JPS58151507A - 位置検出用ホトダイオ−ド - Google Patents
位置検出用ホトダイオ−ドInfo
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- JPS58151507A JPS58151507A JP57034090A JP3409082A JPS58151507A JP S58151507 A JPS58151507 A JP S58151507A JP 57034090 A JP57034090 A JP 57034090A JP 3409082 A JP3409082 A JP 3409082A JP S58151507 A JPS58151507 A JP S58151507A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
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- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/02016—Circuit arrangements of general character for the devices
- H01L31/02019—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02024—Position sensitive and lateral effect photodetectors; Quadrant photodiodes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、オーバレンジ対策を施した位置検出用のホ
トダイオードに関するものである。
トダイオードに関するものである。
第１図は位置検出用のホトダイオード（Ｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ８＠ｎ５ｌｔｌｖａ Ｄｅｖｉｃｅ ：以下ＰＳＤと
いう）の構造を模式図として示したもので、１はｎｍの
高抵抗半導体基板、１′は薄い半導体絶縁層（通常１層
）、２はｐＨの半導体！１面層、１は前記ｎｍの高抵抗
半導体基板のｎ＋層に取り付けである電極、４゜５は前
記ｐｍｉｌの半導体表面層２の両端に設けである電極で
ある。
ｎ８＠ｎ５ｌｔｌｖａ Ｄｅｖｉｃｅ ：以下ＰＳＤと
いう）の構造を模式図として示したもので、１はｎｍの
高抵抗半導体基板、１′は薄い半導体絶縁層（通常１層
）、２はｐＨの半導体！１面層、１は前記ｎｍの高抵抗
半導体基板のｎ＋層に取り付けである電極、４゜５は前
記ｐｍｉｌの半導体表面層２の両端に設けである電極で
ある。
このようなＰＩＮ構造とされたダイオードは図のように
直流電源６．負荷抵抗７，８１に！ｉｆｉしてｐ型の半
導体表面層２にＪｋ、な入射すると、負荷抵抗７、 ８
に光電効果によって光電流ＩＩ １及び１２が流れる
ことが知られている。なお、位置検出用ホトダイオード
は上記ＰＩＮ構造が一般的であるが、ＰＮ接合捜あるい
はショットキー接合撤の構造でも可能である。
直流電源６．負荷抵抗７，８１に！ｉｆｉしてｐ型の半
導体表面層２にＪｋ、な入射すると、負荷抵抗７、 ８
に光電効果によって光電流ＩＩ １及び１２が流れる
ことが知られている。なお、位置検出用ホトダイオード
は上記ＰＩＮ構造が一般的であるが、ＰＮ接合捜あるい
はショットキー接合撤の構造でも可能である。
今、例えば入射光のビームなＬで戎わし、その入射光の
ビーム位置が中心Ｏよりｙだげ変位した位置であるとす
ると、前記負荷抵抗な流れろＵ光［ＩＮＥｌ＋ 、１ｍ
は第３図（１）のように中心０ではｌ、＝１． と
なり、中心より離れると互いに逆方向に増減する。その
ため入射光りの位置ｙはによつ℃計算でき、１ｇ３図（
ｂ）のような関係が得られる。
ビーム位置が中心Ｏよりｙだげ変位した位置であるとす
ると、前記負荷抵抗な流れろＵ光［ＩＮＥｌ＋ 、１ｍ
は第３図（１）のように中心０ではｌ、＝１． と
なり、中心より離れると互いに逆方向に増減する。その
ため入射光りの位置ｙはによつ℃計算でき、１ｇ３図（
ｂ）のような関係が得られる。
そこで、レーザ光などを被測定物に照射し、被測定物か
ら反射する元ビームＩｋ−第１図に示したようなＰＡＤ
の受光ＷＪＫ入射して、その変移な゛測定すると、被測
定物の形状１位置などを正確に検出することができる。
ら反射する元ビームＩｋ−第１図に示したようなＰＡＤ
の受光ＷＪＫ入射して、その変移な゛測定すると、被測
