JPH055619A - 半導体位置検出素子 - Google Patents
半導体位置検出素子Info
- Publication number
- JPH055619A JPH055619A JP15633291A JP15633291A JPH055619A JP H055619 A JPH055619 A JP H055619A JP 15633291 A JP15633291 A JP 15633291A JP 15633291 A JP15633291 A JP 15633291A JP H055619 A JPH055619 A JP H055619A
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- JP
- Japan
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- distance
- resistance
- distribution
- proportional
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- 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.)
- Pending
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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
(57)【要約】
【目的】 ＰＳＤ素子の近点側の分解能を上げる。
【構成】 抵抗層（ｐ-層）の比抵抗分布をある関数に
従って、一端からの距離に比例して大となるよう設定す
る。 【効果】 距離の逆数の２乗に比例する位置信号が得ら
れる。
従って、一端からの距離に比例して大となるよう設定す
る。 【効果】 距離の逆数の２乗に比例する位置信号が得ら
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カメラ等において被写
体までの距離を測定するために投光方式の自動焦点（Ａ
Ｆ）機構の受光素子として用いられる半導体位置検出素
子の構造に関する。
体までの距離を測定するために投光方式の自動焦点（Ａ
Ｆ）機構の受光素子として用いられる半導体位置検出素
子の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体位置検出素子（Ｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＳＤ素
子）は、図４の如く、平板状シリコンの表面に高比抵抗
のｐ-層、裏面にｎ+層、そしてその中間にあるｉ層の３
層から構成されており、ＰＳＤ素子の表面に光スポツト
φを照射したとき、生成された電荷（キャリアー）は、
抵抗層（ｐ-層）で光の入射位置と取出電極Ａ，Ｂまで
の距離に逆比例して分割され、各々の電極Ａ，Ｂから電
流として取り出される。
ｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＳＤ素
子）は、図４の如く、平板状シリコンの表面に高比抵抗
のｐ-層、裏面にｎ+層、そしてその中間にあるｉ層の３
層から構成されており、ＰＳＤ素子の表面に光スポツト
φを照射したとき、生成された電荷（キャリアー）は、
抵抗層（ｐ-層）で光の入射位置と取出電極Ａ，Ｂまで
の距離に逆比例して分割され、各々の電極Ａ，Ｂから電
流として取り出される。
【０００３】今、光電流Ｉ0、電極Ａ，Ｂの中点から光
入射位置Ｐ点までの距離をｘ、入射位置Ｐ点から電極Ａ
までの抵抗値をＲ1、入射位置Ｐ点から電極Ｂまでの抵
抗値をＲ2、電極Ａ，Ｂ間の距離をＬ、電極Ａ，Ｂ間の
抵抗値をＲT、電極Ａ，Ｂ間に接続される負荷の抵抗値
をＲL、電極Ａ，Ｂから取り出される電流をそれぞれ
Ｉ1，Ｉ2とすると、電流Ｉ1，Ｉ2は以下の（１）（２）
式で表される。
入射位置Ｐ点までの距離をｘ、入射位置Ｐ点から電極Ａ
までの抵抗値をＲ1、入射位置Ｐ点から電極Ｂまでの抵
抗値をＲ2、電極Ａ，Ｂ間の距離をＬ、電極Ａ，Ｂ間の
抵抗値をＲT、電極Ａ，Ｂ間に接続される負荷の抵抗値
をＲL、電極Ａ，Ｂから取り出される電流をそれぞれ
Ｉ1，Ｉ2とすると、電流Ｉ1，Ｉ2は以下の（１）（２）
式で表される。
【０００４】
【数１】
【０００５】なお、光電流Ｉ0は次式で表される。
【０００６】 Ｉ0＝Ｉ1＋Ｉ2 （３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のＰＳＤ素子は、
図５の如く、表面抵抗層（ｐ-層）の比抵抗Ｒｉの分布
が一様であるので、抵抗Ｒ1，Ｒ2は入射位置Ｐ点から電
極Ａ，Ｂまでの距離に比例し、次式で表される。
図５の如く、表面抵抗層（ｐ-層）の比抵抗Ｒｉの分布
が一様であるので、抵抗Ｒ1，Ｒ2は入射位置Ｐ点から電
極Ａ，Ｂまでの距離に比例し、次式で表される。
【０００８】
【数２】
【０００９】これを（１）（２）式に代入すると、電極
Ａ，Ｂから取り出される電流Ｉ1，Ｉ2は次式となる。
Ａ，Ｂから取り出される電流Ｉ1，Ｉ2は次式となる。
【００１０】
【数３】
【００１１】ここで、入射光強度に依存せず、しかし測
定のダイナミツクレンジを広くして光点位置情報を得る
