JPS6326504A - Two-division type semiconductor position detector - Google Patents

Two-division type semiconductor position detector

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JPS6326504A
JPS6326504A JP61170655A JP17065586A JPS6326504A JP S6326504 A JPS6326504 A JP S6326504A JP 61170655 A JP61170655 A JP 61170655A JP 17065586 A JP17065586 A JP 17065586A JP S6326504 A JPS6326504 A JP S6326504A
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distance
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layer
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Chiyoharu Horiguchi
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To lead out a signal current which has distance information propor tional to the quantity of variation in the distance of a body to be measured by dividing the resistance layer on the surface of a position detector. CONSTITUTION:This position detector is constituted by providing an N<+> layer 23 forming a common terminal on the reverse side of a silicon substrate 22, insulating and separating a rectangular P layer which becomes a photodetection surface of the top side, and arranging signal current lead-out terminals 12 and 13 on the P layers 15 and 16. Then, H(X)+W(X)+I=W and W(X)=ax/(x+b) hold at a position which is X away from the side of the photodetection surface on a light-source side. Wherein, W is the width of the position detector, I the length of the breadthwise separation layer, H(X) the breadthwise length of the photodetection surface on the light-source side, W(X) the breadthwise length of the photodetection surface on the other side, and (a) and (b) constants, which are so defined that a=Lf(W-I)/(Lf-Ln) and b=(f.B)/Lf (where Ln is the short- distance side distance measurement limit, Lf the long-distance side distance measurement limit, B the length of a base line, and (f) image formation length). The position of the body to be measured can be detected from those equations.

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 Application Fields> The present invention projects light from a light source toward an object to be measured, and uses a semiconductor position detector placed at a certain distance from the light source to receive the reflected light. The present invention relates to an improved two-piece semiconductor position detector used in active distance detection devices that measure the distance to an object by detecting its 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 the above-mentioned active type general distance detection 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 light beam emitted by the light source 1 is focused by the projection lens 2 onto the surface 5 of the object to be measured.

表面5からの反射光は、一定基線長刈れて配置された受
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 arranged at a constant base line length.

基線長をB、被測定物までの距離をり、受光レンズ3と
光検出素子40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
成り立つ。
The baseline length is B, the distance to the object to be measured is taken, the distance between the light receiving lens 3 and the photodetecting element 40 (focus (image distance) is f, the light receiving lens 3
When the distance from the optical axis to the focal point on the photodetecting element 4 (the amount of movement of the spot light) is X, the relationship shown in equation (1) holds true.

x=(f−B)/L       ・・・・・・(1)
前記(1)式の両辺を距離りで微分すると次の(2)式
が得られる。
x=(f-B)/L...(1)
By differentiating both sides of the above equation (1) with respect to the distance, the following equation (2) is obtained.

dx/dL−−f−B/L2 ・−(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/d’L)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/L2 ・−(2) From equation (2), the amount of change in movement of the spot light on the semiconductor position detector 4 (
dx/d'L) is proportional to the square of the reciprocal of the distance to the object to be measured.

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t’!菊の32153−02)
が用いられている。
In the conventional general distance detection device shown in FIG. 6, the semiconductor position detector 4 is a one-dimensional semiconductor position detector (for example, Hamamatsu Photonics t'!Kiku 32153-02).
is used.

第7図は、このような半導体位置検出器を示す凹面構造
である。
FIG. 7 shows a concave structure of 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 a high-resistance semiconductor (silicon substrate) is formed by a uniform resistance layer, and a pair of electrodes for signal extraction are 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01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 same figure, the distance between electrode 6 (A) and electrode 7 (B) is 01, the resistance between them is Rc, the distance from electrode 6 (A) to the light incident position is X, and the resistance up to that point is RX.
shall be.

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、
電極6 (A)および7 (B)より取り出される。
The photogenerated charge generated at the light incident position reaches the P-type resistance layer 8 as a photocurrent proportional to the incident energy of the light, and is divided inversely proportional to the resistance value up to each electrode.
It is taken out from electrodes 6 (A) and 7 (B).

入射光により生成された光電流をroとし、電[]6 
(A)および7 (B)に取り出される電流をIA、I
Bとすると(3)式が得られる。
Let the photocurrent generated by the incident light be ro, and the electric current []6
The currents taken out in (A) and 7 (B) are IA and I
When B is set, equation (3) is obtained.

IA =Io  ・ C(Rc−Rx)/Rc)。IA=Io・C(Rc-Rx)/Rc).