定物の形状１位置などを正確に検出することができる。
ｗｉ２図はか〜る測定装置の一例を概略図で示したもの
で、１１はレーザ光などの光源、１２は照射レンズ、１
１ｍは被測定物にあたる照射光、１３ｂは被測定物から
反射された反射光、１４は被測定物、１５は集光レンズ
、１＠は位置検出器を示し、１７が位置検出用のホトダ
イオード、すなわちＰＳＤを示し、１ＳはＰＡＤの充電
流１＋、ｉｇの演算器である。
で、１１はレーザ光などの光源、１２は照射レンズ、１
１ｍは被測定物にあたる照射光、１３ｂは被測定物から
反射された反射光、１４は被測定物、１５は集光レンズ
、１＠は位置検出器を示し、１７が位置検出用のホトダ
イオード、すなわちＰＳＤを示し、１ＳはＰＡＤの充電
流１＋、ｉｇの演算器である。
この装置は被測定物１４が矢印のＡ−Ｂ方向に移動した
ときの移動位置を反射光１ ｌｂＫよって画定するもの
で、被測定物１４のＸ軸方向の変位はｐｓＤｌ Ｆの受
光面ではＹ軸方向の変位となって反射光が移動する。
ときの移動位置を反射光１ ｌｂＫよって画定するもの
で、被測定物１４のＸ軸方向の変位はｐｓＤｌ Ｆの受
光面ではＹ軸方向の変位となって反射光が移動する。
したがって、演算器１魯によって前述した２つの充電流
ｉ、 、 ｔ、 を演算すれば、被測定物１４の黴
少な変位ｔ−測測定ることができる。
ｉ、 、 ｔ、 を演算すれば、被測定物１４の黴
少な変位ｔ−測測定ることができる。
しかしながら、被測定物１４をセットする際、または移
動したときに前記反射光１３ｂが備がでもＰＳＤＩ ７
から外れたと鎗は、暗電流による影響や熱雑音による劃
りまたは被測定物１４の背景から反射される元による影
響等によって前記Ｌ（ｂ）の点線で示すように被測定物
１４のＸ軸の変位と無関係の出力ｙが生じることがある
。
動したときに前記反射光１３ｂが備がでもＰＳＤＩ ７
から外れたと鎗は、暗電流による影響や熱雑音による劃
りまたは被測定物１４の背景から反射される元による影
響等によって前記Ｌ（ｂ）の点線で示すように被測定物
１４のＸ軸の変位と無関係の出力ｙが生じることがある
。
そのため、このような装置をサーボ系に利用すると誤っ
た動作を引き起すことがあった。また、被測定物１４の
所期設定位置が定まらないという欠点もある。
た動作を引き起すことがあった。また、被測定物１４の
所期設定位置が定まらないという欠点もある。
この発明は、かがる点にかんがみてなされたもので、Ｐ
ＳＤの受光面を電極の外部にも設け、検出出力が不定と
なることがないようにしたものである。
ＳＤの受光面を電極の外部にも設け、検出出力が不定と
なることがないようにしたものである。
以下、この発明のＰＳＤの構造について説明する。
３ｇ４図はこの発明の一実施例を示すＰＡＤの構造図で
あって、符号１〜Ｓの構造は第１図のものと同一である
。しかしながら、このＪ＃明のＰＡＤでは受光面となる
ｐｌ！の半導体衆面層２に堆り付準、 けに電４．５の外側に延長して２つの受光ｌｌｌ１Ｓ１
１Ｓ、が設けである。
あって、符号１〜Ｓの構造は第１図のものと同一である
。しかしながら、このＪ＃明のＰＡＤでは受光面となる
ｐｌ！の半導体衆面層２に堆り付準、 けに電４．５の外側に延長して２つの受光ｌｌｌ１Ｓ１
１Ｓ、が設けである。
つづいて、この発明のＰ８ＤＫ光が入射した場合につい
て説明する。
て説明する。
前述したよ’５に、ＰＳＤの中心点ＯＫ入射光がある場
合は、受光面に設けである２つの電極にはほぼ同一の光
電光１ｓ 、Ｓｍ が流れる。また、この入射光の位
置が変移し、中心点Ｏよりはずれた位置に来たときは第
５図（１）Ｋ示すように２つの光電１１１１＋、Ｉｇ
は中心からのずれｙに応じて互いに逆方向に増減する。
合は、受光面に設けである２つの電極にはほぼ同一の光
電光１ｓ 、Ｓｍ が流れる。また、この入射光の位
置が変移し、中心点Ｏよりはずれた位置に来たときは第
５図（１）Ｋ示すように２つの光電１１１１＋、Ｉｇ
は中心からのずれｙに応じて互いに逆方向に増減する。
しかし、この発明のＰＡＤでは、入射光のずれがさらに
大きくなり、前記した嶌長しである受光面５１に到遍す
ると、入射光による充電流゛は全都電１ｋｓＫｌｌＩＥ
人し、電流１８、すなわち電極４の電流はＯとなる。逆
に延長した受光面Ｓｓ に入射光が入ると、光電ａｔ＋
のみがＯとなる。
大きくなり、前記した嶌長しである受光面５１に到遍す
ると、入射光による充電流゛は全都電１ｋｓＫｌｌＩＥ
人し、電流１８、すなわち電極４の電流はＯとなる。逆
に延長した受光面Ｓｓ に入射光が入ると、光電ａｔ＋
のみがＯとなる。