ためには、一般に電流Ｉ1，Ｉ2を対数変換し、その差を
とる方法が用いられている。これを次式に示す。
定のダイナミツクレンジを広くして光点位置情報を得る
ためには、一般に電流Ｉ1，Ｉ2を対数変換し、その差を
とる方法が用いられている。これを次式に示す。
【００１２】
【数４】
【００１３】ここで、ＲT≫ＲL、（２／Ｌ）・ｘ≪１、
すなわちＰＳＤ素子の中心付近に光スポツトが入射した
とき、
すなわちＰＳＤ素子の中心付近に光スポツトが入射した
とき、
【００１４】
【数５】
【００１５】となる。
【００１６】一方、測距光学系は、図６に示す構成とな
っており、ＬＥＤ素子１側のレンズ２から被写体までの
距離をＤ、基線長をＬｓ、ＰＳＤ素子３側に使用するレ
ンズ４の焦点距離をｆ、ＰＳＤ素子３上での光点位置を
ｘとすると、次式の関係が成立つ。
っており、ＬＥＤ素子１側のレンズ２から被写体までの
距離をＤ、基線長をＬｓ、ＰＳＤ素子３側に使用するレ
ンズ４の焦点距離をｆ、ＰＳＤ素子３上での光点位置を
ｘとすると、次式の関係が成立つ。
【００１７】
【数６】
【００１８】これを（９）式に代入すると、位置信号Ｖ
は、
は、
【００１９】
【数７】
【００２０】となり、位置信号Ｖは距離の逆数に比例す
ることが分かる。
ることが分かる。
【００２１】このように、比抵抗が均一な従来のＰＳＤ
素子では、位置信号Ｖは距離の逆数に比例している程度
であり、さらに近点側の分解能を上げるには困難であ
る。
素子では、位置信号Ｖは距離の逆数に比例している程度
であり、さらに近点側の分解能を上げるには困難であ
る。
【００２２】本発明は、上記に鑑み、近点側の分解能を
上げることができる半導体位置検出素子の提供を目的と
する。
上げることができる半導体位置検出素子の提供を目的と
する。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、図１ないし図３の如く、光スポットφが入射する
と、入射位置に光エネルギーに比例した電荷が発生し、
発生した電荷が光電流として抵抗層（ｐ-層）を通り電
極Ａ，Ｂより出力される半導体位置検出素子において、
前記抵抗層（ｐ-層）の比抵抗の分布が、ある一定の関
数に従って、一端からの距離に比例して分布されたもの
である。
段は、図１ないし図３の如く、光スポットφが入射する
と、入射位置に光エネルギーに比例した電荷が発生し、
発生した電荷が光電流として抵抗層（ｐ-層）を通り電
極Ａ，Ｂより出力される半導体位置検出素子において、
前記抵抗層（ｐ-層）の比抵抗の分布が、ある一定の関
数に従って、一端からの距離に比例して分布されたもの
である。
【００２４】
【作用】上記課題解決手段において、ＰＳＤ素子に光ス
ポットφが入射すると、入射位置には光エネルギーに比
例した電荷が発生する。発生した電荷は、光電流として
抵抗層（ｐ-層）を通り電極Ａ，Ｂより出力される。
ポットφが入射すると、入射位置には光エネルギーに比
例した電荷が発生する。発生した電荷は、光電流として
抵抗層（ｐ-層）を通り電極Ａ，Ｂより出力される。
【００２５】このとき、表面抵抗層（ｐ-層）の比抵抗
Ｒの分布が、ある一定の関数に従って、一端からの距離
に比例しているため、距離の逆数の２乗に比例する位置
信号が得られ、近点側での分解能を上げることが可能と
なる。
Ｒの分布が、ある一定の関数に従って、一端からの距離
に比例しているため、距離の逆数の２乗に比例する位置
信号が得られ、近点側での分解能を上げることが可能と
なる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。図１は本発明に係る半導体位置検出素子の構造を
示す断面図、図２は同じくその抵抗層の比抵抗分布を示
す図である。
する。図１は本発明に係る半導体位置検出素子の構造を
示す断面図、図２は同じくその抵抗層の比抵抗分布を示
す図である。
【００２７】半導体位置検出素子（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ
Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＳＤ素子）は、
シリコンフォトダイオードを応用した光スポットφの位
置検出用センサで、ヒジコン、ＣＣＤ等と異なり非分割
型の素子であるから、連続した電気信号（Ｘ，Ｙ座標）
が得られ、位置分解能、応答性に優れている。
Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＳＤ素子）は、
シリコンフォトダイオードを応用した光スポットφの位
置検出用センサで、ヒジコン、ＣＣＤ等と異なり非分割
型の素子であるから、連続した電気信号（Ｘ，Ｙ座標）
が得られ、位置分解能、応答性に優れている。
【００２８】本実施例のＰＳＤ素子３は、図１の如く、
平板状シリコンの表面にｐ-層、裏面にｎ+層、そしてそ
の中間にあるｉ層の３層から構成されており、入射した
光が光電変換され、光電流として抵抗層（ｐ-層）に付
けられた電極Ａ，Ｂから分割出力する。そして、表面抵
抗層（ｐ-層）の比抵抗Ｒｐの分布は、図２の如く、あ
る一定の関数に従って、一端からの距離に比例して大と
なるよう設定されている。
平板状シリコンの表面にｐ-層、裏面にｎ+層、そしてそ
の中間にあるｉ層の３層から構成されており、入射した
