JPH0555010U - 半導体光位置検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光スポットの測定領域を広くして、測定精度
を高くする。 【構成】 ＰＳＤは、光入射側より、透光性基板１、透
光性を有する第一電極層２、光活性層４、第二電極層３
とが順次積層されている。第一電極層２と第二電極層３
の少なくとも何れかは抵抗層である。この抵抗層の両端
部分に端部集電極５Ａ、５Ｂが設けられている。さら
に、端部集電極５Ａ、５Ｂの間には中間集電極６Ａ、６
Ｂ、６Ｃを設けている。 【効果】 測定領域を広くして、光スポットの位置測定
精度を高くできる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、光活性層に光を入射し、光による起電力で入射位置を検出する半 導体光位置検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

半導体光位置検出器（Position Sensitive Device:以後ＰＳＤ）は、光入射側 より、第一電極層、光活性層、第二電極層を順次積層した構造となっている。第 １電極または第２電極は、光活性層の表面に密着して積層された抵抗層で、その 両端には対向して端部集電極を設けている。この構造のＰＳＤは、第一電極層ま たは第二電極層の面抵抗で、光起電力効果により発生した電流を分配することに よって光の入射位置を求めるものである。

【０００３】 この構造のＰＳＤは、例えば、特開昭６１−１２０９０６号公報に記載されて いる。公報に記載されるＰＳＤは図２に示す構造となっている。このＰＳＤに、 ＬＥＤ光またはレ−ザ−光等の光スポットが入射すると、入射位置で光電変換に より起電力が発生し、光活性層４の両面に形成された第一電極層２から第二電極 層３を通して電流が流れる。第一電極層２は抵抗層として作用し、その両端に端 部集電極５Ａ、５Ｂを設けている。第二電極層３は、通常金属を用いた低抵抗層 で共通電極としている。電流は第一電極層２の両端に分流して流れるが、その値 は光の入射位置から各端部集電極５Ａ、５Ｂまでの抵抗層の抵抗値、つまり端部 集電極５Ａ、５Ｂからの距離に逆比例する。そのため両側の端部集電極５Ａ、５ Ｂに流れる電流値により、光の入射位置を求める事が可能となる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、この構造のＰＳＤは、集電極を抵抗層の両端のみに配置してい るので、光が入射する位置の検出範囲は、端部集電極の間に制限され、ＰＳＤの 大きさで決まる１通りしかない。入射光線の検出範囲を１個のＰＳＤよりも広く するためには、複数のＰＳＤを並べて使用する必要がある。しかしながら、複数 のＰＳＤを並べると、隣接するＰＳＤとの間に光の不感帯ができ、連続的に入射 光の位置を検出することができない。この欠点は、ＰＳＤを大きくすることによ って解消できる。しかしながら、大きなＰＳＤは、端部集電極の間隔が広くなる ので、光の入射範囲が少なくてその範囲が検出器の検出範囲より相当小さい場合 には、抵抗層の不均一や、光の非照射部分の光活性層を通って流れる漏れ電流の 影響を受けて、精度良く位置検出が行えない等の問題点がある。

【０００５】 この考案の目的は、このような問題点を解決し、位置検出範囲を複数通り選択 でき、検出範囲の大きな検出器においても精度良く検出ができる半導体光位置検 出器を提供することにある。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】

上記の目的を達成するためにこの考案のＰＳＤは、下記の構成となっている。 この考案のＰＳＤは、光入射側より、透光性基板１、透光性を有する第一電極層 ２、光活性層４、第二電極層３が順次積層されている。第一電極層２と第二電極 層３の少なくとも何れかは抵抗層で、この抵抗層の両端部分に端部集電極５Ａ、 ５Ｂが設けられている。さらに、端部集電極５Ａ、５Ｂの間には中間集電極６Ａ 、６Ｂ、６Ｃ・・を設けている。

【０００７】 この考案のＰＳＤは、好ましくは第一電極層２を抵抗層として、第一電極層２ に、端部集電極５Ａ、５Ｂと、中間集電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃとを設ける。ただ、 第二電極層３を抵抗層として、これに接触して端部集電極と中間集電極とを設け ることも可能である。

