JPS63212832A - 光入力の位置・分散検出方法および装置 - Google Patents
光入力の位置・分散検出方法および装置Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、入射された光ビーム(光入力)の位置を検
出するための光電変換体による光位置検出装置(P S
D: Po5ition 5ensitive De
tector)に関し、特に、光ビームを利用して金属
材料等の表面きず9表面粗度9表面形状を検出する際あ
るいは光ビームを用いた測定機器の焦点ずれを検出する
際などに用いて好適の光入力の位置・分散検出方法およ
び装置に関するものである。
出するための光電変換体による光位置検出装置(P S
D: Po5ition 5ensitive De
tector)に関し、特に、光ビームを利用して金属
材料等の表面きず9表面粗度9表面形状を検出する際あ
るいは光ビームを用いた測定機器の焦点ずれを検出する
際などに用いて好適の光入力の位置・分散検出方法およ
び装置に関するものである。
[従来の技術]
第19図は例えば精密機械Vo1.51.No、 4
、1985゜ρ、730〜737「位置測定におけるP
SDの応用」金沢−男著に示された従来の光位置検出装
置を示す側面図である。
、1985゜ρ、730〜737「位置測定におけるP
SDの応用」金沢−男著に示された従来の光位置検出装
置を示す側面図である。
この従来の光位置検出装置では、平板状シリコン基板に
おいて、第19図に示すように、光入力を受けるP型半
導体(光電変換体)から成る第1抵抗層51と、この第
1抵抗層51に空乏層53を介して接続されたN型半導
体(光電変換体)から成る第2抵抗層52とがそなえら
れており、第1抵抗層51は全面一様な抵抗値を有する
ように形成されている。
おいて、第19図に示すように、光入力を受けるP型半
導体(光電変換体)から成る第1抵抗層51と、この第
1抵抗層51に空乏層53を介して接続されたN型半導
体(光電変換体)から成る第2抵抗層52とがそなえら
れており、第1抵抗層51は全面一様な抵抗値を有する
ように形成されている。
そして、第1抵抗層51に入射される光ビームの1次元
位置およびその光エネルギーを検出すべく、第1抵抗層
51の両端に電極54.55がそれぞれ取り付けられて
いる。
位置およびその光エネルギーを検出すべく、第1抵抗層
51の両端に電極54.55がそれぞれ取り付けられて
いる。
また、第2抵抗層52の中央には、バイアス電極56が
接続されている。
接続されている。
このような光位置検出装置において、第19図に矢印a
で示すように、第1抵抗層51に光ビームが入射した場
合に、その1次元位置や光エネルギーは次のようにして
得られる。ただし、座標系としては、電極54.55と
の中点を原点とし、この原点に対する入射位置の座標を
Xとし、また第19図中の右方向を正方向とする。
で示すように、第1抵抗層51に光ビームが入射した場
合に、その1次元位置や光エネルギーは次のようにして
得られる。ただし、座標系としては、電極54.55と
の中点を原点とし、この原点に対する入射位置の座標を
Xとし、また第19図中の右方向を正方向とする。
矢印aのように光ビームが第1抵抗層51に入射すると
、入射位置には光エネルギーに比例した電子−正孔が発
生する。発生した正孔は、第1抵抗層51を流れ、同第
1抵抗層51の両端における電極54.55からそれぞ
れ電流値工、。tL。
、入射位置には光エネルギーに比例した電子−正孔が発
生する。発生した正孔は、第1抵抗層51を流れ、同第
1抵抗層51の両端における電極54.55からそれぞ
れ電流値工、。tL。
として検出される。
また、発生した電子は、空乏層53から第2抵抗層52
を流れ、バイアス電極56より取り出される。
を流れ、バイアス電極56より取り出される。
このとき、正孔即ち光電流は、第1抵抗Ffj51の均
一な抵抗により、入射位置から電極54゜55までの距
離に反比例配分される。従って、第1抵抗層51の全長
を2Lとすると、 I 、。/(L −x)=I、、/(L + x)=
k ””(1)が得られる。ここで、には、光エネルギ
ーに依存する量であり、入射位置xには依存しない。
一な抵抗により、入射位置から電極54゜55までの距
離に反比例配分される。従って、第1抵抗層51の全長
を2Lとすると、 I 、。/(L −x)=I、、/(L + x)=
k ””(1)が得られる。ここで、には、光エネルギ
ーに依存する量であり、入射位置xには依存しない。
そこで、測定される電流値工、。tL。に対して、(I
工。−I2゜)/(I 1゜+12゜)を求めると、(
1)式より、(It。−工2゜)/(IIO+L。)k
(L+x)+k(L−x) = 2 k−x/(2k−L)= x/ L ”(2)
となり、入射位置Xが、光エネルギーに関係なく、””
L(Its Lo)バI so + I go)
””(3)として、検出される。
工。−I2゜)/(I 1゜+12゜)を求めると、(
1)式より、(It。−工2゜)/(IIO+L。)k
(L+x)+k(L−x) = 2 k−x/(2k−L)= x/ L ”(2)
となり、入射位置Xが、光エネルギーに関係なく、””
L(Its Lo)バI so + I go)
””(3)として、検出される。
また、(11゜+I2゜)は2に−Lであるから、入射
位置Xに関係なく、光エネルギーに依存した量kが、 k=(I、。+12゜)/(2L) ・・・(4)
として、検出される。
位置Xに関係なく、光エネルギーに依存した量kが、 k=(I、。+12゜)/(2L) ・・・(4)
として、検出される。
以上のように、第1抵抗層51に入射する光ビームの1
次元位置Xと光エネルギーに依存する量にとが、光位置
検出装置により測定された電流値工、。、工2.から(
3)、 (4)式に基づいて求められる。
次元位置Xと光エネルギーに依存する量にとが、光位置
検出装置により測定された電流値工、。、工2.から(
3)、 (4)式に基づいて求められる。
なお、光ビームの2次元位置も上述した1次元位W1測
定の原理と同様にして行なわれる。
定の原理と同様にして行なわれる。
この場合、第20図あるいは第22図に示すような光位
置検出装置が用いられる。
置検出装置が用いられる。
第20図に示す光位置検出装置は表面分割型のもので、
電極57.58が、電極54.55に直交して第1抵抗
層51の両端部にそれぞれ取り付けられている。このよ
うな光位置検出装置では、電極54.55からそれぞれ
検出される電流値工、。。
電極57.58が、電極54.55に直交して第1抵抗
層51の両端部にそれぞれ取り付けられている。このよ
うな光位置検出装置では、電極54.55からそれぞれ
検出される電流値工、。。
■、。により、(3)式に基づきX座標が求められると
ともに、1を極57,58からそれぞれ検出される電流
値工、。It4゜によりX座標が求められる。
ともに、1を極57,58からそれぞれ検出される電流
値工、。It4゜によりX座標が求められる。
ただし、第21図は第20図に示す光位置検出装置の等
価回路図であり1図において、Pは電流源、Dは理想的
ダイオード、Cjは接合容量、Rshは並列抵抗、Rp
はポジショニング抵抗である。
価回路図であり1図において、Pは電流源、Dは理想的
ダイオード、Cjは接合容量、Rshは並列抵抗、Rp
はポジショニング抵抗である。
また、第22図に示す光位置検出装置は両面分割型のも
ので、電極57,58が、ft極極在455に直交して
第2抵抗層52の両端部にそれぞれ取り付けられている
。このとき、第2抵抗層52も全面一様な抵抗値を有す
るように形成されている。
ので、電極57,58が、ft極極在455に直交して
第2抵抗層52の両端部にそれぞれ取り付けられている
。このとき、第2抵抗層52も全面一様な抵抗値を有す
るように形成されている。
このような光位置検出装置でも、電極54゜55からの
電流値■1゜、工、6により、X座標が得られるととも
に、電極57.58からの電流値■、。tI4゜により
X座標が得られる。ただし、第23@は第22図に示す
光位置検出装置の等価回路図である。
電流値■1゜、工、6により、X座標が得られるととも
に、電極57.58からの電流値■、。tI4゜により
X座標が得られる。ただし、第23@は第22図に示す
光位置検出装置の等価回路図である。
一方、上述した光電変換体による光位置検出装置の他に
、光位置を検出する装置としては、撮像装置i!(撮像
管、CODカメラ等の固体撮像素子)を用いるものや、
フォトダイオードなどを用いるものがある。
、光位置を検出する装置としては、撮像装置i!(撮像
管、CODカメラ等の固体撮像素子)を用いるものや、
フォトダイオードなどを用いるものがある。
撮像装置を用いるものでは、同撮像装置で光ビームの画
像をとり、それをアナログ/ディジタル変換して得られ
るディジタル画像から、第24図および第26図に示す
信号処理回路により、光ビームの位置および拡がり(分
散)をそれぞれ検出するものである。
像をとり、それをアナログ/ディジタル変換して得られ
るディジタル画像から、第24図および第26図に示す
信号処理回路により、光ビームの位置および拡がり(分
散)をそれぞれ検出するものである。
光ビームの位置を検出する信号処理回路は、第24図に
示すように、動作指令信号を出力するタイミングパルス
発生器60と、撮像装置59からの画像のスキャン信号
を受けて同信号が所定のしきい値を超えたことを検出す
るコンパレータ61と、スキャン開始時点からコンパレ
ータ61の検出信号出力時点までの間に互ってパルスを
発生するパルス発生器62と、同パルス発生器62から
出力されたパルス数を計数してそのカウント値を光ビー
ムの位置として検出・出力するカウンタ63とから構成
されている。従って、光ビーム位置を検出する際には、
第25図に示すように、まず、タイミングパルス発生器
60が動作指令信号を出力すると、撮像袋[59がスキ
ャンを開始すると同時にパルス発生器62がパルスを出
力し始める。そして、コンパレータ61が、撮像装置5
9からのスキャン信号中に所定のしきい値を超える光信
号P1の位置を検出すると、その時点でパルス発生器6
2の動作は停止する。この間、パルス発生器62からの
パルス数がカウンタ63により計数されていて、そのカ
ウント値が光ビームの位置として得られる。
示すように、動作指令信号を出力するタイミングパルス
発生器60と、撮像装置59からの画像のスキャン信号
を受けて同信号が所定のしきい値を超えたことを検出す
るコンパレータ61と、スキャン開始時点からコンパレ
ータ61の検出信号出力時点までの間に互ってパルスを
発生するパルス発生器62と、同パルス発生器62から
出力されたパルス数を計数してそのカウント値を光ビー
ムの位置として検出・出力するカウンタ63とから構成
されている。従って、光ビーム位置を検出する際には、
第25図に示すように、まず、タイミングパルス発生器
60が動作指令信号を出力すると、撮像袋[59がスキ
ャンを開始すると同時にパルス発生器62がパルスを出
力し始める。そして、コンパレータ61が、撮像装置5
9からのスキャン信号中に所定のしきい値を超える光信
号P1の位置を検出すると、その時点でパルス発生器6
2の動作は停止する。この間、パルス発生器62からの
パルス数がカウンタ63により計数されていて、そのカ
ウント値が光ビームの位置として得られる。
また、光ビームの拡がり(分散)を検出する信号処理回
路は、第26図に示すように、撮像装置59からの画像
のスキャン信号を受けて同信号が所定のしきい値を超え
ていることを検出するコンパレータ61と、パルス発生
器64と、同パルス発生器64からのパルスとコンパレ
ータ61からの検出信号との論理積をとるANDゲート
65と、同ANDゲート64を通過したパルス数を計数
してそのカウント値を光ビームの拡がり(分散)として
検出・出力するカウンタ66とから構成されている。従
って、光ビームの拡がり(分散)を検出する際には、第
27図に示すように、コンパレータ61が、撮像装置5
9からのスキャン信号中に所定のしきい値を超える光信
号P、の区間を検出すると、その間はパルス発生器64
からのパルスが、ANDゲート65を通過することにな
り、通過したパルス数がカウンタ63により計数されて
、そのカウント値が光ビームの拡がり(分散)として得
られる。
路は、第26図に示すように、撮像装置59からの画像
のスキャン信号を受けて同信号が所定のしきい値を超え
ていることを検出するコンパレータ61と、パルス発生
器64と、同パルス発生器64からのパルスとコンパレ
ータ61からの検出信号との論理積をとるANDゲート
65と、同ANDゲート64を通過したパルス数を計数
してそのカウント値を光ビームの拡がり(分散)として
検出・出力するカウンタ66とから構成されている。従
って、光ビームの拡がり(分散)を検出する際には、第
27図に示すように、コンパレータ61が、撮像装置5
9からのスキャン信号中に所定のしきい値を超える光信
号P、の区間を検出すると、その間はパルス発生器64
からのパルスが、ANDゲート65を通過することにな
り、通過したパルス数がカウンタ63により計数されて
、そのカウント値が光ビームの拡がり(分散)として得
られる。
さらに、フォトダイオードなどを用いるものでは、図示
しないが、フォトダイオード、フォトトランジスタなど
を複数個−列に並べ、どのフォトダイオード等に光ビー
ムが入射したかを検出することにより、光ビームの位置
および拡がり(分散)を検出している。
しないが、フォトダイオード、フォトトランジスタなど
を複数個−列に並べ、どのフォトダイオード等に光ビー
ムが入射したかを検出することにより、光ビームの位置
および拡がり(分散)を検出している。
[発明が解決しようとする問題点]
ところで、入射する光ビームは点ではなくある程度拡が
りをもっている。この拡がりの程度は、光ビームが被検
