JP3315938B2 - 半導体暗像位置検出素子 - Google Patents
半導体暗像位置検出素子Info
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/95—Circuit arrangements
- H10F77/953—Circuit arrangements for devices having potential barriers
- H10F77/957—Circuit arrangements for devices having potential barriers for position-sensitive photodetectors, e.g. lateral-effect photodiodes or quadrant photodiodes
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- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体暗像位置検
出素子に関し、さらに詳細には、明るい背景中に存在す
る暗い標点などの暗点像の像位置（暗像位置）を高速に
検出するための半導体暗像位置検出素子に関するもので
あり、特に、各種自動化装置における非接触な光学的位
置決め用センサや各種の光学的計測装置に用いられて高
速かつ簡便な検出システムや計測システムを実現するた
めに好適な半導体暗像位置検出素子に関する。
出素子に関し、さらに詳細には、明るい背景中に存在す
る暗い標点などの暗点像の像位置（暗像位置）を高速に
検出するための半導体暗像位置検出素子に関するもので
あり、特に、各種自動化装置における非接触な光学的位
置決め用センサや各種の光学的計測装置に用いられて高
速かつ簡便な検出システムや計測システムを実現するた
めに好適な半導体暗像位置検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、暗い背景中に存在する明るい
標点などの輝点（明点）の像位置を簡便かつ高速に検出
するためのセンサとして、半導体像位置検出素子（Ｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）が
知られている。
標点などの輝点（明点）の像位置を簡便かつ高速に検出
するためのセンサとして、半導体像位置検出素子（Ｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）が
知られている。
【０００３】一般に、半導体像位置検出素子は、光電層
と、当該光電層に積層された分割抵抗体層と、当該分割
抵抗体層に接続された信号電流出力端子とを有して構成
されている。こうした半導体像位置検出素子は、輝点か
ら照射される光が光電層に入射されると当該光電層にお
いて光電流が生成されることになり、この光電層で生成
された光電流を分割抵抗体層に流入させ、分割抵抗体層
における光電流の流入部と信号電流出力端子との間の抵
抗値に応じて分配される光電流値に基づいて、光電層へ
の入射光の重心的位置を算出するという基本原理に基づ
いて構成されているものである。
と、当該光電層に積層された分割抵抗体層と、当該分割
抵抗体層に接続された信号電流出力端子とを有して構成
されている。こうした半導体像位置検出素子は、輝点か
ら照射される光が光電層に入射されると当該光電層にお
いて光電流が生成されることになり、この光電層で生成
された光電流を分割抵抗体層に流入させ、分割抵抗体層
における光電流の流入部と信号電流出力端子との間の抵
抗値に応じて分配される光電流値に基づいて、光電層へ
の入射光の重心的位置を算出するという基本原理に基づ
いて構成されているものである。
【０００４】ここで、上記した基本原理に基づいて構成
された従来の半導体像位置検出素子について、添付の図
面を参照しながら詳細に説明することとする。
された従来の半導体像位置検出素子について、添付の図
面を参照しながら詳細に説明することとする。
【０００５】即ち、図１には従来の半導体像位置検出素
子の構造の概念図が示されており、図２には図１に示す
半導体像位置検出素子における像位置検出演算の原理を
示す等価回路の概念図が示されているが、半導体像位置
検出素子は、Ｐ型半導体層Ｐと、このＰ型半導体層Ｐの
底面側に積層された絶縁体層Ｉと、この絶縁体層Ｉの底
面側に積層されたＮ型半導体層Ｎと、Ｐ型半導体層Ｐの
表面側に積層された像位置演算用の抵抗体層ＲＰと、こ
の抵抗体層ＲＰの表面側の両端部位に形成された信号電
流出力端子Ａおよび信号電流出力端子Ｂと、Ｎ型半導体
層Ｎの底面側の中央部位に形成されたバイアス端子Ｃと
を有して構成されている。
子の構造の概念図が示されており、図２には図１に示す
