JPS58131776A

JPS58131776A - 光電素子

Info

Publication number: JPS58131776A
Application number: JP57013774A
Authority: JP
Inventors: 「肉」戸　芳雄; Yoshio Shishido
Original assignee: Olympus Corp; Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1982-01-29
Filing date: 1982-01-29
Publication date: 1983-08-05
Also published as: JPH0353609B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、充電変換面を有する光電素子の一部に透孔を
形成し、その裏面側より透孔を通し、さらに結像レンズ
系を通して被写（検）体に投光し、被写体からの反射投
影像を前記光電変換面に結像させて、その先最を測定す
ることにより、結像レンズ系が合焦点にあるか否かの検
出手段、あるいは被写体の距離測定手段に使用して好適
な光電素子に関する。

一般に、カメラ、テレビカメラあるいは内視鏡等の光学
機器を用いて、被写体あるいは被検体を光学的に鮮明に
観察あるいは撮影する場合、結像（撮影）レンズ系を調
節して合焦位置に設定しなければならないことがしばし
ばある。この場合結像レンズ系が合焦位置にあるか否か
、つまり被写体が結−面に鮮明に結像されているか否か
を検出する手段として、光電変換機能を有する光電素子
が広く用いられている。

例えば、特開昭５６−１２８９２３号公報に開示されて
いるようにスプリットプリズムを使用する手段において
は、少なくとも上下台２個以上の微小な光電素子を必要
とし、一定レベル以上の精度を必要とする場合には、前
記充電素子を多数配設すると共に、それらの出力信号を
比較して合焦点であるか否かを検出する回路系が複雑と
なり、特に生産数の少ない一品においては、高価となる
という問題がある。

さらに特開昭５６−１２５７１３号公報に開示されてい
るように、光源を点滅して被写体に投光し、消灯区間に
おける出力信号を点灯区間における出力信号から差し引
くことにより、上記光ＩＩ以外の外光の影響を軽減し、
被写体が暗い場合、及び暗い撮影光学系の場合において
も、合焦か否かを検出できる焦点検出装置があるが、構
成が複雑となるため、この装置を設けた装置が高価にな
るという問題がある。

このため、本出膿人は、先に充電素子にピンホール等の
透孔を設け、この透孔を通し、被写体に投光された反射
投影像を前記光電素子に結−させ、その場合の光量を検
出することにより、簡単な構成で、且つ暗い被写体の場
合あるいは暗い結像光学系を用いた場合においても合焦
位置（点）の検出ができる光電−素子を提出した。

上記光電素子に単にピンホール、スリット状等の透孔を
設けるには、薄膜状のＰ型半導体をＮ型半導体層に形成
あるいは接合して形成した光半導体等を用い、その表面
を化学処理し、エツチング（浸食）によって第１図に示
すように透孔を形成する手段が知られている。

同図に示すように通常のエツチングによって形成される
透孔１を有する光電素子２においては、光電（変換）面
２ａとなる薄いＰ（形半導体）層がエツチング面とされ
、Ｐ層側における透孔１の径（あるいは幅）１ａがその
基部側のＮ（形半導体）層３側における透孔１の径（あ
るいは暢）１ｂより大きくなる。この場合の表裏面にお
ける透孔１のｌ！（幅）１ａ、１ｂの差は厚さにもよる
が、０．２〔−一〕程度に達する場合がある。このよう
な場合には第２図に示すような合焦点検出に用いた際、
不都合が生じることを以下に説明する。

第２図は、上記光電素子２を用いて合焦点検出を行う原
理を示す。

同図において、ランプ５で点灯された光は、コンデンサ
レンズ６で集光されて照明用ファイバ（もちろん単一の
ファイバでも良い）７の一方の端面に照射され、他方の
端面が位置する前記光電素子２の透孔１を通り、さらに
その前方の光軸８上に配設された結像レンズ（系）９を
経て被写体１０に投光される。