面からの反射光ビームの場合、被検面のきす、粗度や形
状の情報を担っているし、光ビームを用いた測定機器等
では焦点ずれの情報を担っているが、従来の光電変換体
による光位置検出装置では、光ビームの位置(正確には
、重心位置)シか得ることができない。
りをもっている。この拡がりの程度は、光ビームが被検
面からの反射光ビームの場合、被検面のきす、粗度や形
状の情報を担っているし、光ビームを用いた測定機器等
では焦点ずれの情報を担っているが、従来の光電変換体
による光位置検出装置では、光ビームの位置(正確には
、重心位置)シか得ることができない。
従って、光ビームの拡がりを検出するには、現状では撮
像装置(撮像管、CODカメラ等)で画像をとり、それ
をアナログ/ディジタル変換して得られるディジタル画
像から、前述した信号処理回路(第25図)を用いて光
ビームの拡がりを計算する必要があり、装置が大型化す
るばか極めて高価で手間のかかる手段をとらなければな
らないという問題点があった。
像装置(撮像管、CODカメラ等)で画像をとり、それ
をアナログ/ディジタル変換して得られるディジタル画
像から、前述した信号処理回路(第25図)を用いて光
ビームの拡がりを計算する必要があり、装置が大型化す
るばか極めて高価で手間のかかる手段をとらなければな
らないという問題点があった。
また、フォトダイオードなどを用いる装置では、素子数
を多くできないため、解像度が悪いなどの問題点があり
、高い精度が要求されるような場合には使用できない。
を多くできないため、解像度が悪いなどの問題点があり
、高い精度が要求されるような場合には使用できない。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、光ビームの位置や拡がり(分散)の情報を、
速い応答性で精度良く検出できるようにするとともに、
低価格でコンパクトな光入力の位置・分散検出方法およ
び装置を得ることを目的とする。
たもので、光ビームの位置や拡がり(分散)の情報を、
速い応答性で精度良く検出できるようにするとともに、
低価格でコンパクトな光入力の位置・分散検出方法およ
び装置を得ることを目的とする。
[問題点を解決するための手段]
このため、本発明の光入力の位置・分散検出方法(特許
請求の範囲第1項に記載)は、光入力を受ける光電変換
体を用いて、同光電変換体の端部と上記光入力の位置と
の距離の平均値に比例する1次出力と、上記距離の2乗
平均値に比例する2次出力とをとり出した後、上記1次
出力を上記光入力の位置として検出するとともに、上記
の1次出力および2次出力に基づき上記光入力の分散を
演算して検出することを特徴としている。
請求の範囲第1項に記載)は、光入力を受ける光電変換
体を用いて、同光電変換体の端部と上記光入力の位置と
の距離の平均値に比例する1次出力と、上記距離の2乗
平均値に比例する2次出力とをとり出した後、上記1次
出力を上記光入力の位置として検出するとともに、上記
の1次出力および2次出力に基づき上記光入力の分散を
演算して検出することを特徴としている。
また1本発明の第1番目の光入力の位置・分散検出袋[
(特許請求の範囲第3項に記載)は、第1光電変換体か
ら成る第1抵抗層と、同第1抵抗層に空乏層を介するか
または直接接続された第2光電変換体から成る第2抵抗
層とから構成される光電変換体をそなえ、前記1次出力
を検出すべく上記第1抵抗層を全面一様な抵抗値とし、
前記2次出力を検出すべく上記第2抵抗層を、端部から
の距離に依存する抵抗値を有するように形成したことを
特徴としている。
(特許請求の範囲第3項に記載)は、第1光電変換体か
ら成る第1抵抗層と、同第1抵抗層に空乏層を介するか
または直接接続された第2光電変換体から成る第2抵抗
層とから構成される光電変換体をそなえ、前記1次出力
を検出すべく上記第1抵抗層を全面一様な抵抗値とし、
前記2次出力を検出すべく上記第2抵抗層を、端部から
の距離に依存する抵抗値を有するように形成したことを
特徴としている。
本発明の第2番目の光入力の位置・分散検出装置i!(
特許請求の範囲第4項に記載)は、前記第1番目の装置
と同様の光電変換体をそなえ、同光電変換体の第1抵抗
層を複数の帯状抵抗層部分に分割し、前記1次出力を検
出すべく上記抵抗層部分のうち所定番目毎に位置する抵
抗層部分を全面一様な抵抗値とし、前記2次出力を検出
すべく上記所定番日毎以外に位置する抵抗層部分を、端
部からの距離に依存する抵抗値を有するように形成した
ことを特徴としている。
特許請求の範囲第4項に記載)は、前記第1番目の装置
と同様の光電変換体をそなえ、同光電変換体の第1抵抗
層を複数の帯状抵抗層部分に分割し、前記1次出力を検
出すべく上記抵抗層部分のうち所定番目毎に位置する抵
抗層部分を全面一様な抵抗値とし、前記2次出力を検出
すべく上記所定番日毎以外に位置する抵抗層部分を、端
部からの距離に依存する抵抗値を有するように形成した
ことを特徴としている。
本発明の第3番目の光入力の位置・分散検出装置(特許
請求の範囲第5項に記載)は、2組の光電変換体をそな
え、前記1次出力を検出すべく、一方の光電変換体の光
入力側表面を、同一方の光電変換体の端部からの距離に
応じ同距離位置において同距離に比例した幅だけ露出さ
せうる第1の遮光マスクによって蔽うとともに、前記2
次出力を検出すべく、他方の光電変換体の光入力側表面
を。
請求の範囲第5項に記載)は、2組の光電変換体をそな
え、前記1次出力を検出すべく、一方の光電変換体の光
入力側表面を、同一方の光電変換体の端部からの距離に
応じ同距離位置において同距離に比例した幅だけ露出さ
せうる第1の遮光マスクによって蔽うとともに、前記2
次出力を検出すべく、他方の光電変換体の光入力側表面
を。
同他方の光電変換体の端部からの距離に応じ同距離位置
において同距離の2乗に比例した幅だけ露出させうる第
2の遮光マスクによって蔽うことを特徴としている。
において同距離の2乗に比例した幅だけ露出させうる第
2の遮光マスクによって蔽うことを特徴としている。
本発明の第4番目の光入力の位置・分散検出装置(特許
請求の範囲第6項に記載)は、光電変換体の光入力側表
面を、前記1次出力を検出すべく前記第3番目の発明と
同形状の第1の遮光マスクと、前記2次出力を検出すべ
く前記第3番目の発明と同形状の第2の遮光マスクとに
よって蔽うとともに、上記第2の遮光マスクをシャッタ
として構成していることを特徴としている。
請求の範囲第6項に記載)は、光電変換体の光入力側表
面を、前記1次出力を検出すべく前記第3番目の発明と
同形状の第1の遮光マスクと、前記2次出力を検出すべ
く前記第3番目の発明と同形状の第2の遮光マスクとに
よって蔽うとともに、上記第2の遮光マスクをシャッタ
として構成していることを特徴としている。
本発明の第5番目の光入力の位置・分散検出袋Ft(特
許請求の範囲第8項に記載)は、光電変換体を、前記1
次出力を検出すべく、上記光量変換体の端部からの距離
に応じ同距離位置において同距離に比例した幅方向位置
で分離絶縁するとともに、前記2次出力を検出すべく、
上記光電変換体の端部からの距離に応じ同距離位置にお
いて同距離の2采に比例した幅方向位置で分離絶縁した
ことを特徴としている。
許請求の範囲第8項に記載)は、光電変換体を、前記1
次出力を検出すべく、上記光量変換体の端部からの距離
に応じ同距離位置において同距離に比例した幅方向位置
で分離絶縁するとともに、前記2次出力を検出すべく、
上記光電変換体の端部からの距離に応じ同距離位置にお
いて同距離の2采に比例した幅方向位置で分離絶縁した
ことを特徴としている。
本発明の第6番目の光入力の位置・分散検出装置(特許
請求の範囲第9項に記載)は、2組の光電変換体をそな
え、前記1次出力を検出すべく、一方の光電変換体の光
入力側表面を、1次特性光学フィルタによって蔽うとと
もに、前記2次出力を検出すべく、2次特性光学フィル
タによって蔽うことを特徴としている。
請求の範囲第9項に記載)は、2組の光電変換体をそな
え、前記1次出力を検出すべく、一方の光電変換体の光
入力側表面を、1次特性光学フィルタによって蔽うとと
もに、前記2次出力を検出すべく、2次特性光学フィル
タによって蔽うことを特徴としている。
[作 用]
前記光入力の位置・分散検出方法では、光電変換体によ
り、同光電変換体の端部と光入力の位置との距離の平均
値に比例する1次出力と上記距離の2乗平均値に比例す
る2次出力とを検出することで、撮像装置やその信号処
理回路などの高価なものを使用することなく、上記光電
変換体からの上記の1次出力および2次出力に基づいて
、上記光入力の分散が、統計学上の簡単な式により求め
られる。
り、同光電変換体の端部と光入力の位置との距離の平均
値に比例する1次出力と上記距離の2乗平均値に比例す
る2次出力とを検出することで、撮像装置やその信号処
理回路などの高価なものを使用することなく、上記光電
変換体からの上記の1次出力および2次出力に基づいて
、上記光入力の分散が、統計学上の簡単な式により求め
られる。
前記の第1〜6番目の光入力の位置・分散検出装置はい
ずれも前記方法を実施するに際し直接使用されるもので
、前記第1番目の装置では、第1抵抗層の両端部から得
られる電流値により前記1次出力が検出される一方、第
2抵抗層の両端部から得られる電流値により前記2次出
力が検出され、これらの検出結果から光入力の平均位置
(重心位置)および分散(拡がり)が得られる。
ずれも前記方法を実施するに際し直接使用されるもので
、前記第1番目の装置では、第1抵抗層の両端部から得
られる電流値により前記1次出力が検出される一方、第
2抵抗層の両端部から得られる電流値により前記2次出
力が検出され、これらの検出結果から光入力の平均位置
(重心位置)および分散(拡がり)が得られる。
前記第2番目の装置では、第1抵抗層における奇数番目
の帯状抵抗層部分の両端から得られる電流値により前記
1次出力が検出される一方、上記第1抵抗層における偶
数番目の帯状抵抗層部分の両端から得られる電流値によ
り前記2次出力が検出され、光入力の平均位置および分
散が得られる。
の帯状抵抗層部分の両端から得られる電流値により前記
1次出力が検出される一方、上記第1抵抗層における偶
数番目の帯状抵抗層部分の両端から得られる電流値によ
り前記2次出力が検出され、光入力の平均位置および分
散が得られる。
前記第3番目の装置では、第1の遮光マスクにより蔽わ
れた一方の光電変換体からの電流値により前記1次出力
が検出される一方、第2の遮光マスクにより蔽われた他
方の光電変換体からの電流値により前記2次出力が検出
され、光入力の平均位置および分散が得られる。
れた一方の光電変換体からの電流値により前記1次出力
が検出される一方、第2の遮光マスクにより蔽われた他
方の光電変換体からの電流値により前記2次出力が検出
され、光入力の平均位置および分散が得られる。
前記第4番目の装置では、シャッタである第2の遮光マ
スクがオフ状態(開)のとき、第1の遮光マスクにより
蔽われた光電変換体からの電流値により前記1次出力が
検出される一方、上記第2の遮光マスクがオン状態(閉
)のとき、同第2の遮光マスクにより蔽われた上記光電
変換体からの電流値により前記2次出力が検出され、光
入力の平均位置および分散が得られる。
スクがオフ状態(開)のとき、第1の遮光マスクにより
蔽われた光電変換体からの電流値により前記1次出力が
検出される一方、上記第2の遮光マスクがオン状態(閉
)のとき、同第2の遮光マスクにより蔽われた上記光電
変換体からの電流値により前記2次出力が検出され、光
入力の平均位置および分散が得られる。
前記第5番目の装置では、1次直線と2次曲線とに囲ま
れて分離絶縁された光電変換体からの電流値と、上記2
次曲線下側の上記光電変換体からの電流値との和により
前記1次出力が検出される一方、上記2次曲線下側の上
記光電変換体からの電流値により前記2次出力が検出さ
れ、光入力の平均位置および分散が得られる。
れて分離絶縁された光電変換体からの電流値と、上記2
次曲線下側の上記光電変換体からの電流値との和により
前記1次出力が検出される一方、上記2次曲線下側の上
記光電変換体からの電流値により前記2次出力が検出さ
れ、光入力の平均位置および分散が得られる。
前記第6番目の装置では、1次特性光学フィルタにより
蔽われた一方の光電変換体からの電流値により前記1次
出力が検出される一方、2次特性光学フィルタにより蔽
われた他方の光電変換体からの電流値により前記2次出
力が検出され、光入力の平均位置および分散が得られる
。
蔽われた一方の光電変換体からの電流値により前記1次
出力が検出される一方、2次特性光学フィルタにより蔽
われた他方の光電変換体からの電流値により前記2次出
力が検出され、光入力の平均位置および分散が得られる
。
[発明の実施例]
まず1本発明による光入力の位置・分散検出方法および
その原理について1次元の場合を例にとって簡単に説明
する。光入力の分散を検出するためには、統計学的に、
光入力の平均値I!(重心位りxと2乗平均位置7とが
得られれば、2−K2として分散σ2が演算・検出され
ることになる。
その原理について1次元の場合を例にとって簡単に説明
する。光入力の分散を検出するためには、統計学的に、
光入力の平均値I!(重心位りxと2乗平均位置7とが
得られれば、2−K2として分散σ2が演算・検出され
ることになる。
従って、本発明の方法では、光入力を受けるとその強度
に応じ光電変換による所定の電流を出力する光電変換体
を用いて、まず、光強度/P(X)dX(ここで、ρは
光入力の強度分布)と、光強度によって重み付けされた
光入力の位[xの平均値Jx・ρ(x)dxと、同じく
光強度によって重み付けされた光入力の位置Xの2乗平
均値/、%・ρ(x)dxとを電流値として検出する。
に応じ光電変換による所定の電流を出力する光電変換体
を用いて、まず、光強度/P(X)dX(ここで、ρは
光入力の強度分布)と、光強度によって重み付けされた
光入力の位[xの平均値Jx・ρ(x)dxと、同じく
