(57)【要約】【課題】光センサーの光学系において、１／４波長板が高温、高熱の使用条件下でも安定して確実に直線偏光を円偏光に変換でき、良好なセンサー感度、高いセンサー精度を確保維持する。【解決手段】振動検出用光センサー１は、直線偏光のレーザー光を出力する光源２、偏光ビームスプリッター３、対物レンズ４、波長板ユニット５、及び振動板８からの反射光を検出する光検出器６を備える。波長板ユニットは、１／４波長板７と振動板とが一体化されている。１／４波長板は、一方の主面に一方向に周期的な凹凸形状９ａを有する透明基板９と、透明基板と同じ周期的な凹凸形状を有しかつ屈折率の異なる２種類の誘電体薄膜１０ａ，１０ｂを交互に積層した光学多層膜である周期構造体１０とからなるフォトニック結晶構造の波長板である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、光検出器と、振動板からなる測定対象物と、前記光源からの出射光を前記振動板の反射面で合焦するように集光する第１光学系と、前記反射面からの反射光を前記光検出器の受光面に集光する第２光学系とを備え、
前記第１光学系が、前記光源からの出射光を透過又は反射させる偏光ビームスプリッターと、前記偏光ビームスプリッターを透過又は反射した前記出射光を前記振動板の前記反射面に集光する対物レンズと、前記対物レンズの前記偏光ビームスプリッターとは反対側に配置されかつ前記出射光が透過する１／４波長板とからなり、
前記１／４波長板が、一方の主面に一方向に周期的な凹凸形状を設けた透明基板と、屈折率の異なる２種類以上の誘電体薄膜を前記透明基板の前記凹凸形状の上に周期的に積層した周期構造体とを有するフォトニック結晶構造の波長板からなり、
前記１／４波長板と前記振動板とが一体化されていることを特徴とする光センサー。
【請求項２】
前記１／４波長板が、前記周期構造体を前記反射面と対向させて配置されていることを特徴とする請求項１記載の光センサー。
【請求項３】
前記１／４波長板が、前記周期構造体とは反対側に多数の微細凹凸構造からなる反射防止膜を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光センサー。
【請求項４】
前記光検出器の前記受光面が、その光軸を前記反射光の光軸と平行にかつ該反射光の光軸からずらして配置され、そのずれ量を、常に前記反射光のビームスポット形状の一部だけが前記受光面に入射するように決定したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の光センサー。
【請求項５】
前記光検出器が、前記受光面に入射する前記反射光のビームスポット形状を検出するイメージセンサーからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の光センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば流体の圧力や音圧、被測定面の変位、振動等を検出するための光センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＤ等の光ディスクから情報を再生したり記録するための光ピックアップにおいて、ディスク面に対する対物レンズの焦点位置を自動的に検出するために、ナイフエッジ法、非点収差法、臨界角法、フーコー法等の光学的手法が採用されている。また、これらの手法を用いて、光学的に測定対象物の位置や変位、表面粗さを測定するための様々な方法や装置が提案されている。
【０００３】
例えば、ナイフエッジ法を用いて物体の微小変位や表面粗さを測定するために、レーザービームを測定対象物にその表面で焦点を結ぶように投射し、その反射光を２分割ダイオードで受光する計測器が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この光学系は、光路の途中にナイフエッジが配置されて、２分割ダイオードに入射する反射ビームの断面が半円になる。測定対象物の表面が焦点位置より後方にずれると、反射ビームは２分割ダイオードの下方にシフトし、前方にずれると上方にシフトするので、２分割ダイオードの信号の関数として、焦点位置に対する測定対象物表面の変位量が得られる。
【０００４】
非点収差法を用いて測定面の表面形状や表面粗さを測定する光学式変位センサーは、レーザー光を微小スポットとして測定面に投射し、その反射光に円柱レンズを通過させて非点収差を与え、ビームスポットの中心を４分割受光素子の中心に合わせて入射させる（例えば、特許文献２，３を参照）。測定面がレーザー光の焦点位置にあると、各受光素子の出力信号は等しいが、該焦点位置の後方又は前方にずれると、一方の対角位置にある受光素子の出力信号は他方の対角位置にある受光素子の出力信号より大きくなる。従って、各受光素子の出力信号から測定面の変位信号を算出することによって、測定面の焦点位置からの変位量が得られる。
【０００５】
また、非点収差法を用いて音圧の変化を検知するマイクロホン装置として、レーザー光等の光を利用した振動検出装置が知られている（例えば、特許文献４を参照）。この振動検出装置は、直線偏光のレーザー光が１／４波長板により円偏光に変換されて振動板で反射され、反射光は、該１／４波長板により円偏光が出射光と直交する直線偏光に変換されて４分割光検出器に検出される。振動板は、集束レンズによりレーザー光が焦点を結ぶ位置に配置され、該振動板が振動したときに、その焦点位置からのずれを光検出器に当たるレーザー光の強度分布の変化として電気信号に変換することにより、音波を検知する。
【０００６】
更に、圧力に応動する受圧要素の変位を電気信号の形で検出する光学式圧力センサーが知られている（例えば、特許文献５を参照）。この光学式圧力センサーは、光ヘッドに用いられる光学系を利用しており、レーザー光をビームスプリッター、１／４波長板、対物レンズを通してダイアフラム面に集光照射し、その反射光をフォトダイオードで検出し、圧力に応動してダイアフラム面が完全集光している位置からずれると、フォトダイオードの出力電圧の変動から圧力を検知する。
【０００７】
