JPH067052B2 - Two-division type semiconductor position detector - Google Patents

Two-division type semiconductor position detector

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JPH067052B2
JPH067052B2 JP17065586A JP17065586A JPH067052B2 JP H067052 B2 JPH067052 B2 JP H067052B2 JP 17065586 A JP17065586 A JP 17065586A JP 17065586 A JP17065586 A JP 17065586A JP H067052 B2 JPH067052 B2 JP H067052B2
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千代春 堀口
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光源から被測定物体方向に、光を投射した光
源から一定距離離れた位置に配置された半導体位置検出
器で反射光の入射位置を検出することにより、被測定物
体までの距離を測定する能動方式の距離検出装置等に用
いられる改良された2分割形半導体位置検出器に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to incidence of reflected light by a semiconductor position detector arranged in a direction away from a light source in the direction of an object to be measured and a certain distance away from the light source projecting the light. The present invention relates to an improved two-divided semiconductor position detector used in an active distance detecting device or the like that measures a distance to an object to be measured by detecting a position.

(従来の技術) 第6図は、前記能動方式の一般的な距離検出装置の光学
系を示す略図である。
(Prior Art) FIG. 6 is a schematic diagram showing an optical system of a typical active distance detecting device.

光源1で発光した光束は投光レンズ2で被測定物の表面
5に集光される。
The luminous flux emitted from the light source 1 is condensed on the surface 5 of the object to be measured by the light projecting lens 2.

表面5からの反射光は、一定基線長離れて配置された受
光レンズ3により半導体位置検出器4に集光される。
The reflected light from the surface 5 is focused on the semiconductor position detector 4 by the light receiving lens 3 which is arranged at a fixed base line distance.

基線長をB,被測定物までの距離をL,受光レンズ3と
光検出素子4の間隔(結像距離)をf,受光レンズ3の
光軸から光検出素子4上の集光位置までの距離(スポッ
ト光の移動量)をxとすると、(1)式に示す関係が成り
成つ。
The base line length is B, the distance to the object to be measured is L, the distance (image forming distance) between the light receiving lens 3 and the light detecting element 4 is f, and the distance from the optical axis of the light receiving lens 3 to the focusing position on the light detecting element 4 is When the distance (movement amount of spot light) is x, the relationship shown in the equation (1) is established.

x=(f・B)/L ……(1) 前記(1)式の両辺を距離Lで微分すると次の(2)式が得ら
れる。
x = (f · B) / L (1) When the two sides of the equation (1) are differentiated by the distance L, the following equation (2) is obtained.

dx/dL=−f・B/L …(2) (2)式より、半導体位置検出器4上でのスポット光の移
動変化量(dx/dL)は被測定物までの距離の逆数の
2乗に比例する。
dx / dL = −f · B / L 2 (2) From equation (2), the movement change amount (dx / dL) of the spot light on the semiconductor position detector 4 is the reciprocal of the distance to the object to be measured. It is proportional to the square.

第6図に示されている従来の一般的な距離検出装置で
は、半導体位置検出器4として1次元の半導体位置検出
器(例えば浜松ホトニクス(株)のS2153−02)
が用いられている。
In the conventional general distance detecting device shown in FIG. 6, the semiconductor position detector 4 is a one-dimensional semiconductor position detector (for example, S2153-02 of Hamamatsu Photonics KK).
Is used.

第7図は、このような半導体位置検出器を示す断面構造
である。
FIG. 7 is a sectional structure showing such a semiconductor position detector.

高抵抗半導体(シリコン基板)の表面が均一な抵抗層に
より形成されており、この層の両端に信号取り出し用の
1対の電極が設けられている。
The surface of the high resistance semiconductor (silicon substrate) is formed by a uniform resistance layer, and a pair of electrodes for signal extraction is provided at both ends of this layer.

表面層はPN接合を形成しており、光電効果を呈する。The surface layer forms a PN junction and exhibits a photoelectric effect.