光強度によって重み付けされた光入力の位置Xの2乗平
均値/、%・ρ(x)dxとを電流値として検出する。
そして、検出された電流値から、光電変換体の端部と光
入力の位置との距離の平均値(重心位置)iに比例する
1次出力として、K1゜・fx・ρ(x)dx/fρ(
x)dxを得るとともに、光電変換体の端部と光入力の
位置との距離の2乗平均値2に比例する2次出力として
、に2.・fx2・/’(x)dx///’(x)dx
を得てから(ここで、に8゜、に3゜は定数)、これら
の出力に基づき、光入力の位置(重心位置)iを。
入力の位置との距離の平均値(重心位置)iに比例する
1次出力として、K1゜・fx・ρ(x)dx/fρ(
x)dxを得るとともに、光電変換体の端部と光入力の
位置との距離の2乗平均値2に比例する2次出力として
、に2.・fx2・/’(x)dx///’(x)dx
を得てから(ここで、に8゜、に3゜は定数)、これら
の出力に基づき、光入力の位置(重心位置)iを。
f x ・p (x)dx/ / p (x)d xと
して検出するとともに、光入力の分散σ2を、/ x”
・P(x)dx/ / /’(x)dx −[/ x
−P(x)dx/ / /’(x)dxコ2にて検出す
るようにしている。
して検出するとともに、光入力の分散σ2を、/ x”
・P(x)dx/ / /’(x)dx −[/ x
−P(x)dx/ / /’(x)dxコ2にて検出す
るようにしている。
以下、図面により、本発明の方法に適用される、上述し
た1次出力および2次出力の検出可能な光入力の位置・
分散検出装置の具体的な実施例を説明する。
た1次出力および2次出力の検出可能な光入力の位置・
分散検出装置の具体的な実施例を説明する。
0本 明の+1
第1〜3図は本発明の第1実施例としての光入力の位置
・分散検出装置を示すもので、第1図(a)はその側面
図、第1図(b)はその平面図、第2図はその第1抵抗
層に入射される光ビーム(光入力)の強度分布の一例を
示すグラフ、第3図は本実施例装置により検出される電
流値から光ビームの強度、平均位置および分散を演算す
るための演算器の構成を示すブロック図である。
・分散検出装置を示すもので、第1図(a)はその側面
図、第1図(b)はその平面図、第2図はその第1抵抗
層に入射される光ビーム(光入力)の強度分布の一例を
示すグラフ、第3図は本実施例装置により検出される電
流値から光ビームの強度、平均位置および分散を演算す
るための演算器の構成を示すブロック図である。
本発明の第1実施例は、特許請求の範囲第3項に記載さ
れた発明に基づくもので、光ビームの1次元の平均位[
(重心位置)9強度(光エネルギー)および分散(拡が
り)を得るためのもので、第1図(a)、(b)に示す
ように、従来とほぼ同様に、光入力を受ける第1光電変
換体としてのP型半導体から成る第1抵抗層1と、この
第1抵抗層1に空乏M3を介して接続された第2光電変
換体としてのN型半導体から成る第2抵抗WJ2とがそ
なえられて光電変換体が構成されており、第1抵抗層1
は全面一様な抵抗値(抵抗線密度re)を有するように
形成されている。
れた発明に基づくもので、光ビームの1次元の平均位[
(重心位置)9強度(光エネルギー)および分散(拡が
り)を得るためのもので、第1図(a)、(b)に示す
ように、従来とほぼ同様に、光入力を受ける第1光電変
換体としてのP型半導体から成る第1抵抗層1と、この
第1抵抗層1に空乏M3を介して接続された第2光電変
換体としてのN型半導体から成る第2抵抗WJ2とがそ
なえられて光電変換体が構成されており、第1抵抗層1
は全面一様な抵抗値(抵抗線密度re)を有するように
形成されている。
また、これらの第1抵抗層1.第2抵抗層2および空乏
層3から成る光起電力型の光電変換体において、電極4
,5が、間隔りをあけてそれぞれ第1抵抗層1の両端部
に取り付けられるとともに、第2抵抗層2の両端にも、
電極6,7が、それぞれ上記電極4,5に対向するよう
に取り付けられている。
層3から成る光起電力型の光電変換体において、電極4
,5が、間隔りをあけてそれぞれ第1抵抗層1の両端部
に取り付けられるとともに、第2抵抗層2の両端にも、
電極6,7が、それぞれ上記電極4,5に対向するよう
に取り付けられている。
そして、本実施例では、電極4,6の位置を原点とし、
これらの電極4,6から電極5,7へ向かう方向へX軸
をとる。
これらの電極4,6から電極5,7へ向かう方向へX軸
をとる。
さらに1本実施例では、第2抵抗層2が、その端部にお
ける電極6の位置からの距離に依存する抵抗値を有する
ように形成されており、第2抵抗層2における抵抗線密
度を、II!極6の位[(x =0)で十分0に近く、
電極7の位置(x=L)でr工とし、その間は線形に増
加する抵抗、ms度rをもっている。つまり、 r=(ra/L)・X ・・・(4)となる。
ける電極6の位置からの距離に依存する抵抗値を有する
ように形成されており、第2抵抗層2における抵抗線密
度を、II!極6の位[(x =0)で十分0に近く、
電極7の位置(x=L)でr工とし、その間は線形に増
加する抵抗、ms度rをもっている。つまり、 r=(ra/L)・X ・・・(4)となる。
また、電極4,5,6.7は、それぞれ図示しない電流
検出器に接続されており、この実施例による光入力の位
置・分散検出装置において光電流が生じた場合、電極4
,5,6.7を流れる電流値が、それぞれi□t )L
tt J工r jzとして検出されるようになっている
。
検出器に接続されており、この実施例による光入力の位
置・分散検出装置において光電流が生じた場合、電極4
,5,6.7を流れる電流値が、それぞれi□t )L
tt J工r jzとして検出されるようになっている
。
なお、第1図(a)、(b)中のR,w、hは、それぞ
れこの実施例による光入力の位置・分散検出装置の外形
寸法、つまり長さ1幅、高さを示す。
れこの実施例による光入力の位置・分散検出装置の外形
寸法、つまり長さ1幅、高さを示す。
本発明の第1実施例による光入力の位置・分散検出装置
は上述のごとく構成されているので、第1抵抗層1に入
射する光ビームの強度(光エネルギー)、平均位置(重
心位置)および分散(拡がり)は次のようにして得られ
る。
は上述のごとく構成されているので、第1抵抗層1に入
射する光ビームの強度(光エネルギー)、平均位置(重
心位置)および分散(拡がり)は次のようにして得られ
る。
今、第2図に示すようなガウス分布形の強度分布ρ(X
)をもった光ビームが、第1図(a)に矢印Aで示すよ
うに入射したとする。ここで、上記ガウス分布の平均位
置をi、分散をσ2、最大強度をImax、総強度(第
2図に斜線で示す部分の面積)をItとする。
)をもった光ビームが、第1図(a)に矢印Aで示すよ
うに入射したとする。ここで、上記ガウス分布の平均位
置をi、分散をσ2、最大強度をImax、総強度(第
2図に斜線で示す部分の面積)をItとする。
光ビームのうちの[x、x+dx]間のビーム素は、光
電変換によりdiの正孔とdjの電子とを生成する。即
ち、 di=K・ρ(x)dx=−dj ・・・(5)こ
こで、Kは光電変換効率である。
電変換によりdiの正孔とdjの電子とを生成する。即
ち、 di=K・ρ(x)dx=−dj ・・・(5)こ
こで、Kは光電変換効率である。
そして、正孔diは、第1抵抗層1に沿って移動し、電
子dj(=−di)は、空乏層3から第2抵抗層2へ到
達しこの第2抵抗層2に沿って移動する。第1抵抗層1
は全面一様な抵抗線密度r。をもっているため、正孔d
iは、0からXまでの全抵抗と、XからLまでの全抵抗
とに反比例分配され、各々、dil、di、として電極
4,5から取り出される。従って、 di=di1+di、 ・・・(6
)となる。
子dj(=−di)は、空乏層3から第2抵抗層2へ到
達しこの第2抵抗層2に沿って移動する。第1抵抗層1
は全面一様な抵抗線密度r。をもっているため、正孔d
iは、0からXまでの全抵抗と、XからLまでの全抵抗
とに反比例分配され、各々、dil、di、として電極
4,5から取り出される。従って、 di=di1+di、 ・・・(6
)となる。
また、電極4,5からそれぞれ取り出される電流値11
1 ifgは、 i、=/di1 ・・・(9) i2= fdi、 −−−(to)であり、実際
に測定されるのは、これらの電流値111Lt’ある*
i、は、(10) 、 (8) 、 (5)式より。
1 ifgは、 i、=/di1 ・・・(9) i2= fdi、 −−−(to)であり、実際
に測定されるのは、これらの電流値111Lt’ある*
i、は、(10) 、 (8) 、 (5)式より。
1g=/di、=(1/L)・fxdi”(K/L)”
/Lx−p(x)dx ”(11)となり、光ビーム
の強度によって重み付けされた座11xの平均値が、電
流値i3により検出されることになる。
/Lx−p(x)dx ”(11)となり、光ビーム
の強度によって重み付けされた座11xの平均値が、電
流値i3により検出されることになる。
しかし、電流値18は光ビームの強度にも依存している
。そこで、全電流値(tx+ii)を(9) 、 (1
0) 。
。そこで、全電流値(tx+ii)を(9) 、 (1
0) 。
(7) 、 (8) 、 (5)式を用いて求めると、
iユ+i、=/(di□+dig)=/di= Kqシ
(x)dx = K・I t ”・(12)となり、光
ビームの総強度Itに関する量が得られ、さらに(11
)、(12)式より、が得られる。ここで、 であるから、結局、it/(iz+xi)によって、電
極4の位置(光電変換体の端部)と光ビームの位置との
距離Xの平均値iに比例する1次出力がとり出される、
つまり光ビームの重心位置情報としてx / Lを求め
ることができ、(iL+lz)によって、光ビームの強
度(I t)情報としてK・Itを求めることができる
。
iユ+i、=/(di□+dig)=/di= Kqシ
(x)dx = K・I t ”・(12)となり、光
ビームの総強度Itに関する量が得られ、さらに(11
)、(12)式より、が得られる。ここで、 であるから、結局、it/(iz+xi)によって、電
極4の位置(光電変換体の端部)と光ビームの位置との
距離Xの平均値iに比例する1次出力がとり出される、
つまり光ビームの重心位置情報としてx / Lを求め
ることができ、(iL+lz)によって、光ビームの強
度(I t)情報としてK・Itを求めることができる
。
次に、第2抵抗J!F2は(’り式に示すような抵抗線
密度rをもっているので、電子djは、0からXまでの
全抵抗R1(X)と、XからLまでの全抵抗Rt(X)
とに反比例配分され、各々、dois dJzとして電
極6,7から取り出される。従って、Ri(x)= f
:rdx = r、* X’/(2L) ・・(15)
Rx (x) =f:r d x =r、(L”−X”)/(2L) ・・(16)とな
り、全抵抗Rについては、 R=f:rdx=r0・L/2・・・(17)となるか
ら。
密度rをもっているので、電子djは、0からXまでの
全抵抗R1(X)と、XからLまでの全抵抗Rt(X)
とに反比例配分され、各々、dois dJzとして電
極6,7から取り出される。従って、Ri(x)= f
:rdx = r、* X’/(2L) ・・(15)
Rx (x) =f:r d x =r、(L”−X”)/(2L) ・・(16)とな
り、全抵抗Rについては、 R=f:rdx=r0・L/2・・・(17)となるか
ら。
dj=djz+dJa ・・・(
18)となる。
18)となる。
また、電極6,7からそれぞれ取り出される電流値j1
y Jlは。
y Jlは。
ji=/djt ・・・(21)js = /
d J 2 ・・・(22)であり、実際に測定
されるの“は、これらの電流値jzs Jaである。j
、は、(22) 、 (2G) 、 (5)式より、J
z=/dji=(1/L”)・/x”dj=−(K/L
”)・/Lx”ρ(x)dx −−−(z3)となり
、光ビームの強度によって重み付けされた座標Xの2乗
平均値が、電流値j2により検出されることになる。
d J 2 ・・・(22)であり、実際に測定
されるの“は、これらの電流値jzs Jaである。j
、は、(22) 、 (2G) 、 (5)式より、J
z=/dji=(1/L”)・/x”dj=−(K/L
”)・/Lx”ρ(x)dx −−−(z3)となり
、光ビームの強度によって重み付けされた座標Xの2乗
平均値が、電流値j2により検出されることになる。
しかし、電流値j2は光ビームの強度にも依存している
。そこで、全電流値(jz÷j2)を(21)、(22
)。
。そこで、全電流値(jz÷j2)を(21)、(22
)。
(19) 、 (20) 、 (5)式を用いて求める
と。
と。
、L+ja=/(djz+d、L)=/dj= −K−
fLl) (x)dx = −K−I t ・・・(2
4)となり、光ビームの強度に関する量が得られ、さら
に(23) 、 (24)式より、 が得られる。ここで、 であるから、結局1.L/(j□+jn)によって、電
極6の位置(光電変換体の端部)と光ビームの位置との
距離Xの2乗平均値x2に比例する2次出力1/L2を
とり出すことができする。
fLl) (x)dx = −K−I t ・・・(2
4)となり、光ビームの強度に関する量が得られ、さら
に(23) 、 (24)式より、 が得られる。ここで、 であるから、結局1.L/(j□+jn)によって、電
極6の位置(光電変換体の端部)と光ビームの位置との
距離Xの2乗平均値x2に比例する2次出力1/L2を
とり出すことができする。
従って、光ビームの分散(拡がり)σ2は(13)。
(25)式より、
f“ρ(x)dx
によって求めることができる。
光ビームの3つの特徴量x/L、σ”/L”、K・It
は、以上の結果から、 Li□+12 It −= i工+xz[または−(jt+j2)コ・・・(
30)となり、第3図に示すような演算器を用いれば、
