KR900007990B1 - 반도체광위치 검출기 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

반도체광위치 검출기
제1도(a) 및 제1도(b)는 본 발명의 광위치검출기의 측면도 및 평면도.
제2도 및 제3도는 본 발명의 다른 광위치검출기의 평면도.
제4(a)도 내지 제4(d)도는 적외 LED 발광의 플레어성분의 설명도.
제5도는 광위치검출기의 분광감도특성 및 태양광과 할로겐램프의 분광특성을 도시한 특성도.
제6도는 본 발명의 광위치검출기를 사용가능한 측거장치의 기본원리 모식도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,2a : 전극 2 : 차광부재
5 : 보호막 14 : 주성분
15 : 플레어성분 19 : 적외 LED
20 : 투광렌즈 4,21 : 광위치검출기
22 : 수광렌즈 24 : 수광면
25 : PIN 광 다이오우드
본 발명은 피사체의 거리를 자동측거하는 측거장치에 사용되는 반도체광위치 검출기에 관한 것으로서, 특히 피사체의 상을 최적촛점위치로 자동조절하는 카메라의 자동촛점조절장치용 반도체광위치검출기에 관한 것이다.
피사체의 거리를 자동측거하기 위한 각종방법이 제안된바 있고 실제로 이용되어 왔다. 근년, 각종방법중 소위 광투사방식은 저휘도하에서의 저콘트라스트 피사체 및 어두운피사체의 안정한 거리축거에 유용하기 때문에 스틸카메라 혹은 비데오카메라의 자동촛점조절장치 등에 이용되어 왔다. 이것은 적외광비임등의 광비임이 피사체에 투사되고, 피사체로부터의 반사광이 반도체광위치검출기에 의해서 광스폿으로 수광되어 피사체의 거리가 측거되는 방식이다.
이러한 종래의 광투사광식의 예가 일본국 특허공개공보 소 60-87576호에 개시되어 있는바, 적의 LED가 피사체에 투사할 측거용 광비임을 발생하고, 반도체광위치검출기(이하 광위치검출기로 약칭함)가 피사체로 부터의 반사광비임을 수광하여, 검출기표면의 반사광에 의해 형성된 광스폿의 위치, 특히 스폿의 휘도중심에 의해서 피사체의 거리를 측거하는 광투사방식이다.
상기 방식의 광위치검출기로는 통상 PSO(position sensitive device)로 칭하는 공지된 장치가 사용된다. PSD는 그 표면에 구성된 고저항층의 PIN 광다이오우드로서 구성된다. PSD의 구조는 Electronic Material(일본, 1980. 2. pp. 119-124)의 "반도체위치검출기 및 그 적용"에 상세히 설명되어 있다.
전술한 적외 LED는 발광부의 형상에 따라 광강도분포를 가지는 광비임을 피사체에 투사한다. 발광부의 형상에 따르는 광스폿은 광위치검출기의 수광면에 형성된다. 제4도(a)도 내지 제4(d)도를 참조하면, 광위치검출기 및 적외 LED가 반구 혹은 원형의 발광부를 가지는 경우에 발생되는 광스폿이 도시되어 있다. 광위치검출기(9)는 유효수광면(10)과, 발생된 광전류를 꺼내는 2개의 알루미늄전극(11) 및 (12)를 가진다. 제4(a)도에 도시한 바와같이, 적외 LED(도시하지 않음)의 발광부의 형상으로 반사되는 광스폿(13)이 형성되고, 제4(b)도에 도시한 광강도분포가 얻어진다. 그러나, 실제로는 제4(c)도에 도시된 바와같이, 수광면(10)에 형성된 광스폿은 적외 LED의 발광부의 형상으로 반사되는 주성분(14)외에 플레어성분(15)를 포함할 수 있다. LED의 투사광은 하이징캔의 내벽 및 광투사기커버유리의 테두리면에서 반사되고, 통상적으로 원형분포를 하는 플레어성분(15)를 발생한다. 전술한 바와같이, 측거장치는 광스폿위치로부터의 거리를 측거한다. 따라서, 당피사체부근에 고반사율을 가지는 다른 물체가 있는 경우와 같이 플레어성분(15)가 큰 경우에는, 광위치검출기의 광강도분포는 제4(d)도에 도시한 바와같이 두개의 피크를 가진다. 이 경우에 있어서, 측거거리는 스폿휘도의 가중심으로부터 측거되고, 주성분(14)와 플레어성분{15)의 가중평균으로 부터 측거됨에 따라서, 측거의 오차가 발생한다.
