JP2572389B2 - 高速応答光位置検出器 - Google Patents
高速応答光位置検出器Info
- Publication number
- JP2572389B2 JP2572389B2 JP12437387A JP12437387A JP2572389B2 JP 2572389 B2 JP2572389 B2 JP 2572389B2 JP 12437387 A JP12437387 A JP 12437387A JP 12437387 A JP12437387 A JP 12437387A JP 2572389 B2 JP2572389 B2 JP 2572389B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistance
- type semiconductor
- semiconductor layer
- light
- position detector
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、入射光の位置を検出する半導体素子よりな
る光位置検出器に係わり、特に位置分解能を低下させる
ことなく、高速応答を可能にした高速応答光位置検出器
に関する。
る光位置検出器に係わり、特に位置分解能を低下させる
ことなく、高速応答を可能にした高速応答光位置検出器
に関する。
一般に光位置検出器（以下PSDと言う）は、テレビジ
ョン用撮像管や固体撮像素子などにおけるような走査を
行わないで、半導体表面におけるLateral Photo Effect
を利用し、入射光の位置で発生した光生成電荷を位置情
報として検出する装置であり、各分野で広く利用されて
いる。
ョン用撮像管や固体撮像素子などにおけるような走査を
行わないで、半導体表面におけるLateral Photo Effect
を利用し、入射光の位置で発生した光生成電荷を位置情
報として検出する装置であり、各分野で広く利用されて
いる。
第２図はPSDの断面構造を示す図で、１はｎ型高抵抗
半導体基板、２はｐ型半導体抵抗層、３および４は電
極、５はn+層、６は光の入射位置、７は共通電極を示
す。
半導体基板、２はｐ型半導体抵抗層、３および４は電
極、５はn+層、６は光の入射位置、７は共通電極を示
す。
図において、ｐ型半導体抵抗層２およびn+層５がｎ型
高抵抗半導体基板１のそれぞれの面に均一に形成され、
ｐ型半導体抵抗層２の両側に信号取りだし用の一対の電
極３および４が設けられている。
高抵抗半導体基板１のそれぞれの面に均一に形成され、
ｐ型半導体抵抗層２の両側に信号取りだし用の一対の電
極３および４が設けられている。
このような構成において、電極３および４の間の距離
をＬ、抵抗をRLとし、電極３から光入射位置６までの距
離をＸ、その部分の抵抗をRXとする。光入射位置で発生
した光生成電荷は、光の入射エネルギーに比例する光電
流としてｐ型半導体抵抗層２に到達し、それぞれの電極
までの抵抗値に逆比例するように分割され、電極３およ
び４より取り出される。入射光から生成された光電流を
IOとして、電極３および４から取り出される電流をIA，
IBとすると、 IA＝IO・（RL−RX）／RL， IB＝IO・RX／RL ……（１） となる。ｐ型半導体抵抗層２は均一であり、長さと抵抗
値が比例するとすれば、（１）式は、 IA＝IO・（Ｌ−Ｘ）/L, IB＝IO・X/L で表わされる。IAとIBの比を求めると、 IA／IB＝（Ｌ−Ｘ）/X＝L/X−１ となり、IA／IBの値から、入射エネルギーに無関係に光
の入射位置を知ることができる。
をＬ、抵抗をRLとし、電極３から光入射位置６までの距
離をＸ、その部分の抵抗をRXとする。光入射位置で発生
した光生成電荷は、光の入射エネルギーに比例する光電
流としてｐ型半導体抵抗層２に到達し、それぞれの電極
までの抵抗値に逆比例するように分割され、電極３およ
び４より取り出される。入射光から生成された光電流を
IOとして、電極３および４から取り出される電流をIA，
IBとすると、 IA＝IO・（RL−RX）／RL， IB＝IO・RX／RL ……（１） となる。ｐ型半導体抵抗層２は均一であり、長さと抵抗
値が比例するとすれば、（１）式は、 IA＝IO・（Ｌ−Ｘ）/L, IB＝IO・X/L で表わされる。IAとIBの比を求めると、 IA／IB＝（Ｌ−Ｘ）/X＝L/X−１ となり、IA／IBの値から、入射エネルギーに無関係に光
の入射位置を知ることができる。
このようにして光の入射位置を求めることができるPS
Dにおいて、位置分解能を上げるためには、対向する電
