專(zhuān)利名稱(chēng)：光發(fā)射接收復(fù)合單元和使用它的位移檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用半導(dǎo)體激光作為光源，并用偏振光得到信號(hào)的光學(xué)單元，進(jìn)而涉及利用衍射光的干涉對(duì)位移進(jìn)行檢測(cè)的所謂光柵干涉型位移檢測(cè)裝置。
作為現(xiàn)有的位移檢測(cè)裝置101的一個(gè)例子，有具備如

圖1所示結(jié)構(gòu)的裝置。該檢測(cè)裝置101利用了由衍射光柵得到的衍射光的干涉。
如果大別對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，則該結(jié)構(gòu)由光照射部102、光路控制和被檢測(cè)部103、光接收部104這3個(gè)部分構(gòu)成，在各部的結(jié)構(gòu)中，有如下所述的要素。
即，光照射部102包括半導(dǎo)體激光器(LS)、會(huì)聚透鏡(L1)和偏振光束分裂器(BS1)。
另外，光路控制和被檢測(cè)部103包括反射鏡(R1a、R1b)，反射型衍射光柵(RG)，會(huì)聚透鏡(L2a、L2b)，λ/4波長(zhǎng)片(WP1a、WP1b)和反射鏡(R2a、R2b)。
光接收部104包括半透鏡(HM)，偏振光束分裂器(BS2、BS3)，λ/4波長(zhǎng)片(WP2)，光探測(cè)器(PD1～4)。
從作為構(gòu)成光照射部102的光源的半導(dǎo)體激光器LS射出的光，被會(huì)聚透鏡L1會(huì)聚，成為會(huì)聚光后，又被偏振光束分裂器BS1偏振分離，成為2個(gè)光束LFa、LFb，其中一束借助于反射鏡R1a其光路被偏轉(zhuǎn)后，到達(dá)反射型衍射光柵RG，另一束借助于反射鏡R1b其光路被偏轉(zhuǎn)，到達(dá)反射型衍射光柵RG。這里，所謂的偏振分離意味著將入射光束分離為P偏振分量和S偏振分量。
在附設(shè)于被檢測(cè)部(線性標(biāo)尺等)的反射型衍射光柵RG處，其級(jí)數(shù)被設(shè)定為相同符號(hào)(正負(fù)相同)的產(chǎn)生至少高于1級(jí)的高級(jí)數(shù)衍射的各光束分別經(jīng)會(huì)聚透鏡L2a、L2b后，被在與衍射角對(duì)應(yīng)的角度位置配置的λ/4波長(zhǎng)片WP1a、WP1b將各自的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，而后被反射鏡R2a、R2b反射，沿著與來(lái)路相同的光路在反方向上返回，到達(dá)偏振光束分裂器BS1。
到達(dá)偏振光束分裂器BS1的光由于各光束呈其偏振方向相對(duì)原來(lái)的方向旋轉(zhuǎn)90度的狀態(tài)，所以向與來(lái)路中的入射方向不同的方向出射，射向半透鏡HM。然后，到達(dá)半透鏡HM的光束分成2路，分路后的光束中的一路到達(dá)偏振光束分裂器BS3，另一路光束通過(guò)λ/4波長(zhǎng)片WP2后到達(dá)偏振光束分裂器BS2。
另外，關(guān)于偏振光束分裂器BS3的裝配姿態(tài)，按如下方式配置以該光軸為中心，對(duì)到達(dá)的光束的偏振方向，取約為45度的角度繞光軸旋轉(zhuǎn)。
被偏振光束分裂器BS2進(jìn)行了偏振分離的光束分別到達(dá)光探測(cè)器PD1、PD2，光強(qiáng)被轉(zhuǎn)換為電學(xué)量。另外，被偏振光束分裂器BS3進(jìn)行了偏振分離的光束分別到達(dá)光探測(cè)器PD3、PD3，光強(qiáng)被轉(zhuǎn)換為電學(xué)量。
本例的工作原理如下。
首先，被偏振光束分裂器BS1分離的、具有不同的偏振方向或偏振狀態(tài)的2光束LFa、LFb，通過(guò)被反射型衍射光柵RG反射衍射，形成有相同符號(hào)的衍射光，同時(shí)借助于λ/4波長(zhǎng)片WP1a、WP1b和反射鏡R2a、R2b，形成其偏振方向相對(duì)于來(lái)路旋轉(zhuǎn)了大致90度的光束，返回偏振光束分裂器BS1進(jìn)行混合。
