JPH01100415A - Distance detector - Google Patents

Distance detector

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JPH01100415A
JPH01100415A JP62257665A JP25766587A JPH01100415A JP H01100415 A JPH01100415 A JP H01100415A JP 62257665 A JP62257665 A JP 62257665A JP 25766587 A JP25766587 A JP 25766587A JP H01100415 A JPH01100415 A JP H01100415A
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light receiving
distance
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Chiyoharu Horiguchi
千代春 堀口
Hiroyuki Matsushita
洋之 松下
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Hamamatsu Photonics KK
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To detect distances in a broad area at high distance resolution, by inputting lights from materials to be measured at a long distance and a short distance as light points into different light receiving area, and selecting the output of a photocurrent from the light receiving area, where the light is inputted most intensely. CONSTITUTION:In a plurality of light receiving areas 520-524 of a semiconductor position detector 5, into which lights are inputted from a materials to be measured, one of each pair of signal lead-out electrodes is aligned with others in neighboring positions. The intervals between the signal lead-out electrodes sequentially become large by equal time. Photocurrents for said each pair of the signal lead-out electrodes are sent to adding circuit U9-U13. When the incident light spot is deviated into the neighboring light receiving area, the decreased amount of the photocurrent is corrected. The outputs of adding circuit U10-U12 are imparted to sample holding circuits U18-U20 and further inputted into comparator circuits U24-U26. In which light receiving area the signal light reflected from the material to be measured hits most intensely is judged. Then, signals G1, G2 and G3 are outputted.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は被測定物からの光を光点として入射し、この光
点の位置を検出する半導体装置検出器を用い、この半導
体装置検出器からの出力にもとづいて被測定物までの距
離を検出する距離検出装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention uses a semiconductor device detector that receives light from an object to be measured as a light spot and detects the position of this light spot. The present invention relates to a distance detection device that detects the distance to an object based on the output from the device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、光源から被測定物に光を投射し、この光源から一
定距離だけ離れた位置に設けられた半導体装置検出器で
反射光を受け、被測定物までの距離を検出する能動距離
検出装置が知られている。
Conventionally, active distance detection devices project light from a light source onto an object to be measured, and detect the distance to the object by receiving the reflected light with a semiconductor device detector installed at a certain distance from the light source. Are known.

第4図はかかる距離検出装置の光学系の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of the optical system of such a distance detection device.

図示の通り、発光ダイオード(LED)などの光源1か
らの光は、集光レンズ2を介して被測定物3に照射され
る。被測定物3からの反射光は受光レンズ4で集光され
、半導体装置検出器5の受光部(図示せず)に光点とし
て入射される。
As shown in the figure, light from a light source 1 such as a light emitting diode (LED) is irradiated onto an object to be measured 3 via a condenser lens 2 . The reflected light from the object to be measured 3 is collected by a light receiving lens 4 and is incident on a light receiving section (not shown) of a semiconductor device detector 5 as a light spot.

ここで、基線長をBとし、被測定物3までの距離をLと
し、受光レンズ4と半導体装置検出器5の間隔(結像距
離)をfとし、受光レンズ4の光軸から半導体装置検出
器5上の光点位置(集光中心位置)SPまでの距離(ス
ポット光の移動量)をXとすると、下記の(1)式が成
り立つ。
Here, the base line length is B, the distance to the object to be measured 3 is L, the distance between the light receiving lens 4 and the semiconductor device detector 5 (imaging distance) is f, and the semiconductor device is detected from the optical axis of the light receiving lens 4. When the distance to the light spot position (focusing center position) SP on the device 5 (the amount of movement of the spot light) is represented by X, the following equation (1) holds true.

x −(f 11B) /L         −(1
)従って、第4図においてx、f、Bの値が既知であれ
ば、被測定物3までの距離りを求めることができる。
x - (f 11B) /L - (1
) Therefore, in FIG. 4, if the values of x, f, and B are known, the distance to the object to be measured 3 can be determined.

第5図は第4図に示す一次元の半導体装置検出器5の詳
細な断面構成図である。図示の通り、高抵抗の真性(i
型)シリコン基板51の表面側には、均一にp型不純物
を拡散したp型紙抗層52が形成され、p−n接合型ダ
イオードとして受光部をなしている。また、シリコン基
板51の裏面側にはn型不純物を高濃度に拡散したn+
型導電層53が形成され、これに電極54がオーミック
接触されている。表面側のp型紙抗層(受光部)52の
両端には一対の信号取出電極55a。
FIG. 5 is a detailed cross-sectional configuration diagram of the one-dimensional semiconductor device detector 5 shown in FIG. As shown, the high resistance intrinsic (i
A p-type paper layer 52 in which p-type impurities are uniformly diffused is formed on the surface side of the silicon substrate 51, and forms a light receiving portion as a p-n junction diode. Further, on the back side of the silicon substrate 51, an n+
A mold conductive layer 53 is formed, to which an electrode 54 is in ohmic contact. A pair of signal extraction electrodes 55a are provided at both ends of the p-type paper layer (light receiving section) 52 on the front side.

55bが配設され、ここから電流I  、I  が取^
  B り出されるようになっている。
55b is arranged, and the currents I and I are taken from here.
B It is designed to be taken out.

いま、p型紙抗層52上の位置SPに被測定物3からの
光が光点として入射され、この位置SPが電極55aか
ら距離Xだけ離れていたとする。
Now, assume that light from the object to be measured 3 is incident as a light spot at a position SP on the p-type paper anti-layer 52, and that this position SP is a distance X away from the electrode 55a.

また、電極55a、55bの間の距離をCとし、その間
のp型紙抗層52の抵抗値をR6とじ、位置SPと電極
55aとの間のp型紙抗層52の抵抗をRとし、更に光
の入射により生成される光電流を夏 とすると、電流1
  、I  には次の弐〇         AB が成り立つ。
Further, the distance between the electrodes 55a and 55b is C, the resistance value of the p-type paper anti-layer 52 between them is R6, the resistance of the p-type paper anti-layer 52 between the position SP and the electrode 55a is R, and the If the photocurrent generated by the incidence of is summer, then the current 1
, I holds the following 2〇AB.

I  −1φ(Rc−Rx)/Rc O 1−1−R/Ro−(2) B   Ox ここで、p型紙抗層52における抵抗値はその長さと比
例するから、上記の(2)式は下記の(3)式のように
なる。
I -1φ(Rc-Rx)/Rc O 1-1-R/Ro-(2) B Ox Here, since the resistance value in the p-type paper anti-layer 52 is proportional to its length, the above equation (2) is The equation (3) below is obtained.

1 −1  ・ (C−x)/C 1−I  −xlC・・・(3) O 従って、上記の(3)式より (IA−IB)/ (IA+IB) −1−2x / C・・・(4) カ得られるので、入射光の強度にかかわりなく、電流1
 − IBの値から光の入射位置SPを演算することが
できる。
1 -1 ・(C-x)/C 1-I -xlC... (3) O Therefore, from the above formula (3), (IA-IB)/ (IA+IB) -1-2x/C... (4) Since power is obtained, the current is 1 regardless of the intensity of the incident light.
- The light incident position SP can be calculated from the value of IB.