【０００８】

【作用】

この考案のＰＳＤは、下記の動作をして光の入射位置を検出する。ただし、以 下の動作は、第一電極層２を抵抗層として、これに端部集電極５Ａ、５Ｂと中間 集電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃとを密着したＰＳＤの動作である。この構造のＰＳＤは 、第一電極層２を透過した光が光活性層４に入射する。光活性層４は光起電素子 を構成しているので、入射光により光照射位置に起電力を生ずる。局部的に発生 した起電力は、第一電極層２と第二電極層３とに電流を流す。第一電極層２に流 入する電流は、抵抗層で両端に分流されて、端部集電極５Ａ、５Ｂに流入する。 端部集電極５Ａ、５Ｂに分流する電流比から光の入射位置を検出する。

【０００９】 このようにして、端部集電極５Ａ、５Ｂを使用して、光の入射位置を検出する こともできるが、中間集電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃを使用することによって、さらに 高精度に光位置を検出できる。いま仮に、図３のＳ点に光が入射されたと仮定す ると、左端の端部集電極５Ａと、最も左側にある中間集電極６Ａとを使用して、 さらに高精度に位置検出できる。それは、端部集電極５Ａと中間集電極６Ａの間 隔が狭く、抵抗層の不均一による誤差等を少なくできるからである。光の入射位 置が、左端の端部集電極５Ａと、最も左の中間集電極６Ａとの間にあることは、 端部集電極５Ａ、５Ｂに流れる電流値から簡単に検出できる。

【００１０】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。但し、以下に示す実施例 は、この考案の技術思想を具体化する為の半導体光位置検出器を例示すものであ って、この考案のＰＳＤは、構成部品の材質、形状、構造、配置を下記の構造に 特定するものでない。この考案のＰＳＤは、実用新案登録請求の範囲に於て、種 々の変更を加えることができる。

【００１１】 図３と図４とは、この考案の一実施例を示すＰＳＤの概略斜視図である。この ＰＳＤは、光入射側より、透光性基板１、透光性を有する第一電極層２、光活性 層４、第二電極層３が順次積層されている。すなわち、光活性層４の両側に、第 一電極層２と第二電極層３とを設けている。

【００１２】 光活性層４は、これ自体で光起電素子を構成し、光が照射すると両面に光起電 力を発生する全てのもの、たとえば、光が入射されると過剰キャリアを発生して 起電力を発生するアモルファスシリコン層であって、ｐ−ｉ−ｎ、ｎ−ｉ−ｐ等 のいわゆるｐｉｎ接合が使用できる。

【００１３】 第一電極層２は抵抗層で、所定の抵抗を有し、かつ、透光性を有するＩＴＯ等 が使用される。第一電極層２の両端には、端部集電極５Ａ、５Ｂを設けている。 端部集電極５Ａ、５Ｂの間には、端部集電極５Ａ、５Ｂと平行に中間集電極６Ａ 、６Ｂ、６Ｃを設けている。

【００１４】 端部集電極５Ａ、５Ｂと中間集電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃの幅は、例えば１０μｍ 〜数ｍｍ、好ましくは３０μｍ〜３００μｍの範囲に設計される。端部集電極５ Ａ、５Ｂと中間集電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃには、アルミニウムやチタン等の金属膜 が使用できる。

【００１５】 端部集電極５Ａ、５Ｂと中間集電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃとは、抵抗層である第一 電極層２に電気的に接続される。抵抗層である第一電極層２は、光活性層４の光 入射位置に発生した光電流を端部集電極５Ａ、５Ｂと中間集電極６Ａ、６Ｂ、６ Ｃとに分流する。電流の分流比から、光電流の発生点を計算する。したがって、 抵抗層である第一電極層２は、均一な抵抗を有するように設けられる。

【００１６】 端部集電極５Ａ、５Ｂと中間集電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃの端部には、リード線を 接続するために、電極端子（図示せず）を接続する。電極端子は、リード線を介 して電流センサーに接続され、電流値から光の入射位置を検出する。

