JP2004349284A - Light receiver - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の強度を電気信号に変換する受光装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
入射光の光強度を電気信号(検出信号)に変換する受光装置には、入射光の偏光状態に依らず光強度を正確に検出することが要求される。特に、光関連測定器のように、入射光の光強度を高精度に検出する必要がある装置に組み込む受光装置の場合には、偏光依存性の低いことが強く要求される。
【0003】
例えば、特開平07−318766号公報には、このような偏光依存性を抑えた受光技術が開示されている。この従来の受光技術では、受光素子の受光面に対向配置される光透過板の傾斜方向を受光面の傾斜方向に対して90°ねじれた関係に設定すると共に、受光面の偏光依存性と光透過板の偏光依存性とが相殺するように入射光の光軸に対する光透過板の傾斜角を設定する手段を採用している。
【0004】
しかし、このような従来技術では、光透過板の傾斜方向と受光面の傾斜方向とは固定的に設定されており、また光透過板の傾斜角の調整範囲が大きいために、受光面の偏光依存性と光透過板の偏光依存性とを高精度に相殺するように微調整することが困難であると共に、一旦高精度に調整した後、この高精度の調整状態を長期間に亘って維持することが困難であった。すなわち、光透過板の傾斜角の調整範囲が大きいために、何らかの原因で光透過板の傾斜角が僅かだけずれても、受光面の偏光依存性と光透過板の偏光依存性との相殺状態に比較的大きな狂いが生じてしまう。
【0005】
【特許文献1】
特開平07−318766号公報
【0006】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、偏光依存性を高精度に抑制すると共にその抑制状態を長期間に亘って維持することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、第1の手段として、入射光を所定の受光面で受光する受光素子と、受光面の前方に設けられ、入射光が通過する第1貫通孔が形成されると共に、中心軸方向が入射光の光軸に対して第1の角度だけ傾斜した座グリ部が第1貫通孔に形成された第1ホルダと、上記座グリ部に嵌合させることによって第1ホルダに装着される部材であって、入射光が通過する第2貫通孔が形成されると共に当該第2貫通孔において入射光の入射側開口端面が第2の角度だけ傾斜している第2ホルダと、入射側開口端面に設けられた光透過板とを具備する構成を採用する。
【0008】
また、第2の手段として、上記第1の手段において、第1の角度と第2の角度とが同一角に設定されるという構成を採用する。
【0009】
第3の手段として、上記第1または第2の手段において、第1ホルダを光軸と直交する面内で回転自在に支持する固定ホルダを備えるという構成を採用する。
【0010】
第4の手段として、上記第1〜第3いずれかの手段において、光透過板には片面に反射防止膜が設けられているという構成を採用する。
【0011】
第5の手段として、上記第1から第2いずれかの手段において、光透過板はウェッジ板であるという構成を採用する。
【0012】
第6の手段として、上記第5の手段において、ウェッジ板の片面には反射防止膜が設けられているという構成を採用する。
【0013】
第7の手段として、上記第1〜第6いずれかの手段において、第1ホルダと受光面との間に入射光を集光させる集光レンズをさらに備えるという構成を採用する。
【0014】
第8の手段として、上記第1〜第7いずれかの手段において、光透過板の前方に入射光を平行光化するコリメータレンズをさらに備えるという構成を採用する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる受光装置の一実施形態について説明する。
【0016】
図1及び図2は、本実施形態の構成を示す横断面図である。これら図1,2において、符号1は固定ホルダ、2は第1回転ホルダ、3は第2回転ホルダ、4は光透過板、5は受光素子である。なお、図2は、図1に記載された受光装置において第2回転ホルダ3の姿勢設定を変更した状態を示している。
【0017】
固定ホルダ1は、筐体の一部として構成された中空円筒状部材であり、内側に形成された円形貫通孔1a(固定貫通孔)の前方側(入射光の入射側)近傍には、第1回転ホルダ2に嵌合する支持穴1bが形成されている。
【0018】