同図において、電極6(A)および電極7(B)間の距
離をC、その間の抵抗をRcとし、電極6(A)より光
入射位置までの距離をx、その点までの抵抗をRxとす
る。
In the figure, the distance between the electrode 6 (A) and the electrode 7 (B) is C, the resistance between them is Rc, the distance from the electrode 6 (A) to the light incident position is x, and the resistance to that point is Rx. And

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形抵抗層8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、
電距6(A)および7(B)より取り出される。
The photo-generated charges generated at the light incident position reach the P-type resistance layer 8 as a photocurrent proportional to the incident energy of light, and are divided so as to be inversely proportional to the resistance value to each electrode.
It is taken out from the electric distances 6 (A) and 7 (B).

入射光により生成された光電流をIとし、電極6
(A)および7(B)に取り出される電流をIA,IB
とすると(3)式が得られる。
Let the photocurrent generated by the incident light be I 0 , and the electrode 6
The currents drawn in (A) and 7 (B) are changed to IA, IB.
Then, equation (3) is obtained.

IA=I・〔(Rc−Rx)/Rc〕, IB=I・(Rx/Rc) …(3) P形抵抗層は均一であり、長さと抵抗値が比例するか
ら、(3)式は(4)式に書き変えられる。
IA = I 0 · [(Rc-Rx) / Rc], IB = I 0 · (Rx / Rc) (3) Since the P-type resistance layer is uniform and the length and the resistance value are proportional, (3) The formula can be rewritten as formula (4).

IA=I〔(C−x)/C〕, IB=I・x/C …(4) (4)式の電流値の演算を行うと、次の(5)式が得られる。IA = I O [(C−x) / C], IB = I O · x / C (4) When the current value is calculated by the equation (4), the following equation (5) is obtained.

(IA−IB)/(IA+IB)=1−2x/C…(5) (5)式より、IA,IBの値から入射光の強度に無関係
に光の入射位置を知ることができることが理解できる。
(IA-IB) / (IA + IB) = 1-2x / C (5) From the equation (5), it can be understood that the light incident position can be known from the values of IA and IB regardless of the intensity of the incident light. .

また、これをグラフ化すると第8図のグラフが得られ
る。
If this is graphed, the graph of FIG. 8 is obtained.

スポット光の移動量xに対して 電流演算値(IA−IB)/(IA+IB)は座標値
(0,+1),(C/2,0),(C,−1)を結ぶ直
線上を変化する。
The calculated current value (IA-IB) / (IA + IB) changes with respect to the movement amount x of the spot light on the straight line connecting the coordinate values (0, + 1), (C / 2,0), (C, -1). To do.

(1)式を(5)式に代入すると(6)式が得られる。Substituting equation (1) into equation (5) yields equation (6).

(IA−IB)/(IA+IB) =1−(2f・B)/(C・L)…(6) また(6)式の両辺を距離Lで微分すると(7)式が得られ
る。
(IA-IB) / (IA + IB) = 1- (2f · B) / (C · L) (6) Further, when both sides of the formula (6) are differentiated by the distance L, the formula (7) is obtained.

d〔(IA−IB)/(IA+IB)〕/dL =2f・B/(C・L)…(7) (7)式より、 電流演算値(IA−IB)/(IA+IB)の変化量は
(2)式の時と同様に距離Lの逆数の2乗に比例している
ことがわかる。
d [(IA-IB) / (IA + IB)] / dL = 2f · B / (C · L 2 ) ... (7) From equation (7), the amount of change in the calculated current value (IA-IB) / (IA + IB) Is
It can be seen that it is proportional to the square of the reciprocal of the distance L as in the case of the equation (2).

(発明が解決しようとする問題点) 前述したように、従来の半導体位置検出器の電流演算値
の変化量は距離の逆数の2乗に比例している。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the amount of change in the calculated current value of the conventional semiconductor position detector is proportional to the square of the reciprocal of the distance.

そのためこの半導体位置検出器を距離検出装置に利用し
て、距離に比例した出力値を得るためにはコンピュータ
等を用いてリニア補正テーブルを作成し、出力値の変換
をする必要がある。
Therefore, in order to obtain an output value proportional to the distance by using this semiconductor position detector in a distance detecting device, it is necessary to create a linear correction table using a computer or the like and convert the output value.

