JPH05203408A - 位相差検出器 - Google Patents
位相差検出器Info
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- JPH05203408A JPH05203408A JP31510992A JP31510992A JPH05203408A JP H05203408 A JPH05203408 A JP H05203408A JP 31510992 A JP31510992 A JP 31510992A JP 31510992 A JP31510992 A JP 31510992A JP H05203408 A JPH05203408 A JP H05203408A
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- photodiode
- detector
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 位相差検出器において、光学素子やフォトデ
ィテクタのスペースを減らし、簡単な構成で小型化を可
能にする。 【構成】 干渉計の出力光より、所定の位相差をもった
複数の信号を光電検出する位相差検出器である。四分の
1波長板2、各々の偏光軸の少なくとも一部が所定の角
度だけ異なるような複数の偏光子3〜6を受光量が略等
しくなるように配置した偏光手段、偏光手段の各偏光子
3〜6と1対1で対応するフォトディテクタ7a〜7d
を備えているのが特徴である。出力信号を利用して、ア
ライメントを容易に行える利点も有する。
ィテクタのスペースを減らし、簡単な構成で小型化を可
能にする。 【構成】 干渉計の出力光より、所定の位相差をもった
複数の信号を光電検出する位相差検出器である。四分の
1波長板2、各々の偏光軸の少なくとも一部が所定の角
度だけ異なるような複数の偏光子3〜6を受光量が略等
しくなるように配置した偏光手段、偏光手段の各偏光子
3〜6と1対1で対応するフォトディテクタ7a〜7d
を備えているのが特徴である。出力信号を利用して、ア
ライメントを容易に行える利点も有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学素子の所要スペー
スを減じ小型化を図った位相差検出器に関するものであ
る。
スを減じ小型化を図った位相差検出器に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】縞計数方式の干渉測長器では、物体の移
動方向の判別や信号の分割のために、一般にsin,c
osの二相の信号を得るような構成になっている。
動方向の判別や信号の分割のために、一般にsin,c
osの二相の信号を得るような構成になっている。
【0003】図10は、従来例の構成図である。15は
レーザー光源、17,24及び26は偏光ビームスプリ
ッター(PBS)、20は移動コーナーキューブ、21
は固定コーナーキューブ、22は二分の一波長板、23
はビームスプリッター(BS)、25は四分の一波長
板、27〜30はフォトディテクタ(PD)である。
レーザー光源、17,24及び26は偏光ビームスプリ
ッター(PBS)、20は移動コーナーキューブ、21
は固定コーナーキューブ、22は二分の一波長板、23
はビームスプリッター(BS)、25は四分の一波長
板、27〜30はフォトディテクタ(PD)である。
【0004】レーザー光源15より発した光束16はP
BS17に入射し、紙面に平行な方向の偏光成分である
p偏光成分18と、紙面に垂直な方向の偏光成分である
s偏光成分19とに分離される。p偏光成分18は、移
動コーナーキューブ20で反射して測定光となり、再び
PBS17に入射する。s偏光成分19は、固定コーナ
ーキューブ21で反射して参照光となり、PBS17で
測定光と重ね合わされる。PBS17からの光束は、二
分の一波長板22を通り、参照光、測定光ともに偏光の
方向が45°回転したのち、BS23により二分割され
る。BS23を透過した光束は、PBS24で分割さ
れ、PD27でp偏光成分、PD29でs偏光成分がそ
れぞれ検出される。PD27とPD29で得られる干渉
信号は、位相が互いに180°ずれている。
BS17に入射し、紙面に平行な方向の偏光成分である
p偏光成分18と、紙面に垂直な方向の偏光成分である
s偏光成分19とに分離される。p偏光成分18は、移
動コーナーキューブ20で反射して測定光となり、再び
PBS17に入射する。s偏光成分19は、固定コーナ
ーキューブ21で反射して参照光となり、PBS17で
測定光と重ね合わされる。PBS17からの光束は、二
分の一波長板22を通り、参照光、測定光ともに偏光の
方向が45°回転したのち、BS23により二分割され
る。BS23を透過した光束は、PBS24で分割さ
れ、PD27でp偏光成分、PD29でs偏光成分がそ
れぞれ検出される。PD27とPD29で得られる干渉
信号は、位相が互いに180°ずれている。
【0005】一方、BS23で反射した光束は 四分の
一波長板25を通り、参照光と測定光の間に位相遅れが