電極4〜7からの電流値1zy lt* Jt+ jz
から、上記の(28) 、 (29) 、 (30)式
に基づく光ビームの平均位置(重心位置) x を分散
(拡がり)σ2および強度(光エネルギー)Itを得る
ことができる。ただし、第3図において、8,9は加算
器、10.11は除算器、12は減算器、13は乗算器
を示している。
は、以上の結果から、 Li□+12 It −= i工+xz[または−(jt+j2)コ・・・(
30)となり、第3図に示すような演算器を用いれば、
電極4〜7からの電流値1zy lt* Jt+ jz
から、上記の(28) 、 (29) 、 (30)式
に基づく光ビームの平均位置(重心位置) x を分散
(拡がり)σ2および強度(光エネルギー)Itを得る
ことができる。ただし、第3図において、8,9は加算
器、10.11は除算器、12は減算器、13は乗算器
を示している。
なお、距離に比例した抵抗線密度をもつ第2抵抗層2は
、不純物のドーピング量の変化によって実現させること
ができるほか、距離に反比例した膜厚を第2抵抗J’i
!72にもたせることによっても実現できる(抵抗線密
度a:1/膜厚■距離)。
、不純物のドーピング量の変化によって実現させること
ができるほか、距離に反比例した膜厚を第2抵抗J’i
!72にもたせることによっても実現できる(抵抗線密
度a:1/膜厚■距離)。
このように、本発明の第1実施例によれば、撮像装置等
を用いることなく、極めて簡素な構造の装置で、第1抵
抗層1へ入射する光ビームの、距離Xの平均値マに比例
する1炊出力i、/(iよ+xi)と、距111xの2
乗平均値x3に比例する2次出力、L/(jz+jz)
とが得られ、これらの出力から、平均位置(重心位置)
iおよび分散σ2が極めて容易かつ安価に検出される。
を用いることなく、極めて簡素な構造の装置で、第1抵
抗層1へ入射する光ビームの、距離Xの平均値マに比例
する1炊出力i、/(iよ+xi)と、距111xの2
乗平均値x3に比例する2次出力、L/(jz+jz)
とが得られ、これらの出力から、平均位置(重心位置)
iおよび分散σ2が極めて容易かつ安価に検出される。
また、その検出値は、速い応答性で精度良く得られる。
従って、光スポットの大きさの測定物や光ビームを用い
た測定機器の焦点ずれ、あるいは被検面のきず、粗度、
形状などの検出が、極めて容易に可能となる利点もある
。
た測定機器の焦点ずれ、あるいは被検面のきず、粗度、
形状などの検出が、極めて容易に可能となる利点もある
。
■ 日 の 2
第4図は本発明の第2実施例としての光入力の位置・分
散検出装置を示す斜視図であり、この第2実施例は、特
許請求の範囲第3項に記載された発明に基づき光ビーム
の2次元の平均位置2強度および分散を得るためのもの
で、第4図に示すように、第1実施例とほぼ同様め構成
の光入力の位置・分散検出装置において、電極4,5に
直交するように、電極14.15が、適当な間隔をあけ
それぞれ第1抵抗層1のy軸方向の両端部に取り付けら
れるとともに、第2抵抗層2には、電極16.17が、
それぞれ上記電極14.15に対向するように取り付け
られている。
散検出装置を示す斜視図であり、この第2実施例は、特
許請求の範囲第3項に記載された発明に基づき光ビーム
の2次元の平均位置2強度および分散を得るためのもの
で、第4図に示すように、第1実施例とほぼ同様め構成
の光入力の位置・分散検出装置において、電極4,5に
直交するように、電極14.15が、適当な間隔をあけ
それぞれ第1抵抗層1のy軸方向の両端部に取り付けら
れるとともに、第2抵抗層2には、電極16.17が、
それぞれ上記電極14.15に対向するように取り付け
られている。
そして、この実施例では、第2抵抗層2は、X。
y軸方向に沿い線形に増加する適当な抵抗線密度を有す
るように形成されている。
るように形成されている。
従って、第1実施例で記した1次元の拡張として、2次
元の光ビームの強度、平均位置および分散を得ることが
できる。つまり、電極4,5よりi、電極6,7よりP
を求めるのは1次元の場合と同様で、これらよりX軸方
向の分散σx1が求められる。さらに、電極14.15
より7、電極16.17よりy2を求めることができ、
これらよりy軸方向の分散σY8が求められる。
元の光ビームの強度、平均位置および分散を得ることが
できる。つまり、電極4,5よりi、電極6,7よりP
を求めるのは1次元の場合と同様で、これらよりX軸方
向の分散σx1が求められる。さらに、電極14.15
より7、電極16.17よりy2を求めることができ、
これらよりy軸方向の分散σY8が求められる。
このようにして、2次元であっても、光ビームの重心位
!(x、y)、分散((FX”# σv”)および強度
Itが求められ、第1実施例と同様の効果が得られる。
!(x、y)、分散((FX”# σv”)および強度
Itが求められ、第1実施例と同様の効果が得られる。
ただし、第4図に示すように、強度Itは、第1抵抗層
1または第2抵抗層2のどちらかの4電極から取り出さ
れる電流値の合計により求められることとなる。
1または第2抵抗層2のどちらかの4電極から取り出さ
れる電流値の合計により求められることとなる。
■ 日 の 3−
第5図は本発明の第3実施例としての光入力の位置・分
散検出装置を示す斜視図であり、この第3実施例は、特
許請求の範囲第4項に記載された発明に基づき光ビーム
の1次元の平均位置2強度および分散を得るためのもの
で、第5図に示すように、第3実施例では、光入力を受
けるP型半導体から成る第1抵抗層IAと、この第1抵
抗層IAに空乏層3を介して接続されたN型半導体装置
成る第2抵抗層2Aとがそなえられ、第2抵抗暦2Aは
バイアス電極18に接続される。また、第1抵抗層IA
は、複数の帯状(たんざく状)抵抗層部分1a、lbに
分割されている。
散検出装置を示す斜視図であり、この第3実施例は、特
許請求の範囲第4項に記載された発明に基づき光ビーム
の1次元の平均位置2強度および分散を得るためのもの
で、第5図に示すように、第3実施例では、光入力を受
けるP型半導体から成る第1抵抗層IAと、この第1抵
抗層IAに空乏層3を介して接続されたN型半導体装置
成る第2抵抗層2Aとがそなえられ、第2抵抗暦2Aは
バイアス電極18に接続される。また、第1抵抗層IA
は、複数の帯状(たんざく状)抵抗層部分1a、lbに
分割されている。
そして、帯状抵抗層部分1a、lbは交互に配置され、
奇数番目(所定番目毎)に位置する帯状抵抗層部分1a
は、全面一様な抵抗値を有するように形成されるととも
に、偶数番目(上記所定番目毎以外)に位置する帯状抵
抗層部分1bは、X軸方向に線形増加する抵抗線密度を
有するように形成されている。
奇数番目(所定番目毎)に位置する帯状抵抗層部分1a
は、全面一様な抵抗値を有するように形成されるととも
に、偶数番目(上記所定番目毎以外)に位置する帯状抵
抗層部分1bは、X軸方向に線形増加する抵抗線密度を
有するように形成されている。
また、各帯状抵抗層部分1aの両端部には、電極4A、
5Aが取り付けられるとともに、各帯状抵抗層部分1b
の両端部には、電極6A、7Aが取り付けられており、
これらの電極4A、5A。
5Aが取り付けられるとともに、各帯状抵抗層部分1b
の両端部には、電極6A、7Aが取り付けられており、
これらの電極4A、5A。
6A、7Aから検出される電流値11e i*e jt
yj8より、上記の第1実施例と同様にして、1次出力
および2次出力が得られて、1次元の光ビームの平均位
置2強度および分散の検出が行なわれ、第1実施例と同
様の作用効果が得られる。
yj8より、上記の第1実施例と同様にして、1次出力
および2次出力が得られて、1次元の光ビームの平均位
置2強度および分散の検出が行なわれ、第1実施例と同
様の作用効果が得られる。
なお、第1抵抗層IAの帯状抵抗層部分1a。
1b″′Qx軸方向についての光ビームの平均位は。
強度および分散の検出を行なうのと同じ要領で、第2抵
抗層2Aを、第1抵抗層IAと直交するように、帯状抵
抗層部分1a、lbと同様の帯状抵抗層部分に分割して
、y軸方向についての光ビームの平均位置2強度および
分散の検出を行なうようにすれば、特許請求の範囲第4
項に記載された発明に基づいても、2次元の光ビームの
平均位置。
抗層2Aを、第1抵抗層IAと直交するように、帯状抵
抗層部分1a、lbと同様の帯状抵抗層部分に分割して
、y軸方向についての光ビームの平均位置2強度および
分散の検出を行なうようにすれば、特許請求の範囲第4
項に記載された発明に基づいても、2次元の光ビームの
平均位置。
強度および分散の検出が行なえるようになる。
以上の第1〜3実施例では、半導体としてアモルファス
シリコンを用いたため、第1抵抗層と第2抵抗層との間
に空乏層を設けたが、結晶シリコンを用いる場合には、
P層とN層とを直接接続しても境界面に空乏層が形成さ
れるため、空乏層を予め設けなくてもよい。
シリコンを用いたため、第1抵抗層と第2抵抗層との間
に空乏層を設けたが、結晶シリコンを用いる場合には、
P層とN層とを直接接続しても境界面に空乏層が形成さ
れるため、空乏層を予め設けなくてもよい。
■ 日の 4
第6〜9図は本発明の第4実施例としての光入力の位置
・分散検出装置を示すもので、第6図はその側面図、第
7図(a)、(b)はそれぞれ第1および第2の遮光マ
スクの形状を示す平面図、第8図(a)、(b)はそれ
ぞれ第1および第2の遮光マスクにより蔽われた光電変
換体により得られる検出電流値と光電変換体上の位置と
の関係を示すグラフ、第9図は本実施例装置の変形例を
示す側面図である。
・分散検出装置を示すもので、第6図はその側面図、第
7図(a)、(b)はそれぞれ第1および第2の遮光マ
スクの形状を示す平面図、第8図(a)、(b)はそれ
ぞれ第1および第2の遮光マスクにより蔽われた光電変
換体により得られる検出電流値と光電変換体上の位置と
の関係を示すグラフ、第9図は本実施例装置の変形例を
示す側面図である。
この第4実施例は、特許請求の範囲第5項に記載された
発明に基づき光ビームの1次元の平均位置9強度および
分散を得るためのもので、第6図に示すように、第4実
施例では、透光性を有する光電変換体としての3組のフ
ォトダイオード19−1〜19−3がそなえられており
、各フォトダイオード19−1〜19−3は、2層19
a、i層19bおよびn層19cから構成され、光入力
を受けるとその強度に応じ光電変換による所定の電流を
出力するものである。そして、各フォトダイオード19
−1〜19−3の上下面には、透明導電膜20が貼付さ
れ、同透明導電膜20を介して各フォトダイオード19
−1〜19−3からの検出電流値工。m xtt x、
が得られるようになっている。さらに、上下面に透明導
電膜20を貼付された各フォトダイオード19−1〜1
9−3は。
発明に基づき光ビームの1次元の平均位置9強度および
分散を得るためのもので、第6図に示すように、第4実
施例では、透光性を有する光電変換体としての3組のフ
ォトダイオード19−1〜19−3がそなえられており
、各フォトダイオード19−1〜19−3は、2層19
a、i層19bおよびn層19cから構成され、光入力
を受けるとその強度に応じ光電変換による所定の電流を
出力するものである。そして、各フォトダイオード19
−1〜19−3の上下面には、透明導電膜20が貼付さ
れ、同透明導電膜20を介して各フォトダイオード19
−1〜19−3からの検出電流値工。m xtt x、
が得られるようになっている。さらに、上下面に透明導
電膜20を貼付された各フォトダイオード19−1〜1
9−3は。
ガラス基板21上に載置されている。
そして、本実施例では、フォトダイオード19−2の光
入力側表面は、透光性を有する絶縁保護膜23を介して
、第7図(a)に示す形状をもつ第1の遮光マスク22
aによって蔽われるとともに。
入力側表面は、透光性を有する絶縁保護膜23を介して
、第7図(a)に示す形状をもつ第1の遮光マスク22
aによって蔽われるとともに。
フォトダイオード19−3の光入力側表面は、透光性を
有する絶縁保護膜23を介して、第7図(b)に示す形
状をもつ第2の遮光マスク22bによって蔽われている
。
有する絶縁保護膜23を介して、第7図(b)に示す形
状をもつ第2の遮光マスク22bによって蔽われている
。
つまり、第1の遮光マスク22aによる遮光部′とフォ
トダイオード19−2の受光部との境界線は、フォトダ
イオード19−2の左下隅を原点として右方向にX軸、
上方向にy軸をとった場合、y=(w/L)・Xなる1
次直線となり、フォトダイオード19−2は、遮光マス
ク22aにより、位置Xにおいて同Xに比例した幅(w
/L)・Xだけ露出されるようになっている。同様に、
第2の遮光マスク22bによる遮光部とフォトダイオー
ド19−3の受光部との境界線は、上述と同じ座標系を
とると、y=(w/L”)・x2なる放物線となり、フ
ォトダイオード19−3は、遮光マスク22bにより、
距離Xにおいて同Xの2乗に比例した幅(w/L”)・
x2だけ露出されるようになっている。
トダイオード19−2の受光部との境界線は、フォトダ
イオード19−2の左下隅を原点として右方向にX軸、
上方向にy軸をとった場合、y=(w/L)・Xなる1
次直線となり、フォトダイオード19−2は、遮光マス
ク22aにより、位置Xにおいて同Xに比例した幅(w
/L)・Xだけ露出されるようになっている。同様に、
第2の遮光マスク22bによる遮光部とフォトダイオー
ド19−3の受光部との境界線は、上述と同じ座標系を
とると、y=(w/L”)・x2なる放物線となり、フ
ォトダイオード19−3は、遮光マスク22bにより、
距離Xにおいて同Xの2乗に比例した幅(w/L”)・
x2だけ露出されるようになっている。
上述のように遮光マスク22a、22bにより上面を蔽
われたフォトダイオード19−2.19−3と、フォト
ダイオード19−1とは、上から19−1.19−2.
