JP2005020175A - 光検出装置及び光学システム - Google Patents

Abstract

【課題】光検出装置及びこれを用いた光学システムにおいて、簡易な構成で損失なく広い範囲の光を検出する。
【解決手段】光ビームを集光させる集光面１４までの光路上に配置される光路分割手段１２と、該光路分割手段１２により分割された光ビームを受光する受光素子１３とを備え、前記光路分割手段１２が、光ビームの光軸が集光面１４に向かう所定の光軸Ａと一致しているときに光ビームを通過させる開口部１６と、該開口部１６の周囲に配置され、光ビームの光軸が前記所定の光軸Ａからずれたときに光ビームの一部を受光素子１３に向けて反射させる光学素子１７とを備える光検出装置１０を提供する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光検出装置及びこれを用いた光学システムに関するものである。特に、光追尾用受光装置の光軸傾きを検出する光検出装置及びこれを用いた光学システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光検出装置として、光ビームの一部をビームスプリッタで分岐して、４分割ディテクター等の光センサーで受光し、受光された光スポットの位置により、光ビームの光軸傾きの方向を検出する方法を備えたものがある。この方法によると、光追尾機能を有する空間光通信に用いられたとき、受信される光の一部が常時光軸の傾き検出に使われてしまうため、受光素子に検出される受信光が弱くなってしまう不都合がある。特に長距離通信の場合、受信される光自体が弱いものである。この光から傾き検出用の光を分離すると、受光素子に受信される光が極めて弱くなり、Ｓ／Ｎが低下するという問題が生じる。
【０００３】
この問題を解決するために、４分割ディテクター等の光センサーを使用しない光検出方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載の光検出方法に用いられている装置は、図７（ａ）に示すように、垂直方向にチルト駆動する垂直駆動ミラー１と、水平方向にチルト駆動する水平駆動ミラー２と、集光レンズ３と、受光素子４とを備えている。この装置を用いて光軸の傾きを検出し、補正するには、まず、制御電圧による２次元制御により、垂直駆動ミラー１と水平駆動ミラー２とを駆動させる。これにより、受光素子４に集光した光スポットは円の軌跡を描いて受光素子４上を動くことになる。このとき、光スポットの受光素子４からのはみ出しの程度に応じて、受光素子４により検出された検出信号は、図７（ｂ）に示すように、周期的に変動する。一方、受光素子４から光スポットがはみ出していない場合は、検出信号が一定となる。したがって、検出信号のレベルの変化が生じないようにミラー１，２の角度を調整することにより、損失することなく光を検出できるようになっている。したがって、受光素子４が光軸のずれの検出と光信号の検出とを兼ねるため、光量を落とす素子を必要としないので、受信光による損失がない。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１２２１５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、信号検出のための受光素子４は、高速応答を求められているので、受光素子４の容量を低くする必要があり、一般的に受光エリアが小さい。また、光を損失することなく検出するためには、必ず光スポットの一部が受光エリア内に重なるという前提があるので、光軸のずれの検出範囲が極めて狭くなる。そのため、広い範囲の入射角を有する場合に対応できないという課題があった。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で損失なく広い範囲の入射角の光を検出できる光検出装置及びこれを用いた光学システムを提供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、請求項１に係る発明は、光ビームを集光させる集光面までの光路上に配置される光路分割手段と、該光路分割手段により分割された光ビームを受光する受光素子とを備え、前記光路分割手段が、光ビームの光軸が集光面に向かう所定の光軸と一致しているときに光ビームを通過させる開口部と、該開口部の周囲に配置され、光ビームの光軸が前記所定の光軸からずれたときに光ビームの一部を受光素子に向けて反射させる光学素子とを備える光検出装置を提供する。
【０００８】