또한 상술한 구성에 있어서, 피사체의 거리가 고휘도하에서 측거되는 경우에는, 많은 양의 불요광이 측거용 적외광과 함께 광위치검출기에 입사된다. 이 불요광은 불요광전류를 발생한다. 이 결과, 광전류양의 제곱근에 비례하여 많은 쇼트잡음이 발생된다. 이것은 광위치검출기가 태양광 혹은 할로겐램프조명에 의한 발광의 파장에 상당히 민감한 반응을 하기 때문이다. 제5도는 광위치검출기의 분광감도특성의 대표적인 실시예(16)과 태양광의 분광특성(17)과, 220℃의 온도에서 할로겐램프의 분광특성(18)을 도시된다. 통상적으로, 측거용적외광은 불용광은 식별되는 특정주파수(fo)로 변조된다. 측거연산부로서 주파수분리필터 및 동기검파회로를 사용하여 측거용적외광이 성분을 추출한다. 그러나, 검출기에 입사하는 불요광의 양의 상당히 많은 경우에, 특정주파수(fo)근방의 불요광의 잡음성분은 측거정밀도를 열화시킨다. 이 결과, 촬영렌지의 헌팅, 촛점이탈등의 기능장애가 발생한다.
본 발명의 목적은 플레어성분에 의한 오차 및 고휘도하의 신호와 잡음의 비(S/N)의 열화에 의한 기능장애를 감소시킬 수 있는 광위치검출기를 제공하는데 있다.
상기 목적은 광위치검출기수광면중 측거용광비임의 광스폿이 형성되지 않은 일부를 차광부재로 피복시킨 본 발명의 반도체 광위치검출기에 의해서 성취된다. 이 차광부재는 검출기가 반응하는 400nm 이상의 파장을 가진 광을 차단할 수 있다.
본 발명의 상술한 구조는 광위치검출기의 불요광입사를 차폐하여 입사광의 플레어성분의 영향을 제거함과 동시에 검출기에 의해 발생되는 쇼트잡음을 감소시킨다.
검출기의 차폐부재는 도전성으로 할 수도 있고, 혹은 비도전성으로도 할 수 있다. 검출기의 수광면은 비도전성 투명물질로 성형된 보호막으로 피복되기 때문에, 측거용 광전류의 흐름은 도전성차폐부재에 의해 영향받지 않는다.
수광면중 광비임이 조사되지 않는 부분은 피사체의 거리를 계산하는데 필수적인 역할을 한다. 이것은 광스폿이 형성되는 위치에서 발생되는 광전류는 그 양이 광스폿의 위치에서부터 양단전극간의 거리에 반비례하는 두개의 전류로 분할되고, 피사체의 거리는 두전류의 비로부터 계산되기 때문이다.
제1도(a) 및 제1도(b)는 본 발명의 반도체광위치검출기의 실시예를 도시한다. PIN 광다이오우드(25)는 N형 저저항층(8)과, N형 저저항층(8)에 형성된 고저항기본(I)층(7)과, (I)층(7)에 형성된 P형 저저항층(6)으로 구성된다. P형층(6)의 표면은 수광면(24)이다. 비도전성물질로 성형된 투명보호막(5)는 양단에 전극형성을 위한 마진을 남긴 P형층(6)의 표면에 형성된다. P형층(6)표면단의 한마진에는 알루미늄으로된 제1전극(1)이 형성되고, 다른 마진에는 알루미늄으로된 제2전극(2a)이 형성된다. 제2전극(2a)는 보호막(5)의 일부와 겹치도록 연장되어 차광부재(2)를 형성하고, 보호막(5)의 나머지부분(겹치지 않은 부분)은 유효수광면(3)이 된다. 차광부재(2)의 면적은 후술하는 바와같이 플레어성분에 포함되어 있는 불요광을 차단하고 측거용 광은 차단하지 않도록 설정된다.
