(57)【要約】【課題】画角を有する光に対する検出位置精度や分解能の均一性が低下する虞が無く、しかも、コヒーレントな光あるいは部分的にコヒーレントな光に対して干渉光の発生を軽減することにより、検出光の精度を向上させることが可能な光分岐装置及びそれを備えた光走査型検出装置を提供する。【解決手段】本発明の光分岐装置２４は、光路上の光の伝搬方向に沿って、屈折率が略同一のウェッジ板５１、５２を所望の間隔を置いて配置し、ウェッジ板５１は、光を入射する第１の面５１ａと、この入射した光を出射する第２の面５１ｂとを備え、ウェッジ板５２は、ウェッジ板５１からの光を入射する第３の面５２ａと、この入射した光を出射する第４の面５２ｂとを備え、第１の面５１ａと第４の面５２ｂとが平行であるとともに、第２の面５１ｂと第３の面５２ａとが平行である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路上の光の伝搬方向に沿って、屈折率が略同一の第１の光素子及び第２の光素子を所望の間隔を置いて配置し、
前記第１の光素子は、前記光を入射する第１の面と、この入射した光を出射する第２の面とを備え、前記第２の光素子は、前記第１の光素子からの光を入射する第３の面と、この入射した光を出射する第４の面とを備え、前記第１の面と前記第４の面とが平行であるとともに、前記第２の面と前記第３の面とが平行であり、
前記第１の光素子に入射する光を所望の分岐比にて前記第２の光素子から出射することを特徴とする光分岐装置。
【請求項２】
前記第１の面または前記第４の面は、前記光を所望の分岐比にて分岐する分岐面であることを特徴とする請求項１記載の光分岐装置。
【請求項３】
前記光が前記第３の面に入射する際に、この入射する光と前記第３の面とのなす入射角が、前記第３の面と前記第４の面とが平行な場合と比較して大きくなるように、前記第３の面の角度を調整することを特徴とする請求項１または２記載の光分岐装置。
【請求項４】
前記第１の光素子の第１の面と第２の面とが交差する方向を、前記第２の光素子の第３の面と第４の面とが交差する方向と逆向きとしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の光分岐装置。
【請求項５】
前記第１の面及び前記第４の面のうち前記分岐面となる面以外の面に無反射コーティング膜を形成したことを特徴とする請求項２記載の光分岐装置。
【請求項６】
前記第２の光素子の出射側に、前記光のうち内部反射により横方向にシフトした光を遮断する開口を設けてなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の光分岐装置。
【請求項７】
レーザ光を出射する光源と、当該光源から出射されるレーザ光を走査しつつ試料に照射する走査光学系と、前記試料から発生する光を検出する検出光学系とを備え、
前記走査光学系に請求項１ないし６のいずれか１項記載の光分岐装置を備えてなることを特徴とする光走査型検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光分岐装置及びそれを備えた光走査型検出装置に関し、特に詳しくは、光走査を伴い、コヒーレントな光あるいは部分的にコヒーレントな光を試料に照射する光照射装置、または、コヒーレントな光あるいは部分的にコヒーレントな光を試料に照射して、この試料からの反射光を検出する光検出装置等に用いて好適な光分岐装置、及びそれを備えた光走査型検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の光源を用いて複数の波長あるいは波長域について対象物の光散乱／透過特性を検出したり、あるいは、複数の光系統で異なるタイミングで対象物への光照射を行う光学装置では、複数の光源を有する光学系の合成・分岐を行なう目的で、キューブ型のビームスプリッタや偏向ビームスプリッタを用いている。また、スペース、コスト、重量等の制約がある場合には、平行平板型の片面に所望の光分岐比（透過率／反射率）を有する光学膜等を形成したビームスプリッタ（ハーフミラー）を用いることにより、複数の光源を有する光学系の合成・分岐を行っている。
【０００３】