第6図は測距範囲をLNからLpに設定した時の距離検
出用光学系を示す図である。光源1の発光光束を集光レ
ンズ2によって集光し、被測定物3を照射する。被測定
物3からの反射光は集光レンズ2に対して基線長Bだけ
隔てて配置された受光レンズ4により集光される。半導
体装置検出器5は受光レンズ4から距離fの集光位置(
光点位置)に配置されている。
FIG. 6 is a diagram showing the distance detection optical system when the distance measurement range is set from LN to Lp. The luminous flux of the light source 1 is condensed by a condensing lens 2, and the object to be measured 3 is irradiated. The reflected light from the object to be measured 3 is condensed by a light receiving lens 4 arranged at a distance of a base line length B from the condensing lens 2. The semiconductor device detector 5 is located at a condensing position at a distance f from the light receiving lens 4 (
light spot position).

ここで、測距範囲内の最至近距離(近距離側の限界)お
よび最遠距離(遠距離側の限界)をそれぞれLNおよび
り、とし、被測定物3までの距離をLとする。また、受
光レンズ4の光軸から半導体装置検出器5の受光部の一
方の端までの距離をXpとし、他方の端までの距離をX
Nとし、被測定物3からの反射光が受光レンズ4によっ
て集光される光点位置SPから受光レンズ4の光軸まで
の距離をXとし、光点位置SPから半導体装置検出器5
の受光部の一方の端までの距離をxlとし、半導体装置
検出器5の受光部の長さ(一対の電極の間隔)をCとす
ると、それぞれ以下の関係式が成り立つ。
Here, the closest distance (limit on the short distance side) and the farthest distance (limit on the long distance side) within the range measurement range are respectively LN and L, and the distance to the object to be measured 3 is L. In addition, the distance from the optical axis of the light receiving lens 4 to one end of the light receiving part of the semiconductor device detector 5 is defined as Xp, and the distance to the other end is defined as X.
N, the distance from the light spot position SP where the reflected light from the object to be measured 3 is focused by the light receiving lens 4 to the optical axis of the light receiving lens 4 is X, and the distance from the light spot position SP to the semiconductor device detector 5 is
Let xl be the distance to one end of the light receiving section of the semiconductor device detector 5, and C be the length of the light receiving section (the distance between the pair of electrodes) of the semiconductor device detector 5, then the following relational expressions hold true.

f・B ・・・(5) P    Lp x −〇+XF■f11B/LN   ・・・(6)従
って、上記の(5)、(6)の式より下記の(7)式が
得られる。
f·B (5) P Lp x −〇+XF■f11B/LN (6) Therefore, the following equation (7) is obtained from the above equations (5) and (6).

また、第6図においては、 Xt 4)(−Xp −f−B (1/L−1/LF)
・・・(8) の関係式も得られる。
In addition, in Fig. 6, Xt 4)(-Xp -f-B (1/L-1/LF)
...The relational expression (8) can also be obtained.

次に、半導体装置検出器5の位置分解能をΔX1距離L
Nおよびり、における距離分解能をそれぞれΔL 、Δ
Lpとし、LNとり、の関係をLP /L、N−m  
         −(9)で表わすと、次の関係式が
得られる。
Next, the position resolution of the semiconductor device detector 5 is determined by ΔX1 distance L
Let the distance resolution at N and ΔL be ΔL and Δ
Let Lp be LN, and let the relationship be LP /L, N-m
−(9), the following relational expression is obtained.

・・・ (11) ΔX+xF=lllfΦB/(m・LN−ΔLF)・・
・ (12) (11)式および(12)式より、距離分解能ΔLNお
よびΔLpはそれぞれ(13)式および(14)式に示
すようになる。
... (11) ΔX+xF=lllfΦB/(m・LN−ΔLF)...
- (12) From equations (11) and (12), the distance resolutions ΔLN and ΔLp are shown in equations (13) and (14), respectively.

ΔLN−ΔxやLN/(Δx 伊L N 十f ψB 
)・・・(13) ΔL  −m  ・′ΔX−L2 P         N /(m・ΔX・LN+f−B) ・・・(14) (13)式および(14)式の比をとると、下記の(1
5)式が得られる。
ΔLN−Δx or LN/(Δx IL N 10f ψB
)...(13) ΔL -m ・'ΔX-L2 P N /(m・ΔX・LN+f-B) ...(14) Taking the ratio of equations (13) and (14), we get the following: (1
5) Equation is obtained.

ΔL /ΔL−ms(ΔX8LN+fφB)N /(m拳Δx拳LN+f11B) ・・・(15) (15)式において、m”ΔX命LN (f・Bの条件
が成り立つ時には、これを下記の(16)式に近似する
ことができる。
ΔL /ΔL-ms(ΔX8LN+fφB)N/(mfistΔxfistLN+f11B)...(15) In formula (15), when the condition of m"ΔX life LN (f・B holds true, this can be converted into the following (16) ) can be approximated by the equation.

ΔL /ΔL  +m2      −(16)N (16)式より、遠距離側の距離分解能ΔL、は前述の
(9)式に示すmが大きいと、著しく悪化することがわ
かる。
ΔL /ΔL +m2 −(16)N From the equation (16), it can be seen that the distance resolution ΔL on the long distance side deteriorates significantly when m shown in the above-mentioned equation (9) is large.

〔発明が解決しようとする問題点〕 言い換えれば、測定可能な最至近距離から最遠距離まで
の範囲を大きくとれば、それだけ遠距離になったときの
分解能が低下してしまう。このため、例えばレーザ加工
機の加工部における位置検出のように近距離側での高分
解能が期待される位置検出装置を、無人搬送車の走行な
どにおける位置検出のように遠距離側での高分解能が要
求される装置に適用すると、所望の分解能が得られない
欠点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In other words, the larger the measurable range from the closest distance to the farthest distance, the lower the resolution when the distance becomes that much longer. For this reason, for example, a position detection device that is expected to have high resolution at a short distance, such as position detection in the processing section of a laser processing machine, can be used for high resolution at a long distance, such as position detection in the movement of an automatic guided vehicle. When applied to devices that require high resolution, there is a drawback that the desired resolution cannot be obtained.

そこで本発明は、遠、近の限界距離の比(L。Therefore, the present invention provides a ratio of far and near critical distances (L).

