaktegebieden 6H en 61 zijn aangesloten op de ingangsklemmen van instelschakeling 20A en instelschakeling 20B van het hiervoor beschreven type. Indien de spanningen over de door de oppervlaktegebieden 6F, 6Gr 10 6H en 61 met de epitaxiale laag 3 gevormde stralingsgevoelige diode aan elkaar zijn zijn de foto-elektrische stromen lp, IG, IH en Ij nagenoeg identiek als de stralingsbundel midden over de oppervlaktegebieden invalt. Een misaanpassing bij assemblage bij assemblage waardoor na afregeling van de optiek het centrum de bundel 15 invalt ter plaatse van 50', kan weer op dezelfde wijze als hiervoor beschreven worden gecorrigeerd door middel van stuursignalen PE^ en PE2 op de ingangen 22A en 22B van de instelschakelingen 20A en 20B.
Door een juiste instelling van de stuursignalen PE^ en PE2 worden dan de grenzen 15C en 15D tussen de stralingsgevoelige gebieden zodanig 20 verschoven dat het snijpunt van de grenzen 15C en 15D samenvalt met het centrum van de invallende bundel.
Een halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding kan bijvoorbeeld worden toegepast in een focusdetectiesysteem, zoals getoond in figuur 6. In figuur 6 is een klein gedeelte van een ronde 25 schijfvormige registratiedrager 61 in radiële doorsnede weergegeven.
De stralingsreflekterende informatiestructuur bevindt zich aan de bovenzijde van de registratiedrager en bestaat uit een groot aantal, niet weergegeven, informatiegebiedjes die volgens informatiesporen 62 gerangschikt zijn. De informatiestructuur wordt afgetast door een 30 uitleesbundel b geleverd door een stralingsbron 63, bijvoorbeeld een halfgeleiderdiodelaser. Een lens 64 vormt van de divergerende bundel een evenwijdige bundel met een zodanige doorsnede dat de pupil van een objectiefstelsel 65 goed gevuld wordt. Dit objectiefstelsel vormt dan een stralingsvlek van minimale afmetingen op de informatiestructuur.
35 De uitleesbundel wordt door de informatiestructuur gereflekteerd en bij bewegen van de registratiedrager ten opzichte van de uitleesbundel wordt de gereflekteerde bundel in de tijd gemoduleerd 8601719 PHN 11.791 13 overeenkomstig de in de registratiedrager aangebrachte informatie. Om de gemoduleerde bundel te scheiden van de door de stralingsbron uitgezonden bundel is tussen de stralingsbron en het objectiefstelsel een bundelscheidingsprisma 66 aangebracht. Dit prisma kan bestaan uit twee 5 prismatische delen 67 en 68 waartussen een bundelscheidingslaag 29 is aangebracht. 70 en 71 zijn respectievelijk het intreevlak en het uittreevlak van het prisma 66. De laag 69 kan een halfdoorlatende spiegel zijn. Om het stralingsverlies in de uitleeseenheid zo klein mogelijk te houden kan een polarisatiegevoelige scheidingslaag toegepast 10 worden. Tussen het objectiefstelsel en het prisma 66 moet dan een X/4-plaat 72, waarin X de golflengte van de uitleesbundel b is, opgenomen worden. Dit prisma wordt door de uitleesbundel tweemaal doorlopen en draait het polarisatievlak van deze bundel over in totaal 90°. De door de stralingsbron uitgezonden bundel wordt door het prisma dan vrijwel 15 volledig doorgelaten, terwijl de gemoduleerde bundel vrijwel volledig wordt gereflekteerd en wel naar een stralingsgevoelig detectiestelsel 33, dat een signaal levert dat gemoduleerd is overeenkomstig de in de registratiedrager opgeslagen informatie.