したがって、演算！９１８の出力は第５図（ｂ）の１
、−ｔ。
、−ｔ。
よｊＫ正規の受光面内では従来と同様Ｋｙ＝”已になり
入射光の位置を検出すると同時に、延長した受光面Ｓ、
、Ｓ、に入った場合もフルスケールの出力電圧＋Ｖ、お
よび一■が得られる。そのため、入射光が正規の受光面
からどの方向に変移しているかを知ることができると共
に前述した第１図のＰＳＤのように検出値が不定を示す
ことがない。
入射光の位置を検出すると同時に、延長した受光面Ｓ、
、Ｓ、に入った場合もフルスケールの出力電圧＋Ｖ、お
よび一■が得られる。そのため、入射光が正規の受光面
からどの方向に変移しているかを知ることができると共
に前述した第１図のＰＳＤのように検出値が不定を示す
ことがない。
入射光が電極４，５ヒに入射した場合は問題があるが、
この電極４．５な薄く形成するか、または電極の素材に
透明で導電性をもつ酸化すずなどを用いれば、この点で
もフルスケールに相当する電圧＋Ｖ、および′−ｖが得
られる。
この電極４．５な薄く形成するか、または電極の素材に
透明で導電性をもつ酸化すずなどを用いれば、この点で
もフルスケールに相当する電圧＋Ｖ、および′−ｖが得
られる。
第６図（ａ）、（ｂ）はこの発明の他の実施例を示した
もので、絽４図のものと比較して延長した受光部Ｓｏ
＋ Ｓ１１の幅りを狭くしたものである。
もので、絽４図のものと比較して延長した受光部Ｓｏ
＋ Ｓ１１の幅りを狭くしたものである。
延長した受光面Ｓｏ ＊ Ｓｕは入射光の一部分でも受
光できれば演算出力をフルスケールの値に保つことがで
きるので、受光面を狭くしても支障はない。
光できれば演算出力をフルスケールの値に保つことがで
きるので、受光面を狭くしても支障はない。
このような構造にすると、
ｌ）蔦長した受光面Ｓｏ ＋ Ｓｋｉによって接合容量
が増加し、ろ答性が悪くなることを防止することができ
る。
が増加し、ろ答性が悪くなることを防止することができ
る。
２）弧長した受光１１Ｓ＋１− Ｓｔｔによって増加す
る漏えい電流を小さくすることができるので、検出値の
Ｓ／Ｎが増加する。
る漏えい電流を小さくすることができるので、検出値の
Ｓ／Ｎが増加する。
などの利点がある。
ナオ、鷺長した受光？Ｉ Ｓｔ 、Ｓｓ （Ｓｏ Ｉ
Ｓ ｕ ）のＰＭ半導体領域における層抵抗は特に均一
圧する必要がなく、その充電変換の感度は低くても。
Ｓ ｕ ）のＰＭ半導体領域における層抵抗は特に均一
圧する必要がなく、その充電変換の感度は低くても。
作用効果に支障が生じることがない。
以上説明したように、この発明のＰＳＤＫは測定範囲と
なる受光面の外側に弧長した受光面を設けであるので、
被測定物の変位が測定距離範囲外にあるときでも、十方
向、または一方向でフルスケールとなる検出値を出力す
ることができるので、被測定物の位置ＶＳつて検出する
ということがない。
なる受光面の外側に弧長した受光面を設けであるので、
被測定物の変位が測定距離範囲外にあるときでも、十方
向、または一方向でフルスケールとなる検出値を出力す
ることができるので、被測定物の位置ＶＳつて検出する
ということがない。
第１図は位置検出用ダイオード（ＰＳＤ）の構造図、第
２図はＰＳＤを使用した位置検出の概略図、第３図（ａ
）、（ｂ）はＰＳＤの元電流の特性図、及びその計算値
を示す図、菖４図はこの発明のＰＳＤの構造図、第５図
（ａ）、（ｂ）は第４図に示したＰＳＤの充電流特性図
、およびその計算１な示す図、第６図（ａ）、（ｂ）は
この発明の他の実施例を示す構造図である。 図中、１はｎｆＪｉの高抵抗牛導体基板、２はｐ型の半
導体表面層、Ｌ ４，５は電極、Ｓｓ、Ｓ雪（Ｓｏ 、
Ｓｋｉ ）は蔦長した受光面を示す。 第１図 第２図 第３図 （ａ） 第４図
２図はＰＳＤを使用した位置検出の概略図、第３図（ａ
）、（ｂ）はＰＳＤの元電流の特性図、及びその計算値
を示す図、菖４図はこの発明のＰＳＤの構造図、第５図
（ａ）、（ｂ）は第４図に示したＰＳＤの充電流特性図
、およびその計算１な示す図、第６図（ａ）、（ｂ）は
この発明の他の実施例を示す構造図である。 図中、１はｎｆＪｉの高抵抗牛導体基板、２はｐ型の半
導体表面層、Ｌ ４，５は電極、Ｓｓ、Ｓ雪（Ｓｏ 、
Ｓｋｉ ）は蔦長した受光面を示す。 第１図 第２図 第３図 （ａ） 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 受光面上の入射光の位置を検出する位置検出用ホトダイ
オードにおいて、長方形の位置検出用受光面と、前記受
光面の長手方向の両端にそれぞれ取り付けられた二つの
電極と、前記二つの電極に接し、かつ外側に延長してい