/ L N −m )を大きくしても、遠距離側におい
て高い距離分解能を得ることのできる測距範囲の広い距
離検出装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a distance detection device with a wide range of distance measurement, which can obtain high distance resolution on the long distance side even when the distance (L N -m ) is increased.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本出願の第1の発明に係る距離検出装置は、高抵抗の半
導体基板の表面側に一導電型不純物を含んで形成された
受光部に、被測定物からの光が光点として入射されたと
きに当該受光部の両端に配設された信号取出電極から光
電流が取り出される半導体装置検出器を備え、この半導
体装置検出器の光電流出力から被測定物までの距離を検
出する距離検出装置であって、下記のように構成される
ことを特徴とする。すなわち、前述の受光部は、各一対
の信号取出電極を両端に配設した複数の受光エリアを含
み、この複数の受光エリアは各一対の信号取出電極の一
方と他方が互いに隣接するように一列に配設され、かつ
複数の受光エリアの信号取出電極の間隔は順次に等倍と
なっている。そして、本発明の距離検出装置は、複数の
受光エリアの各一対の信号取出電極からの光電流出力に
もとづいて、いずれの受光エリアに最も強く光が当たっ
ているかを判別する判別手段と、複数の受光エリアの光
電流出力のうち最も強く光が当たっているものと、それ
に隣接する受光エリアの光電流出力を判別手段の判別結
果にもとづいて選択するセレクト手段と、このセレクト
手段により選択された最も強く光が当たっている受光エ
リアの光電流出力を、隣接する受光エリアの光電流出力
で補正する補正手段と、セレクト手段で選択されて補正
手段で補正された光電流出力から受光部における光点の
位置を求め、被測定物までの距離を演算する演算手段と
を備える。
In the distance detection device according to the first invention of the present application, light from an object to be measured is incident as a light spot on a light receiving part formed on the surface side of a high-resistance semiconductor substrate containing one conductivity type impurity. A distance detection device that sometimes includes a semiconductor device detector from which a photocurrent is extracted from signal extraction electrodes arranged at both ends of the light receiving section, and detects the distance to the object to be measured from the photocurrent output of the semiconductor device detector. It is characterized by being configured as follows. That is, the light receiving section described above includes a plurality of light receiving areas each having a pair of signal extraction electrodes arranged at both ends, and the plurality of light receiving areas are arranged in a row such that one and the other of each pair of signal extraction electrodes are adjacent to each other. The intervals between the signal extraction electrodes of the plurality of light receiving areas are successively equal to each other. The distance detection device of the present invention includes a discriminating means for determining which light-receiving area is most strongly irradiated with light based on the photocurrent output from each pair of signal extraction electrodes in the plurality of light-receiving areas; selecting means for selecting the photocurrent output of the light-receiving area that is most strongly illuminated and the photocurrent output of the adjacent light-receiving area based on the discrimination result of the discrimination means; A correction means corrects the photocurrent output of the light-receiving area that is most strongly illuminated by the photocurrent output of an adjacent light-receiving area; and calculation means for determining the position of the point and calculating the distance to the object to be measured.

また、第2の発明は、上記第1の発明に加えて更に受光
部は、上記の受光エリアに加えてその両端部外側に1つ
づつ補助受光エリアを有し、この補助受光エリアには各
1つづつ信号取出電極を有している。そして、補正手段
は受光エリアもしくは補助受光エリアの光電流出力にも
とづき、最も強く光の当たっている受光エリアの光電流
出力を補正する。
Further, in addition to the first invention, the light receiving section has one auxiliary light receiving area on the outside of both ends thereof in addition to the above light receiving area, and each of the auxiliary light receiving areas has a Each has a signal extraction electrode. Then, the correction means corrects the photocurrent output of the light receiving area that is most strongly illuminated, based on the photocurrent output of the light receiving area or the auxiliary light receiving area.

〔作用〕[Effect]

本出願の第1および第2の発明の構成によれば、遠距離
側の被測定物からの光と近距離側の被測定物からの光は
、それぞれ異なる受光エリアに光点トシて入射され、従
って各光電流はそれぞれの受光エリアの信号取出電極か
ら出力される。そして、各受光エリアからの光電流出力
については、いずれに最も強く光が当たっているかが判
別される。
According to the configurations of the first and second inventions of the present application, the light from the object to be measured on the far side and the light from the object to be measured on the near side are incident on different light receiving areas as light spots. Therefore, each photocurrent is output from the signal extraction electrode of each light receiving area. Then, regarding the photocurrent output from each light-receiving area, it is determined which area is most strongly irradiated with light.

従って、被測定物までの距離に応じて、最も適当な受光
エリアが選択され、更に隣接する受光エリアもしくは補
助受光エリアによって光電流出力が補正され、これらに
よって距離が検出されることになる。
Therefore, the most appropriate light-receiving area is selected according to the distance to the object to be measured, and the photocurrent output is further corrected by the adjacent light-receiving area or auxiliary light-receiving area, and the distance is detected based on these.

〔実施例〕〔Example〕

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の
符号を付し、重複する説明を省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in the description of the drawings, the same elements are given the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

第1図は実施例に係る距離検出装置のブロック図であり
、この装置は半導体装置検出器とその出力信号を処理す
る信号処理回路とを有している。
FIG. 1 is a block diagram of a distance detection device according to an embodiment, and this device includes a semiconductor device detector and a signal processing circuit that processes its output signal.

図示の通りこの実施例では、第1の特徴として半導体装
置検出器の受光部が複数のエリア(受光エリア)に分割
されており、第2の特徴として各受光エリアからの光電
流出力を選択するようになっており、第3の特徴として
選択された最も強く光の当たっている受光エリアからの
光電流出力を隣接する受光エリアもしくは補助受光エリ
アからの光電流出力で補正し、これにもとづいて所定の
演算処理を行なうようになっている。そこで、まず半導
体装置検出器の構成と作用から詳細に説明する。
As shown in the figure, in this embodiment, the first feature is that the light receiving section of the semiconductor device detector is divided into a plurality of areas (light receiving areas), and the second feature is that the photocurrent output from each light receiving area is selected. As a third feature, the photocurrent output from the selected light-receiving area that is most strongly illuminated is corrected by the photocurrent output from the adjacent light-receiving area or the auxiliary light-receiving area, and based on this, It is designed to perform predetermined arithmetic processing. Therefore, first, the configuration and operation of the semiconductor device detector will be explained in detail.

第2図は半導体装置検出器の斜視図であり、第3図(a
)はその平面図あり、同図(b)は縦断面図である。そ
して、これが従来のものと比べて特徴的なことは、半導
体基板の表面側に形成された受光部が、複数の受光エリ
アと2つの補助受光エリアを列設して構成されているこ
とである。n個(nは2以上の整数)の受光エリア52
□〜52 と2個の補助受光エリア52  、 52n
+1n。
FIG. 2 is a perspective view of the semiconductor device detector, and FIG.
) is a plan view thereof, and (b) is a longitudinal sectional view. What makes this different from conventional ones is that the light receiving section formed on the front side of the semiconductor substrate is composed of multiple light receiving areas and two auxiliary light receiving areas. . n light receiving areas 52 (n is an integer of 2 or more)
□~52 and two auxiliary light receiving areas 52, 52n
+1n.

は、高抵抗のシリコン基板51の表面側にP型の不純物
を均一に拡散させることで形成されるが、各受光エリア
52□〜52nの長手方向の長さは順次に大きくなって
いる。そして、各受光エリア52□〜52nの両端には
幅を十分に狭くした各一対の信号取出電極55a1〜5
5an。
are formed by uniformly diffusing P-type impurities on the surface side of the high-resistance silicon substrate 51, and the lengths of the light-receiving areas 52□ to 52n in the longitudinal direction gradually increase. At both ends of each light receiving area 52□-52n, a pair of signal extraction electrodes 55a1-55 whose width is sufficiently narrow is provided.
5an.

55b1〜55bnが配設され、一対の取出電極間のP
型紙抗層(受光エリア)の長さ01〜c。
55b1 to 55bn are arranged, and P between a pair of extraction electrodes is
Pattern anti-layer (light-receiving area) length 01-c.

