JP4862108B2

JP4862108B2 - 受発光複合ユニット及びこれを用いた変位検出装置

Info

Publication number: JP4862108B2
Application number: JP2001026743A
Authority: JP
Inventors: 英廣久米; 明仁中山; 佳代子谷口; 明博黒田
Original assignee: DMG Mori Co Ltd; Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2021-02-02
Also published as: US6980303B2; JP2002228412A; EP1286139A1; US20030169434A1; EP1286139A4; CN1460174A; WO2002063246A1; CN1253698C; KR20030003705A; EP1286139B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザーを光源とし偏光を用いて信号を得る光学ユニットに関するものであり、回折光の干渉を用いて変位を検出する所謂「格子干渉型変位検出装置」の構造について光学素子等の精度や位置調整等の工数を極力排除するとともに、小型化及び低コスト化を実現し、環境変化や経年変化を受けにくい装置を提供するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造等の分野で使用される変位検出装置には、例えば、目盛を記録した固体スケールと、当該スケールの直線的な移動方向における変位量を電気的に検出する検出手段を備えた装置（所謂リニアエンコーダ）が知られているが、その中でも、高精度、高分解能の検出を可能にするための装置として、回折光の干渉を利用して変位を検出する装置（ホログラムエンコーダ等）が挙げられる。
【０００３】
図４は、従来の変位検出装置の一例ａを示したものであり、回折格子により得られた回折光の干渉を利用したものである。
【０００４】
本構成を大きく分けると、光照射部ｂ、光路制御及び被検部ｃ、受光部ｄの３つの部分からなっており、各部の構成要素を列挙すると以下のようになる。
【０００５】
・光照射部
半導体レーザー（ＬＳ）
収束レンズ（Ｌ１）
偏光ビームスプリッター（ＢＳ１）
・光路制御及び被検部
反射ミラー（Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ）
反射型回折格子（ＲＧ）
収束レンズ（Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ）
λ／４波長板（ＷＰ１ａ、ＷＰ１ｂ）
反射ミラー（Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ）
・受光部
半透過ミラー（ＨＭ）
偏光ビームスプリッター（ＢＳ２、ＢＳ３）
λ／４波長板（ＷＰ２）
光検出器（ＰＤ１〜４）。
【０００６】
光源である半導体レーザーＬＳから出射した光は収束レンズＬ１で収束光になった後、偏光ビームスプリッターＢＳ１により偏光分離されて２つの光（光束ＬＦａ、ＬＦｂ参照。）となり、その一方が反射ミラーＲ１ａにより光路変更を受けて反射型回折格子ＲＧに到達し、他方が反射ミラーＲ１ｂにより光路変更を受けて反射型回折格子ＲＧに到達する。尚、ここで「偏光分離」とは、入射光束をＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離することを意味する。
【０００７】
被検部（リニアスケール等）に付設された反射型回折格子ＲＧにおいて、次数が同一符号（正負が同じ）とされる少なくとも１次より高次の回折をしたそれぞれの光束については、収束レンズＬ２ａ、Ｌ２ｂをそれぞれ経てから、回折角に対応した角度位置に配置されたλ／４波長板ＷＰ１ａ、ＷＰ１ｂによりそれぞれの偏光方向が９０度回転された後で、反射ミラーＲ２ａ、Ｒ２ｂにより反射され、往路と同じ光路を逆方向に辿って偏光ビームスプリッターＢＳ１に達する。
【０００８】
偏光ビームスプリッターＢＳ１に達した光は、各々がその偏光方向を元の方向に対して９０度回転した状態となっているため、往路での入射方向とは異なる方向に出射されて半透過ミラーＨＭに向かう。そして、半透過ミラーＨＭに達した光束については光量が２分され、分かれた光の一方が偏光ビームスプリッターＢＳ３に達し、他方の光がλ／４波長板ＷＰ２を通過した後に偏光ビームスプリッターＢＳ２に達する。