第1回転ホルダ2は、上記固定ホルダ1の支持穴1aに回動自在に嵌合する円形周面2aを有する中空円筒状部材であり、内側には円形貫通孔2a(第1貫通孔)が形成されている。この第1回転ホルダ2は、第1貫通孔2aの中心軸(第1回転ホルダ中心軸)が受光素子4の受光面5aの中心、つまり本受光装置に受光対象として入射される入射光の光軸と一致するよう状態で、受光素子5(つまり受光面5a)の前方に設けられている。また、第1回転ホルダ2には、上記第1貫通孔2aの前方側(入射光の入射側)近傍に第2回転ホルダ3に嵌合する座グリ部2bが形成されている、この座グリ部2bは、中心軸が前記光軸に対して第1の角度だけ傾斜するように形成されている。
【0019】
第2回転ホルダ3は、上記第1回転ホルダ2の座グリ部2bに回動自在に嵌合する円形周面3aを有する中空円筒状部材であり、内側に円形貫通孔3b(第2貫通孔)が形成された中空円筒状部材であり、外周面には上記第1回転ホルダ2の座グリ部2bに回転自在に嵌合する円形周面3bを有する。この第2回転ホルダ3は、円形周面3aを第1回転ホルダ2の座グリ部2bに嵌合させることによって第1回転ホルダ2に回動自在に装着されるものであり、したがってその中心軸(第2回転ホルダ中心軸)は座グリ部2bの中心軸に一致している。また、この第2回転ホルダ3の入射側開口端面3cは、第2回転ホルダ中心軸に対して第2の角度だけ傾斜した平面として形成されている。なお、本受光装置では、上記第1の角度と第2の角度とは同一角(傾斜角θ)に設定されている。
【0020】
光透過板4は、片面を上記入射側開口端面3cに当接させた状態で当該入射側開口端面3c上に配置されており、光透過性のガラス4aの裏面(入射光の出射側面)に反射防止膜4bが設けられたものである。受光素子5は、平坦な受光面5aを有するフォトダイオードであり、受光面5aが光軸に多少傾斜する姿勢で設けられている。なお、この受光面5aの傾斜は、受光面5aからの反射戻り光を抑制するためである。
【0021】
なお、これら図1,2では、構成の特徴を強調にするために、コリメータレンズと集光レンズとを割愛している。コリメータレンズは、光透過板4の前方に設けられ、入射光を平行光化して光透過板4に入射させるためのものであり、集光レンズは、第1回転ホルダ2と受光面5aとの間あるいは光透過板4の前方に介挿され、光透過板4を通過した入射光(平行光)を受光面5a上に収束させるためのものである。これらコリメータレンズ及び集光レンズは、一般的に備えられるものであるが、入射光の状態によっては必ずしも必要ではない。例えば、入射光が小スポット径の平行光である場合には削除することができる。
【0022】
さて、このように構成された受光装置では、第2回転ホルダ3を第1回転ホルダ2に対して半回転させる度に入射光の光透過板4に対する入射角φが変化する。この入射角φは、光軸に対する第2回転ホルダ中心軸の傾斜角と第2回転ホルダ中心軸に対する入射側開口端面3cの傾斜角が共に同一の傾斜角θに設定されているので、第2回転ホルダ3を半回転(0°〜180°)させることによって、(90−2θ)°〜90°までの範囲で連続的に変化する。すなわち、この入射角φの可変範囲は、傾斜角θの設定値に依存して決定される。図1は、入射角φが90°(すなわち最大値)に設定された状態を示し、図2は、入射角φが(90−2θ)°(すなわち最小値)に設定された状態を示している。
【0023】
また。当該傾斜角θを微小な角度に設定することにより、入射角φは、第2回転ホルダ3の回動角に対して高分解能に設定されると共に、振動等によって第2回転ホルダ3の回動角が多少変化しても殆ど変化しない。すなわち、入射角φは、高精度に設定されると共に、その設定値は高度な安定性を有する。
【0024】
このような本受光装置の構造的性質は、以下のような光学的な性質を実現する。上記入射角φは、光透過板4の偏光依存性が受光面5aの偏光依存性を相殺するように調整・設定される。より具体的には、入射角φは、第2回転ホルダ3の回動角を調節することにより、光透過板3のPDL(Palarization Dependent Loss:偏光依存損失)が受光面5aのPDLを相殺するように設定される。
【0025】
本受光装置では、上述したように第2回転ホルダ3の回動角の変化に対する入射角φの変化が小さいので、精度良く受光面5aのPDLを相殺することが可能である。また、第2回転ホルダ3の回動角の変化に対する入射角φの変化が小さいということは、意図しない第2回転ホルダ3の回動角の変化に対して光透過板4のPDLが大幅に変化しないということなので、高精度の相殺状態を高安で維持することが可能である。
【0026】
図3は、光透過板4のPDL特性(つまり入射角φに対するPDL値の変化特性)の具体例を示すグラフである。なお、この図では、ガラス4aの片面に反射防止膜4bが設けられた光透過板4を用いた場合と、反射防止膜4bが設けられていない単純なガラス板を用いた場合とを、各々に「片面ARコート」及び「ARコート無し」として表している。また、この各PDL特性は、屈折率nが1.5に設定された状態で求められたものである。