生じたのち、PBS26で分割され、p偏光成分がPD
30で、s偏光成分がPD28で検出される。PD28
とPD30で得られる干渉信号は、位相が互いに180
°違い、かつ、PD27,PD29の信号と90°ずれ
た位相を有する。つまり、位相が90°づつ異なる四相
の信号が得られる。更に、位相が180°異なる信号ど
うしを引き算すれば、バイアス成分が相殺されて、振幅
が二倍になった二相信号か得られる。
一波長板25を通り、参照光と測定光の間に位相遅れが
生じたのち、PBS26で分割され、p偏光成分がPD
30で、s偏光成分がPD28で検出される。PD28
とPD30で得られる干渉信号は、位相が互いに180
°違い、かつ、PD27,PD29の信号と90°ずれ
た位相を有する。つまり、位相が90°づつ異なる四相
の信号が得られる。更に、位相が180°異なる信号ど
うしを引き算すれば、バイアス成分が相殺されて、振幅
が二倍になった二相信号か得られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成では、使用する光学素子が大きいスペースを占める。
バイアス成分除去のため、通常は四相の信号を用いる
が、これを得るためには偏光ビームスプリッターと、四
光束それぞれの進行方向に対向してフォトディテクタを
配置するためのスペースが、特に必要になる。光源に半
導体レーザーを用いたり、光ファイバーを利用したりし
て、測長器の小型化をめざす場合、信号検出系の大きさ
は、重要な問題となってくる。この問題に対する一つの
解答として、特開平1ー250803号公報に示された
ものがあるが、回折格子を用いるので、特性のすぐれた
装置を製造すれば、高価格にならざるをえない。
成では、使用する光学素子が大きいスペースを占める。
バイアス成分除去のため、通常は四相の信号を用いる
が、これを得るためには偏光ビームスプリッターと、四
光束それぞれの進行方向に対向してフォトディテクタを
配置するためのスペースが、特に必要になる。光源に半
導体レーザーを用いたり、光ファイバーを利用したりし
て、測長器の小型化をめざす場合、信号検出系の大きさ
は、重要な問題となってくる。この問題に対する一つの
解答として、特開平1ー250803号公報に示された
ものがあるが、回折格子を用いるので、特性のすぐれた
装置を製造すれば、高価格にならざるをえない。
【0007】本発明は、上記の事情に鑑み、光学素子や
フォトディテクタの占めるスペースが少なく、小型で簡
単な構成の位相差検出器の提供を目的としている。
フォトディテクタの占めるスペースが少なく、小型で簡
単な構成の位相差検出器の提供を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、干渉計の出力
光が入射し、該出力光より互いに所定の位相差をもった
複数の信号を光電検出する位相差検出器において、四分
の一波長板と、各々の偏光軸の少なくとも一部が所定の
角度だけ異なるような複数の偏光子を各偏光子が受ける
光量が略等しくなるように配置してなる偏光手段と、該
偏光手段の各偏光子と一対一で対応するフォトディテク
タとを備えたことを特徴としている。
光が入射し、該出力光より互いに所定の位相差をもった
複数の信号を光電検出する位相差検出器において、四分
の一波長板と、各々の偏光軸の少なくとも一部が所定の
角度だけ異なるような複数の偏光子を各偏光子が受ける
光量が略等しくなるように配置してなる偏光手段と、該
偏光手段の各偏光子と一対一で対応するフォトディテク
タとを備えたことを特徴としている。
【0009】また、上述の構成で、フォトディテクタの
出力を補正する信号を発生する補正手段を配し、干渉計
の出力光の光路中に光分岐手段を設け、該光分岐手段で
分割された一方の光束が偏光手段を経て該フォトディテ
クタに、他方の光束が該補正手段に導かれるようにした
ことを特徴としている。
出力を補正する信号を発生する補正手段を配し、干渉計
の出力光の光路中に光分岐手段を設け、該光分岐手段で
分割された一方の光束が偏光手段を経て該フォトディテ
クタに、他方の光束が該補正手段に導かれるようにした
ことを特徴としている。
【0010】
【作用】四分の一波長板を透過した光束が偏光手段を透
過することにより、複数の光束に分割されることなく偏
光の方向が異なる複数の部分に区別される。そうして、
各偏光子を透過した部分光により生じた干渉縞が、互い
に所定の位相差をもって対応するフォトディテクタ上に
投影され、光電検出される。このため、光学素子が占め
るスペースが小さくて済み、フォトディテクタも互いに
近接して配置することができるので、高価な素子を用い
なくとも、小型化が容易になる。
過することにより、複数の光束に分割されることなく偏
光の方向が異なる複数の部分に区別される。そうして、
各偏光子を透過した部分光により生じた干渉縞が、互い
に所定の位相差をもって対応するフォトディテクタ上に
投影され、光電検出される。このため、光学素子が占め
るスペースが小さくて済み、フォトディテクタも互いに
近接して配置することができるので、高価な素子を用い