極間の抵抗を大きくする必要がある。この位置分解能
は、PSDの信号対雑音比に比例し、信号は入射エネルギ
ーの強度に比例し、雑音は電極間の抵抗に反比例するこ
とが知られている。
Dにおいて、位置分解能を上げるためには、対向する電
極間の抵抗を大きくする必要がある。この位置分解能
は、PSDの信号対雑音比に比例し、信号は入射エネルギ
ーの強度に比例し、雑音は電極間の抵抗に反比例するこ
とが知られている。
第３図は電極間を高抵抗にした従来のPSDの構造を示
す図で、第３図（イ）はその平面図、第３図（ロ）はそ
のＸ−Ｘ方向断面図であり、第２図と同一の番号は同一
内容を示している。なお、11はｐ型半導体抵抗層であ
る。
す図で、第３図（イ）はその平面図、第３図（ロ）はそ
のＸ−Ｘ方向断面図であり、第２図と同一の番号は同一
内容を示している。なお、11はｐ型半導体抵抗層であ
る。
図において、ｐ型半導体抵抗層11をストライプ状にし
て、ｎ型高抵抗半導体基板１の片面に形成している。ｐ
型半導体抵抗層11をストライプ状にすることによって、
電極３および４間の抵抗を高くしている。
て、ｎ型高抵抗半導体基板１の片面に形成している。ｐ
型半導体抵抗層11をストライプ状にすることによって、
電極３および４間の抵抗を高くしている。
このような構成において、光が入射したとき、光電効
果で光入射位置に発生した光生成電荷は、光の入射エネ
ルギーに比例する光電流として、電極３および４までの
抵抗値に逆比例するように分割され、ストライプ11を通
して電極３および４から取り出される。
果で光入射位置に発生した光生成電荷は、光の入射エネ
ルギーに比例する光電流として、電極３および４までの
抵抗値に逆比例するように分割され、ストライプ11を通
して電極３および４から取り出される。
この場合、第２図に示したような均一に、面状にｐ型
半導体抵抗層を設けた場合の抵抗に比し、、抵抗層をス
トライプ状にすることにより高抵抗を達成し、位置分解
能の向上を図っている。
半導体抵抗層を設けた場合の抵抗に比し、、抵抗層をス
トライプ状にすることにより高抵抗を達成し、位置分解
能の向上を図っている。
しかしながら、PSDの使用においては、雑音としてPSD
の暗電流と背景光による電流が混入し、測定誤差が生じ
易い。従って暗電流の少ないPSDを用い、背景光のない
状態で使用すると共に、光入射位置からの入射エネルギ
ーを高める必要がある。一方、これらの雑音による誤差
を避ける方法として、直流光源をチョッパ等でON、OFF
させ、或いはLEDやレーザ等を間欠的に発光、発振さ
せ、これと同期して検出することにより、直流分を抑制
し、ピークホールド等を行って位置演算を行う場合が多
い。この場合、PSDは高速変調された光源に対して高速
応答することが要求される。応答速度は容量と抵抗の積
に反比例するため、応答速度を上げるためには、電極間
抵抗は小さい方が望ましい。そのためには、第３図に示
したPSDの場合、ストライプ状の抵抗層の抵抗率を全体
にわたって下げる必要が生じるが、このようにすると、
位置分解能の劣化を招き、好ましい解決策とは言えな
い。
の暗電流と背景光による電流が混入し、測定誤差が生じ
易い。従って暗電流の少ないPSDを用い、背景光のない
状態で使用すると共に、光入射位置からの入射エネルギ
ーを高める必要がある。一方、これらの雑音による誤差
を避ける方法として、直流光源をチョッパ等でON、OFF
させ、或いはLEDやレーザ等を間欠的に発光、発振さ
せ、これと同期して検出することにより、直流分を抑制
し、ピークホールド等を行って位置演算を行う場合が多
い。この場合、PSDは高速変調された光源に対して高速
応答することが要求される。応答速度は容量と抵抗の積
に反比例するため、応答速度を上げるためには、電極間
抵抗は小さい方が望ましい。そのためには、第３図に示
したPSDの場合、ストライプ状の抵抗層の抵抗率を全体
にわたって下げる必要が生じるが、このようにすると、
位置分解能の劣化を招き、好ましい解決策とは言えな
い。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、位置分
解能を劣化させることなく、しかも高速応答性を実現す
ることができる高速応答光位置検出器を提供することを
目的とする。
解能を劣化させることなく、しかも高速応答性を実現す
ることができる高速応答光位置検出器を提供することを
目的とする。
そのために本発明の高速応答光位置検出器は、第１導
電型の半導体基板の表面に第２導電型の半導体層を形成
し、第２導電型の半導体層上に対向する一対の位置検出