光が光電変換され、光電流として抵抗層（ｐ-層）に付
けられた電極Ａ，Ｂから分割出力する。そして、表面抵
抗層（ｐ-層）の比抵抗Ｒｐの分布は、図２の如く、あ
る一定の関数に従って、一端からの距離に比例して大と
なるよう設定されている。
【００２９】上記構成において、ＰＳＤ素子３に光スポ
ットφが入射すると、入射位置には光エネルギーに比例
した電荷が発生する。発生した電荷は、光電流として表
面抵抗層（ｐ-層）を通り電極Ａ，Ｂより出力される。
ットφが入射すると、入射位置には光エネルギーに比例
した電荷が発生する。発生した電荷は、光電流として表
面抵抗層（ｐ-層）を通り電極Ａ，Ｂより出力される。
【００３０】このとき、表面抵抗層（ｐ-層）の比抵抗
Ｒｐの分布が、一端からの距離に比例して大となるよう
設定しているため、各電極Ａ，Ｂから光スポツト位置ａ
までの抵抗値Ｒ1，Ｒ2、および電極Ａ，Ｂ間の抵抗値Ｒ
Tはそれぞれ次式となる。
Ｒｐの分布が、一端からの距離に比例して大となるよう
設定しているため、各電極Ａ，Ｂから光スポツト位置ａ
までの抵抗値Ｒ1，Ｒ2、および電極Ａ，Ｂ間の抵抗値Ｒ
Tはそれぞれ次式となる。
【００３１】
【数８】
【００３２】これにより、各電極Ａ，Ｂから取り出され
る電流Ｉ1，Ｉ2は次式となる。
る電流Ｉ1，Ｉ2は次式となる。
【００３３】
【数９】
【００３４】ここで、
【００３５】
【数１０】
【００３６】とおくと、位置信号Ｖは次式となる。
【００３７】
【数１１】
【００３８】このように、距離の逆数の２乗に比例する
位置信号Ｖが得られるから、比抵抗が均一な従来のＰＳ
Ｄ素子に比べ、近点側での分解能を上げることが可能と
なる。
位置信号Ｖが得られるから、比抵抗が均一な従来のＰＳ
Ｄ素子に比べ、近点側での分解能を上げることが可能と
なる。
【００３９】ここで、比抵抗の分布を一端からの距離に
比例させる手段としては、図３の如く、抵抗層（ｐ
-層）のパターンの形状を変化させている。すなわち、
シリコン基板上にｎ+層、ｉ層を順次拡散成長させた
後、図３の斜線部を除いてマスキングしておき、斜線部
にｐ-層を拡散成長させて抵抗層（ｐ-層）のパターンの
形状を変化させることで、抵抗層（ｐ-層）の比抵抗の
分布を一端からの距離に比例して大となるようにしてい
る。
比例させる手段としては、図３の如く、抵抗層（ｐ
-層）のパターンの形状を変化させている。すなわち、
シリコン基板上にｎ+層、ｉ層を順次拡散成長させた
後、図３の斜線部を除いてマスキングしておき、斜線部
にｐ-層を拡散成長させて抵抗層（ｐ-層）のパターンの
形状を変化させることで、抵抗層（ｐ-層）の比抵抗の
分布を一端からの距離に比例して大となるようにしてい
る。
【００４０】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。
【００４１】例えば、比抵抗の分布を一端からの距離に
比例させる手段として、抵抗層（ｐ-層）の不純物濃度
をコントロールしてもよい。
比例させる手段として、抵抗層（ｐ-層）の不純物濃度
をコントロールしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、表面抵抗層の比抵抗の分布を一様ではなく、あ
る一定の関数に従って、例えば比抵抗の分布を一端から
の距離に比例させることにより、位置信号は距離の２乗
に比例するようになるから、投光型ＡＦ機構において従
来の半導体位置検出素子よりもさらに近点側での分解能
を上げることが可能となるといった優れた効果がある。
よると、表面抵抗層の比抵抗の分布を一様ではなく、あ
る一定の関数に従って、例えば比抵抗の分布を一端から
の距離に比例させることにより、位置信号は距離の２乗
に比例するようになるから、投光型ＡＦ機構において従
来の半導体位置検出素子よりもさらに近点側での分解能
を上げることが可能となるといった優れた効果がある。
【図１】図１は本発明に係る半導体位置検出素子の構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】図２は同じくその抵抗層の比抵抗分布を示す図
である。
である。
【図３】図３は抵抗層のパターンの形状を示す図であ
る。
る。
【図４】図４は従来の半導体位置検出素子の構造を示す
断面図である。
断面図である。
【図５】図５は同じくその抵抗層の比抵抗分布を示す図
である。
である。
【図６】図６は投光型ＡＦ機構の原理図である。
３ ＰＳＤ素子 Ａ，Ｂ 電極 ｐ-層 抵抗層 φ 光スポット
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 光スポットが入射すると、入射位置に光
エネルギーに比例した電荷が発生し、発生した電荷が光
電流として抵抗層を通り電極より出力される半導体位置
検出素子において、前記抵抗層の比抵抗の分布が、ある
一定の関数に従って分布されていることを特徴とする半
導体位置検出素子。 【請求項２】 請求項１記載の抵抗層の比抵抗の分布
が、一端からの距離に比例していることを特徴とする半
