JPH0691279B2 - 半導体位置検出素子 - Google Patents
半導体位置検出素子Info
- Publication number
- JPH0691279B2 JPH0691279B2 JP23551686A JP23551686A JPH0691279B2 JP H0691279 B2 JPH0691279 B2 JP H0691279B2 JP 23551686 A JP23551686 A JP 23551686A JP 23551686 A JP23551686 A JP 23551686A JP H0691279 B2 JPH0691279 B2 JP H0691279B2
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- JP
- Japan
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- layer
- resistance
- film layer
- high resistance
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は照射された入射光の重心的位置を電気信号とし
て検出する半導体位置検出素子（PSD）の構成に係り、
特に位置検出の安定性（再現性）の高い半導体位置検出
素子の構成に関する。
て検出する半導体位置検出素子（PSD）の構成に係り、
特に位置検出の安定性（再現性）の高い半導体位置検出
素子の構成に関する。
照射された入射光の位置を検出する半導体検出器として
はCCDやMOS型固体撮像素子など走査読出し型のものが一
般的であるが、これら走査読出し型の検出器は、位置検
出の再現性を高く保てる可能性はあるが検出速度が、フ
レーム時間で限定されてしまう。走査読出し型の検出器
とは別に、フレーム時間等による検出速度の制限がない
非走査型の半導体位置検出素子（PSD）が知られてい
る。この非走査型の半導体位置検出素子は、片面にｎ型
またはｐ型の拡散層からなる均一な抵抗層を有し、この
抵抗層の端部に設けられた信号取出用電極によって光電
膜層で生成された光電流を抵抗層を介して検出するもの
で、これによって入射位置信号を得ている。この非走査
型の半導体位置検出素子は半導体表面におけるLateral
Photo Effectを利用したもので、瞬時に入射光位置を検
出できる。
はCCDやMOS型固体撮像素子など走査読出し型のものが一
般的であるが、これら走査読出し型の検出器は、位置検
出の再現性を高く保てる可能性はあるが検出速度が、フ
レーム時間で限定されてしまう。走査読出し型の検出器
とは別に、フレーム時間等による検出速度の制限がない
非走査型の半導体位置検出素子（PSD）が知られてい
る。この非走査型の半導体位置検出素子は、片面にｎ型
またはｐ型の拡散層からなる均一な抵抗層を有し、この
抵抗層の端部に設けられた信号取出用電極によって光電
膜層で生成された光電流を抵抗層を介して検出するもの
で、これによって入射位置信号を得ている。この非走査
型の半導体位置検出素子は半導体表面におけるLateral
Photo Effectを利用したもので、瞬時に入射光位置を検
出できる。
従来のPSDでは、光電層の片面にポテンシャル障壁を形
成するための拡散層を兼ねる抵抗層をできるだけ一様に
形成し、この抵抗層の端部に設けられた検出電極で光電
流を検出し、入射位置信号を得ていた。しかしながら、
抵抗層が均一に形成できなかったり、また温度変化等の
条件により安定性に欠けるなどのため、入射位置検出の
安定性（再現性）を高く保つことが困難であり、検出精
度がかなり低下してしまうなどの問題点があった。
成するための拡散層を兼ねる抵抗層をできるだけ一様に
形成し、この抵抗層の端部に設けられた検出電極で光電
流を検出し、入射位置信号を得ていた。しかしながら、
抵抗層が均一に形成できなかったり、また温度変化等の
条件により安定性に欠けるなどのため、入射位置検出の
安定性（再現性）を高く保つことが困難であり、検出精
度がかなり低下してしまうなどの問題点があった。
上述した問題点は本発明の半導体位置検出素子の構成、
即ち 光照射を受けることによって光電流を生成する光電流膜
層、 この光電膜層と接触して設けられ、光導電層の片面にポ
テンシャル障壁を形成するための高抵抗層、 この高抵抗層と接触して設けられ、前記高抵抗層の抵抗