Om een focusfoutsignaal, dat een indicatie geeft over de 20 grootte en richting van een afwijking tussen het vlak van focussering van het objectiefstelsel en het vlak van de informatiestructuur, op te wekken is op het uittreevlak 71 van het bundelscheidingsprisma 66 een dakkantprisma 74 aangebracht en is het stralingsgevoelige detectiestelsel 73 opgebouwd uit bijvoorbeeld twee stralingsgevoelige 25 inrichtingen zoals beschreven aan de hand van de figuren 1 en 2. Deze twee inrichtingen zijn in figuur 7 die het principe van de focusfoutdetectie illustreert met 76 en 77 aangegeven. Deze figuur toont onder meer een aanzicht van de halfgeleiderinrichtingen volgens de lijn XI-XI in figuur 6 alsmede een schematische weergave van de 30 hulpelectronica voor het instellen van de verschilspanningen ten behoeve van de nulinstelling.
De brekende ribbe 75 van het prisma 74 is evenwijdig met de optische as, 00' in figuur 6, van de uitleeseenheid.
Het dakkantprisma splitst de bundel b in twee deelbundels 35 b^ en ^ die invallen op respectievelijk de inrichtingen 76 en 77.
In figuur 6 is de situatie weergegeven dat de uitleesbundel precies op het vlak van de informatiestructuur 860 1 7 11 ï $ PHN 11.791 14 gefocusseerd is. De uitleeseenheid kan zo ingericht zijn dat dan het focuspunt van de gereflekteerde bundel precies in het oppervlak van de stralingsgevoelige elementen 1 van de detectoren 76, 77 ligt. Bij een correcte focussering is de afstand tussen de centra van de door de 5 bundels b^ en b2 op de detectoren 76 en 77 veroorzaakte stralingsvlekken en V2 gelijk aan a.
Bij het optreden van een focusfout verandert de energieverdeling binnen de deelbundel b^ respectievelijk b2 ten opzichte van de bijbehorende detectoren, hetgeen ook opgevat kan worden 10 als een verplaatsing van de door de deelbundels gevormde stralingsvlekken en V2 ten opzichte van de detectoren. Wanneer het focuspunt van de van de stralingsbron afkomstige bundel boven het vlak van de informatiestructuur zou liggen, dan zouden de bundels b^ en b2 naar binnen verplaatst zijn en zouden de halfgeleiderzones 6A en 15 6D minder stralingsenergie ontvangen dan de halfgeleiderzones 6B en 6C (De afstand tussen de stralingsvlekken V^' en V2' is dan a').
Zou het focus van de door de stralingsbron uitgezonden leesbundel onder het vlak van de informatiestructuur liggen, dan zou het omgekeerde gelden en zouden de halfgeleiderzones 6B en 6C minder stralingsenergie 20 ontvangen dan de halfgeleiderzones 6A, 6D en 19 (De afstand tussen de stralingsvlekken V-j" en V2" is dan a").
In figuur 7 zijn terwille van de duidelijkheid de posities van de stralingsvlekken V^, V1 en V1" en V2, V2' en V2" in een richting evenwijdig aan de grenzen 15 verschoven 25 weergegeven. Opgemerkt zij dat in werkelijkheid de posities van de stralingsvlekken in deze richting niet veranderen bij een verandering in de focussering. Indien de grenzen 15A en 15B tussen de stralingsgevoelige gebieden zodanig zijn ingesteld dat bij correcte focussering de centra van stralingsvlekken en V2 samenvallen met 30 respectievelijk de grenzen 15A en 15B, is uit de in de bij de oppervlaktegebieden 6A, 6B, 6C en 6D behorende opgewekte foto-elektrische stromen IA, Ig, lp en lp op eenvoudige wijze een maat voor de focusfout S2 te bepalen volgens de relatie:
Sr = K((IA + lp) - (IB + Ic)> met K een konstante.
35 Een correcte instelling van de grenzen 15C en 15D kan worden verkregen door middel van een instelling die de afstand tussen de grenzen instelt tesamen met een instelling die bij gelijkblijvende 8601719 PHN 11.791 15 afstand tussen de grenzen 15, de grenzen 15 zodanig instelt dat zij symmetrisch zijn gelegen ten opzichte van het midden tussen de door de bundels b1 en b2 veroorzaakte stralingsvlekken op de detectoren 76 en 77.
5 Een symmetrische positie van de grenzen ten opzichte van het genoemde midden tussen de stralingsvlekken kan eenvoudig worden vastgesteld aan de hand van de stromen IA, Ιβ, lc en ID. Het verschil (I& + Ic) - (IB + ID) geeft namelijk het afstandsverschil aan tussen het midden tussen de grenzen 15A en 15B en 10 het midden tussen de stralingsvlekken.
