JP2002014031A - Measuring apparatus for physical quantity - Google Patents

Measuring apparatus for physical quantity

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JP2002014031A
JP2002014031A JP2001136106A JP2001136106A JP2002014031A JP 2002014031 A JP2002014031 A JP 2002014031A JP 2001136106 A JP2001136106 A JP 2001136106A JP 2001136106 A JP2001136106 A JP 2001136106A JP 2002014031 A JP2002014031 A JP 2002014031A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring apparatus which prevents the surface of a photo sensitive sample from ending up unwillingly irradiated with a light emitted from a light source, when a part of the light is scattered, and which easily aligns the position of the light emitted from the light source prior to measurement. SOLUTION: This measuring apparatus is provided with a spring, to which a probe is attached, a light source 25 for measurement which radiates a light with a wavelength at which the sample is not photosensitive, when the bend or the vibration of the spring due to a force acting between the probe and the surface of the sample arranged so as to face the probe or a change in the vibration is detected by using an optical technique to measure the physical quantity of a light source 28 for adjustment which radiates visible light, a position which is irradiated with the light from the light source 25 is irradiated with the visible light, and a light-receiving element which is sensitive to the wavelength at which the sample is not photosensitive.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、走査型力顕微鏡や
高分解能表面電位形状測定装置、さらには、感光体ドラ
ムの表面電位,トナー形状,トナー電位分布の測定装置
などに用いられる物理量測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a physical quantity measuring device used for a scanning force microscope, a high-resolution surface potential shape measuring device, and a device for measuring the surface potential of a photosensitive drum, toner shape and toner potential distribution. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、試料表面の状態(電位、形状等)
を測定する物理量測定装置としては、種々のものが提案
されている。図14は、片持ち梁1の曲がりをいわゆる
光テコ法による光学的な手法を用いて測定する基本的な
構成を示す。この場合、光源4から出射した光は、片持
ち梁1の先端の探針2が形成された面と反対側の面の反
射ミラー5に照射され、この反射ミラー5により反射さ
れた光は受光素子6に導かれている。このような状態
で、探針2と試料3の表面との間に働く力に応じて、前
記バネの曲がり又は振動が変化する。そして、その変化
に応じて片持ち梁1上の反射ミラー5により反射され、
受光素子6上に到達する光の位置が動き、この動きを受
光素子6が検出することにより、片持ち梁1に働く力を
測定することができる。このように光源4と反射ミラー
5と受光素子6とから構成された光テコ光学系は、ある
程度の光路長を必要とし、光学系全体が大型化する傾向
にある。このため、試料表面状態の二次元的な分布の測
定を行う場合には、その光学系自体の走査は行わず、試
料3が設置されたステージ7側を走査させて測定を行う
ようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, the state of a sample surface (potential, shape, etc.)
Various devices have been proposed as physical quantity measuring devices for measuring the temperature. FIG. 14 shows a basic configuration for measuring the bending of the cantilever 1 using an optical method based on a so-called optical lever method. In this case, the light emitted from the light source 4 is applied to the reflection mirror 5 on the surface opposite to the surface on which the probe 2 at the tip of the cantilever 1 is formed, and the light reflected by the reflection mirror 5 is received. It is led to the element 6. In such a state, the bending or vibration of the spring changes according to the force acting between the probe 2 and the surface of the sample 3. Then, the light is reflected by the reflecting mirror 5 on the cantilever 1 according to the change,
The position of the light reaching the light receiving element 6 moves, and the light receiving element 6 detects the movement, whereby the force acting on the cantilever 1 can be measured. The optical lever optical system including the light source 4, the reflection mirror 5, and the light receiving element 6 requires a certain optical path length, and the entire optical system tends to be large. Therefore, when measuring the two-dimensional distribution of the surface state of the sample, the optical system itself is not scanned, and the measurement is performed by scanning the stage 7 on which the sample 3 is placed. .

【0003】図15の例(特開平5−256641号公
報参照)は、光テコ法を用いた高感度で小型なカンチレ
バー変位検出装置を示す。この場合、光源4を片持ち梁
1の近傍に配置させ、また、ミラー8,9により光路長
を稼ぐことによって、光学系全体の小型化を図ってい
る。これにより、感光体ドラム等の大型試料の測定にも
対応できるようになっている。
The example shown in FIG. 15 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-256641) shows a small-sized cantilever displacement detecting device using a leverage method with high sensitivity. In this case, the size of the entire optical system is reduced by disposing the light source 4 near the cantilever 1 and increasing the optical path length by the mirrors 8 and 9. This makes it possible to cope with the measurement of a large sample such as a photosensitive drum.

【0004】図16の例(特願平5−93499号参
照)は、試料3(感光体ドラム)の表面の電位及び形状
を測定する装置の一例を示す。この場合、光源4(半導
体レーザ)から出射した光は、片持ち梁1の先端の裏面
に取付けられた反射ミラー5により反射され、いわゆる
光テコ法によって受光素子6に検出される。この検出さ
れた信号は、プリアンプ10により出力Voとして出力
される。その後、加算器11に、積分器12からの出力
値である電圧V21と、正弦波交流電源13の交流電圧V
31と、正弦波交流電源14の交流電圧V32とが印加され
る。この加算器11からの電圧V41は、パワーアンプ1
5に送られ、このパワーアンプ15からの電圧V51が片
持ち梁1の探針2に印加される。この電圧V51は、片持
ち梁1の共振周波数ω0 とその1/2の周波数ω0/2
とをもつ交流電圧Va{=G(V31+V32)}と、直流
バイアス電圧Vb(=GV21)とが重畳されたものであ
る。この電圧V51を片持ち梁1に印加し、共振周波数ω
0 により生じる片持ち梁1の共振振動の振幅から直流バ
イアス電圧Vbと試料表面の電位Vs(接地電位に対す
る電位)との差を検出し、この差が0となるように直流
バイアス電圧Vbを制御することによって、このVbの
値から試料3の表面電位を測定する。一方、周波数ω0
/2 によって生じる振動振幅から探針2の先端と、試
料3の表面との間の距離dを測定し、この距離dの値を
一定に保つようにZ軸アクチュエータ16をパワーアン
プ17からの電圧V52により駆動制御することによっ
て、そのZ軸アクチュエータ16の制御信号である電圧
22から試料3の表面形状を測定する。このようにして
試料3の表面電位と表面形状とを同時にかつ独立して測
定することができる。
The example shown in FIG. 16 (see Japanese Patent Application No. 5-93499) shows an example of an apparatus for measuring the potential and the shape of the surface of a sample 3 (photosensitive drum). In this case, light emitted from the light source 4 (semiconductor laser) is reflected by the reflection mirror 5 attached to the back surface of the tip of the cantilever 1 and detected by the light receiving element 6 by the so-called optical lever method. The detected signal is output by the preamplifier 10 as an output Vo. Thereafter, the voltage V 21 , which is the output value from the integrator 12, and the AC voltage V
31, an AC voltage V 32 of the sine wave AC power source 14 is applied. The voltage V 41 from the adder 11 is
The voltage V 51 from the power amplifier 15 is applied to the probe 2 of the cantilever 1. The voltage V 51 is cantilever 1 of the resonance frequency omega 0 and its half frequency omega 0/2
And the DC bias voltage Vb (= GV 21 ) are superimposed on the AC voltage Va {= G (V 31 + V 32 )} having the following. The voltage V 51 is applied to the cantilever 1, a resonance frequency ω
0 detects a difference between the (potential with respect to the ground potential) voltage Vs of the DC bias voltage Vb and the sample surface from the amplitude of the resonant oscillation of the cantilever 1 caused by, controlling the DC bias voltage Vb so that this difference becomes 0 Then, the surface potential of the sample 3 is measured from the value of Vb. On the other hand, the frequency ω 0
/ 2, the distance d between the tip of the probe 2 and the surface of the sample 3 is measured, and the Z-axis actuator 16 is supplied with a voltage from the power amplifier 17 so as to keep the value of the distance d constant. by driving controlled by V 52, to measure the surface shape of the sample 3 from the voltage V 22 is a control signal for the Z-axis actuator 16. Thus, the surface potential and the surface shape of the sample 3 can be measured simultaneously and independently.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図15の装置では、光
源4(レーザダイオード等)を片持ち梁1の近傍に配置
して光学系全体の小型化を図っている。この場合、光源
4は常に安定した定電流により駆動する必要があるた
め、これを駆動するためのレーザ駆動回路(図示せず)
が光学系側に必要となる。しかし、このようなレーザ駆
動回路を光学系側に配設することは光学系全体の構成が
大型化し重量が重くなり、特に大型試料に対して片持ち
梁1と光学系との移動による走査について不利となる。
そこで、レーザ駆動回路を光学系側に直接配設せず、別
な離れた場所に配置させ、その場所から電気配線を通じ
て光源4に電力を供給する方法がある。しかし、このよ
うな方法では、走査型力顕微鏡による高電圧な表面電位
の測定を行う場合に大きな問題が生じる。すなわち、高
電圧な表面電位の測定中に、探針2と試料3の表面との
間や、探針2と周辺機器(図示せず)との間でスパーク
を伴う放電が生じる場合がある。このようなスパーク放
電によって電磁ノイズが発生し、この電磁ノイズによっ
てレーザ駆動回路と光源4との間の電気配線にサージ電
流が流れ、最悪の場合には光源4が破壊されてしまう。
In the apparatus shown in FIG. 15, a light source 4 (such as a laser diode) is arranged near the cantilever 1 to reduce the size of the entire optical system. In this case, since the light source 4 must always be driven with a stable constant current, a laser drive circuit (not shown) for driving the light source 4 is required.
Is required on the optical system side. However, arranging such a laser drive circuit on the optical system side increases the configuration of the entire optical system and increases the weight, and particularly for scanning a large sample by moving the cantilever 1 and the optical system. Disadvantageous.
Therefore, there is a method in which the laser drive circuit is not disposed directly on the optical system side, but is disposed at another remote location, and power is supplied to the light source 4 from that location via electric wiring. However, such a method poses a serious problem when measuring a high-voltage surface potential with a scanning force microscope. That is, during the measurement of the high voltage surface potential, a discharge accompanied by a spark may occur between the probe 2 and the surface of the sample 3 or between the probe 2 and a peripheral device (not shown). Electromagnetic noise is generated by such spark discharge, and a surge current flows through the electric wiring between the laser drive circuit and the light source 4 due to the electromagnetic noise. In the worst case, the light source 4 is destroyed.