る二つの受光面と。 鍵紀三つの受光面の裏面に、前記二つの電極に対する共
通電極を形成したことを脣黴とする位置検出用ホトダイ
オード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57034090A JPS58151507A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 位置検出用ホトダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57034090A JPS58151507A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 位置検出用ホトダイオ−ド |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21509985A Division JPS61180104A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 位置変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58151507A true JPS58151507A (ja) | 1983-09-08 |
| JPS629841B2 JPS629841B2 (ja) | 1987-03-03 |
Family
ID=12404568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57034090A Granted JPS58151507A (ja) | 1982-03-05 | 1982-03-05 | 位置検出用ホトダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58151507A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4961096A (en) * | 1987-07-02 | 1990-10-02 | Rikagaku Kenkyusho | Semiconductor image position sensitive device with primary and intermediate electrodes |
| WO1993014376A1 (en) * | 1987-07-02 | 1993-07-22 | Masanori Idesawa | Structure of semiconductor element for detecting image position and method of detecting image position |
| JP2013254914A (ja) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Hamamatsu Photonics Kk | 位置検出装置 |
-
1982
- 1982-03-05 JP JP57034090A patent/JPS58151507A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4961096A (en) * | 1987-07-02 | 1990-10-02 | Rikagaku Kenkyusho | Semiconductor image position sensitive device with primary and intermediate electrodes |
| WO1993014376A1 (en) * | 1987-07-02 | 1993-07-22 | Masanori Idesawa | Structure of semiconductor element for detecting image position and method of detecting image position |
| JP2013254914A (ja) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Hamamatsu Photonics Kk | 位置検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS629841B2 (ja) | 1987-03-03 |
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