PIN 광다이오우드의 수광면위의 차광부재(2)가 도전성물질인 알루미늄으로 성형된다 하더라도, 광전류가 흐르는 경로는 변하지 않기 때문에 측거에는 엉향을 받지 않는다. 이것은 차광부재(2)는 비도전성 보호막에 의해서 PIN 광다이오우드로부터 전기적으로 절연되기 때문이다.
차광부재(2)의 면적은 중요한 요소이며, 다음설명과 같이 광위치검출기상의 소기의 광스폿의 이동범위에 의해 결정된다.
일본국 특허공개공보 소 60-87576호에 개시된 측거장치의 기본구조가 제6도에 도시된다. 이 구조는 적외 LED(19), 투광렌즈(20), 광위치검출기(21) 및 수광렌즈(22)를 가진다. 필수파라메터는 다음과 같다.
· 적외 LED(19)의 반구형발광부의 반경 : rp
· 측거거리범위 : LN(근접거리)∼무한거리
· 투광렌즈(20)의 촛점길이 : fL
· 수광렌즈(22)의 촛점길이 : fp
· 기선길이, 즉 투광렌즈와 수광렌즈간의 거리 : dp
· 광위치검출기(21)의 수광면의 유효길이 : 1
· 광위치검출기(21)의 수광면의 폭 : W
피사체가 무한한 원거리에 놓여있는 경우에 있어서, 광스폿의 위치, 즉 측거장치의 광위치검출기(21)상의 스폿의 휘도중심은, 이론적으로 수광면의 중심(제6도 혹은 제1도(b)에 도시한 좌표계에서 Z=O)에 놓인다. 피사체가 측거장치로부터 LN(근접거리)만큼 떨어져 있는 경우에, 광스폿은 다음과 같이 표시되는 위치에 놓인다.
Z=fp·dp/LN[1]
따라서 광스폿의 이동범위는
Z=O 내지 Z=fp ·dp/LN[2]
이다. 광스폿의 크기를 고려하면, 광스폿의 이동범위는
Z=-rp*내지 Z=rp*+fp·dp/LN[3]
식중 rp*=rp·(fp/fL) [4]
이다. 상기식에 있어서, rp*는 광위치검출기(21)상의 광스폿의 반경을 나타낸다. 따라서, 차광부재(2)의 위치는 식 [3]에 의해 주어진 범위를 벗어나게 된다.
적외 LED의 발광부의 반경이 0.35mm, 측거범위가 1.2m(LN: 근접거리) 내지 무한거리, 투광렌즈 및 수광렌즈의 촛점길이가 각각 25mm, 기선길이(dp)가 40mm, 광위치검출기(21)의 수광면의 유효길이(I)이 3mm라고 가정한다. 광스폿의 중심은 제1도(b)에 정의된 좌표계의 Z=0 내지 Z=0.833의 범위에서 이동한다. 광스폿은 투광렌즈와 수광렌즈의 수차가 없는 경우에는 반경이 0.35mm인 원을 그린다. 이때, 광스폿의 이동범위는 Z=-0.35mm 내지 Z=1.183mm이다. 차광부재(2)에 다소의 허용오차를 제공하기 위해서 차광부재(2)는 Z＜-0.65mm 범위에서 성형된다. 이것은 제1도(b)의 1*=0.65와 등가이다. 차광부재(2)는 광위치 검출기(21)을 형성하는 반도체 제조과정중의 알루미늄전극패턴형성과 동시에 형성된다.