19−3の順で透光性のある接着層24を介して積み重
ねられている。
われたフォトダイオード19−2.19−3と、フォト
ダイオード19−1とは、上から19−1.19−2.
19−3の順で透光性のある接着層24を介して積み重
ねられている。
上述の構成により、本実施例では、光ビームの総強度I
t、平均位置iおよび分散σ2は次のようにして得られ
る。
t、平均位置iおよび分散σ2は次のようにして得られ
る。
今、第2図に示したものと同じ強度分布ρ(X)をもっ
た光ビームが、第6図に矢印Aで示すように入射したと
すると、まず、受光面が一切蔽われていないフォトダイ
オード19−1により検出される電流値工。は、 l0=Ko−7’ρ(X)dX==に、−It −−
−−(31)となり、この電流値工。から光ビームの強
度Itに関する量が得られる。また、遮光マスク22a
に蔽われたフォトダイオード19−2により検出される
電流値工、は、光ビームの入力位[xに応じて第8図(
a)に示すような関係があり、■、=K、・a、・fL
x・ρ(x)dx・・・(32)となって、光ビームの
強度によって重み付けされた座標Xの平均値が、電流値
工□により検出されることになる。同様に、遮光マスク
22bに蔽われたフォトダイオード19−3により検出
される電流値工、は、光ビームの入力位置Xに応じて第
8図(b)に示すような関係があり、 工z=Ki”az”/LX”/)(X)dX ・・(
33)となって、光ビームの強度によって重み付けされ
た座標Xの2乗平均値が、電流値■2により検出される
ことになる。ここで、Ko、に1.に2はそれぞれフォ
トダイオード19−1〜19−3の光電変換効率である
。
た光ビームが、第6図に矢印Aで示すように入射したと
すると、まず、受光面が一切蔽われていないフォトダイ
オード19−1により検出される電流値工。は、 l0=Ko−7’ρ(X)dX==に、−It −−
−−(31)となり、この電流値工。から光ビームの強
度Itに関する量が得られる。また、遮光マスク22a
に蔽われたフォトダイオード19−2により検出される
電流値工、は、光ビームの入力位[xに応じて第8図(
a)に示すような関係があり、■、=K、・a、・fL
x・ρ(x)dx・・・(32)となって、光ビームの
強度によって重み付けされた座標Xの平均値が、電流値
工□により検出されることになる。同様に、遮光マスク
22bに蔽われたフォトダイオード19−3により検出
される電流値工、は、光ビームの入力位置Xに応じて第
8図(b)に示すような関係があり、 工z=Ki”az”/LX”/)(X)dX ・・(
33)となって、光ビームの強度によって重み付けされ
た座標Xの2乗平均値が、電流値■2により検出される
ことになる。ここで、Ko、に1.に2はそれぞれフォ
トダイオード19−1〜19−3の光電変換効率である
。
従って、(14) 、 (31)、 (32)より、I
z/ I n = (Kt/ K11)” a t’
X ”・(34)が得られ、このIt/工。によ
って、フォトダイオード19−2の端部と光ビームの位
置との距離Xの平均値iに比例する1次出力がとり出さ
れる。
z/ I n = (Kt/ K11)” a t’
X ”・(34)が得られ、このIt/工。によ
って、フォトダイオード19−2の端部と光ビームの位
置との距離Xの平均値iに比例する1次出力がとり出さ
れる。
また、(26) 、 (31) 、 (33)より、I
z/Io=(Kz/Ko)・az・x” −−−(3
5)が得られ、このIz/Inによって、フォトダイオ
ード19−3の端部と光ビームの位置との距離Xの2乗
平均値7に比例する2次出力がとり出される。
z/Io=(Kz/Ko)・az・x” −−−(3
5)が得られ、このIz/Inによって、フォトダイオ
ード19−3の端部と光ビームの位置との距離Xの2乗
平均値7に比例する2次出力がとり出される。
なお、実際には、光ビームがフォトダイオード19−1
〜19−3を順次透過するに従い、その光量は徐々に吸
収されて減衰するため、上記(32)〜(35)式によ
る演算にあたってはその減衰率を予め求めて考慮する必
要があるが、本実施例では、簡単のため光ビームの減衰
は生じないものとして。
〜19−3を順次透過するに従い、その光量は徐々に吸
収されて減衰するため、上記(32)〜(35)式によ
る演算にあたってはその減衰率を予め求めて考慮する必
要があるが、本実施例では、簡単のため光ビームの減衰
は生じないものとして。
説明している。
以上の結果から、本実施例では、(31)式により光ビ
ームの強度Itが、(34)式により光ビームの平均位
置マが得られ、さらに、(34) 、 (35)式に基
づき、下式(36)により分散σ2が得られる。
ームの強度Itが、(34)式により光ビームの平均位
置マが得られ、さらに、(34) 、 (35)式に基
づき、下式(36)により分散σ2が得られる。
一方、本実施例では、例えば、第7,8図に示すように
、異なる2箇所の位置X□、x2に幅の無視できるスリ
ット光が入射した場合(ただし、簡単のために、=に、
=に、=1とする)には、検出される電流値I、、 I
、は。
、異なる2箇所の位置X□、x2に幅の無視できるスリ
ット光が入射した場合(ただし、簡単のために、=に、
=に、=1とする)には、検出される電流値I、、 I
、は。
I、= a□・(X0十X2) ・・・(37
)I、= a、・(x、”+ x、”) ・・・
(38)となり、これらの(37) 、 (38)式よ
り、(Xi K2)”=2 I2/ax (L/ax
)” ””(39)が得られ、この(39)式から、2
光束の間隔1xニーX!+を検出できる。
)I、= a、・(x、”+ x、”) ・・・
(38)となり、これらの(37) 、 (38)式よ
り、(Xi K2)”=2 I2/ax (L/ax
)” ””(39)が得られ、この(39)式から、2
光束の間隔1xニーX!+を検出できる。
このように5本実施例の装置によっても、(34)式に
基づき1次出力および(35)式に基づき2次出力が得
られて、1次元の光ビームの平均位置2強度および分散
の検出が行なわれ、第1実施例と同様の作用効果が得ら
れるほか、2光束が入射した場合には(39)式により
その間隔を検出することもできる。
基づき1次出力および(35)式に基づき2次出力が得
られて、1次元の光ビームの平均位置2強度および分散
の検出が行なわれ、第1実施例と同様の作用効果が得ら
れるほか、2光束が入射した場合には(39)式により
その間隔を検出することもできる。
なお、第6図に示す装置では、フォトダイオード19−
1〜19−3をそれぞれガラス基板21上に載置し接着
層24を介して積み重ねているが、第9図に示すように
、フォトダイオード19−1〜19−3を、絶縁保護膜
23を介して直接的に積み重ね、その全体を1枚のガラ
ス基板21A上に載置するようにしてもよく、この場合
、装置自体を薄く構成できるようになるほか、装置の中
間におけるガラス基板21の反射に起因する迷光を低減
できるなどの効果が得られる。
1〜19−3をそれぞれガラス基板21上に載置し接着
層24を介して積み重ねているが、第9図に示すように
、フォトダイオード19−1〜19−3を、絶縁保護膜
23を介して直接的に積み重ね、その全体を1枚のガラ
ス基板21A上に載置するようにしてもよく、この場合
、装置自体を薄く構成できるようになるほか、装置の中
間におけるガラス基板21の反射に起因する迷光を低減
できるなどの効果が得られる。
■ の 5
第10図は本発明の第5実施例としての光入力の位置・
分散検出装置を示す側面図であり、この第5実施例は、
前述した第4実施例と同様、特許請求の範囲第5項に記
載された発明に基づくものであるが、前記第4実施例と
異なる点は、フォトダイオード19−2および19−3
の配置を、積み重ね型から、ビームスプリッタ25を用
いて2面分離型として、光ビームの1次元の平均位置。
分散検出装置を示す側面図であり、この第5実施例は、
前述した第4実施例と同様、特許請求の範囲第5項に記
載された発明に基づくものであるが、前記第4実施例と
異なる点は、フォトダイオード19−2および19−3
の配置を、積み重ね型から、ビームスプリッタ25を用
いて2面分離型として、光ビームの1次元の平均位置。
強度および分散を得るようにした点である。
つまり、第10図に示すように、光ビームは、一旦ビー
ムスプリツタ25に入射され、このビームスプリッタ2
5により直交する2方向に分離され、それぞれ、第1の
遮光マスク22aに蔽われたフォトダイオード19−2
[第7図(a)参照コと、第2の遮光マスク22bに蔽
われたフォトダイオード19−3[第7図(b)参照]
とに導かれ、これらのフォトダイオード19−2.19
−3から、それぞれ(32) 、 (33)式に対応す
る電流値工□、■2が得られる。
ムスプリツタ25に入射され、このビームスプリッタ2
5により直交する2方向に分離され、それぞれ、第1の
遮光マスク22aに蔽われたフォトダイオード19−2
[第7図(a)参照コと、第2の遮光マスク22bに蔽
われたフォトダイオード19−3[第7図(b)参照]
とに導かれ、これらのフォトダイオード19−2.19
−3から、それぞれ(32) 、 (33)式に対応す
る電流値工□、■2が得られる。
なお、第10図中、光ビームの強度を検出する第4実施
例におけるフォトダイオード19−1に対応する光電変
換体は図示を省略されているが、実際には、他のビーム
スプリッタあるいはハーフミラ−等を用いて1図示しな
い光強度検出用の光電変換体へ入射光が導かれるように
構成されており、この光電変換体から、第4実施例にお
ける電流値工。に対応する検出電流が得られるようにな
っている。
例におけるフォトダイオード19−1に対応する光電変
換体は図示を省略されているが、実際には、他のビーム
スプリッタあるいはハーフミラ−等を用いて1図示しな
い光強度検出用の光電変換体へ入射光が導かれるように
構成されており、この光電変換体から、第4実施例にお
ける電流値工。に対応する検出電流が得られるようにな
っている。
従って、本実施例の装置でも、(31)式により光ビー
ムの強度Itが、 (34)式により光ビームの平均位
[iが得られ、(36)式により分散σ2が得られ、第
4実施例と同様の作用効果が得られるほか、本実施例で
は、各フォトダイオード19−2゜19−3に光ビーム
が直接入射することになるので、第4実施例のように、
光ビームの減衰、ガラス基板による迷光の発生あるいは
上側の遮光マスク22aの検出への干渉が生じることが
なく、検出精度が向上する。
ムの強度Itが、 (34)式により光ビームの平均位
[iが得られ、(36)式により分散σ2が得られ、第
4実施例と同様の作用効果が得られるほか、本実施例で
は、各フォトダイオード19−2゜19−3に光ビーム
が直接入射することになるので、第4実施例のように、
光ビームの減衰、ガラス基板による迷光の発生あるいは
上側の遮光マスク22aの検出への干渉が生じることが
なく、検出精度が向上する。
■ の 6
第11.12図は本発明の第6実施例としての光入力の
位置・分散検出装置を示すもので、第11図(a)はそ
の平面図、第11図(b)はその正面図、第12図はそ
の配置例を示す側面図であり。
位置・分散検出装置を示すもので、第11図(a)はそ
の平面図、第11図(b)はその正面図、第12図はそ
の配置例を示す側面図であり。
この第6実施例も、前述した第4,5実施例と同様、特
許請求の範囲第5項に記載された発明に基づくものであ
るが、本実施例の装置は、第4実施例(第6図参照)の
ように構成された装置Sを、第11図(a)、(b)に
示すごとく、複数個幅方向に平面状に配置して構成した
ものである。
許請求の範囲第5項に記載された発明に基づくものであ
るが、本実施例の装置は、第4実施例(第6図参照)の
ように構成された装置Sを、第11図(a)、(b)に
示すごとく、複数個幅方向に平面状に配置して構成した
ものである。
上述の構成により、各装置Sごとに電流値Ioe1、、
I、を検出することで、各装置S位置における光強度が
(31)式により得られるほか、各装置S位置における
縦方向[第五1図(a)の上下方向]の光入力の平均位
置および分散が、それぞれ(34)。
I、を検出することで、各装置S位置における光強度が
(31)式により得られるほか、各装置S位置における
縦方向[第五1図(a)の上下方向]の光入力の平均位
置および分散が、それぞれ(34)。
(36)式により得られる。
従って、本実施例では、例えば、かなりの分布面積をも
つ円状の光入力を受けても、その光入力を装置Sごとに
帯状の光の集合として検出され、光入力の入射位置に関
係なく、上述のとおり強度のみならず縦方向の位置およ
び分散を検出できる。
つ円状の光入力を受けても、その光入力を装置Sごとに
帯状の光の集合として検出され、光入力の入射位置に関
係なく、上述のとおり強度のみならず縦方向の位置およ
び分散を検出できる。
また、第11図(a)、(b)に示した装置を、2組そ
なえ、第12図に示すように、ビームスプリッタ26に
より直交する2方向に分離された入射光をそれぞれ受光