半導体像位置検出素子における像位置検出演算の原理を
示す等価回路の概念図が示されているが、半導体像位置
検出素子は、Ｐ型半導体層Ｐと、このＰ型半導体層Ｐの
底面側に積層された絶縁体層Ｉと、この絶縁体層Ｉの底
面側に積層されたＮ型半導体層Ｎと、Ｐ型半導体層Ｐの
表面側に積層された像位置演算用の抵抗体層ＲＰと、こ
の抵抗体層ＲＰの表面側の両端部位に形成された信号電
流出力端子Ａおよび信号電流出力端子Ｂと、Ｎ型半導体
層Ｎの底面側の中央部位に形成されたバイアス端子Ｃと
を有して構成されている。
【０００６】なお、上記した半導体像位置検出素子Ｓに
おいては、Ｐ型半導体層Ｐと絶縁体層ＩとＮ型半導体層
Ｎとにより光電層Ｓが形成され、抵抗体層ＲＰにより分
割抵抗体層が形成されることになる。
おいては、Ｐ型半導体層Ｐと絶縁体層ＩとＮ型半導体層
Ｎとにより光電層Ｓが形成され、抵抗体層ＲＰにより分
割抵抗体層が形成されることになる。
【０００７】こうした半導体像位置検出素子において
は、抵抗体層ＲＰの表面側から光Ｌが照射されると、光
Ｌの入射位置における光電層Ｓで生成された光電流は抵
抗体層ＲＰに流入し、この抵抗体層ＲＰに流入した光電
流は、当該光電流が抵抗体層Ｒ Ｐに流入した位置と信号
電流出力端子Ａおよび信号電流出力端子Ｂとの間の抵抗
値に応じて分配され、出力信号電流ＩＡおよび出力信号
電流ＩＢとして信号電流出力端子Ａおよび信号電流出力
端子Ｂから出力されることになる（図２参照）。なお、
符号ＩＣは、バイアス端子Ｃに出力されるバイアス電流
を示す。
は、抵抗体層ＲＰの表面側から光Ｌが照射されると、光
Ｌの入射位置における光電層Ｓで生成された光電流は抵
抗体層ＲＰに流入し、この抵抗体層ＲＰに流入した光電
流は、当該光電流が抵抗体層Ｒ Ｐに流入した位置と信号
電流出力端子Ａおよび信号電流出力端子Ｂとの間の抵抗
値に応じて分配され、出力信号電流ＩＡおよび出力信号
電流ＩＢとして信号電流出力端子Ａおよび信号電流出力
端子Ｂから出力されることになる（図２参照）。なお、
符号ＩＣは、バイアス端子Ｃに出力されるバイアス電流
を示す。
【０００８】ここで、抵抗体層ＲＰの抵抗率が一様であ
るとすると、抵抗値は、光電流が抵抗体層ＲＰに流入し
た位置と信号電流出力端子Ａおよび信号電流出力端子Ｂ
との間の距離に比例するので、光Ｌの入射位置の情報ｘ
（抵抗体層ＲＰの中心位置からのずれ率に相当する。）
は、 ｘ＝（ＩＡ−ＩＢ）／（ＩＡ＋ＩＢ） ・・・ （１） で示す式（１）で求められることになる。
るとすると、抵抗値は、光電流が抵抗体層ＲＰに流入し
た位置と信号電流出力端子Ａおよび信号電流出力端子Ｂ
との間の距離に比例するので、光Ｌの入射位置の情報ｘ
（抵抗体層ＲＰの中心位置からのずれ率に相当する。）
は、 ｘ＝（ＩＡ−ＩＢ）／（ＩＡ＋ＩＢ） ・・・ （１） で示す式（１）で求められることになる。
【０００９】ところで、図１ならびに図２に示した半導
体像位置検出素子においては、光電層Ｓは連続したもの
として、また、像位置演算用の分割抵抗たる抵抗体層Ｒ
Ｐは光電層Ｓに重ね合わせた薄膜として構成されている
ものである。
体像位置検出素子においては、光電層Ｓは連続したもの
として、また、像位置演算用の分割抵抗たる抵抗体層Ｒ
Ｐは光電層Ｓに重ね合わせた薄膜として構成されている
ものである。
【００１０】しかしながら、像位置演算用の分割抵抗た
る抵抗体層ＲＰを形成する際に、所定の抵抗率をもった
一様な薄膜として安定的に形成することはそれほど容易
なことではなく、しばしば抵抗率を一様にすることがで
きずに抵抗率分布がばらついてしまい、それが像位置検
出誤差の一つの要因となるという問題点があった。
る抵抗体層ＲＰを形成する際に、所定の抵抗率をもった
一様な薄膜として安定的に形成することはそれほど容易
なことではなく、しばしば抵抗率を一様にすることがで
きずに抵抗率分布がばらついてしまい、それが像位置検
出誤差の一つの要因となるという問題点があった。
【００１１】こうした問題点を解決するために、光電層
を分割抵抗体層とは独立して複数に分離された分割構造
の分離光電層として製作し、また、分割抵抗体層を分離
光電層とは離れた位置に集中抵抗として安定的に製作
し、個々に分離分割された構造の分離光電層で生成され
る光電流を分割抵抗体層の対応した位置に集中的に流入
させるようにした分離光電素子型の半導体像位置検出素
子が案出されている。図３には、こうした分離光電素子
型の半導体像位置検出素子の原理を示す等価回路の概念
図が示されている。
を分割抵抗体層とは独立して複数に分離された分割構造
の分離光電層として製作し、また、分割抵抗体層を分離
光電層とは離れた位置に集中抵抗として安定的に製作
し、個々に分離分割された構造の分離光電層で生成され
る光電流を分割抵抗体層の対応した位置に集中的に流入