産業用ロボットの視覚センサとして距離検出装置を用い
る場合、その出力値が距離に比例した形にしておくこと
は必要不可欠な条件である。
When a distance detecting device is used as a visual sensor of an industrial robot, it is an indispensable condition that its output value is in proportion to the distance.

距離検出装置の構成が複雑で高価になってしまい、ソフ
トウェアーを介すことから高速応答の距離検出装置は実
現不可能となる。
The configuration of the distance detecting device is complicated and expensive, and the distance detecting device having a high-speed response cannot be realized due to the software.

本発明の目的は、半導体位置検出器の表面の抵抗層を分
割することにより、被測定物体距離の変化量に比例した
距離情報をもつ信号電流を取り出すことができるように
した2分割形半導体位置検出器を提供することにある。
An object of the present invention is to divide a resistive layer on the surface of a semiconductor position detector so that a signal current having distance information proportional to the amount of change in the distance to the object to be measured can be taken out. To provide a detector.

(問題点を解決するための手段) 前記目的を達成するために本発明による2分割形半導体
位置検出器は、投射光の被測定物体からの反射光の入射
位置を検出する3角測量法の距離検出装置に使用される
1次元半導体位置検出器において、前記半導体位置検出
器の受光面を曲線に沿って絶縁分離して、各受光面に電
極を設け、反射光を前記分離された各受光面に入射し、
入射面積に対応する生成電流が両電極から取り出される
ことにより、被測定物体距離に比例した距離情報をもつ
信号電流を取り出すように構成されている。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, a two-divided semiconductor position detector according to the present invention is a triangulation method for detecting the incident position of reflected light from a measured object of projected light. In a one-dimensional semiconductor position detector used in a distance detecting device, a light receiving surface of the semiconductor position detector is insulated and separated along a curve, an electrode is provided on each light receiving surface, and reflected light is received by each of the separated light receiving surfaces. Incident on the surface,
By generating a generated current corresponding to the incident area from both electrodes, a signal current having distance information proportional to the measured object distance is taken out.

前記2分割形半導体位置検出器はシリコン基板の裏側に
共通端子を形成するN層を設け、表側に受光面となる
矩形のP層を分離層によって絶縁分離し、各P層に信号
電流取り出し用電極を配置した構成において、前記受光
面の光源側の辺からxの位置において、 H(x)+W(x)+I=W W(x)=ax/(x+b) の関係を成立させることができる。
The two-divided semiconductor position detector is provided with an N + layer forming a common terminal on the back side of a silicon substrate, a rectangular P layer serving as a light receiving surface is insulated and separated by a separation layer on the front side, and a signal current is taken out to each P layer. In the configuration in which the electrodes for use are arranged, the relationship of H (x) + W (x) + I = WW (x) = ax / (x + b) can be established at a position x from the side of the light receiving surface on the light source side. it can.

ただし、Wは半導体位置検出器の幅、Iは幅方向の分離
層の長さ、H(x)は光源側の受光面の幅方向の長さ、
W(x)は他側の受光面の幅方向の長さ、a,bは定数
である。
Where W is the width of the semiconductor position detector, I is the length of the separation layer in the width direction, H (x) is the length of the light receiving surface on the light source side in the width direction,
W (x) is the length in the width direction of the light receiving surface on the other side, and a and b are constants.

なお前記定数aおよびbを次の式で定義できる。The constants a and b can be defined by the following equation.

a=Lf(W−I)/(Lf−Ln) b=(f・B)/Lf ただし、Lnは近距離側測距限界,Lfは遠距離側測距
限界,Bは基線長,fは受光レンズと検出器の間隔(結
像距離)である。
a = Lf (W−I) / (Lf−Ln) b = (f · B) / Lf where Ln is the short distance side distance measurement limit, Lf is the long distance side distance measurement limit, B is the base line length, and f is It is the distance (imaging distance) between the light receiving lens and the detector.

(実施例) 以下図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する。(Example) The present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明による2分割形半導体位置検出器の第
1の実施例を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a two-divided semiconductor position detector according to the present invention.

第2図は、前記2分割形半導体位置検出器の断面構造図
である。
FIG. 2 is a sectional structural view of the two-divided semiconductor position detector.