するように配置することで、縦方向の位置および分散だ
けでなく、光入力の横方向の位置および分散が検出され
、光入力の位におよび分散が2次元的に精度良く検出す
ることも可能となる。
なえ、第12図に示すように、ビームスプリッタ26に
より直交する2方向に分離された入射光をそれぞれ受光
するように配置することで、縦方向の位置および分散だ
けでなく、光入力の横方向の位置および分散が検出され
、光入力の位におよび分散が2次元的に精度良く検出す
ることも可能となる。
吏木l吸匁m匹
第13図(a)、(b)は本発明の第7実施例としての
光入力の位置・分散検出装置を示すもので、第13図(
a)はその平面図、第13図(b)はその側面図である
。
光入力の位置・分散検出装置を示すもので、第13図(
a)はその平面図、第13図(b)はその側面図である
。
この第7実施例は、特許請求の範囲第7項に記載された
発明に基づき光ビームの1次元の平均位置2強度および
分散を得るためのもので、第13図(a)、(b)に示
すように、光な変換体としてのフォトダイオード27が
ガラス基板30上に載置されてそなえられ、フォトダイ
オード27の光入力側表面は、第7図(a)に示すもの
と同形状の第1の遮光マスク28と、第7図(b)に示
すものと同形状の第2の遮光マスク29とにより蔽われ
ている。そして、これらの遮光マスク28.29はいず
れも液晶シャッタとして構成されている。
発明に基づき光ビームの1次元の平均位置2強度および
分散を得るためのもので、第13図(a)、(b)に示
すように、光な変換体としてのフォトダイオード27が
ガラス基板30上に載置されてそなえられ、フォトダイ
オード27の光入力側表面は、第7図(a)に示すもの
と同形状の第1の遮光マスク28と、第7図(b)に示
すものと同形状の第2の遮光マスク29とにより蔽われ
ている。そして、これらの遮光マスク28.29はいず
れも液晶シャッタとして構成されている。
つまり、本実施例の装置では、遮光マスク28゜29が
いずれもオフ(開放)状態である場合には、フォトダイ
オード27には光入力が全く遮光されないまま入射して
、フォトダイオード27から(31)式に対応する電流
値I0が検出される。また、遮光マスク28が駆動電圧
の印加によりオン(閉鎖)状態となると、(32)式に
対応する電流値I、が検出され、さらに、遮光マスク2
9が駆動電圧の印加によりオン(閉鎖)状態となると、
(33)式に対応する電流値工2が検出されることにな
る。
いずれもオフ(開放)状態である場合には、フォトダイ
オード27には光入力が全く遮光されないまま入射して
、フォトダイオード27から(31)式に対応する電流
値I0が検出される。また、遮光マスク28が駆動電圧
の印加によりオン(閉鎖)状態となると、(32)式に
対応する電流値I、が検出され、さらに、遮光マスク2
9が駆動電圧の印加によりオン(閉鎖)状態となると、
(33)式に対応する電流値工2が検出されることにな
る。
従って、本実施例の装置では、所定のタイミングで、遮
光マスク28.29両方オフ、遮光マスク28のみオン
、遮光マスク29オンの操作を駆動電圧の印加制御によ
り繰り返し行ない1時間分解して電流値工。* ILt
r、を検出し組み合わせることによって、(31)式
により光ビームの強度rtが、 (34)式により光ビ
ームの平均位置iが得られ+ (36)式により分散0
2が得られ、第4実施例と同様の作用効果が得られるほ
か、複数組のフォトダイオードを積み重ねる必要がなく
、1組のフォトダイオード27をそなえるだけで構成さ
れるので、装置自体を極めて薄くできる効果も得られる
。
光マスク28.29両方オフ、遮光マスク28のみオン
、遮光マスク29オンの操作を駆動電圧の印加制御によ
り繰り返し行ない1時間分解して電流値工。* ILt
r、を検出し組み合わせることによって、(31)式
により光ビームの強度rtが、 (34)式により光ビ
ームの平均位置iが得られ+ (36)式により分散0
2が得られ、第4実施例と同様の作用効果が得られるほ
か、複数組のフォトダイオードを積み重ねる必要がなく
、1組のフォトダイオード27をそなえるだけで構成さ
れるので、装置自体を極めて薄くできる効果も得られる
。
なお1本実施例では、シャッタとして液晶を用いている
が、PLZT(ジルコン酸チタン酸鉛ランタン)、KD
P(リン酸二水素カリウム)などの電気光学結晶を用い
てもよい。
が、PLZT(ジルコン酸チタン酸鉛ランタン)、KD
P(リン酸二水素カリウム)などの電気光学結晶を用い
てもよい。
また1本実施例では、第2の遮光マスク29の形状を第
7図(b)に示すものと同形状としているが、この第2
の遮光マスク29を、第13図(a)における1次直線
と2次曲線とで囲まれた部分だけとしてもよく、この場
合、(33)式に対応する電流値工2を検出する際には
、第1の遮光マスク28および第2の遮光マスク29を
両方ともオン(閉鎖)状態とすればよい。
7図(b)に示すものと同形状としているが、この第2
の遮光マスク29を、第13図(a)における1次直線
と2次曲線とで囲まれた部分だけとしてもよく、この場
合、(33)式に対応する電流値工2を検出する際には
、第1の遮光マスク28および第2の遮光マスク29を
両方ともオン(閉鎖)状態とすればよい。
土木1」−9面」」01佐
第14図(a)、(b)は本発明の第8実施例としての
光入力の位置・分散検出装置を示すもので、第14図(
a)はその平面図、第14図(b)はその側面図である
。
光入力の位置・分散検出装置を示すもので、第14図(
a)はその平面図、第14図(b)はその側面図である
。
この第8実施例は、特許請求の範囲第8項に記載された
発明に基づき光ビームの1次元の平均位置9強度および
分散を得るためのもので、第14図(a)、(b)に示
すように、2層32,1層33および1層34から構成
される光電変換体とじてのフォトダイオード31がそな
えられており、その2層32は、y=(w/L)・xな
る1次直線と。
発明に基づき光ビームの1次元の平均位置9強度および
分散を得るためのもので、第14図(a)、(b)に示
すように、2層32,1層33および1層34から構成
される光電変換体とじてのフォトダイオード31がそな
えられており、その2層32は、y=(w/L)・xな
る1次直線と。
y =(w/ L”)・x2なる放物線とにより3つの
部分32a、32b、32cに分離絶縁されており、各
部分32a、32b、32cからそれぞれ電流値” P
i + 工Pa + I Piが検出されるようになっ
ている。なお、(x+y)座標系は第4実施例の場合と
同様にとっている。
部分32a、32b、32cに分離絶縁されており、各
部分32a、32b、32cからそれぞれ電流値” P
i + 工Pa + I Piが検出されるようになっ
ている。なお、(x+y)座標系は第4実施例の場合と
同様にとっている。
上述の構成により、X方向に第2図と同様の光強度分布
ρ(x)をもちX方向には光強度分布一定のスリット光
が第14図(a)の斜線部分に入射した場合には、光ビ
ームの総強度It、平均位置Yおよび分散σ2が次のよ
うにして得られる。
ρ(x)をもちX方向には光強度分布一定のスリット光
が第14図(a)の斜線部分に入射した場合には、光ビ
ームの総強度It、平均位置Yおよび分散σ2が次のよ
うにして得られる。
本実施例についても1位置又と検出電流値IPz+IP
、(=I工)との間には第8図(a)に示すような関係
があるとともに1位[Xと検出電流値IPよ(=L)と
の間には第8図(b)に示すような関係がある。そこで
、フォトダイオード31の光電変換効率をKとし、簡単
のため、a工=w/L、at=w/L2とすると、検出
電流値I P□t I PHI I P3は、 I Pz = K−f、”p (x)・a 、 x”d
x ・・・(40)Ipz=K”/、’/l
(X)・(azx azx”)dx−(4t)IP1
=に−f:p(x)・a8(L−x)dx・・・(42
)となり、これらの(40)〜(42)式より、Ip、
+ Ipa+ Ipa=に一10Z (x)・a、・L
dx=に−w−fLρ(x)dx =に−w・工t ・・・(43)Ip、+Ip、
=に一7Lρ(x)・alxdx −−−(44)が
得られる。ここで、(43) 、 (44) 、 (4
0)式は、それぞれ第4実施例における(31) 、
(32) 、 (33)式に対応するものである。
、(=I工)との間には第8図(a)に示すような関係
があるとともに1位[Xと検出電流値IPよ(=L)と
の間には第8図(b)に示すような関係がある。そこで
、フォトダイオード31の光電変換効率をKとし、簡単
のため、a工=w/L、at=w/L2とすると、検出
電流値I P□t I PHI I P3は、 I Pz = K−f、”p (x)・a 、 x”d
x ・・・(40)Ipz=K”/、’/l
(X)・(azx azx”)dx−(4t)IP1
=に−f:p(x)・a8(L−x)dx・・・(42
)となり、これらの(40)〜(42)式より、Ip、
+ Ipa+ Ipa=に一10Z (x)・a、・L
dx=に−w−fLρ(x)dx =に−w・工t ・・・(43)Ip、+Ip、
=に一7Lρ(x)・alxdx −−−(44)が
得られる。ここで、(43) 、 (44) 、 (4
0)式は、それぞれ第4実施例における(31) 、
(32) 、 (33)式に対応するものである。
従って、(43)式より光ビームの総強度Itに関する
量が得られる。また、(14) 、 (43) 、 (
44)式より、IP1+IP、+IP3 L が得られ、この(Ipz+ Ipz)/(Ipx+ I
p、+ Ipa)によって、フォトダイオード31の端
部と光ビームの位置との距離Xの平均値iに比例する1
次出力がとり出される。さらに、(26) 、 (43
) 、 (40)式よが得られ、このrpユ/ (I
Pa + I Pg + I pa)によって、フォト
ダイオード31の端部と光ビームの位置との距離Xの2
乗平均値Pに比例する2次出力がとり出される。
量が得られる。また、(14) 、 (43) 、 (
44)式より、IP1+IP、+IP3 L が得られ、この(Ipz+ Ipz)/(Ipx+ I
p、+ Ipa)によって、フォトダイオード31の端
部と光ビームの位置との距離Xの平均値iに比例する1
次出力がとり出される。さらに、(26) 、 (43
) 、 (40)式よが得られ、このrpユ/ (I
Pa + I Pg + I pa)によって、フォト
ダイオード31の端部と光ビームの位置との距離Xの2
乗平均値Pに比例する2次出力がとり出される。
以上の結果から1本実施例では、(43)式により光ビ
ームの総強度Itが、(45)式により光ビームの平均
値i1xが得られ、(45) 、 (46)式に基づき
、下式(47)により分散σ2が得られる。
ームの総強度Itが、(45)式により光ビームの平均
値i1xが得られ、(45) 、 (46)式に基づき
、下式(47)により分散σ2が得られる。
・・・(47)
このように、本実施例によっても第7実施例と同様の作
用効果が得られる。
用効果が得られる。
■ lの 9
第15図は本発明の第9実施例としての光入力の位置・
分散検出装置を示す平面図であり、この第9実施例は、
前述した第8実施例と同様、特許請求の範囲第8項に記
載された発明に基づくものであるが、本実施例の装置は
、第8実施例のように構成された幅ΔWのフォトダイオ
ードをn個そなえ、第15図に示すように、y方向に3
1−1から順に31−nまで平面状に配置して構成した
ものである。
分散検出装置を示す平面図であり、この第9実施例は、
前述した第8実施例と同様、特許請求の範囲第8項に記
載された発明に基づくものであるが、本実施例の装置は
、第8実施例のように構成された幅ΔWのフォトダイオ
ードをn個そなえ、第15図に示すように、y方向に3
1−1から順に31−nまで平面状に配置して構成した
ものである。
上述の構成により、第8実施例で説明したようなスリッ
ト光ではなく、スポット光が入射した場合、Δw (D
(スポット光の径)としておけば、各フォトダイオー
ド31−1〜31−nにおけるy方向の光強度分布は近
似的に一様とみなせ、各フォトダイオード31−1〜3
1−nごとに電流値I Px * I Pt # I
Psを検出することで、各フォトダイオード31−1〜
31−nの位置におけるスポット光の強度が(43)式
により得られるほか、各位置におけるスポット光の平均
位置および分散が、それぞれ(’t5) 、 (47)
式により得られ、第6実施例と同様の作用効果が得られ
る。
ト光ではなく、スポット光が入射した場合、Δw (D
(スポット光の径)としておけば、各フォトダイオー
ド31−1〜31−nにおけるy方向の光強度分布は近
似的に一様とみなせ、各フォトダイオード31−1〜3
1−nごとに電流値I Px * I Pt # I
Psを検出することで、各フォトダイオード31−1〜
31−nの位置におけるスポット光の強度が(43)式
により得られるほか、各位置におけるスポット光の平均
位置および分散が、それぞれ(’t5) 、 (47)
式により得られ、第6実施例と同様の作用効果が得られ