【０００９】
尚、偏光ビームスプリッターＢＳ３の取付姿勢に関しては、その光軸を中心に、到達した光束の偏光方向に対し約４５度の角度をもって光軸回りに回転された配置とされている。
【００１０】
偏光ビームスプリッターＢＳ２で偏光分離された光束については、光検出器ＰＤ１やＰＤ２にそれぞれ到達し、光強度が電気量に変換される。また、偏光ビームスプリッターＢＳ３で偏光分離された光束については光検出器ＰＤ３やＰＤ４にそれぞれ到達し、光強度が電気量に変換される。
【００１１】
本例の動作原理は、以下の通りである。
【００１２】
先ず、偏光ビームスプリッターＢＳ１で分離された、異なる偏光方向（あるいは偏光状態）をもつ２つの光束ＬＦａ、ＬＦｂについて、反射型回折格子ＲＧで反射回折することにより同一符号の回折光となるとともに、λ／４波長板ＷＰ１ａ、ＷＰ１ｂ及び反射ミラーＲ２ａ、Ｒ２ｂにより、往路とは偏光方向が略９０度回転した光束として偏光ビームスプリッターＢＳ１に戻されて混合される。
【００１３】
その際、混合された２つの光束は、同一の偏光成分をもつ光源ＬＳから２分されたものであることから、両者の光は異なる偏光方向であっても干渉を生じる。
【００１４】
今、反射型回折格子ＲＧを、他の光学系と相対的に格子の並ぶ方向（例えば、図４に矢印Ａで示す方向）に移動させると、偏光ビームスプリッターＢＳ１で混合された光は互いに干渉する。よって、偏光方向ごとに回折次数に応じたピッチで強度変化が発生するので、この干渉による強度変化を複数の偏光成分に分離することにより、光検出器ＰＤ１〜４では互いに位相の異なる光強度分布として検出できる。つまり、この光強度変化を検波することで、回折格子ピッチに対して回折次数の逆数と回折回数の逆数に２分の１を乗じた分解能をもって、反射型回折格子ＲＧの移動量を検出することができる。さらに光検出器ＰＤ１〜４で得られる強度変化は正弦波にきわめて近い形状となるため、検出波形を内挿分割する方法によりさらに高い分解能を得ることも可能である。
【００１５】
このような回折光の干渉を用いた変位検出装置において、例えば、反射型回折格子をホログラム等で作成し、さらに得られた正弦波信号を分割することでｎｍ（ナノメートル）オーダーの分解能を実現することも可能である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の変位検出装置にあっては、その製造工程において、単独に製作された発光部品や受光部品、あるいは光学部品を調整しながら組み立てる必要性から、下記に示す問題があった。
【００１７】
・装置の組み立てに際し、各部品の仕上がり精度あるいは特性のバラツキに対して精密な調整を必要とするため、複雑な工程を余儀なくされ、低価格化が困難であること。
【００１８】
・各部品の調整や締結及び固定に大きなスペースを必要とすること、そして、機器の形状を小型化することが困難であること。
【００１９】
・精密調整後の本固定に接着剤を使用しなければならないので、接着状態が周囲の環境変化等に左右され易く、また、環境変化や経時変化に起因する調整部のズレが発生する虞があること。
【００２０】
そこで、本発明は、低価格で小型、軽量化に適した信頼性の高い受発光複合ユニット及び当該ユニットを用いた変位検出装置を提供することを課題とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る受発光複合ユニットは、上記した課題を解決するために、光源と、複数の光分岐膜及び該複数の光分岐膜に挟み込まれるように配置されたλ／４波長板を含み、上記光源から発した光のうち外部の光学系を通ってユニットに戻ってきた戻り光を複数の光に分けるための光分岐部と、光源からの光をユニット外に出射し、戻り光が光分岐部で分岐された複数の光を収束するための複数のレンズを透明部材に一体的に形成し、該各レンズがそれぞれ上記各光分岐膜に対応して配置されたレンズ部と、当該戻り光の偏光状態に応じて透過光量を増減させる偏光部と、当該偏光部を経た光を検出するための複数の光検出部を含む受光部とを備え、これらをまとめて同一部材内に配設してパッケージ化することで一体的な構造にし、上記光分岐部は上記レンズ部に重ねて固定されるようにしたものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
