JPH0147727B2 - - Google Patents
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- JPH0147727B2 JPH0147727B2 JP56007720A JP772081A JPH0147727B2 JP H0147727 B2 JPH0147727 B2 JP H0147727B2 JP 56007720 A JP56007720 A JP 56007720A JP 772081 A JP772081 A JP 772081A JP H0147727 B2 JPH0147727 B2 JP H0147727B2
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- Japan
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- light
- wavelength
- photodetector
- electrodes
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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
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
-
- 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
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
-
- 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
- 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
- H10F30/21—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 the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
-
- 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
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、微小なスポツトサイズの光でも高精
度に波長識別することが可能な波長識別機能をも
つ光検出器を提供するものである。
度に波長識別することが可能な波長識別機能をも
つ光検出器を提供するものである。
産業用のロボツトの色の識別や複数の波長帯を
用いる光の多重通信の受光等において、小型で波
長の識別機能を有する光検出器が求められてい
る。
用いる光の多重通信の受光等において、小型で波
長の識別機能を有する光検出器が求められてい
る。
産業用ロボツトの従来の色識別素子は、第１図
に示す構成となつている。すなわち、可視光全領
域に感度を有するフオトダイオード１と、それぞ
れ青、緑、赤の色分解フイルター２，３，４と組
み合せて、３原色に相当する出力電流を３個の電
極５から検出し、光の色の識別をしている。
に示す構成となつている。すなわち、可視光全領
域に感度を有するフオトダイオード１と、それぞ
れ青、緑、赤の色分解フイルター２，３，４と組
み合せて、３原色に相当する出力電流を３個の電
極５から検出し、光の色の識別をしている。
また、本発明者らは先の特許出願（特願昭55−
6602）において第２図に示すヘテロ接合の組み合
せによりフイルターを必要としない色識別可能な
素子を開示した。なお同図において、１０はガラ
ス、１１はAu電極、１２はZnTe、１３はCdSe、
１４はZnS、１５はCdS、１６は透明電極であ
る。
6602）において第２図に示すヘテロ接合の組み合
せによりフイルターを必要としない色識別可能な
素子を開示した。なお同図において、１０はガラ
ス、１１はAu電極、１２はZnTe、１３はCdSe、
１４はZnS、１５はCdS、１６は透明電極であ
る。
しかし、これらの素子は、検出すべき光のスポ
ツトの大きさが素子に対して大きいときには有効
であるが、光のスポツトの大きさが、素子と同程
度又はそれ以上になると色識別に誤りが生じる欠
点がある。
ツトの大きさが素子に対して大きいときには有効
であるが、光のスポツトの大きさが、素子と同程
度又はそれ以上になると色識別に誤りが生じる欠
点がある。
このような欠点をもたないカラーセンサーを第
３図に示す。このカラーセンサーは光の進行方向