這時(shí)，由于被混合的2個(gè)光束是來(lái)自具有同一偏振分量的光源LS的被分為2束的光，所以兩束光即使有不同的偏振方向，也會(huì)發(fā)生干涉。
現(xiàn)在，當(dāng)沿光柵的排列方向，例如圖1中的箭頭A的方向相對(duì)于另一光學(xué)系統(tǒng)移動(dòng)反射型衍射光柵RG時(shí)，在偏振光束分裂器BS1處被混合的光相互干涉。因此，由于對(duì)每一個(gè)偏振方向的光，在與衍射級(jí)數(shù)相應(yīng)的間距上強(qiáng)度發(fā)生變化，所以通過(guò)將由該干涉產(chǎn)生的強(qiáng)度變化分離為多個(gè)偏振分量，形成相位相互不同的光的強(qiáng)度分布，能夠用光探測(cè)器PD1～4進(jìn)行檢測(cè)。亦即，通過(guò)檢測(cè)該光強(qiáng)分布，能夠以對(duì)衍射光柵的線條間距乘以衍射級(jí)數(shù)的倒數(shù)和衍射頻度的倒數(shù)的1/2而得到的分辨率來(lái)檢測(cè)反射型衍射光柵RG的移動(dòng)量。進(jìn)而，由于用光探測(cè)器PD1～4測(cè)得的強(qiáng)度變化呈極為接近正弦波的形狀，所以利用將測(cè)得的波形進(jìn)行內(nèi)插分割的方法，可以得到更高的分辨率。
在這種利用衍射光的干涉的位移檢測(cè)裝置中，例如用全息照相等方法制作反射型衍射光柵，再通過(guò)對(duì)得到的正弦波信號(hào)進(jìn)行分割，可以實(shí)現(xiàn)nm(納米)級(jí)的分辨率關(guān)于現(xiàn)有的位移檢測(cè)裝置，由于在其制造工序中必須一邊對(duì)獨(dú)立制作的發(fā)光部件、光接收部件或光學(xué)部件進(jìn)行調(diào)整，一邊進(jìn)行裝配，所以存在如下的問(wèn)題。
首先，在裝置被裝配時(shí)，由于針對(duì)各部件的加工精度或特性的分散性必須進(jìn)行精密的調(diào)整，因而不得已進(jìn)行復(fù)雜的工序，從而難以降低價(jià)格；由于各部件的調(diào)整、緊固和固定需要大的空間，所以難以使裝置的形狀小型化。還有，由于對(duì)精密調(diào)整后的正式固定必須使用粘結(jié)劑，所以粘結(jié)狀態(tài)易受周?chē)h(huán)境變化等的影響，存在發(fā)生因環(huán)境變化、時(shí)間變化而引起的調(diào)整部偏離的危險(xiǎn)。
本發(fā)明的另一目的在于提供低價(jià)格、適合于小型和輕型化的、可靠性高的光發(fā)射接收復(fù)合單元和使用該單元的位移檢測(cè)裝置。
本發(fā)明的光發(fā)射接收復(fù)合單元借助于將光源；用于將從該光源發(fā)出的光中的、通過(guò)外部光學(xué)系統(tǒng)返回單元的回射光分為多個(gè)光束的光分路部；根據(jù)該回射光的偏振狀態(tài)增減透光量的偏振部；以及包含用于探測(cè)經(jīng)過(guò)偏振部的光的多個(gè)光探測(cè)部的光接收部匯總封裝在同一構(gòu)件內(nèi)，形成一體化結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的位移檢測(cè)裝置包括以這樣的一體化結(jié)構(gòu)構(gòu)成的光發(fā)射接收復(fù)合單元；對(duì)該單元為外部光學(xué)系統(tǒng)的、包含衍射光柵的被檢測(cè)部；接受從光發(fā)射接收復(fù)合單元出射后、由衍射光柵產(chǎn)生的衍射光、改變其偏振狀態(tài)的偏振構(gòu)件；以及用于使通過(guò)偏振構(gòu)件的光進(jìn)行反射、并使其沿反方向的朝向衍射光柵的方向返回的反射構(gòu)件。