させるようにした分離光電素子型の半導体像位置検出素
子が案出されている。図３には、こうした分離光電素子
型の半導体像位置検出素子の原理を示す等価回路の概念
図が示されている。
【００１２】図３において、符号Ｓｇは、分離光電素子
型の半導体像位置検出素子における分離光電層を示して
いる。こうした分離光電素子型の半導体像位置検出素子
により、像位置演算用の分割抵抗として抵抗体層ＲＰを
安定的に製作でき、像位置検出誤差を低減させて像位置
検出の安定性を向上させることができるものである。
型の半導体像位置検出素子における分離光電層を示して
いる。こうした分離光電素子型の半導体像位置検出素子
により、像位置演算用の分割抵抗として抵抗体層ＲＰを
安定的に製作でき、像位置検出誤差を低減させて像位置
検出の安定性を向上させることができるものである。
【００１３】ここで、上記した図１乃至図３に示すいず
れの半導体像位置検出素子のいずれの構成においても、
光Ｌを照射することにより生成された光電流は、出力信
号電流ＩＡとして信号電流出力端子Ａから出力され、出
力信号電流ＩＢとして信号電流出力端子Ｂから出力され
ることになる（図２ならびに図３参照）。従って、出力
信号電流ＩＡならびに出力信号電流ＩＢを用いて式
（１）に基づいて演算することによって、アナログ回路
の演算により輝点像の位置を極めて高速に算出できるこ
とになる。
れの半導体像位置検出素子のいずれの構成においても、
光Ｌを照射することにより生成された光電流は、出力信
号電流ＩＡとして信号電流出力端子Ａから出力され、出
力信号電流ＩＢとして信号電流出力端子Ｂから出力され
ることになる（図２ならびに図３参照）。従って、出力
信号電流ＩＡならびに出力信号電流ＩＢを用いて式
（１）に基づいて演算することによって、アナログ回路
の演算により輝点像の位置を極めて高速に算出できるこ
とになる。
【００１４】ところで、上記した半導体像位置検出素子
は、いずれも暗い背景中に存在する輝点（明点）の像位
置を検出するものであり、明るい背景中に存在する暗点
像の位置を検出することはできないものであった。
は、いずれも暗い背景中に存在する輝点（明点）の像位
置を検出するものであり、明るい背景中に存在する暗点
像の位置を検出することはできないものであった。
【００１５】つまり、上記した原理に基づく従来の半導
体像位置検出素子においては、輝点像の最明点の位置で
はなく検出領域に投射された光の全体の重心位置が算出
されることになるものであり、暗い背景中で発光してい
る輝点の位置を検出することのできる半導体像位置検出
素子は広く普及している。
体像位置検出素子においては、輝点像の最明点の位置で
はなく検出領域に投射された光の全体の重心位置が算出
されることになるものであり、暗い背景中で発光してい
る輝点の位置を検出することのできる半導体像位置検出
素子は広く普及している。
【００１６】しかしながら、現在までのところ、明るい
背景中に存在する暗点像の暗像位置を高速かつ簡便に検
出するための素子は実現されていないものであった。
背景中に存在する暗点像の暗像位置を高速かつ簡便に検
出するための素子は実現されていないものであった。
【００１７】従って、一般に明るい背景中に存在する暗
点像の暗像位置を検出するためには、固体撮像素子など
により暗点像を映像として情報処理手段に取り込み、画
像処理技術を用いて当該暗点像の暗像位置を検出する方
法が採用されていたが、検出速度が遅いという問題点が
があった。
点像の暗像位置を検出するためには、固体撮像素子など
により暗点像を映像として情報処理手段に取り込み、画
像処理技術を用いて当該暗点像の暗像位置を検出する方
法が採用されていたが、検出速度が遅いという問題点が
があった。
【００１８】このため、明るい背景中に存在する暗い標
点などの暗点像の暗像位置を高速かつ簡便に検出するこ
のできる素子の案出が強く望まれていた。
点などの暗点像の暗像位置を高速かつ簡便に検出するこ
のできる素子の案出が強く望まれていた。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来からの強い要望に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、明るい背景中に存在する暗い
標点などの暗点像の暗像位置を、従来の半導体像位置検
出素子による輝点位置の検出と同様に、高速かつ簡便に
検出することができるようにした半導体暗像位置検出素
子を提供しようとするものである。
うな従来からの強い要望に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、明るい背景中に存在する暗い
標点などの暗点像の暗像位置を、従来の半導体像位置検
出素子による輝点位置の検出と同様に、高速かつ簡便に