ところで、特に、平行平板型のハーフミラーを用いる場合、ハーフミラーの反射面以外の面、すなわち透過面においても僅かながら反射が生じ、この反射光が本来の光束と干渉して検出光の精度を低下させるという問題点があった。
そこで、この干渉を防ぐために、ハーフミラーとして平行平板ではなくウェッジを用いた光学装置があるが、この装置では、透過光の角度やビーム径等の特性にウェッジに起因する非対称な入射角度依存性が生じ、画角を有する光束に対する検出位置精度や分解能の均一性等が低下するという問題点が生じる。
【０００４】
また、この平行平板型のハーフミラーの厚みを厚くすることにより、ハーフミラー面の反射光束と透過面の反射光束を分離することができるが、これを行うためには、このハーフミラーの厚みを光束幅と同等以上の厚みにする必要がある。この場合、平行平板型のハーフミラーを用いることによるメリットが、キューブ型ビームスプリッタを用いることによるメリットと何等変わらなくなると共に、透過光束が画角を有する場合に画角による主光線の位置ずれが大きくなる虞がある。
【０００５】
このような問題点を解決する光学系の合成・分岐を行う装置としては、反射光による出射光への干渉を避けつつ、出射光が入射光に対して傾きを持たないようにした光分岐装置として、屈折率とウェッジ角が互いに異なる一対のウェッジ板を、入射光の光軸に対して傾斜方向が互いに１８０度回転するように配置した複合ウェッジ板が提案されている（特許文献１）。
この複合ウェッジ板では、第１のウェッジ板の屈折率ｎ１及びウェッジ角θ１と、第２のウェッジ板の屈折率ｎ２及びウェッジ角θ２とを、下記の近似式
（ｎ１−ｎ２）θ１−（ｎ２−ｎ１）θ２≒０
を満足するように決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−９６７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した従来の複合ウェッジ板は、元々分岐・合成を目的とした装置ではないので、入射角が小さい場合には、各ウェッジ板の屈折率及びウェッジ角を決定する近似式が成り立たつので問題がないが、入射角が大きくなった場合には、各ウェッジ板の屈折率及びウェッジ角を決定する近似式が成り立たなくなるので、分岐・合成を目的とした装置として必ずしも有効なものではない。
また、屈折率とウェッジ角が互いに異なる一対の第１及び第２のウェッジ板を用いているので、ウェッジ角θ１、θ２を設定することにより特定の入射光の入射角に対して透過光の出射角を入射角と略同一にすることができるが、このように特定の入射光の入射角と透過光の出射角とを略同一としたとしても、１つのウェッジを単独で用いることと同様、やはり、画角を有する光束に対する検出位置精度や分解能の均一性等が低下するという問題点が生じ、これらを解決することは容易なことではない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、画角を有する光に対する検出位置精度や分解能の均一性が低下する虞が無く、しかも、コヒーレントな光あるいは部分的にコヒーレントな光に対して干渉光の発生を軽減することにより、検出光の精度を向上させることが可能な光分岐装置及びそれを備えた光走査型検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、光路上の光の伝搬方向に沿って、屈折率が略同一の第１の光素子及び第２の光素子を所望の間隔を置いて配置し、前記第１の光素子を、前記光を入射する第１の面と、この入射した光を出射する第２の面とを備えたものとすると共に、前記第２の光素子を、前記第１の光素子からの光を入射する第３の面と、この入射した光を出射する第４の面とを備えたものとし、さらに、前記第１の面と前記第４の面とを平行、前記第２の面と前記第３の面とを平行とすれば、画角を有する光束に対する検出位置精度や分解能の均一性が低下する虞が無く、しかも、コヒーレントな光あるいは部分的にコヒーレントな光に対して干渉光の発生を軽減することにより、検出光の精度を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の光分岐装置は、光路上の光の伝搬方向に沿って、屈折率が略同一の第１の光素子及び第２の光素子を所望の間隔を置いて配置し、前記第１の光素子は、前記光を入射する第１の面と、この入射した光を出射する第２の面とを備え、前記第２の光素子は、前記第１の光素子からの光を入射する第３の面と、この入射した光を出射する第４の面とを備え、前記第１の面と前記第４の面とが平行であるとともに、前記第２の面と前記第３の面とが平行であり、前記第１の光素子に入射する光を所望の分岐比にて前記第２の光素子から出射することを特徴とする。
