JPS5855909A - 光学像検出装置 - Google Patents

光学像検出装置

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JPS5855909A
JPS5855909A JP56154208A JP15420881A JPS5855909A JP S5855909 A JPS5855909 A JP S5855909A JP 56154208 A JP56154208 A JP 56154208A JP 15420881 A JP15420881 A JP 15420881A JP S5855909 A JPS5855909 A JP S5855909A
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JP
Japan
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light
receiving element
light receiving
lens
photodetector
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JP56154208A
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Inventor
Takeomi Suzuki
鈴木　武臣
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0411—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using focussing or collimating elements, i.e. lenses or mirrors; Aberration correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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    • G01J1/0422—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using light concentrators, collectors or condensers
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    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/0204—Compact construction

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】 複数の受光素子を半導体基板上に直線状あるいは行列状
などに配列した光学像検出装置がカメラ用の合焦検出装
置や撮儂装置などに用いられている。普通この受光素子
配列を作る場合、゛受光素子間の電気的相互作用を排除
する必要や、各受光素子を駆動する為の電子素子等を該
受光素子近傍に配置する必要などから、隣り合う受光素
子の受光窓を互いに接して設ける事は不可能で各受光窓
の間に余分の空間を設けな什ればならない。この為受光
素子配列の占める面積の中実際に光に応答する受光窓の
占める面積は一部のみとなり、残りの面積に入射する光
は検出信号に殆んど寄与せず光検出効率が低下すると云
う問題があった。
ところで受光素子配列を構成する受光素子としてはホト
ダイオードが用いられる事が多い。ｙｔ＋）ダイオード
はその接合面の基板表面に面した部分を受光窓とじてこ
〜に入射した光によって光電子を発生させて光検出を行
うものであるが、該接合面には静電容量が伴うため通常
は一度ｍ）ダイオードに逆電圧をかけてこ〜に電荷を蓄
積しその後光電子による電荷の放電状態を電圧変化等の
形で検知する事が行なわれる。この場合ホトダイオード
の接合面積を増大すると受光窓が大きくなり従って受け
る光量も増大して光電流が大きくなる訳であるが、一方
接合容量も接合面積と共に増大する為電荷の光電流によ
る放電の結果生ずる電圧変化を信号として検出する場合
には信号は増大せず、結果として受光素子の光感度は接
合面積には殆んど依存しない事になる。従ってこの場合
には受光素子配列の面積に占める受光窓の面積の割合が
小さくでも各受光素子の光感度のみを考える限りでは良
い事になる−１、受光素子の受光窓の間に入射する光が
無効になる点ではやはり光検出効率の低下をもたらしで
いる。
本発明は従来受光窓の関に入射して無効になっていた光
をレンズによって能率良く各受光窓に収束して実効的に
受光素子の光感度を向とさせ、あるいは受光素子配列の
占める面積の中受光窓の占める面積の割合をむしろ積極
的に小さくして接合容量を小さくする一方受光窓間に入
射して無効となる筈の光をレンズによって能率良く受光
窓に収束せしめて更に一層光感度を向上させようとする