本發(fā)明的光發(fā)射接收復(fù)合單元和位移檢測(cè)裝置，由于將光源、對(duì)于向單元返回的回射光分路的光分路部、偏振部和光接收部進(jìn)行了封裝，制成了一體化結(jié)構(gòu)，所以各部的位置調(diào)整變得簡(jiǎn)單，可以提高適合于低價(jià)格和小型、輕型化的可靠性。
本發(fā)明的除此以外的其他目的，以及由本發(fā)明可得到的具體益處，從下面進(jìn)行說(shuō)明的實(shí)施例的說(shuō)明中，大概能夠更加明白。
圖2是示出使用本發(fā)明的光發(fā)射接收復(fù)合單元的位移檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖3是示出本發(fā)明的光發(fā)射接收復(fù)合單元的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖4是用于說(shuō)明光發(fā)射接收復(fù)合單元的光源和光接收部的配置的平面圖。
實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選形態(tài)下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的光發(fā)射接收復(fù)合單元和使用該單元的位移檢測(cè)裝置進(jìn)行說(shuō)明。
圖2是示出使用本發(fā)明的光發(fā)射接收復(fù)合單元(或發(fā)送和接收光的單元)的位移檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)例的圖，是應(yīng)用于光柵干涉型位移檢測(cè)裝置的圖。
由與上述圖1所示的位移檢測(cè)裝置在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行比較可知，光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)部件的大部分被收在光發(fā)射接收復(fù)合單元1內(nèi)，在該單元內(nèi)進(jìn)行了偏振分離后射出外部的2個(gè)光束LFa、LFb分別到達(dá)構(gòu)成外部光學(xué)系統(tǒng)ET的第1反射構(gòu)件(反射鏡R1a、R1b)，光路發(fā)生變更。另外，這些反射構(gòu)件是為了使從光發(fā)射接收復(fù)合單元1出射的光朝向反射型衍射光柵RG，例如衍射效率高的全息照相光柵(體積型相位全息照相等)并反射所必須的構(gòu)件。
到達(dá)在線性標(biāo)尺等被檢測(cè)部使用的反射型衍射光柵RG的各光束，在近距離內(nèi)射入該光柵。這是為了減小光柵內(nèi)的光程差，使原信號(hào)的波長(zhǎng)難以產(chǎn)生誤差。這里，在以1級(jí)以上的級(jí)數(shù)衍射后，分別經(jīng)會(huì)聚透鏡L2a、L2b到達(dá)偏振構(gòu)件和第2反射構(gòu)件。這里，對(duì)偏振構(gòu)件使用了λ/4波長(zhǎng)片WP1a、WP1b，對(duì)第2反射構(gòu)件使用了反射鏡R2a、R2b。即，光束LFa被反射型衍射光柵RG衍射后，經(jīng)λ/4波長(zhǎng)片WP1a到達(dá)反射鏡R2a，另外，光束LFb被反射型衍射光柵RG衍射后，經(jīng)λ/4波長(zhǎng)片WP1b到達(dá)反射鏡R2b。該λ/4波長(zhǎng)片WP1a、WP1b具有接受由反射型衍射光柵RG產(chǎn)生的衍射光，改變其偏振狀態(tài)的作用，它們?nèi)缟鲜瞿菢拥貙⑵穹较蛐D(zhuǎn)90度。反射鏡R2a、R2b具有對(duì)改變了偏振狀態(tài)的光進(jìn)行反射，使其沿反方向返回的作用，被反射的各光束，分別反方向地沿著來(lái)路到達(dá)光發(fā)射接收復(fù)合單元1。即，成為返向單元1的回射光。
圖3和圖4是示出光發(fā)射接收復(fù)合單元1的結(jié)構(gòu)例的圖，圖3示出了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要部件，圖4示出了從光源和光接收部的光軸方向觀察的平面圖。