に複数のフオトダイオードを有する構成であり、
１７と２２は電極、１８と２０はＰ領域、１９は
Ｎ領域、２１はSiO2膜である。
３図に示す。このカラーセンサーは光の進行方向
に複数のフオトダイオードを有する構成であり、
１７と２２は電極、１８と２０はＰ領域、１９は
Ｎ領域、２１はSiO2膜である。
しかし、この構造であると小さなスポツト光の
色の識別は可能ではあるが、高精度の波長識別は
困難である。
色の識別は可能ではあるが、高精度の波長識別は
困難である。
本発明は、上述した従来例の欠点を取り除いた
光のスポツトサイズの大小に特性が左右されず、
高精度で多くの波長の識別可能な光検出器を提供
するものである。
光のスポツトサイズの大小に特性が左右されず、
高精度で多くの波長の識別可能な光検出器を提供
するものである。
第４図ａ〜ｆに本発明における波長識別機能を
もつ光検出器の構成及び原理図を示す。第４図
ａ，ｂはそれぞれ同光検出器の平面図及び断面図
であり、直方体の半導体２３に入射する光２４の
進行方向に垂直に対応する多数の電極ａ，a′，
ｂ，b′〜ｍ，m′を構成しておく。一方、第４図ｃ
〜ｆは半導体２３のバンドキヤツプモデルを示し
ており、電極ａ，a′より電極ｍ，m′に近づくにつ
れてバンドキヤツプがEga〜Egnと連続的に小さく
変化してゆく組成となつている。すなわち Ega＞Egb＞……＞Egl〜EEgn である。光は左端から入射するものとし、Egxに
対応する波長をλEgxと書く。
もつ光検出器の構成及び原理図を示す。第４図
ａ，ｂはそれぞれ同光検出器の平面図及び断面図
であり、直方体の半導体２３に入射する光２４の
進行方向に垂直に対応する多数の電極ａ，a′，
ｂ，b′〜ｍ，m′を構成しておく。一方、第４図ｃ
〜ｆは半導体２３のバンドキヤツプモデルを示し
ており、電極ａ，a′より電極ｍ，m′に近づくにつ
れてバンドキヤツプがEga〜Egnと連続的に小さく
変化してゆく組成となつている。すなわち Ega＞Egb＞……＞Egl〜EEgn である。光は左端から入射するものとし、Egxに
対応する波長をλEgxと書く。
いま入射光２４の波長λが
λ＜λEga
であるときは、入射光２４は第４図ｃに示すよう
に素子の前面で吸収され、電極ａ，a′に光電流が
流れる。また、 λ＞λEga の場合は、入射光２４は第４図ｄに示すようにほ
とんど吸収されず素子を透過してしまう。また、 λEga≦λ≦λEgn の場合、第４図ｅに示すようにλに相当するバン
ドギヤツプ領域では光は素子に吸収される。しか
もその吸収係数は約10-4cm-1程度であるから、λ
の波長をもつ光は約1μｍの幅の中でほぼ吸収さ
れてしまう。もし、 λEgd＋λEgh＋λEgj の３波長の成分をもつ光が入射すると、各波長の
光は、第４図ｆに示すように電極ｄ，ｈ，ｊの位
置で吸収され、各電極に光電流が流れる。
に素子の前面で吸収され、電極ａ，a′に光電流が
流れる。また、 λ＞λEga の場合は、入射光２４は第４図ｄに示すようにほ
とんど吸収されず素子を透過してしまう。また、 λEga≦λ≦λEgn の場合、第４図ｅに示すようにλに相当するバン
ドギヤツプ領域では光は素子に吸収される。しか
もその吸収係数は約10-4cm-1程度であるから、λ
の波長をもつ光は約1μｍの幅の中でほぼ吸収さ
れてしまう。もし、 λEgd＋λEgh＋λEgj の３波長の成分をもつ光が入射すると、各波長の
光は、第４図ｆに示すように電極ｄ，ｈ，ｊの位
置で吸収され、各電極に光電流が流れる。
ここに示した例では、λEgdからλEgnの12種類の
波長の光を識別して検出できることになる。電極
ａにおいてはλ＜λEgaの光の成分をすべて検出す
るため、電極ａでは波長を決定することはできな
い。
波長の光を識別して検出できることになる。電極
ａにおいてはλ＜λEgaの光の成分をすべて検出す
るため、電極ａでは波長を決定することはできな
い。
以下本発明の実施例における波長識別機能をも
つ光検出器を示す。
つ光検出器を示す。
まず第１の実施例を説明する。
ブリツジマン（Bridgeman）法で作成した
Hg1-xCdxTe結晶は、結晶の成長方向で組成が大
きく変化する。その組成の変化を第５図ａに示
す。この組成に相当するバンドギヤツプEgを第
５図ｂに示す。
Hg1-xCdxTe結晶は、結晶の成長方向で組成が大
きく変化する。その組成の変化を第５図ａに示
す。この組成に相当するバンドギヤツプEgを第
５図ｂに示す。
この結晶を１mm×１mm×250mmに研磨の後、直
方体の長軸を含む１つの面にCuを全面蒸着し、
対向する面に１mmの幅で１mmピツチで電極Cuを
第６図ａ，ｂのように形成する。