一般に１／４波長板には、延伸処理により複屈折性をもたせたポリカーボネート等の有機系材料からなる樹脂フィルム、高分子液晶層を透明基板の間に挟持した液晶セルからなる位相差板、水晶等の複屈折性を有する無機結晶材料の結晶板が使用される。更に、使用する光の波長より小さいサブ波長の周期構造による構造性複屈折を利用した波長板やフォトニック結晶波長板が知られている。
【０００８】
フォトニック結晶波長板は、その主面に周期的な凹凸を形成した透明基板と、該透明基板の凹凸の上に、屈折率の異なる２種類以上の誘電体薄膜を周期的に積層した周期構造体であるフォトニック結晶とを有する（例えば、特許文献６，７を参照）。フォトニック結晶は、透明基板の凹凸パターンやその上に成膜する誘電体材料、積層周期、積層数等を適当に設計することによって、透過光に所望の位相差を与える波長板が得られる。フォトニック結晶の各誘電体薄膜は、自己クローニングと呼ばれる方法を用いることによって、透明基板の凹凸パターンを再現性よく成膜することができる。
【０００９】
フォトニック結晶波長板の透明基板には、一般に石英ガラス、シリコン、その他の光学ガラス材料が使用される。フォトニック結晶の誘電体薄膜には、ＳiＯ２、ＭgＦ２などのガラス材料、Ｔa２Ｏ５、ＴiＯ２、Ｎb２Ｏ５、ＨfＯ２、Ｓi３Ｎ４などの酸化物や窒化物を用いることができる。これらの無機材料を用いることによって、フォトニック結晶波長板は、耐熱性及び耐光性に優れると共に、低コスト化を図ることができる。
【００１０】
また、１／４波長板において、入射面の反射率が高かったり透過率の入射角依存性が大きい場合には、透過光強度の低下によって、例えば光センサーに使用したときその感度が低下したり、光ピックアップにおいて記録再生機能を低下させる虞がある。そこで、微細周期構造の凸部を先細テーパ状に形成することによって、光入射面に反射防止構造を形成した構造性複屈折波長板が提案されている（例えば、特許文献８，９を参照）。更に、レンズ等の光学素子において、光学性能を低下させることなく反射を抑制するために、その入射面に例えば円錐状の微細な凹凸を光の波長以下のピッチで多数形成した反射防止膜を設けることが知られている（例えば、特許文献１０，１１を参照）。
【００１１】
また、光検出器として、ＣＣＤイメージセンサー又はＣＭＯＳイメージセンサー等の一次元イメージセンサーを用いた寸法測定装置が知られている（例えば、特許文献１２を参照）。また、ＣＣＤイメージセンサーを用いて一次元又は二次元の画像データを出力することにより、機械設備の可動部の停止状態を検出する検出装置が知られている（例えば、特許文献１３を参照）。
【００１２】
他方、多くの光学素子は、複数の構成部品及び／又は部材を互いに接合して構成されている。一般に光学素子の部品及び部材間の接合には、有機系接着剤による接着や部材同士を直接接合する固体接合を用いる。本願出願人は、ガラス質の接合膜を用いて、基材同士を高い寸法精度で強固にかつ低温下で効率良く接合し得る新たな接合方法を実現している（例えば、特許文献１４を参照）。この接合方法は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含むランダムな原子構造のＳｉ骨格と該Ｓｉ骨格に結合する有機基からなる脱離基とを有する接合膜を、プラズマ重合法で第１及び第２の基材上にそれぞれ形成し、各接合膜に、例えば紫外線のようなエネルギー線の照射によりエネルギーを与えてその表面に接着性を発現させた後、両基材をそれらの接合膜同士を密着させて貼り合わせることにより、短時間で両基材間に強固な接合体を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平７−４９１４号公報
【特許文献２】特開平５−２３１８４８号公報
【特許文献３】特開平８−２９６６４号公報
【特許文献４】特開昭５８−１４５２９９号公報
【特許文献５】特開平１−２５３６２６号公報
【特許文献６】特開２００９−１１６０７７号公報
【特許文献７】特開２００７−３３１８７号公報
【特許文献８】特許第３９１３７６５号公報
【特許文献９】特開２００５−４４４２９号公報
【特許文献１０】特開２００８−１９７２１６号公報
【特許文献１１】特開２００９−３１６１０号公報
【特許文献１２】特開２００４−３５４３０７号公報
【特許文献１３】特開２００３−２６６２８１号公報
【特許文献１４】特許第４３３７９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述した光センサーや光ピックアップの光学系では、光源として使用する半導体レーザーの短波長化や使用温度範囲の設定によって、光学部品が相当な高温に晒される虞がある。そのため、これらの光学装置に使用される光学素子は、十分な耐熱性及び／又は耐光性を有することが望ましい。
【００１５】
更に、上述した従来の光センサーは、いずれも光学部品の点数が多く、大型であったり、構造が複雑で高価であるという問題がある。
【００１６】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光センサーの光学系において、高温、高熱に晒されるような条件下で使用する場合でも、１／４波長板が安定して確実に直線偏光を円偏光に変換することができ、良好なセンサー感度及び／又は高いセンサー精度を確保維持できるようにすることである。更に本発明の目的は、光学部品の点数を少なくしかつ構造を簡単化して、小型化及びコストの低減を実現し得る光センサーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の光センサーは、上記目的を達成するために、光源と、光検出器と、振動板からなる測定対象物と、光源からの出射光を振動板の反射面で合焦するように集光する第１光学系と、反射面からの反射光を光検出器の受光面に集光する第２光学系とを備え、
第１光学系が、光源からの出射光を透過又は反射させる偏光ビームスプリッターと、該偏光ビームスプリッターを透過又は反射した出射光を振動板の反射面に集光する対物レンズと、該対物レンズの偏光ビームスプリッターとは反対側に配置されかつ出射光が透過する１／４波長板とからなり、
１／４波長板が、一方の主面に一方向に周期的な凹凸形状を設けた透明基板と、屈折率の異なる２種類以上の誘電体薄膜を透明基板の凹凸形状の上に周期的に積層した周期構造体とを有するフォトニック結晶構造の波長板からなり、