【0006】また、図16の例のように、光テコ法によ
り力検出を行う場合、光源4から出射した全ての光が受
光素子6に導かれるのではなく、その一部の光は散乱さ
れ、試料3の表面に照射される。この例のように、試料
3として感光性のある材料(感光体ドラム)を用いたよ
うな場合、その漏れた光によってドラム表面が感光され
て表面電荷が放電してしまい、正常な状態(静電潜像)
を乱してしまうことになる。
When force detection is performed by the optical lever method as in the example of FIG. 16, not all light emitted from the light source 4 is guided to the light receiving element 6 but a part of the light is scattered. The surface of the sample 3 is irradiated. In the case where a photosensitive material (photosensitive drum) is used as the sample 3 as in this example, the surface of the drum is exposed by the leaked light, and the surface charge is discharged. Latent image)
Will be disturbed.

【0007】また、光学的な手法を用いて片持ち梁1の
曲がりや振動を精度良く測定するためには、光源4から
出射される光が片持ち梁1の先端位置に正確に照射され
ていなければならず、測定前に光の照射される位置合わ
せを行う必要がある。しかし、光源4に用いられる光の
波長は可視領域ではなく、赤外又は紫外の領域である。
このため、光源4から出射した光の位置合わせを肉眼で
行うことは不可能である。また、赤外光の放射を可視化
する赤外線イメージコンバータも市販されてはいるが、
感度が低く、実用には不十分である。
Further, in order to accurately measure the bending and vibration of the cantilever 1 using an optical method, the light emitted from the light source 4 is accurately applied to the tip of the cantilever 1. Therefore, it is necessary to perform alignment for irradiation of light before measurement. However, the wavelength of the light used for the light source 4 is not in the visible region but in the infrared or ultraviolet region.
For this reason, it is impossible to align the light emitted from the light source 4 with the naked eye. In addition, although infrared image converters that visualize the emission of infrared light are commercially available,
Low sensitivity and insufficient for practical use.

【0008】また、図16において、探針2と試料3
(感光体ドラム)の表面との間には静電引力が作用して
いるが、その電位差をV1 、距離をd1 、探針2の先端
部でのドラム表面に対向する等価的な面積をS1 とする
と、探針2とドラム表面との間に働く力F1 は、 F1 =S1 ε0(V1 2/d1 2) …(1) ただし、ε0:空気の誘電率 として表わせる。一方、探針2と同電位とされた片持ち
梁1は基台18により支持されているが、この基台18
の周囲にはこれら部品を支持するための支持機構(周辺
機器)が設けられており、このような支持機構はノイズ
シールドのために接地電位となっている。このため片持
ち梁1とその周辺の支持機構との間においても静電引力
が作用する。今、その両者間の電位差をV2 、等価的な
距離をd2、等価的な面積をS2 とすると、この場合の
力F2 は、 F2 =S2 ε0(V2 2/d2 2) …(2) として表わせる。ここで、(1)(2)式のF1,F2
比較すると、d1≪d2であるが、面積S2 は片持ち梁1
の裏面側であり、S2≫S1となる。また、探針2の電位
と、ドラム表面の電位とは構成上ほぼ等しくなるのに対
して、周辺の支持機構の電位は常に接地電位であるた
め、ドラム表面の電位が高い時にはV2 の値は大きくな
り、これによりV1≪V2となる。従って、このようなこ
とから、周辺機器の環境条件によっては力F2 は力F1
に対して無視できない値となり、この値が測定誤差を招
く原因となる。
In FIG. 16, a probe 2 and a sample 3
An electrostatic attraction is applied to the surface of the (photosensitive drum). The potential difference is V 1 , the distance is d 1 , and the equivalent area of the tip of the probe 2 facing the drum surface. the When S 1, the force F 1 acting between the probe 2 and the drum surface, F 1 = S 1 ε 0 (V 1 2 / d 1 2) ... (1) However, epsilon 0: dielectric air It can be expressed as a ratio. On the other hand, the cantilever 1 having the same potential as the probe 2 is supported by the base 18.
A support mechanism (peripheral device) for supporting these components is provided around the device, and such a support mechanism is at a ground potential for noise shielding. For this reason, an electrostatic attraction also acts between the cantilever 1 and the supporting mechanism around it. Assuming now that the potential difference between the two is V 2 , the equivalent distance is d 2 , and the equivalent area is S 2 , the force F 2 in this case is: F 2 = S 2 ε 0 (V 2 2 / d 2 2 )… (2) Here, comparing F 1 and F 2 in the equations (1) and (2), d 1 ≪d 2 , but the area S 2 is the cantilever 1
A back side, the S 2 »S 1. Further, while the potential of the probe 2 and the potential of the drum surface are substantially equal in configuration, the potential of the peripheral support mechanism is always the ground potential. Therefore, when the potential of the drum surface is high, the value of V 2 is high. Becomes larger, so that V 1 ≪V 2 . Accordingly, this reason, the force F 2 is the environmental conditions peripheral force F 1
Is a value that cannot be ignored, and this value causes a measurement error.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、探針が取付けられたバネを有し、その探針とこれに
対向配置された試料の表面との間に作用する力による前
記バネの曲がり又は振動又は振動の変化を光学的手法を
用いて検出することにより前記試料の物理量を測定する
物理量測定装置において、前記試料が感光しない波長の
光を発する測定用光源と、可視光を発する調整用光源と
を有し、前記測定用光源が測定時に照射される位置に可
視光が照射され、前記試料が感光しない波長に感度を有
する受光素子を設けた。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a spring having a probe attached thereto, wherein the spring is provided by a force acting between the probe and a surface of a sample arranged opposite thereto. In a physical quantity measurement device that measures the physical quantity of the sample by detecting the bending or vibration of the spring or a change in the vibration using an optical method, a measurement light source that emits light having a wavelength at which the sample is not exposed, and a visible light A light source for adjustment, which emits visible light at a position where the measurement light source is irradiated at the time of measurement, and has a sensitivity to a wavelength at which the sample is not exposed.