方体の長軸を含む１つの面にCuを全面蒸着し、
対向する面に１mmの幅で１mmピツチで電極Cuを
第６図ａ，ｂのように形成する。
第６図ａ，ｂの光検出器に赤外の単色光２５を
照射して、光電流が最大となる電極の位置を検出
すると第５図ｂのバンドギヤツプ相当の波長の位
置とほぼ一致する。この材料で1μｍ以上の長波
長の分布が測定できることから、温度計としての
応用も可能である。
照射して、光電流が最大となる電極の位置を検出
すると第５図ｂのバンドギヤツプ相当の波長の位
置とほぼ一致する。この材料で1μｍ以上の長波
長の分布が測定できることから、温度計としての
応用も可能である。
次に第２の実施例を説明する。
第７図のようにあらかじめ全面にIn２６を蒸着
してあるガラス基板２７を200℃に保ち、２つの
ルツボ２８，２９より、ZnSe及びCdSeを蒸着さ
せて、10μｍのZnxCd1-xSe膜３５を形成する。ル
ツボの距離が離れている場合には、ZnxCd1-xSe
膜３５の組成は面内で均一ではなく、分布してい
る。その様子を第８図に示す。
してあるガラス基板２７を200℃に保ち、２つの
ルツボ２８，２９より、ZnSe及びCdSeを蒸着さ
せて、10μｍのZnxCd1-xSe膜３５を形成する。ル
ツボの距離が離れている場合には、ZnxCd1-xSe
膜３５の組成は面内で均一ではなく、分布してい
る。その様子を第８図に示す。
次に第９図ａ，ｂに示すように前記ガラス基板
２７にZnxCd1-xSeの組成がｘ＝０、0.5、1.0の
ZnxCd1-xSe膜３５の位置にAl電極３０，３１，
３２をもける。このような構成で３個のシヨツト
キーダイオードが形成される。
２７にZnxCd1-xSeの組成がｘ＝０、0.5、1.0の
ZnxCd1-xSe膜３５の位置にAl電極３０，３１，
３２をもける。このような構成で３個のシヨツト
キーダイオードが形成される。
このような素子に同図の左からプリズム３３を
通して光３４を導入すると、第１０図に示すよう
にそれぞれの電極３２，３１，３０にＢ、Ｇ、Ｒ
に対応する光電流が検出される。したがつて色分
解可能となる。
通して光３４を導入すると、第１０図に示すよう
にそれぞれの電極３２，３１，３０にＢ、Ｇ、Ｒ
に対応する光電流が検出される。したがつて色分
解可能となる。
次に第３の実施例を説明する。
第１１図に示すようにサフアイア基板３６上に
ZnS３７をスパツタリング法により形成する。こ
の上に、前記第２の実施例と同様の方法でZnx
Cd1-xSe３８の膜を厚さ5μｍ、幅0.5mmの大きさで
ストライプ状に形成して光導電膜を形成する。こ
のストライプ状の光導電膜にInで３対の電極３９
を形成する。このような導波路構造にすると測定
精度が良くなる。
ZnS３７をスパツタリング法により形成する。こ
の上に、前記第２の実施例と同様の方法でZnx
Cd1-xSe３８の膜を厚さ5μｍ、幅0.5mmの大きさで
ストライプ状に形成して光導電膜を形成する。こ
のストライプ状の光導電膜にInで３対の電極３９
を形成する。このような導波路構造にすると測定
精度が良くなる。
このように本発明では材料、傾斜、電極間隔等
によつて検出する波長範囲、分解能が自由に選択
でき、従来のセンサーに比べ、高分解能、小型化
の可能な分光機能をもち、光のスポツトサイズに
制限を受けない光検出器を実現できる。
によつて検出する波長範囲、分解能が自由に選択
でき、従来のセンサーに比べ、高分解能、小型化
の可能な分光機能をもち、光のスポツトサイズに
制限を受けない光検出器を実現できる。
また、第１の実施例で示したように、赤外光の
分光も可能であり、データの適当な処理により非
接触温度計としての応用が可能である。
分光も可能であり、データの適当な処理により非
接触温度計としての応用が可能である。
なお、以上の実施例では、−族化合物半導
体を用いたが、固溶可能な半導体間であれば、
族、−族を始めとして多くの半導体に対して
も適用でき、幅広い波長領域の分光が可能であ
る。
体を用いたが、固溶可能な半導体間であれば、
族、−族を始めとして多くの半導体に対して
も適用でき、幅広い波長領域の分光が可能であ
る。
以上説明したように本発明の波長識別機能をも
つ光検出器は、小型、高分解能、検出波長等の点
から有利なものであり、工業上の利用価値が大き
い。
つ光検出器は、小型、高分解能、検出波長等の点
から有利なものであり、工業上の利用価値が大き
い。
第１図は従来の色識別素子の正面断面図、第２
図は従来の色分解光検出器の正面断面図、第３図
は従来の半導体カラーセンサーの正面断面図、第
４図ａ，ｂはそれぞれ本発明の波長識別機能をも
つ光検出器の正面図および正面断面図、第４図ｃ