【００１７】 第二電極層３は、抵抗が少なく、透光性が要求されないので、金属板が使用さ れる。

【００１８】 図４に示すＰＳＤは、光活性層４に光スポットが入射すると、上面に＋、下面 に−の起電力が発生する。このため、光電流は第一電極層２で分流されて、端部 集電極５Ａ、５Ｂと中間集電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃとに流入する。

【００１９】 この構造のＰＳＤは、下記の動作で光スポットの入射位置を検出する。 図３のＳ点に、ライトペンによる光、またはレーザー光等の光スポットが入 射すると、入射位置に起電力が発生する。 光活性層４のＳ点に発生した起電力は、抵抗層である第一電極層２に分流さ れて、端部集電極５Ａ、５Ｂに分流する。 両端の端部集電極５Ａ、５Ｂの電流を測定して、光スポットがどこの領域に あるかを検出することにより、端部集電極５Ａ、５Ｂと、中間集電極６Ａ、６Ｂ 、６Ｃのどの間に入射したかを判断する。 光スポットが入射した領域の両端にある端部集電極５Ａ、５Ｂまたは中間集 電極６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、図３においては、左端の端部集電極５Ａと、最も左にあ る中間集電極６Ａとに分流される電流から、光スポットの位置を検出する。

【００２０】 端部集電極５Ａと中間集電極６Ａの電流の比は、光スポットが入射した点から その両側に位置する集電極までの抵抗（距離と同じ）の逆比になる。 ここで、光スポットが入射した領域の両側にある集電極から流れ出す電流をそ れぞれＩ_x1，Ｉ_x2とすると、光入射位置は次式で求められる。 （Ｉ_x1−Ｉ_x2）／（Ｉ_x1＋Ｉ_x2）

【００２１】 さらにまた、光スポットの入射領域があらかじめ決っている場合、光スポット が入射される両側にある端部集電極５Ａ、５Ｂまたは中間集電極６Ａ、６Ｂ、６ Ｃに分流される電流から、光スポットの位置を検出する。

【００２２】

【考案の効果】

この考案のＰＳＤは、端部集電極の間に中間集電極を設けている。このＰＳＤ は、集電極の組合せを選択することによって、複数通りの検出範囲をもつ検出器 として使用することができる。また、光の入射位置の変位の範囲に適した集電極 を選択することによって、抵抗層の不均一や漏れ電流による測定誤差を軽減する ことができる。従って、広い範囲で高精度に入射光の位置を検出できる。

【００２３】 さらに、この考案のＰＳＤは大きさの制約を受けず、大型から小型まで製造で き、しかも、中間集電極の数を多くすることによって、大形にして高精度に光ス ポットの位置を検出できる特長がある。すなわち、この考案のＰＳＤは、光スポ ットの測定範囲を大きく、しかも、高精度にできる特長がある。さらにまた、こ の考案の光スポットは、中間集電極のピッチを不等間隔とすることによって、部 分的に測定精度を高くすることも可能である。

【００２４】 さらにまた、この考案のＰＳＤは、端部集電極の間を中間集電極で複数の領域 に分割し、かく領域で光スポットの位置を検出するので、抵抗層の不均一が光ス ポットの位置検出に与える影響を少なくでき、製造コストを低減して高精度にで きる特長も実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＰＳＤの一実施例を示す平面図

【図２】図１に示すＰＳＤのＡ−Ａ線断面図

【図３】この考案の一実施例を示す半導体光位置検出器
の平面図

【図４】図３に示すＰＳＤのＡ−Ａ線断面図

【符号の説明】

１…透光性基板 ２…第一電極層 ３…第二電極層 ４…光活性層 ５Ａ、５Ｂ…端部集電極 ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ…中間集電極 Ｓ…光の入射位置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 光入射側より、透光性基板、透光性を有
   する第一電極層、光活性層、第二電極層が順次積層され
   ており、第一電極層と第二電極層の少なくとも何れかが
   抵抗層で、この抵抗層の両端部分に端部集電極が設けら
   れている一次元の光位置検出素子において、 端部集電極の間に中間集電極が設けられていることを特
   徴とする半導体光位置検出器。