이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따르면, 광위치검출기의 수광면중 광스폿이 형성되지 않는 일부는 알루미늄전극패턴을 형성하는 제조과정중의 전극과 일체성형되는 알루미늄막으로 피복된다. 따라서, 피사체가 고휘도하에 있는 경우에 야기되는 기능장애와 적외 LED의 플레어성분에 의해 발행되는 즉거오차를 대폭 감소시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 보호막(5)는 반드시 투명해야 하는 것이 아니라, 광위치검출기에 반응하는 파장(제5도)의 충분한 투과율을 가지는 막이면 된다. 따라서, 보호막(5)는 한예로서 800nm 이상의 파장의 광을 투과하는 물질로 성형할 수 있다.
또한 알루미늄차광부재는 400nm 이상의 파장의 광을 차단하는 금속박 혹은 도료등의 다른 부재로 대치할 수 있다.
제2도 및 제3도는 각각 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예는 차광부재의 허용오차가 제1실시예의 허용오차보다 감소된 것을 특징으로 하며, 이것은 광스폿크기의 정밀한 측거과 광위치 검출기의 정밀한 설치를 조건으로 한다. 특히, 제2도에 도시한 실시예에 있어서, 제2전극(2a)와 동시에 형성되는 차광부재(2)는 증가된 영역과 감소된 측허용오차를 가진다. 제3도에 도시한 실시예에 있어서, 미소부가 차광부재(2)는 제1전극(1)과 동시형성되고, 차광부재의 영역은 Z＜-0.35mm 및 Z＞1.183mm이고, 유효 수광면의 폭(W)는 W＞0.70mm이다. 이 실시예에 있어서, 차광부재의 영역은 증가된다. 이 실시예는 제1실시예와 비교할때, 투사광의 플레어성분에 의한 기능장애와, 고휘도하의 쇼트잡음증가에 의한 기능장애를 상당히 감소장애와, 고휘도하의 쇼트잡음증가에 의한 기능장애를 상당히 감소시키고, 이것은 광스폿크기의 정밀한 결정과 광위치검출기의 정밀한 설치를 조건으로 한다.

Claims (9)

  1. 피사체와 광비임을 투광하고, 피사체의 반사광비임을 수광하여, 광위치검출기상의 반사비임수광위치로부터 피사체의 거리를 측거하는 측거장치용 반도체광위치검출기(4)에 있어서, 반사비임의 광스폿의 형성되지 않은 광위치검출기 수광면(24)의 일부가 불요광을 차단하는 차광부재(2)로 피복되는 것을 특징으로 하는 반도체광위치검출기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수광면(24)은 전극부를 제외하고는 비도전성물질로 성형된 보호막(5)으로 피복되고, 상기 차광부재(2)는 보호막상(5)에 형성되는 것을 특징으로하는 반도체광위치검출기.
  3. 제1항에있어서, 상기차광부재(2)는 알루미튬으로 성형된 막인것을 특징으로 하는 반도체광위치검출기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 차광부재(2)는 광위치 검출기(4)의 전극부(2a)가 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 반도체광위치검출기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 차광부재(2)는 400nm 이상의 파장을 가지는 광을 차단하는 것을 특징으로 하는 반도체광위치검출기.
  6. 피사체의 거리를 측거하는 측거장치용 반도체광위치검출기에 있어서, 피사체의 반사광비임이 광스폿을 형성하는 수광면을 가지는 PIN 광다이오우드(25)와, PIN 광다이오우드에 의해 발생된 광전류를 꺼내도록 수광면의 양단에 형성된 전극(1)(2a)과, 불요광을 차단하도록 광스폿이 형성되지 않은 수광면(24)의 일부에 형성된 차광부재(2)를 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 반도체광위치검출기.
  7. 제6항에 있어서, 수광면(24)과 차광부재(2)간에 형성된 비도전성물질의 투명보호막(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체광위치검출기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 차광부재(2)는 전극(1),(2a) 중의 적어도 하나와 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 반도체광위치검출기.
  9. 제6항에 있어서, 상기 차광부재(2)는 400nm 이상의 파장을 가지는 광을 차단하는 것을 특징으로 하는 반도체광위치 검출기.
KR1019860004995A 1985-06-27 1986-06-23 반도체광위치 검출기 KR900007990B1 (ko)

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