1 B = r 、)  −(Rx/Rc)     
 −(3)P形抵抗眉は均一であり、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。
1 B = r, ) - (Rx/Rc)
-(3) P-type resistance Since the eyebrows are uniform and the length and resistance value are proportional, equation (3) can be rewritten as equation (4).

IA  =  I  o  −((C−x)  /C〕
 。
IA = Io - ((C-x) /C]
.

I B = T o −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。
I B = T o −x/C (4) When the current value of equation (4) is calculated, the following equation (5) is obtained.

(TA−I:)/ (IA +IB)=1−2x/C・
・・(5) (5)式より、IA、1B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
(TA-I:)/(IA +IB)=1-2x/C・
(5) From equation (5), it can be understood that the light incident position can be known from the values of IA and 1B, 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
Moreover, when this is graphed, the graph shown in FIG. 8 is obtained.

スポット光の移動■xに対して 電流演算値(■へ−IB)/(Tへ十IB)は座標値(
0,+1)、  (C/2.O)、  (C,−1)を
結ぶ直線上を変化する。
Movement of the spot light ■For x, the current calculation value (to - IB)/(to IB to T) is the coordinate value (
0, +1), (C/2.O), and (C, -1).

(1)式を(5>式に代入すると(6)式が得られる。By substituting equation (1) into equation (5>), equation (6) is obtained.

(I  A−IB)  /  (I  八 十 rB)
=1− (2f−B)/ (C−L)・・・(6)また
(6)式の両辺を距離しで微分すると(7)式が得られ
る。
(I A-IB) / (I eighty rB)
=1-(2f-B)/(CL) (6) Also, by differentiating both sides of equation (6) with respect to the distance, equation (7) is obtained.

d  C(I A−IB> / (I A +rB) 
) /dL=2 r ・B/ (C−L2) −171
(7)式より、 電流演算値(I A  IB) / CI A +IB
)の変化量は(2)式の時と同様に距離りの逆数の2乗
に比例していることがわかる。
dC(IA-IB>/(IA+rB)
) /dL=2 r ・B/ (C-L2) -171
From formula (7), current calculation value (I A IB) / CI A + IB
It can be seen that the amount of change in ) is proportional to the square of the reciprocal of the distance, as in 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 current calculation 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 use this semiconductor position detector as a distance detection device and obtain an output value proportional to distance, 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 using a distance detection device as a visual sensor for an industrial robot, it is essential that its output value be proportional to 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−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 detection device becomes complicated and expensive, and since software is involved, it becomes impossible to realize a distance detection device with high-speed response.

本発明7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口に比例し
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FL検出器を提供することにあ
る。
The object of the present invention 7 is to provide a two-split type semiconductor capable of extracting a signal current having distance information proportional to a change in distance of an object to be measured by dividing a resistance layer on the surface of a semiconductor position detector. The object of the present invention is to provide a high-level FL 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τ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ti?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 object, the two-segment type semiconductor position detector according to the present invention uses a triangulation method to detect the incident position τ of the reflected light from the object to be measured of the projected light. In a one-dimensional semiconductor position detector used in a distance detection device, the 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 transmitted to each of the separated incident on the light receiving surface,
A generated current corresponding to the incident area is taken out from both electrodes, so that a distance ti? proportional to the distance of the object to be measured is obtained. It is configured to extract a signal current having information.

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PFiを分離層によって絶縁分離し、各2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=WW  (x)
=a x/  (x+b)の関係を成立させることがで
きる。
The two-segment semiconductor position detector has an N+ layer forming a common terminal on the back side of the silicon substrate, a rectangular PFi serving as a light-receiving surface is insulated and separated by a separation layer on the front side, and an electrode for signal current extraction is provided on each two layers. In the configuration in which H(x) +W (x) +I=WW (x) is placed at the position X from the light source side of the light receiving surface.
The relationship =a x/(x+b) can be established.

ただし、Wは半導体位置検出器の幅、■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。
However, W is the width of the semiconductor position detector, ■ 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 widthwise length of the other side light-receiving surface, a, b
is a constant.

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

a =Lf  (W −I) / (Lf −Ln )
b = (f−B) /Lf ただし、Lnは近距!11 (、I[lJ測距限界、L
fは遠距離III ill[lJ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 However, Ln is short range! 11 (, I[lJ distance measurement limit, L
f is the far distance III ill [lJ distance limit, B is the baseline length,
f is the distance between the light receiving lens and the detector (imaging distance).