この発明によれば、受信した光ビームが集光面に向かう途中で、開口部を経由する。光ビームの光軸が所定の光軸と一致している場合には、光ビーム全体が開口部を通過し集光面に損失なく集光される。したがって、検出される光には損失がない。一方、光ビームの光軸が所定の光軸と異なる場合には、光ビームの一部が開口部からはみ出すことになる。開口部の周囲には光学素子が備えられているので、はみ出した光は、光学素子により反射され、受光素子により検出される。これにより、集光面に光が集光されないほど、入射角が大きくなった場合においても、光学素子により反射させることによって、受光素子上の光ビームの検出位置に基づいて、光ビームの傾き方向と傾き量とを測定することが可能となる。したがって、その測定結果に基づいて、受光素子に光ビームが検出されないように調整することにより、広い範囲の入射角に対応して光ビームの光軸の傾きを補正することが可能となる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光検出装置において、前記光学素子が集光作用を備える光検出装置を提供する。
この発明によれば、開口部からはみ出した光ビームは光学素子により集光されながら反射される。したがって、反射された光は集光して、受光素子上に光スポットとして検出されることになる。その結果、光ビームの傾き方向と傾き量とをより精度良く測定することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の光検出装置において、前記光路分割手段がプリズムからなり、前記光学素子が、前記プリズムの一面にリング形状の反射コーティングを施して構成され、前記プリズムが、前記光学素子により反射された光ビームを前記受光素子に集光させる集光作用のある曲面を備える光検出装置を提供する。
この発明によれば、開口部からはみ出した光ビームの一部は、プリズムの一面に設けられた反射面により反射される。そして、反射された光はプリズムの集光作用のある曲面において集光される。したがって、反射作用と集光作用を異なる面に割り当てることができるため、これらの面の傾き及び曲率を自由に設定することが可能となる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３に記載の光検出装置において、前記光学素子が前記所定の光軸に対して回転非対称なパワーを有する光検出装置を提供する。
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の光検出装置において、前記光学素子が回転非対称なパワーを持つ面を有する光検出装置を提供する。
請求項６に係る発明は、請求項４に記載の光検出装置において、前記光学素子が非球面反射面を有する光検出装置を提供する。
これらの発明によれば、開口部からはみ出した光ビームを入射光軸とは異なる方向に簡易に分岐させることが可能となる。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項４に記載の光検出装置において、前記光学素子がフレネル面を有する光検出装置を提供する。
請求項８に係る発明は、請求項４に記載の光検出装置において、前記光学素子が回折面を有する光検出装置を提供する。
これらの発明によれば、光学素子を平坦に構成できるため、光検出装置の小型・軽量化を図ることができる。特に、光学素子が回折面を有する場合は、光学面を偏心，傾斜させずに構成できるので、一層コンパクトな光検出装置を構成することができる。
【００１３】
請求項９に係る発明は、請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の光検出装置において、前記光学素子が、前記所定の光軸に対して傾斜または偏心している光検出装置を提供する。
この発明によれば、光学素子の光学面を傾斜または偏心させず構成できるので、簡易に構成することが可能となる。
【００１４】
請求項１０に係る発明は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光検出装置において、該光検出装置の前記受光素子による検出信号に基づいて、前記光路分割手段への光ビームの入射角度を、該光ビームの光軸が前記所定の光軸に一致するように調節する制御手段を備える光学システムを提供する。
請求項１１に係る発明は、請求項１０に記載の光学システムにおいて、前記光路分割手段の前段に配置され、光ビームを偏向する偏向角度調節可能な光偏向素子を備え、前記制御手段が、前記光偏向素子による偏向角度を制御する光学システムを提供する。
請求項１２に係る発明は、請求項１０に記載の光学システムにおいて、前記光検出装置がステージに搭載され、前記制御手段がステージの角度を調節する光学システムを提供する。
【００１５】