【0010】請求項1記載の発明においては、調整用光
源から発せられた可視光は片持ち梁に照射されるため、
その片持ち梁上での照射位置の調整を肉眼により行うこ
とができ、また、これにより測定用光源から発せられた
試料が感光しない波長を有する光は、その調整後の照射
位置に導かれることになる。このように可視光を発する
調整用光源を用いることによって、片持ち梁の照射位置
の調整を肉眼により行うことができる。
According to the first aspect of the present invention, since the visible light emitted from the adjusting light source is applied to the cantilever,
The irradiation position on the cantilever can be adjusted with the naked eye, and light having a wavelength at which the sample emitted from the measurement light source is insensitive can be guided to the irradiation position after the adjustment. become. By using the adjustment light source that emits visible light, the irradiation position of the cantilever can be adjusted with the naked eye.

【0011】請求項2記載の発明では、探針が取付けら
れたバネを有し、その探針とこれに対向配置された試料
の表面との間に作用する力による前記バネの曲がり又は
振動又は振動の変化を光学的手法を用いて検出すること
により前記試料の物理量を測定する物理量測定装置にお
いて、前記試料が感光しない波長の光を発する測定用光
源と、前記試料が感光しない波長に感度を有する受光素
子とを備え、前記バネ上の前記測定用光源から発する光
が照射される部分以外にその測定用光源から発する光を
可視光に変換する波長変換部材を設けた。
According to the second aspect of the present invention, there is provided a spring having a probe attached thereto, and the spring bends or vibrates due to a force acting between the probe and the surface of the sample arranged opposite thereto. In a physical quantity measurement device that measures a physical quantity of the sample by detecting a change in vibration using an optical method, a measurement light source that emits light having a wavelength at which the sample is not sensitive, and a sensitivity at a wavelength at which the sample is not sensitive. And a wavelength conversion member for converting light emitted from the measurement light source into visible light, in addition to a portion on the spring to which light emitted from the measurement light source is irradiated.

【0012】請求項2記載の発明においては、光源から
発せられた試料が感光しない波長を有する光は、片持ち
梁上の波長変換部材に照射されることにより、その照射
された位置を可視光で光らせることができ、これによ
り、試料の状態が乱されることなく物理量の測定を行う
ことができると共に、片持ち梁の照射位置の調整を容易
に行うことができる。
According to the second aspect of the present invention, the light emitted from the light source and having a wavelength at which the sample is insensitive is applied to the wavelength conversion member on the cantilever so that the irradiated position is changed to visible light. Thus, the physical quantity can be measured without disturbing the state of the sample, and the irradiation position of the cantilever can be easily adjusted.

【0013】請求項3記載の発明では、探針が取付けら
れたバネを有し、その探針とこれに対向配置された試料
の表面との間に作用する力による前記バネの曲がり又は
振動又は振動の変化を光学的手法を用いて検出すること
により前記試料の物理量を測定する物理量測定装置にお
いて、前記試料が感光しない波長の光を発する測定用光
源と、前記試料が感光しない波長に感度を有する受光素
子とを有し、前記バネの探針領域を除く一部又は全部の
領域を覆う遮蔽部材を設け、この遮蔽部材上に前記測定
用光源の光を可視光に変換する波長変換部材を設けた。
According to the third aspect of the present invention, there is provided a spring having a probe attached thereto, and the spring bends or vibrates or is caused by a force acting between the probe and the surface of the sample disposed opposite to the probe. In a physical quantity measurement device that measures a physical quantity of the sample by detecting a change in vibration using an optical method, a measurement light source that emits light having a wavelength at which the sample is not sensitive, and a sensitivity at a wavelength at which the sample is not sensitive. Having a light-receiving element having a shielding member that covers a part or the whole area excluding the probe area of the spring, and a wavelength conversion member that converts light of the measurement light source into visible light on the shielding member. Provided.

【0014】請求項3記載の発明においては、光源から
発せられた試料が感光しない波長を有する光は、片持ち
梁の上部に配置された遮蔽部材上の波長変換部材に照射
されることにより、その照射された位置を可視光で光ら
せることができ、これにより、試料の状態が乱されるこ
となく物理量の測定を行うことができ、片持ち梁の照射
位置の調整を容易に行うことができ、さらに、片持ち梁
の設計製作上の制約をなくすことができる。
According to the third aspect of the present invention, the light emitted from the light source and having a wavelength at which the sample is insensitive is irradiated to the wavelength conversion member on the shielding member disposed above the cantilever, The irradiated position can be illuminated with visible light, which allows measurement of physical quantities without disturbing the state of the sample and facilitates adjustment of the irradiation position of the cantilever. Further, it is possible to eliminate restrictions on designing and manufacturing the cantilever.

【0015】請求項4記載の発明では、探針が取付けら
れたバネを有し、その探針とこれに対向配置された試料
の表面との間に作用する力による前記バネの曲がり又は
振動又は振動の変化を光学的手法を用いて検出すること
により前記試料の物理量を測定する物理量測定装置にお
いて、前記試料が感光しない波長の光を発する測定用光
源と、前記試料が感光しない波長に感度を有する受光素
子とを有し、前記バネの探針領域を除く前記バネの一部
又は全部の領域を覆う前記バネよりも高い剛性をもつ導
電材料により形成された遮蔽部材を設け、この遮蔽部材
上に前記測定用光源の光を可視光に変換する波長変換部
材を設け、この波長変換部材を有する遮蔽部材を前記バ
ネ及び前記探針と同電位に設定した。
According to the fourth aspect of the present invention, there is provided a spring having a probe attached thereto, and the spring bends or vibrates due to a force acting between the probe and the surface of the sample arranged opposite thereto. In a physical quantity measurement device that measures a physical quantity of the sample by detecting a change in vibration using an optical method, a measurement light source that emits light having a wavelength at which the sample is not sensitive, and a sensitivity at a wavelength at which the sample is not sensitive. A light-receiving element having a shielding member formed of a conductive material having a higher rigidity than the spring that covers a part or all of the spring except for a probe region of the spring. Was provided with a wavelength conversion member for converting the light of the measurement light source into visible light, and a shielding member having this wavelength conversion member was set to the same potential as the spring and the probe.

【0016】請求項4記載の発明においては、光源から
発せられた試料が感光しない波長を有する光は、片持ち
梁の上部に配置された遮蔽部材上の波長変換部材に照射
されることにより、その照射された位置を可視光で光ら
せることができ、これにより、試料の状態が乱されるこ
となく物理量の測定を行うことができ、片持ち梁の照射
位置の調整を容易に行うことができ、片持ち梁の設計製
作上の制約をなくすことができ、さらに、遮蔽部材は高
い剛性をもち導電材料により形成され、この片持ち梁と
遮蔽部材とは同電位に設定されているため、片持ち梁と
周辺機器との間で働く静電引力を小さくすることができ
る。
In the invention according to the fourth aspect, the light emitted from the light source and having a wavelength to which the sample is not sensitive is irradiated to the wavelength conversion member on the shielding member disposed above the cantilever, The irradiated position can be illuminated with visible light, which allows measurement of physical quantities without disturbing the state of the sample and facilitates adjustment of the irradiation position of the cantilever. In addition, it is possible to eliminate restrictions on the design and manufacture of the cantilever, and furthermore, since the shielding member is formed of a conductive material having high rigidity, and the cantilever and the shielding member are set to the same potential, It is possible to reduce the electrostatic attractive force acting between the beam and the peripheral device.

【0017】請求項5記載の発明では、請求項1,2,
3又は4記載の発明において、試料が感光しない光源の
発光波長を、400nm以下、又は、600nm以上の
値に設定した。
According to the fifth aspect of the present invention, there is provided the first, second, and third aspects.
In the invention described in 3 or 4, the emission wavelength of a light source to which the sample is not exposed is set to a value of 400 nm or less, or 600 nm or more.