(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 below with reference to the drawings and the like.

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-part semiconductor position detector according to the present invention.

第2図は、前記2分割形半導体位五検出器の断面構造図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional structural diagram of the two-part semiconductor 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2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。
Two layers 15 and 16 separated by a separation layer 14 formed on the silicon substrate 22 are light-receiving surfaces and are connected to 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。
In addition, an N+ layer 23 is formed on the back side, and a common electrode 24 is formed on this.
is connected.

距離検出装置の測距範囲をLn(近距離II+ )から
Lf(遠距離側)までとする。
The distance measurement range of the distance detection device is from Ln (short distance II+) 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 optical system as shown in FIG. 6 described above.

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-part semiconductor position detector is placed 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−112(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 focused by the light receiving lens is the spot light position -112 (A) on the left side of the two-segment type semiconductor position detector shown in Fig. 1, and the spot light position Ln. 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
導体位亙検出器の受光面までの距離をfとする時、距F
Ji L xにおける線状のスポット光位五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-piece semiconductor position detector for distance measurement is f, the distance F is
The linear spot light position 5X at Ji L x is as follows (
8) It is expressed by the formula.

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) Also, the effective length C of the light-receiving surface is expressed by equation (9).

C= f−B ・ ((1/Ln)−(1/L r))
・・・(9) 第1図において、分離層14によって分割された2層の
内、入射光によってpN! 5の部分で生成された光電
流は電極12 (A) 、また2層16がらの光電流は
電極B(13)より取り出される。
C= f−B ・((1/Ln)−(1/L r))
(9) In FIG. 1, pN! of the two layers separated by the separation layer 14 is caused by the incident light. The photocurrent generated in the portion 5 is extracted from the electrode 12 (A), and the photocurrent from the two layers 16 is extracted from the electrode B (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 a reflected light beam from a distance Lx is irradiated in the form of a narrow slit light onto the shaded area in the figure.

この時生成される全光電流をIO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1B、電極12(A)に接しているPF#15の
幅をH(x) 、電極13(B)に接している2層16
の幅をW(x)とする。
The total photocurrent generated at this time is the photocurrent extracted from the IO electrode 12 (A) and the electrode 13 (B), respectively.
and 1B, the width of PF#15 in contact with electrode 12 (A) is H(x), and the two layers 16 in contact with electrode 13 (B)
Let the width of W(x) be 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 photocurrents IA and IB taken out are expressed by the following equations (10) and (11).
It can be approximated by Eq.

IA =H(x)  ・Io / CH(x)+W (
x))・・・・・・00) TB mW (x)  ・Io / (H(x)+W 
(X))・・・・・・(11) なおH(x)とW(x)の間には次の関係が成立する。
IA = H(x) ・Io / CH(x)+W (
x))・・・・・・00) TB mW (x) ・Io / (H(x)+W
(X)) (11) Note that the following relationship holds between H(x) and W(x).

H(’x)+ T +W (x)mW ただし:Wは半導体位置検出器の全幅 :■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) + T + W (x) mW where: W is the total width of the semiconductor position detector, ■ is the width of the separation layer 14 in the width direction, and the current calculation value is expressed by equation (12), and the incident light intensity is The irradiation position can be determined regardless.

(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、2層のmW(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
演算値は被測定距離に対しくリニアな関係になる。
(IA-IB) / (IA + IB) = (H(x)-W (x)) / (H(x) +w (X)) ・(12) In the same figure, irradiation at distance Lx from the irradiation position at distance Lf Assuming that the distance to the position is It becomes a linear relationship.

W(x) =  (L2 f/  (L f−Ln)’)・ (x
/  (Lf  −x+f−B))  ・ (W−1)
・・・・・・ (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) = (L2 f/ (L f-Ln)')・(x
/ (Lf -x+f-B)) ・ (W-1)
...... (13) W(x), which expresses (13) more generally, is W(x
) = a / (x + b).

ただしa、b:定数 H(x) mW −I −W (x)     −(1
4)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: constant H(x) mW −I −W (x) −(1
4) When the setting condition of the optical system is set to f-B=Lf for the general formula (13), the formula (13) is transformed into the following formula (15).

W(x) =(L f/ (L f−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(17)式が得られる。
W(x) = (L f/ (L f - Ln) ) ・ (x/ (x+1)) ・ (W - I) - (15
) Here, by substituting into equations (8) and (14), we get (16
) and (17) are obtained.