１／４波長板と振動板とが一体化されていることを特徴とする。
【００１８】
この光センサーでは、光源からの出射光から偏光ビームスプリッターで分離された第１の直線偏光が、対物レンズにより収束され、１／４波長板により円偏光に変換されて振動板の反射面に入射し、逆方向の円偏光となって反射され、再び１／４波長板により第２の直線偏光に変換されて光検出器に入射する。光検出器の受光面が受けるビームスポット形状は、その大きさや光量が振動板の反射面の光軸上での位置により変化するので、その変化を検出することによって、振動板の反射面の合焦位置からの変位量を求めることができる。
【００１９】
フォトニック結晶構造の波長板は、上述したように無機材料を用いて作製されるので、優れた耐熱性及び耐光性を発揮することができる。従って、高温、高熱の条件下で使用しても、直線偏光を安定して確実に円偏光に変換することができ、良好なセンサー感度及び／又は高いセンサー精度を安定して確保維持することができる。
【００２０】
更に、１／４波長板と振動板とを一体化することによって、光学部品の点数を従来よりも少なくし、振動板から光検出器までの光路長を短くし、光センサーの組立時に１／４波長板と振動板との位置合わせを省略し、それらと他の光学系とのとの位置合わせを１度で済ませることができる。従って、装置全体を小型化し、構造及び組立を簡単にし、より高精度で高信頼性の光センサーを低コストで得ることができる。
【００２１】
或る実施例では、１／４波長板がその周期構造体を反射面と対向させて配置される。これによって１／４波長板は、振動板と一体化したときに、周期構造体が内側にかつ透明基板の周期構造体とは反対側の主面が外側になるので、光センサーの組立時及び使用開始後の取扱いにより損傷して１／４波長板の光学性能が損なわれ、光センサーの性能を低下させる虞が解消され又は減少する。
【００２２】
別の実施例では、１／４波長板が、振動板とは反対側に設けられた多数の微細凹凸構造からなる反射防止膜を有することによって、入射角依存性を小さくし、斜め入射に対しても高い透過率を確保できるので、光センサーのセンサー感度をより安定化させることができる。
【００２３】
また、或る実施例では、前記光検出器の前記受光面が、その光軸を前記反射光の光軸と平行にかつ該反射光の光軸からずらして配置され、そのずれ量を、常に前記反射光のビームスポット形状の一部だけが前記受光面に入射するように決定する。このとき、光検出器の受光面が受けるビームスポット形状は振動板の反射面の光軸上での位置によって変化するので、光検出器から検出される光量の変化を検出することによって、反射面の合焦位置からの変位量を求めることができる。
【００２４】
別の実施例では、光検出器が、その受光面に入射する反射光のビームスポット形状を検出するイメージセンサーからなることにより、イメージセンサーの受光面が受けるビームスポット形状の大きさが振動板の反射面の光軸上での位置によって変化するので、該ビームスポット形状の大きさの変化を検出することによって、振動板の反射面の合焦位置からの変位量を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（Ａ）図は本発明による光センサーの第１実施例の構成図、（Ｂ）図は受光素子上のビーム形状を示す図。
【図２】（Ａ）図は波長板ユニットの第１実施例を示す断面図、（Ｂ）図は１／４波長板の斜視図。
【図３】波長板ユニットの第２実施例を示す断面図。
【図４】（Ａ）図は第２実施例の波長板ユニットの変形例を示す断面図、（Ｂ）図は反射防止膜の凹凸面を示す部分拡大平面図。
【図５】本発明による光センサーの第２実施例の構成図。
【図６】本発明による光センサーの第３実施例の構成図。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）図は第３実施例の光センサーにおいて、振動板がそれぞれ異なる位置にあるときに４分割受光素子に入射したビームスポット形状を示す図、（Ｄ）図は振動板の変位信号を示す線図。
【図８】（Ａ）図は本発明による光センサーの第４実施例の構成図、（Ｂ）図は二次元イメージセンサー上のビーム形状を示す図。
【図９】第４実施例の光センサーの変形例において一次元イメージセンサー上のビーム形状を示す図。
【図１０】（Ａ）図は本発明による光センサーの第２実施例の構成図、（Ｂ）図は二次元イメージセンサー上のビーム形状を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。尚、添付図面において、同一又は類似の構成要素には同一又は類似の参照符号を付して示す。
【００２７】
図１（Ａ）は、本発明による光センサーの第１実施例の構成を示している。本実施例の光センサー１は、振動を検出するためのものであって、レーザーダイオードからなる光源２と、平板型の偏光ビームスプリッター３と、対物レンズ４と、波長板ユニット５と、光検出部としての二次元イメージセンサー６とを備える。波長板ユニット５は、フォトニック結晶構造の１／４波長板７と、測定対象物としての振動板８とを一体に組合せたものである。
【００２８】
図２（Ａ）は、本発明の波長板ユニットの第１実施例を示している。本実施例の波長板ユニット５において、１／４波長板７は、図２（Ｂ）に示すように、一方の主面に一方向に周期的な凹凸形状９ａを設けた透明基板９を有する。透明基板９は、石英ガラス、シリコン又は他の光学ガラス材料からなり、例えば電子ビームリソグラフィーとドライエッチングとを組み合わせた方法やナノインプリント法などの微細表面加工により、前記一方の主面に微細な凹凸形状９ａを形成する。本実施例において、凹凸形状９ａは断面三角形であるが、矩形又は他の様々な断面形状にすることができる。
【００２９】
１／４波長板７は更に、透明基板９の凹凸形状９ａ上に形成されてそれと同じ一方向に周期的な凹凸形状を有する誘電体薄膜の周期構造体１０を有する。本実施例の周期構造体１０は、高屈折率の誘電体材料からなる高屈折率材料層１０ａと、低屈折率の誘電体材料からなる低屈折率材料層１０ｂとを交互に積層した光学多層膜で構成したフォトニック結晶である。
【００３０】