【0018】請求項5記載の発明においては、試料の感
光材料として頻繁に用いられるのは、感光感度が400
nm付近のものと600nm付近のものであることか
ら、400nm付近の感光材料の試料に対しては600
nm以上の発光波長をもつ光源を用い、600nm付近
の感光材料の試料に対しては400nm以下の発光波長
をもつ光源を用いることによって、光源の光により試料
の状態が乱されるようなことがなくなる。
In the fifth aspect of the present invention, a photographic material frequently used as a photographic material is a photographic material having a photosensitivity of 400.
Since it is near 400 nm and near 600 nm, a photosensitive material sample near 400 nm has a thickness of 600 nm.
By using a light source having an emission wavelength of at least 600 nm and using a light source having an emission wavelength of 400 nm or less for a sample of a photosensitive material near 600 nm, the state of the sample may be disturbed by light from the light source. Disappears.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図1〜図
8に基づいて説明する。なお、前述した従来例(図14
〜図16)と同一部分についての説明は省略し、その同
一部分については同一符号を用いる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The conventional example described above (FIG. 14)
16) are omitted, and the same reference numerals are used for the same portions.

【0020】〔全体構成〕バネとしての片持ち梁1の先
端には探針2が取付けられ、この探針2と対向した位置
には、高電圧な表面電位測定に用いられる試料3(感光
体ドラム等)が配置されている。片持ち梁1の探針2の
裏面側には、前述した従来例(図16参照)と同様な光
テコ法を用いた光学系及び測定回路が設けられている。
また、片持ち梁1の探針2の裏面側には、光導波路とし
ての光ファイバ19(シングルモードファイバ)が配置
されている。この光ファイバ19の一端には出射部とし
てのセルフォックレンズ20が取付けられており、この
セルフォックレンズ20は片持ち梁1の裏面に設けられ
た反射ミラー5に近接した位置に対向配置されている。
この場合、光ファイバ19とセルフォックレンズ20と
は、光伝送部21を構成している。
[Overall Configuration] A probe 2 is attached to the tip of a cantilever 1 serving as a spring, and a sample 3 (photosensitive member) used for high-voltage surface potential measurement is provided at a position facing the probe 2. Drum etc.) are arranged. On the back side of the probe 2 of the cantilever 1, an optical system and a measuring circuit using the optical lever method similar to the above-described conventional example (see FIG. 16) are provided.
On the back side of the probe 2 of the cantilever 1, an optical fiber 19 (single mode fiber) is arranged as an optical waveguide. A selfoc lens 20 as an emission section is attached to one end of the optical fiber 19, and the selfoc lens 20 is disposed opposite to a position close to the reflection mirror 5 provided on the back surface of the cantilever 1. I have.
In this case, the optical fiber 19 and the Selfoc lens 20 constitute an optical transmission unit 21.

【0021】また、光ファイバ19の他端部は、シール
ドボックス22内に挿入され、光ファイバカプラ23と
接続されている。この光ファイバカプラ23の光路上に
は、セルフォックコリメートレンズ24と、測定用光源
としてのレーザダイオード25(以下、LDという)と
が順次配置され、そのLD25には駆動用のレーザ駆動
回路26(以下、LD駆動回路という)が接続されてい
る。この場合、LD駆動回路26と、LD25と、セル
フォックコリメートレンズ24と、光ファイバカプラ2
3とは、光源ユニットとしてのレーザダイオードユニッ
ト27を構成している。
The other end of the optical fiber 19 is inserted into a shield box 22 and connected to an optical fiber coupler 23. On the optical path of the optical fiber coupler 23, a selfoc collimating lens 24 and a laser diode 25 (hereinafter, referred to as LD) as a light source for measurement are sequentially arranged, and the LD 25 has a driving laser drive circuit 26 ( Hereinafter, an LD drive circuit is connected. In this case, the LD driving circuit 26, the LD 25, the selfoc collimating lens 24, and the optical fiber coupler 2
Reference numeral 3 denotes a laser diode unit 27 as a light source unit.

【0022】このような構成において、動作について説
明する。シールドボックス22内のLD25から出射し
た光は、セルフォックコリメートレンズ24により集光
され、光ファイバカプラ23を介して、光ファイバ19
内に光結合される。この結合した光は光ファイバ19内
を進行していくことによってから外部空間に導かれ、光
ファイバ19の端部のセルフォックレンズ20から片持
ち梁1の裏面の反射ミラー5に向けて照射される。この
反射ミラー5により反射された光は、いわゆる光テコ法
によって受光素子6(PSD)に検出され、プリアンプ
10により出力Voとして出力される。その後の処理は
図16と同様に行われる。
The operation of such a configuration will be described. Light emitted from the LD 25 in the shield box 22 is condensed by the selfoc collimating lens 24, and is transmitted through the optical fiber coupler 23 to the optical fiber 19.
Is optically coupled within. The coupled light travels through the optical fiber 19, is guided to the external space, and is irradiated from the selfoc lens 20 at the end of the optical fiber 19 toward the reflection mirror 5 on the back surface of the cantilever 1. You. The light reflected by the reflection mirror 5 is detected by the light receiving element 6 (PSD) by a so-called optical lever method, and output as an output Vo by the preamplifier 10. Subsequent processing is performed in the same manner as in FIG.

【0023】上述したように、光ファイバ19を用いた
ことによって、片持ち梁1とLD25との間の距離を少
なくとも1m以上は離すことができる。従って、探針2
と、高電圧測定用の試料3又は周辺機器との間でスパー
ク放電等が生じても、これにより発生した電磁ノイズが
光ファイバ19を通じてLD25側に伝達されるような
ことがないし、レーザダイオードユニット27とスパー
クが発生する場所とが離れているため、LD25を駆動
する電流にサージ電流が流れたり、LD25自身が破壊
されたりするようなことがほとんどなくなる。これによ
り、信頼性の高い測定を行うことができる。この場合、
LD25の周囲全体をシールドボックス(図示せず)に
より覆うことによって、電磁ノイズの影響をさらに小さ
くさせることができる。
As described above, the use of the optical fiber 19 allows the distance between the cantilever 1 and the LD 25 to be at least 1 m or more. Therefore, probe 2
Even if a spark discharge or the like occurs between the sample and the high voltage measurement sample 3 or a peripheral device, the generated electromagnetic noise is not transmitted to the LD 25 through the optical fiber 19, and the laser diode unit Since the location where the spark is generated is separated from the location where the spark is generated, a surge current does not flow in the current for driving the LD 25, and the LD 25 itself is hardly destroyed. Thereby, highly reliable measurement can be performed. in this case,
By covering the entire periphery of the LD 25 with a shield box (not shown), the influence of electromagnetic noise can be further reduced.

【0024】また、光ファイバ19は柔軟性に優れてい
る。また、セルフォックレンズ20は一般的に直径3〜
5mm、長さ10mm程度であるため、非常に軽い材料
からなっている。このようなことから、セルフォックレ
ンズ20と片持ち梁1と受光素子6とを一体にして移動
させることによって、試料3を固定したままの状態で走
査を行うことができ、これにより、大型試料に対しても
測定を行うことができる。
The optical fiber 19 has excellent flexibility. The SELFOC lens 20 generally has a diameter of 3 to
Since it is about 5 mm and 10 mm in length, it is made of a very light material. For this reason, by moving the selfoc lens 20, the cantilever 1 and the light receiving element 6 integrally, scanning can be performed while the sample 3 is fixed, thereby making it possible to perform a large sample. Can also be measured.

【0025】なお、シールドボックス22内に用いるレ
ンズは、セルフォックコリメートレンズ24に限定され
るものではなく、これと同等の特性をもつレンズであれ
ばよい。光ファイバ19に取付けられるセルフォックレ
ンズ20についても、小型のものであれば一般のレンズ
であってもよい。また、光ファイバ19も、シングルモ
ードファイバに限定されるものではなく、マルチモード
ファイバでもよい。
The lens used in the shield box 22 is not limited to the selfoc collimating lens 24, but may be any lens having the same characteristics. The selfoc lens 20 attached to the optical fiber 19 may be a general lens as long as it is small. Further, the optical fiber 19 is not limited to a single mode fiber, but may be a multimode fiber.

