JPH0353609B2

JPH0353609B2 -

Info

Publication number: JPH0353609B2
Application number: JP57013774A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Shishido
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1982-01-29
Filing date: 1982-01-29
Publication date: 1991-08-15
Also published as: JPS58131776A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、光電変換面を有する光電素子の一部
に透孔を形成し、その裏面側より透孔を通し、さ
らに結像レンズ系を通して被写（検）体に投光
し、被写体からの反射投影像を前記光電変換面に
結像させて、その光量を測定することにより、結
像レンズ系が合焦点にあるか否かの検出手段、あ
るいは被写体の距離測定手段に使用して好適な光
電素子に関する。

一般に、カメラ、テレビカメラあるいは内視鏡
等の光学機器を用いて、被写体あるいは被検体を
光学的に鮮明に観察あるいは撮影する場合、結像
（撮影）レンズ系を調節して合焦位置に設定しな
ければならないことがしばしばある。この場合結
像レンズ系が合焦位置にあるか否か、つまり被写
体が結像面に鮮明に結像されているか否かを検出
する手段として、光電変換機能を有する光電素子
が広く用いられている。

例えば、特開昭56−128923号公報に開示されて
いるようにスプリツトプリズムを使用する手段に
おいては、少なくとも上下各２個以上の微小な光
電素子を必要とし、一定レベル以上の精度を必要
とする場合には、前記光電素子を多数配設すると
共に、それらの出力信号を比較して合焦点である
か否かを検出する回路系が複雑となり、特に生産
数の少ない製品においては、高価となるという問
題がある。

さらに特開昭56−125713号公報に開示されてい
るように、光源を点滅して被写体に投光し、消灯
区間における出力信号を点灯区間における出力信
号から差し引くことにより、上記光源以外の外光
の影響を軽減し、被写体が暗い場合、及び暗い撮
影光学系の場合においても、合焦か否かを検出で
きる焦点検出装置があるが、構成が複雑となるた
め、この装置を設けた装置が高価になるという問
題がある。

このため、本出願人は、先に光電素子にピンホ
ール等の透孔を設け、この透孔を通し、被写体に
投光された反射投影像を前記光電素子に結像さ
せ、その場合の光量を検出することにより、簡単
な構成で、且つ暗い被写体の場合あるいは暗い結
像光学系を用いた場合においても合焦位置（点）
の検出ができる光電素子を提出した。

上記光電素子に単にピンホール、スリツト状等
の透孔を設けるには、薄膜状のＰ型半導体をＮ型
半導体層に形成あるいは接合して形成した光半導
体等を用い、その表面を化学処理し、エツチング
（浸食）によつて第１図に示すように透孔を形成
する手段が知られている。

同図に示すように通常のエツチングによつて形
成される透孔１を有する光電素子２においては、
光電（変換）面２ａとなる薄いＰ（形半導体）層
がエツチング面とされ、Ｐ層側における透孔１の
径（あるいは幅）１ａがその基部側のＮ（形半導
体）層３側における透孔１の径（あるいは幅）１
ｂより大きくなる。この場合の表裏面における透
孔１の径（幅）１ａ，１ｂの差は厚さにもよる
が、0.2〔mm〕程度に達する場合がある。このよう
な場合には第２図に示すような合焦点検出に用い
た際、不都合が生じることを以下に説明する。

第２図は、上記光電素子２を用いて合焦点検出
を行う原理を示す。

同図において、ランプ５で点灯された光は、コ
ンデンサレンズ６で集光されて照明用フアイバ
（もちろん単一のフアイバでも良い）７の一方の
端面に照射され、他方の端面が位置する前記光電
素子２の透孔１を通り、さらにその前方の光軸８
上に配設された結像レンズ（系）９を経て被写体
１０に投光される。

上記光電素子２のPN接合面にはバツテリ１１
と抵抗１２が直列に接続され、光電面２ａに光が
入射されるとその光量に応じてPN接合面の抵抗
値が変化し、この抵抗値の変化に従う電流変化を
前記抵抗１２両端の出力端から電圧変化として検
出できるように構成されている。