検出することができるようにした半導体暗像位置検出素
子を提供しようとするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による半導体暗像位置検出素子は、明るい背
景中に存在する暗い標点などの暗点像の位置を簡便かつ
高速に検出できるように、入射光に応じた光電流を生成
する光電層と、この光電層で生成された光電流が入射光
の入射位置に対応して流入する抵抗体層と、この抵抗体
層に流入する光電流の電流分布がほぼ一様になるように
光電流の不足分の電流を補充するための補充手段たる第
二の抵抗体とを有して構成されている。
に、本発明による半導体暗像位置検出素子は、明るい背
景中に存在する暗い標点などの暗点像の位置を簡便かつ
高速に検出できるように、入射光に応じた光電流を生成
する光電層と、この光電層で生成された光電流が入射光
の入射位置に対応して流入する抵抗体層と、この抵抗体
層に流入する光電流の電流分布がほぼ一様になるように
光電流の不足分の電流を補充するための補充手段たる第
二の抵抗体とを有して構成されている。
【００２１】ここで、光電流の不足分を補充する電流
は、この第二の抵抗体の光電流が抵抗体層へ流入する位
置に対応した部分から供給されて、その光電流の不足分
を補充する電流が、第二の抵抗体上の光電流の不足分を
補充する電流の供給部分と第二の抵抗体の両端に位置す
る信号電流出力端子との間の抵抗値に応じた割合で分配
されて、光電流の不足分を補充する電流の供給区間全域
にわたり加え合わされた電流として信号電流出力端子か
ら出力されるようになされている。
は、この第二の抵抗体の光電流が抵抗体層へ流入する位
置に対応した部分から供給されて、その光電流の不足分
を補充する電流が、第二の抵抗体上の光電流の不足分を
補充する電流の供給部分と第二の抵抗体の両端に位置す
る信号電流出力端子との間の抵抗値に応じた割合で分配
されて、光電流の不足分を補充する電流の供給区間全域
にわたり加え合わされた電流として信号電流出力端子か
ら出力されるようになされている。
【００２２】そして、信号電流出力端子により検出され
た信号電流を、従来の半導体像位置検出素子におけると
同じように演算処理することによって、明るい背景中に
存在する暗い標点などの暗点像の位置を高速かつ簡便に
検出することができる。
た信号電流を、従来の半導体像位置検出素子におけると
同じように演算処理することによって、明るい背景中に
存在する暗い標点などの暗点像の位置を高速かつ簡便に
検出することができる。
【００２３】ここで、上記した半導体暗像検出素子の原
理について説明すると、半導体暗像検出素子の光電層
は、光の量に応じた光電流が流れる一種の電流源（内部
抵抗大）と考えることができるので、光電流の不足分を
補充するための補充手段としての外部に接続する第二の
抵抗体の抵抗値が内部抵抗に比較して小さい範囲内にあ
るならば、光電流は当該第二の抵抗体の抵抗値に関わら
ず入射される光量によって定められる値となる。
理について説明すると、半導体暗像検出素子の光電層
は、光の量に応じた光電流が流れる一種の電流源（内部
抵抗大）と考えることができるので、光電流の不足分を
補充するための補充手段としての外部に接続する第二の
抵抗体の抵抗値が内部抵抗に比較して小さい範囲内にあ
るならば、光電流は当該第二の抵抗体の抵抗値に関わら
ず入射される光量によって定められる値となる。
【００２４】従って、光電流が抵抗体層へ流入する部分
における電圧は、光電流に対応した値となる。
における電圧は、光電流に対応した値となる。
【００２５】さて、光電流が抵抗体層へ流入する部分に
上記補充手段としての第二の抵抗体を通じて電流を注入
する状態を考えると、当該第二の抵抗体から注入される
電流は小さい光電流が流入する部分で大きくなり、大き
な光電流が流入する部分では小さくなり、光電流の分布
に相補的な分布を有する電流が注入され、それが上記補
充手段としての第二の抵抗体の両端から供給されること
になる。
上記補充手段としての第二の抵抗体を通じて電流を注入
する状態を考えると、当該第二の抵抗体から注入される
電流は小さい光電流が流入する部分で大きくなり、大き
な光電流が流入する部分では小さくなり、光電流の分布
に相補的な分布を有する電流が注入され、それが上記補
充手段としての第二の抵抗体の両端から供給されること
になる。
【００２６】従って、上記検出区間の両端に位置する信
号電流出力端子から信号電流を検出し、従来の半導体像
位置検出素子におけるのと同様な演算することによっ
て、明るい背景中に存在する暗い標点などの暗点像の重
心的位置を算出できることになる。
号電流出力端子から信号電流を検出し、従来の半導体像
位置検出素子におけるのと同様な演算することによっ