る。
■の 10
第16.17図は本発明の第10実施例とじての光入力
の位置・分散検出装置を示すもので、第16図はその側
面図、第17図(a)、(b)はそれぞれ1次特性ND
フィルタおよび2次特性NDフィルタの光透過率の性質
を示すグラフである。
の位置・分散検出装置を示すもので、第16図はその側
面図、第17図(a)、(b)はそれぞれ1次特性ND
フィルタおよび2次特性NDフィルタの光透過率の性質
を示すグラフである。
この第10実施例は、特許請求の範囲第9項に記載され
た発明に基づき光ビームの1次元の平均位置2強度およ
び分散を得るためのもので、第16図に示すように、第
10実施例では、光電変換体として3組のフォトマル3
5〜37がそなえられており、それぞれ長さしを有して
いる。ここで、フォトマルとは、photo−mult
iplierつまり光電子増倍管で、光を受けると電子
をねずみ算的に増加させて光強度に応じた出力を得るも
ので、特に微弱光の光電変換に用いられる。
た発明に基づき光ビームの1次元の平均位置2強度およ
び分散を得るためのもので、第16図に示すように、第
10実施例では、光電変換体として3組のフォトマル3
5〜37がそなえられており、それぞれ長さしを有して
いる。ここで、フォトマルとは、photo−mult
iplierつまり光電子増倍管で、光を受けると電子
をねずみ算的に増加させて光強度に応じた出力を得るも
ので、特に微弱光の光電変換に用いられる。
そして、フォトマル36の光入力側表面は、1次特性光
学フィルタとしての1次特性NDフィルタ38により蔽
われるとともに、フォトマル37の光入力側表面は、2
次特性光学フィルタとしての2次特性NDフィルタ39
により蔽われている。
学フィルタとしての1次特性NDフィルタ38により蔽
われるとともに、フォトマル37の光入力側表面は、2
次特性光学フィルタとしての2次特性NDフィルタ39
により蔽われている。
ここで、1次特性NDフィルタ38は、第17図(a)
に示すように、フォトマル36の端部からの距t17i
xに比例した透過率bixを有する一方、2次特性ND
フィルタ39は、第17図(b)に示すように、フォト
マル37の端部からの距離Xの2乗に比例した透過率す
、x2を有している。なお、NDフィルタとは、Neu
tral Density Filterのことで、波
長(色)によらない、即ち、分光透過率がフラットなも
のである。
に示すように、フォトマル36の端部からの距t17i
xに比例した透過率bixを有する一方、2次特性ND
フィルタ39は、第17図(b)に示すように、フォト
マル37の端部からの距離Xの2乗に比例した透過率す
、x2を有している。なお、NDフィルタとは、Neu
tral Density Filterのことで、波
長(色)によらない、即ち、分光透過率がフラットなも
のである。
また、入射してくる光ビームは、ハーフミラ−40,4
1により、それぞれフォトマル35〜37の受光面に直
交して入射するように分割される。
1により、それぞれフォトマル35〜37の受光面に直
交して入射するように分割される。
上述の構成により、X方向に第2図と同様の光強度分布
ρ(x)をもつ光ビームが入射すると、フィルタをもた
ず光ビームを直接入射されるフォトマル35により得ら
れる出力v0は、 V o =に−fc>”ρ(x )d x=に−It
・・・(48)となり、この(48)式
により光ビームの総強度Itに関する量が得られる。ま
た、1次特性NDフィルタ38により蔽われたフォトマ
ル36により得られる出力V工は、 Vs=に−f、”p (x)・bt・xdx ・・(
49)となって、光ビームの強度によって重み付けされ
た座標Xの平均値が、出力V工により得られることにな
る。同様に、2次特性NDフィルタ39により蔽われた
フォトマル37により得られる出力v2は、 Vz=に一5ρ(x)・bt・x”dx −・(so
)となって、光ビームの強度によって重み付けされた座
標Xの2乗平均値が、出力v2により得られることにな
る。ここで、Kは光電変換効率である。
ρ(x)をもつ光ビームが入射すると、フィルタをもた
ず光ビームを直接入射されるフォトマル35により得ら
れる出力v0は、 V o =に−fc>”ρ(x )d x=に−It
・・・(48)となり、この(48)式
により光ビームの総強度Itに関する量が得られる。ま
た、1次特性NDフィルタ38により蔽われたフォトマ
ル36により得られる出力V工は、 Vs=に−f、”p (x)・bt・xdx ・・(
49)となって、光ビームの強度によって重み付けされ
た座標Xの平均値が、出力V工により得られることにな
る。同様に、2次特性NDフィルタ39により蔽われた
フォトマル37により得られる出力v2は、 Vz=に一5ρ(x)・bt・x”dx −・(so
)となって、光ビームの強度によって重み付けされた座
標Xの2乗平均値が、出力v2により得られることにな
る。ここで、Kは光電変換効率である。
従って、(14)、 (4B) 、 (49)式より、
v、/ va = b−・x ・・’ (
51)が得られ、このV工/ V Oによって、フォト
マル36の端部と光ビームの位置との距離Xの平均値i
に比例する1次出力がとり出される。
v、/ va = b−・x ・・’ (
51)が得られ、このV工/ V Oによって、フォト
マル36の端部と光ビームの位置との距離Xの平均値i
に比例する1次出力がとり出される。
また、(14) 、 (48) 、 (50)式より、
V、/V、= 2 b2−X” −・(5
2)が得られ、このV z / V aによって、フォ
トマル37の端部と光ビームの位置との距離Xの2乗平
均値x2に比例する2次出力がとり出される。ここで、
(52)式の右辺に2が乗算されているのは、ハーフミ
ーラ−40,41によって光量が2分割されるからであ
る。
V、/V、= 2 b2−X” −・(5
2)が得られ、このV z / V aによって、フォ
トマル37の端部と光ビームの位置との距離Xの2乗平
均値x2に比例する2次出力がとり出される。ここで、
(52)式の右辺に2が乗算されているのは、ハーフミ
ーラ−40,41によって光量が2分割されるからであ
る。
以上の結果から、本実施例では、(48)式により光ビ
ームの総強度Itが、 (51)式により光ビームの平
均位置マが得られ、(51) 、 (52)式に基づき
、下式(53)により分散σ2が得られる。
ームの総強度Itが、 (51)式により光ビームの平
均位置マが得られ、(51) 、 (52)式に基づき
、下式(53)により分散σ2が得られる。
このように1本実施例の装置によっても第5実施例と同
様の作用効果が得られる。
様の作用効果が得られる。
なお、以上の第1〜10実施例はいずれもは光スリット
あるいはスポット入力に対する平均位置。
あるいはスポット入力に対する平均位置。
強度2分散を検出することに対する実施例並びに効果を
開示したが、電子線、α線等の粒子線に対してもそれに
合わせた半導体材質を用いることによって、全く同様に
平均位置2強度9分散を検出することが可能である。
開示したが、電子線、α線等の粒子線に対してもそれに
合わせた半導体材質を用いることによって、全く同様に
平均位置2強度9分散を検出することが可能である。
また、以上の第1〜10実施例によって示した本発明の
装置は各種の応用機器に適用されるが、ここでその具体
的な一例を第18図に示しておく。
装置は各種の応用機器に適用されるが、ここでその具体
的な一例を第18図に示しておく。
第18図は、光の散乱強度分布が反射面の表面粗さに依
存することを利用した非接触式の表面粗さ測定装置のセ
ンサとして本発明の装置を用いた場合を示しており、第
18図において、42は光源。
存することを利用した非接触式の表面粗さ測定装置のセ
ンサとして本発明の装置を用いた場合を示しており、第
18図において、42は光源。
43はレンズ、44aは光g42から照射されレンズ4
3を通過した入射光、44bは表面粗さを検出すべき被
測定面45により反射された散乱光、46は散乱光44
bを受けるレンズ、47は本発明による光入力の位置・
分散検出装置、48は光入力の位置・分散検出装置47
からの検出信号[i工tlz+Jt+JzwI。、工□
t Iz;IPtt IPit IPatV、、Vl、
V2]を増幅するアンプ、49はアンプ48により増幅
されたアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D
変換器、50はディジタル化された検出信号を受けて所
定の演算[例えば、(28)〜(30)式;(34)〜
(36)式;(43)〜(47)式; (51)〜(5
3)式コを行なう計算機である。
3を通過した入射光、44bは表面粗さを検出すべき被
測定面45により反射された散乱光、46は散乱光44
bを受けるレンズ、47は本発明による光入力の位置・
分散検出装置、48は光入力の位置・分散検出装置47
からの検出信号[i工tlz+Jt+JzwI。、工□
t Iz;IPtt IPit IPatV、、Vl、
V2]を増幅するアンプ、49はアンプ48により増幅
されたアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D
変換器、50はディジタル化された検出信号を受けて所
定の演算[例えば、(28)〜(30)式;(34)〜
(36)式;(43)〜(47)式; (51)〜(5
3)式コを行なう計算機である。
このような構成により、被測定面45からの散乱光44
bは、光入力として位置・分散検出装置47に入射しこ
の検出装置47において光電変換されて、所定の検出信
号が得られる。そして、増幅・ディジタル変換された検
出信号に基づき、計算機50により所定の演算が施され
て、光入力(ここでは散乱光44b)の総強度It、平
均位置iおよび分散σ2が求められて、その演算結果が
ら被測定面45の表面粗さが得られることになる。
bは、光入力として位置・分散検出装置47に入射しこ
の検出装置47において光電変換されて、所定の検出信
号が得られる。そして、増幅・ディジタル変換された検
出信号に基づき、計算機50により所定の演算が施され
て、光入力(ここでは散乱光44b)の総強度It、平
均位置iおよび分散σ2が求められて、その演算結果が
ら被測定面45の表面粗さが得られることになる。
[発明の効果]
以上のように1本発明の第1〜6番目の光入力の位置・
分散検出装置によれば、いずれの装置によっても、光電
変換体の端部と光入力の位置との距離の平均値に比例す
る1次出力と、上記距離の2乗平均値に比例する2次出
力とが容易に検出されるので、本発明の光入力の位置・
分散検出方法により、従来のように高価な撮像装置や信
号処理回路などを用いることなく、上記の1次出力およ
び2次出力に基づいて、光入力の位置および分散が、極
めて容易かつ安価に、しかも速い応答性で精度良く得ら
れるようになるのである。
分散検出装置によれば、いずれの装置によっても、光電
変換体の端部と光入力の位置との距離の平均値に比例す
る1次出力と、上記距離の2乗平均値に比例する2次出
力とが容易に検出されるので、本発明の光入力の位置・
分散検出方法により、従来のように高価な撮像装置や信
号処理回路などを用いることなく、上記の1次出力およ
び2次出力に基づいて、光入力の位置および分散が、極
めて容易かつ安価に、しかも速い応答性で精度良く得ら
れるようになるのである。
第1〜3図は本発明の第1実施例としての光入力の位置
・分散検出装置を示すもので、第1図(a)はその側面
図、第1図(b)はその平面図、第2図はその第1抵抗
層に入射される光ビームの強度分布の一例を示すグラフ
、第3図は上記光入力の位置・分散検出装置により検出
される電流値から光ビームの強度、平均位置および分散
値を演算するための演算器の構成を示すブロック図であ
り。 第4図は本発明の第2実施例としての光入力の位置・分
散検出装置を示す斜視図であり、第5図は本発明の第3
実施例としての光入力の位置・分散検出装置を示す斜視
図であり、第6〜9図は本発明の第4実施例としての光
入力の位置・分散検出装置を示すもので、第6図はその
側面図、第7図(a)、(b)はそれぞれ第1および第
2の遮光マスクの形状を示す平面図、第8図(a)、(
b)はそれぞれ第1および第2の遮光マスクにより蔽わ
れた光電変換体により得られる検出電流値と光電変換体
上の位置との関係を示すグラフ、第9図は本実施例装置
の変形例を示す側面図であり、第10図は本発明の第5
実施例としての光入力の位置・分散検出装置を示す側面
図であり、第11.12図は第11図(a)はその平面
図、第11図(b)はその正面図、・第12図はその配
置例を示す側面図であり、第13図(a)、(b)は本
発明の第7実施例としての光入力の位置・分散検出装置
を示すもので、第13図(a)はその平面図、第13図
(b)はその側面図であり、第14図(a)、(b)は
本発明の第8実施例としての光入力の位置・分散検出装
置を示すもので、第14図(a)はその平面図、第14
図(b)はその側面図であり、第15図は本発明の第9
実施例としての光入力の位置・分散検出装置を示す平面