【００１１】
この光分岐装置では、光路上の光の伝搬方向に沿って配置した第１の光素子及び第２の光素子について、第１の光素子の入射面である第１の面と第２の光素子の出射面である第４の面とを平行とすると共に、第１の光素子の出射面である第２の面と第２の光素子の入射面である第３の面とを平行としたことにより、入射光が第１の光素子及び第２の光素子を透過して第４の面から出射する透過光と、第４の面で反射して第２の面及び第３の面を透過して第１の面に戻り、この第１の面で反射して再度第２の面及び第３の面を透過し、第４の面から前記透過光と平行に出射する多重反射光との間の光軸ズレが大きくなり、これら透過光と多重反射光とが互いに重ならないようになる。よって、透過光と多重反射光とが互いに干渉する虞が無くなり、また、あらゆる入射角の入射光に対して、入射光と出射光とが平行になることから、画角を有する光束に対する検出位置精度及び分解能の均一性が向上する。
【００１２】
本発明の光分岐装置は、前記第１の面または前記第４の面は、前記光を所望の分岐比にて分岐する分岐面であることを特徴とする。
この光分岐装置では、第１の面または第４の面を、光を所望の分岐比にて分岐する分岐面としたことにより、透過光束と多重反射光との間の光軸ズレがより大きくなり、これら透過光束と多重反射光との重なりが無くなる。
【００１３】
本発明の光分岐装置は、前記光が前記第３の面に入射する際に、この入射する光と前記第３の面とのなす入射角が、前記第３の面と前記第４の面とが平行な場合と比較して大きくなるように、前記第３の面の角度を調整することを特徴とする。
この光分岐装置では、第３の面の角度を、入射する光と第３の面とのなす入射角が、第３の面と第４の面とが平行な場合と比較して大きくなるように調整したことにより、透過光と多重反射光との間の光軸ズレがより大きくなり、これら透過光と多重反射光との重なりが無くなる。
【００１４】
本発明の光分岐装置は、前記第１の光素子の第１の面と第２の面とが交差する方向を、前記第２の光素子の第３の面と第４の面とが交差する方向と逆向きとしたことを特徴とする。
この光分岐装置では、第１の光素子の第１の面と第２の面との交差する角度と、第２の光素子の第３の面と第４の面との交差する角度とが同じであるから、第１の光素子の第１の面と第２の面とが交差する方向を、第２の光素子の第３の面と第４の面とが交差する方向と逆向きとしたことにより、これら第１の光素子及び第２の光素子として２つの面のなす角度が１つに定められたものを複数製造し、それぞれの位置関係を決められたとおりに配置することによって、所望の機能を容易かつ精度よく発揮することが可能になる。よって、これら第１の光素子及び第２の光素子それぞれが量産により均質になり、その結果、この光分岐装置を製造することが容易になる。
【００１５】
本発明の光分岐装置は、前記第１の面及び前記第４の面のうち前記分岐面となる面以外の面に無反射コーティング膜を形成したことを特徴とする。
この光分岐装置では、第１の面及び第４の面のうち分岐面となる面以外の面に無反射コーティング膜を形成したことにより、多重反射が減少し、透過光と多重反射光との干渉や不要な迷光が減少する。よって、検出光の精度が向上する。
【００１６】
本発明の光分岐装置は、前記第２の光素子の出射側に、前記光のうち内部反射により横方向にシフトした光を遮断する開口を設けてなることを特徴とする。
この光分岐装置では、第２の光素子の出射側に、前記光のうち内部反射により横方向にシフトした光を遮断する開口を設けたことにより、この光のうち所望の光以外の光を効果的に遮蔽する。
【００１７】
本発明の光走査型検出装置は、レーザ光を出射する光源と、当該光源から出射されるレーザ光を走査しつつ試料に照射する走査光学系と、前記試料から発生する光を検出する検出光学系とを備え、前記走査光学系に本発明の光分岐装置を備えてなることを特徴とする。