低屈折率の誘電体薄膜には、ＳiＯ２又はＳiＯ２を主成分とする材料や、ＭgＦ２のような光学ガラス材料を用いることができる。高屈折率の誘電体薄膜には、Ｔa２Ｏ５、ＴiＯ２、Ｎb２Ｏ５、ＨfＯ２、Ｓi３Ｎ４などの酸化物や窒化物を用いることができる。高屈折率材料として、Ｓｉ、Ｇｅなどの半導体材料を用いることもできる。これらの誘電体薄膜は、スパッタリングを利用した自己クローニングと呼ばれる方法を用いて、透明基板９の凹凸形状９ａを再現性よく成膜することができる。
【００３１】
１／４波長板７は、透明基板９の凹凸形状９ａ、周期構造体１０を構成する誘電体薄膜の屈折率及び膜厚、積層周期、積層数等を適当に設計することによって、透過光に９０°の位相差を与えることができる。本実施例のフォトニック結晶は、上述したように一方向に周期的な一次元の凹凸構造を有する。別の実施例では、透明基板９の主面に二方向に周期的な凹凸形状を形成して、二次元の周期凹凸構造を有するフォトニック結晶を形成することができる。
【００３２】
振動板８は、例えば水晶、ガラス等の無機材料で形成され、その一方の面には金属膜１１が設けられて、反射面８ａが形成されている。振動板８の前記一方の面は、その周縁部８ｂが短い筒型フレーム状に厚く形成されている。
【００３３】
１／４波長板７と振動板８とは、透明基板９の裏面即ち周期構造体１０とは反対側の面と筒型フレーム状周縁部８ｂとが、特許文献１４に関連して上述したガラス質の接合膜を用いた新開発の接合技術を用いて、接合体１２によって一体に接合されている。この接合方法によれば、振動板８の筒型フレーム状周縁部８ｂの端面とこれに対応する透明基板９裏面の領域とに、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含むランダムな原子構造のＳｉ骨格と該Ｓｉ骨格に結合する有機基からなる脱離基とを有する接合膜をそれぞれプラズマ重合法で形成し、各接合膜に紫外線等のエネルギー線を照射してエネルギーを与えることによりその表面に接着性を発現させた後、前記接合膜同士を密着させて接合体１２を形成する。このようにして１／４波長板７と振動板８とは、低温下で前記１／４波長板の光学特性に影響を与えることなく、短時間で強固にかつ高い寸法精度で接合することができる。波長板ユニット５は、これを構成する１／４波長板７、振動板８及び接合体１２が無機材料で形成されるので、耐熱性及び耐光性に優れ、かつ低コスト化を図ることができる。
【００３４】
光源２から出射したレーザー光を測定対象物の振動板８に集光させる第１光学系を構成する偏光ビームスプリッター３、対物レンズ４及び波長板ユニット５は、１／４波長板７を前記対物レンズ側にして、光源２の光軸に直交する同一の光軸ｘ1上に配置される。受光素子６は、例えばフォトダイオードからなり、その光軸ｘ2が偏光ビームスプリッター３等の光軸ｘ1と平行にかつそれから僅かな距離ｄだけずらして配置される。
【００３５】
光源２は、その電源でありかつ出射するレーザー光の出力を制御する駆動回路１９に接続されている。受光素子６は、その出力信号を処理して振動板８の変位信号を出力する信号処理回路２０に接続されている。信号処理回路２０は、例えば光電変換器、差動増幅器等から構成される。
【００３６】
光センサー１において、光源２から発散光として出射されたレーザー光Ｌは、偏光ビームスプリッター３によりＳ偏光の直線偏光成分が反射され、対物レンズ４により収束されて波長板ユニット５に入射する。前記波長板ユニットに入射したレーザー光Ｌは、１／４波長板７及び位相補正素子９を通過する際に直線偏光から円偏光に変換されて振動板８の表面に投射され、逆方向の円偏光となって反射される。振動板８表面からの反射光は、再び１／４波長板７を通過してＰ偏光の直線偏光に変換され、対物レンズ４により収束され、偏光ビームスプリッター３を透過し、結像した後に拡散して受光素子６に入射する。
【００３７】
図１（Ｂ）は、受光素子６の受光面６ａに入射するビームスポット形状を示している。受光素子６の光軸ｘ2は、上述したように偏光ビームスプリッター３の光軸ｘ1からずらして配置されている。そのため、ビームスポット形状ｍ0は、その中心ｃを光軸ｘ1が通る位置に、即ち受光面６ａの中心Ｏから距離ｄだけ離れた位置に置いて投影される。
【００３８】
振動板８は、図１（Ａ）に示すように、不変位状態のとき、その反射面８ａでレーザー光Ｌが合焦するように配置される。このとき、反射面８ａからの反射光Ｒ0は、入射時と同じ光路を辿って、入射時と同じビーム断面を維持しながら偏光ビームスプリッター３に至り、これを透過して受光素子６に入射する。
【００３９】
振動板８が不変位位置Ｓ0から光軸方向手前に即ち１／４波長板７側に位置Ｓ1まで変位すると、レーザー光Ｌは焦点位置Ｓ0より手前で反射面８ａに反射される。従って、反射光Ｒ1は、入射時よりも内側の光路を辿って、入射時よりも幾分細いビーム断面で偏光ビームスプリッター３に至り、これを透過して受光素子６に入射する。反射光Ｒ1は、反射光Ｒ0よりも手前で結像するので、受光面６ａでのビームスポット形状ｍ1は、元のビームスポット形状ｍ0と同心にかつそれよりも大きく現れる。
【００４０】
振動板８が不変位位置Ｓ0から光軸方向後方に即ち１／４波長板７とは反対側に位置Ｓ2まで変位すると、レーザー光Ｌは焦点位置Ｓ0より後方で反射面８ａに反射される。従って、反射光Ｒ2は、入射時よりも外側の光路を辿って、入射時よりも幾分太いビーム断面で偏光ビームスプリッター３に至り、これを透過して受光素子６に入射する。反射光Ｒ2は、反射光Ｒ0よりも後方で結像するので、受光面６ａでのビームスポット形状ｍ2は、元のビームスポット形状ｍ0と同心にかつそれよりも小さく現れる。
【００４１】
従って、受光面６ａの中心ｃとビームスポット形状の中心Ｏとのずれである距離ｄは、振動板８の光軸上の位置に拘わらず、常にビームスポット形状の一部だけが受光面６ａに入射するように設定する。これにより、受光面６ａでのビームスポット形状は、上述したように振動板８の位置によって変化する。従って、受光素子６から検出される光量は、振動板８の変位に対応して増減し、この光量の変化を検出することによって、振動板８の変位量を求めることができる。
【００４２】