Een regelsysteem voor het automatisch symmetrisch ten opzichte van het midden tussen de stralingsvlekken instellen van de grenzen 15A en 15B, uitgaande van het verschil (IA + Ic) - (IB +
Ijj) is eveneens in figuur 7 weergegeven. Dit regelsysteem omvat een 15 gedeelte voor het bepalen van een maat VE voor het verschil (1^ +
Ic) - (IB + ID), dat gevormd wordt door de instelschakelingen 20 en 20C; optelschakelingen 80. en 81 en verschilversterker 83, en een, door regelschakeling 84 gevormd, gedeelte voor het uit het signaal VE afleiden van het stuursignaal PE voor de instelschakelingen 20 en 20C, 20 zodanig dat het verschil (I& + Ic) -(IB + IB) gelijk aan nul gehouden wordt. Daar bij deze regeling een verandering van de amplitude van het signaal PE op beide stuuringangen 22 en 22C eenzelfde spanningsverandering tot gevolg heeft, worden de grenzen 15A en 15B bij een verandering van de amplitude van stuursignaal PE beide in dezelfde 25 richting en vrijwel over dezelfde afstand verschoven, zodat de afstand tussen de grenzen 15A en 15B vrijwel onafhankelijk is van het stuursignaal PE.
De afstand tussen de grenzen 15A en 15B kan worden ingesteld door het aanbrengen van een spanningsverschil tussen de 30 ingangen 22 en 22C. Dit kan bijvoorbeeld geschieden door middel van de, in de verbinding tussen de uitgang van regelschakeling 84 en stuuringang 22C, aangebrachte optelschakeling 88, waarvan een ingang is verbonden met de uitgang van regelschakeling 84 en waarvan de andere ingang is verbonden met een potentiometer 89 voor het instellen van het 35 spanningsverschil tussen de stuuringangen 22 en 22C. Verder is de in figuur 7 weergegeven schakeling voorzien van optelschakelingen 85 en 86 en een verschilschakeling 87 voor het op de gebruikelijke wijze opwekken 8601710 PHN 11.791 16 van een focusfoutsignaal Sf volgens de volgende relatie: sf = - (vmb+vmc> = KI dA+ID) - dB+Ic)» met K een konstante.
Het focusfoutsignaal Sf geeft het verschil aan tussen 5 de afstand tussen de grenzen 15A en 15B en de afstand tussen de centra van de stralingsvlekken V1 en V2, welk verschil bij een juiste instelling van de afstand tussen de grenzen 15A en 15B evenredig is met de focusfout.
Indien de in figuur 6 en figuur 7 getoonde 10 focusfoutdetectie-inrichting met detectoren met elektrisch instelbare grenzen is geassembleerd, kan voor de afregeling van het systeem worden volstaan met een juiste instelling van de afstand tussen de grenzen 15A en 15B, bijvoorbeeld met behulp van potentiometer 89. De gewenste symmetrie van de grenzen ten opzichte van het midden tussen de 15 stralingsvlekken wordt daarbij automatisch verkregen. Het spreekt voor zich dat de juiste afstand tussen de grenzen ook op andere wijze kan worden verkregen, bijvoorbeeld door middel van de in de reeds genoemde Nederlandse octrooiaanvrage 8202058 getoonde mechanische instelinrichting.
20 Een halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding kan eveneens toegepast worden in een focusdetectiesysteem van het astigmatische type, zoals bijvoorbeeld getoond wordt in figuur 8. Hierin duidt verwijzingscijfer 91 een registratiedrager aan, welke wordt belicht met een uitleesbundel 93 die afkomstig is van een stralingsbron 25 94. Een objectiefstelsel 95, focusseert de uitleesbundel tot een uitleesvlekje V op het vlak van de registratiedrager 91 waarop de informatiestructuur is aangebracht. De brandpuntsafstand van de hulplens 96 is zo gekozen dat de pupil van het objectiefstelsel adequaat gevuld wordt. De uitleesbundel wordt door de registratiedrager gereflekteerd en 30 daarbij gemoduleerd overeenkomstig de informatie opgeslagen in een uit te lezen spoorgedeelte. Voor het scheiden van de heengaande {de ongemoduleerde) en de gereflekteerde (de gemoduleerde) uitleesbundel is in de stralingsweg een bundeldeler 98 aangebracht. De bundeldeler richt de gemoduleerde uitleesbundel naar de hiervoor reeds beschreven detector 35 47, welke is verbonden met een detectieschakeling 100 voor het afleiden van een focusfoutsignaal Sf.