には C2/C1−C5/C2−・・・ −C/C−D(一定) n   n−1 ・・・(17) の関係が成立している。なお、各信号取出電極55a 
 〜55a  、55bl〜55bnの幅Wl    
     n は、W(C1とみなせる程度に十分に狭くなっているも
のとする。一方、2個の補助受光エリア52.52  
 の外側端部にも各1個の信号数Onil 小電極55 a  、55 b oが配設され、これら
の幅についても上記と同様に十分に狭くなっている。
The following relationship holds true: C2/C1-C5/C2-... -C/C-D (constant) n n-1... (17). Note that each signal extraction electrode 55a
~55a, 55bl~55bn width Wl
It is assumed that n is sufficiently narrow to be considered as W(C1.On the other hand, two auxiliary light receiving areas 52 and 52
Onil small electrodes 55 a and 55 b o, one for each signal, are also arranged at the outer ends of the electrodes, and the widths of these electrodes are also sufficiently narrow as described above.

測距範囲をn分割し、遠距離側よりL  、  L2 
Divide the distance measurement range into n parts, and select L and L2 from the far side.
.

■ L  、L  、・・・L とすると、半導体装置検出
器3  4    n 5が上記の(17)式を満足しているとき、下記の(1
8)式の関係が成り立つ。
■ If L, L,...L, when the semiconductor device detector 3 4 n 5 satisfies the above equation (17), the following (1
8) The relationship of equation holds true.

L /L2−wL2/L3−L3/L4−・・・−L/
L−D(一定) n−1n ・・・(18) 本発明において特徴的なことは、受光エリア52□〜5
2nの外側に補助受光エリア52o。
L /L2-wL2/L3-L3/L4-...-L/
LD (constant) n-1n (18) The characteristic feature of the present invention is that the light receiving areas 52□ to 5
An auxiliary light receiving area 52o is located outside of 2n.

52  が設けられていることであり、この点でnil 先に本出願人が出願した特願昭6.2−174225号
と異なる。以下、このようにした理由を説明する。
52 is provided, and in this point nil is different from Japanese Patent Application No. 174225/1989, which was previously filed by the present applicant. The reason for doing this will be explained below.

受光レンズ4によって半導体装置検出器の受光部上に集
光されるスポット光の大きさは、無限小であるのが理想
であるが、実際にはある有限の大きさとなる。従って、
スポット光が第2図および第3図に示す半導体装置検出
器の受光エリア52、または52nの端部に差し掛かる
と、受光エリア52□または52nから外れた信号光は
光電変換されず、この受光エリアに照射された信号光の
みが光電変換されることになる。その結果、信号取出電
極55b1または55anから得られる信号光電流が小
さくなり、所定のアナログ割算を実行した後の演算出力
は、距離の変化量に対してその出力値の変化量が小さく
なる。言い変えれば、スポット光が受光エリア521ま
たは52nの端部に来ると距離分解能が悪化することに
なる。
Ideally, the size of the spot light focused on the light receiving portion of the semiconductor device detector by the light receiving lens 4 is infinitesimal, but in reality it is a certain finite size. Therefore,
When the spot light approaches the end of the light receiving area 52 or 52n of the semiconductor device detector shown in FIGS. 2 and 3, the signal light that deviates from the light receiving area 52□ or 52n is not photoelectrically converted; Only the signal light irradiated onto the area will be photoelectrically converted. As a result, the signal photocurrent obtained from the signal extraction electrode 55b1 or 55an becomes smaller, and the amount of change in the output value of the calculated output after performing the predetermined analog division becomes smaller with respect to the amount of change in distance. In other words, when the spot light reaches the end of the light receiving area 521 or 52n, the distance resolution deteriorates.

この欠点を改善するため、第2図において、本発明の半
導体装置検出器には最も外側の両端に補助受光エリア5
2 および52  が形成されてOn+1 いる。この補助受光エリア52.52   に照Oni
l 射された信号光は光電変換され、信号取出電極55b 
 および5.5 a oから取り出される。そして、信
号取出電極55b  または55 a oから得られる
光電流は後述の加算回路により、信号取出電極55b1
または55anから得られる光電流と加算された後、ア
ナログ割算器による演算が実行される。これにより、こ
の部分(遠争近距離の側)における距離分解能が大幅に
改善されることになる。
In order to improve this drawback, in FIG. 2, the semiconductor device detector of the present invention has auxiliary light receiving areas 5 at both outermost ends.
2 and 52 are formed at On+1. This auxiliary light receiving area 52.52
l The emitted signal light is photoelectrically converted and sent to the signal extraction electrode 55b.
and 5.5 taken from ao. Then, the photocurrent obtained from the signal extraction electrode 55b or 55ao is transferred to the signal extraction electrode 55b1 by an adding circuit described later.
Alternatively, after being added to the photocurrent obtained from 55an, calculations are performed by an analog divider. As a result, the distance resolution in this part (long range/short range side) will be significantly improved.

半導体装置検出器5に接続される増幅回路において、半
導体装置検出器5に入射する光には信号光以外に外乱光
(たとえば太陽光等)も含まれる。
In the amplifier circuit connected to the semiconductor device detector 5, the light incident on the semiconductor device detector 5 includes disturbance light (for example, sunlight, etc.) in addition to the signal light.

この場合には、電流−電圧変換用抵抗とコンデンサを用
いたAC結合方式(浜松ホトニクス株式会社発行「半導
体装置検出器カタログJP、14参照)を用いるのが一
般的である。このとき、半導体装置検出器5の電極間抵
抗Rと電流−電圧変換用抵抗の温度特性の違いにより、
前述の(4)式に示す信号演算出力に誤差を生じる。そ
れゆえ、第2図に示す半導体装置検出器5の高抵抗シリ
コン基板51上の各電極55 a o〜55an。
In this case, it is common to use an AC coupling method using a current-voltage conversion resistor and a capacitor (see "Semiconductor Device Detector Catalog JP, 14, published by Hamamatsu Photonics Co., Ltd."). Due to the difference in temperature characteristics between the interelectrode resistance R of the detector 5 and the current-voltage conversion resistance,
An error occurs in the signal calculation output shown in equation (4) above. Therefore, each electrode 55ao to 55an on the high resistance silicon substrate 51 of the semiconductor device detector 5 shown in FIG.

55bo〜55bnに近接して電流−電圧変換用抵抗(
図示せず)を形成し、抵抗の温度特性をそろえることに
より、上記信号演算出力の誤差をなくすことができる。
A current-voltage conversion resistor (
By forming a resistor (not shown) and matching the temperature characteristics of the resistors, it is possible to eliminate errors in the signal calculation output.

第1図は本発明に適用される半導体装置検出器5と、こ
れに専用の信号処理回路のブロック図である。この実施
例では、半導体装置検出器5の受光部を分離層58o〜
583によって完全に5分割し、前述の(17)式の関
係は以下の数値に設定しである。
FIG. 1 is a block diagram of a semiconductor device detector 5 applied to the present invention and a signal processing circuit dedicated thereto. In this embodiment, the light receiving portion of the semiconductor device detector 5 is separated by separation layers 58o to 58o.
583, and the relationship in equation (17) above is set to the following values.

C/C−C3/C2−2・・・(19)これに伴い、測
距範囲の分割は前述の(18)式より以下の数値になる
C/C-C3/C2-2 (19) Accordingly, the distance measurement range is divided into the following numerical values according to the above-mentioned equation (18).

L /L −L2/L3−2   ・・・(20)半導
体装置検出器5上には、各受光エリア52□〜52 の
信号取出電極55a  〜55 a 3 。
L/L-L2/L3-2 (20) On the semiconductor device detector 5, signal extraction electrodes 55a to 55a3 of each light receiving area 52□ to 52.