これらの発明によれば、光ビームが開口部からはみ出した場合、受光素子による検出信号に基づいて、制御手段により光偏向素子の偏向角度あるいはステージの角度を制御する。これにより、すべての光ビームは開口部内に追い込まれる。したがって、光ビームの光量を落とすことなく光ビームの光軸は補正されるため、Ｓ／Ｎ比の低下を防ぐことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態に係る光学システムについて図面を参照して説明する。
本実施形態に係る光学システム２０は、外部から送信された光を受信するシステムである。この光学システム２０は、図１に示すように、光検出装置１０と、信号光ビームの光路上に配されている光偏向素子（ガルバノミラー）１１と、光検出装置１０及びガルバノミラー１１に接続されている制御装置（制御手段）３０とを備えている。
【００１７】
前記光検出装置１０は、前記ガルバノミラー１１により反射した光を分割させる光路分割部（光路分割手段）１２と、該光路分割部１２により分割された信号光ビームの一部を受光するＣＣＤ（受光素子）１３と、信号光ビームを集光面１４に集光させる集光レンズ１５とを備えている。
【００１８】
前記光路分割部１２は、ガルバノミラー１１と集光レンズ１５との間に配されている。また、この光路分割部１２は、信号光ビーム径よりわずかに内径の大きな開口部１６と、信号光ビームが入射する側の開口部１６の周囲に配されている光学素子１７とを備えている。
図中Ａは基準光軸（所定の光軸）であり、信号光ビーム全体が開口部１６を通過するときの信号光ビームの中心軸を示している。
前記光学素子１７は、入射した光を反射および集光させる素子であって、偏心非球面の凹面形状に形成され、表面に反射コーティングが施された凹面反射ミラーにより構成されている。
【００１９】
前記ＣＣＤ１３は、光学素子１７の焦点位置近傍に配されている。これにより、ＣＣＤ１３により受光される光は光スポットとして検出されるようになっている。
図中Ｂは、光学素子１７の開口部１６の位置にも反射ミラーが形成されていると仮定したときに、当該領域において反射される光が集光される領域を示している。したがって、現実には開口部１６が設けられているので、この領域Ｂには光スポットが形成されず、信号光ビームの光軸が基準光軸Ａからずれることにより、信号光ビームが開口部１６からはみ出したときに、領域Ｂの周囲に光スポットが形成されるようになっている。
前記ガルバノミラー１１は、Ｘ軸及びＹ軸の２軸を中心として回転可能となっており、任意の角度方向にチルト駆動させることができるようになっている。
【００２０】
また、ガルバノミラー１１及びＣＣＤ１３は制御装置３０に接続されている。この制御装置３０は、ＣＣＤ１３により受光された光スポットの位置により、信号光ビームの傾きの方向と傾き量とを検知することができるようになっている。これにより、制御装置３０は、ＣＣＤ１３により受光された検出信号に基づいて、光スポットが領域Ｂに向かう方向にガルバノミラー１１を駆動させるようになっている。
【００２１】
このように構成された本実施形態に係る光学システムの作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光学システム２０を用いて外部から送信された光を受信するには、外部からの信号光ビームをガルバノミラー１１に入射させる。ガルバノミラー１１は入射された光を集光面１４に向けて偏向させる。このとき、例えば、図１に示すように、信号光ビームの光軸と基準光軸Ａとのずれが大きい場合には、信号光ビームの外側面の光線が開口部１６からはみ出すことになる。開口部１６の周囲には光学素子１７が備えられているので、はみ出した光が光学素子１７の表面においてＣＣＤ１３に向かって反射される。光学素子１７は集光作用を有しているので、反射された光は収束して、光スポットの像がＣＣＤ１３内の領域Ｂの外に形成される。
【００２２】
光スポットがＣＣＤ１３上に形成されると、その光スポットの位置に基づいて、制御装置３０により信号光ビームの傾き方向と傾き量とが測定される。そして、制御装置３０は、この測定結果に基づいて、ＣＣＤ１３に光スポットが検出されないように、ガルバノミラー１１をＸ軸及びＹ軸を中心として回転させる。
この操作により、図２に示すように、信号光ビームのすべての光線が開口部１６の内側に追い込まれる。この状態のとき、信号光ビームの光軸と基準光軸Ａとが略一致し、すべての信号光ビームは集光レンズ１５により、集光面１４に集光されることになる。
【００２３】