シリコン基板22に形成された分離層14によって分割
されたP層15および16は受光面であって、それぞれ
電流取り出し電極12(A)および13(B)に接続さ
れている。
The P layers 15 and 16 divided by the separation layer 14 formed on the silicon substrate 22 are light receiving surfaces, and are connected to the current extraction electrodes 12 (A) and 13 (B), respectively.

また、裏側にN層23を形成し、これに共通電極24
が接続されている。
Further, an N + layer 23 is formed on the back side, and a common electrode 24 is formed on the N + layer 23.
Are connected.

距離検出装置の測距範囲をLn(近距離側)からLf
(遠距離側)までとする。
The distance measuring range of the distance detecting device is changed from Ln (short distance side) to Lf.
(Long distance side)

この半導体位置検出器を先に説明した第6図に示すよう
な光学系と組み合わせる。
This semiconductor position detector is combined with the above-described optical system shown in FIG.

2分割形半導体位置検出器の左側の電極12(A)を第
6図の光源1側にする。
The left electrode 12 (A) of the two-divided semiconductor position detector is located on the light source 1 side in FIG.

距離Lfにある被測定物からの反射光束が受光レンズに
より集光されるスポット光位置を第1図に示す2分割形
半導体位置検出器の左側の電極12(A),Lnのスポ
ット光位置を右側の電極13(B)近くに設定する。
The spot light position where the reflected light flux from the object to be measured at the distance Lf is condensed by the light receiving lens is shown in FIG. 1 as the spot light position of the left electrode 12 (A), Ln of the two-division semiconductor position detector. It is set near the right electrode 13 (B).

光学系の基線長をB,受光レンズから測距用2分割形半
導体位置検出器の受光面までの距離をfとする時、距離
Lxにおける線状のスポット光位置xは次の(8)式で表
される。
When the base line length of the optical system is B and the distance from the light receiving lens to the light receiving surface of the two-division type semiconductor position detector for distance measurement is f, the linear spot light position x at the distance Lx is expressed by the following formula (8). It is represented by.

x=f・B・〔(1/Lx)−(1/Lf)〕…(8) また、有効な受光面の長さCは(9)式になる。x = f · B · [(1 / Lx) − (1 / Lf)] (8) Further, the effective length C of the light receiving surface is given by the formula (9).

C=f・B・〔(1/Ln)−(1/Lf)〕…(9) 第1図において、分離層14によって分割されたP層の
内、入射光によってP層15の部分で生成された光電流
は電極12(A)、またP層16からの光電流は電極B
(13)より取り出される。
C = f.B. [(1 / Ln)-(1 / Lf)] (9) In FIG. 1, of the P layers divided by the separation layer 14, the P layer 15 is generated by incident light. The generated photocurrent is the electrode 12 (A), and the photocurrent from the P layer 16 is the electrode B.
It is taken out from (13).

同図の斜線で示される部分に、距離Lxからの反射光束
が幅の狭いスリット光の形で照射されていると仮定す
る。
It is assumed that the hatched portion in the figure is irradiated with the reflected light flux from the distance Lx in the form of narrow slit light.

この時生成される全光電流をI電極12(A)および
電極13(B)から取り出される光電流をそれぞれIA
およびIB,電極12(A)に接しているP層15の幅
をH(x),電極13(B)に接しているP層16の幅
をW(x)とする。
The total photocurrent generated at this time is the photocurrent extracted from the I 0 electrode 12 (A) and the electrode 13 (B), respectively.
And IB, the width of the P layer 15 in contact with the electrode 12 (A) is H (x), and the width of the P layer 16 in contact with the electrode 13 (B) is W (x).

ここでスリット光の幅が充分小さいとき、取り出される
光電流IAおよびIBは次の(10)式および(11)式により
近似できる。
Here, when the width of the slit light is sufficiently small, the extracted photocurrents IA and IB can be approximated by the following equations (10) and (11).