光發(fā)射接收復(fù)合單元1包括光源3、光分路部4、偏振部5、光接收部6，并將它們納入一個(gè)收容構(gòu)件，進(jìn)行了一體化。
構(gòu)成光發(fā)射接收復(fù)合單元1的光源3在應(yīng)用于位移檢測(cè)裝置時(shí)，用作測(cè)定用光源或發(fā)光部，構(gòu)成光源的發(fā)光元件固定在具有對(duì)該元件發(fā)出的光進(jìn)行反射的反射面7a的半導(dǎo)體基板7上。這里，作為發(fā)光元件使用了半導(dǎo)體激光器3a。如圖3所示，反射面7a具有使從半導(dǎo)體激光器3a發(fā)出的光向沿光源3的設(shè)定光軸的方向，即圖3中的上下方向偏轉(zhuǎn)的光路變更裝置的功能，起著使激光向圖的上方升起的作用。
光接收部6被收入收容構(gòu)件2中，用于探測(cè)經(jīng)過(guò)偏振部5的光的多個(gè)光探測(cè)部或者光探測(cè)元件6_1至6_4在半導(dǎo)體基板6a上形成。還有，圖中雖未明示，但半導(dǎo)體激光器3a或半導(dǎo)體基板6a、7例如借助于引線鍵合等與用于從收容構(gòu)件2通向外部的布線用電極構(gòu)件電連接。
對(duì)配置并固定半導(dǎo)體基板6a、7的收容構(gòu)件2，設(shè)置了用于覆蓋其開(kāi)口、將其封住的蓋構(gòu)件8，借此，光源3和光接收部6等被封裝了起來(lái)。還有，在蓋構(gòu)件8上，例如使用透明的塑料材料形成了多個(gè)透鏡部8a、8_1至8_4?？傊哥R部8a是配置在光源3的光軸上的會(huì)聚透鏡，使從光源3發(fā)出的光(經(jīng)后面將述及的偏振分離膜)射出到單元的外部。另外，透鏡部8_1至8_4為使來(lái)自圖2所示的外部光學(xué)系統(tǒng)ET的回射光會(huì)聚或發(fā)散而設(shè)置，它們與上述光探測(cè)部6_1至6_4的每一個(gè)對(duì)應(yīng)地(附帶號(hào)“_X”(X＝1～4)相同者彼此對(duì)應(yīng))配置在各探測(cè)部的光軸上。
偏振構(gòu)件5_1至5_4配置、固定在蓋構(gòu)件8的內(nèi)表面，即光接收部6一側(cè)的面上，它們構(gòu)成偏振部5。就是說(shuō)，各偏振構(gòu)件對(duì)透鏡部8_1至8_4的每一個(gè)進(jìn)行了設(shè)置，其數(shù)目與光探測(cè)部6_1至6_4的數(shù)目相同，構(gòu)成了以透鏡部8-X、偏振構(gòu)件5-X、光探測(cè)部6-X為一組的光接受系統(tǒng)，其中，“X＝1～4”之間可變的整數(shù)。然后，為了對(duì)在光分路部4分岔了的回射光的偏振分量進(jìn)行分離，對(duì)構(gòu)成偏振部5的各偏振構(gòu)件進(jìn)行了使它們的偏振特性或偏振方向(或偏振角)各不相同的設(shè)定。
復(fù)合棱鏡9安裝固定在蓋構(gòu)件8的上表面，它們具有包含偏振分離膜9a和將回射光束分岔了的多個(gè)光分路膜9_1、9_2、9_3，全反射膜9e的結(jié)構(gòu)。即偏振分離膜9a、光分路膜9_1至9_3和全反射膜9e是構(gòu)成上述光分路部4的構(gòu)件，偏振分離膜9a在與上述透鏡8a對(duì)應(yīng)的位置，配置在光源3的光軸上，另外，光分路膜9_1、9_2、9_3分別在與透鏡部8_1、8_2、8_3對(duì)應(yīng)的位置，配置在光探測(cè)部6_1、6_2、6_3的每一個(gè)的光軸上。全反射面9e在與透鏡部8_4對(duì)應(yīng)的位置，配置在光探測(cè)部6_4的光軸上。
這樣，形成了在光分路部4和光接收部6之間配置了透鏡部8a、8_1至8_4和偏振部5的結(jié)構(gòu)。
在光分路膜9_2的背后(全反射面9e一側(cè))設(shè)置了λ/4波長(zhǎng)片10(相當(dāng)于上述的WP2)，回射光中的通過(guò)該波長(zhǎng)片的光到達(dá)光分路膜9_3、全反射膜9e。