値よりも低抵抗値を有し、外端部に複数の検出電極また
は検出端子が設けられ、かつ前記高抵抗層と異なる材料
により形成された抵抗回路層、及び 前記高抵抗層が設けられたのとは反対の前記光電流膜層
の面に設けられたバイアス電極から構成され、前記光電
膜層に照射された光の入射位置に関する電気信号を検出
する半導体位置検出素子の構成によって解消する。
即ち 光照射を受けることによって光電流を生成する光電流膜
層、 この光電膜層と接触して設けられ、光導電層の片面にポ
テンシャル障壁を形成するための高抵抗層、 この高抵抗層と接触して設けられ、前記高抵抗層の抵抗
値よりも低抵抗値を有し、外端部に複数の検出電極また
は検出端子が設けられ、かつ前記高抵抗層と異なる材料
により形成された抵抗回路層、及び 前記高抵抗層が設けられたのとは反対の前記光電流膜層
の面に設けられたバイアス電極から構成され、前記光電
膜層に照射された光の入射位置に関する電気信号を検出
する半導体位置検出素子の構成によって解消する。
抵抗回路層の抵抗値は、線幅、膜厚、材料あるいは（蛇
行させる等により）長さを調製することにより制御する
ことができる。
行させる等により）長さを調製することにより制御する
ことができる。
光電膜層の光入射位置で生成された光電流は、一旦高抵
抗層を介した後、光入射位置に近い位置で抵抗回路層に
注入され、この注入位置と各検出電極との間の抵抗比に
よって定まる比で注入された電流が分配された各検出電
極へと達し、入射位置検出信号として検出される。
抗層を介した後、光入射位置に近い位置で抵抗回路層に
注入され、この注入位置と各検出電極との間の抵抗比に
よって定まる比で注入された電流が分配された各検出電
極へと達し、入射位置検出信号として検出される。
本発明によると、光電流分割用の抵抗層の抵抗値が実質
的に下がり、また、抵抗回路層を安定な材料を用いて正
確な抵抗値で安定に製作することが容易となるので、温
度変化等による検出電流比の変動が少なく再現性の極め
て高い半導体位置検出素子を実現できる。
的に下がり、また、抵抗回路層を安定な材料を用いて正
確な抵抗値で安定に製作することが容易となるので、温
度変化等による検出電流比の変動が少なく再現性の極め
て高い半導体位置検出素子を実現できる。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。第1a図およ
び第1b図はそれぞれ本発明に従う２次元、位置検出素子
の一実施例の斜視図および断面図である。光電膜層Ｐは
網状抵抗回路層Rnの各交差部に対応する小領域の集まり
となるように小領域間が電気的に区分されている。光電
膜層Ｐの各小領域は高抵抗膜層Rfを介して抵抗回路層Rn
の交差部に設けられた接続導体Ccと電気的に接続する。
即ち、抵抗回路層Rnは、各小領域にこの小領域よりも小
面積の一点で接触している。高抵抗膜層Rfは抵抗回路層
Rnよりも高抵抗を有してなるものである。抵抗回路層Rn
が設けられるのとは反対側の光電膜層Ｐの面には光電膜
層Ｐにバイアス電圧を印加するためのバイアス電極Cbが
設けられている。区分された光電膜層のうちで光照射を
受けたものでは光電流が生成され、抵抗回路層Rnの対応
する交差部へ流れ込む。交差部へ流れ込んだ光電流は抵
抗回路層を通じ抵抗回路層外端部に設けられた検出電極
へ達し検出される。各検出電極で検出される検出電流の
比は、各検出電極へ達するまでの回路の抵抗によって定
まるので、検出電流値を演算することによって光の入射
位置を知ることができる。本実施例における位置検出分
解能は、網状抵抗回路層の網目の細かさによって決定さ
れる。
び第1b図はそれぞれ本発明に従う２次元、位置検出素子
の一実施例の斜視図および断面図である。光電膜層Ｐは
網状抵抗回路層Rnの各交差部に対応する小領域の集まり
となるように小領域間が電気的に区分されている。光電
膜層Ｐの各小領域は高抵抗膜層Rfを介して抵抗回路層Rn
の交差部に設けられた接続導体Ccと電気的に接続する。
即ち、抵抗回路層Rnは、各小領域にこの小領域よりも小
面積の一点で接触している。高抵抗膜層Rfは抵抗回路層
Rnよりも高抵抗を有してなるものである。抵抗回路層Rn
が設けられるのとは反対側の光電膜層Ｐの面には光電膜
層Ｐにバイアス電圧を印加するためのバイアス電極Cbが
設けられている。区分された光電膜層のうちで光照射を
受けたものでは光電流が生成され、抵抗回路層Rnの対応