Om focusseringsfouten te kunnen detekteren is in de 860 1 7 19 PHN 11.791 17 stralingsweg achter de bundeldeler 98 een astigmatisch element 101 in de vorm van een cylinderlens aangebracht. Een astigmatisch stelsel heeft niet één brandpunt maar twee astigmatische brandlijntjes die, axiaal gezien, verschillende posities innemen en die loodrecht op elkaar 5 staan. Door het objectiefstelsel 95 en de cylinderlens 101 worden dus aan het uitleesvlekje V twee brandlijntjes 102 en 103 toegevoegd. De stralingsgevoelige detector 47 wordt nu geplaatst in een vlak dat langs de optische as gezien tussen de lijntjes 102 en 103 ligt, bij voorkeur daar waar de afmetingen, in twee onderling loodrechte richtingen, van de 10 aan de uitleesvlek 7 toegevoegde beeldvlek zo goed mogelijk gelijk zijn bij een correcte focussering.
Om de vorm van de beeldvlek V' en daarmee de mate van focussering, te kunnen bepalen, wordt de aan de hand van figuur 5 beschreven detector 47 gebruikt met vier deeldetectoren die in de vier 15 kwadranten van een X-Y-coördinatenstelsel zijn aangebracht. In de figuren 9a, 9b en 9c is een aanzicht volgens de lijn 92, 92' in figuur 8 van de detector 47 weergegeven, met daarop geprojecteerd de verschillende vormen die de beeldvlek V' heeft, bij verschillende waarden van de afstand tussen het objectiefstelsel en het vlak van de 20 sporen. De X- en Y-as staan onder een hoek van 45° met de as 105 van de cylinderlens, dus met de astigmatische brandlijntjes 102 en 103, terwijl nu de X-as evenwijdig is met de effectieve spoorrichting.
In figuur 9a is het geval getekend dat de afstand tussen het objectiefstelsel en het vlak van de sporen correct is. Indien deze 25 afstand te groot is, liggen de brandlijntjes 102 en 103 dichter bij de cylinderlens 101. De detector 47 ligt dan dichter bij het brandlijntje 103 dan bij het brandlijntje 102. De beeldvlek V' heeft dan een vorm zoals weergegeven in figuur 9b. Is de afstand tussen het objectiefstelsel en het vlak van de sporen te klein, dan liggen de 30 brandlijntjes 102 en 103 verder van de cylinderlens af, en dan ligt het brandlijntje 102 dichter bij de detector 47 dan het brandlijntje 103. De beeldvlek V' heeft dan een vorm zoals weergegeven in figuur 9c.
De detectieschakeling is voorzien van een automatische instellingschakeling (zie figuur 10), welke de grenzen 15C en 15D 35 zodanig verschuift dat het centrum van de stralingsvlek Vu' samenvalt met het snijpunt van de grenzen 15C en 15D. Deze automatische instellingsschakeling omvat een eerste gedeelte voor het bewerkstelligen 8S01719 • ς- PHN 11.791 18 van het spanningsverschil tussen de contacten 9F en 9G, en een tweede gedeelte voor het bewerkstelligen van een spanningsverschil tussen de contacten 9H en 91. Het eerste gedeelte omvat de instelschakeling 20A, een verschilversterker 120 voor het afleiden van een maat VE1 voor het 5 verschil tussen de stromen lp en IG uit de uitgangssignalen vmf en Vfflg en een regelschakeling 121 voor het afleiden van een aan de ingang 22A van instelschakeling 20A toegevoerd signaal PE^ uit de maat VE^, zodanig dat het verschil tussen lp en IQ minimaal gehouden wordt.