また、本発明に係る変位検出装置は、光源と、複数の光分岐膜及び該複数の光分岐膜に挟み込まれるように配置されたλ／４波長板を含み、上記光源から発した光のうち外部の光学系を通ってユニットに戻ってきた戻り光を複数の光に分けるための光分岐部と、光源からの光をユニット外に出射し、戻り光が光分岐部で分岐された複数の光を収束するための複数のレンズを透明部材に一体的に形成し、該各レンズがそれぞれ上記各光分岐膜に対応して配置されたレンズ部と、当該戻り光の偏光状態に応じて透過光量を増減させる偏光部と、当該偏光部を経た光を検出するための複数の光検出部を含む受光部とを備え、これらをまとめて同一部材内に配設してパッケージ化することで一体的な構造にし、上記光分岐部は上記レンズ部に重ねて固定された受発光複合ユニットと、回折格子を含む被検部と、上記受発光複合ユニットから出射された後の上記回折格子による回折光を受けて偏光状態を変えるための偏光部材と、上記偏光部材を通った光を反射させて逆方向に戻すため反射部材とを設けたものである。
【００２３】
従って、本発明によれば、光源、ユニットへの戻り光に対する光分岐部、偏光部、受光部をパッケージ化して一体構造とすることによって、各部の位置調整が簡単になり、低価格化や小型、軽量化に適した信頼性の高い受発光複合ユニット及び変位検出装置を製造することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る受発光複合ユニット（あるいは送受光ユニット）を用いた変位検出装置の構成例を示したものであり、格子干渉型変位検出装置に適用したものである。
【００２５】
図４との構成上の比較から分かるように、光学系の構成部品の大半部が受発光複合ユニット１内に収められており、当該ユニット内で偏光分離されてから外部に出射した２つの光束ＬＦａ、ＬＦｂについては、外部光学系ＥＴを構成する第１の反射部材（反射鏡Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ）にそれぞれ到達して光路変更を受ける。尚、これら反射部材は、受発光複合ユニット１から出射された光を反射型回折格子ＲＧ、例えば、回折効率の高いホログラム格子（体積型位相ホログラム等）に向けて反射させるために必要なものである。
【００２６】
リニアスケール等の被検出部に用いられる反射型回折格子ＲＧに到達する各光は、近い距離で当該格子に投入され（格子内の光路長の差を小さくして、原信号の波長に誤差が生じ難くするため。）、ここで１次以上の次数で回折した後、収束レンズＬ２ａ、Ｌ２ｂをそれぞれ介して偏光部材（λ／４波長板ＷＰ１ａ、ＷＰ１ｂ）及び第２の反射部材（反射鏡Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ）へと達する。つまり、光束ＬＦａについては反射型回折格子ＲＧでの回折の後に、λ／４波長板ＷＰ１ａを経て反射鏡Ｒ２ａに到達し、また、光束ＬＦｂについては反射型回折格子ＲＧでの回折の後に、λ／４波長板ＷＰ１ｂを経て反射鏡Ｒ２ｂに到達する。尚、これらのλ／４波長板ＷＰ１ａ、ＷＰ１ｂについては、反射型回折格子ＲＧによる回折光を受けて偏光状態を変える役割をもっており、前記したように偏光方向を９０度回転させるものである。また、反射鏡Ｒ２ａ、Ｒ２ｂは、偏光状態を変えられた光に対して、これを反射させて逆方向に戻す役割をもっており、反射された各光は、往路を逆に辿って受発光複合ユニット１にそれぞれ達する（ユニットへの戻り光となる。）。
【００２７】
図２及び図３は受発光複合ユニット１の構成例を示すものであり、図２が内部構造の要部を示し、図３が光源及び受光部の光軸方向から見た平面図を示している。
【００２８】
受発光複合ユニット１は、下記に示す構成要素を備え（括弧内の数字は符号を示す。）、これらをまとめて同一部材（収容部材２を参照。）に配設することで一体化した構造に形成されている。
【００２９】
・光源（３）
・光分岐部（４）
・偏光部（５）
・受光部（６）。
【００３０】