上記光電素子２のＰＮ接合面にはバッテリ１１と抵抗１
２が直列に接続され、光電１１２ａに光が入射されると
その光量に応じてＰＮ接合面の抵抗値が変化し、この抵
抗値の変化に従う電流変化を前記抵抗１２両端の出力端
から電圧変化として検出できるように構成されている。

上記光電素子２の裏面側は、貼着等により遮光板１３に
固定され、さらに前記ファイバ７はこの遮光板１３にシ
ール部材１４等によって固定されている。

上記のように配設された光学系において、今、仮りに被
写体１０が符号すで示す位置の時合焦点で、それより近
すぎたり、それより連すぎたりした場合の位置をそれぞ
れ符号ａ、Ｃで示す。

上記の場合には、符号すの位置で反射された光は、結像
レンズ９を経て光電面２ａにおける透孔１の位置が収束
点（結像点）となるので、この透孔１周囲の光電面２ａ
には、光が遅しないので、この場合電流は殆ど流れない
ので、抵抗１２両側の電圧は略零となる。

一方、符号ａの位置で反射された光は、上記透孔１の後
方位置が収束点となるので、図示のように透孔１外周の
光電面２ａに光が達し、この光で照射されたＰＮ接合面
に電流が流れ、抵抗１２両端に検出電圧が出力される。

同様に符号Ｃの位１で反射された光は、透孔１の前方位
置ですでに収束点となり、その後拡開するので、光電面
２ａ（光が達し、抵抗１２両端から電圧が出力される。

このように抵抗１２両端の出力端の電圧が極小となる時
が合焦点であることが分る。

しかしながら上記のような形状の光電素子２においては
、被写体１０が合焦の位置すから、わずかに漬方にずれ
た位置、つまり符号ｂ′で示す位冒のとき、その結像位
置は充電面２ａよりわずかに前方位置で、光電面２ａの
位置では拡開しているが、透孔１が前方に拡開している
ので、充電面２ａに届かない。つまり、合焦点として検
出されてしまうことになる。このことは被写体１０が合
焦の位ｌＩｂかられずかに前方にずれた場合についても
当てはまることである。

上述のように従来のようなエツチング処理においては、
合光点検出の機能が低下するという不都合が生じる。上
述のことは、結像レンズを合焦点に設定して距離を測定
する場合においても不都合となるものである。

本発明は、上述した点にかんがみてなされたもので、合
焦点検出用の透孔の形状を光電面側がその裏面側より小
径あるいは幅を狭く形成するか、又は同形状に形成する
ことにより、合焦点の検出および被写体の距離測定を高
精度に行い得る光電素子を提供することを目的とする。

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

第３図は、本発明の第１実施例における光電素子を用い
た場合においる合焦点検出のための光量測定手段を示す
。

第２図に比べ、第３図における光電素子２１の透孔２２
は、光電面２３における径（あるいは幅）２２ａが裏面
側における！！（あるいは幅）２２ｂより小さく形成さ
れている点が特徴となっている。

つまりこの場合エツチングされる面が光電面２３側でな
く、裏面側のＮ層２４側となっている。この他の部分は
、第２図と略同−構成にされている。

上記光電面２３側における透孔２２の径（あるいは幅）
２２ａの大きさは、照明用ファイバ７の他方の出射端の
径（あるいは幅）と略等しくなるように形成されている
。前記透孔２２が形成された光電素子２１においては、
照明光が直接光電面２３（を形成する８層）に達しない
ように、透孔２２の前端における周壁面はＮ層２４で薄
く覆ね１シれている。

尚、符号２５は、不要な反射光が入射されないようにす
るための遮光板である。

このように構成された第１実施例における光電素子２１
による合焦点検出用の光量測定手段におけては、合焦点
を精度良く検出できることを以下に説明する。

前述と同様に、被写体１０が符号すで示す位置の時、結
像レンズ９が合焦となるとし、この符号すの位置よりわ
ずかに後方位置にある被写体１０の位置を符号ｂ′で示
す。符号すで示す位置から反射された（細い実線で示す
）光が結像される位置は、前述と同様に、光軸８上にお
いて、光電面２３と面一となる点となるので、この場合
には光電面２３に光が達しない。