IA=H(x)・I/〔H(x)+W(x)〕……(1
0) IB=W(x)・I/〔H(x)+W(x)〕……(1
1) なおH(x)とW(x)の間には次の関係が成立する。
IA = H (x) · I 0 /[H(x)+W(x)]...(1
0) IB = W (x) · I 0 / [H (x) + W (x)] …… (1
1) The following relationship holds between H (x) and W (x).

H(x)+I+W(x)=W ただし:Wは半導体位置検出器の全幅 :Iは分離層14の幅方向の幅 そして電流演算値は(12)式になり、入射光強度には無関
係に照射位置が求まる。
H (x) + I + W (x) = W where: W is the total width of the semiconductor position detector: I is the width of the separation layer 14 in the width direction, and the calculated current value is given by equation (12), regardless of the incident light intensity. The irradiation position is obtained.

(IA−IB)/(IA+IB) =〔H(x)−W(x)〕 /〔H(x)+W(x)〕…(12) 同図で距離Lfの照射位置から距離Lxの照射位置まで
の距離をxとすると、P層の幅W(x)およびH(x)
が次の(13)式および(14)式を満足しているとき、電流演
算値は被測定物距離に対してリニアな関係になる。
(IA-IB) / (IA + IB) = [H (x) -W (x)] / [H (x) + W (x)] ... (12) In the figure, the irradiation position of the distance Lf to the irradiation position of the distance Lx To the width of the P layer, W (x) and H (x)
When Eq. (13) and (14) below are satisfied, the calculated current value has a linear relationship with the measured object distance.

W(x) =〔Lf/(Lf−Ln)〕 ・〔x/(Lf・x+f・B)〕・(W−I)……(13) (13)をさらに一般的に表現するW(x)はW(x)=a
/(x+b)となる。
W (x) = [L 2 f / (Lf-Ln ) ] - [x / (Lf · x + f · B) ] · (W-I) ...... ( 13) (13) further generally W to represent (X) is W (x) = a
/ (X + b).

ただしa,b :定数 H(x)=W−I−W(x) ……(14) 一般式で与えられた(13)式に対して、光学系の設定条件
をf・B=Lfに設定すると(13)式は次の(15)式に変形
される。
However, a, b: constants H (x) = W-I-W (x) (14) For the formula (13) given by the general formula, the setting condition of the optical system is f · B = Lf. When set, Eq. (13) is transformed into Eq. (15) below.

W(x) =〔Lf/(Lf−Ln)〕 ・〔x/(x+1)〕・(W−I)…(15) ここで(8)式および(14)式に代入すると(16)式および(1
7)式が得られる。
W (x) = [Lf / (Lf-Ln)]-[x / (x + 1)]-(W-I) (15) Here, substituting in equations (8) and (14) yields equation (16). And (1
Equation (7) is obtained.

W(x)=(W−I)・ 〔(Lf−Lx)/(Lf−Ln)〕…(16) H(x)=(W−I)・ 〔(Lx−Ln)/(Lf−Ln)〕…(17) (16)式および(17)式を(12)式に代入すると(18)式が得ら
れる。
W (x) = (W−I) · [(Lf−Lx) / (Lf−Ln)] ... (16) H (x) = (W−I) · [(Lx−Ln) / (Lf−Ln) )] (17) Substituting Eqs. (16) and (17) into Eq. (12) yields Eq. (18).

(IA−IB)/(IA+IB) =1−〔2・(Lf−Lx)/(Lf−Ln)〕…(18) すなわちP層の幅W(x)およびH(x)が(13)式およ
び(14)式の条件を満足している場合、(18)式より電流演
算値は測距範囲LnからLfの間で被測定距離Lxに対
して直線的に変化する。
(IA-IB) / (IA + IB) = 1- [2. (Lf-Lx) / (Lf-Ln)] (18) That is, the widths W (x) and H (x) of the P layer are expressed by the equation (13). When the condition of expression (14) is satisfied, the calculated current value linearly changes with respect to the measured distance Lx between the distance measuring ranges Ln and Lf according to expression (18).

第3図は、本発明による2分割形半導体位置検出器のさ
らに他の実施例を示す。
FIG. 3 shows still another embodiment of the two-divided semiconductor position detector according to the present invention.