Het tweede gedeelte omvat de instelschakeling 20B een verschilversterker 10 122 voor het afleiden van een maat VE2 voor het verschil tussen de stromen Ig en Ij uit de uitgangssignalen Vmh en en een regelschakeling 123 voor het afleiden van een aan de ingang 22B van intelschakeling 20B toegevoerde signaal PE2, zodanig dat het verschil tussen de stromen en Ij minimaal gehouden wordt.
15 Met de in figuur 10 getoonde schakeling wordt op een volledige automatische wijze de detector 47 zodanig ingesteld dat het verschil tussen lp en IG en het verschil tussen Ig en Ij minimaal blijft, hetgeen inhoudt dat het snijpunt tussen de grenzen 15C en 15D samenvalt met het centrum van de invallende bundel. Verder is 20 detectieschakeling 100 voorzien van een eerste optelschakeling 124, een tweede optelschakeling 125 en een verschilschakeling 126 voor het afleiden van een focusfoutsignaal volgens de relatie sf = vmf + vmg ’ vmh " vmi-
Bij toepassing van een detectieschakeling met een 25 elektrisch instelbare grens tussen de stralingsgevoelige gebieden van de detector, en een automatische instelschakeling kan worden volstaan met een zeer eenvoudige montage van de detector waarbij slechts gezorgd hoeft te worden dat plaats waar het centrum van de bundel de detector treft binnen het electronische instelbereik van de detector is gelegen. 30 Bovendien heeft een dergelijke automatische instelling nog het voordeel dat langzame veranderingen in de parameters van de focusseerinrichting, welke het gevolg hebben dat de plaats waar de stralingsbundel de detector treft in de loop der tijd verandert geen invloed hebben op de juiste instelling van de grenzen tussen de stralingsgevoelige gebieden 35 van de detector.
De beschreven focusfoutdetectiestelsels maken geen gebruik van speciale eigenschappen van de optische informatiestructuur 860 1 7 1 8 PHN 11.791 19 of van het vlak waarop gefocusseerd moet worden. Het focusfoutdetectiestelsel kan daarom in diverse inrichtingen toegepast worden waarin zeer nauwkeurig gefocusseerd moet worden, bijvoorbeeld in microscopen.
83 017 19

Claims (7)

1. Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting omvattende een halfgeleiderlichaam dat aan een in hoofdzaak vlak oppervlak is voorzien van tenminste twee subelementen welke met de aangrenzende delen van het halfgeleiderlichaam stralingsgevoelige diodes vormen, en waarbij de 5 afstand tussen de subelementen voldoende klein is om door het aanbrengen van een sperspanning over de diodes de tussen de subelementen gelegen zone van halfgeleiderlichaam geheel te depleren door de bij de subelementen behorende uitputtingsgebieden zodanig dat ladingstransport tussen de subelementen onderling verhinderd wordt, alsmede een 10 schakeling voor het aanbrengen van een sperspanning over de stralingsgevoelige diodes en voor het detecteren van de door de straling in de door de uitputtingsgebieden gevormde stralingsgevoelige gebieden van de diodes opgewekte foto-elektrische stromen, met het kenmerk dat de schakeling is voorzien van middelen voor het in afhankelijkheid van een 15 stuursignaal aanbrengen van verschillende sperspanningen over de diodes teneinde de grens tussen de stralingsgevoelige gebieden van de diodes in te stellen.
2. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de schakeling tenminste een teruggekoppelde 20 verschilversterker omvat voor het omzetten van een van de door de straling opgewekte foto-elektrische stromen in een meetsignaal, waartoe een van de subelementen is gekoppeld met de inverterende ingang van de verschilversterker voor het toevoeren van de om te zetten stroom, en waarbij de schakeling verder is voorzien van middelen voor het 25 · aanbrengen van een spanning met een van het stuursignaal afhankelijke amplitude op de niet-inverterende ingang van de verschilversterker.
3. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 2, gekenmerkt door een tweede verschilversterker voor het opwekken van een meetsignaal dat een maat is voor het verschil tussen de uitgangsspanning van de 30 eerste verschilversterker en de stuurspanning op de niet-inverterende ingang van de eerste verschilversterker waartoe een ingang van de tweede verschilversterker is gekoppeld met de uitgang van de eerste verschilversterker en waartoe de schakeling is voorzien van middelen voor het aanbrengen van een met de stuurspanning evenredige spanning op 35 de andere ingang van de verschilversterker.
4. Opto-electronisch focusfoutdetectiestelsel voor het detecteren, in een optisch systeem van een afwijking tussen een 8601715 PHN 11.791 21 element en een vlak van focussering van een objectief stelsel, in het bijzonder voor een inrichting voor het uitlezen van een registratiedrager met een optische uitleesbare informatiestruktuur of een inrichting voor het langs optische weg inschrijven van informatie in 5 een registratiedrager, welke focusfoutdetectiestelsel is voorzien van een halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1, 2 of 3.
5. Opto-electronische focusfoutdetectiestelsel volgens conclusie 4, met het kenmerk dat de stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting een eerste en een tweede paar aan elkaar 10 grenzende subelementen omvat, waarbij in de optische weg tussen de optisch uitleesbare informatiestruktuur en de halfgeleiderinrichting een bundelsplitsend element is geplaatst voor het vormen van een eerste en tweede deelbundel, welke de halfgeleiderinrichting treffen in respectievelijk de zone tussen het eerste paar subelementen en de zone 15 tussen het tweede paar subelementen, waarbij het focusfoutdetectiestelsel is voorzien van een schakeling voor het afleiden van een focusfoutsignaal uit de foto-elektrische stromen die door de deelbundels in de bij de subelementen behorende uitputtingsgebieden worden opgewekt en een regelinrichting voor het 20 afleiden van de stuursignalen voor de grensinstellende middelen uit de opgewekte foto-elektrische stromen, zodanig dat een eerste som van de foto-elektrische stroom behorende bij het subelement van het eerste paar dat het meest ver van het midden tussen de trefplaatsen van de deelbundels op de halfgeleiderinrichting is gelegen en de foto-25 elektrische stroom behorende bij het subelement van het tweede paar, dat het meest nabij het genoemde midden is gelegen in hoofdzaak gelijk is aan een tweede som van de elektrische stromen, welke bij de overige subelementen van de genoemde paren behoren.
6. Opto-electronische focusfoutdetectiestelsel volgens 30 conclusie 4, met het kenmerk dat de stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting vier, symmetrisch ten opzichte van een gemeenschappelijk middelpunt gelegen, subelementen omvat, waarbij een astigmatisch element in de optische weg van een lichtbundel, tussen het reflekterende element en de halfgeleiderinrichting is geplaatst, en 35 waarbij het focusfoutdetectiestelsel is voorzien van een schakeling voor het afleiden van een focusfoutsignaal uit de in de bij de subelementen behorende uitputtingsgebieden door de bundel opgewekte foto-elektrische 860 1 7 13 έ ΡΗΝ 11.791 22 stromen en een regelinrichting voor het afleiden van de stuursignalen voor de grensinstellende middelen, zodanig dat de foto-elektrische stromen welke behoort bij twee diagonaal ten opzichte van elkaar gelegen subelementen in hoofdzaak aan elkaar gelijk zijn. 5
7. Inrichting voor het langs optische weg uitlezen en/of inschrijven van informatie op een registratiedrager, welke inrichting is voorzien van een opto-electronisch focusfoutdetectiestelsel volgens één der conclusies 4, 5 of 6. 8601710
NL8601719A 1986-07-02 1986-07-02 Electronisch instelbare positiegevoelige stralingsdetector, focusfoutdetectiestelsel voorzien van een dergelijke stralingsdetector, en optische lees- en/of schrijfinrichting voorzien van een dergelijk focusfoutdetectiestelsel. NL8601719A (nl)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8601719A NL8601719A (nl) 1986-07-02 1986-07-02 Electronisch instelbare positiegevoelige stralingsdetector, focusfoutdetectiestelsel voorzien van een dergelijke stralingsdetector, en optische lees- en/of schrijfinrichting voorzien van een dergelijk focusfoutdetectiestelsel.