て、明るい背景中に存在する暗い標点などの暗点像の重
心的位置を算出できることになる。
【００２７】このため、本発明による半導体暗像位置検
出素子によれば、従来においては不可能であった明るい
背景中に存在する暗い標点などの暗点像位置を、従来か
らの半導体像位置検出素子におけるのと同様の原理に基
づいて高速かつ簡便に検出することが可能となり、種々
の計測システムに応用することができるようになる。
出素子によれば、従来においては不可能であった明るい
背景中に存在する暗い標点などの暗点像位置を、従来か
らの半導体像位置検出素子におけるのと同様の原理に基
づいて高速かつ簡便に検出することが可能となり、種々
の計測システムに応用することができるようになる。
【００２８】即ち、本発明のうち請求項１に記載の発明
による半導体暗像位置検出素子は、光が入射された部分
で入射された光の強度に応じた光電流を生成する光電層
と、上記光電層において生成された上記光電流が上記光
の入射位置に対応した部分より流入する抵抗体層と、上
記光の入射位置に対応した上記抵抗体層へ流入する電流
の分布が検出範囲全体にわたりほぼ一様になるように上
記光電流の不足分の電流を補充流入させるための、上記
光電層に対応して配設された第二の抵抗体と、上記第二
の抵抗体の両端に配設された信号電流出力端子とを有
し、上記光電流の不足分を補充するための電流が、上記
第二の抵抗体の上記光電流が上記抵抗体層へ流入する位
置に対応した部分から供給され、上記光電流の不足分を
補充するための電流が、上記第二の抵抗体上の上記光電
流の不足分を補充するための電流の供給部分と上記信号
電流出力端子との間の抵抗値に応じた割合で分配され、
上記光電流の不足分を補充するための電流の供給区間全
域にわたり加え合わされた電流として信号電流出力端子
から出力されるようにしたものである。
による半導体暗像位置検出素子は、光が入射された部分
で入射された光の強度に応じた光電流を生成する光電層
と、上記光電層において生成された上記光電流が上記光
の入射位置に対応した部分より流入する抵抗体層と、上
記光の入射位置に対応した上記抵抗体層へ流入する電流
の分布が検出範囲全体にわたりほぼ一様になるように上
記光電流の不足分の電流を補充流入させるための、上記
光電層に対応して配設された第二の抵抗体と、上記第二
の抵抗体の両端に配設された信号電流出力端子とを有
し、上記光電流の不足分を補充するための電流が、上記
第二の抵抗体の上記光電流が上記抵抗体層へ流入する位
置に対応した部分から供給され、上記光電流の不足分を
補充するための電流が、上記第二の抵抗体上の上記光電
流の不足分を補充するための電流の供給部分と上記信号
電流出力端子との間の抵抗値に応じた割合で分配され、
上記光電流の不足分を補充するための電流の供給区間全
域にわたり加え合わされた電流として信号電流出力端子
から出力されるようにしたものである。
【００２９】また、本発明のうち請求項２に記載の発明
による半導体暗像位置検出素子は、本発明のうち請求項
１に記載の発明による半導体暗像位置検出素子におい
て、上記光電層は光の強度に応じた光電流を生成する部
位が複数部分に分離されてそれぞれが独立の光電素子と
して動作するように構成され、上記複数に分離された光
電素子で生成された光電流がそれぞれの位置に対応した
上記抵抗体層に流入するように構成されたものである。
による半導体暗像位置検出素子は、本発明のうち請求項
１に記載の発明による半導体暗像位置検出素子におい
て、上記光電層は光の強度に応じた光電流を生成する部
位が複数部分に分離されてそれぞれが独立の光電素子と
して動作するように構成され、上記複数に分離された光
電素子で生成された光電流がそれぞれの位置に対応した
上記抵抗体層に流入するように構成されたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面に基づいて、本
発明による半導体暗像位置検出素子の実施の形態の一例
を詳細に説明するものとする。
発明による半導体暗像位置検出素子の実施の形態の一例
を詳細に説明するものとする。
【００３１】なお、図４乃至図５において、図１乃至図
３に示す構成と同一あるいは相当する構成については、
それぞれ同一の符号を用いて示すことにより、その詳細
な説明は省略する。
３に示す構成と同一あるいは相当する構成については、
それぞれ同一の符号を用いて示すことにより、その詳細
な説明は省略する。
【００３２】即ち、図４には、本発明による半導体暗像
位置検出素子の実施の形態の一例が示されており、この
半導体暗像位置検出素子は、光電層Ｓにおいて入射光に
応じて生成されて、光電層Ｓにおける光入射位置に対応
して抵抗体層ＲＰに流入する光電流に対して、抵抗体層
ＲＰを流れる電流の分布がほぼ一様になるように光電流