なくとも、小型化が容易になる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の第1実施例を示す。1は干
渉計の出力光である光束で、p偏光の測定光とs偏光の
参照光を含んでいる。2は四分の一波長板、3〜6は偏
光板で、矢印の向き(45°ずつ異なる)に偏光軸がく
るようになっている。7は素子7a〜7dを有する四分
割フォトダイオード(PD)である。
渉計の出力光である光束で、p偏光の測定光とs偏光の
参照光を含んでいる。2は四分の一波長板、3〜6は偏
光板で、矢印の向き(45°ずつ異なる)に偏光軸がく
るようになっている。7は素子7a〜7dを有する四分
割フォトダイオード(PD)である。
【0012】光束1は四分の一波長板2を透過し、測定
光成分と参照光成分は、互いに逆回りの円偏光に変換さ
れ、偏光板3〜6を透過する。このとき、偏光板3〜6
の偏光軸の向きが45°ずつ異なるので、位相が90°
ずつずれた四相信号となり、四分割フォトダイオード7
の各素子7a〜7dに入射する。従来例と同様に、位相
が180°異なる信号どうしを引き算すれば、バイアス
成分が相殺され振幅が2倍になった二相信号が得られ
る。
光成分と参照光成分は、互いに逆回りの円偏光に変換さ
れ、偏光板3〜6を透過する。このとき、偏光板3〜6
の偏光軸の向きが45°ずつ異なるので、位相が90°
ずつずれた四相信号となり、四分割フォトダイオード7
の各素子7a〜7dに入射する。従来例と同様に、位相
が180°異なる信号どうしを引き算すれば、バイアス
成分が相殺され振幅が2倍になった二相信号が得られ
る。
【0013】図2は、本発明の第2実施例を示す。符号
1〜7は、図1と同じである。8は四分の一波長板2と
偏光板3〜6との間に配設したビームスプリッター(B
S)、9〜12はもう1組の偏光板で、矢印の向き(4
5°ずつ異なる)に偏光軸がくるようになっている。1
3も素子13a〜13dを有するもう1組の四分割フォ
トダイオード(PD)である。
1〜7は、図1と同じである。8は四分の一波長板2と
偏光板3〜6との間に配設したビームスプリッター(B
S)、9〜12はもう1組の偏光板で、矢印の向き(4
5°ずつ異なる)に偏光軸がくるようになっている。1
3も素子13a〜13dを有するもう1組の四分割フォ
トダイオード(PD)である。
【0014】第2実施例では、移動物体の傾きなどによ
り光束の横ずれを生じても、干渉信号振幅の極端な変
化、バイアス成分の増大などを防止できる。いま、四分
割フォトダイオード7の各素子7a〜7dの干渉信号
を、それぞれ下記の(1)〜(4)式で表す。
り光束の横ずれを生じても、干渉信号振幅の極端な変
化、バイアス成分の増大などを防止できる。いま、四分
割フォトダイオード7の各素子7a〜7dの干渉信号
を、それぞれ下記の(1)〜(4)式で表す。
【0015】 ASa=Ia 〔1+cosφ〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
【0016】 ASb=Ib 〔1+cos(φ−π/2)〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
【0017】 ASc=Ic 〔1+cos(φ−π)〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
【0018】 ASd=Id 〔1+cos(φ−3π/2)〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
【0019】ここでIa 〜Id は、各素子7a〜7dへ
の入射量に応じた量で、光束の横ずれに伴って変化する
量である。ビームスプリッターの反射・透過の差、偏光
板での吸収を無視すれば、四分割フォトダイオード13
の各素子13a,13b,13c,13dに入射する光
量は、それぞれIb ,Ia ,Id ,Ic となる。したが
って、四分割フォトダイオード13の各素子13a〜1
3dの各信号強度は、それぞれ下記の(5)〜(8)式
となる。
の入射量に応じた量で、光束の横ずれに伴って変化する
量である。ビームスプリッターの反射・透過の差、偏光
板での吸収を無視すれば、四分割フォトダイオード13
の各素子13a,13b,13c,13dに入射する光
量は、それぞれIb ,Ia ,Id ,Ic となる。したが
って、四分割フォトダイオード13の各素子13a〜1
3dの各信号強度は、それぞれ下記の(5)〜(8)式
となる。
【0020】 BSa=Ib 〔1+cos(φ−3π/2)〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)
【0021】 BSb=Ia 〔1+cos(φ−π)〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(6)
【0022】 BSc=Id 〔1+cos(φ−π/2)〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(7)