光源３は、上記変位検出装置への適用においては測定用光源（あるいは発光部）として用いられ、これを構成する発光素子（例えば、半導体レーザー３ａが用いられる。）は、当該素子の発する光に対して反射面７ａを持つ半導体基板７上に固着されている。つまり、図２に示すように、反射面７ａは、半導体レーザー３ａから発した光を光源３の設定光軸に沿う方向（同図の上下方向）に変更する光路変更手段の役目をもっており、レーザー光を図の上方に立ち上げる働きをする。
【００３１】
収容部材２には受光部６が収められていて、偏光部５を経た光を検出するための複数の光検出部（あるいは光検出素子）６＿１乃至６＿４が半導体基板６ａに形成されている。尚、図には明示していないが、半導体レーザー３ａ又は半導体基板６ａ、７については、例えばワイヤーボンディングなどで収容部材２から外部へ通じる配線用の電極部材に電気的に接続されている。
【００３２】
半導体基板６ａ、７が配置固定された収容部材２には、その開口を覆って封止するためのカバー部材８が設けられ、これによって光源３や受光部６等がパッケージ化される。尚、カバー部材８には、例えば、透明プラスチック材料が使用され、複数のレンズ部８ａ、８＿１乃至８＿４が形成されている。つまり、レンズ部８ａは、光源３の光軸上に配置された収束レンズであり、光源３から発した光を（後述の偏光分離膜を介して）ユニット外に出射させるものである。また、レンズ部８＿１乃至８＿４については、図１に示した外部光学系ＥＴからの戻り光を収束させ又は発散させるために設けられており、これらは上記光検出部６＿１乃至６＿４のそれぞれに対応して（添え字「＿Ｘ」（Ｘ＝１〜４）の同じもの同士が対応する。）、各検出部の光軸上に配置される。
【００３３】
カバー部材８の内面（受光部６側の面）には、偏光部材５＿１乃至５＿４が配置、固定されており、これらは偏光部５を構成する。つまり、各偏光部材が、上記レンズ部８＿１乃至８＿４のそれぞれに対して設けられ、その数は、光検出部６＿１乃至６＿４の数と同数であり、整数変数「Ｘ＝１〜４」に関して、レンズ部８＿Ｘ、偏光部材５＿Ｘ、光検出部６＿Ｘを一組みにした受光系が構成されている。そして、偏光部５を構成する各偏光部材については、光分岐部４において分岐された戻り光の偏光成分を分離するために、それらの偏光特性又は偏光方向（あるいは偏光角）がそれぞれに異なる設定とされている。
【００３４】
カバー部材８の上面には複合プリズム９が載置固定されており、偏光分離膜９ａと、戻り光束を分岐させる複数の光分岐膜９＿１、９＿２、９＿３および全反射面９ｅを備えた構成をもっている。つまり、偏光分離膜９ａや光分岐膜９＿１乃至９＿３、全反射面９ｅは上記光分岐部４を構成するものであり、偏光分離膜９ａが上記レンズ８ａに対応した位置であって光源３の光軸上に配置され、また、光分岐膜９＿１、９＿２、９＿３が上記レンズ部８＿１、８＿２、８＿３にそれぞれ対応する位置であって光検出部６＿１、６＿２、６＿３のそれぞれの光軸上に配置されている。そして、全反射面９ｅは上記レンズ部８＿４に対応した位置にあり、光検出部６＿４の光軸上に配置されている。
【００３５】
このように、光分岐部４と受光部６との間に、レンズ部８ａ、８＿１乃至８＿４と偏光部５とを配置した構造となっている。
【００３６】
光分岐膜９＿２の背後（全反射面９ｅ側）には、λ／４波長板１０（前記ＷＰ２に相当する。）が配設されており、戻り光のうち当該波長板を通った光が光分岐膜９＿３、全反射面９ｅに達する。
【００３７】
尚、本例では、外部光学系ＥＴを通ってユニット１に戻ってきた戻り光について、光分岐部４により、戻り光を４つに分けているが、分岐数がこれに限られる訳ではなく、少なくとも２つ以上に分岐されていれば良い。また、偏光部材５＿１乃至５＿４の位置についても光分岐膜９＿１、９＿２、９＿３及び全反射面９ｅと、光検出部６＿１乃至６＿４の間であれば任意の位置で良い。
【００３８】
図３は、受発光複合ユニット１においてカバー部材８及び複合プリズム９を取り除いた状態を示すものであり、半導体レーザー３ａ及び反射面７ａを搭載した半導体基板７と、受光部６を構成する半導体基板６ａとの位置関係を示している。
【００３９】
受発光複合ユニット１をその光源３及び受光部６の光軸方向から見た場合に、直線「ＬＮ１」は、発光素子である半導体レーザー３ａの発光方向を含む直線（発光軸）を示している（光源の光軸は紙面に直交する方向である。）。また、直線「ＬＮ２」は、半導体基板６ａに形成された光検出部６＿１乃至６＿４（図には破線の四角で示す。）の各中心（受光中心、つまり、各検出部の光軸と受光面との交点）を通る直線を示しており、半導体基板６ａの長手方向に延びている。