W (x)= (W−I、)  ・ ((L r−Lx) / (L f−Ln> )・・・
(16) H(x) −(W −1)  ・ ((Lx−Ln)/  (Lf−Ln))・・・ (1
7) (16)式および(17)式を(12)式に代入すると
(I:)式が得られる。
W (x) = (W-I,) ・ ((L r-Lx) / (L f-Ln> )...
(16) H(x) - (W -1) ・ ((Lx-Ln)/ (Lf-Ln))... (1
7) By substituting equations (16) and (17) into equation (12), equation (I:) is obtained.

(IA  IB)  /  (T  八 十 IB)=
1− (2・(Lf−Lx) / (Lf−4,n) 
)・・・(I:) すなわち2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、(1日)
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) / (T eighty IB) =
1- (2・(Lf-Lx) / (Lf-4,n)
)...(I:) That is, if the widths W(x) and H(x) of the two layers satisfy the conditions of formulas (13) and (14), (1 day)
According to the formula, the current calculation value changes linearly with respect to the distance to be measured Lx between the distance measurement ranges Ln to Lf.

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-part semiconductor position detector according to the present invention.

分離層27で分割されたPff128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。
Pff128 and 29 divided by separation layer 27 connect to electrode 25 through contact holes 30 and 31, respectively.
and 26.

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 irradiated onto the light receiving surface is shorter than the width W, it cannot be approximated by the conditions of equations (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, by narrowing the width of the basic components and arranging a plurality of them in parallel to form a pattern as shown in Figure 3, it is possible to use the slit light even if the length is shorter than W. It is something.

第3図に示す実施例では基準の被測定距離をL ref
とし、測距範囲をLref fo、5 Lref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 L ref
This is the pattern when the distance measurement range is set to Lref fo, 5 Lref.

これにより Lf=1.5Lref、Ln=0.5Lr
ef。
As a result, Lf=1.5Lref, Ln=0.5Lr
ef.

1、f−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(2o)式になる。
1. Set f−Ln=Lref, and set the optical system setting conditions to f・
When B=Lf=1.5Lref, equations (13) and (14) become equations (19) and (2o).

W (x)=  (W−1)  ・ (1,5x/ (
x+ 1))・・・(19) H(x)= (W−1) ・ ((1−0,5x) / (x+ 1) )・・・
 (2o)(19)式および(20)式において、変数
Xを0がら有効受光面長Cまでについて計算し、作図す
ればよい。
W (x)= (W-1) ・ (1,5x/ (
x+ 1))...(19) H(x)= (W-1) ・ ((1-0,5x) / (x+ 1))...
(2o) In equations (19) and (20), the variable X may be calculated from 0 to the effective light-receiving surface length C and plotted.

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 for a distance meter using a two-part 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(I八−IB)と
和CIA+IB)に相当する演算を実行する。
In this embodiment, the output of the two-segment type semiconductor position detector 32 is converted into a current voltage by an AC coupling method via a capacitor, and then the output is obtained from a pair of output terminals (electrodes A and B) of the two-segment type semiconductor position sensor 32. The calculation corresponding to the difference (I8−IB) and the sum CIA+IB) of the 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34
)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。
The signal sampling circuit (detailed circuit example is shown surrounded by a broken line below) allows the light source 1 shown in FIG. 1 (light source 34 in FIG.
) is on and off with two sample and hold circuits, and an operational amplifier is used to
The difference is output.

この回路により信号成分のみを抜き取ることができる。This circuit allows extraction of only signal components.

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 an 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 shown in 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 remains constant, so that the arithmetic circuit shown in the figure operates in a stable state. can be done.

(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次元半導体装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掻
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。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, the two-segment semiconductor position detector according to the present invention is used in a distance detection device for triangulation that detects the incident position of reflected light from an object to be measured of projected light. In the one-dimensional semiconductor device detection device, a resistance layer connected to an electrode on a light source side of the distance detection device of the semiconductor position detector and a resistance layer connected to an electrode on the opposite side from the light source are insulated along a curve. The reflected light is incident on each of the separated resistance layers, and a generated current corresponding to the incident area is extracted from both electrodes, thereby producing a signal having distance information proportional to the amount of change in the distance of the object to be measured. It is configured to extract electric current.

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, it is possible to realize a linear relationship between the current calculation value obtained from the semiconductor position detector and the distance to be measured.