55b  〜55b3に接して電流−電圧変換抵抗■ 「が形成されると共に、補助受光エリア52o。Current-voltage conversion resistor ■ in contact with 55b ~ 55b3 " is formed, and the auxiliary light receiving area 52o.

52 の信号取出電極55a  、55boに接して電
流−電圧変換用の抵抗rが形成されている。
A resistor r for current-voltage conversion is formed in contact with the signal extraction electrodes 55a and 55bo of 52.

光が入射することにより得られる光電流■1゜IBl・
 IAl・ IB2・ 1A2・ ’B3・ lA3お
よび■3は、この電流−電圧変換抵抗rにより電圧に変
換され、コンデンサCによりAC結合されて交流成分の
みが増幅器U −U8に送られ、増幅後に加■ 算回路U  −U13に転送される。
Photocurrent obtained by incident light■1゜IBl・
IAl, IB2, 1A2, 'B3, lA3 and ■3 are converted to voltage by this current-voltage conversion resistor r, AC coupled by capacitor C, and only the AC component is sent to amplifier U-U8, where it is added after amplification. ■ Transferred to arithmetic circuit U-U13.

加算回路U9は光が半導体装置検出器5の補助受光エリ
ア52 および受光エリア52、に入射して得られる光
電流I  、I  における交流成分   Bl の和を演算する。この加算により、入射光スポットが受
光エリア521から補助受光エリア52゜側に外れたと
きの光電流■8□の減少分が補正される。同様に、加算
回路U13は補助受光エリア52 および受光エリア5
23から得られる光電流1  、I  の交流成分の和
を演算する。この加   A3 算により、入射光スポットが受光エリア523から補助
受光エリア524側に外れたときの光電流■A3の減少
分が補正される。一方、加算回路U10’U  、U 
 は受光エリア52 .522.523から得られる光
電流I 〜I  、I  〜I の交BI   B3 
  AI   A3 3成分の和を演算する。更に、増幅器U3および加算回
路U の出力は加算回路U14に与えられ、同様に増幅
器U  、U  、U  の出力と加算回路5B UUU  の出力は加算回路UU lOo 12’  11         15’  
1B’U1□にそれぞれ与えられる。
Addition circuit U9 calculates the sum of alternating current components Bl in photocurrents I and I obtained when light enters auxiliary light receiving area 52 and light receiving area 52 of semiconductor device detector 5. By this addition, the decrease in photocurrent ■8□ when the incident light spot deviates from the light receiving area 521 toward the auxiliary light receiving area 52° is corrected. Similarly, the adder circuit U13 includes the auxiliary light receiving area 52 and the light receiving area 5.
The sum of the alternating current components of the photocurrents 1 and I obtained from 23 is calculated. This addition A3 corrects the decrease in the photocurrent ■A3 when the incident light spot deviates from the light receiving area 523 to the auxiliary light receiving area 524 side. On the other hand, adder circuits U10'U, U
is the light receiving area 52. 522.523 The intersection of photocurrents I ~ I , I ~ I BI B3
AI A3 Calculates the sum of three components. Furthermore, the outputs of the amplifier U3 and the adder circuit U are given to the adder circuit U14, and similarly the outputs of the amplifiers U, U, U and the output of the adder circuit 5B UUU are given to the adder circuit UU lOo 12' 11 15'
1B'U1□ respectively.

加算回路U1G”” U12の出力はサンプルアンドホ
ールド回路U18〜U2oに与えられ、光源1をパルス
点燈させた時の被測定物3から反射されてくる光の信号
レベルがホールドされる。この時のサンプリング信号は
第1図の記号φ2で示される。サンプルアンドホールド
回路U18〜U20の出力はフルタ回路U2□〜U23
により平均化される。そして、フィルタ回路U2□〜U
23の出力は比較回路U24〜U2Bに与えられ、ここ
で被測定物3から反射されてくる信号光が半導体装置検
出器5の受光エリア52〜523のうちのどの受光エリ
アに最も強く当っているかが判定され、その結果がゲー
ト信号Gl、G2およびG3としてANDゲートから出
力される。
The output of the adder circuit U1G"" U12 is given to the sample-and-hold circuits U18 to U2o, and the signal level of the light reflected from the object to be measured 3 when the light source 1 is pulse-lit is held. The sampling signal at this time is indicated by symbol φ2 in FIG. The outputs of sample-and-hold circuits U18 to U20 are filter circuits U2□ to U23.
averaged by And filter circuit U2□~U
The output of 23 is given to comparison circuits U24 to U2B, which determine which light receiving area among the light receiving areas 52 to 523 of the semiconductor device detector 5 the signal light reflected from the object under test 3 most strongly hits. is determined, and the results are output from the AND gates as gate signals Gl, G2, and G3.

ここで、例えば、光信号が受光エリア521に入射して
いる場合には、ゲート信号G1が“H”(ハイレベル)
となり、ゲート信号G2およびG3がL’  Cロウレ
ベル)となる。このゲート信号Gl、G2およびG3に
より、ゲート回路22において信号光が最も強く入射し
ている受光エリアからの信号線をONさせ、その出力が
減算回路23および加算回路24に送られる。すなわち
、ゲート回路における信号線のオン/オフが、下記のよ
うにアクティブハイ(ゲート信号が”H”になったとき
にオン状B)の形で制御される。
Here, for example, when the optical signal is incident on the light receiving area 521, the gate signal G1 is "H" (high level).
Therefore, the gate signals G2 and G3 become low level (L'C low level). These gate signals Gl, G2, and G3 turn on the signal line from the light receiving area where the signal light is most strongly incident in the gate circuit 22, and the output thereof is sent to the subtracting circuit 23 and the adding circuit 24. That is, the on/off state of the signal line in the gate circuit is controlled in an active high state (on state B when the gate signal becomes "H") as described below.

加算回路U14では位置検出用の受光エリア52 の信
号取出電極55a1から得られる光電流工Alと、位置
検出用の受光エリア52゜から得られる光電流の和I8
2” IA2との加算が実行される。これにより、ゲー
ト信号G1が′H#であって、スポット光の中心が分離
層58.の近くにあるとき、受光エリア521から外れ
たスポット光は隣接する受光エリア522で光電変換さ
れ、信号光電流I の減少分をIBZ+IA2で補正さ
せるAt ことができる。
The adder circuit U14 calculates the sum I8 of the photocurrent Al obtained from the signal extraction electrode 55a1 of the light receiving area 52 for position detection and the photocurrent obtained from the light receiving area 52° for position detection.
2" is added to IA2. As a result, when the gate signal G1 is 'H# and the center of the spot light is near the separation layer 58., the spot light that has left the light receiving area 521 is added to the adjacent At is photoelectrically converted in the light receiving area 522, and the decrease in the signal photocurrent I can be corrected by IBZ+IA2.

スポット光の中心位置が分離層581から受光エリア5
22の方向へわずかに移動すると、ゲート信号G1が“
L“となり、ゲート信号G2が“H”となる。このとき
、受光エリア522から外れている信号光(信号取出電
極55b2から得られる光電流■8゜の減少分)は、隣
接する受光エリア52□で光電変換される信号光電流の
和IB□+ I Atに相当し、従って加算回路U15
により加算(IB1+1A1)+lB2を実行すること
により、’B2の減少分の補正を実行することがでる。
The center position of the spot light is from the separation layer 581 to the light receiving area 5
When moving slightly in the direction of 22, the gate signal G1 changes to “
L", and the gate signal G2 becomes "H". At this time, the signal light that is out of the light receiving area 522 (the photocurrent obtained from the signal extraction electrode 55b2 decreases by 8 degrees) is transferred to the adjacent light receiving area 52. The sum of the signal photocurrents photoelectrically converted in □ corresponds to IB□+I At, and therefore the addition circuit U15
By executing the addition (IB1+1A1)+lB2, it is possible to correct the decrease in 'B2.