【0026】〔感光体ドラム〕本実施の形態では、試料
3が、電子写真装置に用いられる感光体ドラムのような
感光性を有する材料からなっている場合について述べ
る。測定用光源(LD25等)は、試料3が感光しない
波長領域の光を発する。また、受光素子(受光素子6)
は、試料3が感光しない波長の感度を有する。以下、具
体的な数値を挙げて説明する。
[Photosensitive Drum] In this embodiment, the case where the sample 3 is made of a photosensitive material such as a photosensitive drum used in an electrophotographic apparatus will be described. The measurement light source (such as the LD 25) emits light in a wavelength region where the sample 3 is not exposed. Light receiving element (light receiving element 6)
Has a sensitivity at a wavelength to which the sample 3 is not exposed. Hereinafter, description will be given with specific numerical values.

【0027】図2は、電子写真装置に用いられる周知の
代表的な感光体ドラムの分光感度を表わしたものであ
る。これにより、400nm付近では、Seと、硫
化亜鉛と硫化カドミニウムとの混合物とが特に高い感度
を有している。600nm付近では、LPC(Layere
d Photo Conductor){約0.1μm厚のchlorodiane b
lue とdiphenylhydrazone との混合物の膜CGL(Char
ge Generation Layer)の上に約15μmのCTL(Cha
rge Transport Layer)を積層したもの}が特に高い感
度を有している。また、有機感光体(polyvinylcarba
zole とtrinitrofluorenoneを1:1に混合した物質を
正に帯電させたもの)は600nm付近に感度を有し、
有機感光体(と同様な物質を負に帯電させたもの)
は400nm〜600nmの範囲で感度を有している。
FIG. 2 shows the spectral sensitivity of a well-known typical photosensitive drum used in an electrophotographic apparatus. Thus, at around 400 nm, Se and a mixture of zinc sulfide and cadmium sulfide have particularly high sensitivity. In the vicinity of 600 nm, LPC (Layere
d Photo Conductor) chloro about 0.1 μm thick chlorodiane b
membrane CGL (Char) of a mixture of lue and diphenylhydrazone
CTL (Cha) about 15 μm
rge Transport Layer) has a particularly high sensitivity. The organic photoreceptor (polyvinylcarba
zole and trinitrofluorenone in a ratio of 1: 1 and positively charged) have sensitivity around 600nm,
Organic photoreceptor (similar to negatively charged substance)
Has a sensitivity in the range of 400 nm to 600 nm.

【0028】これにより、感光体ドラムは600nm以
上の波長の光に対して感度をもたないことがわかる。従
って、このようなことから、波長600nm以上の波長
の光を発する測定用光源と、この600nm以上の波長
の感度を有する受光素子とを用いる。また、分光感度に
対してある程度の余裕度をもたせる意味から、好ましく
は、900nm以上の波長の光に対応する材料からなる
光源及び受光素子を用いるとよい。この900nm以上
の波長に対応する光源及び受光素子の材料としては、以
下の表1、表2に示すようなものがある。
This indicates that the photosensitive drum has no sensitivity to light having a wavelength of 600 nm or more. Therefore, for this reason, a light source for measurement that emits light having a wavelength of 600 nm or more and a light receiving element having sensitivity at a wavelength of 600 nm or more are used. In addition, from the viewpoint of giving a certain margin to the spectral sensitivity, a light source and a light receiving element made of a material corresponding to light having a wavelength of 900 nm or more are preferably used. Materials for the light source and the light receiving element corresponding to the wavelength of 900 nm or more include those shown in Tables 1 and 2 below.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】また、600nm以上の波長に対応する光
源及び受光素子の材料としては、前記900nm以上の
波長に対応する光源及び受光素子に加えて、以下の表
3、表4に示すようなものがある。
As the material of the light source and the light receiving element corresponding to the wavelength of 600 nm or more, in addition to the light source and the light receiving element corresponding to the wavelength of 900 nm or more, those shown in Tables 3 and 4 below are used. is there.

【0032】[0032]

【表3】 [Table 3]

【0033】[0033]

【表4】 [Table 4]

【0034】また、図2において、、の物質に関し
ては400nm以下の波長に対して感度が低いことか
ら、その400nm以下の波長の光源と、この波長に感
度をもつ受光素子とを用いる。この400nm以下の波
長に対応する光源及び受光素子の材料としては、以下の
表5、表6に示すようなものがある。
Further, in FIG. 2, since the substance is low in sensitivity to a wavelength of 400 nm or less, a light source having a wavelength of 400 nm or less and a light receiving element having sensitivity to this wavelength are used. Materials for the light source and the light receiving element corresponding to the wavelength of 400 nm or less include those shown in Tables 5 and 6 below.

【0035】[0035]

【表5】 [Table 5]

【0036】[0036]

【表6】 [Table 6]

【0037】上述したように、感光体の分光感度を持た
ない波長の光を用い、光源及び受光素子の各種の材料の
中から発光波長と分光感度のある波長とが一致する発光
素子と受光素子とを組み合わせて光テコ光学系(図1で
は、LD25と、セルフォックレンズ20を有する光フ
ァイバ19と、反射ミラー5と、受光素子6とからな
る)を構成することによって、感光体ドラム44上での
静電潜像の状態が乱されることがなくなり、これによ
り、測定誤差をなくして表面電位等の測定を正確に行う
ことができる。なお、光テコ光学系について述べたが、
光干渉法による片持ち梁の変形や振動を検出し、試料の
状態を測定する場合においても適用させることができ
る。
As described above, the light emitting element and the light receiving element whose light emission wavelength and the wavelength having the spectral sensitivity match from the various materials of the light source and the light receiving element using light of the wavelength which does not have the spectral sensitivity of the photosensitive member. To form an optical lever optical system (in FIG. 1, composed of the LD 25, the optical fiber 19 having the Selfoc lens 20, the reflecting mirror 5, and the light receiving element 6), Thus, the state of the electrostatic latent image at the time is not disturbed, whereby the measurement of the surface potential or the like can be accurately performed without measuring errors. Although the optical lever optical system has been described,
The present invention can also be applied to a case where the state of a sample is measured by detecting the deformation or vibration of a cantilever by an optical interference method.

【0038】〔光源の概要〕図3に示すように、測定用
光源としてのLD25には、発光波長が1310nmの
赤外レーザダイオードが用いられる。また、ここでは、
可視光を発する調整用光源としてのレーザダイオード2
8(以下、LDという)が設けられている。このLD2
8としては、670nmの波長をもつ可視光レーザダイ
オードが用いられる。このLD28は、レーザ駆動回路
29により駆動される。
[Outline of Light Source] As shown in FIG. 3, an infrared laser diode having an emission wavelength of 1310 nm is used for the LD 25 as a light source for measurement. Also, here
Laser diode 2 as adjustment light source that emits visible light
8 (hereinafter, referred to as LD). This LD2
As 8, a visible light laser diode having a wavelength of 670 nm is used. This LD 28 is driven by a laser drive circuit 29.

【0039】また、これら2つのLD25,28の光路
上には、コリメートレンズ30,31がそれぞれ配置さ
れている。これら2つの光路が交差する位置には、光結
合器32が設けられている。光結合器32と光ファイバ
19が接続された光ファイバカプラ23との間には、フ
ォーカスレンズ33が配置されている。この場合、LD
駆動回路26,29と、LD25,28と、コリメート
レンズ30,31と、光結合器32と、フォーカスレン
ズ33と、光ファイバカプラ23とは、レーザダイオー
ドユニット27を構成している。
On the optical paths of the two LDs 25 and 28, collimating lenses 30 and 31 are arranged, respectively. An optical coupler 32 is provided at a position where these two optical paths intersect. A focus lens 33 is disposed between the optical coupler 32 and the optical fiber coupler 23 to which the optical fiber 19 is connected. In this case, LD
The drive circuits 26 and 29, the LDs 25 and 28, the collimator lenses 30 and 31, the optical coupler 32, the focus lens 33, and the optical fiber coupler 23 constitute a laser diode unit 27.