本実施例の光センサー１は、光学部品の点数が従来よりも大幅に少ない。しかも、１／４波長板７と振動板８とを一体化した波長板ユニット５を用いることによって、振動板８から受光素子６までの光路長を大幅に短くできる。更に、光センサー１の組立時に、１／４波長板７と振動板８との位置合わせを行う必要が無く、かつそれらと対物レンズ４との位置合わせが１度で済む。その結果、装置全体を小型化し、光センサー１の組立を簡単にし、より高精度で高信頼性の装置をより低コストで得ることができる。
【００４３】
図３は、本発明の波長板ユニットの第２実施例を示している。本実施例の波長板ユニット５１は、１／４波長板７１の基板９１が、その周辺部に振動板８１との平坦な接合領域を有するように、平面的に周期構造体１０１よりも大きく拡大されている。振動板８１は、１／４波長板７１の基板９１に対応する平面寸法の、水晶やガラス等の無機材料からなる薄い平板で形成されている。
【００４４】
１／４波長板７１は、周期構造体１０１を振動板８１と対向する向きに配置して該振動板と一体化される。これによって波長板ユニット５１は、１／４波長板７１の周期構造体１０１が内側にかつ透明基板９１の前記周期構造体とは反対側の面が外側になるので、光センサー１の組立時及び使用開始後の取扱いにおいて、何らかの理由により損傷したり、それによって１／４波長板の光学性能が損なわれたり、光センサーの性能を低下させる虞が解消され又は減少する。また、振動板８１の１／４波長板７１との対向面には、金属膜１１が施されて反射面８ａを形成している。
【００４５】
１／４波長板７１は、その前記接合領域と振動板８１の対応する周辺部とが、それらの間にスペーサ部材１３を挟んで一体に接合される。スペーサ部材１３は、１／４波長板７１及び振動板８１の両方又は一方と同じ材料又は同程度の熱膨張率を有する無機材料で形成することが好ましい。スペーサ部材１３と１／４波長板７１及び振動板８１との間は、第１実施例の１／４波長板７と同様に、それぞれＧＬ接合技術を用いた接合体１４，１５によって強固に接合されている。このように波長板ユニット５１も、第１実施例と同様に全体が無機材料で形成されるので、優れた耐熱性及び耐光性を発揮し、かつ低コスト化を図ることができる。
【００４６】
図４（Ａ）は、図３の波長板ユニット５１の変形例を示している。本実施例の波長板ユニット５２は、その入射面即ち１／４波長板７１の周期構造体１０１とは反対側の面に反射防止膜１６を有する点において、第２実施例の波長板ユニット５１と異なる。反射防止膜１６は、図４（Ｂ）に示すように、その表面に正四角錐状の微細な多数の突起１６ａが形成されている。突起１６ａは、入射光の波長より小さいピッチで配列され、それによって空気と反射防止膜１６との界面での急激な屈折率変化を解消し、波長板ユニット５２に入射する光の反射を有効に抑制している。
【００４７】
反射防止膜１６は、例えば合成石英ガラス等の透明な無機材料基板をエッチング加工することによって製造され、１／４波長板７１の入射面に接合される。反射防止膜１６も、前記新接合技術を用いたガラス質の接合体１７により接合することが好ましい。これによって、本実施例の波長板ユニット５２も、同様に全体が無機材料で形成されるので、優れた耐熱性及び耐光性を発揮し、かつ低コスト化を図ることができる。尚、反射防止膜１６は、樹脂材料をモールド成形加工することによっても製造できる。その場合、使用する樹脂材料が耐熱性及び耐光性を有するものであれば、同様に耐熱性及び耐光性に優れた波長板ユニット５２が得られる。
【００４８】
図５は、本発明による振動検出用光センサーの第２実施例の構成を示している。本実施例の光センサー２１は、第１実施例と同様に配置されたレーザーダイオードからなる光源２、平板型の偏光ビームスプリッター３、対物レンズ４、波長板ユニット５、及び光検出部として１個の受光素子６に加えて、光源２と偏光ビームスプリッター３間にそれと同一光軸上に配置されたコリメートレンズ２２を更に備える。光源２には駆動回路１９が接続され、受光素子６には信号処理回路２０が接続されている。波長板ユニット５は、図２の構造を有するものであるが、図３又は図４の波長板ユニットを置き換えて用いることができる。
【００４９】
光センサー２１において、光源２から出射されたレーザー光Ｌは、コリメートレンズ２２により平行光とされ、偏光ビームスプリッター３によりＳ偏光の直線偏光成分が反射され、対物レンズ４により収束されて波長板ユニット５に入射する。前記波長板ユニットに入射したレーザー光Ｌは、１／４波長板７を通過する際に直線偏光から円偏光に変換されて振動板８の表面に投射され、逆方向の円偏光となって反射される。振動板８表面からの反射光は、再び１／４波長板７を通過してＰ偏光の直線偏光に変換され、対物レンズ４により平行光とされ、偏光ビームスプリッター３を透過して受光素子６に入射する。
【００５０】
振動板８は、不変位状態のとき、その反射面８ａでレーザー光Ｌが合焦するように配置される。このとき、反射面８ａからの反射光は、入射時と同じ光路を辿って、入射時と同じビーム断面を維持して偏光ビームスプリッター３を透過し、受光素子６に入射する。受光素子６の受光面に入射するビームスポット形状は、その中心を光軸ｘ1が通る位置に、即ち前記受光面の中心から距離ｄだけ離れた位置に置いて投影される。
【００５１】
振動板８が不変位位置Ｓ0から光軸方向手前に即ち１／４波長板７側に位置Ｓ1まで変位すると、レーザー光Ｌは焦点位置Ｓ0より手前で反射面８ａに反射される。反射光Ｒは、入射時よりも内側の光路を辿って、入射時よりも幾分細いビーム断面で偏光ビームスプリッター３を透過し、受光素子６に入射する。この場合、受光素子６の前記受光面でのビームスポット形状は、元のビームスポット形状よりも小さくなる。
【００５２】
振動板８が不変位位置Ｓ0から光軸方向後方に即ち１／４波長板７とは反対側に位置Ｓ2まで変位すると、レーザー光Ｌは焦点位置Ｓ0より後方で反射面８ａに反射される。反射光Ｒは、入射時よりも外側の光路を辿って、入射時よりも幾分太いビーム断面で偏光ビームスプリッター３を透過し、受光素子６に入射する。この場合、受光素子６の前記受光面でのビームスポット形状は、元のビームスポット形状よりも大きくなる。
【００５３】
本実施例においても、このように、受光素子６の前記受光面に入射するビームスポット形状が振動板８の位置によって変化するので、受光素子６から検出される光量は、振動板８の変位に対応して増減する。従って、この光量の変化を検出することによって、振動板８の変位量を求めることができる。