この光走査型検出装置では、走査光学系に本発明の光分岐装置を備えたことにより透過光束と多重反射光との間の光軸ズレが大きくなり、これら透過光束と多重反射光とが互いに重ならないようになる。よって、透過光束と多重反射光とが互いに干渉する虞が無くなり、画角を有する光束に対する検出位置精度及び分解能の均一性が向上する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光分岐装置によれば、光路上の光の伝搬方向に沿って、屈折率が略同一の第１の光素子及び第２の光素子を所望の間隔を置いて配置し、第１の光素子を、光を入射する第１の面と、この入射した光を出射する第２の面とを備えたものとし、前記第２の光素子を、前記第１の光素子からの光を入射する第３の面と、この入射した光を出射する第４の面とを備えたものとし、第１の面と第４の面とを平行とし、第２の面と第３の面とを平行としたので、透過光と多重反射光との間の光軸ズレを大きくすることができ、これら透過光と多重反射光とを互いに重ならないようにすることができる。したがって、透過光と多重反射光とが互いに干渉するのを防止することができる。また、あらゆる入射角の入射光に対して出射光が平行になり、画角を有する光に対する検出位置精度及び分解能の均一性を向上させることができる。
【００１９】
第１の面または第４の面を、光を所望の分岐比にて分岐する分岐面としたので、透過光と多重反射光との間の光軸ズレをより大きくすることができ、これら透過光と多重反射光との重なりを無くすことができる。
第３の面の角度を、入射する光と第３の面とのなす入射角が、第３の面と第４の面とが平行な場合と比較して大きくなるように調整したので、透過光と多重反射光との間の光軸ズレをより大きくすることができ、これら透過光と多重反射光との重なりを無くすことができる。
【００２０】
第１の光素子の第１の面と第２の面とが交差する方向を、第２の光素子の第３の面と第４の面とが交差する方向と逆向きとしたので、第１の光素子の第１の面と第２の面との交差する角度と、第２の光素子の第３の面と第４の面との交差する角度とが同じであることから、これら第１の光素子及び第２の光素子として２つの面のなす角度が１つに定められたものを複数製造し、それぞれの位置関係を決められたとおりに配置することによって、所望の機能を容易かつ精度よく発揮することができる。したがって、これら第１の光素子及び第２の光素子それぞれを量産することにより均質とすることができ、その結果、この光分岐装置を容易に製造することができる。
【００２１】
第１の面及び第４の面のうち分岐面となる面以外の面に無反射コーティング膜を形成したので、多重反射を減少させることができ、透過光と多重反射光との干渉や不要な迷光を減少させることができる。したがって、検出光の精度を向上させることができる。
第２の光素子の出射側に、前記光のうち内部反射により横方向にシフトした光を遮断する開口を設けたので、この所望の光以外の光を効果的に遮蔽することができる。したがって、画角を有する光に対する検出精度を向上させることができる。
【００２２】
本発明の光走査型検出装置によれば、走査光学系に本発明の光分岐装置を備えたので、透過光と多重反射光とが互いに干渉するのを防止することができ、その結果、検出精度を向上させるとともに、画角を有する光に対する検出位置精度及び分解能の均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の光走査型検出装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の光分岐装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明の光分岐装置における第３の面の角度の調整方法を説明する図である。
【図４】本発明の光分岐装置の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の光分岐装置及びそれを備えた光走査型検出装置を実施するための形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態の光走査型検出装置を示す概略構成図であり、本発明の光分岐装置を走査光学系に備えた光走査型検出装置の例である。