導体位置検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15633291A JPH055619A (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 半導体位置検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15633291A JPH055619A (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 半導体位置検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH055619A true JPH055619A (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=15625468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15633291A Pending JPH055619A (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 半導体位置検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH055619A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000022680A1 (fr) * | 1998-10-13 | 2000-04-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Detecteur de position a semiconducteurs |
| US6529281B2 (en) * | 1998-12-28 | 2003-03-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | Position sensitive detectors and distance measuring apparatus using them |
| US9262530B2 (en) | 2003-04-04 | 2016-02-16 | Yahoo! Inc. | Search system using search subdomain and hints to subdomains in search query statements and sponsored results on a subdomain-by-subdomain basis |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP15633291A patent/JPH055619A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000022680A1 (fr) * | 1998-10-13 | 2000-04-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Detecteur de position a semiconducteurs |
| EP1071140A1 (en) * | 1998-10-13 | 2001-01-24 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor position sensor |
| EP1071140A4 (en) * | 1998-10-13 | 2002-08-21 | Hamamatsu Photonics Kk | SEMICONDUCTOR POSITION DETECTOR |
| US6573488B1 (en) | 1998-10-13 | 2003-06-03 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor position sensitive detector |
| US6529281B2 (en) * | 1998-12-28 | 2003-03-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | Position sensitive detectors and distance measuring apparatus using them |
| US9262530B2 (en) | 2003-04-04 | 2016-02-16 | Yahoo! Inc. | Search system using search subdomain and hints to subdomains in search query statements and sponsored results on a subdomain-by-subdomain basis |
| US9323848B2 (en) | 2003-04-04 | 2016-04-26 | Yahoo! Inc. | Search system using search subdomain and hints to subdomains in search query statements and sponsored results on a subdomain-by-subdomain basis |
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