【0027】
このPDL特性を見ると、光透過板4としてガラス4aの片面に反射防止膜4bが設けられたものを用いた場合において、例えば受光面5aのPDL値が最大で0.02dBppであった場合には、受光面5aの当該PDL値を相殺するためには、入射角φを最大で12degまで可変することができれば十分であることが読み取れる。このような場合に対しては、上記傾斜角θを6deg(12deg/2)に設定することにより、受光面5aのPDL値を確実に相殺することができる。
【0028】
これに対して、光透過板4として単純なガラス板を用いた場合には、最大で0.02dBppである受光面5aのPDL値を相殺するためには、入射角φを最大で8deg強まで可変する必要がある。しかし、このガラス板を用いた場合には、入射角φ(つまり第2回転ホルダ3の回動角)に対するPDL値の変化率がガラス4aの片面に反射防止膜4bが設けられた光透過板4を用いた場合よりも大きいので、高精度の相殺状態の設定とその高安定維持という面でガラス4aの片面に反射防止膜4bが設けられた光透過板4よりも不利である。
【0029】
ところで、入射光の傾斜入射や光学系の各種誤差等に起因して、上述したような第2回転ホルダ3を第1回転ホルダ2に対して回転させることによってPDLを十分に打ち消すことができない場合がある。すなわち、受光面のPDLの位相と光透過板4のPDLの位相とが正確に180°ずれた位相関係になっていないために、第2回転ホルダ3を第1回転ホルダ2に対して何れの角度に回転させても、入射光のPDLを完全に打ち消すことができない。
【0030】
しかしながら、本実施形態では、第1回転ホルダ2が入射光の光軸と直交する面内で回転自在に固定ホルダ1に支持されているので、第1回転ホルダ2の固定ホルダ1に対する回転角度を調節することによって、受光面のPDLの位相と光透過板4のPDLの位相とを180°ずれた位相関係に調節することが可能であり、これによって第2回転ホルダ3を第1回転ホルダ2に対して回転させることによって打ち消すことができない残留PDLを最小に抑制することができる。
【0031】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では、光透過板4としてガラス4aの片面に反射防止膜4bが設けられたものを用いたが、これに代えて、数arc分〜1度程度の角度を有するウエッジ板を用いても良い。
(2)また、上記ウエッジ板は、片面に反射防止膜が設けられたものとしても良い。
(3)さらに、第1回転ホルダ2と受光面5aとの間に入射光を集光させる集光レンズを追加しても良い。
(4)上記実施形態では、光軸に対する第2回転ホルダ中心軸の傾斜角と第2回転ホルダ中心軸に対する第2回転ホルダ3の入射側開口端面3cの傾斜角とを同一角度θに設定したが、これら両傾斜角は必ずしも同一である必要はない。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入射光を所定の受光面で受光する受光素子と、前記受光面の前方に設けられ、入射光が通過する第1貫通孔が形成されると共に、中心軸方向が入射光の光軸に対して第1の角度だけ傾斜した座グリ部が前記第1貫通孔に形成された第1ホルダと、座グリ部に嵌合させることによって前記第1ホルダに装着される部材であって、入射光が通過する第2貫通孔が形成されると共に当該第2貫通孔において入射光の入射側開口端面が第2の角度だけ傾斜している第2ホルダと、入射側開口端面に設けられた光透過板とを具備するので、第1ホルダの回動角を調整することにより受光素子の受光面で発生する偏光依存性を高精度に相殺することが可能であると共に、この相殺状態を高安定で維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の構成を示す第1の断面図である。
【図2】本発明の一実施形態の構成を示す第2の断面図である。
【図3】本発明の一実施形態における光透過板3のPDL特性の具体例を示すグラフである。
【符号の説明】
1……固定ホルダ
1a……円形貫通孔
1b……支持穴
2……第1回転ホルダ
2a……円形貫通孔
2b……座グリ部
3……第2回転ホルダ
3a……円形周面
3b……円形貫通孔
3c……入射側開口端面
4……光透過板
4a……ガラス板
4b……反射防止膜
5……受光素子
5a……受光面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light receiving device that converts light intensity into an electric signal.