しかしながら、符号ｂ′で示す位置で反射された（一点
鎖線で示す）光は、光電面２３より前方ですでに結像点
となるので、その後方の光電面２３側には拡開する光が
入射される。

前述の場合には光電面２ａ側に拡開した（つまり前面側
に拡開した）透孔１であるので、光電面２ａには光が達
し得なかったが、この実施例によれば、透孔２２が裏面
側に拡開するよう形成しであるので光電面２３に光が達
するようになる。つまり結像レンズ９に対し、合焦点よ
りわずかにずれた被写体１０が合焦点にないことを検出
できることになる。

尚、上述の透孔２２の形成は、エツチングによって形成
するのみでなく、テーバ状の刃を有するドリルにて裏面
側から穿孔してもできる。

一方、機械加工によって第４図の第２実施例に示すよう
に、光電面３１側及び裏面側共に同一形状の透孔３２を
設けて充電素子３３を形成することもできる。

この場合においても、透孔３２の前端周縁が直接光電面
３１が隣接すると、照明光が通過する際に直接光電流が
流れてしまい、被写体１０からの反射光による光量測定
が正確に行い難くなるので透孔３２周壁面は光電面３１
でない（例えば）Ｎ層３４で覆われている。この場合、
透孔３２に露出する部分の光電面をコーテイング材ある
いは薄肉のパイプを嵌合させる筈の遮光する手段を構じ
るようにしても良い。

上述においては、光電素子２１．３３の各充電面２３．
３１がＰＮ接合におけるＰｌ側とされているが、印加電
圧の極性を変えれば、Ｎ層側を光電１ｌｉ２３．３１と
することもできる。

又、上述においける充電素子に使用できる光半導体とし
ては、シリコン、ゲルマニウム等を用いたフォトダイオ
ード、フォトトランジスタの値に、太陽電池、あるいは
Ｃｄ　Ｓ、Ｃｄ　Ｓｅ等が使用できる。

尚、太陽電池においては、バッテリが必要とされない。

又、フォトトランジスタにおいては三−構造となるが、
透孔を設けることにおいては略同様の形状となる。

以上述べたように、本発明によれば、光電素子の光電面
側における透孔の径又は幅がその裏向側のものより小さ
く、又は同一形状しであるので、被写体で反射されて結
像された投影像が合焦点かられずかにずれた場合におい
ても光電面にてその光量を検出できるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のエツチングによって形成される光電素子
の形状を示す断面図、第２図は、第１図の光電素子を用
いた既出願における合焦点検出用の光量測定手段を示す
説明図、第３図ないし第４図は、本発明に係り、第３図
は、第１実施例における光電素子を用いた合焦点検出用
の光量測定手段を示す説明図、第４図は、第２実施例を
示す断面図である。５・・・ランプ、　７・・・ファイバ、　９・・・結像
レンズ、　１０・・・被写体、　２１．３３・・・光電
素子、２２．３２・・・透孔、　２３．３１・・・光電
面、２４．３４・・・Ｎ■。代　　理　　人　　　弁理士　　　伊　　−進゛　・Ｘ
、−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光電変換面を一方の面に設けた光電素子に透孔を
形成し、この透孔及び結像レンズ系を通して被検体に投
光し、該被検体による反対投影−を前記充電変換面に結
像することによって光最を測定して被検体に対する結像
レンズ系の焦点位置又は被検体の距離を測定する手段に
用いられる光電素子において、前記透孔は光電変換面側
における径又は幅がその裏面側におけるものより小さい
形状、又は等しい形状に形成することを特徴とする光電
素子。
（２）前記透孔を設ける光電素子は、フォトダイオード
、フォトトランジスタ、太■電池、ＣｄＳ又はＣｄ　Ｓ
ｅ等の光半導体にて形成することを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の充電素子。