する交差部へ流れ込む。交差部へ流れ込んだ光電流は抵
抗回路層を通じ抵抗回路層外端部に設けられた検出電極
へ達し検出される。各検出電極で検出される検出電流の
比は、各検出電極へ達するまでの回路の抵抗によって定
まるので、検出電流値を演算することによって光の入射
位置を知ることができる。本実施例における位置検出分
解能は、網状抵抗回路層の網目の細かさによって決定さ
れる。
第2a図および第2b図はそれぞれ本発明に従う２次元位置
検出素子の実施例の斜視図および断面図である。網状抵
抗回路層Rnと一様な面状の高抵抗膜層Rfと、同じく一様
な面状の光電膜層Ｐとを電気的に接合した構造を有して
いる。網状抵抗回路層Rnの抵抗値を光電膜の片面に形成
する高抵抗膜層Rfの抵抗値に比べて低い値、たとえば10
分の１程度の抵抗値となるように作成する。光電膜層Ｐ
の光の入射した位置で生成された光電流は、高抵抗膜層
Rfに達し、高抵抗層を通じて網状抵抗回路層Rnへ達す
る。以後、主として、検出電極に達するまでの網状抵抗
回路層Rnの抵抗値に応じて、分配されて検出電極へと達
し、入射位置を示す電気信号として検出される。この形
式のものでは、検出端子で検出される半導体位置検出素
子全領域内での位置信号電流は、抵抗値の低い網状抵抗
回路によって支配される。したがって、安定性（再現
性）のよい位置検出が可能となる。また、網状抵抗回路
で区分された小領域については、この区分された個々の
領域とその周囲の抵抗回路とで、従来の光電膜層Ｐ、高
抵抗膜層Rf、検出電極で構成された半導体位置検出素子
と同様の構成をなしており、その領域内での入射位置を
示す出力電流が検出電極を構成している周囲の抵抗回路
へと供給される。したがって、全体としての位置検出分
解能は、第１図の構成のように網状抵抗回路層Rnの網目
の細かさによっては支配されず、事実上連続的な検出が
可能となる。なお、この構成では、光電膜層Ｐの片面に
形成した高抵抗膜層Rfが、網状抵抗回路層Rnの抵抗と並
列に接続された形となり、位置検出の安定性（再現性）
は、温度等による高抵抗膜層Rfの抵抗値の変動の影響を
も受けることになるが、網状抵抗回路層Rnの抵抗値を高
抵抗膜層Rfの抵抗より充分に小さく（たとえば10分の１
程度）選ぶことにより、その影響を著しく小さくでき
る。たとえば、温度変化などにより、高抵抗膜層Rfの抵
抗値の変動が10％あったとしても、膜状抵抗回路層Rnの
抵抗値を高抵抗膜層の10分の１とすれば、全体的な変動
は、１％以下となり、極めて安定な位置検出が可能とな
る。また、網目内の小領域内の位置については小領域内
の抵抗変動が一様であれば、事実上検出精度に影響を与
えない。仮に領域内での位置検出精度が低下することが
あっても、その領域内のみであり、全体的には、網状抵
抗回路の安定性で支配され、誤差が全体に亘って積分さ
れることがないので、総合的な精度への影響は著しく小
さくなり、高い再現性を保つことができる。
検出素子の実施例の斜視図および断面図である。網状抵
抗回路層Rnと一様な面状の高抵抗膜層Rfと、同じく一様
な面状の光電膜層Ｐとを電気的に接合した構造を有して
いる。網状抵抗回路層Rnの抵抗値を光電膜の片面に形成
する高抵抗膜層Rfの抵抗値に比べて低い値、たとえば10
分の１程度の抵抗値となるように作成する。光電膜層Ｐ
の光の入射した位置で生成された光電流は、高抵抗膜層
Rfに達し、高抵抗層を通じて網状抵抗回路層Rnへ達す
る。以後、主として、検出電極に達するまでの網状抵抗
回路層Rnの抵抗値に応じて、分配されて検出電極へと達
し、入射位置を示す電気信号として検出される。この形
式のものでは、検出端子で検出される半導体位置検出素
子全領域内での位置信号電流は、抵抗値の低い網状抵抗
回路によって支配される。したがって、安定性（再現
性）のよい位置検出が可能となる。また、網状抵抗回路
で区分された小領域については、この区分された個々の
領域とその周囲の抵抗回路とで、従来の光電膜層Ｐ、高
抵抗膜層Rf、検出電極で構成された半導体位置検出素子
と同様の構成をなしており、その領域内での入射位置を
示す出力電流が検出電極を構成している周囲の抵抗回路
へと供給される。したがって、全体としての位置検出分
解能は、第１図の構成のように網状抵抗回路層Rnの網目
の細かさによっては支配されず、事実上連続的な検出が
可能となる。なお、この構成では、光電膜層Ｐの片面に