另外，在本例中，對(duì)于通過(guò)外部光學(xué)系統(tǒng)ET返回單元1的回射光，借助于光分路部4將回射光分成了4路，但是分路數(shù)并不限于此，只要至少分岔成2路以上都是可以的。還有，偏振構(gòu)件5_1至5_4的位置，只要是在光分路膜9_1、9_2、9_3、全反射面9e與光探測(cè)部6_1至6_4之間，任何位置都可以。
圖4示出了在光發(fā)射接收復(fù)合單元1中去除蓋構(gòu)件8和復(fù)合棱鏡9的狀態(tài)，示出安裝了半導(dǎo)體激光器3a、反射面7a的半導(dǎo)體基板7與構(gòu)成光接收部6的半導(dǎo)體基板6a的位置關(guān)系。
對(duì)光發(fā)射接收復(fù)合單元1，當(dāng)從其光源3和光接收部6的光軸方向觀察時(shí)，直線“LN1”表示含有作為發(fā)光元件的半導(dǎo)體激光器3a的發(fā)光方向的直線(發(fā)光軸)。光源的光軸是與紙面正交的方向。另外，直線“LN2”表示通過(guò)在半導(dǎo)體基板6a上形成的光探測(cè)部6_1至6_4(在圖4中用由虛線畫(huà)的4邊形表示)的各中心，即通過(guò)作為受光中心的各探測(cè)部的光軸與受光面的交點(diǎn)的直線，它在半導(dǎo)體基板6a的長(zhǎng)邊方向延伸。
角“θ”表示直線LN1與LN2所成的角度，為45度(或約45度)的角度。
然后，本結(jié)構(gòu)的工作如下。
首先，從構(gòu)成光源3的半導(dǎo)體激光器3a沿直線LN1發(fā)出的光被半導(dǎo)體基板7的反射面7a反射，光路發(fā)生改變。該反射光被在蓋構(gòu)件8上設(shè)置的會(huì)聚透鏡8a變?yōu)闀?huì)聚光，到達(dá)復(fù)合棱鏡9的偏振分離膜9a。
被偏振分離膜9a偏振分離的光束LFa、LFb被圖2所示的外部光學(xué)系統(tǒng)ET的反射型衍射光柵RG衍射，同時(shí)如前所述，各自的偏振方向旋轉(zhuǎn)約90度，成為回射光，分別射入復(fù)合棱鏡9，再次返回到偏振分離膜9a。對(duì)復(fù)合棱鏡9，光束LFb從圖3中的上方射入，光束LFa從圖3中的左側(cè)射入。
這里，各回射光束由于相對(duì)于從光源3入射后被分離了的光的偏振狀態(tài)分別有90度的相位差，所以它們?cè)谄穹蛛x膜9a上混合后向光分路膜9_1、9_2、9_3和全反射面9e射去。這時(shí)，光分路膜9_1、9_2、9_3各自的反射率分別被設(shè)定為1/4、1/3、1/2，據(jù)此，能夠使在被分路或全反射后分別射向各光探測(cè)部6_1至6_4的光的光量大致相同。另外，設(shè)置在復(fù)合棱鏡9上的λ/4波長(zhǎng)片10具有通過(guò)將線偏振光變?yōu)閳A偏振光，從而賦予相位信息的作用。
被各光分路膜9_1至9_3和全反射面9e分岔了的光束在借助于蓋構(gòu)件8上的會(huì)聚透鏡8_1至8_4分別成為會(huì)聚光束后，被各偏振構(gòu)件5_1至5_4形成相互不同的偏振分量，到達(dá)與它們對(duì)應(yīng)的光探測(cè)部6_1至6_4。
在本實(shí)施例中，由于分路部數(shù)為4，所以偏振構(gòu)件5_1至5_4各自的偏振方向例如被設(shè)定為0度、45度、90度、135度(間隔45度)。
由于入射至各光探測(cè)部6_1至6_4的各光束將由高級(jí)數(shù)的衍射光干涉引起的反射型衍射光柵RG的移動(dòng)量的信息作為接受的光量變化包含在其中，所以通過(guò)對(duì)用各光探測(cè)部將被接收的光強(qiáng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的檢測(cè)信號(hào)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行已知的運(yùn)算處理，能夠得到該衍射光柵RG的移動(dòng)量。