すなわち、本実施形態に係る光学システム２０は、信号光ビームが、集光面１４からはみ出すほど信号光ビームの光軸と基準光軸Ａとのずれが大きい場合においても、ＣＣＤ１３により広い範囲においての光軸のずれを測定することができる。また、制御装置３０により、ガルバノミラー１１を駆動させ、光軸のずれを補正することで、集光面１４においてすべての光線を検出することができる。これにより、信号光の損失が全くないため、信号光ビームの入射角の変動が大きい長距離の光空間伝送通信システムにおいて、微弱な信号光を検出するのに好適である。
【００２４】
なお、本実施形態において、光学素子１７の表面形状を偏心非球面の凹面としたが、同じ作用をする偏心フレネル面，非回転対称なパワーを持つ面及び回折光学素子（ＤＯＥ）面でも可能であり、本実施例の本質はこの面形状限定されるものではない。また、光学素子１７が所定の基準光軸Ａに対して傾斜または偏心していても良い。
【００２５】
また、ガルバノミラー１１により、信号光ビームを偏向させたが、これに代えて、光検出装置１０をステージに搭載させても良い。これにより、制御装置３０においてステージの角度調整を行い、信号光ビームの光軸と基準光軸Ａとを一致させることも可能である。
【００２６】
また、光ビームの光軸と基準光軸Ａとのずれを測定する精度が悪い場合、例えば、光路分割部１２の製造誤差等を考慮して光束と開口部１６とのクリアランスが大きめに取られ、かつ集光面１４がコア径の小さい光ファイバの場合や受光エリアが小さいフォトディテクタの場合，若しくは、ＣＣＤ１３の画素数が少なくて、スポット位置検出の分解能が悪い場合を想定する。このようなとき、上記したＣＣＤ１３では、微小な光軸のずれは測定できず、集光レンズ１５により集光された光スポットは集光面１４からはみ出してしまうことが考えられる。これを回避するためには、前記操作に加えてさらに精密に光軸傾きを補正する必要がある。
【００２７】
この場合、ガルバノミラー１１を微動させて、ガルバノミラー１１により反射した信号光ビームの光軸の傾きを２次元的にぶれさせる。このとき、図３（ａ）に示すように、光スポットの位置が集光面１４に入ると、光出力が検出され、一部でもはみ出すと光量が少なくなる。このため、光スポットの位置と受光量との関係は、図３（ｂ）に示すような矩形状になる。このようにして、意図的にガルバノミラー１１を微動させると、検出される光量が変化する。したがって、この変化する位置までの光スポットの移動方向や移動量情報に基づいて制御装置３０において演算することにより、集光面１４の中心位置が分かる。このように、ガルバノミラー１１を動かして、光スポットを集光面１４内に追い込むことが可能である。
【００２８】
次に、本発明の第２実施形態に係る光学システムについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、上記第１実施形態と同一構成要素については同一符号を用いてその説明は省略する。
本実施形態に係る光学システム２１は、図４に示すように、光検出装置２２に備えられている光学素子１７がプリズム２３である点において第１実施形態に係る光学システム２０と相違している。
【００２９】
前記プリズム２３は、信号光ビームが入射する入射面２４と、開口部１６の周囲に備えられ、入射した光の一部を反射させるリング形状の反射コーティングを施した反射面２５と、この反射面２５により反射された光ビームをＣＣＤ１３に集光させる集光作用のあるレンズ面（曲面）２６とを備えている。
前記レンズ面２６は、ＣＣＤ１３に対向する部分に形成されている。
【００３０】
このように構成された光検出装置及び光学システムの作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光学システム２１を用いて外部から送信された光を受信するには、外部からの信号光ビームをガルバノミラー１１に入射させる。ガルバノミラー１１で偏向された信号光ビームは、入射面２４より入射される。このとき、信号光ビームと基準光軸Ａとのずれが大きい場合、信号光ビームの外側面の光線が開口部１６からはみ出すことになる。はみ出した光は開口部１６の周囲に備えられている反射面２５において、レンズ面２６に向かって反射する。レンズ面２６は集光作用を有しているので、反射された光は収束して、光スポットの像がＣＣＤ１３に形成される。そして、制御装置３０により、第１実施形態と同様にしてガルバノミラー１１を駆動させることによって、すべての信号光ビームは集光面１４に集光される。
【００３１】
すなわち、本実施形態に係る光学システム２１は、プリズム２３の形態をとることにより、反射作用と集光作用とを異なる面に割り当てることができる。このため、信号光ビームの光束は入射面２４，反射面２５及びレンズ面２６の３面を経由することになる。したがって、本実施例に限定されることなく、これらの面の傾き及び曲率を自由に設定することができる。このため、ＣＣＤ１３のレイアウトの位置に冗長性が得られるとともに、収差を少なくすることができるという効果を有する。