【0040】図4は、図3のレーザダイオードユニット
27を用いて本装置を構成した様子を示す。光ファイバ
19の先端のセルフォックレンズ20には、照射位置調
整用のステージ34が取付けられている。また、受光素
子6には、この素子をX方向へ移動可能なXステージ3
5が取付けられている。
FIG. 4 shows a state in which the present apparatus is constructed using the laser diode unit 27 of FIG. A stage 34 for adjusting the irradiation position is attached to the SELFOC lens 20 at the tip of the optical fiber 19. The light receiving element 6 has an X stage 3 that can move the element in the X direction.
5 are attached.

【0041】以下、本装置の動作について説明する。ま
ず、レーザ駆動回路26をオフにし、レーザ駆動回路2
9をオンにして、LD28のみの可視光を発光させる。
この可視光はコリメートレンズ31により平行化され、
光結合器32を介してフォーカスレンズ33により集光
され、光ファイバカプラ23から光ファイバ19に導入
される。この導入された光は、光ファイバ19内を通過
していき、先端のセルフォックスレンズ20から出射し
て片持ち梁1の先端の反射ミラー5に照射される。この
照射している光の波長は670nmであり、図5に示す
ような視感度36の領域内にあることから、その照射位
置を肉眼により又は光学的顕微鏡を用いて確認すること
ができる。従って、このようなことから、セルフォック
レンズ20に取付けられているステージ34を用いて、
片持ち梁1上に照射されている光を反射ミラー5の所望
の位置に合わせることができる。また、片持ち梁1から
反射された光は、受光素子6の方向へ向かう。この場合
にも、その反射された光を肉眼で観察しながら、その光
が受光素子6の所定の位置に入射するようにXステージ
35を用いて受光素子6の位置合わせを行う。
Hereinafter, the operation of the present apparatus will be described. First, the laser driving circuit 26 is turned off, and the laser driving circuit 2 is turned off.
9 is turned on, and only the LD 28 emits visible light.
This visible light is collimated by the collimating lens 31,
The light is condensed by the focus lens 33 via the optical coupler 32, and is introduced into the optical fiber 19 from the optical fiber coupler 23. The introduced light passes through the optical fiber 19, exits from the self-fox lens 20 at the tip, and irradiates the reflection mirror 5 at the tip of the cantilever 1. Since the wavelength of the irradiated light is 670 nm and is within the range of the visibility 36 as shown in FIG. 5, the irradiation position can be confirmed with the naked eye or using an optical microscope. Therefore, from such a situation, using the stage 34 attached to the SELFOC lens 20,
The light irradiated on the cantilever 1 can be adjusted to a desired position on the reflection mirror 5. Further, the light reflected from the cantilever 1 travels toward the light receiving element 6. Also in this case, while observing the reflected light with the naked eye, the position of the light receiving element 6 is adjusted using the X stage 35 so that the light enters a predetermined position of the light receiving element 6.

【0042】このように可視光を用いて、片持ち梁1上
及び受光素子6上での光の照射される位置の調整を行っ
た後、実測定時には、レーザ駆動回路29をオフにし、
レーザ駆動回路26をオンにしてLD25のみの赤外光
を発光させる。これにより、その赤外光は、可視光のと
きと同様にして光ファイバ19に導かれ、セルフォック
レンズ20から出射して片持ち梁1上の反射ミラー5の
所定の位置に照射され、その片持ち梁1で反射されいわ
ゆる光テコ法によって受光素子6の所定の位置に導かれ
る。このとき、セルフォックレンズ20と、片持ち梁1
と、受光素子6との位置関係は、可視光により位置合わ
せをしたときと同じ状態に設定されているため、赤外光
の通過する光軸は可視光の通過する光軸と等しくなり、
可視光により位置合わせをした位置に赤外光が照射され
ることになる。上述したような方法によって、赤外光の
片持ち梁1上に照射される位置合わせと、受光素子6へ
の入射位置合わせとを、肉眼で確認できる可視光によっ
て容易に行うことができ、これにより、測定誤差を含む
ことなく、探針2の変位や振動を正確に測定することが
できる。
After adjusting the position on the cantilever 1 and the light receiving element 6 where the light is irradiated by using the visible light, the laser drive circuit 29 is turned off during the actual measurement.
The laser drive circuit 26 is turned on, and only the LD 25 emits infrared light. As a result, the infrared light is guided to the optical fiber 19 in the same manner as in the case of visible light, emitted from the selfoc lens 20, and applied to a predetermined position of the reflection mirror 5 on the cantilever 1. The light is reflected by the cantilever 1 and guided to a predetermined position of the light receiving element 6 by a so-called optical lever method. At this time, the selfoc lens 20 and the cantilever 1
And the positional relationship between the light receiving element 6 and the light receiving element 6 are set in the same state as when the alignment is performed by the visible light, so that the optical axis through which the infrared light passes is equal to the optical axis through which the visible light passes,
The infrared light is applied to the position where the alignment is performed by the visible light. By the method as described above, the alignment of the infrared light irradiated onto the cantilever 1 and the alignment of the incident light to the light receiving element 6 can be easily performed by visible light that can be confirmed with the naked eye. Accordingly, the displacement and vibration of the probe 2 can be accurately measured without including a measurement error.

【0043】〔光源の詳細〕ここでは、前述したような
光ファイバ19は用いられておらず、光結合器32の出
射側には、LD25からの測定用の光又はLD28から
の可視光を通過させるための出射窓37aが設けられ、
この出射窓37aにはフォーカスレンズ37が取付けら
れている。これにより、レーザダイオードユニット27
は、LD駆動回路26,29と、LD25,28と、コ
リメートレンズ30,31と、光結合器32と、出射窓
37aと、フォーカスレンズ37とによって構成され
る。また、ここでは、測定用のLD25は、試料3が感
光しない波長の光を発する。受光素子6も、試料3が感
光しない波長の感度を有する。
[Details of Light Source] Here, the optical fiber 19 as described above is not used, and the light for measurement from the LD 25 or the visible light from the LD 28 passes through the output side of the optical coupler 32. An emission window 37a for causing
A focus lens 37 is attached to the exit window 37a. Thereby, the laser diode unit 27
Is composed of LD drive circuits 26 and 29, LDs 25 and 28, collimating lenses 30, 31, an optical coupler 32, an exit window 37a, and a focus lens 37. Here, the LD 25 for measurement emits light of a wavelength to which the sample 3 is not exposed. The light receiving element 6 also has a sensitivity at a wavelength at which the sample 3 is not exposed.

【0044】図7は、図6のレーザダイオードユニット
27を用いて本装置を構成した様子を示す。以下、本装
置の動作について説明する。まず、LD28をオンにし
て、これより出射した可視光を用いて片持ち梁1上にお
ける照射位置の調整を肉眼により行う。この照射位置の
調整は、レーザダイオードユニット27に取付けられた
図示しない照射位置調整用のステージ(図4のステージ
34と同様なもの)を移動させることによって行うこと
ができる。また、受光素子6も、Xステージ35を用い
て位置調整を行う。このようにして調整が終了した後、
LD25をオンかつLD28をオフにして、試料3が感
光しない波長の光を片持ち梁1上の所定の位置に照射す
ることによって、その梁の曲がりを光テコ法によって正
確に測定することができる。
FIG. 7 shows a state in which the present apparatus is constructed using the laser diode unit 27 of FIG. Hereinafter, the operation of the present apparatus will be described. First, the LD 28 is turned on, and the irradiation position on the cantilever 1 is adjusted with the naked eye using visible light emitted from the LD 28. The adjustment of the irradiation position can be performed by moving an irradiation position adjustment stage (similar to the stage 34 in FIG. 4), not shown, attached to the laser diode unit 27. The position of the light receiving element 6 is also adjusted using the X stage 35. After the adjustment is completed in this way,
By turning on the LD 25 and turning off the LD 28 and irradiating a predetermined position on the cantilever 1 with light having a wavelength to which the sample 3 is not exposed, the bending of the beam can be accurately measured by the optical lever method. .