另外，一般說(shuō)來(lái)，構(gòu)成光源3的半導(dǎo)體激光器3a從其結(jié)構(gòu)上看，出射光是與基板的安裝半導(dǎo)體激光器3a的安裝面平行的線偏振光。因此，對(duì)半導(dǎo)體激光器3a與配置在復(fù)合棱鏡9上的偏振分離膜9a的位置關(guān)系，當(dāng)采取半導(dǎo)體激光器3a的發(fā)光軸(或照射軸)與通過(guò)光接收部6的各光探測(cè)部的中心的直線相平行的配置時(shí)，即圖4中的直線LN1與直線LN2有平行的關(guān)系時(shí)，存在偏振分離膜9a不能以適當(dāng)?shù)墓饬窟M(jìn)行光束分離的可能性。
為避免這種不良狀況的配置有圖4中說(shuō)明的位置關(guān)系，如已說(shuō)明過(guò)的那樣，形成將安裝半導(dǎo)體激光器3a的半導(dǎo)體基板7的姿態(tài)在收容構(gòu)件2的安裝面內(nèi)旋轉(zhuǎn)約45度的角度θ的配置。
根據(jù)這種配置，由于來(lái)自半導(dǎo)體激光器3a的、被反射面7a偏轉(zhuǎn)(向光源3的光軸方向升起)的出射光，以相應(yīng)于半導(dǎo)體基板7的安裝角度的大致45度的偏轉(zhuǎn)角度到達(dá)偏振分離膜9a，分離成了光量大致相同的P偏振分量和S偏振分量，因而能夠防止光束不均勻等的分離。
另外，通過(guò)在形成光探測(cè)部6_1至6_4的半導(dǎo)體基板6a上除光接受用電路之外，還一體化地形成檢測(cè)信號(hào)的放大電路(電流電壓轉(zhuǎn)換放大電路等)、檢測(cè)信號(hào)的運(yùn)算電路等，可以得到集成化的優(yōu)點(diǎn)，例如，由稱(chēng)為S/N比的提高導(dǎo)致的檢測(cè)精度的提高、裝置整體的小型化、低成本等。
另外，上述結(jié)構(gòu)只不過(guò)是示出本發(fā)明的一個(gè)例子，譬如，半導(dǎo)體基板6a、7被配置并固定在收容構(gòu)件2的內(nèi)表面，但是，只要根據(jù)本發(fā)明的宗旨能夠獲得同樣的功能，本發(fā)明并不限于這種結(jié)構(gòu)，另外，還可以列舉出對(duì)在蓋構(gòu)件8上一體化地形成的會(huì)聚透鏡8a、8_1至8_4等代之以使用其功能相同的光學(xué)部件的結(jié)構(gòu)等的各種實(shí)施形態(tài)。
上述本發(fā)明的光發(fā)射接收復(fù)合單元1和使用它的位移檢測(cè)裝置能夠消除上述的現(xiàn)有位移檢測(cè)裝置所存在的問(wèn)題?，F(xiàn)有的位移檢測(cè)裝置由于如圖1所示，呈在從光源LS向偏振光束分裂器BS1的光路以及從該光束分裂器到光探測(cè)器PD1～PD4的光路上配置了各自獨(dú)立的光學(xué)部件的結(jié)構(gòu)，所以，例如必須將各部件固定在光學(xué)基座等基底部上，另外，各部件的位置關(guān)系的調(diào)整也很麻煩，但本發(fā)明不存在這些不良情況。
在本發(fā)明中，在將光學(xué)部件(光學(xué)元件等)封裝在半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)一體化形成時(shí)，可以將用于分離出回射光束的偏振分量的偏振元件配置在光路中，將發(fā)光元件(光源)和光接收元件(光接收部)進(jìn)行平面配置，同時(shí)通過(guò)使一體化形成的光學(xué)部件移動(dòng)，或者改變其姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整后加以固定，能夠使制造容易。能夠容易地利用已有的技術(shù)實(shí)現(xiàn)如下的操作將半導(dǎo)體元件在例如硅晶片上或具有定位的基準(zhǔn)部的、耦合的半導(dǎo)體封裝部件中精密地配置固定；固定后對(duì)電子部件(發(fā)光元件、光接收元件等)通電使其工作，然后將光學(xué)部件配置在規(guī)定的位置，檢測(cè)從發(fā)光元件到達(dá)光接收元件的光束狀態(tài)和光量后對(duì)該光學(xué)部件的位置進(jìn)行微調(diào)，在此基礎(chǔ)上加以固定。例如，這些可以在光盤(pán)用的探頭裝置(光學(xué)拾取器等)的光學(xué)系統(tǒng)等中實(shí)現(xiàn)。因此，調(diào)整和組裝工序能夠利用半導(dǎo)體制造設(shè)備進(jìn)行。