信号電極を形成し、第１或いは第２導電型の半導体層の
表面から入射した粒子線の位置を前記電極の出力から演
算して求める光位置検出器において、第２導電型の半導
体層を互いに直交する多数の線形状とするとともに、前
記対向する一対の位置検出信号電極に対し、平行な方向
を高抵抗率の半導体層とし、直交する方向を低抵抗率の
半導体層とすることを特徴とする。
電型の半導体基板の表面に第２導電型の半導体層を形成
し、第２導電型の半導体層上に対向する一対の位置検出
信号電極を形成し、第１或いは第２導電型の半導体層の
表面から入射した粒子線の位置を前記電極の出力から演
算して求める光位置検出器において、第２導電型の半導
体層を互いに直交する多数の線形状とするとともに、前
記対向する一対の位置検出信号電極に対し、平行な方向
を高抵抗率の半導体層とし、直交する方向を低抵抗率の
半導体層とすることを特徴とする。
本発明の高速応答光位置検出器は、第１導電型の高抵
抗半導体基板の上に、第２導電型のストライプ状の抵抗
層を形成するPSDにおいて、第２導電型の半導体層を互
いに直交する多数の線形状とするとともに、対向する一
対の位置検出信号電極に対し、平行な方向を高抵抗率の
半導体層とし、直交する方向を低抵抗率の半導体層とす
ることによって、位置分解能を低下させることなく、応
答性を高めて入射光の位置を測定することができる。
抗半導体基板の上に、第２導電型のストライプ状の抵抗
層を形成するPSDにおいて、第２導電型の半導体層を互
いに直交する多数の線形状とするとともに、対向する一
対の位置検出信号電極に対し、平行な方向を高抵抗率の
半導体層とし、直交する方向を低抵抗率の半導体層とす
ることによって、位置分解能を低下させることなく、応
答性を高めて入射光の位置を測定することができる。
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明による高速応答光位置検出器の一実施
例の構成を示す図で、同図（イ）は平面図、同図（ロ）
は断面図であり、第２図と同一番号は同一内容を示して
いる。なお、21、22はストライプ形抵抗層である。
例の構成を示す図で、同図（イ）は平面図、同図（ロ）
は断面図であり、第２図と同一番号は同一内容を示して
いる。なお、21、22はストライプ形抵抗層である。
本発明の高速応答光位置検出器は、従来と同様にｎ型
高抵抗半導体基板１上にｐ型半導体抵抗層２を形成し、
ｐ型半導体抵抗層上に電極３および４が設けられている
が、さらにｐ型半導体抵抗層は電極３および４の方向に
平行で、入射光位置検出出力を高い分解能で得るための
高抵抗の１本のストライプ21と、ストライプ21に直交し
光生成電荷を収集するPDとして働く低抵抗の多数のスト
ライプ22が形成してあり、ストライプ21とストライプ22
は電気的に接続されている。
高抵抗半導体基板１上にｐ型半導体抵抗層２を形成し、
ｐ型半導体抵抗層上に電極３および４が設けられている
が、さらにｐ型半導体抵抗層は電極３および４の方向に
平行で、入射光位置検出出力を高い分解能で得るための
高抵抗の１本のストライプ21と、ストライプ21に直交し
光生成電荷を収集するPDとして働く低抵抗の多数のスト
ライプ22が形成してあり、ストライプ21とストライプ22
は電気的に接続されている。
このような構成において、光が入射すると、入射位置
で発生した光生成電荷は光の入射エネルギーに比例する
光電流として、低抵抗のストライプ22を経てストライプ
21に到達する。そしてストライプ21の到達点から電極３
および４までの抵抗値に逆比例するように分割され、電
極３および４より出力として取り出すことができ、この
検出値から前述したように光の入射位置を求めることが
できる。
で発生した光生成電荷は光の入射エネルギーに比例する
光電流として、低抵抗のストライプ22を経てストライプ
21に到達する。そしてストライプ21の到達点から電極３
および４までの抵抗値に逆比例するように分割され、電
極３および４より出力として取り出すことができ、この
検出値から前述したように光の入射位置を求めることが
できる。
ところで、前述したようにノイズは電極間抵抗に反比
例するが、第３図の場合は、電極間にストライプが複数
並列に入ることになるため、本発明と同一の電極間抵抗
とするためには、１本当たりのストライプの抵抗が、本
発明のストライプ21の抵抗のストライプ本数倍となる。
例えば、ストライプの本数を10本とし、電極間抵抗を10
0KΩにしようとすれば、ストライプ１本当たりの抵抗は
1MΩとなる。そして微小スポット光の入射により、電流