形成した高抵抗膜層Rfが、網状抵抗回路層Rnの抵抗と並
列に接続された形となり、位置検出の安定性（再現性）
は、温度等による高抵抗膜層Rfの抵抗値の変動の影響を
も受けることになるが、網状抵抗回路層Rnの抵抗値を高
抵抗膜層Rfの抵抗より充分に小さく（たとえば10分の１
程度）選ぶことにより、その影響を著しく小さくでき
る。たとえば、温度変化などにより、高抵抗膜層Rfの抵
抗値の変動が10％あったとしても、膜状抵抗回路層Rnの
抵抗値を高抵抗膜層の10分の１とすれば、全体的な変動
は、１％以下となり、極めて安定な位置検出が可能とな
る。また、網目内の小領域内の位置については小領域内
の抵抗変動が一様であれば、事実上検出精度に影響を与
えない。仮に領域内での位置検出精度が低下することが
あっても、その領域内のみであり、全体的には、網状抵
抗回路の安定性で支配され、誤差が全体に亘って積分さ
れることがないので、総合的な精度への影響は著しく小
さくなり、高い再現性を保つことができる。
以上の実施例では網状抵抗回路層を正方格子状とした
が、必ずしも正方格子状にすることは必要とされない。
部分的に異なった格子形状にするとか、格子ピッチを変
化するなどして位置検出歪を補正したり、非線形の検出
特性を実現したりすることができる。第3a図および第3b
図は抵抗回路層の格子線を歪ませて構成した場合の平面
図であり、これによって撮像レンズ系の歪を補正するこ
とができる。第3a図における位置検出素子においては検
出電極Tsが低抵抗導体から形成されているが、第3b図に
おける位置検出素子においては検出電極が抵抗型検出電
極TRであり、検出端子T1、T2、T3、T4は４角に設けられ
ている。
が、必ずしも正方格子状にすることは必要とされない。
部分的に異なった格子形状にするとか、格子ピッチを変
化するなどして位置検出歪を補正したり、非線形の検出
特性を実現したりすることができる。第3a図および第3b
図は抵抗回路層の格子線を歪ませて構成した場合の平面
図であり、これによって撮像レンズ系の歪を補正するこ
とができる。第3a図における位置検出素子においては検
出電極Tsが低抵抗導体から形成されているが、第3b図に
おける位置検出素子においては検出電極が抵抗型検出電
極TRであり、検出端子T1、T2、T3、T4は４角に設けられ
ている。
また、網状抵抗回路層の抵抗部を直線状としたが、蛇行
させることも可能である。
させることも可能である。
さらに、網状抵抗回路層の抵抗値を部分的に変化させる
ことにより、位置検出歪の補正や非線形の検出特性の実
現も行なえる。
ことにより、位置検出歪の補正や非線形の検出特性の実
現も行なえる。
第４図および第５図はそれぞれ本発明の第３および第４
実施例の斜視図であり、１次元方向のみの位置を検出す
ることのできる半導体位置検出素子の実施例である。梯
子状の抵抗回路層Rnは高抵抗膜層Rfを介して光電膜層Ｐ
が設けられており、光電膜層Ｐの上部にはバイアス電極
Cbが更に配置されている。抵抗回路層Rnの長さ方向端部
には検出電極または検出端子が直接設けられる。抵抗回
路層Rnの幅方向に延びる部分はより低抵抗の導電材料か
ら形成することができる。
実施例の斜視図であり、１次元方向のみの位置を検出す
ることのできる半導体位置検出素子の実施例である。梯
子状の抵抗回路層Rnは高抵抗膜層Rfを介して光電膜層Ｐ
が設けられており、光電膜層Ｐの上部にはバイアス電極
Cbが更に配置されている。抵抗回路層Rnの長さ方向端部
には検出電極または検出端子が直接設けられる。抵抗回
路層Rnの幅方向に延びる部分はより低抵抗の導電材料か
ら形成することができる。
第1a図および第1b図はそれぞれ本発明に従う第２次元検
出素子の実施例の斜視図および断面図、 第2a図および第2b図はそれぞれ本発明に従う第２次元検
出素子の実施例の斜視図および断面図、 第3a図および第3b図は抵抗回路層の格子線を歪ませて構
成した場合の平面図、 第４図および第５図は本発明に従う１次元位置検出素子
の実施例の斜視図。 Rn……抵抗回路層、Rf……高抵抗膜層、 Ｐ……光電膜層、Cb……バイアス電極、 Ts……検出電極、TR……抵抗型検出電極、 Tx1、Tx2、Ty1、Ty2、T1、T2、T3、T4……検出端子、 Cc……接続導体。
出素子の実施例の斜視図および断面図、 第2a図および第2b図はそれぞれ本発明に従う第２次元検