同様の理由で、加算回路U およびU1□によりそれぞ
れI およびlB3の信号値の減少分の補正を実行でき
る。
For the same reason, the addition circuits U and U1□ can correct the decrease in the signal values of I and IB3, respectively.

ここでもし、加算回路U9およびU13と加算回路U1
4〜U17を設けないと、分割された各測距範囲の切替
位置において信号電流の減少分の補正が行なわれないた
め、距離の変化量に対するアナログ割算器26の演算出
力値の変化量が小さくなり、距離分解能が悪化すること
になる。従って、以上の説明から明らかなように、仮に
本実施例において補助受光エリア52,524が設けら
れていないときでも、加算回路U14〜U17を設けて
これによる光電流の補正を行なえば、分離層58、。
Here, if adder circuits U9 and U13 and adder circuit U1
If 4 to U17 are not provided, the decrease in signal current will not be corrected at the switching position of each divided ranging range, so the amount of change in the calculated output value of analog divider 26 with respect to the amount of change in distance will be This results in a decrease in distance resolution. Therefore, as is clear from the above explanation, even if the auxiliary light receiving areas 52 and 524 are not provided in this embodiment, if the adder circuits U14 to U17 are provided and the photocurrent is corrected thereby, the separation layer 58.

58゜の近くにスポット光が来たときの距離分解能は十
分に高められることがわかる。
It can be seen that when the spot light comes near 58 degrees, the distance resolution can be sufficiently improved.

加算回路−U およびU13と加算回路U14〜U17
で信号電流の補正が実行され、ゲート回路22で信号線
の0N−OFF制御が行なわれた後、減算回路23と加
算回路24により、信号の減算および加算が実行されそ
の演算出力は信号成分抜取回路25に与えられ、ここで
外乱光成分に重畳された信号成分のみが抜き取られる。
Addition circuit-U and U13 and addition circuits U14 to U17
After the signal current is corrected and the gate circuit 22 performs ON/OFF control of the signal line, the subtraction circuit 23 and the addition circuit 24 perform subtraction and addition of the signal, and the calculation output is extracted from the signal component. The signal is applied to the circuit 25, where only the signal component superimposed on the disturbance light component is extracted.

ここでは、光源をパルス点燈させる直前の電圧レベルを
サンプリング信号φ1により記録し、パルス点燈時の電
圧レベルを一すンプリング信号φ2により記録する。
Here, the voltage level immediately before pulse lighting of the light source is recorded by sampling signal φ1, and the voltage level at the time of pulse lighting is recorded by sampling signal φ2.

この両者の記録値の差分をとることにより、信号成分の
抜き取りが実行される。信号成分抜取回路25の出力は
アナログ割算器26に与えられ、ここで演算が実行され
てアナログ電圧の形で出力される。その結果、ゲート信
号G1.G2およびG3の出力状態により三分割された
測距範囲の、どこに被測定物が存在するかが判明し、ア
ナログ電圧出力により被測定物3までの正確な距離を求
めることができる。
By taking the difference between these two recorded values, signal components are extracted. The output of the signal component extraction circuit 25 is given to an analog divider 26, where arithmetic operations are performed and output in the form of an analog voltage. As a result, gate signal G1. Based on the output states of G2 and G3, it is possible to determine where the object to be measured exists in the distance measurement range divided into three parts, and the accurate distance to the object to be measured 3 can be obtained from the analog voltage output.

この距離検出のためのアナログ演算は、具体的には前述
の(3)式および(4)式により行なうことができる。
This analog calculation for distance detection can be specifically performed using the above-mentioned equations (3) and (4).

すなわち、前述の(1)式と(4)式から距離Xを消去
すると、 (IA−IB)/(IA+IB) −1−2fΦB/ (CΦL) ・・・(21) の関係が得られるので、電流演算値(IA−1B)/(
r  +IB)は彼?fJI定物までの距MLに反比例
していることがわかり、従って間接的に距離りを求める
ことができる。
In other words, if we eliminate the distance X from equations (1) and (4) above, we obtain the following relationship: (IA-IB)/(IA+IB) -1-2fΦB/ (CΦL) (21), Current calculation value (IA-1B)/(
r + IB) is he? It can be seen that fJI is inversely proportional to the distance ML to the constant object, so the distance can be determined indirectly.

なお、図には示していないが、信号成分抜取回路25の
出力値のうち、IA+IBの信号レベルをモニタし、こ
の電圧レベルが一定になるように光源1側の駆動回路(
図示せず)を制御することにより、アナログ割算器26
の演算精度を向上させることができる。
Although not shown in the figure, among the output values of the signal component extraction circuit 25, the signal level of IA+IB is monitored, and the driving circuit (on the light source 1 side)
(not shown) by controlling the analog divider 26
The calculation accuracy can be improved.

次に、上記実施例を具体的数値によってより詳しく説明
する。
Next, the above embodiment will be explained in more detail using specific numerical values.

まず、実施例の測距装置の光学条件を以下の如く設定す
る。
First, the optical conditions of the distance measuring device of the embodiment are set as follows.

f−60(mm) B−200[m■〕 LN3瑚750 C市〕 LF3− LN2−1500 (m+5)LF2−LN
l−3000C順〕 LF1=6000 (am) LF1/LN1−2 C1= f−B (1/ L   1/ Lpt) −
2(mIl〕l Δx−CI1500−4  Cμm) 半導体装置検出器5の分解能は入射光にもとづく信号光
電流の大きさにより変化するが、一般に信号光電流の和
(IA+IB)が300 (nA)の時に、分解能ΔX
は電極間隔の11500程度になる。そこで、Δx −
C1/ 500として求める。
f-60 (mm) B-200 [m ■] LN3 Go 750 C City] LF3- LN2-1500 (m+5) LF2-LN
l-3000C order] LF1=6000 (am) LF1/LN1-2 C1= f-B (1/L 1/Lpt) -
2 (mIl]l Δx-CI1500-4 Cμm) The resolution of the semiconductor device detector 5 changes depending on the magnitude of the signal photocurrent based on the incident light, but generally when the sum of the signal photocurrents (IA+IB) is 300 (nA), At times, the resolution ΔX
is approximately 11,500 times the electrode spacing. Therefore, Δx −
Calculate as C1/500.

上記の数値を前述の(14)式に代入すると、最遠距離
の距離分解能ΔL、は以下の如くなる。
When the above numerical values are substituted into the above-mentioned equation (14), the distance resolution ΔL of the farthest distance becomes as follows.