の不足分を補充する補充手段たる第二の抵抗体として、
光電層Ｓの所定の区間毎に分割して配置された抵抗体Ｒ
ｄよりなる分割抵抗を備えている。
位置検出素子の実施の形態の一例が示されており、この
半導体暗像位置検出素子は、光電層Ｓにおいて入射光に
応じて生成されて、光電層Ｓにおける光入射位置に対応
して抵抗体層ＲＰに流入する光電流に対して、抵抗体層
ＲＰを流れる電流の分布がほぼ一様になるように光電流
の不足分を補充する補充手段たる第二の抵抗体として、
光電層Ｓの所定の区間毎に分割して配置された抵抗体Ｒ
ｄよりなる分割抵抗を備えている。
【００３３】なお、符号Ｄはバイアス端子であり、符号
Ｉｄはバイアス端子Ｄから出力されるバイアス電流であ
り、符号Ｓｄは干渉防止用ダイオードである。
Ｉｄはバイアス端子Ｄから出力されるバイアス電流であ
り、符号Ｓｄは干渉防止用ダイオードである。
【００３４】従って、この半導体暗像位置検出素子は、
分割抵抗を構成する各抵抗体Ｒｄにおいて、光電層Ｓに
おける光入射位置に対応した抵抗体Ｒｄから光電流の不
足分を補充する電流を供給するようにし、その光電流の
不足分を補充する補充電流が光入射位置、即ち、光電流
が抵抗体層ＲＰへ流入する位置に対応した当該抵抗体Ｒ
ｄの部分と信号電流出力端子Ａ、Ｂの端子間の抵抗値に
応じて分配され、信号電流出力端子Ａ、Ｂから信号電流
として検出されるものである。
分割抵抗を構成する各抵抗体Ｒｄにおいて、光電層Ｓに
おける光入射位置に対応した抵抗体Ｒｄから光電流の不
足分を補充する電流を供給するようにし、その光電流の
不足分を補充する補充電流が光入射位置、即ち、光電流
が抵抗体層ＲＰへ流入する位置に対応した当該抵抗体Ｒ
ｄの部分と信号電流出力端子Ａ、Ｂの端子間の抵抗値に
応じて分配され、信号電流出力端子Ａ、Ｂから信号電流
として検出されるものである。
【００３５】なお、抵抗体層ＲＰと抵抗体Ｒｄとの抵抗
値の大きさは、 ＲＰ＜＜Ｒｄ となるように設定ことが望ましい。
値の大きさは、 ＲＰ＜＜Ｒｄ となるように設定ことが望ましい。
【００３６】ここで、図６（ａ）には従来の半導体像位
置検出素子を用いて輝点像を検出する場合における光電
流密度分布の概念図が示されており、図６（ｂ）には上
記した実施の形態を用いて暗点像を検出する場合におけ
る光電流密度分布の概念図が示されている。
置検出素子を用いて輝点像を検出する場合における光電
流密度分布の概念図が示されており、図６（ｂ）には上
記した実施の形態を用いて暗点像を検出する場合におけ
る光電流密度分布の概念図が示されている。
【００３７】また、図７（ａ）には上記した実施の形態
を用いて暗点像を検出する場合における光電流密度分布
の概念図が示されており、図７（ｂ）には上記した実施
の形態を用いて暗点像を検出する場合における補充電流
密度分布の概念図が示されている。
を用いて暗点像を検出する場合における光電流密度分布
の概念図が示されており、図７（ｂ）には上記した実施
の形態を用いて暗点像を検出する場合における補充電流
密度分布の概念図が示されている。
【００３８】こうした補充電流が、分割抵抗における補
充電流の流入位置と信号電流出力端子Ａ、Ｂとの間の抵
抗値に従って信号電流出力端子Ａ、Ｂに配分されるの
で、信号電流出力端子Ａ、Ｂからの出力電流を従来の半
導体像位置検出素子の場合と同様に演算することによっ
て、暗点像の位置を算出することができるものである。
充電流の流入位置と信号電流出力端子Ａ、Ｂとの間の抵
抗値に従って信号電流出力端子Ａ、Ｂに配分されるの
で、信号電流出力端子Ａ、Ｂからの出力電流を従来の半
導体像位置検出素子の場合と同様に演算することによっ
て、暗点像の位置を算出することができるものである。
【００３９】また、図５は本発明による半導体暗像位置
検出素子の実施の形態の他の例を示す等価回路であり、
この半導体暗像位置検出素子の光電層Ｓは、分離光電層
Ｓｇにより構成されている。
検出素子の実施の形態の他の例を示す等価回路であり、
この半導体暗像位置検出素子の光電層Ｓは、分離光電層
Ｓｇにより構成されている。
【００４０】図４に示す光電層Ｓが連続的な場合より
も、図５に示すように、分離光電層Ｓｇとして光電層Ｓ
を形成した場合の方が、製作プロセス上この原理により
忠実に動作する半導体暗像位置検出素子を容易に実現で
きる。
も、図５に示すように、分離光電層Ｓｇとして光電層Ｓ
を形成した場合の方が、製作プロセス上この原理により
忠実に動作する半導体暗像位置検出素子を容易に実現で
きる。
【００４１】なお、回路内に干渉防止用ダイオードＳｄ
を挿入することによって、補充電流を流入する際におけ
る隣接部分同士の干渉を回避することができるようにな
る。
を挿入することによって、補充電流を流入する際におけ
る隣接部分同士の干渉を回避することができるようにな