【0023】 BSd=Ic 〔1+cosφ〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(8)
【0024】二相信号を得るために、下記(9),(1
0)式の演算をする。
0)式の演算をする。
【0025】 S1=(ASa+BSd)−(ASc+BSb) =2(Ia +Ic )cosφ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(9)
【0026】 S2=(ASb+BSc)−(ASd+BSa) =2(Ib +Id )sinφ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(10)
【0027】つまり、四分割フォトダイオード7と四分
割フォトダイオード13で、位相の180°異なる信号
の強度が等しくなるように偏光板を設置し、補正を行っ
ている。このため、(9),(10)式のように、位相
の等しい信号どうしを足し合わせ、該信号と位相が18
0°異なる信号との差をとることで、バイアス成分を除
去できる。また、光束の横ずれによりIa 〜Id の値が
変化するときは、Ia , Ib の変化をIc ,Id が補う
ように変化するので、(9),(10)式が示すよう
に、信号S1,S2の振幅の変化も抑制される。
割フォトダイオード13で、位相の180°異なる信号
の強度が等しくなるように偏光板を設置し、補正を行っ
ている。このため、(9),(10)式のように、位相
の等しい信号どうしを足し合わせ、該信号と位相が18
0°異なる信号との差をとることで、バイアス成分を除
去できる。また、光束の横ずれによりIa 〜Id の値が
変化するときは、Ia , Ib の変化をIc ,Id が補う
ように変化するので、(9),(10)式が示すよう
に、信号S1,S2の振幅の変化も抑制される。
【0028】図3は、第3実施例を示す。第2実施例に
おける偏光板の組み合わせを変えた構成である。すなわ
ち、一方の光路には、偏光軸の方向が互いに90°異な
る偏光板3,5を2枚ずつ、隣接する象限に配置する。
もう一方の光路には、偏光板3,5とは偏光軸方向が4
5°異なる偏光板4,6を、同様に配置する。このと
き、四分割フォトダイオード7の各素子7a〜7dでの
干渉信号は、それぞれ下記の(11)〜(14)式とな
る。
おける偏光板の組み合わせを変えた構成である。すなわ
ち、一方の光路には、偏光軸の方向が互いに90°異な
る偏光板3,5を2枚ずつ、隣接する象限に配置する。
もう一方の光路には、偏光板3,5とは偏光軸方向が4
5°異なる偏光板4,6を、同様に配置する。このと
き、四分割フォトダイオード7の各素子7a〜7dでの
干渉信号は、それぞれ下記の(11)〜(14)式とな
る。
【0029】 ASa=Ia 〔1+cosφ〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(11)
【0030】 ASb=Ib 〔1+cos(φ−π)〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(12)
【0031】 ASc=Ic 〔1+cosφ〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(13)
【0032】 ASd=Id 〔1+cos(φ−π)〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(14)
【0033】また、四分割フォトダイオード13の各素
子13a〜13dの各信号強度は、それぞれ下記の(1
5)〜(18)式となる。
子13a〜13dの各信号強度は、それぞれ下記の(1
5)〜(18)式となる。
【0034】 BSa=Ib 〔1+cos(φ−π/2)〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(15)
【0035】 BSb=Ia 〔1+cos(φ−3π/2)〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・(16)
【0036】 BSc=Id 〔1+cos(φ−π/2)〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(17)
【0037】 BSd=Ic 〔1+cos(φ−3π/2)〕・・・・・・・・・・・・・・・・・・(18)
【0038】ここで、二相信号を得るために、下記(1
9),(20)式の演算をする。その結果、バイアス成
分が残留するが、振幅の等しい二相信号がえられること
が分かる。
9),(20)式の演算をする。その結果、バイアス成
分が残留するが、振幅の等しい二相信号がえられること
が分かる。
【0039】 S1=(ASa+ASc)−(ASb+ASd) =(Ia +Ic )−(Ib +Id ) +(Ia +Ic +Ib +Id )cosφ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(19)