【0045】上述したように、本装置は、光ファイバ1
9を用いておらず、レーザダイオードユニット27から
出射した光を直接片持ち梁1上に導くようにしているた
め、特に、スパーク放電等が問題とならない低電圧な表
面電位等の測定に適用させることができる。また、LD
25、受光素子6は試料3が感光しない波長にその発光
波長及び受光感度の波長があるため、試料表面の状態が
光源の光によって乱されるようなことがなくなり測定精
度を高めることができる。なお、LD28による可視光
を用いて位置合わせを行う際に、赤外光を発するLD2
5も同時に点灯させてもよく、その位置合わせ後、可視
光のみを消灯して実測定を行うようにしてもよい。
As described above, the present apparatus uses the optical fiber 1
9, the light emitted from the laser diode unit 27 is guided directly to the cantilever 1, so that it is particularly applied to measurement of a low-voltage surface potential or the like where spark discharge or the like does not matter. be able to. Also, LD
25. Since the light-receiving element 6 has a wavelength at which the sample 3 is not exposed to the light emission wavelength and the light-receiving sensitivity, the state of the sample surface is not disturbed by light from the light source, and the measurement accuracy can be improved. When performing alignment using visible light by the LD 28, the LD 2 emitting infrared light is used.
5 may also be turned on at the same time, and after the alignment, only the visible light may be turned off to perform the actual measurement.

【0046】次に、図8は、レーザダイオードユニット
27を、いわゆるフォトサーマル法(PT法)を採用し
た装置に適用した場合の例を示すものである。このPT
法とは、ポンプビームを発する光源により変調光やパル
ス光を試料3に照射し、これにより生じる熱弾性効果に
より物質の組成、コーティング層の非破壊評価、光音響
顕微鏡等の測定を行うことをいう。
FIG. 8 shows an example in which the laser diode unit 27 is applied to a device employing a so-called photothermal method (PT method). This PT
The method is to irradiate the sample 3 with modulated light or pulsed light from a light source that emits a pump beam, and to measure the composition of the substance, nondestructive evaluation of the coating layer, photoacoustic microscope, etc. by the thermoelastic effect caused by this. Say.

【0047】試料3は、感光性材料により形成されてい
る。この試料3の上部には、ポンプビームを発する光源
としてのLD38(半導体レーザ)と、レンズ39等の
光学系とが配置されている。このLD38は変調電源4
0により駆動される。また、試料3の斜め上方には、干
渉フィルター41と受光素子42(PSD)とが配置さ
れている。この受光素子42は増幅器43に接続され、
この増幅器43は測定信号aをロックインアンプ44に
送る。また、このロックインアンプ44には、前記変調
光源40から参照信号bが送られる。
Sample 3 is formed of a photosensitive material. Above the sample 3, an LD 38 (semiconductor laser) as a light source for emitting a pump beam and an optical system such as a lens 39 are arranged. This LD 38 is a modulation power supply 4
Driven by 0. An interference filter 41 and a light receiving element 42 (PSD) are disposed obliquely above the sample 3. This light receiving element 42 is connected to an amplifier 43,
This amplifier 43 sends the measurement signal a to the lock-in amplifier 44. A reference signal b is sent from the modulation light source 40 to the lock-in amplifier 44.

【0048】PT法を採用した装置の動作について説明
する。感光性の試料3の表面にLD38からポンプビー
ムを与えることによって、試料表面は熱膨張を周期的に
起こし上下動を生じる。この試料表面の上下動を、レー
ザダイオードユニット27のLD25からの光(プロー
ブビーム)と受光素子42とによる光テコ法を用いて検
出し、この検出された測定信号aをロックインアンプ4
4に送ることにより、試料3の表面形状や、比熱分布を
調べることができる。なお、このような測定装置におい
ても、LD38からの赤外光が試料表面に照射される位
置を、可視光を発するLD28を用いて特定することが
できる。
The operation of the apparatus employing the PT method will be described. By applying a pump beam from the LD 38 to the surface of the photosensitive sample 3, the sample surface periodically undergoes thermal expansion and causes vertical movement. The vertical movement of the surface of the sample is detected by the optical lever method using the light (probe beam) from the LD 25 of the laser diode unit 27 and the light receiving element 42, and the detected measurement signal a is output to the lock-in amplifier 4
By sending the sample to 4, the surface shape of the sample 3 and the specific heat distribution can be examined. In such a measuring device, the position where the infrared light from the LD 38 is irradiated on the sample surface can be specified using the LD 28 that emits visible light.

【0049】次に、本発明の別の実施の形態を図9及び
図10に基づいて説明する。なお、前述した各実施の形
態と同一部分についての説明は省略し、その同一部分に
ついては同一符号を用いる。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The description of the same parts as those in each of the above-described embodiments is omitted, and the same reference numerals are used for the same parts.

【0050】図9に示すように、片持ち梁1の探針2が
形成された面と反対側の面には、入射した光を可視光に
変換する波長変換部材45が設けられている。ただし、
この波長変換部材45は、片持ち梁1の曲がりを検出す
る光が照射される領域(以下、探針領域A)以外の領域
に存在する。
As shown in FIG. 9, on the surface of the cantilever 1 opposite to the surface on which the probe 2 is formed, a wavelength conversion member 45 for converting incident light into visible light is provided. However,
The wavelength conversion member 45 exists in a region other than a region (hereinafter, a probe region A) to which light for detecting bending of the cantilever 1 is irradiated.

【0051】図10は、そのような波長変換部材45を
有する片持ち梁1を、光ファイバ19と接続されたレー
ザダイオードユニット27とペアにして構成した場合の
例を示す。このレーザダイオードユニット27は、レー
ザ駆動回路26と、LD25と、セルフォックコリメー
トレンズ24と、光ファイバカプラ23とからなってい
る。光テコ法を用いた片持ち梁1の反射光路上には、受
光素子6が配置されている。この場合にも、前述した第
四の実施の形態と同様に、LD25と受光素子6とは、
試料3が感光しない波長にその発光波長及び受光感度の
波長がある。
FIG. 10 shows an example in which the cantilever 1 having such a wavelength conversion member 45 is formed as a pair with the laser diode unit 27 connected to the optical fiber 19. The laser diode unit 27 includes a laser driving circuit 26, an LD 25, a selfoc collimating lens 24, and an optical fiber coupler 23. A light receiving element 6 is arranged on the reflected light path of the cantilever 1 using the optical lever method. Also in this case, similarly to the above-described fourth embodiment, the LD 25 and the light receiving element 6
The wavelengths to which the sample 3 is not exposed include the emission wavelength and the wavelength of the light receiving sensitivity.

【0052】ここで、波長変換部材45の働きについて
説明する。LD25から出射した赤外光は、光ファイバ
19を介してセルフォックレンズ20から出射して片持
ち梁1の方向に向かう。このとき、赤外光が通常の測定
位置となる探針領域A内に照射されていれば何ら問題な
いが、その赤外光が探針領域Aから外れた領域すなわち
波長変換部材45上に照射されていればその照射位置で
赤外光が可視光に変換され光ることになる。このように
光ることは、赤外光が正常な照射位置から外れているこ
とを意味するため、セルフォックレンズ20の位置を図
示しないステージを用い、波長変換部材45上の光って
いる位置を探針領域A内に導くように調整する。このよ
うに、測定用して用いられる赤外光の片持ち梁1上での
位置合わせを、単に肉眼により又は光学顕微鏡を用いて
簡単に行うことができるため、赤外スコープや可視光を
発する調整用光源をわざわざ別個に設ける必要がなくな
る。これにより、位置合わせが簡単に行え、小型で軽量
な装置を提供することができる。
Here, the function of the wavelength conversion member 45 will be described. The infrared light emitted from the LD 25 is emitted from the selfoc lens 20 via the optical fiber 19 and travels toward the cantilever 1. At this time, there is no problem if the infrared light is applied to the probe area A which is a normal measurement position, but the infrared light is applied to an area outside the probe area A, that is, on the wavelength conversion member 45. If so, the infrared light is converted to visible light at the irradiation position and emits light. Since shining in this way means that the infrared light is out of the normal irradiation position, the position of the selfoc lens 20 is searched for the shining position on the wavelength conversion member 45 using a stage (not shown). It is adjusted so as to be guided into the needle area A. As described above, the alignment of the infrared light used for measurement on the cantilever 1 can be simply performed by the naked eye or by using an optical microscope, so that an infrared scope or visible light is emitted. It is not necessary to separately provide the adjustment light source. This makes it possible to provide a small and lightweight device that can be easily positioned.