る。
【００４２】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、明るい視野中の暗い像位置、即ち、明るい
背景中に設定された暗い標点（暗像）の位置を、従来の
半導体像位置検出素子による輝点位置の検出と同様に、
高速かつ簡便に検出することができるようにした半導体
暗像位置検出素子を提供することができるという優れた
効果を奏する。
ているので、明るい視野中の暗い像位置、即ち、明るい
背景中に設定された暗い標点（暗像）の位置を、従来の
半導体像位置検出素子による輝点位置の検出と同様に、
高速かつ簡便に検出することができるようにした半導体
暗像位置検出素子を提供することができるという優れた
効果を奏する。
【図１】従来の半導体像位置検出素子の構造の概念図で
ある。
ある。
【図２】図１に示す半導体像位置検出素子における像位
置検出演算の原理を示す等価回路の概念図である。
置検出演算の原理を示す等価回路の概念図である。
【図３】分離光電素子型の半導体像位置検出素子の原理
を示す等価回路の概念図である。
を示す等価回路の概念図である。
【図４】本発明による半導体暗像位置検出素子の原理を
示す等価回路の一例を示す概念図であり、この半導体暗
像位置検出素子は連続光電素子型の半導体像位置検出素
子である。
示す等価回路の一例を示す概念図であり、この半導体暗
像位置検出素子は連続光電素子型の半導体像位置検出素
子である。
【図５】本発明による半導体暗像位置検出素子の原理を
示す等価回路の一例を示す概念図であり、この半導体暗
像位置検出素子は分離光電素子型の半導体像位置検出素
子である。
示す等価回路の一例を示す概念図であり、この半導体暗
像位置検出素子は分離光電素子型の半導体像位置検出素
子である。
【図６】（ａ）は従来の半導体像位置検出素子を用いて
輝点像を検出する場合における光電流密度分布の概念図
であり、（ｂ）は本発明による半導体暗像位置検出素子
を用いて暗点像を検出する場合における光電流密度分布
の概念図である。
輝点像を検出する場合における光電流密度分布の概念図
であり、（ｂ）は本発明による半導体暗像位置検出素子
を用いて暗点像を検出する場合における光電流密度分布
の概念図である。
【図７】（ａ）は本発明による半導体暗像位置検出素子
を用いて暗点像を検出する場合における光電流密度分布
の概念図であり、（ｂ）は本発明による半導体暗像位置
検出素子を用いて暗点像を検出する場合における補充電
流密度分布の概念図である。
を用いて暗点像を検出する場合における光電流密度分布
の概念図であり、（ｂ）は本発明による半導体暗像位置
検出素子を用いて暗点像を検出する場合における補充電
流密度分布の概念図である。
Ａ，Ｂ 信号電流出力端子 Ｃ バイアス端子 Ｄ バイアス端子 Ｐ Ｐ型抵抗体層 Ｉ 絶縁層 Ｎ Ｎ型層 ＲＰ 像位置演算用分割抵抗 Ｒｄ 抵抗体 Ｓ 光電層 Ｓｇ 分離光電層 ＩＡ、ＩＢ 出力信号電流 ＩＣ バイアス電流 ＩＤ バイアス端子 Ｓｄ 干渉防止用ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 H01L 31/16
Claims (2)
- 【請求項１】 光が入射された部分で入射された光の強
度に応じた光電流を生成する光電層と、 前記光電層において生成された前記光電流が前記光の入
射位置に対応した部分より流入する抵抗体層と、 前記光の入射位置に対応した前記抵抗体層へ流入する電
流の分布が検出範囲全体にわたりほぼ一様になるように
前記光電流の不足分の電流を補充流入させるための、前
記光電層に対応して配設された第二の抵抗体と、 前記第二の抵抗体の両端に配設された信号電流出力端子
とを有し、 前記光電流の不足分を補充するための電流が、前記第二
の抵抗体の前記光電流が前記抵抗体層へ流入する位置に
対応した部分から供給され、前記光電流の不足分を補充
するための電流が、前記第二の抵抗体上の前記光電流の
不足分を補充するための電流の供給部分と前記信号電流
出力端子との間の抵抗値に応じた割合で分配され、前記
光電流の不足分を補充するための電流の供給区間全域に
わたり加え合わされた電流として信号電流出力端子から
出力されるものである半導体暗像位置検出素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体暗像位置検出素
子において、 前記光電層は光の強度に応じた光電流を生成する部位が
複数部分に分離されてそれぞれが独立の光電素子として
動作するように構成され、 前記複数に分離された光電素子で生成された光電流がそ
れぞれの位置に対応した前記抵抗体層に流入するように