US06/929,135 US4810871A (en) 1986-07-02 1986-11-10 Electronically adjustable position-sensitive radiation detector and optical systems using same
DE3750528T DE3750528T2 (de) 1986-07-02 1987-06-23 Lageempfindlicher, elektronisch einstellbarer Strahlungsdetektor, Detektionssystem von Fokusfehlern mit diesem Detektor und optische Lese- und/oder Schreibanordnung mit diesem System.
EP87201192A EP0251402B1 (en) 1986-07-02 1987-06-23 Electronically adjustable positionsensitive radiation detector, focus-error detection system comprising such a radiation detector, and optical read and/or write apparatus comprising such a focus-error detection system
CA000540610A CA1273717A (en) 1986-07-02 1987-06-25 Position sensitive radiation detector
KR1019870006608A KR880002279A (ko) 1986-07-02 1987-06-29 감광성 반도체 소자와 광전자 초점 에러 검출 시스템 및 광학 정보 기록 판독장치
CN87104584A CN1013721B (zh) 1986-07-02 1987-06-29 聚焦误差检测***及光读出和/或写入设备
JP62164109A JPS6328077A (ja) 1986-07-02 1987-07-02 放射線感応半導体装置およびそれを用いる光電フォ−カスエラ−検出システム

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8601719A NL8601719A (nl) 1986-07-02 1986-07-02 Electronisch instelbare positiegevoelige stralingsdetector, focusfoutdetectiestelsel voorzien van een dergelijke stralingsdetector, en optische lees- en/of schrijfinrichting voorzien van een dergelijk focusfoutdetectiestelsel.
NL8601719 1986-07-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8601719A true NL8601719A (nl) 1988-02-01

Family

ID=19848253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8601719A NL8601719A (nl) 1986-07-02 1986-07-02 Electronisch instelbare positiegevoelige stralingsdetector, focusfoutdetectiestelsel voorzien van een dergelijke stralingsdetector, en optische lees- en/of schrijfinrichting voorzien van een dergelijk focusfoutdetectiestelsel.

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4810871A (nl)
EP (1) EP0251402B1 (nl)
JP (1) JPS6328077A (nl)
KR (1) KR880002279A (nl)
CN (1) CN1013721B (nl)
CA (1) CA1273717A (nl)
DE (1) DE3750528T2 (nl)
NL (1) NL8601719A (nl)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4916306A (en) * 1988-07-14 1990-04-10 Tektronix Device for detecting spatial variation in the intensity of electromagnetic radiation
US4928003A (en) * 1988-07-15 1990-05-22 Tektronix, Inc. Charge-coupled device for detecting spatial variation in the intensity of electromagnetic radiation
JPH0648575Y2 (ja) * 1988-09-13 1994-12-12 パイオニア株式会社 光検出器
NL8901400A (nl) * 1989-06-02 1991-01-02 Philips Nv Halfgeleiderinrichting met een stralingsgevoelig element.
NL8901629A (nl) * 1989-06-28 1991-01-16 Philips Nv Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting en uitlees- of schrijfeenheid bevattende een dergelijke stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting.
JPH04195938A (ja) * 1990-11-28 1992-07-15 Olympus Optical Co Ltd 光学的情報記録再生装置
US5530543A (en) * 1994-07-06 1996-06-25 Optra, Inc. Detector array for use in interferometric metrology systems
IT1312204B1 (it) * 1999-04-22 2002-04-09 Electronic Systems Spa Dispositivo per la misura dello spessore di materiale in foglio mentre questo avanza e relativo metodo di misurazione
KR100432660B1 (ko) * 2001-08-17 2004-05-22 삼성전기주식회사 광픽업 장치
US20030034540A1 (en) * 2001-08-20 2003-02-20 Em Microelectronic-Marin Sa Photodetector, photodetecting device and method for controlling the sensitivity profile of a photodetector
DE102006013460B3 (de) * 2006-03-23 2007-11-08 Prüftechnik Dieter Busch AG Photodetektoranordnung, Messanordnung mit einer Photodetektoranordnung und Verfahren zum Betrieb einer Messanordnung
DE102006013461B3 (de) * 2006-03-23 2007-11-15 Prüftechnik Dieter Busch AG Photodetektoranordnung, Messanordnung mit einer Photodetektoranordnung und Verfahren zum Betrieb einer Messanordnung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3742223A (en) * 1970-05-25 1973-06-26 Mc Donnell Douglas Corp Wide angle lateral photo-detector means
US3704376A (en) * 1971-05-24 1972-11-28 Inventors & Investors Inc Photo-electric junction field-effect sensors
US3870887A (en) * 1973-10-10 1975-03-11 Mc Donnell Douglas Corp Optical image position indicator means using time and phase delay sensing
NL7703077A (nl) * 1977-03-22 1978-09-26 Philips Nv Inrichting voor het uitlezen van een stralings- reflekterende registratiedrager.