図において、１は本実施形態の２系統の光学系を有する光走査型検出装置であり、レーザ光を出射する照明光学系１１と、レーザ光を走査しつつ試料Ｓに照射する走査光学系２１と、試料Ｓから発生する光を検出する検出光学系３１と、他波長結像系や別系統の走査光学系等の他の光学系４１とを備えている。
【００２６】
照明光学系１１は、コヒーレントなレーザ光を出射する光源１２と、レーザ光を平行光化するコリメータレンズ１３とを備えている。
光源１２は、例えば、可視光域の光を発光する半導体レーザ（ＬＤ）である。この光源１２は、制御部（図示略）により制御されるレーザ駆動回路（図示略）により駆動される。
【００２７】
走査光学系２１は、走査ミラー２２と、リレーレンズ（ｆθレンズ）等の各種レンズ及び第２走査ミラー２３ａ等を備えた走査・レンズ系２３と、光分岐装置２４と、対物レンズ２５とを備えている。この光分岐装置２４の詳細な説明については、後述する。
走査ミラー２２はレゾナントミラーにより構成されており、この走査ミラー２２を紙面に垂直なＹ軸の回りに回転させることで、反射するレーザ光をＸ軸方向（紙面に水平な一方向）に偏向させる。
【００２８】
走査・レンズ系２３に内蔵されている第２走査ミラー２３ａは、ガルバノミラーにより構成されており、この第２走査ミラー２３ａを紙面に水平なＸ軸の回りに回転させることで、レーザ光をＹ軸方向（紙面に垂直な一方向）に偏向させる。
このように、走査ミラー２２及び第２走査ミラー２３ａにより、試料Ｓの表面にて、レーザ光スポットをＸ軸方向に走査させる動作を、Ｙ軸方向に沿って繰り返し行うことにより、試料Ｓの表面（ＸＹ平面）の二次元走査が可能である。これら走査ミラー２２及び第２走査ミラー２３ａは、ミラー駆動部（図示略）により回転可能であり、それぞれの回転駆動は制御部（図示略）により制御されている。
【００２９】
これら走査ミラー２２及び第２走査ミラー２３ａによりＸ方向及びＹ方向に偏向されたレーザ光は、光分岐装置２４を透過して対物レンズ２５に入射し、試料Ｓ上に集光される。
なお、この走査光学系２１では、対物レンズ２５の瞳がシフトした多重反射光を制限しているが、途中の光学系における迷光の発生を低減するために、対物レンズの瞳より手前に別途開口を設けても良い。一般に、光束を偏向する手段である走査ミラーと光学的に共役な位置の近傍に、光束を制限する開口を設けるのが効果的である。
【００３０】
検出光学系３１は、偏光ビームスプリッタ３２と、集光レンズ３３と、ピンホール（共焦点絞り）３４と、光検出器３５とを備えている。
偏光ビームスプリッタ３２は、照明光学系１１と走査光学系２１との間に配置され、試料Ｓに照射するレーザ光と試料Ｓから発生するレーザ光とを分離する。
集光レンズ３３は、偏光ビームスプリッタ３２から入射する光をピンホール３４に集光する。
なお、光源１２から出射し、偏光ビームスプリッタ３２を透過した光が、試料Ｓで反射して戻ってきたときに偏光ビームスプリッタ３２にて反射されるようにするために、偏光ビームスプリッタ３２から試料Ｓまでの光学系に１／４波長板（図示略）を設置するのが一般的である。
【００３１】
光検出器３５は、ピンホール３４を通過して入射する光を検出し、その受光量を電気信号に変換して出力する素子であり、この光検出器３５としては、光電子増倍管、ホトダイオード（ＰＤ）等を挙げることができる。
この光検出器３５では、上記の電気信号を制御部（図示略）に出力し、この制御部にて、この光走査型検出装置１からの電気信号に基づき２次元表示画像や３次元表示画像等の表示画像の電気信号を作製し、ディスプレイ（図示略）にて２次元表示画像や３次元表示画像等を表示する。
【００３２】
ここで、光分岐装置２４について詳細に説明する。
この光分岐装置２４は、図２に示すように、光路上の光Ｌの伝搬方向に沿って、屈折率が略同一の断面略くさび形状のウェッジ板（第１の光素子）５１及びウェッジ板（第２の光素子）５２が所望の間隔を置いて配置され、このウェッジ板５１は、入射光Ｌを入射する第１の面５１ａと、この入射光Ｌを出射する第２の面５１ｂとを備えている。また、ウェッジ板５２もウェッジ板５１と同様に、第３の面５２ａと第４の面５２ｂとを備えている。