【００５４】
本実施例においても、光学部品の点数が従来より大幅に少なくなる。更に、１／４波長板７と振動板８とを一体化した波長板ユニット５によって、振動板８から受光素子６までの光路長を大幅に短くでき、光センサー１の組立時に１／４波長板７と振動板８との位置合わせが不要で、それらと対物レンズ４との位置合わせが１度で済む。従って、装置全体を小型化し、構造及び組立を簡単にし、より高精度で高信頼性の光センサーをより低コストで得ることができる。
【００５５】
図６は、本発明による振動検出用光センサーの第３実施例の構成を示している。本実施例の光センサー３１は、第２実施例と同様に配置されたレーザーダイオードからなる光源２、コリメートレンズ２２、平板型の偏光ビームスプリッター３、対物レンズ４、波長板ユニット５を備え、光検出部としての４分割受光素子３２が使用され、該４分割受光素子と偏光ビームスプリッター３間に円柱レンズ３３が配置されている。４分割受光素子３２及び円柱レンズ３３は、偏光ビームスプリッター３と同一光軸上に配置されている。４分割受光素子３２は、例えば４分割フォトダイオードが用いられる。波長板ユニット５は、図２の構造を有するものであるが、図３又は図４の波長板ユニットを置き換えて用いることができる。
【００５６】
光センサー３１において、光源２から出射されたレーザー光Ｌは、コリメートレンズ２２により平行光とされ、偏光ビームスプリッター３によりＳ偏光の直線偏光成分が反射され、対物レンズ４により収束されて波長板ユニット５に入射する。前記波長板ユニットに入射したレーザー光Ｌは、１／４波長板７を通過する際に直線偏光から円偏光に変換されて振動板８の表面に投射され、逆方向の円偏光となって反射される。振動板８表面からの反射光は、再び１／４波長板７を通過してＰ偏光の直線偏光に変換され、対物レンズ４により平行光とされ、偏光ビームスプリッター３を透過し、円柱レンズ３３により収束されかつ非点収差を与えられて、４分割受光素子３２に入射する。
【００５７】
振動板８は、不変位状態のとき、その反射面８ａでレーザー光Ｌが合焦するように配置される。このとき、反射面８ａからの反射光Ｒは、入射時と同じ光路を辿って、入射時と同じビーム断面を維持して偏光ビームスプリッター３を透過し、円柱レンズ３３に収束されて結像した後、４分割受光素子３２に入射する。図７（Ａ）は、このとき前記４分割受光素子の受光面３２ａに入射したビームスポット形状Ｍ0を示している。ビームスポット形状Ｍ0は、その中心を４分割受光素子３２の中心に置いた円形である。
【００５８】
振動板８が不変位位置Ｓ0から光軸方向手前に即ち１／４波長板７側に位置Ｓ1まで変位すると、レーザー光Ｌは焦点位置Ｓ0より手前で反射面８ａに反射される。反射光Ｒは、入射時よりも内側の光路を辿って、入射時よりも幾分細いビーム断面で偏光ビームスプリッター３を透過し、円柱レンズ３３に収束されて結像した後、４分割受光素子３２に入射する。図７（Ｂ）は、このとき前記４分割受光素子の受光面３２ａに入射したビームスポット形状Ｍ1を示している。ビームスポット形状Ｍ1は、その中心を４分割受光素子３２の中心に置いた横長の楕円形になる。
【００５９】
振動板８が不変位位置Ｓ0から光軸方向後方に即ち１／４波長板７とは反対側に位置Ｓ2まで変位すると、レーザー光Ｌは焦点位置Ｓ0より後方で反射面８ａに反射される。反射光Ｒは、入射時よりも外側の光路を辿って、入射時よりも幾分太いビーム断面で偏光ビームスプリッター３を透過し、円柱レンズ３３に収束されて結像した後、４分割受光素子３２に入射する。図７（Ｃ）は、このとき前記４分割受光素子の受光面３２ａに入射したビームスポット形状Ｍ2を示している。ビームスポット形状Ｍ2は、その中心を４分割受光素子３２の中心に置いた縦長の楕円形になる。
【００６０】
４分割受光素子３２の各受光素子の出力信号を、図示するように、それらの位置からＶａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄとする。このとき、振動板８の変位信号Ｖ０は、Ｖ０＝（Ｖａ＋Ｖｄ）−（Ｖｂ＋Ｖｃ）で表される。図７（Ｄ）は、横軸に０点をレーザー光Ｌの合焦位置として振動板８の変位量をとり、縦軸に変位信号Ｖ０を表したものである。変位信号Ｖ０は、０点を挟んで＋／−両側に或る範囲が概ね直線状に変化するＳ次状曲線となる。従って、この直線状の範囲で、変位信号Ｖ０から振動板８の変位量を求めることができる。
【００６１】
本実施例においても、１／４波長板７と振動板８とを一体化した波長板ユニット５によって、光学部品の点数を従来より少なくし、振動板８から受光素子６までの光路長を大幅に短くし、光センサー１の組立時に１／４波長板７と振動板８との位置合わせが不要で、それらと対物レンズ４との位置合わせが１度で済ませることができる。従って、装置全体を小型化し、構造及び組立を簡単にし、より高精度で高信頼性の光センサーをより低コストで得ることができる。
【００６２】
図８は、本発明による振動検出用光センサーの第４実施例の構成を示している。本実施例の光センサー４１は、上記各実施例の光センサーと同様にレーザーダイオードからなる光源２と、平板型の偏光ビームスプリッター３と、対物レンズ４と、波長板ユニット５とを備え、光検出部には二次元イメージセンサー４２を採用している。光源２には駆動回路１９が接続されている。波長板ユニット５は、図２の構造を有するものであるが、図３又は図４の波長板ユニットを置き換えて用いることができる。
【００６３】
光源２から出射したレーザー光を測定対象物の振動板８に集光させる第１光学系を構成する偏光ビームスプリッター３、対物レンズ４及び波長板ユニット５は、光源２の光軸に直交する同一の光軸ｘ上に、光源２からの光路に沿って１／４波長板７を前記対物レンズ側にして配置される。二次元イメージセンサー４２は、同じ光軸ｘ上に偏光ビームスプリッター３を挟んで波長板ユニット５の反対側に配置される。
【００６４】
光源２には、その電源でありかつ出射するレーザー光の出力を制御する駆動回路１９が接続されている。本実施例の二次元イメージセンサー４２は、多数のフォトダイオードとＣＣＤとを、例えば格子状に配列したＣＣＤ二次元イメージセンサーである。二次元イメージセンサー４２には、前記ＣＣＤを駆動制御するために駆動回路１９が、その出力信号を処理して振動板８の変位信号を出力するために信号処理回路２０が接続されている。信号処理回路２０は、例えば光電変換器、差動増幅器等から構成される。別の実施例では、二次元イメージセンサー４２にＣＭＯＳイメージセンサーを用いることができる。