【００３２】
以上に説明した各実施形態に係る光学システムに用いることができる光学素子の具体的な数値実施例を以下に説明する。
また後述する数値データの表において、ｒ_ｉ、ｄ_ｉ、ｎ_ｉ、ν_ｉ（ｉは整数）は、曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数である。後述する各光路図には、数値データの表のｒ_ｉ、ｄ_ｉ、ｎ_ｉとの対応が示されている。
また、非球面は、以下の定義式で与えられる回転対称非球面である。

ただし、Ｚを光の進行方向を正とした光軸（軸上主光線）とし、ｙを光軸と鉛直な方向にとる。ここで、Ｒは近軸曲率半径、ｋは円錐定数、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、・・・はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。この定義式のＺ軸が回転対称非球面の軸となる。なお、データの記載されていない非球面に関する項は０である。
【００３３】
また、光線追跡において、入射瞳の中心を光検出装置の光学系の原点として、軸上主光線に沿う方向をＺ方向とし、物体側から光検出装置の光学系の偏心光学面に面した面に向かう方向をＺ軸正方向とし、図の面をＹ−Ｚ平面とし、原点を通りＹ−Ｚ平面に直交し、紙面の表から裏へ向かう方向をＸ軸正方向とし、Ｘ軸、Ｚ軸と右手直行座標系を構成する軸をＹ軸とする。
偏心面については、光学系の原点の中心からその面の面頂位置の偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向をそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ）と、その面の中心軸（非球面については前期（ｂ）の式のＺ軸）のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれを中心とする傾き角（それぞれα，β，γ（°））とが与えられている。その場合、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はＺ軸正方向に対して時計回りを意味する。なお、面の中心軸のα，β，γの回転のさせ方は、面の中心軸とそのＸＹＺ直交座標系を、まずＸ軸の回りで反時計回りにα回転させる。次に、その回転した面の中心軸を新たな座標系のＹ軸の回りにβ回転させるとともに、１度回転した座標系もＹ軸の回りでβ回転させる。次いで、その２度回転した面の中心軸を新たな座標系のＺ軸の回りで時計回りにγ回転させるものである。
【００３４】
また、上記した（ａ）式の第１項は球面項、第２項目以降は自由曲面項である。自由曲面項は、
【数１】

ただし、Ｃ_ｊ（ｊは１以上の整数）は係数である。
【００３５】
上記自由曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、Ｙ−Ｚ面ともに対称面を持つことはないが、本実施形態ではＸの奇数次項をすべて０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。例えば、上記定義式（ａ）においては、Ｃ _２ 、Ｃ _５ 、Ｃ _７ 、Ｃ _９ 、Ｃ _１２ 、Ｃ _１４ 、Ｃ _１６ 、Ｃ _１８ 、Ｃ _２０ 、Ｃ _２３ 、Ｃ _２５ 、Ｃ _２７ 、Ｃ _２９ 、Ｃ _３１ 、Ｃ _３３ 、Ｃ _３５・・・の各項の係数を０にすることによって可能である。
【００３６】
［実施例１］
図５に示したのは、光学素子としてフレネル反射面を用いた場合の数値実施例を示す。図中符号３１は開口絞りである。

この場合において、光学素子を平面化できるため、装置の小型・軽量化ができ、大量生産が可能となるためコストの低減を図ることができる。
【００３７】
［実施例２］
図６に示したのは、光学素子として回折反射面を用いた場合の数値実施例を示す。図中符号３２は開口絞りである。

この場合も、フレネル反射面のときと同様の小型・軽量化及び低コスト化が可能であり、さらに、光学面を偏心及び傾斜することがないため、一層コンパクト化にすることができる。
【００３８】