分離層27で分割されたP層28および29はそれぞれ
コンタクトホール30および31を介して電極25およ
び26に接続されている。
P layers 28 and 29 divided by separation layer 27 are connected to electrodes 25 and 26 via contact holes 30 and 31, respectively.

第1図の構造では受光面に照射するスリット光の長さが
幅Wより短いと(13)式および(14)式の条件で近似できな
い。
In the structure shown in FIG. 1, if the length of the slit light irradiating the light receiving surface is shorter than the width W, approximation cannot be made under the conditions of the expressions (13) and (14).

この実施例は基本構成要素の幅を狭くして、これを複数
個平列に並べて第3図のようなパターンにすることによ
り、スリット光の長さがWより短かくても使用可能にし
たものである。
In this embodiment, the width of the basic constituent elements is narrowed, and a plurality of the constituent elements are arranged in a plane to form a pattern as shown in FIG. 3 so that the slit light can be used even if its length is shorter than W. It is a thing.

第3図に示す実施例では基準の被測定距離をLrefと
し、測距範囲をLref±0.5Lrefに設定した時のパタ
ーンである。
In the embodiment shown in FIG. 3, the reference measured distance is Lref, and the range is set to Lref ± 0.5 Lref.

これにより、Lf=1.5Lref,Ln=0.5Lref,
Lf−Ln=Lrefとし、光学系の設定条件をf・B=
Lf=1.5Lrefに選定すると、(13)式および(14)式
は(19)式および(20)式になる。
As a result, Lf = 1.5 Lref, Ln = 0.5 Lref,
Lf-Ln = Lref and the setting condition of the optical system is fB =
If Lf = 1.5Lref is selected, equations (13) and (14) become equations (19) and (20).

W(x)=(W−I)・〔1.5x/(x+1)〕…(1
9) H(x)=(W−I) ・〔(1−0.5x)/(x+1)〕…(20) (19)式および(20)式において、変数xを0から有効受光
面長Cまでについて計算し、作図すればよい。
W (x) = (W−I) · [1.5x / (x + 1)] ... (1
9) H (x) = (W−I) · [(1-0.5x) / (x + 1)] (20) In equation (19) and equation (20), the variable x is changed from 0 to the effective light-receiving surface length. Calculate up to C and draw.

第4図は、本発明による2分割形半導体位置検出器を用
いた距離計の演算回路の実施例を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of an arithmetic circuit of a rangefinder using a two-divided semiconductor position detector according to the present invention.

この実施例は2分割形半導体位置検出器32の出力をコ
ンデンサを介した交流結合方式により電流電圧変換した
後、2分割形半導体位置検出器の1対の出力端子(電極
AおよびB)から得られる光電流の差(IA−IB)と
和(IA+IB)に相当する演算を実行する。
In this embodiment, the output of the two-divided semiconductor position detector 32 is current-voltage converted by an AC coupling method via a capacitor and then obtained from a pair of output terminals (electrodes A and B) of the two-divided semiconductor position detector. The calculation corresponding to the difference (IA-IB) and the sum (IA + IB) of the generated photocurrents is executed.

信号抜取回路(下側に詳細な回路例を破線で囲んで示
す)により、第1図に示す光源1(第4図では光源3
4)が点燈している時と、していない時の状態を2つの
サンプルホールド回路でホールドし、演算増幅器によ
り、その差分が出力される。
A signal extraction circuit (a detailed circuit example is shown by enclosing it in a broken line on the lower side) by the light source 1 shown in FIG. 1 (the light source 3 in FIG. 4).
The states when 4) is lit and when it is not lit are held by the two sample hold circuits, and the difference is output by the operational amplifier.

この回路により信号成分のみを抜き取ることができる。With this circuit, only the signal component can be extracted.

この信号成分はアナログ割算器33で演算され出力され
る。
This signal component is calculated by the analog divider 33 and output.

この出力値と被測定距離Lxの関係を第8図に示す。The relationship between this output value and the measured distance Lx is shown in FIG.