【0040】 S2=(BSa+BSc)−(BSb+BSd) =(Id +Ib )−(Ic +Ia ) +(Id +Ib +Ic +Ia )sinφ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(20)
【0041】図4は、第4実施例を示す。第4実施例
は、光束の強度分布が一様でなく、フォトダイオード各
素子に入射する光量の差が大きいときに、特に有効であ
る。第2実施例と同様、四分の一波長板2と偏光板3〜
6との間に、ビームスプリッター(BS)8を配設して
光束を分割させる。分割した一方の光束はNDフィルタ
ー14を透過し、四分割フォトダイオード(PD)13
に入射して検出される。そうして、四分割フォトダイオ
ード(PD)7の素子7aの信号出力を、四分割フォト
ダイオード(PD)13の素子13bの信号出力で除す
るように、両四分割フォトダイオードの対応する素子の
信号出力を処理すれば、光束の横ずれや強度分布に影響
されない信号出力が得られる。ビームスプリッターの分
岐比は、反射が透過よりも小さい方が効率がよいが、限
定はされない。なお、NDフィルター14は、用いなく
とも差し支えない。
は、光束の強度分布が一様でなく、フォトダイオード各
素子に入射する光量の差が大きいときに、特に有効であ
る。第2実施例と同様、四分の一波長板2と偏光板3〜
6との間に、ビームスプリッター(BS)8を配設して
光束を分割させる。分割した一方の光束はNDフィルタ
ー14を透過し、四分割フォトダイオード(PD)13
に入射して検出される。そうして、四分割フォトダイオ
ード(PD)7の素子7aの信号出力を、四分割フォト
ダイオード(PD)13の素子13bの信号出力で除す
るように、両四分割フォトダイオードの対応する素子の
信号出力を処理すれば、光束の横ずれや強度分布に影響
されない信号出力が得られる。ビームスプリッターの分
岐比は、反射が透過よりも小さい方が効率がよいが、限
定はされない。なお、NDフィルター14は、用いなく
とも差し支えない。
【0042】図5は、第5実施例を示す。第1〜第4実
施例において、偏光板の直後に四分割フォトダイオード
を置く代わりに、イメージガイド40を設けてある。こ
れにより、離れた所、例えばコントローラー内にあるフ
ォトダイオードに、干渉縞の強度分布の像を投影する。
第5実施例では、フォトダイオードや電気回路を検出系
と分離できるので、検出器の一層の小型化が図れる。
施例において、偏光板の直後に四分割フォトダイオード
を置く代わりに、イメージガイド40を設けてある。こ
れにより、離れた所、例えばコントローラー内にあるフ
ォトダイオードに、干渉縞の強度分布の像を投影する。
第5実施例では、フォトダイオードや電気回路を検出系
と分離できるので、検出器の一層の小型化が図れる。
【0043】以上の実施例において、各素子の出力をモ
ニターすることで、光束の横ずれ、つまり、移動ミラー
等のアライメントのずれが検出できる。例えば、第2実
施例では、四分割フォトダイオード7の右半分の素子7
aと7d及び四分割フォトダイオード13の左半分の素
子13bと13cの出力の和から、四分割フォトダイオ
ード7の左半分の素子7bと7c及び四分割フォトダイ
オード13の右半分の素子13aと13dの出力の和を
引けば、AC成分を含まない横方向(x方向とする)の
アライメント誤差信号Sdxが得られる。つまり
ニターすることで、光束の横ずれ、つまり、移動ミラー
等のアライメントのずれが検出できる。例えば、第2実
施例では、四分割フォトダイオード7の右半分の素子7
aと7d及び四分割フォトダイオード13の左半分の素
子13bと13cの出力の和から、四分割フォトダイオ
ード7の左半分の素子7bと7c及び四分割フォトダイ
オード13の右半分の素子13aと13dの出力の和を
引けば、AC成分を含まない横方向(x方向とする)の
アライメント誤差信号Sdxが得られる。つまり
【0044】 S dx=(ASa+ASd+BSb+BSc)-(ASb+ASc+BSa+BSd)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(21)
【0045】となる。そうして、Sdxが0になるよう
に、アライメントを行えばよい。同様に、各素子の上半
分の和から下半分の和を引いて、縦方向(y方向とす
る)のアライメント誤差信号Sdyが得られる。
に、アライメントを行えばよい。同様に、各素子の上半
分の和から下半分の和を引いて、縦方向(y方向とす
る)のアライメント誤差信号Sdyが得られる。
【0046】 S dy=(ASa+ASb+BSa+BSb)-(ASc+ASd+BSc+BSd)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(22)
【0047】第3,第4実施例では、例えば、四分割フ
ォトダイオード13の4個の素子の出力から、下記の演
算により、ずれの有無とその方向を知ることができる。
ォトダイオード13の4個の素子の出力から、下記の演
算により、ずれの有無とその方向を知ることができる。
【0048】 Sdx=(BSa+BSb)−(BSc+BSd)・・・・・・・・・・・・・・・・(23)
【0049】 Sdy=(BSa+BSd)−(BSb+BSc)・・・・・・・・・・・・・・・・(24)
【0050】図6は、第6実施例を示す。この実施例で
は、第1〜第4実施例において偏光板の直後に四分割フ
ォトダイオードを置く代わりに、四本の光ファイバー4
1,42,43,44とこれらに夫々対応して配置され
た四個のフォトダイオード45,46,47,48が使
用されている。偏光板4〜6を透過した光は縦横二本ず
つ並べられた光ファイバー41〜44に入射し、伝送後
四個のフォトダイオード45〜48の各受光面に向って
夫々射出する。本実施例では、第5実施例の利点に加え
て比較的入手し易いフォトダイオードや光ファイバーを
使用しているので、安価に構成することができるという
利点がある。
は、第1〜第4実施例において偏光板の直後に四分割フ
ォトダイオードを置く代わりに、四本の光ファイバー4
1,42,43,44とこれらに夫々対応して配置され
た四個のフォトダイオード45,46,47,48が使
用されている。偏光板4〜6を透過した光は縦横二本ず
つ並べられた光ファイバー41〜44に入射し、伝送後
四個のフォトダイオード45〜48の各受光面に向って
夫々射出する。本実施例では、第5実施例の利点に加え
て比較的入手し易いフォトダイオードや光ファイバーを
使用しているので、安価に構成することができるという
利点がある。
【0051】図7は、第7実施例を示す。この実施例で
は、偏光板とフォトダイオードが一体的に構成されてい
る。即ち、フォトダイオード基板50上に四個の光受光
部50a,50b,50c,50dを製作して、夫々の
光受光部上に偏光方向の異なる偏光板が張り付けられて
いる。各光受光部50a,50b,50c,50dから
の信号はフレキシブル基板51内の導電線を介して回路
基板52へ伝送され、この回路基板からの出力はケーブ
ル53を介して図示しないカウンターへ送られるように
なっている。本実施例では、偏光板とフォトダイオード
と回路基板をユニット化できるため、検出器全体を極め
て小型にすることができるという利点がある。
は、偏光板とフォトダイオードが一体的に構成されてい
る。即ち、フォトダイオード基板50上に四個の光受光
部50a,50b,50c,50dを製作して、夫々の
光受光部上に偏光方向の異なる偏光板が張り付けられて
いる。各光受光部50a,50b,50c,50dから
の信号はフレキシブル基板51内の導電線を介して回路
基板52へ伝送され、この回路基板からの出力はケーブ
ル53を介して図示しないカウンターへ送られるように
なっている。本実施例では、偏光板とフォトダイオード
と回路基板をユニット化できるため、検出器全体を極め
て小型にすることができるという利点がある。
【0052】図8は、第8実施例を示す。この実施例で
は、四分の一波長板2を通過した光ビームを拡散させた
後偏光板に当てるようになっている。即ち、図8(a)
に示すように、四分の一波長板2を通過した光ビームは
凹レンズ54により拡散され、偏光板3〜6を通過した
後四分割フォトダイオード7で受光される。この場合、
光ビーム径がフォトダイオード7よりも充分大きけれ
ば、光ビームの光軸とフォトダイオード中心がずれても
光強度の差異は少ない。従って、フォトダイオード7の
取付け公差を緩やかにすることができるという利点があ
る。図8(b)は、凹平レンズ55と偏光板3〜6を張
り合わせた変形例を示している。このように凹平レンズ
と偏光板を一体化すると、各光学素子の取付けが容易に
なる。
は、四分の一波長板2を通過した光ビームを拡散させた
後偏光板に当てるようになっている。即ち、図8(a)
に示すように、四分の一波長板2を通過した光ビームは
凹レンズ54により拡散され、偏光板3〜6を通過した
後四分割フォトダイオード7で受光される。この場合、
光ビーム径がフォトダイオード7よりも充分大きけれ
ば、光ビームの光軸とフォトダイオード中心がずれても
光強度の差異は少ない。従って、フォトダイオード7の
取付け公差を緩やかにすることができるという利点があ
る。図8(b)は、凹平レンズ55と偏光板3〜6を張
り合わせた変形例を示している。このように凹平レンズ
と偏光板を一体化すると、各光学素子の取付けが容易に
なる。
【0053】図9は、第9実施例を示す。この実施例で
は、光ビームを四分割してから各偏光板とフォトダイオ
ードに入射させるようになっている。即ち、図9(a)
に示すように、四分の一波長板2を通過した光ビームは
四角錐状に成形された光学硝子より成るビーム分割素子
56により四分割された後、偏光板3〜6を通過して四
分割フォトダイオード7へ入射せしめられる。本実施例
では、光ビームが素子55の中央に入射するようにすれ
ば、入射角度の違いから四つの扇形のビームに分割され
て、各ビームが偏光板の境界線上に入射しないようにす
ることができるから、四枚の偏光板の張り合わせ誤差の
影響を受けないようにすることができるという利点があ
る。又、特開平1−250803号公報に記載のように