なお、上述した各実施形態おいて、光検出装置及び光学システムは、空間光通信などの光捕捉追尾を行う受光装置の光軸傾き検出用として好適に用いることができる。例えば、本発明の光学システム２０のガルバノミラー１１の前方にアフォーカル光学系を配置し、ガルバノミラー１１の後方の光路分割部１２との間にビームスプリッタ、コリメータ、レンズ及び光源を配置し送光装置部分を形成する。そして、光の入射方向と光路を逆に進みアフォーカル光学系から通信信号を射出できるようにする。また、集光面１４に光通信のファイバ端面やフォトディテクタなどを配置して受光光から通信信号を取り出せるようにして受光装置部分を形成する。これらにより構成した送受光可能とした装置を２つ離れたところに対向して配置し、双方向空間光通信可能な光学システムとしても良い。これにより、送受光可能とした装置が相対的に移動し光追尾を行う場合など広い入射角を持つ光に対応することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る光検出装置及び光学システムによれば、広い範囲の入射角を有する光の光軸の傾きを測定することができる。また、信号光を損失することなく光ビーム全体を集光面に集光させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光検出装置及び光学システムの全体構成を示し、信号光ビームの光軸と所定の光軸とのずれが大きい場合の光路図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光検出装置及び光学システムの全体構成を示し、信号光ビームの光軸と所定の光軸とのずれが小さい場合の光路図である。
【図３】図１の光検出装置及び光学システムの集光面における、（ａ）は光ビームの集光する様子を示し、（ｂ）は光スポットの位置と受光量との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光検出装置及び光学システムの全体構成を示す光路図である。
【図５】本発明の光検出装置及び光学システムにおいて、光学素子としてフレネル反射面を用いた場合の光学系の光路図である。
【図６】本発明の光検出装置及び光学システムにおいて、光学素子として回折反射面を用いた場合の光学系の光路図である。
【図７】従来例を示し、（ａ）は受光素子と受信光スポットの位置関係を示し、（ｂ）は受光素子による出力信号を示す図である。
【符号の説明】
１０，２２ 光検出装置
２０，２１ 光学システム
Ａ 基準光軸（所定の光軸）
１１ ガルバノミラー（光偏向素子）
１２ 光路分割部（光路分割手段）
１３ ＣＣＤ（受光素子）
１４ 集光面
１６ 開口部
１７ 光学素子
２３ プリズム
３０ 制御装置（制御手段）

Claims (12)

1. 光ビームを集光させる集光面までの光路上に配置される光路分割手段と、該光路分割手段により分割された光ビームを受光する受光素子とを備え、
   前記光路分割手段が、光ビームの光軸が集光面に向かう所定の光軸と一致しているときに光ビームを通過させる開口部と、該開口部の周囲に配置され、光ビームの光軸が前記所定の光軸からずれたときに光ビームの一部を受光素子に向けて反射させる光学素子とを備える光検出装置。
2. 前記光学素子が集光作用を備える請求項１に記載の光検出装置。
3. 前記光学素子がプリズムからなり、該プリズムの一面にリング形状の反射コーティングを施した反射面と、該反射面により反射された光ビームを前記受光素子に集光させる集光作用のある曲面とを備える請求項１に記載の光検出装置。
4. 前記光学素子が前記所定の光軸に対して回転非対称なパワーを有する請求項２または請求項３に記載の光検出装置。
5. 前記光学素子が回転非対称なパワーを持つ面を有する請求項４に記載の光検出装置。
6. 前記光学素子が非球面反射面を有する請求項４に記載の光検出装置。
7. 前記光学素子がフレネル面を有する請求項４に記載の光検出装置。
8. 前記光学素子が回折面を有する請求項４に記載の光検出装置。
9. 前記光学素子が、前記所定の光軸に対して傾斜または偏心している請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の光検出装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光検出装置において、該光検出装置の前記受光素子による検出信号に基づいて、前記光路分割手段への光ビームの入射角度を、該光ビームの光軸が前記所定の光軸に一致するように調節する制御手段と備える光学システム。
11. 前記光路分割手段の前段に配置され、光ビームを偏向する偏向角度調節可能な光偏向素子を備え、
    前記制御手段が、前記光偏向素子による偏向角度を制御する請求項１０に記載の光学システム。
12. 前記光検出装置がステージに搭載され、
    前記制御手段がステージの角度を調節する請求項１０に記載の光学システム。

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