第4図の回路では、光電流値の和(IA+IB)を常に
モニタし、この値が一定になる様、光源34の発光強度
を制御することにより、同図の演算回路が安定した状態
で動作させることができる。
In the circuit of FIG. 4, the sum of photocurrent values (IA + IB) is constantly monitored, and the light emission intensity of the light source 34 is controlled so that this value becomes constant, whereby the arithmetic circuit of FIG. 4 operates in a stable state. Can be made.

(発明の効果) 以上詳しく説明したように本発明による2分割形半導体
位置検出器は、投射光の被測定物体からの反射光の入射
位置を検出する3角測量法の距離検出装置に使用される
1次元半導体位置検出装置において、前記半導体位置検
出器の前記距離検出装置の光源側の電極に接続される抵
抗層、および光源と反対側の電極に接続される抵抗層を
曲線に沿って絶縁分離して、反射光を前記分離された各
抵抗層に入射し、入射面積に対応する生成電流が両電極
から取り出されることにより、被測定物体距離の変化量
に比例した距離情報をもつ信号電流を取り出すように構
成されている。
(Effect of the Invention) As described in detail above, the two-divided semiconductor position detector according to the present invention is used in a distance detection device of the triangulation method for detecting the incident position of the reflected light from the measured object of the projected light. In the one-dimensional semiconductor position detecting device, the resistance layer connected to the electrode on the light source side of the distance detecting device of the semiconductor position detector and the resistance layer connected to the electrode on the side opposite to the light source are insulated along a curve. Separated, the reflected light is made incident on each of the separated resistance layers, and the generated current corresponding to the incident area is taken out from both electrodes, so that the signal current having distance information proportional to the amount of change in the measured object distance. Is configured to take out.

したがって、半導体位置検出器より得られる電流演算値
が被測定距離に対してリニア関係を実現できる。
Therefore, the calculated current value obtained from the semiconductor position detector can be linearly related to the measured distance.

そのため、従来のコンピュータを付加してリニア補正し
なければならなかった距離検出装置よりも、安価で小形
軽量な距離検出装置が実現できる。さらに、簡単なアナ
ログ演算回路だけで電流演算値が得られるため、コンピ
ュータを介しては実現不可能な高速応答の距離検出装置
を実現することができる。
Therefore, it is possible to realize an inexpensive, small-sized and lightweight distance detecting device as compared with a distance detecting device which needs to be linearly corrected by adding a conventional computer. Furthermore, since the calculated current value can be obtained only with a simple analog calculation circuit, it is possible to realize a distance detection device with high-speed response that cannot be realized via a computer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明による2分割形半導体位置検出器の第
1の実施例を示す平面図である。 第2図は、前記2分割形半導体位置検出器の断面構造図
である。 第3図は、2分割形半導体位置検出器の第2の実施例を
示す平面図である。 第4図は、2分割形半導体位置検出器の出力の処理をす
るアナログ演算回路の実施例を示す回路図である。 第5図は、本発明による2分割形半導体位置検出器の被
測定距離と電流演算値の関係を示すグラフである。 第6図は、従来の3角測量法による距離検出装置の光学
系を示すグラフである。 第7図は、従来の半導体位置検出器の断面構造図であ
る。 第8図は、従来の半導体位置検出器による入射光位置と
電流演算値のグラフである。 1………光源 2………投光レンズ 3………受光レンズ 4………半導体位置検出器 5………被測定物 6………電極(A) 7………電極(B) 8………P形抵抗層 9………N層 10………共通電極 11………高抵抗層(i層) 12………電極(A) 13………電極(B) 14………分離層 15………電極(A)に接したP層 16………電極(B)に接したP層 25………電極(A) 26………電極(B) 27………分離層 28………電極(A)に接続したP層 29………電極(B)に接続したP層 30………電極(A)のコンタクトホール 31………電極(B)のコンタクトホール 32………2分割形半導体位置検出器 33………アナログ割算器
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a two-divided semiconductor position detector according to the present invention. FIG. 2 is a sectional structural view of the two-divided semiconductor position detector. FIG. 3 is a plan view showing a second embodiment of the two-divided semiconductor position detector. FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of an analog arithmetic circuit for processing the output of the two-divided semiconductor position detector. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the measured distance and the calculated current value of the two-divided semiconductor position detector according to the present invention. FIG. 6 is a graph showing an optical system of a distance detecting device by a conventional triangulation method. FIG. 7 is a sectional structural view of a conventional semiconductor position detector. FIG. 8 is a graph of incident light position and current calculation value by the conventional semiconductor position detector. 1 ... Light source 2 ... Emitter lens 3 ... Receiving lens 4 ... Semiconductor position detector 5 ... Object to be measured 6 ... Electrode (A) 7 ... Electrode (B) 8 ………… P-type resistance layer 9 ………… N + layer 10 ………… Common electrode 11 ………… High resistance layer (i layer) 12 ………… Electrode (A) 13 ………… Electrode (B) 14 …… ... Separation layer 15 ... P layer in contact with electrode (A) 16 ... P layer in contact with electrode (B) 25 ... Electrode (A) 26 ... ... Electrode (B) 27 ... ... Separation Layer 28: P layer connected to the electrode (A) 29: P layer connected to the electrode (B) 30: Contact hole of the electrode (A) 31: Contact hole of the electrode (B) 32 ……… 2-division semiconductor position detector 33 ……… Analog divider