図であり、第16.17図は本発明の第10実施例とし
ての光入力の位置・分散検出装置を示すもので、第16
図はその側面図、第17図(a)、(b)はそれぞれ1
次特性NDフィルタおよび2次特性NDフィルタの光透
過率の性質を示すグラフであり、第18図は本発明の各
装置の適用例を具体的に説明するための構成図であり。 第19図は従来の光位置検出装置を示す側面図、第20
.21図は従来の表面分割型光位置検出装置を示すもの
で、第20図はその側面図、第21図はその等価回路で
あり、第22.23図は従来の両面分割型光位置検出装
置を示すもので、第22図はその側面図、第23図はそ
の等価回路であり、第24.25図は撮像装置を用いた
従来の光位置検出装置を示すもので、第23図はそのブ
ロック図、第25図はそのタイミングチャート、第26
.27図は撮像装置を用いた従来の光分散(拡がり)検
出装置を示すもので、第26図はそのブロック図、第2
7図はそのタイミングチャートである。 図において、1.IA−第1抵抗層、1 a、1 b−
帯状抵抗層部分、2,2A−第2抵抗層、3・−空乏層
、19−1〜19−3−光電変換体としてのフォトダイ
オード、22a−第1の遮光マスク、22b−第2の遮
光マスク、27−光電変換体としてのフォトダイオード
、28−第1の遮光マスり(液晶シャッタ)、29・−
第2の遮光マスク(液晶シャッタ)、31.31−1〜
3l−n−光電変換体としてのフォトダイオード、35
〜37・−光電変換体としてフォトマル、38−1次特
性光学フィルタとしての1次特性NDフィルタ、39−
2次特性光学フィルタとしての2次特性NDフィルタ、
47−先入力の位置・分散検出装置。 なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。
・分散検出装置を示すもので、第1図(a)はその側面
図、第1図(b)はその平面図、第2図はその第1抵抗
層に入射される光ビームの強度分布の一例を示すグラフ
、第3図は上記光入力の位置・分散検出装置により検出
される電流値から光ビームの強度、平均位置および分散
値を演算するための演算器の構成を示すブロック図であ
り。 第4図は本発明の第2実施例としての光入力の位置・分
散検出装置を示す斜視図であり、第5図は本発明の第3
実施例としての光入力の位置・分散検出装置を示す斜視
図であり、第6〜9図は本発明の第4実施例としての光
入力の位置・分散検出装置を示すもので、第6図はその
側面図、第7図(a)、(b)はそれぞれ第1および第
2の遮光マスクの形状を示す平面図、第8図(a)、(
b)はそれぞれ第1および第2の遮光マスクにより蔽わ
れた光電変換体により得られる検出電流値と光電変換体
上の位置との関係を示すグラフ、第9図は本実施例装置
の変形例を示す側面図であり、第10図は本発明の第5
実施例としての光入力の位置・分散検出装置を示す側面
図であり、第11.12図は第11図(a)はその平面
図、第11図(b)はその正面図、・第12図はその配
置例を示す側面図であり、第13図(a)、(b)は本
発明の第7実施例としての光入力の位置・分散検出装置
を示すもので、第13図(a)はその平面図、第13図
(b)はその側面図であり、第14図(a)、(b)は
本発明の第8実施例としての光入力の位置・分散検出装
置を示すもので、第14図(a)はその平面図、第14
図(b)はその側面図であり、第15図は本発明の第9
実施例としての光入力の位置・分散検出装置を示す平面
図であり、第16.17図は本発明の第10実施例とし
ての光入力の位置・分散検出装置を示すもので、第16
図はその側面図、第17図(a)、(b)はそれぞれ1
次特性NDフィルタおよび2次特性NDフィルタの光透
過率の性質を示すグラフであり、第18図は本発明の各
装置の適用例を具体的に説明するための構成図であり。 第19図は従来の光位置検出装置を示す側面図、第20
.21図は従来の表面分割型光位置検出装置を示すもの
で、第20図はその側面図、第21図はその等価回路で
あり、第22.23図は従来の両面分割型光位置検出装
置を示すもので、第22図はその側面図、第23図はそ
の等価回路であり、第24.25図は撮像装置を用いた
従来の光位置検出装置を示すもので、第23図はそのブ
ロック図、第25図はそのタイミングチャート、第26
.27図は撮像装置を用いた従来の光分散(拡がり)検
出装置を示すもので、第26図はそのブロック図、第2
7図はそのタイミングチャートである。 図において、1.IA−第1抵抗層、1 a、1 b−
帯状抵抗層部分、2,2A−第2抵抗層、3・−空乏層
、19−1〜19−3−光電変換体としてのフォトダイ
オード、22a−第1の遮光マスク、22b−第2の遮
光マスク、27−光電変換体としてのフォトダイオード
、28−第1の遮光マスり(液晶シャッタ)、29・−
第2の遮光マスク(液晶シャッタ)、31.31−1〜
3l−n−光電変換体としてのフォトダイオード、35
〜37・−光電変換体としてフォトマル、38−1次特
性光学フィルタとしての1次特性NDフィルタ、39−
2次特性光学フィルタとしての2次特性NDフィルタ、
47−先入力の位置・分散検出装置。 なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。
Claims (9)
- (1)光入力を受ける光電変換体を用いて、同光電変換
体の端部と上記光入力の位置との距離の平均値に比例す
る1次出力と、上記光電変換体の端部と上記光入力の位
置との距離の2乗平均値に比例する2次出力とをとり出
した後、上記1次出力に基づき上記光入力の位置として
検出するとともに、上記の1次出力および2次出力に基
づき上記光入力の分散を演算して検出することを特徴と
する光入力の位置・分散検出方法。 - (2)上記光入力の光強度と、光強度によつて重み付け
された上記光電変換体の端部と上記光入力の位置との距
離の平均値と、光強度によつて重み付けされた上記光電
変換体の端部と上記光入力の位置との距離の2乗平均値
とを上記光電変換体により検出し、検出された上記の光
強度および平均値に基づいて上記1次出力をとり出すと
ともに、検出された上記光強度および2乗平均値に基づ
いて上記2次出力をとり出すことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の光入力の位置・分散検出方法。 - (3)光入力を受ける第1光電変換体から成る第1抵抗
層と、同第1抵抗層に空乏層を介するかまたは直接接続
された第2光電変換体から成る第2抵抗層とから構成さ
れる光電変換体をそなえ、同光電変換体の端部と上記光
入力の位置との距離の平均値に比例する1次出力を検出
すべく上記第1抵抗層が全面一様な抵抗値を有するよう
に形成されるとともに、上記光電変換体の端部と上記光
入力の位置との距離の2乗平均値に比例する2次出力を
検出すべく上記第2抵抗層が端部からの距離に依存する
抵抗値を有するように形成されたことを特徴とする光入
力の位置・分散検出装置。 - (4)光入力を受ける第1光電変換体から成る第1抵抗
層と、同第1抵抗層に空乏層を介するかまたは直接接続
された第2光電変換体から成る第2抵抗層とから構成さ
れる光電変換体をそなえ、上記第1抵抗層が複数の帯状
抵抗層部分に分割されて、上記光電変換体の端部と上記
光入力の位置との距離の平均値に比例する1次出力を検
出すべく上記抵抗層部分のうち所定番目毎に位置する抵
抗層部分が全面一様な抵抗値を有するように形成される
とともに、上記光電変換体の端部と上記光入力の位置と
の距離の2乗平均値に比例する2次出力を検出すべく上
記抵抗層部分のうち上記所定番目毎以外に位置する抵抗
層部分が端部からの距離に依存する抵抗値を有するよう
に形成されたことを特徴とする光入力の位置・分散検出
装置。 - (5)光入力を受ける光電変換体を2組そなえ、一方の
光電変換体の端部と上記光入力の位置との距離の平均値
に比例する1次出力を検出すべく、上記一方の光電変換
体の光入力側表面を、同一方の光電変換体の端部からの
距離に応じ同距離位置において同距離に比例した幅だけ
露出させうる第1の遮光マスクによつて蔽うとともに、
他方の光電変換体の端部と上記光入力の位置との距離の
2乗平均値に比例する2次出力を検出すべく、上記他方
の光電変換体の光入力側表面を、同他方の光電変換体の
端部からの距離に応じ同距離位置において同距離の2乗
に比例した幅だけ露出させうる第2の遮光マスクによつ
て蔽うことを特徴とする光入力の位置・分散検出装置。 - (6)光入力を受ける光電変換体をそなえ、同光電変換
体の光入力側表面を、同光電変換体の端部と上記光入力
の位置との距離の平均値に比例する1次出力を検出すべ
く上記光電変換体の端部からの距離に応じ同距離位置に
おいて同距離に比例した幅だけ露出させうる第1の遮光
マスクと、上記光電変換体の端部と上記光入力の位置と
の距離の2乗平均値に比例する2次出力を検出すべく上
記光電変換体の端部からの距離に応じ同距離位置におい
て同距離の2乗に比例した幅だけ露出させうる第2の遮
光マスクとによつて蔽うとともに、上記第2の遮光マス
クがシャッタとして構成されていることを特徴とする光
入力の位置・分散検出装置。 - (7)上記第1の遮光マスクがシャッタとして構成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の光
入力の位置・分散検出装置。 - (8)光入力を受ける光電変換体をそなえ、同光電変換
体が、同光電変換体の端部と上記光入力の位置との距離
の平均値に比例する1次出力を検出すべく、上記光電変
換体の端部からの距離に応じ同距離位置において同距離
に比例した幅方向位置で分離絶縁されるとともに、上記
光電変換体の端部と上記光入力の位置との距離の2乗平
均値に比例する2次出力を検出すべく、上記光電変換体
の端部からの距離に応じ同距離位置において同距離の2
乗に比例した幅方向位置で分離絶縁されていることを特
徴とする光入力の位置・分離検出装置。 - (9)光入力を受ける光電変換体を2組そなえ、一方の
光電変換体の端部と上記光入力の位置との距離の平均値
に比例する1次出力を検出すべく、上記一方の光電変換
体の光入力側表面を、同一方の光電変換体の端部からの
距離に比例した透過率を有する1次特性光学フィルタに
よつて蔽うとともに、他方の光電変換体の端部と上記光
入力の位置との距離の2乗平均値に比例する2次出力を
検出すべく、上記他方の光電変換体の光入力側表面を、
同他方の光電変換体の端部からの距離の2乗に比例した
透過率を有する2次特性光学フィルタによつて蔽うこと
を特徴とする光入力の位置・分離検出装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61-224985 | 1986-09-25 | ||
JP22498586 | 1986-09-25 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63212832A true JPS63212832A (ja) | 1988-09-05 |
JPH0640023B2 JPH0640023B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=16822289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23094687A Expired - Lifetime JPH0640023B2 (ja) | 1986-09-25 | 1987-09-17 | 光入力の位置・分散検出方法および装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4874939A (ja) |
JP (1) | JPH0640023B2 (ja) |
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WO2019058844A1 (ja) * | 2017-09-20 | 2019-03-28 | 浜松ホトニクス株式会社 | 位置検出センサ |
WO2019058897A1 (ja) * | 2017-09-20 | 2019-03-28 | 浜松ホトニクス株式会社 | 位置検出センサ及び位置計測装置 |
WO2019058843A1 (ja) * | 2017-09-20 | 2019-03-28 | 浜松ホトニクス株式会社 | 位置検出センサ |
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- 1987-09-17 JP JP23094687A patent/JPH0640023B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-25 US US07/101,170 patent/US4874939A/en not_active Expired - Fee Related
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