構成されたものである半導体暗像位置検出素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33036298A JP3315938B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 半導体暗像位置検出素子 |
| CA002290033A CA2290033C (en) | 1998-11-20 | 1999-11-18 | Semiconductor dark image position sensitive device |
| US09/442,504 US6335523B1 (en) | 1998-11-20 | 1999-11-18 | Semiconductor dark image position sensitive device |
| EP99123031A EP1003225A3 (en) | 1998-11-20 | 1999-11-19 | Semiconductor dark image position sensitive device |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33036298A JP3315938B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 半導体暗像位置検出素子 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000155014A JP2000155014A (ja) | 2000-06-06 |
| JP3315938B2 true JP3315938B2 (ja) | 2002-08-19 |
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|---|---|---|---|
| JP33036298A Expired - Fee Related JP3315938B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 半導体暗像位置検出素子 |
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| EP (1) | EP1003225A3 (ja) |
| JP (1) | JP3315938B2 (ja) |
| KR (1) | KR100581031B1 (ja) |
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| DE102011107645A1 (de) * | 2011-07-12 | 2013-01-17 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Detektieren von Licht |
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| JP3984677B2 (ja) * | 1996-03-19 | 2007-10-03 | 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ | 磁気ディスク装置 |
| JPH1012856A (ja) * | 1996-06-27 | 1998-01-16 | Olympus Optical Co Ltd | 位置検知センサ |
| JP4874939B2 (ja) * | 2007-11-21 | 2012-02-15 | 日本電気通信システム株式会社 | 無線装置およびそれを備えた無線ネットワーク |
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- 1998-11-20 JP JP33036298A patent/JP3315938B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-11-18 CA CA002290033A patent/CA2290033C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-11-18 US US09/442,504 patent/US6335523B1/en not_active Expired - Fee Related
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- 1999-11-19 KR KR1019990051568A patent/KR100581031B1/ko not_active Expired - Fee Related
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