出素子の実施例の斜視図および断面図、 第3a図および第3b図は抵抗回路層の格子線を歪ませて構
成した場合の平面図、 第４図および第５図は本発明に従う１次元位置検出素子
の実施例の斜視図。 Rn……抵抗回路層、Rf……高抵抗膜層、 Ｐ……光電膜層、Cb……バイアス電極、 Ts……検出電極、TR……抵抗型検出電極、 Tx1、Tx2、Ty1、Ty2、T1、T2、T3、T4……検出端子、 Cc……接続導体。
Claims (2)
- 【請求項１】光照明を受けることによって光電流を生成
する光電流膜層、 この光電膜層と接触して設けられ、光導電層の片面にポ
テンシャル障壁を形成するための高抵抗層、 この高抵抗層と接触して設けられ、前記高抵抗層の抵抗
値よりも低抵抗値を有し、外端部に複数の検出電極また
は検出端子が設けられ、かつ前記高抵抗層と異なる材料
により形成されて抵抗回路層、及び 前記高抵抗層が設けられたのとは反対の前記光電流膜層
の面に設けられたバイアス電極から構成され、前記光電
膜層に照射された光の入射位置に関する電気信号を検出
する半導体位置検出素子。 - 【請求項２】前記光電膜層及び前記高抵抗層が、複数の
小領域に電気的に区分されており、前記抵抗回路層が、
各小領域にこの小領域よりも小面積の一点で接触してお
り、各小領域で生成された光電流が集中して前記抵抗回
路層に注入されることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項記載の半導体位置検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23551686A JPH0691279B2 (ja) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | 半導体位置検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23551686A JPH0691279B2 (ja) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | 半導体位置検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6390181A JPS6390181A (ja) | 1988-04-21 |
| JPH0691279B2 true JPH0691279B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=16987142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23551686A Expired - Fee Related JPH0691279B2 (ja) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | 半導体位置検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0691279B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3007091B2 (ja) * | 1988-07-27 | 2000-02-07 | 理化学研究所 | 光学的３次元座標入力装置の構成 |
| US4987461A (en) * | 1989-10-11 | 1991-01-22 | The University Of New Mexico | High position resolution sensor with rectifying contacts |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5917288A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Hamamatsu Tv Kk | 入射位置検出用半導体装置 |
-
1986
- 1986-10-03 JP JP23551686A patent/JPH0691279B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6390181A (ja) | 1988-04-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |