(57)【要約】【課題】偏光依存性を高精度に抑制する。【解決手段】入射光を所定の受光面で受光する受光素子５と、受光面５ａの前方に設けられ、入射光が通過する第１貫通孔２ａ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２ｂが第１貫通孔２ａに形成された第１回転ホルダ２と、上記座グリ部２ｂに回転自在に嵌合させることによって第１回転ホルダ２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３ｂが形成されると共に当該第２貫通孔３ｂにおいて入射光の入射側開口端面３ｃが第２の角度だけ傾斜している第２回転ホルダ３と、入射側開口端面３ｃに設けられた光透過板３とを具備する。【選択図】      図１
2004349284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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。
【請求項２】
第１の角度と第２の角度とが同一角に設定されることを特徴とする請求項１記載の受光装置。
【請求項３】
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ことを特徴とする請求項１または２記載の受光装置。
【請求項４】
前記光透過板には、片面に反射防止膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の受光装置。
【請求項５】
光透過板はウェッジ板であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の受光装置。
【請求項６】
ウェッジ板の片面には反射防止膜が設けられていることを特徴とする請求項５記載の受光装置。
【請求項７】
第１ホルダと受光面との間あるいは光透過板の前方に入射光を集光させる集光レンズをさらに備えることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の受光装置。
【請求項８】
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ことを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載の受光装置。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
2004349284.tif 000003
【図２】
2004349284.tif 000004
【図３】
2004349284.tif 000005