【００３３】
この第１の面５１ａと第４の面５２ｂとは平行とされており、また、第２の面５１ｂと第３の面５２ａも平行とされている。そして、第３の面５２ａの角度は、図３に示すように、入射光Ｌと第３の面５２ａとのなす入射角が、第３の面５２ａが第４の面５２ｂと平行だった場合と比較して大きくなるように調整されている。
これらのうち第４の面５２ｂは、入射光Ｌを所望の分岐比にて分岐する分岐面としての機能を有する。すなわち、入射光Ｌのうち一定割合を透過させ、一定割合を反射させるビームスプリッタとしての機能を有するようになっている。
また、第１の面５１ａ、第２の面５１ｂ及び第３の面５２ａは、無反射コーテイング膜が施され、反射を少なくしている。
【００３４】
そして、このウェッジ板５１の第１の面５１ａと第２の面５１ｂとは、このウェッジ板５１の厚みの薄い側の外方５１ｃにて交差しており、このウェッジ板５２の第３の面５２ａと第４の面５２ｂとは、このウェッジ板５２の厚みの薄い側の外方５２ｃにて交差している。すなわち、ウェッジ板５１の第１の面５１ａと第２の面５１ｂとが交差する方向は、ウェッジ板５２の第３の面５２ａと第４の面５２ｂとが交差する方向と逆向きになっている。
これらウェッジ板５１、５２は、それぞれ構成する２つの面が交差する角度が等しいので、この角度が一定に製造された基材を用いてウェッジ板５１、５２を作製し、これらのウェッジ板５１、５２を上述の方向に配置することにより、効率良く精度の高い光分岐装置を得ることができる。
【００３５】
次に、この光分岐装置２４の動作について、図２及び図４を参照して説明する。
第１の面５１ａに入射した垂直方向のコヒーレントな入射光Ｌは、第１の面５１ｂ、第３の面５２ａで屈折し、第４の面５２ｂで透過光Ｌｔと反射光Ｌｒに別れる。その際、透過光Ｌｔは、第１の面５１ａと第４の面５２ｂが平行かつ第２の面５１ｂと第３の面５２ａが平行とされているので、入射光Ｌと平行になる。
一方、第４の面５２ｂで反射した反射光Ｌｒは、第３の面５２ａで光軸に垂直な方向に近い方向（水平に近い方向）に進行方向を変えて進行し、第２の面５１ｂで屈折して第１の面５１ａに到達する。これにより、反射光Ｌｒは、第２の面５１ｂ及び第３の面５２ａがない場合と比較して、第１の面５１ａに到達するまでにより大きな水平方向の光軸位置ずれを起こす。
【００３６】
この反射光Ｌｒのうち僅かなものは、第１の面５１ａで反射して、再度第２の面５１ｂ及び第３の面５２ａを通過して、第４の面５２ｂから出射する。
この第４の面５２ｂにて反射した後、第１の面５１ａまで戻って反射し、再度第４の面５２ｂに到達した反射光Ｌｒｒは、透過光Ｌｔと平行になるが、光軸が光の径程度以上にずれているので、光検出器３５上で重ならないようにすることができる。すなわち、対物レンズ２５の瞳や走査光学系２３、検出光学系３１の瞳で除外することができる。
【００３７】
また、最初に第４の面５２ｂにて反射した後、第２の面５１ｂ及び第３の面５２ａにて反射して再度第４の面５２ｂに戻ってきた反射光Ｌｒは、第２の面５１ｂ及び第３の面５２ａが第４の面５２ｂに対して角度を有しているので、透過光Ｌｔに対して角度を有することとなる。この角度が十分大きければ、光検出器３５上にて透過光Ｌｔと重なったとしても、光検出器３５上にて強め合う部分と弱め合う部分が生じ、これらが平均化されるので、干渉の影響は考慮不要となる。
さらに、第２の面５１ｂ及び第３の面５２ａにて多重に反射した多重反射光Ｌｒｒは、透過光Ｌｔと平行に出射することもあり得るが、それぞれ反射率が低いので、考慮する必要がない。
【００３８】
ここで、光分岐装置２４の光シフトの具体例について説明する。
第１の面５１ａにおける入射光Ｌの角度を４５°、第４の面５２ｂにおける反射光Ｌｒの角度を４５°、ウェッジ板５１、５２の屈折率を１．５、これらのウエッジ角度を２°、第１の面５１ａと第４の面５２ｂとの距離を４ｍｍ、ウェッジ板５１、５２の間隔を２ｍｍとすると、透過光Ｌｔに対して平行に出射する２重反射光Ｌｒの光軸は４．２ｍｍずらすことができる。すなわち、４．２ｍｍ径の平行光を入射させても干渉が生じないことになる。