〜ｆは同光検光器の動作を説明するためのポテン
シヤルモデル図、第５図ａ，ｂはそれぞれ本発明
の第１の実施例における波長識別機能をもつ光検
出器の組成およびバンドギヤツプの状態を示す
図、第６図ａ，ｂはそれぞれ同光検出器の平面図
および正面断面図、第７図は本発明の第２の実施
例におまる波長識別機能をもつ光検出器の製造方
法を説明するための図、第８図は同光検出器の組
成を示す図、第９図ａ，ｂはそれぞれ同光検出器
の平面図および正面断面図、第１０図は同光検出
器の波長識別の特性を示す図、第１１図ａ，ｂ，
ｃは本発明の第３の実施例における波長識別機能
をもつ光検出器の製造方法を説明するための平面
図である。 ２４，２５，３４……入射光、２３……半導体
（波長検出体）、２６，３０，３１，３２，３９…
…電極、２７……ガラス基板、３８……Znx
Cd1-xSe。
図は従来の色分解光検出器の正面断面図、第３図
は従来の半導体カラーセンサーの正面断面図、第
４図ａ，ｂはそれぞれ本発明の波長識別機能をも
つ光検出器の正面図および正面断面図、第４図ｃ
〜ｆは同光検光器の動作を説明するためのポテン
シヤルモデル図、第５図ａ，ｂはそれぞれ本発明
の第１の実施例における波長識別機能をもつ光検
出器の組成およびバンドギヤツプの状態を示す
図、第６図ａ，ｂはそれぞれ同光検出器の平面図
および正面断面図、第７図は本発明の第２の実施
例におまる波長識別機能をもつ光検出器の製造方
法を説明するための図、第８図は同光検出器の組
成を示す図、第９図ａ，ｂはそれぞれ同光検出器
の平面図および正面断面図、第１０図は同光検出
器の波長識別の特性を示す図、第１１図ａ，ｂ，
ｃは本発明の第３の実施例における波長識別機能
をもつ光検出器の製造方法を説明するための平面
図である。 ２４，２５，３４……入射光、２３……半導体
（波長検出体）、２６，３０，３１，３２，３９…
…電極、２７……ガラス基板、３８……Znx
Cd1-xSe。
Claims (1)
- １ バンドギヤツプが光の進行方向に沿つて、傾
斜的に変化する半導体からなる波長検出体と、前
記波長検出体上において前記光の進行方向に沿つ
て設けられた複数の電極とを備え、前記波長検出
体への入射光が前記電極のうちのいずれの電極に
電気信号を発生させるかを検出することにより前
記入射光の波長を識別することを特徴とする波長
識別機能をもつ光検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56007720A JPS57120829A (en) | 1981-01-20 | 1981-01-20 | Photodetector having wavelength discriminating function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56007720A JPS57120829A (en) | 1981-01-20 | 1981-01-20 | Photodetector having wavelength discriminating function |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57120829A JPS57120829A (en) | 1982-07-28 |
| JPH0147727B2 true JPH0147727B2 (ja) | 1989-10-16 |
Family
ID=11673559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56007720A Granted JPS57120829A (en) | 1981-01-20 | 1981-01-20 | Photodetector having wavelength discriminating function |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57120829A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2021033518A1 (ja) * | 2019-08-21 | 2021-02-25 |
-
1981
- 1981-01-20 JP JP56007720A patent/JPS57120829A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57120829A (en) | 1982-07-28 |
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