【００４０】
そして、角度「θ」は直線ＬＮ１と直線ＬＮ２とがなす角度を表しており、４５度（あるいはほぼ４５度）の角度とされている。
【００４１】
しかして、本構成の動作は以下の通りである。
【００４２】
先ず、光源３を構成する半導体レーザー３ａから上記直線ＬＮ１に沿って発した光は、半導体基板７の反射面７ａで反射されて光路変更を受ける。そして、その反射光はカバー部材８に配設された収束レンズ８ａにより収束光となり、複合プリズム９の偏光分離膜９ａに到達する。
【００４３】
偏光分離膜９ａにより偏光分離された光束ＬＦａ、ＬＦｂは、図１で示した外部光学系ＥＴの反射型回折格子ＲＧで回折されるとともに、前記したように、それぞれの偏光方向が略９０度回転されて戻り光となってそれぞれ複合プリズム９に入り（光束ＬＦｂの光が図２の上方から入り、光束ＬＦａの光が図２の左側から入る。）、再び偏光分離膜９ａに戻ってくる。
【００４４】
ここで各戻り光束ついては、光源３から入射し分離された光の偏光状態に対してそれぞれ９０度の位相差があることから、偏光分離膜９ａにて混合しつつ光分岐膜９＿１、９＿２、９＿３及び全反射面９ｅに向かう。その際、光分岐膜９＿１、９＿２、９＿３の各反射率については、それぞれ１／４、１／３、１／２に設定しており、これによって分岐又は全反射された後で各光検出部６＿１乃至６＿４にそれぞれ向かう光の光量をほぼ同一にすることができる。尚、複合プリズム９に配設されたλ／４波長板１０は、直線偏光を円偏光に変えることで位相情報をさらに付与する働きを有する。
【００４５】
各光分岐膜９＿１乃至９＿３と全反射面９ｅで分岐された光束については、カバー部材８の収束レンズ８＿１乃至８＿４によりそれぞれ収束光となった後、各偏光部材５＿１乃至５＿４により、互いに異なる偏光成分とされてそれらに対応する光検出部６＿１乃至６＿４に到達する。
【００４６】
本実施例では分岐数が４であることから、例えば、偏光部材５＿１乃至５＿４のそれぞれの偏光方向が０度、４５度、９０度、１３５度（４５度間隔）に設定される。
【００４７】
各光検出部６＿１乃至６＿４に入射されるそれぞれの光束に関しては、高次回折光の干渉により反射型回折格子ＲＧに係る移動量の情報を、受光量の変化として内包していることから、各光検出部で受光されて電気信号に変換された検出信号に対して、既知の演算処理を適宜に施すことで当該回折格子ＲＧの移動量を得ることができる。
【００４８】
尚、光源３を構成する半導体レーザー３ａは、その構造上、出射光が基板への取付面に対して平行な直線偏光であることが一般的である。よって、半導体レーザー３ａと、複合プリズム９に配設された偏光分離膜９ａとの位置関係において、半導体レーザー３ａの発光軸（あるいは照射軸）と、受光部６の各光検出部の中心を通る直線とが平行となる配置を採った場合（つまり図３の直線ＬＮ１とＬＮ２とが平行な関係となる場合）には、偏光分離膜９ａにおいて適切な光量で光束分離ができない可能性がある。
【００４９】
そのような不都合を回避するための配置が、図３で説明した位置関係であり、既述のように、半導体レーザー３ａを実装した半導体基板７の姿勢を、収容部材２の取付面内においてほぼ４５度の角度θで回転させた配置にしてある。
【００５０】
この配置によれば、半導体レーザー３ａから反射面７ａで偏向（光源３の光軸方向への立ち上げ）された出射光が、半導体基板７の取り付け角度に応じた略４５度の偏光角度をもって偏光分離膜９ａに達することになり、ほぼ同じ光量のＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離されるので、光束の不均等な分離を防止できる。
【００５１】
また、光検出部６＿１乃至６＿４が形成された半導体基板６ａについては、受光用回路の他に、検出信号の増幅回路（電流電圧変換増幅回路等）や検出信号に係る演算回路等を一体的に形成することにより、集積化の利点、例えば、所謂Ｓ／Ｎ比の向上による検出精度の向上や、装置全体の小型化、低コスト化等が可能になる。
【００５２】
尚、前記した構成は、あくまで本発明の一例を示したものであり、例えば、半導体基板６ａ、７が収容部材２の内面に配置・固定されているが、同様の機能として本発明の主旨に基づいていればこの構造に限定されるものではなく、また、カバー部材８に一体化して形成されている収束レンズ８ａ、８＿１乃至８＿４等についても、その機能として同等の光学部品を代用した構造等、各種の実施態様が挙げられる。