ΔLF−12(關〕       ・・・(19)これ
に対して、同一の光学系で従来の半導体装置検出器を用
いた場合に、同様にして最遠距離の距離分解能を求める
と以下の如くなる。
ΔLF-12 (related) ... (19) On the other hand, when a conventional semiconductor device detector is used with the same optical system, the distance resolution at the farthest distance is found as follows in the same way. .

f−B−12000 LN−w750 〔m11〕 LF−6000C報〕 LP/LN−8 C−f −B (1/L  −1/LF) −14(m
m〕ΔLF−83[m+*]         = (
20)そこで、(19)式と(20)式を比較すると、
本実施例においては従来技術の半導体装置検出器を用い
た時に比べて、遠距離側での距離分解能は同一光学系を
用いても約7倍に改善されている。
f-B-12000 LN-w750 [m11] LF-6000C report] LP/LN-8 C-f -B (1/L -1/LF) -14 (m
m]ΔLF-83[m+*] = (
20) Therefore, comparing equations (19) and (20), we get
In this embodiment, the distance resolution on the long distance side is improved by about 7 times even when the same optical system is used, compared to when a conventional semiconductor device detector is used.

この効果は、半導体装置検出器の受光部の分割数(受光
エリアの数)を増すことにより、さらに向上させること
ができる。
This effect can be further improved by increasing the number of divisions (number of light receiving areas) of the light receiving section of the semiconductor device detector.

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形が可能である。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible.

例えば、本発明の距離検出装置に適用にされる半導体装
置検出器は、第2図に示されるものに限られない。また
、半導体基板についてもシリコンに限られず、例えばガ
リウムヒ素(Ga As )とすれば、より高温の条件
下でも用いることが可能になる。
For example, the semiconductor device detector applied to the distance detection device of the present invention is not limited to that shown in FIG. Furthermore, the semiconductor substrate is not limited to silicon, but if it is made of gallium arsenide (GaAs), for example, it can be used even under higher temperature conditions.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、詳細に説明した通り本出願の発明によれば、遠距
離側の被測定物からの光と近距離側の被測定物からの光
は、それぞれ異なる受光エリアに光点として入射され、
従って各光電流はそれぞれの受光エリアの信号取出電極
から出力される。そして、最も強く光の当たっている受
光エリアからの光電流dカが選択されてアナログ演算が
されるので、遠、近の一界距離の比(L  /L  −
m)N を大きくしても、遠距離側において高い距離分解能を得
ることのできる測距範囲の広い距離検出装置が得られる
As described above in detail, according to the invention of the present application, the light from the object to be measured on the far side and the light from the object to be measured on the near side are respectively incident on different light receiving areas as light spots,
Therefore, each photocurrent is output from the signal extraction electrode of each light receiving area. Then, the photocurrent d from the light-receiving area that is most strongly illuminated is selected and subjected to analog calculation, so the ratio of the far and near field distances (L /L -
m) Even if N is increased, a distance detection device with a wide distance measurement range that can obtain high distance resolution on the long distance side can be obtained.

特に第1の発明では、最も光が強く当っている受光エリ
アからの光電流の減少分を隣接する受光エリアからの光
電流で補正しているので、受光エリアの境界近傍に光が
当ったときの分解能を高めることができる距離検出器が
得られる。
In particular, in the first invention, since the decrease in photocurrent from the light-receiving area that is most strongly illuminated is corrected by the photocurrent from the adjacent light-receiving area, when light hits near the boundary of the light-receiving area, A distance detector is obtained that can improve the resolution of .

更にまた、第2の発明では、両端の受光エリアの外側に
補助受光エリアを設け、この光電流によって両端の受光
エリアの光電流の減少分を補正できるようにしているの
で、遠・近距離のいずれの側においても、分解能を更に
高めることができる効果がある。
Furthermore, in the second invention, an auxiliary light receiving area is provided outside the light receiving areas at both ends, and this photocurrent can compensate for the decrease in the photocurrent in the light receiving areas at both ends, so On either side, the effect is that the resolution can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例に係る距離検出装置の要部ブロ
ック図、第2図は本発明の実施例に適用される半導体装
置検出器の斜視図、第3図は第2図に示す半導体装置検
出器の平面図および縦断面図、第4図は距離検出装置の
光学系の説明図、第5図は従来装置に適用される半導体
装置検出器の断面図、第6図は測距範囲をLNからLP
にしたときの距離検出用光学系の説明図である。 1・・・光源、2・・・集光レンズ、3・・・被測定物
、4・・・受光レンズ、5・・・半導体装置検出器、2
2・・・ゲート回路、23・・・減算回路、24・・・
加算回路、25・・・信号成分抜取回路、26・・・ア
ナログ割算器、51・・・シリコン基板、52・・・受
光部(P型紙抗層)、52o・・・補助受光エリア、5
2□〜52n・・・受光エリア、52  ・・・補助受
光エリア、53・・・n 型導電層、55a、55ao
〜55a 、55b、55bo〜55bn・・・信号数
円電極、U1〜U8・・・増幅器、U9〜U1□・・・
加算回路、U18〜U2o・・・サンプルアンドホール
ド回路、U2□〜U23・・・フィルタ回路、U24〜
U26・・・比較回路(コンパレータ)。 特許出願人  浜松ホトニクス株式会社代理人弁理士 
  長谷用  芳  樹半導体装置検出器の断面構造 第5図
FIG. 1 is a block diagram of main parts of a distance detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a semiconductor device detector applied to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is shown in FIG. A plan view and a vertical sectional view of a semiconductor device detector, FIG. 4 is an explanatory diagram of the optical system of a distance detection device, FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor device detector applied to a conventional device, and FIG. 6 is a distance measuring device. Range from LN to LP
It is an explanatory view of an optical system for distance detection when it is set to . DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Light source, 2... Condenser lens, 3... Measured object, 4... Light receiving lens, 5... Semiconductor device detector, 2
2... Gate circuit, 23... Subtraction circuit, 24...
Addition circuit, 25... Signal component extraction circuit, 26... Analog divider, 51... Silicon substrate, 52... Light receiving section (P-type paper layer), 52o... Auxiliary light receiving area, 5
2□~52n... Light receiving area, 52... Auxiliary light receiving area, 53... N type conductive layer, 55a, 55ao
~55a, 55b, 55bo~55bn...Signal number circle electrode, U1~U8...Amplifier, U9~U1□...
Addition circuit, U18~U2o...Sample and hold circuit, U2□~U23...Filter circuit, U24~
U26... Comparison circuit (comparator). Patent applicant Hamamatsu Photonics Co., Ltd. Representative Patent Attorney
Figure 5 Cross-sectional structure of Yoshiki Hase semiconductor device detector

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、高抵抗の半導体基板の表面側に一導電型不純物を含
んで形成された受光部に、被測定物からの光が光点とし
て入射されたときに当該受光部の両端に配設された信号
取出電極から光電流が取り出される半導体装置検出器を
備え、この半導体装置検出器の光電流出力から前記光点
の入射位置を求めて前記被測定物までの距離を検出する
距離検出装置において、 前記受光部は、各一対の信号取出電極を両端に配設した
複数の受光エリアを含み、この複数の受光エリアは前記
各一対の信号取出電極の一方と他方が互いに隣接するよ
うに一列に配設され、かつ前記複数の受光エリアの信号
取出電極の間隔は順次に等倍となっており、 前記複数の受光エリアの各一対の信号取出電極からの光
電流出力にもとづいて、いずれの受光エリアに最も強く
光が当たっているかを判別する判別手段と、 前記複数の受光エリアの光電流出力のうち最も強く光が
当たっているものと、それに隣接する前記受光エリアの
光電流出力を、前記判別手段の判別結果にもとづいて選
択するセレクト手段と、このセレクト手段により選択さ
れた最も強く光が当たっている受光エリアの光電流出力
を、前記隣接する受光エリアの光電流出力で補正する補
正手段と、 前記セレクト手段で選択されて前記補正手段で補正され
た光電流出力から前記受光部における光点の位置を求め
、前記被測定物までの距離を演算する演算手段と を備えることを特徴とする距離検出装置。 2、前記受光部は、前記半導体基板に形成された分離層
を介して前記複数の受光エリアに分割されていることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の距離検出装置。 3、前記信号取出電極は、電流/電圧変換用の抵抗を介
して接地されていることを特徴とする特許請求の範囲第
1項または第2項記載の距離検出装置。 4、前記判別手段は前記複数の受光エリアの光電流出力
のレベルを比較する比較回路を有することを特徴とする
特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の
距離検出装置。 5、高抵抗の半導体基板の表面側に一導電型不純物を含
んで形成された受光部に、被測定物からの光が光点とし
て入射されたときに当該受光部の両端に配設された信号
取出電極から光電流が取り出される半導体装置検出器を
備え、この半導体装置検出器の光電流出力から前記光点
の入射位置を求めて前記被測定物までの距離を検出する
距離検出装置において、 前記受光部は、各一対の信号取出電極を両端に配設した
複数の受光エリアを含み、この複数の受光エリアは前記
各一対の信号取出電極の一方と他方が互いに隣接するよ
うに一列に配設され、かつ前記複数の受光エリアの信号
取出電極の間隔は順次に等倍となっており、 更に前記受光部は、それぞれ少なくとも1つの信号取出
電極を有する少なくとも2つの補助受光エリアを含み、
この補助受光エリアは前記受光エリアの配設方向の両端
部外側に設けられており、前記複数の受光エリアの各一
対の信号取出電極からの光電流出力にもとづいて、いず
れの受光エリアに最も強く光が当たっているかを判別す
る判別手段と、 前記複数の受光エリアの光電流出力のうち最も強く光が
当たっているものと、それに隣接する前記受光エリアも
しくは補助受光エリアの光電流出力を、前記判別手段の
判別結果にもとづいて選択するセレクト手段と、 このセレクト手段により選択された最も強く光が当たっ
ている受光エリアの光電流出力を、前記隣接する受光エ
リアもしくは補助受光エリアの光電流出力で補正する補
正手段と、 前記セレクト手段で選択されて前記補正手段で補正され
た光電流出力から前記受光部における光点の位置を求め
、前記被測定物までの距離を演算する演算手段と を備えることを特徴とする距離検出装置。 6、前記受光部は、前記半導体基板に形成された分離層
を介して前記複数の受光エリアおよび補助受光エリアに
分割されていることを特徴とする特許請求の範囲第5項
記載の距離検出装置。 7、前記信号取出電極は、電流/電圧変換用の抵抗を介
して接地されていることを特徴とする特許請求の範囲第
5項または第6項記載の距離検出装置。 8、前記判別手段は前記複数の受光エリアの光電流出力
のレベルを比較する比較回路を有することを特徴とする
特許請求の範囲第5項ないし第7項のいずれかに記載の
距離検出装置。
[Claims] 1. When light from an object to be measured is incident as a light spot on a light receiving part formed on the surface side of a high-resistance semiconductor substrate containing one conductivity type impurity, the light receiving part is A semiconductor device detector is provided from which a photocurrent is extracted from signal extraction electrodes arranged at both ends, and the distance to the object to be measured is detected by determining the incident position of the light spot from the photocurrent output of the semiconductor device detector. In the distance detection device, the light-receiving section includes a plurality of light-receiving areas each having a pair of signal extraction electrodes arranged at both ends, and one of the plurality of light-receiving areas is such that one and the other of each pair of signal extraction electrodes are adjacent to each other. The signal extraction electrodes of the plurality of light-receiving areas are arranged in a line so that the signal extraction electrodes of the plurality of light-receiving areas are sequentially arranged at equal intervals, and the photocurrent output from each pair of signal-extraction electrodes of the plurality of light-receiving areas is determining means for determining which light-receiving area is most strongly illuminated by light; a selection means for selecting a current output based on the discrimination result of the discrimination means; and a selection means for selecting the photocurrent output of the light-receiving area that is most strongly illuminated by the light-receiving area selected by the selection means; and a calculation means for determining the position of a light spot in the light receiving section from the photocurrent output selected by the selection means and corrected by the correction means and calculating the distance to the object to be measured. A distance detection device comprising: 2. The distance detection device according to claim 1, wherein the light receiving section is divided into the plurality of light receiving areas via a separation layer formed on the semiconductor substrate. 3. The distance detection device according to claim 1 or 2, wherein the signal extraction electrode is grounded via a current/voltage conversion resistor. 4. The distance detecting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the discrimination means includes a comparison circuit that compares the levels of photocurrent outputs of the plurality of light receiving areas. 5. When light from an object to be measured is incident as a light spot on a light receiving part formed on the surface side of a high-resistance semiconductor substrate containing one conductivity type impurity, A distance detecting device comprising a semiconductor device detector from which a photocurrent is extracted from a signal extraction electrode, and detecting the distance to the object to be measured by determining the incident position of the light spot from the photocurrent output of the semiconductor device detector, The light receiving section includes a plurality of light receiving areas each having a pair of signal extraction electrodes arranged at both ends, and the plurality of light receiving areas are arranged in a line such that one and the other of each pair of signal extraction electrodes are adjacent to each other. and the intervals between the signal extraction electrodes of the plurality of light receiving areas are sequentially equal to each other, and further, the light receiving section includes at least two auxiliary light receiving areas each having at least one signal extraction electrode,
The auxiliary light-receiving areas are provided outside both ends of the light-receiving areas in the arrangement direction, and are determined based on the photocurrent output from each pair of signal extraction electrodes of the plurality of light-receiving areas. a determining means for determining whether light is shining on the photocurrent output of the plurality of light-receiving areas; a selection means that selects based on the discrimination result of the discrimination means; and a photocurrent output of the light receiving area that is most strongly illuminated by the light selected by the selection means with the photocurrent output of the adjacent light receiving area or the auxiliary light receiving area. a compensating means for correcting; and a calculating means for determining the position of a light spot in the light receiving section from the photocurrent output selected by the selecting means and corrected by the correcting means, and calculating a distance to the object to be measured. A distance detection device characterized by: 6. The distance detection device according to claim 5, wherein the light receiving section is divided into the plurality of light receiving areas and an auxiliary light receiving area via a separation layer formed on the semiconductor substrate. . 7. The distance detecting device according to claim 5 or 6, wherein the signal extraction electrode is grounded via a current/voltage conversion resistor. 8. The distance detecting device according to any one of claims 5 to 7, wherein the discrimination means includes a comparison circuit that compares the levels of photocurrent outputs of the plurality of light receiving areas.
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WO2007063893A1 (en) * 2005-11-29 2007-06-07 Kabushiki Kaisha Topcon Level sensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007063893A1 (en) * 2005-11-29 2007-06-07 Kabushiki Kaisha Topcon Level sensor
US8044335B2 (en) 2005-11-29 2011-10-25 Kabushiki Kaisha Topcon Level sensor implemented with a plurality of light receiving elements

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