【００６５】
本実施例において、光源２から出射された発散光のレーザー光Ｌは、偏光ビームスプリッター３によりＳ偏光の直線偏光成分が反射され、対物レンズ４により収束されて波長板ユニット５に入射する。前記波長板ユニットに入射したレーザー光Ｌは、１／４波長板７を通過する際に直線偏光から円偏光に変換されて振動板８の表面に投射され、逆方向の円偏光となって反射される。振動板８表面からの反射光は、再び１／４波長板７を通過してＰ偏光の直線偏光に変換され、対物レンズ４により収束され、偏光ビームスプリッター３を透過して光軸ｘ上で結像し、拡散して二次元イメージセンサー４２に入射する。
【００６６】
図８（Ｂ）は、二次元イメージセンサー４２の受光面４２ａに入射するビームスポット形状を示している。振動板８は、図８（Ａ）に示す不変位状態のとき、その反射面８ａが位置Ｓ0にあって、該反射面でレーザー光Ｌが合焦するように配置される。このとき、反射面８ａからの反射光Ｒ0は、入射時と同じ光路を辿って、入射時と同じビーム断面で偏光ビームスプリッター３に至り、これを透過して光軸ｘ上で結像した後、二次元イメージセンサー４２に入射する。受光面４２ａには、その中心Ｏと同心をなす円形のビームスポット形状ｍ0が投影される。
【００６７】
振動板８が不変位位置Ｓ0から光軸方向手前に即ち１／４波長板７側に位置Ｓ1まで変位すると、レーザー光Ｌは焦点位置Ｓ0より手前で反射面８ａに反射される。そのため、反射光Ｒ1は、前記反射面から入射時よりも内側の光路を辿って、入射時よりも幾分細いビーム断面で偏光ビームスプリッター３に至り、これを透過して光軸ｘ上で結像した後、二次元イメージセンサー４２に入射する。反射光Ｒ1の結像位置は、反射光Ｒ0よりも手前に即ち偏光ビームスプリッター３側になる。この場合、投影されたビームスポット形状ｍ1は、元のビームスポット形状ｍ0と同心でそれより大きい円形となる。
【００６８】
振動板８が不変位位置Ｓ0から光軸方向後方に即ち１／４波長板７とは反対側に位置Ｓ2まで変位すると、レーザー光Ｌは焦点位置Ｓ0より後方で反射面８ａに反射される。そのため、反射光Ｒ2は、前記反射面から入射時よりも外側の光路を辿って、入射時よりも幾分太いビーム断面で偏光ビームスプリッター３に至り、これを透過して光軸ｘ上で結像した後、二次元イメージセンサー４２に入射する。反射光Ｒ2の結像位置は、反射光Ｒ0よりも後方に即ち二次元イメージセンサー４２側になる。この場合、投影されたビームスポット形状ｍ2は、元のビームスポット形状ｍ0と同心でそれより小さい円形となる。
【００６９】
前記反射光を受光した二次元イメージセンサー４２は、受光面４２ａの前記ビームスポット形状の範囲内にある各フォトダイオードが感光して電荷を蓄積し、駆動回路１９により駆動制御されて、前記フォトダイオードから電荷をＣＣＤに転送し、電圧信号に変換して信号処理回路２０に出力する。信号処理回路２０は、二次元イメージセンサー４２から出力される信号を処理して、受光面４２ａに投影された円形の前記ビームスポット形状の面積（又は半径）を測定する。上述したように、ビームスポット形状の大きさは反射面８ａ即ち振動板８の位置によって変化するから、ビームスポット形状ｍ0の面積（又は半径）を基準値として、それと測定値を比較することによって、振動板８の位置及び／又は変位量を検出することができる。
【００７０】
本実施例の光センサー４１は、光学部品の点数が従来よりも大幅に少ない。しかも、１／４波長板７と振動板８とを一体化した波長板ユニット５を用いることによって、振動板８から二次元イメージセンサー４２までの光路長を大幅に短くできる。更に、光センサー１の組立時に、１／４波長板７と振動板８との位置合わせを行う必要が無く、かつそれらと対物レンズ４との位置合わせが１度の調整作業で済む。その結果、装置全体を小型化し、光センサー１の組立を簡単にし、より高精度で高信頼性の装置をより低コストで得ることができる。
【００７１】
第４実施例の変形例では、二次元イメージセンサー４２に代えて、一次元イメージセンサーを前記光検出部として用いることができる。一次元イメージセンサーには、例えば多数のフォトダイオードを一列に並べ、これと並列にＣＣＤを配置したＣＣＤ一次元イメージセンサーがある。別の実施例では、二次元イメージセンサー４２にＣＭＯＳイメージセンサーを用いることもできる。
【００７２】
図９は、ＣＣＤ一次元イメージセンサーからなる一次元イメージセンサー４３とこれに入射するビームスポット形状との位置関係を、二次元イメージセンサー４２の位置と対比して示している。一次元イメージセンサー４３は、前記フォトダイオードの配列方向ｐを、前記ビームスポット形状の円形の中心Ｏ（光軸ｘ）から半径方向に整合させ、かつ該中心Ｏ（光軸ｘ）が受光面４３ａ内に入らないように配置する。更に一次元イメージセンサー４３は、このように配置したとき、前記ビームスポット形状の円形の外郭即ち円周が必ず受光面４３ａ内に入るサイズを選択する。
【００７３】
受光面４３ａには、第４実施例において上述したように、振動板８の反射面８ａの位置に対応して異なる半径の円形のビームスポット形状ｍ0，ｍ1，ｍ2が投影される。一次元イメージセンサー４３は、前記ビームスポット形状をその円形の中心を含まない半径方向に線状の像として受光する。受光面４３ａの感光したフォトダイオードは電荷を蓄積し、駆動回路１９により駆動制御されて、前記フォトダイオードから電荷をＣＣＤに転送し、電圧信号に変換して信号処理回路２０に出力する。
【００７４】
各ビームスポット形状ｍ0，ｍ1，ｍ2は、中心Ｏを共有する同心円をなすので、それらの円周の位置は、反射面８ａ即ち振動板８の位置によって変化する。本実施例では、一次元イメージセンサー４３から入力した信号を処理することによって、前記各ビームスポット形状の円形の中心Ｏから円周までの距離即ち半径ｒ0，ｒ1，ｒ2を測定する。反射面８ａが不変位位置Ｓ0にあるときの半径ｒ0を基準値として、それと測定値を比較することによって、振動板８の位置及び／又は変位量を検出することができる。