JPS6038771B2 (ja) * 1978-06-19 1985-09-03 パイオニア株式会社 光学式情報読取装置のサ−ボ装置
NL8003906A (nl) * 1980-07-07 1982-02-01 Philips Nv Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting.
US4366377A (en) * 1980-09-29 1982-12-28 Mcdonnell Douglas Corporation Dual sensitivity optical sensor
NL187374C (nl) * 1981-07-10 1991-09-02 Philips Nv Inrichting voor het detecteren van straling.
NL8501489A (nl) * 1985-05-24 1986-12-16 Philips Nv Positie-gevoelige stralingsdetector.

Also Published As

Publication number Publication date
EP0251402A3 (en) 1988-03-30
CN1013721B (zh) 1991-08-28
DE3750528T2 (de) 1995-04-06
DE3750528D1 (de) 1994-10-20
EP0251402A2 (en) 1988-01-07
KR880002279A (ko) 1988-04-30
CA1273717A (en) 1990-09-04
EP0251402B1 (en) 1994-09-14
US4810871A (en) 1989-03-07
JPS6328077A (ja) 1988-02-05
CN87104584A (zh) 1988-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL8501489A (nl) Positie-gevoelige stralingsdetector.
KR880001707B1 (ko) 광전자 집속에러 검출장치
NL8403034A (nl) Opto-elektronisch fokusfout-detektiestelsel.
US4477185A (en) Optical imaging apparatus
NL8502835A (nl) Inrichting voor het met optische straling aftasten van een informatievlak.
GB2059057A (en) Photo-electric focussing error detection
NL8601719A (nl) Electronisch instelbare positiegevoelige stralingsdetector, focusfoutdetectiestelsel voorzien van een dergelijke stralingsdetector, en optische lees- en/of schrijfinrichting voorzien van een dergelijk focusfoutdetectiestelsel.
CN101187783A (zh) 调焦调平测量***及其测量方法
NL7904580A (nl) Inrichting voor het schrijven van patronen in een laag op een substraat met een bundel elektrisch geladen deeltjes.
NL8601974A (nl) Inrichting voor het met optische straling aftasten van een stralingsreflekterend informatievlak.
CN1047454C (zh) 对于光记录载体进行光学扫描用的装置
US4135207A (en) Apparatus for reading an optical radiation-reflecting record carrier including a narrow focus control beam
US5029261A (en) Apparatus for detecting position of light beam on object surface by comparing detection beams split near focal point
JPH079708B2 (ja) 光デイスクヘツドのフオ−カスずれ検出装置
SE424677B (sv) Apparat for avlesning av en optisk stralningsreflekterande uppteckningsberare
KR100225186B1 (ko) 광감지반도체장치
NL9002007A (nl) Inrichting voor het met optische straling aftasten van een informatievlak.
US4987461A (en) High position resolution sensor with rectifying contacts
JP2552660B2 (ja) フオ−カス誤差検出装置
JPS63153419A (ja) 非接触変位計
JPS5827027A (ja) 光検出装置
EP0543481A2 (en) Optical information-reproducing apparatus using separately located photodetector assemblies
JP3461910B2 (ja) 標識方向検出装置
KR830000430B1 (ko) 광학적 방사선 정보담체(Carrier)의 독취장치
KR910002030Y1 (ko) 포토 디텍터

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BT A notification was added to the application dossier and made available to the public
BV The patent application has lapsed