【００５３】
そして、上記した受発光複合ユニット１及びこれを用いた変位検出装置によれば、下記に示す利点が得られる。
【００５４】
先ず、従来の変位検出装置では、図４に示したように、光源ＬＳから偏光ビームスプリッターＢＳ１への光路及び当該ビームスプリッターから光検出器ＰＤ１乃至ＰＤ４までの光路において、それぞれ単独の光学部品を配置した構造となるため、例えば、光学ベース等の基台部に各部品を固定しておく必要があり、また、各部品の位置関係の調整が面倒であるが、本発明によれば、そのような不都合がない。
【００５５】
つまり、本発明のように、光学部品（光学素子等）を半導体封止構造内にパッケージ化して一体的に形成する場合には、戻り光束に係る偏光成分を分離するための偏光素子を光路中において、発光素子（光源）と受光素子（受光部）とを平面的に配置することができるとともに、一体的に形成した光学部品を移動させ、あるいはその姿勢を変えて調整した後で固定することにより容易に製造することができる。そして、半導体素子を、例えば、シリコンウエハー上又は位置の基準部を有する、連結された半導体封止部品において、精密に配置して固定することや、固定後に電子部品（発光素子や受光素子等）に通電して動作させ、その後に光学部品を所定の位置に配置して発光素子から受光素子に達する光束の状態や光量を検知してから当該光学部品の位置を微調整した上で固定することが、既存の技術を用いて容易に実現できる（例えば、光学式ディスク用のヘッド装置（光学ピックアップ等）における光学系等で実現されている。）。従って、調整や組立工程については、半導体製造設備を用いて行うことができる。
【００５６】
このように半導体封止構造内に部品を一体に形成することで、調整が極めて容易になるとともに、その形状や質量について小型化、軽量化を図ることが可能となり、併せて半導体製造で実績のある高信頼性が保証される。
【００５７】
さらには、前記偏光部を構成する偏光部材（あるいは偏光素子）について、戻り光束に対し互いに異なる偏光方向をもって分離する配置を採ることができるので、例えば、偏光分離膜で生じる分離比率の非平衡等の不都合を考慮する必要がない。
【００５８】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１や請求項２に係る発明によれば、光源、ユニットへの戻り光に対する光分岐部、偏光部、受光部をパッケージ化して一体構造とすることによって、精密な位置調整が容易になり、また、部品の配置スペースを大きくとる必要がないので小型化に適している。そして、各部を同一の収容部材内に閉じ込めることで環境変化や経時変化の影響を受け難くなるので、調整ずれの発生を防止でき、ユニットの信頼性を高めることができる。
また、光源から発した光をユニットの外に出射させるとともに、戻り光を収束させ又は発散させるためのレンズ部を同一パッケージ内に設けること（例えば、前記カバー部材内に付設する等。）により、集積度及び信頼性を高めることができる。
【００６０】
請求項５や請求項６に係る発明によれば、光分岐部と受光部との間に偏光部を配置することにより、コンパクトな構成を実現でき、戻り光の偏光成分を容易に分離できる。
【００６１】
請求項７や請求項８に係る発明によれば、偏光部を構成する各偏光部材と、受光部を構成する各光検出部についてそれぞれ対応するもの同士を組みして、複数の受光系を形成することができるとともに、各偏光部や受光部についてはそれぞれ平面的な配置を採ることができる。
【００６２】
請求項９や請求項１０に係る発明によれば、偏光分離（Ｐ偏光、Ｓ偏光への分離）をほぼ均等な光量をもって行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る受発光複合ユニットを用いた変位検出装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る受発光複合ユニットの構成例を示す図である。
【図３】受発光複合ユニットにおける光源及び受光部の配置について説明するための平面図である。