上記光電素子２の裏面側は、貼着等により遮光
板１３に固定され、さらに前記フアイバ７はこの
遮光板１３にシール部材１４等によつて固定され
ている。

上記のように配設された光学系において、今、
仮りに被写体１０が符号ｂで示す位置の時合焦点
で、それより近すぎたり、それより遠すぎたりし
た場合の位置をそれぞれ符号ａ，ｃで示す。

上記の場合には、符号ｂの位置で反射された光
は、結像レンズ９を経て光電面２ａにおける透孔
１の位置が収束点（結像点）となるので、この透
孔１周囲の光電面２ａには、光が達しないので、
この場合電流は殆ど流れないので、抵抗１２両側
の電圧は略零となる。

一方、符号ａの位置で反射された光は、上記透
孔１の後方位置が収束点となるので、図示のよう
に透孔１外周の光電面２ａに光が達し、この光で
照射されたPN接合面に電流が流れ、抵抗１２両
端に検出電圧が出力される。同様に符号ｃの位置
で反射された光は、透孔１の前方位置ですでに収
束点となり、その後拡開するので、光電面２ａに
光が達し、抵抗１２両端から電圧が出力される。
このように抵抗１２両端の出力端の電圧が極小と
なる時が合焦点であることが分る。

しかしながら上記のような形状の光電素子２に
おいては、被写体１０が合焦の位置ｂから、わず
かに後方にずれた位置、つまり符号b′で示す位置
のとき、その結像位置は光電面２ａよりわずかに
前方位置で、光電面２ａの位置では拡開している
が、透孔１が前方に拡開しているので、光電面２
ａに届かない。つまり、合焦点として検出されて
しまうことがある。このことは被写体１０が合焦
の位置ｂからわずかに前方にずれた場合について
も当てはまることである。

上述のように従来のようなエツチング処理にお
いては、合光点検出の機能が低下するという不都
合が生じる。上述のことは、結像レンズを合焦点
に設定して距離を測定する場合においても不都合
となるものである。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもの
で、合焦点の検出および被写体の路離測定を高精
度に行うことができ、しかも照明光が通過する際
に直接光電流が流れてしまうことがなく、被写体
の反射光による光量測定が正確に行うことができ
るようにした光電素子を提供することを目的とす
る。

前記目的を達成するため本発明による光電素子
は、光電変換面の一方の面に設けた光電素子に透
孔を形成し、この透孔及び結像レンズ系を通して
被検体に投光し、該被検体による反対投影像を前
記光電変換面に結像することによつて光量を測定
して被検体に対する結像レンズ系の焦点位置又は
被検体の距離を測定する手段に用いられる光電素
子において、前記透孔は光電変換面側における径
又は幅がその裏面側におけるものより小さい形状
又は等しい形状に形成し、前記透孔の内壁に裏面
層となる半導体層と同質層として光電変化を生じ
させない層を設けている。

以下、図面を参照して本発明の実施例を具体的
に説明する。

第３図は、本発明の第１実施例における光電素
子を用いた場合においる合焦点検出のための光量
測定手段を示す。

第２図に比べ、第３図における光電素子２１の
透孔２２は、光電面２３における径（あるいは
幅）２２ａが裏面側における径（あるいは幅）２
２ｂより小さく形成されている点が特徴となつて
いる。つまりこの場合エツチングされる面が光電
面２３側でなく、裏面側のＮ層２４側となつてい
る。この他の部分は、第２図と略同一構成にされ
ている。

上記光電面２３側における透孔２２の径（ある
いは幅）２２ａの大きさは、照明用フアイバ７の
他方の出射端の径（あるいは幅）と略等しくなる
ように形成されている。前記透孔２２が形成され
た光電素子２１においては、照明光が直接光電面
２３（を形成するＰ層）に達しないように、透孔
２２の前端における周壁面はＮ層２４で薄く覆わ
れている。