這樣，通過(guò)一體化地在半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)形成部件，調(diào)整變得極為容易，同時(shí)對(duì)其形狀、重量可求得小型化、輕型化，總之，可以保證在半導(dǎo)體制造中能得到有實(shí)際效果的高可靠性。
另外，由于對(duì)構(gòu)成偏振部的偏振構(gòu)件(或偏振元件)采取了對(duì)回射光束以相互不同的偏振方向進(jìn)行分離的配置，所以無(wú)需考慮例如由偏振分離膜產(chǎn)生的分離比例不平衡等不良情況。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能本發(fā)明借助于將光源、對(duì)于向單元返回的回射光進(jìn)行分路的光分路部、偏振部、光接收部進(jìn)行封裝，形成一體化結(jié)構(gòu)，使位置的精密調(diào)整變得容易，還有，由于無(wú)需采用大的部件配置空間，所以適合于小型化。另外，由于通過(guò)將各部封入同一個(gè)收容構(gòu)件內(nèi)使得難以受環(huán)境變化、時(shí)間變化的影響，所以能夠防止調(diào)整偏離的發(fā)生，能夠提高單元的可靠性。
另外，本發(fā)明借助于使從光源發(fā)出的光出射到單元之外，同時(shí)將用于使回射光會(huì)聚或發(fā)散的透鏡部設(shè)置在同一封裝內(nèi)，能夠提高集成度和可靠性。
還有，本發(fā)明通過(guò)將偏振部配置在光分路部和光接收部之間，能夠?qū)崿F(xiàn)密集化結(jié)構(gòu)，能夠容易地對(duì)回射光的偏振分量進(jìn)行分離。
進(jìn)而還有，本發(fā)明能夠?qū)?gòu)成偏振部的各偏振構(gòu)件和構(gòu)成光接收部的各光探測(cè)部分別對(duì)應(yīng)地分成組，形成多個(gè)光接收系統(tǒng)，同時(shí)還能夠?qū)Ω髌癫?、光接收部分別采取平面配置。
進(jìn)而還有，本發(fā)明能夠以大致均等的光量進(jìn)行分為P偏振分量和S偏振分量的光分離。
權(quán)利要求
1.一種光發(fā)射接收復(fù)合單元，其特征在于包括光源；用于將從上述光源發(fā)出的光中的、通過(guò)外部光學(xué)系統(tǒng)返回單元的光分為多個(gè)光束的光分路部；根據(jù)上述回射光的偏振狀態(tài)增減透光量的偏振部；以及包含用于探測(cè)經(jīng)過(guò)上述偏振部的光的多個(gè)光探測(cè)部的光接收部，將上述光源、上述光分路部、偏振部和光接收部配置在同一構(gòu)件內(nèi)，形成一體化。
2.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射接收復(fù)合單元，其特征在于設(shè)置了用于使從上述光源發(fā)出的光出射到該光發(fā)射接收復(fù)合單元的外部，同時(shí)使回射光會(huì)聚或發(fā)散的透鏡部。
3.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射接收復(fù)合單元，其特征在于在上述光分路部和上述光接收部之間配置了偏振部。
4.如權(quán)利要求3所述的光發(fā)射接收復(fù)合單元，其特征在于使構(gòu)成上述偏振部的偏振構(gòu)件的數(shù)目與上述光探測(cè)部的數(shù)目相同，使各偏振構(gòu)件的偏振特性或偏振角各不相同。