[0002]
Problems to be solved by the prior art and the invention
A light receiving device that converts the light intensity of the incident light into an electric signal (detection signal) is required to accurately detect the light intensity regardless of the polarization state of the incident light. In particular, in the case of a light receiving device to be incorporated in a device that needs to detect the light intensity of incident light with high precision, such as a light-related measuring device, low polarization dependence is strongly required.
[0003]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-318766 discloses a light receiving technique in which such polarization dependency is suppressed. In this conventional light receiving technique, the inclination direction of a light transmitting plate disposed opposite to the light receiving surface of a light receiving element is set to be twisted by 90 ° with respect to the inclination direction of the light receiving surface, and the polarization dependence of the light receiving surface and the light Means for setting the inclination angle of the light transmitting plate with respect to the optical axis of the incident light so as to cancel the polarization dependence of the transmitting plate is adopted.
[0004]
However, in such a conventional technique, the tilt direction of the light transmitting plate and the tilt direction of the light receiving surface are fixedly set, and the adjustment range of the tilt angle of the light transmitting plate is large. It is difficult to make fine adjustments so as to cancel out the dependence on the polarization and the polarization dependence of the light transmission plate with high precision, and once high precision adjustment is performed, this high precision adjustment state is maintained for a long period of time. It was difficult to do. That is, even if the inclination angle of the light transmission plate is slightly shifted for some reason because the adjustment range of the inclination angle of the light transmission plate is large, the polarization dependence of the light receiving surface and the polarization dependence of the light transmission plate cancel each other. Will cause a relatively large deviation.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-07-318766
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to suppress polarization dependency with high accuracy and maintain the suppression state for a long period of time.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, as a first means, a light receiving element for receiving incident light on a predetermined light receiving surface and a first through hole provided in front of the light receiving surface and through which the incident light passes are provided. A counterbore portion, which is formed and whose central axis direction is inclined by a first angle with respect to the optical axis of the incident light, is fitted to the first holder formed in the first through hole and the counterbore portion. A second through-hole through which incident light passes is formed, and the incident-side opening end face of the incident light is inclined by a second angle in the second through-hole. A configuration including a second holder and a light transmitting plate provided on the incident side opening end face is adopted.
[0008]
Further, as the second means, a configuration is employed in which the first angle and the second angle are set to the same angle in the first means.
[0009]
As a third means, in the first or second means, a configuration is employed in which a fixed holder for rotatably supporting the first holder in a plane perpendicular to the optical axis is provided.
[0010]
As a fourth means, in any one of the above-mentioned first to third means, a configuration is adopted in which an antireflection film is provided on one surface of the light transmitting plate.
[0011]
As a fifth means, in any one of the first and second means, a configuration is adopted in which the light transmitting plate is a wedge plate.
[0012]
As a sixth means, in the fifth means, a configuration is employed in which an antireflection film is provided on one surface of the wedge plate.
[0013]
As a seventh means, in any one of the first to sixth means, a configuration is employed in which a condensing lens for condensing incident light is further provided between the first holder and the light receiving surface.