は１本または隣接する２本のストライプを流れることに
なるため、この時の抵抗値は1MΩ或いは500KΩというこ
とになり、その結果時定数が大きくなって応答性が悪く
なる。本発明の場合では、電極間抵抗を100KΩにするた
めのストライプ21の抵抗は100KΩですむので、位置分解
能を劣化させることなく、応答性を高めることができ
る。
例するが、第３図の場合は、電極間にストライプが複数
並列に入ることになるため、本発明と同一の電極間抵抗
とするためには、１本当たりのストライプの抵抗が、本
発明のストライプ21の抵抗のストライプ本数倍となる。
例えば、ストライプの本数を10本とし、電極間抵抗を10
0KΩにしようとすれば、ストライプ１本当たりの抵抗は
1MΩとなる。そして微小スポット光の入射により、電流
は１本または隣接する２本のストライプを流れることに
なるため、この時の抵抗値は1MΩ或いは500KΩというこ
とになり、その結果時定数が大きくなって応答性が悪く
なる。本発明の場合では、電極間抵抗を100KΩにするた
めのストライプ21の抵抗は100KΩですむので、位置分解
能を劣化させることなく、応答性を高めることができ
る。
なお、ストライプ22は光生成電荷収集用であるため、
位置分解能には関係がなく抵抗は小さい方が望ましく、
ストライプ21に対して２桁乃至３桁小さい方が応答性が
向上する。
位置分解能には関係がなく抵抗は小さい方が望ましく、
ストライプ21に対して２桁乃至３桁小さい方が応答性が
向上する。
また上記実施例では、ｎ型高抵抗基板表面にｐ型抵抗
層を設け、ｐ型抵抗層上に検出電極を設けるようにした
が、ｎ型とｐ型とを逆の関係にしてもよく、ストライプ
21は必ずしも１本でなくてもよい。
層を設け、ｐ型抵抗層上に検出電極を設けるようにした
が、ｎ型とｐ型とを逆の関係にしてもよく、ストライプ
21は必ずしも１本でなくてもよい。
以上のように本発明によれば、電極方向に平行なスト
ライプ状の入射光位置検出出力を高い分解能で得るため
の高抵抗層と電極方向に直交する多数のストライプ状の
光生成電荷を収集するPDとして働く低抵抗層で構成され
たPSDを適用することにより、位置分解能を劣化するこ
となく、高速変調された光源に高速に応答することがで
きる。また、実際に有効受光面1mm×3mmのPSDで得られ
た結果では、応答時間は従来のPSDでは2.5μsecに対し
て、本発明のPSDは１μsecに短縮することができた。
ライプ状の入射光位置検出出力を高い分解能で得るため
の高抵抗層と電極方向に直交する多数のストライプ状の
光生成電荷を収集するPDとして働く低抵抗層で構成され
たPSDを適用することにより、位置分解能を劣化するこ
となく、高速変調された光源に高速に応答することがで
きる。また、実際に有効受光面1mm×3mmのPSDで得られ
た結果では、応答時間は従来のPSDでは2.5μsecに対し
て、本発明のPSDは１μsecに短縮することができた。
第１図は本発明による高速応答光位置検出器の構成を示
す図で、同図（イ）は平面図、同図（ロ）は断面図、第
２図はPSDの構成を説明するための断面図、第３図は従
来のPDSの断面図で、同図（イ）は平面図、同図（ロ）
はそのＸ−Ｘ方向断面図である。 １……高抵抗半導体基板、２……ｐ型半導体抵抗層、3,
4……電極、５……n+層、６……光の入射位置、７……
共通電極、11,21……電極方向に平行なストライプ、22
は電極方向に直角なストライプ。
す図で、同図（イ）は平面図、同図（ロ）は断面図、第
２図はPSDの構成を説明するための断面図、第３図は従
来のPDSの断面図で、同図（イ）は平面図、同図（ロ）
はそのＸ−Ｘ方向断面図である。 １……高抵抗半導体基板、２……ｐ型半導体抵抗層、3,
4……電極、５……n+層、６……光の入射位置、７……
共通電極、11,21……電極方向に平行なストライプ、22
は電極方向に直角なストライプ。
Claims (1)
- 【請求項１】第１導電型の半導体基板の表面に第２導電
型の半導体層を形成し、第２導電型の半導体層上に対向
する一対の位置検出信号電極を形成し、第１或いは第２
導電型の半導体層の表面から入射した粒子線の位置を前
記電極の出力から演算して求める光位置検出器におい
て、第２導電型の半導体層を互いに直交する多数の線形
状とするとともに、前記対向する一対の位置検出信号電
極に対し、平行な方向を高抵抗率の半導体層とし、直交
する方向を低抵抗率の半導体層とすることを特徴とする