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】投射光の被測定物体からの反射光の入射位
置を検出する3角測量法の距離検出装置に使用される1
次元半導体位置検出器において、前記半導体位置検出器
の受光面を曲線に沿って絶縁分離して、各受光面に電極
を設け、反射光を前記分離された各受光面に入射し、入
射面積に対応する生成電流が両電極から取り出されるこ
とにより、被測定物体距離に比例した距離情報をもつ信
号電流を取り出すように構成したことを特徴とする2分
割形半導体位置検出器。
1. A triangulation distance detecting device for detecting an incident position of reflected light from a measured object of projected light.
In a three-dimensional semiconductor position detector, the light-receiving surface of the semiconductor position detector is insulated and separated along a curve, electrodes are provided on each light-receiving surface, and reflected light is incident on each of the separated light-receiving surfaces, and the incident area A two-divided semiconductor position detector characterized in that a corresponding generated current is taken out from both electrodes to take out a signal current having distance information proportional to the object distance to be measured.
【請求項2】前記2分割形半導体位置検出器はシリコン
基板の裏側に共通端子を形成するN層を設け、表側に
受光面となる矩形のP層を分離層によって絶縁分離し、
各P層に信号電流取り出し用電極を配置した構成におい
て、前記受光面の光源側の辺からxの位置において次の
関係が成立させられている特許請求の範囲第1項記載の
2分割形半導体位置検出器。 記 H(x)+W(x)+I=W W(x)=ax/(x+b) ただし W:半導体位置検出器の幅 I:幅方向の分離層の長さ H(x):光源側の受光面の幅方向の長さ W(x):他側の受光面の幅方向の長さ a,b:定数
2. The two-divided semiconductor position detector is provided with an N + layer forming a common terminal on the back side of a silicon substrate, and a rectangular P layer serving as a light-receiving surface is insulated and separated by a separation layer on the front side.
The two-divided semiconductor according to claim 1, wherein the following relationship is established at a position x from a side of the light receiving surface on the light source side in a configuration in which a signal current extracting electrode is arranged in each P layer. Position detector. Note H (x) + W (x) + I = W W (x) = ax / (x + b) where W: width of semiconductor position detector I: length of separation layer in width direction H (x): light reception on light source side Length in the width direction of the surface W (x): Length in the width direction of the light receiving surface on the other side a, b: Constant
【請求項3】前記定数aおよびbは次の式で与えられる
特許請求の範囲第2項記載の2分割形半導体位置検出
器。 記 a=Lf(W−1)/(Lf−Ln) b=(f・B)/Lf Ln:近距離側測距限界 Lf:遠距離側測距限界 B:基線長 f:受光レンズと検出器の間隔(結像距離)
3. The two-divided semiconductor position detector according to claim 2, wherein the constants a and b are given by the following expressions. Note a = Lf (W-1) / (Lf-Ln) b = (f · B) / Lf Ln: Short-distance side distance measurement limit Lf: Long-distance side distance measurement limit B: Base line length f: Light receiving lens and detection Distance between vessels (imaging distance)
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