5.如權(quán)利要求1所述的光發(fā)射接收復(fù)合單元，其特征在于上述光源包括上述發(fā)光元件和將從上述發(fā)光元件發(fā)出的光在沿上述光源的設(shè)定光軸的方向進(jìn)行光路變更的光路變更裝置，當(dāng)從上述光源和上述光接收部的光軸方向觀察時(shí)，包含上述發(fā)光元件的發(fā)光方向的直線和通過(guò)構(gòu)成上述光接收部的各光探測(cè)部的中心的直線以形成所規(guī)定的角度的方式配置。
6.一種位移檢測(cè)裝置，其特征在于，設(shè)置了包括光源；用于將從上述光源發(fā)出的光中的、通過(guò)外部光學(xué)系統(tǒng)返回單元的光分為多個(gè)光束的光分路部；根據(jù)上述回射光的偏振狀態(tài)增減透光量的偏振構(gòu)件；以及包含用于探測(cè)經(jīng)過(guò)上述偏振部的光的多個(gè)光探測(cè)部的光接收部，并將上述光源、上述光分路部、偏振部和光接收部配置在同一構(gòu)件內(nèi)，形成一體化的光發(fā)射接收復(fù)合單元；包含衍射光柵的被檢測(cè)部；用于接受從上述光發(fā)射接收復(fù)合單元出射后、由上述衍射光柵產(chǎn)生的衍射光，并改變其偏振狀態(tài)的偏振構(gòu)件；以及用于使通過(guò)上述偏振構(gòu)件的光反射，并沿反方向返回的反射構(gòu)件。
7.如權(quán)利要求6所述的位移檢測(cè)裝置，其特征在于將用于使從上述光源發(fā)出的光出射到光發(fā)射接收復(fù)合單元的外部，同時(shí)使回射光會(huì)聚或發(fā)散的透鏡部設(shè)置在光發(fā)射接收復(fù)合單元內(nèi)。
8.如權(quán)利要求6所述的位移檢測(cè)裝置，其特征在于在上述光發(fā)射接收復(fù)合單元內(nèi)的上述光分路部與上述光接收部之間配置了偏振部。
9.如權(quán)利要求8所述的位移檢測(cè)裝置，其特征在于使構(gòu)成上述光發(fā)射接收復(fù)合單元內(nèi)的上述偏振部的上述偏振構(gòu)件的數(shù)目與上述光發(fā)射接收復(fù)合單元內(nèi)的光探測(cè)部的數(shù)目相同，使各偏振構(gòu)件的偏振特性或偏振角各不相同。
10.如權(quán)利要求6所述的位移檢測(cè)裝置，其特征在于上述光發(fā)射接收復(fù)合單元內(nèi)的光源包括上述發(fā)光元件和將從該發(fā)光元件發(fā)出的光在沿光源的設(shè)定光軸的方向進(jìn)行光路變更的光路變更裝置。當(dāng)從其光源和光接收部的光軸方向觀察上述光發(fā)射接收復(fù)合單元時(shí)，包含上述發(fā)光元件的發(fā)光方向的直線和通過(guò)構(gòu)成上述光接收部的各光探測(cè)部的中心的直線以形成所規(guī)定的角度的方式配置。
全文摘要
本發(fā)明是光發(fā)射接收復(fù)合單元(1)，通過(guò)將光源(3)、用于將返向單元的回射光分為多個(gè)光束的光分路部(4)、根據(jù)回射光的偏振狀態(tài)增減透光量的偏振部(5)以及包含用于探測(cè)經(jīng)過(guò)偏振部(5)的光的多個(gè)光探測(cè)部(6－1至6－4)的光接收部(6)進(jìn)行封裝，形成了一體化結(jié)構(gòu)。作為在該單元(1)外部的外部光學(xué)系統(tǒng)ET，配置了包含反射型衍射光柵RG的被檢測(cè)部；使從單元(1)出射的光向反射型衍射光柵RG反射的反射構(gòu)件(R1a、R1b)；接受由反射型衍射光柵RG產(chǎn)生的衍射光、改變其偏振狀態(tài)的偏振構(gòu)件(WP1a、WP1b)；以及用于反射通過(guò)各偏振構(gòu)件的光、使其沿反方向返回的反射構(gòu)件(R2a、R2b)，構(gòu)成了光柵干涉型位移檢測(cè)裝置。
文檔編號(hào)G01D5/38GK1460174SQ02800904
公開(kāi)日2003年12月3日 申請(qǐng)日期2002年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月2日
發(fā)明者久米英廣, 中山明仁, 谷口佳代子, 黑田明博 申請(qǐng)人:索尼公司, 索尼精密技術(shù)株式會(huì)社