【図４】従来の変位検出装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…受発光複合ユニット、１、ＥＴ…変位検出装置、３…光源、３ａ…発光素子、４…光分岐部、５…偏光部、５＿１乃至５＿４…偏光部材、６…受光部、６＿１乃至６＿４…光検出部、８ａ、８＿１乃至８＿４…レンズ部、ＲＧ…回折格子、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ…反射部材、ＷＰ１ａ、ＷＰ１ｂ…偏光部材

Claims

光源と、
複数の光分岐膜及び該複数の光分岐膜に挟み込まれるように配置されたλ／４波長板を含み、上記光源から発した光のうち外部の光学系を通ってユニットに戻ってきた戻り光を複数の光に分けるための光分岐部と、
上記光源からの光を上記ユニット外に出射し、戻り光が上記光分岐部で分岐された複数の光を収束するための複数のレンズを透明部材に一体的に形成し、該各レンズがそれぞれ上記各光分岐膜に対応して配置されたレンズ部と、
当該戻り光の偏光状態に応じて透過光量を増減させる偏光部と、当該偏光部を経た光を検出するための複数の光検出部を含む受光部とを備え、
これらをまとめて同一部材内に配設してパッケージ化することで一体的な構造にし、
上記光分岐部は上記レンズ部に重ねて固定された
ことを特徴とする受発光複合ユニット。
光源と、
複数の光分岐膜及び該複数の光分岐膜に挟み込まれるように配置されたλ／４波長板を含み、上記光源から発した光のうち外部の光学系を通ってユニットに戻ってきた戻り光を複数の光に分けるための光分岐部と、上記光源からの光を上記ユニット外に出射し、戻り光が上記光分岐部で分岐された複数の光を収束するための複数のレンズを透明部材に一体的に形成し、該各レンズがそれぞれ上記各光分岐膜に対応して配置されたレンズ部と、当該戻り光の偏光状態に応じて透過光量を増減させる偏光部と、当該偏光部を経た光を検出するための複数の光検出部を含む受光部とを備え、これらをまとめて同一部材内に配設してパッケージ化することで一体的な構造にし、上記光分岐部は上記レンズ部に重ねて固定された受発光複合ユニットと、
回折格子を含む被検部と、
上記受発光複合ユニットから出射された後の上記回折格子による回折光を受けて偏光状態を変えるための偏光部材と、
上記偏光部材を通った光を反射させて逆方向に戻すため反射部材とを設けた
ことを特徴とする変位検出装置。
請求項１に記載した受発光複合ユニットにおいて、光分岐部と受光部との間に偏光部を配置した
ことを特徴とする受発光複合ユニット。
請求項２に記載した変位検出装置において、受発光複合ユニット内の光分岐部と受光部との間に偏光部を配置した
ことを特徴とする変位検出装置。
請求項３に記載した受発光複合ユニットにおいて、偏光部を構成する偏光部材の数と、光検出部の数とを同数にし、各偏光部材の偏光特性又は偏光角がそれぞれ異なるようにした
ことを特徴とする受発光複合ユニット。
請求項４に記載した変位検出装置において、受発光複合ユニット内の偏光部を構成する偏光部材の数と、受発光複合ユニット内の光検出部の数とを同数にし、各偏光部材の偏光特性又は偏光角がそれぞれ異なるようにした
ことを特徴とする変位検出装置。
請求項１に記載した受発光複合ユニットにおいて、光源が、発光素子と、当該素子から発した光を光源の設定光軸に沿う方向に変更する光路変更手段とを備えており、光源及び受光部の光軸方向から見た場合に、上記発光素子の発光方向を含む直線と、受光部を構成する各光検出部の中心を通る直線とが、決められた角度をなすように配置されている
ことを特徴とする受発光複合ユニット。
請求項２に記載した変位検出装置において、受発光複合ユニット内の光源が、発光素子と、当該素子から発した光を光源の設定光軸に沿う方向に変更する光路変更手段とを備えており、受発光複合ユニットをその光源及び受光部の光軸方向から見た場合に、上記発光素子の発光方向を含む直線と、受光部を構成する各光検出部の中心を通る直線とが、決められた角度をなすように配置されている
ことを特徴とする変位検出装置。
請求項１に記載した受発光複合ユニットにおいて、上記光源の半導体レーザ基板が上記同一部材の取付面内において４５度回転させた姿勢
をなすように配置されている
ことを特徴とする受発光複合ユニット。
請求項２に記載した変位検出装置において、上記光源の半導体レーザ基板が上記同一部材の取付面内において４５度回転させた姿勢
をなすように配置されている
ことを特徴とする変位検出装置。