[0014]
As an eighth means, in any one of the first to seventh means, a configuration is employed in which a collimator lens for collimating incident light is provided in front of the light transmitting plate.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a light receiving device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
1 and 2 are cross-sectional views showing the configuration of the present embodiment. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a fixed holder, 2 denotes a first rotary holder, 3 denotes a second rotary holder, 4 denotes a light transmitting plate, and 5 denotes a light receiving element. FIG. 2 shows a state in which the attitude setting of the second
[0017]
The fixed holder 1 is a hollow cylindrical member configured as a part of a housing, and is provided near a front side (incident light incident side) of a circular through
[0018]
The
[0019]
The second
[0020]
The
[0021]
In FIGS. 1 and 2, the collimator lens and the condenser lens are omitted to emphasize the features of the configuration. The collimator lens is provided in front of the
[0022]
Now, in the light receiving device thus configured, the incident angle φ of the incident light with respect to the
[0023]
Also. By setting the inclination angle θ to a small angle, the incident angle φ is set to a high resolution with respect to the rotation angle of the
[0024]
The structural properties of the present light receiving device realize the following optical properties. The incident angle φ is adjusted and set so that the polarization dependence of the
[0025]
In the present light receiving device, since the change in the incident angle φ with respect to the change in the rotation angle of the second
[0026]
FIG. 3 is a graph showing a specific example of the PDL characteristic of the light transmitting plate 4 (that is, the PDL value change characteristic with respect to the incident angle φ). In this figure, the case where the
[0027]
Looking at the PDL characteristics, when the
[0028]
On the other hand, when a simple glass plate is used as the
[0029]
By the way, when the PDL cannot be sufficiently canceled by rotating the second
[0030]
However, in the present embodiment, since the first
[0031]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following modified examples can be considered.
(1) In the above-described embodiment, the
(2) The wedge plate may be provided with an antireflection film on one side.
(3) Further, a condenser lens for condensing incident light may be added between the first
(4) In the above embodiment, the inclination angle of the second rotation holder central axis with respect to the optical axis and the inclination angle of the incident side opening
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a light-receiving element that receives incident light on a predetermined light-receiving surface, and a first through hole that is provided in front of the light-receiving surface and through which the incident light passes are formed, The first holder is formed by fitting a counterbore part whose central axis direction is inclined by a first angle with respect to the optical axis of the incident light to the first holder formed in the first through hole and the counterbore part. A second holder in which a second through-hole through which incident light passes is formed, and an incident-side opening end face of the incident light in the second through-hole is inclined by a second angle; And the light transmission plate provided on the incident side opening end surface, so that the polarization dependence generated on the light receiving surface of the light receiving element can be canceled with high accuracy by adjusting the rotation angle of the first holder. And it is possible to maintain this offset state with high stability A.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a first sectional view showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a second sectional view showing the configuration of one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a specific example of PDL characteristics of the
[Explanation of symbols]
1.
Claims (8)
前記受光面の前方に設けられ、入射光が通過する第1貫通孔が形成されると共に、中心軸方向が入射光の光軸に対して第1の角度だけ傾斜した座グリ部が前記第1貫通孔に形成された第1ホルダと、
前記座グリ部に嵌合させることによって前記第1ホルダに装着される部材であって、入射光が通過する第2貫通孔が形成されると共に当該第2貫通孔において入射光の入射側開口端面が第2の角度だけ傾斜している第2ホルダと、
前記入射側開口端面に設けられた光透過板と
を具備することを特徴とする受光装置。A light receiving element for receiving incident light on a predetermined light receiving surface,
A first through-hole, which is provided in front of the light receiving surface and through which incident light passes, is formed, and a counterbore portion whose central axis direction is inclined by a first angle with respect to the optical axis of the incident light is provided in the first through hole. A first holder formed in the through hole;
A member mounted to the first holder by being fitted to the spot facing portion, wherein a second through-hole through which incident light passes is formed, and an incident-side opening end face of the incident light in the second through-hole; A second holder is inclined by a second angle,
A light transmitting plate provided on an end surface of the incident side opening.
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