尚、符号２５は、不要な反射光が入射されない
ようにするための遮光板である。

このように構成された第１実施例における光電
素子２１による合焦点検出用の光量測定手段にお
けては、合焦点を精度良く検出できることを以下
に説明する。

前述と同様に、被写体１０が符号ｂで示す位置
の時、結像レンズ９が合焦となすとし、この符号
ｂの位置よりわずかに後方位置にある被写体１０
の位置を符号b′で示す。符号ｂで示す位置から反
射された（細い実線で示す）光が結像される位置
は、前述と同様に、光軸８上において、光電面２
３と面一となる点となるので、この場合には光電
面２３に光が達しない。

しかしながら、符号b′で示す位置で反射された
（一点鎖線で示す）光は、光電面２３より前方で
すでに結像点となるので、その後方の光電面２３
側には拡開する光が入射される。

前述の場合には光電面２ａ側に拡開した（つま
り前面側に拡開した）透孔１であるので、光電面
２ａには光が達し得なかつたが、この実施例によ
れば、透孔２２が裏面側に拡開するよう形成して
あるので光電面２３に光が達するようになる。つ
まり結像レンズ９に対し、合焦点よりわずかにず
れた被写体１０が合焦点にないことを検出できる
ことになる。

尚、上述の透孔２２の形成は、エツチングによ
つて形成するのみでなく、テーパ状の刃を有する
ドリルにて裏面側から穿孔してもできる。

一方、機械加工によつて第４図の第２実施例に
示すように、光電面３１側及び裏面側共に同一形
状の透孔３２を設けて光電素子３３を形成するこ
ともできる。

この場合においても、透孔３２の前端周縁が直
接光電面３１が隣接すると、照明光が通過する際
に直接光電流が流れてしまい、被写体１０からの
反射光による光量測定が正確に行い難くなるので
透孔３２周壁面は光電面３１でない（例えば）Ｎ
層３４で覆われている。この場合、透孔３２に露
出する部分の光電面をコーテイング材あるいは薄
肉のパイプを嵌合させる等の遮光する手段を構じ
るようにしても良い。

上述においては、光電素子２１，３３の各光電
面２３，３１がPN接合におけるＰ層側とされて
いるが、印加電圧の極性を変えれば、Ｎ層側を光
電面２３，３１とすることもできる。

又、上述においける光電素子に使用できる光半
導体としては、シリコン、ゲルマニウム等を用い
たフオトダイオード、フオトトランジスタの他
に、大陽電池、あるいはCdS、CdSe等が使用で
きる。

尚、太陽電池においては、バツテリが必要とさ
れない。

又、フオトトランジスタにおいては三層構造と
なるが、透孔を設けることにおいては略同様の形
状となる。

以上述べたように本発明によれば、被写体で反
射されて結像された投影像が合焦点からわずかに
ずれた場合においても光量面にてその光量を検出
でき、その結果、合焦点の検出および被写体の距
離測定を高精度に行うことができ、しかも照明光
が通過する際に直接光電流が流れてしまうことが
なく被写体の反射光による光量測定が正確に行う
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のエツチングによつて形成される
光電素子の形状を示す断面図、第２図は、第１図
の光電素子を用いた既出願における合焦点検出用
の光量測定手段を示す説明図、第３図ないし第４
図は、本発明に係り、第３図は、第１実施例にお
ける光電素子を用いた合焦点検出用の光量測定手
段を示す説明図、第４図は、第２実施例を示す断
面図である。５……ランプ、７……フアイバ、９……結像レ
ンズ、１０……被写体、２１，３３……光電素
子、２２，３２……透孔、２３，３１……光電
面、２４，３４……Ｎ層。

Claims

【特許請求の範囲】

１光電変換面の一方の面に設けた光電素子に透
孔を形成し、この透孔及び結像レンズ系を通して
被検体に投光し、該被検体による反対投影像を前
記光電変換面に結像することによつて光量を測定
して被検体に対する結像レンズ系の焦点位置又は
被検体の距離を測定する手段に用いられる光電素
子において、前記透孔は光電変換面側における径
又は幅がその裏面側におけるものより小さい形状
又は等しい形状に形成し、前記透孔の内壁に裏面
層となる半導体層と同質層として光電変化を生じ
させない層を設けたことを特徴とする光電素子。