PSD

PSDは Position Sensitive Device の略であり、 位置検出を行うデバイスである。

PSD は図3.39 に示すように、 シリコンの表面からP層,I層,N層 の3つの層でできている光起電素子である。 図のように PSD にスポット光(たとえばスリットを通過した太陽光)が入射する と、 入射位置には光エネルギーに比例した電荷が発生する。 発生した電荷は光電流として均一な比抵抗値をもつ抵抗層(P層)を通って 電極から出て行く。 抵抗層(P層)は均一な抵抗値をもつため、 光電流量は電極までの距離(抵抗値)に逆比例して分割されたものとなる。 この電流を測ることで位置の検出ができる。 ２つの端子から光電流を$I_1, I_2$とすると、 PSDの幅を2Lとして

$$\frac{x}{L}=\frac{I_1-I_2}{I_1+I_2}$$

がセンサ中心からの距離 $x$ を示す。

図 3.39: PSD素子と原理

PSD素子には、1次元と2次元があり、1次元には円周に配置された角度センサとなっ ているものもある。 信号としてパルスでセンシングするAC駆動 とDC駆動がある。スポット光が１つの場合を意図して設計されているため、複数 の光が入射したり、画像が結像した場合には、表面で生成される光電子の量の分 布の重心位置が出力される。 2004年の時点では、SHARP, HAMAMATSU が主なメーカーであり、距離センサ、位 置検出、角度検出センサなどがある。

図 3.40: PSD素子の例