回折格子を用いる場合に比べて安価な光学部品で済み、
而も回折格子と異なり一次光以外も利用できるので光量
が多いという利点もある。ビーム分割素子56として
は、図9(b)に示すように素子の中央が内側に引っ込
んだものや、図9(c)に示すようにレンズを四枚張り
合わせたものでもよい。又、本実施例において、ビーム
分割素子56の前方又は後方にレンズを配置してビーム
を縮小させるようにしてもよい。この場合は、偏光板や
フォトダイオードに入射するビームの径が小さくなるの
で、偏光板やフォトダイオードの取付け公差を緩やかに
することができるという利点も加わる。
は、光ビームを四分割してから各偏光板とフォトダイオ
ードに入射させるようになっている。即ち、図9(a)
に示すように、四分の一波長板2を通過した光ビームは
四角錐状に成形された光学硝子より成るビーム分割素子
56により四分割された後、偏光板3〜6を通過して四
分割フォトダイオード7へ入射せしめられる。本実施例
では、光ビームが素子55の中央に入射するようにすれ
ば、入射角度の違いから四つの扇形のビームに分割され
て、各ビームが偏光板の境界線上に入射しないようにす
ることができるから、四枚の偏光板の張り合わせ誤差の
影響を受けないようにすることができるという利点があ
る。又、特開平1−250803号公報に記載のように
回折格子を用いる場合に比べて安価な光学部品で済み、
而も回折格子と異なり一次光以外も利用できるので光量
が多いという利点もある。ビーム分割素子56として
は、図9(b)に示すように素子の中央が内側に引っ込
んだものや、図9(c)に示すようにレンズを四枚張り
合わせたものでもよい。又、本実施例において、ビーム
分割素子56の前方又は後方にレンズを配置してビーム
を縮小させるようにしてもよい。この場合は、偏光板や
フォトダイオードに入射するビームの径が小さくなるの
で、偏光板やフォトダイオードの取付け公差を緩やかに
することができるという利点も加わる。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように本発明の位相差検出
器は、光学素子やフォトディテクタの占めるスペースが
減り、簡単な構成で小型化が容易になる。また、出力信
号を利用して、アライメントを容易に行うことができ
る。
器は、光学素子やフォトディテクタの占めるスペースが
減り、簡単な構成で小型化が容易になる。また、出力信
号を利用して、アライメントを容易に行うことができ
る。
【図1】本発明の第1実施例の構成図である。
【図2】本発明の第2実施例の構成図である。
【図3】本発明の第3実施例の構成図である。
【図4】本発明の第4実施例の構成図である。
【図5】本発明の第5実施例の構成図である。
【図6】本発明の第6実施例の構成図である。
【図7】本発明の第7実施例の構成図である。
【図8】(a)は本発明の第8実施例の構成図である。
(b)は第8実施例における一部変形例を示す図であ
る。
(b)は第8実施例における一部変形例を示す図であ
る。
【図9】(a)は本発明の第9実施例の構成図である。
(b)は第9実施例におけるビーム分割素子の一変形例
を示す図である。(c)は第9実施例におけるビーム分
割素子の他の変形例を示す図である。
(b)は第9実施例におけるビーム分割素子の一変形例
を示す図である。(c)は第9実施例におけるビーム分
割素子の他の変形例を示す図である。
【図10】本発明を使用しない従来例の構成図である。
2 四分の一波長板 3〜6 偏光板 7 四分割フォトダイオード 9〜12 偏光板 13 四分割フォトダイオード 22 四分の一波長板 27〜30 フォトディテクタ 40 イメージガイド 41〜44 光ファイバー 45〜48 フォトダイオード 50 フォトダイオード基板 51 フレキシブル基板 52 回路基板 53 ケーブル 54 凹レンズ 55 凹平レンズ 56 ビーム分割素子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年12月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0052
【補正方法】変更
【補正内容】
【0052】図8は、第8実施例を示す。この実施例で
は、四分の一波長板2を通過した光ビームを拡散させた
後偏光板に当てるようになっている。即ち、図8(a)
に示すように、四分の一波長板2を通過した光ビームは
凹レンズ54により拡散され、偏光板3〜6を通過した
後四分割フォトダイオード7で受光される。この場合、
光ビーム径がフォトダイオード7よりも充分大きけれ
ば、光ビームの光軸とフォトダイオードの中心がずれて
も光強度の差異は少ない。従って、フォトダイオード7
の取付け公差を緩やかにすることができるという利点が
ある。図8(b)は、凹平レンズ55と偏光板3〜6を
張り合わせた変形例を示している。このように凹平レン
ズと偏光板を一体化すると、各光学素子の取付けが容易
になる。
は、四分の一波長板2を通過した光ビームを拡散させた
後偏光板に当てるようになっている。即ち、図8(a)
に示すように、四分の一波長板2を通過した光ビームは