【００７５】
図１０は、本発明による振動検出用光センサーの第５実施例の構成を示している。本実施例の光センサー５１は、第４実施例と同様に配置されたレーザーダイオードからなる光源２、平板型の偏光ビームスプリッター３、対物レンズ４、波長板ユニット５、及び光検出部として二次元イメージセンサー６に加えて、光源２と偏光ビームスプリッター３間にそれと同一光軸上に配置されたコリメートレンズ２２を更に備える。光源２には駆動回路１９が接続され、二次元イメージセンサー４２には、前記駆動回路及び信号処理回路２０が接続されている。波長板ユニット５は、図２の構造を有するものであるが、図３又は図４の波長板ユニットを置き換えて用いることができる。
【００７６】
本実施例において、光源２から出射されたレーザー光Ｌは、コリメートレンズ２２により平行光とされ、偏光ビームスプリッター３によりＳ偏光の直線偏光成分が反射され、対物レンズ４により収束されて波長板ユニット５に入射する。前記波長板ユニットに入射したレーザー光Ｌは、１／４波長板７を通過する際に直線偏光から円偏光に変換されて振動板８の表面に投射され、逆方向の円偏光となって反射される。振動板８表面からの反射光は、再び１／４波長板７を通過してＰ偏光の直線偏光に変換され、対物レンズ４により平行光とされ、偏光ビームスプリッター３を透過して二次元イメージセンサー４２に入射する。
【００７７】
振動板８は、不変位状態のとき、その反射面８ａでレーザー光Ｌが合焦するように配置される。このとき、反射面８ａからの反射光Ｒ0は、入射時と同じ光路を辿って、入射時と同じビーム断面を維持して対物レンズ４及び偏光ビームスプリッター３を透過し、平行光として二次元イメージセンサー４２に入射する。前記二次元イメージセンサーの受光面４２ａには、その中心Ｏと同心をなす円形のビームスポット形状Ｍ0が投影される。
【００７８】
振動板８が不変位位置Ｓ0から光軸方向手前に即ち１／４波長板７側に位置Ｓ1まで変位すると、レーザー光Ｌは焦点位置Ｓ0より手前で反射面８ａに反射される。反射光Ｒ1は、入射時よりも内側の光路を辿って、入射時よりも幾分細いビーム断面で対物レンズ４及び偏光ビームスプリッター３を透過し、平行光として二次元イメージセンサー４２に入射する。この場合、投影されたビームスポット形状Ｍ1は、元のビームスポット形状Ｍ0と同心でそれより小さい円形となる。
【００７９】
振動板８が不変位位置Ｓ0から光軸方向後方に即ち１／４波長板７とは反対側に位置Ｓ2まで変位すると、レーザー光Ｌは焦点位置Ｓ0より後方で反射面８ａに反射される。反射光Ｒ2は、入射時よりも外側の光路を辿って、入射時よりも幾分太いビーム断面で対物レンズ４及び偏光ビームスプリッター３を透過し、平行光として二次元イメージセンサー４２に入射する。この場合、投影されたビームスポット形状Ｍ2は、元のビームスポット形状Ｍ0と同心でそれより大きい円形となる。
【００８０】
本実施例においても、二次元イメージセンサー４２の前記受光面に入射するビームスポット形状の大きさが振動板８の位置によって変化する。信号処理回路２０は、二次元イメージセンサー４２から出力される信号を処理して、受光面４２ａに投影された円形の前記ビームスポット形状の面積（又は半径）を測定する。従って、ビームスポット形状Ｍ0の面積（又は半径）を基準値として、それと測定値を比較することによって、振動板８の位置及び／又は変位量を検出することができる。
【００８１】
本実施例の光センサーも、光学部品の点数が従来より大幅に少なくなる。更に、１／４波長板７と振動板８とを一体化した波長板ユニット５によって、振動板８から二次元イメージセンサー４２までの光路長を大幅に短くでき、光センサー５１の組立時に１／４波長板７と振動板８との位置合わせが不要で、それらと対物レンズ４との位置合わせが１度で済む。従って、装置全体を小型化し、構造及び組立を簡単にし、より高精度で高信頼性の光センサーをより低コストで得ることができる。
【００８２】
上記各実施例は、振動検出用の光センサーであり、そのために振動板を備えている。しかしながら、本発明は、光センサーとは別個の測定対象物について、その位置や変位、被測定面の振動等を測定するために用いることができる。その場合には、波長板ユニットを１／４波長板単体に置き換えて振動板を省略し、レーザー光が測定対象物の被測定面で合焦するように設定すればよい。
【００８３】
また、振動板にレーザー光を集光させて投射する光学系、及び振動板からの反射光を二次元イメージセンサーに入射させる光学系として、上記実施例以外の様々な構成が考えられる。例えば、光源から出射して偏光ビームスプリッターを透過したレーザー光の直線偏光成分を振動板に投射し、その反射光を偏光ビームスプリッターで反射して光検出器に入射するように構成することもできる。
【００８４】
本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、その技術的範囲内で様々な変形又は変更を加えて実施することができる。例えば、上記各実施例において、同様に振動板の変位を光量の変化として検出できる限り、複数の受光素子又は二次元イメージセンサーで光検出部を構成することもできる。偏光ビームスプリッターにはプリズム型のものを用いることもでき、光源はレーザーダイオード以外に公知の様々なものを用いることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１，２１，３１，４１，５１…光センサー、２…光源、３…偏光ビームスプリッター、４…対物レンズ、５…波長板ユニット、６…受光素子、６ａ，３２ａ，４２ａ…受光面、７…１／４波長板、８…振動板、８ａ…反射面、９…透明基板、１０…周期構造体、１０ａ…高屈折率材料層、１０ｂ…低屈折率材料層、１１…金属膜、１２，１４，１５，１７…接合体、１３…スペーサ部材、１６…反射防止膜、１６ａ…突起、１９…駆動回路、２０…信号処理回路、２２…コリメートレンズ、３２…４分割受光素子、３３…円柱レンズ、４２…二次元イメージセンサー、４３…一次元イメージセンサー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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