高速応答光位置検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12437387A JP2572389B2 (ja) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | 高速応答光位置検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12437387A JP2572389B2 (ja) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | 高速応答光位置検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63289876A JPS63289876A (ja) | 1988-11-28 |
| JP2572389B2 true JP2572389B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=14883792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12437387A Expired - Lifetime JP2572389B2 (ja) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | 高速応答光位置検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2572389B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5917288A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Hamamatsu Tv Kk | 入射位置検出用半導体装置 |
-
1987
- 1987-05-21 JP JP12437387A patent/JP2572389B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63289876A (ja) | 1988-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6529281B2 (en) | Position sensitive detectors and distance measuring apparatus using them | |
| JP2717839B2 (ja) | 光半導体装置 | |
| JP2007225565A (ja) | 光学式測距センサ | |
| JP2572389B2 (ja) | 高速応答光位置検出器 | |
| JP2931122B2 (ja) | 一次元光位置検出素子 | |
| JP3107585B2 (ja) | 二次元光入射位置検出素子 | |
| JP5016771B2 (ja) | 位置検出用光検出器 | |
| JPS6262074B2 (ja) | ||
| JPH01115170A (ja) | 入射位置検出用半導体装置 | |
| JP2655207B2 (ja) | ２次元ポジションセンサ | |
| JPH07118551B2 (ja) | 二次元型光位置検出素子 | |
| JPH067052B2 (ja) | ２分割形半導体位置検出器 | |
| JP2524708Y2 (ja) | ポジションセンサ | |
| JP2676814B2 (ja) | マルチ型受光素子 | |
| JPH1130531A (ja) | 非接触位置及び変位測定装置 | |
| JPH055619A (ja) | 半導体位置検出素子 | |
| JPH04111480A (ja) | ２次元光位置検出器 | |
| JPH01115169A (ja) | 入射位置検出用半導体装置 | |
| JPH0371041B2 (ja) | ||
| JPS58151507A (ja) | 位置検出用ホトダイオ−ド | |
| JPH06224467A (ja) | ポジションセンサ | |
| JPH07113529B2 (ja) | 半導体位置検出素子 | |
| JPH0691279B2 (ja) | 半導体位置検出素子 | |
| JPH11220160A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH0820210B2 (ja) | 光位置検出素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071024 Year of fee payment: 11 |