凹レンズ54により拡散され、偏光板3〜6を通過した
後四分割フォトダイオード7で受光される。この場合、
光ビーム径がフォトダイオード7よりも充分大きけれ
ば、光ビームの光軸とフォトダイオードの中心がずれて
も光強度の差異は少ない。従って、フォトダイオード7
の取付け公差を緩やかにすることができるという利点が
ある。図8(b)は、凹平レンズ55と偏光板3〜6を
張り合わせた変形例を示している。このように凹平レン
ズと偏光板を一体化すると、各光学素子の取付けが容易
になる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯川 浩 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 江田 幸夫 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項1】 干渉計の出力光が入射し、該出力光より
互いに所定の位相差をもった複数の信号を光電検出する
位相差検出器において、 四分の一波長板と、各々の偏光軸の少なくとも一部が所
定の角度だけ異なるような複数の偏光子を各偏光子が受
ける光量が略等しくなるように配置してなる偏光手段
と、該偏光手段の各偏光子と1対1で対応するフォトデ
ィテクタとを備えたことを特徴とする位相差検出器。 - 【請求項2】 フォトディテクタの出力を補正する信号
を発生する補正手段を有し、干渉計の出力光の光路中に
光分岐手段を設け、該光分岐手段で分割された一方の光
束が偏光手段を経て該フォトディテクタに、他方の光束
が該補正手段に導かれるように配してなることを特徴と
する請求項1の位相差検出器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31510992A JPH05203408A (ja) | 1991-11-26 | 1992-11-25 | 位相差検出器 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31102291 | 1991-11-26 | ||
JP3-311022 | 1991-11-26 | ||
JP31510992A JPH05203408A (ja) | 1991-11-26 | 1992-11-25 | 位相差検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05203408A true JPH05203408A (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=26566549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31510992A Withdrawn JPH05203408A (ja) | 1991-11-26 | 1992-11-25 | 位相差検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05203408A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100775735B1 (ko) * | 2005-04-07 | 2007-11-09 | 주식회사 엘지화학 | 광학적 위상차 측정 장치와 그 측정 방법 및 그 측정방법이 기록된 컴퓨터로 판독가능한 기록매체 |
JP2010261776A (ja) * | 2009-05-01 | 2010-11-18 | Canon Inc | 光波干渉計測装置 |
JP2011099756A (ja) * | 2009-11-05 | 2011-05-19 | Canon Inc | 計測装置 |
JP2012177701A (ja) * | 2012-04-11 | 2012-09-13 | Hitachi Ltd | 表面計測方法とその装置 |
-
1992
- 1992-11-25 JP JP31510992A patent/JPH05203408A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100775735B1 (ko) * | 2005-04-07 | 2007-11-09 | 주식회사 엘지화학 | 광학적 위상차 측정 장치와 그 측정 방법 및 그 측정방법이 기록된 컴퓨터로 판독가능한 기록매체 |
JP2010261776A (ja) * | 2009-05-01 | 2010-11-18 | Canon Inc | 光波干渉計測装置 |
JP2011099756A (ja) * | 2009-11-05 | 2011-05-19 | Canon Inc | 計測装置 |
JP2012177701A (ja) * | 2012-04-11 | 2012-09-13 | Hitachi Ltd | 表面計測方法とその装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000201 |