なお、厚み４ｍｍの平行平板を用いて同様の光シフトを行った場合、反射光Ｌｒの光軸は２．７ｍｍしかずらすことができない。
上記の光軸のずれ量は、必ずしも光束径以上とならなくても、光束径に近くなればなるほど干渉による光量変動が小さくなるので、検出精度向上の効果が得られる。ただし、同じ効果を得るために必要な光分岐装置の厚みは、単なる平行平板と比較して、本実施形態の光分岐装置の方が薄くなる。したがって、小型および軽量の光分岐装置により十分な効果が得られることになる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の光分岐装置２４によれば、光路上の入射光Ｌの伝搬方向に沿って、ウェッジ板５１、５２を所望の間隔を置いて配置し、ウェッジ板５１の第１の面５１ａとウェッジ板５２の第４の面５２ｂとを平行とし、ウェッジ板５１の第２の面５１ｂとウェッジ板５２の第３の面５２ａとを平行としたので、透過光Ｌｔと多重反射光Ｌｒｒとの間の光軸ズレを大きくすることができ、これら透過光Ｌｔと多重反射光Ｌｒｒとを互いに重ならないようにすることができる。したがって、透過光Ｌｔと多重反射光Ｌｒｒとが互いに干渉するのを防止することができる。また、あらゆる入射角の入射光Ｌに対して出射光が平行になり、画角を有する光に対する検出位置精度及び分解能の均一性を向上させることができる。
【００４０】
第４の面５２ｂを、光を所望の分岐比にて分岐する分岐面としたので、透過光Ｌｔと多重反射光Ｌｒｒとの間の光軸ズレをより大きくすることができ、これら透過光Ｌｔと多重反射光Ｌｒｒとの重なりを無くすことができる。
第３の面５２ａの角度を、入射光Ｌと第３の面５２ａとのなす入射角が、第３の面５２ａと第４の面５２ｂとが平行な場合と比較して大きくなるように調整したので、透過光Ｌｔと多重反射光Ｌｒｒとの間の光軸ズレをより大きくすることができ、これら透過光Ｌｔと多重反射光Ｌｒｒとの重なりを無くすことができる。
【００４１】
ウェッジ板５１の第１の面５１ａと第２の面５１ｂとが交差する方向を、ウェッジ板５２の第３の面５２ａと第４の面５２ｂとが交差する方向と逆向きとしたので、ウェッジ板５１の第１の面５１ａと第２の面５１ｂとの交差する角度と、ウェッジ板５２の第３の面５２ａと第４の面５２ｂとの交差する角度とが同じであることから、これらウェッジ板５１、５２として２つの面のなす角度が１つに定められたものを複数製造し、それぞれの位置関係を決められたとおりに配置することによって、所望の機能を容易かつ精度よく発揮することができる。したがって、これらウェッジ板５１、５２それぞれを量産することにより均質とすることができ、その結果、この光分岐装置２４を容易に製造することができる。
【００４２】
第１の面５１ａないし第３の面５２ａに無反射コーティング膜を形成したので、多重反射を減少させることができ、透過光と多重反射光との干渉や不要な迷光を減少させることができる。したがって、検出光の精度を向上させることができる。
ウェッジ板５２の出射側に、入射光Ｌのうち内部反射により横方向にシフトした光を遮断する開口を設ければ、この所望の光以外の光を効果的に遮蔽することができる。したがって、画角を有する光に対する検出精度を向上させることができる。
【００４３】
本実施形態の光走査型検出装置１によれば、走査光学系２１に本実施形態の光分岐装置２４を備えたので、透過光と多重反射光とが互いに干渉するのを防止することができ、その結果、画角を有する光に対する検出位置精度及び分解能の均一性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  光走査型検出装置
１１  照明光学系
１２  光源
２１  走査光学系
２４  光分岐装置
３１  検出光学系
３５  光検出器
５１  ウェッジ板（第１の光素子）
５１ａ  第１の面
５１ｂ  第２の面
５２  ウェッジ板（第２の光素子）
５２ａ  第３の面
５２ｂ  第４の面
Ｌ  入射光
Ｌｔ  透過光
Ｌｒ  反射光
Ｌｒｒ  多重反射光
Ｓ  試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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