ものである。
本発明の働きを図に従って以下に説明する。第１図は従
来の受光素子配列の断面を表わした図で、ｌは受光素子
の受光窓の代表例、易は受光素子配わし、２け一受光素
子当りに入射する光束、３は光束２の中受光窓に入射し
て有効に検出される光束を示す。光束２および３の拡り
角は結像レンズ（図には示されていない）のＦアンバー
により決定される。第１図から明らかなよう１ＣＡＢお
よびｉ上に入射する光は無効となり光検出信号に寄与し
ない。これに対し第２図は本発明によるレンズを設けた
例である。１′は受光窓１の上方より見た虚偉でレンズ
５によりその大きさは見かけ上ｉより酊正に拡大される
。この為レンズ５がない場合の有効な光束３よりもより
多（の光束４が受光窓１に入射し効率が向上する。この
様な効果は単一の□受光素子と単一のレンズを用いた場
合について従来から良く知られているものであるが、本
発明では微小なレンズを各受光素子に対応して規則的に
配列する事によって受光素子配列の光感度向とを計って
いるのを特徴とする。このようにレンズを用いると単に
従来の受光素子配列の光感度を葺対ｉ／の面積比だけ向
上できると云うのみでなく、むしろ積極的に頁を小さく
する（ｉを減少させずに）事も可能でその結果受光素子
当りのホトダイオードの接合容量が低減できるので既に
述べた様により一層の光感度向上が計れる。更に受光窓
間の余分の空間を大きく取れる為缶受光素子に附属する
電子素子も容易に配置できるようになる。第３図および
第４図は本発明を行列状の受光素子配列に施した例で、
第３図は各受光素子毎に独立のレンズを配した例、第４
図は各受光素子列毎にシ１１ンダー状のレンズを配した
例である。第４図の場合はレンズ忙よる光収束の効果が
一次元的であるので第３図の場合よりも光感度向上の効
果は少ないが、レンズ配列の構造が単純であるのでその
製造が容易となり、また受光素子配列へのレンズの取付
けも一方向のみの位置合せで十分であるので容易となる
。なお以とでは曲面の屈折を利用したレンズを用いた例
について説明してきたが、不均一屈折率の媒質によるレ
ンズ誉用いても良いのは云うまでもない。
ところで受光素子配列は結像レンズ６の結倫面に成る一
定の拡りをもって配置される（第５図）。
この場合第５図から明らかな様に各受光素子に入射する
光束の主光線７の入射角ａは該受光素子と結像レンズと
の位置関係により受光素子毎に異なる。この為レンズ５
と受光素子との位置関係を受光素子配列全域にわたり一
定にすると入射光束が受光窓に対しずれてしまう所が生
じ具合が悪い。
第６図はこの現象を補助レンズ８を設けて補正しどの位
置の受光素子に対しても主光線７がはｙ垂直に入射する
様にした例である。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の受光素子配列における受光窓と入射光束
との関係を示した図、第２図は本発明によるレンズｆよ
り受光窓に能率良く光束を収束している状態を説明する
図、第３図は各受光素子毎に独立にレンズを設けた例を
示す図、第４図は各受光素子列毎にシ１１ンダー状のレ
ンズを設けた例を示す図である。第５図は受光素子に入
射する光束の主光線が傾いて入射する様子を示す図、第
６図は補助レンズにより受光素子に入射する光束の主光
線の入射角を補正した状態を示す図である。 １・・・受光素子の受光窓、Ｙ・・・本発明によるレン
ズによって形成される受光窓の虚像、２・・・各受光素
子当りに入射する光束、３・・・受光素子の受光窓に入
射する光束、４・・・本発明のレンズを設けた場合に受
光窓に入射する光束、５・・・本発明によるレンズ、６
・・・結儂レンズ、７・・・受光素子に入射する光束の
主光線、８・・・補助レンズ、Ａ、Ｄ・・・受光素子配
列において各受光素子当りの占有面積を表わす領域の境
界、Ｂ、Ｃ・・・受光素子の受光窓の境界、Ｂ’、Ｃ’
・・本発明によるレンズにより形成された受光窓の虚像
の境界、α・・・受光素子に入射する光束の主光線の入
射角。 特許出願人　　鈴　木　武　臣 第　　　ＩＶＩ 第　　　２１／ｌ 第　　　３１゛４ 第　　　４　　　図 讃５図 ；ｒ’、　　　　６　　　　ＬＭ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、　規則的に配列された多数の受光素子によって光学
    像を検出する装置において、各受光素子あるいは各受光
    素子列毎に光を収束させて受光素子の実効的な光感度を
    増大させる為のレンズを有する事を特徴とする光学像検
    出装置。 ２、特許請求の範囲Ｉにおいて、各受光素子に入射する
    光束の主光線がはｙ受光素子面に対してはｙ垂直に入射
    する様に補助レンズを設けた事を特徴とする光学像検出
    装置。
JP56154208A 1981-09-29 1981-09-29 光学像検出装置 Pending JPS5855909A (ja)

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