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 a distance detecting device that is cheaper, smaller, and lighter than a conventional distance detecting device that requires an additional computer to perform linear correction. Furthermore, since the current calculation value can be obtained using only a simple analog calculation circuit, it is possible to realize a distance detection device with a high-speed response that cannot be realized using a computer.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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方の処理をす
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周側口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T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T検出器5・・・・・・
・・・被III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(1層)12・・・・
・・・・・電極(A) 13・・・・・・・・・電極(B) 14・・・・・・・・・分離層 15・・・・・・・・・電極(A)に接したP雇16・
・・・・・・・・電極(B)に接した2層25・・・・
・・・・・電極 (A) 26・・・・・・・・・電極(B) 27・・・・・・・・・分離層 28・・・・・・・・・電極(A)に接続した2層29
・・・・・・・・・電極(B)に接続した2層30・・
・・・・・・・電極(A)のコンタクトホール31・・
・・・・・・・電h (B)のコンタクトホール32・
・・・・・・・・2分割形半導体位置検出器33・・・
・・・・・・アナログ割算器特許出願人 浜松ホトニク
ス株式会社 代理人 弁理士  井 ノ ロ  壽 笈4Z 笈5四 外6図
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a two-part semiconductor position detector according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional structural diagram of the two-part semiconductor position detector. FIG. 3 is a plan view showing a second embodiment of the two-part semiconductor position detector. FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of an analog calculation circuit that processes the output of a two-part semiconductor position detector. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the distance to be measured and the current calculation value of the two-part semiconductor position detector according to the present invention. FIG. 6 is a graph showing an optical system of a distance detecting device using the conventional three-round side-exit method. FIG. 7 is a cross-sectional structural diagram of a conventional semiconductor T detector. FIG. 8 is a graph of the incident light position and current calculation value by a conventional semiconductor position detector. 1...Light source 2...Emitter lens 3...Receiver lens 4...Semiconductor position T detection Vessel 5...
. . . Target III constant 6 . . . Electrode (A) 7 . . . Electrode (B) 8 . . . P-type resistance layer 9 ......N+ layer 10...Common electrode 11...High resistance layer (1 layer) 12...
...... Electrode (A) 13 ...... Electrode (B) 14 ...... Separation layer 15 ...... Electrode (A) P-employee I met 16.
......Two layers 25 in contact with electrode (B)...
...... Electrode (A) 26 ...... Electrode (B) 27 ...... Separation layer 28 ...... Electrode (A) Connected 2 layers 29
......Two layers 30 connected to electrode (B)...
......Contact hole 31 of electrode (A)...
・・・・・・Contact hole 32 of electric h (B)
...Two-segment type semiconductor position detector 33...
・・・・・・Analog divider patent applicant Hamamatsu Photonics Co., Ltd. Agent Patent attorney Inoro Juko 4Z Ko 5 Shigai 6 diagram

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (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
導体装置検出器において、前記半導体装置検出器の受光
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
導体装置検出器。
(1) In a one-dimensional semiconductor device detector used in a triangulation distance detection device that detects the incident position of reflected light from a measured object of projected light, the light-receiving surface of the semiconductor device detector is curved. An electrode is provided on each light-receiving surface, and the reflected light is incident on each of the separated light-receiving surfaces, and a generated current corresponding to the incident area is taken out from both electrodes, thereby changing the distance to the object to be measured. A two-part semiconductor device detector characterized in that it is configured to extract a signal current having proportional distance information.
(2)前記2分割形半導体装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 以上
(2) The two-segment semiconductor device detector has an N^+ layer forming a common terminal on the back side of the 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.
In a configuration in which signal current extraction electrodes are arranged in the layer,
The two-segment type semiconductor position detector according to claim 1, wherein the following relationship is established at a position x from the light source side of the light receiving surface. H(x)+W(x)+I=W W(x)=ax/(x+b) where W: Width of the semiconductor position detector I: Length of the separation layer in the width direction H(x): Light receiving on the 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: More than a constant
(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−I)/(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)以上
(3) The two-segment type semiconductor position detector according to claim 2, wherein the constants a and b are given by the following equations. Note a=Lf(W-I)/(Lf-Ln) b=(f・B)/Lf Ln: Near distance measurement limit Lf: Far distance measurement limit B: Baseline length f: Light receiving lens and detection The distance between the instruments (imaging distance) or more
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102008060484A1 (en) * 2008-12-05 2010-09-02 Pepperl + Fuchs Gmbh Semiconductor sensor for determining position of incident light beam, has receiving unit with conductivity type semiconductor layer formed as receiving surface, and is arranged on another semiconductor layer of another conductivity type

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