【0053】次に、波長変換部材45の材料について説
明する。波長変換部材45の材料は、光源として用いら
れるLD25の発光波長に対応して選択される。まず、
LD25が紫外光の領域、特に、発光波長が185n
m,254nmの場合には、波長変換部材45は表7、
表8に示すような組成(蛍光材料)により形成される。
Next, the material of the wavelength conversion member 45 will be described. The material of the wavelength conversion member 45 is selected according to the emission wavelength of the LD 25 used as a light source. First,
When the LD 25 emits ultraviolet light, in particular, the emission wavelength is 185 n.
In the case of m, 254 nm, the wavelength conversion member 45 is as shown in Table 7,
It is formed by a composition (fluorescent material) as shown in Table 8.

【0054】[0054]

【表7】 [Table 7]

【0055】[0055]

【表8】 [Table 8]

【0056】LD25が紫外光の領域、特に、発光波長
が297nm,313nm,365nmの場合、また、
400nm以下の場合には、波長変換部材45は表9に
示すような組成(蛍光材料)からなる。
When the LD 25 emits ultraviolet light, particularly when the emission wavelengths are 297 nm, 313 nm, and 365 nm,
When the wavelength is 400 nm or less, the wavelength conversion member 45 is made of a composition (fluorescent material) as shown in Table 9.

【0057】[0057]

【表9】 [Table 9]

【0058】LD25が赤外光の領域、特に、発光波長
が800nm以上の場合には、波長変換部材45は表1
0に示すような組成(蛍光材料)からなる。
When the LD 25 is in the infrared light region, in particular, when the emission wavelength is 800 nm or more, the wavelength conversion member 45 is
0 (fluorescent material).

【0059】[0059]

【表10】 [Table 10]

【0060】LD25が赤外光の領域、特に、発光波長
が800nm以上の場合には、波長変換部材45は表1
1に示すような組成(非線形光学材料)からなる。
When the LD 25 is in the infrared light region, in particular, when the emission wavelength is 800 nm or more, the wavelength conversion member 45 is
It consists of a composition (nonlinear optical material) as shown in FIG.

【0061】[0061]

【表11】 [Table 11]

【0062】上述した表7〜表11からわかるように、
波長変換部材45の材料をLD25の発光波長に対応し
て適宜選択することによって、効率良く発光させること
ができる。なお、このような材料の他に、有機非線形光
学材料を用いるようにしてもよい。
As can be seen from Tables 7 to 11 above,
Efficient light emission can be achieved by appropriately selecting the material of the wavelength conversion member 45 according to the emission wavelength of the LD 25. Note that, in addition to such a material, an organic nonlinear optical material may be used.

【0063】次に、本発明のさらに別の実施の形態を図
11に基づいて説明する。なお、前述した各実施の形態
と同一部分についての説明は省略し、その同一部分につ
いては同一符号を用いる。
Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The description of the same parts as those in each of the above-described embodiments is omitted, and the same reference numerals are used for the same parts.

【0064】片持ち梁1の上部には、一定間隔を開けて
遮蔽部材としての遮蔽板46が配置されている。この遮
蔽板46の先端領域には穴47が形成されている。この
穴47の直下の片持ち梁1の領域が、その梁の曲がりを
検出するための光が照射される探針領域Aとされてい
る。また、遮蔽板46上の穴47を除く領域には、入射
した光を可視光に変換する波長変換部材45が設けられ
ている。
A shielding plate 46 as a shielding member is disposed above the cantilever 1 at regular intervals. A hole 47 is formed in a tip region of the shielding plate 46. The area of the cantilever 1 immediately below the hole 47 is a probe area A to which light for detecting bending of the beam is irradiated. In a region other than the hole 47 on the shielding plate 46, a wavelength conversion member 45 for converting incident light into visible light is provided.

【0065】このように波長変換部材45を有する遮蔽
板46を片持ち梁1の上部に配置させたことによって、
前述した第五の実施の形態(図10参照)と同様に、力
検出用の赤外光が波長変換部材45上に照射されるとそ
の部分が可視光となって光るため、片持ち梁1の位置合
わせを肉眼により行うことができる。また、波長変換部
材45は、片持ち梁1上に直接形成されておらず、別個
に配置された遮蔽板46上に形成されているため、片持
ち梁1の設計・製作上の制約が少なくなり自由度を高め
ることができる。なお、本実施の形態では、遮蔽部材
は、片持ち梁1の上部だけを覆う遮蔽板46としたが、
これに限るものではなく、片持ち梁1の全部の領域を覆
うようにしてもよい。
By disposing the shielding plate 46 having the wavelength conversion member 45 above the cantilever 1 as described above,
As in the fifth embodiment described above (see FIG. 10), when infrared light for force detection is irradiated onto the wavelength conversion member 45, the portion becomes visible light and shines. Can be visually adjusted. In addition, since the wavelength conversion member 45 is not formed directly on the cantilever 1 but is formed on a shielding plate 46 that is separately disposed, there are few restrictions on the design and manufacturing of the cantilever 1. The degree of freedom can be increased. In the present embodiment, the shielding member is the shielding plate 46 that covers only the upper part of the cantilever 1;
The present invention is not limited to this, and may cover the entire area of the cantilever 1.

【0066】次に、本発明のさらに別の実施の形態を図
12及び図13に基づいて説明する。なお、前述した各
実施の形態と同一部分についての説明は省略し、その同
一部分については同一符号を用いる。
Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The description of the same parts as those in each of the above-described embodiments is omitted, and the same reference numerals are used for the same parts.

【0067】片持ち梁1の周囲は、遮蔽部材としてのシ
ールドボックス48により覆われている。このシールド
ボックス48は、導電材料からなり、板厚が厚く高い剛
性をもっている。シールドボックス48の先端には穴4
7が形成され、この穴47を除く上面側には波長変換部
材45が設けられている。また、シールドボックス48
と片持ち梁1とはリード線49により接続され、これに
よりシールドボックス48と、片持ち梁1と、探針2と
は、同電位に設定されている。
The periphery of the cantilever 1 is covered by a shield box 48 as a shielding member. The shield box 48 is made of a conductive material and has a large thickness and high rigidity. Hole 4 at the end of shield box 48
The wavelength conversion member 45 is provided on the upper surface side excluding the hole 47. In addition, shield box 48
The cantilever 1 and the cantilever 1 are connected by a lead wire 49, so that the shield box 48, the cantilever 1 and the probe 2 are set to the same potential.

【0068】このように波長変換部材45を設けたこと
によって、力検出用の赤外光が本来照射されるべき片持
ち梁1上の探針領域Aに位置するように、肉眼により位
置合わせをすることができる。また、シールドボックス
48は高剛性とされているため、そのシールドボックス
48と周辺機器(図示せず)との間で静電力が作用して
も、シールドボックス48が振動するようなことがな
く、これに伴い片持ち梁1も振動しない。さらに、シー
ルドボックス48と片持ち梁1と探針2とは同電位に設
定されているため、片持ち梁1の裏面(探針2が形成さ
れた面と反対側の面)と周辺機器との間で静電引力が作
用するようなことがなく、これにより、静電引力は探針
2と試料表面との間でのみ作用するため、測定誤差が生
じるようなことがない。なお、片持ち梁1上に波長変換
部材45を直接形成していないため、設計・製作の自由
度を高めることができる。
By providing the wavelength conversion member 45 in this manner, the alignment with the naked eye can be performed so as to be located in the probe area A on the cantilever 1 to which the infrared light for force detection should be originally irradiated. can do. Further, since the shield box 48 is highly rigid, the shield box 48 does not vibrate even when an electrostatic force acts between the shield box 48 and a peripheral device (not shown). Accordingly, the cantilever 1 does not vibrate. Furthermore, since the shield box 48, the cantilever 1 and the probe 2 are set to the same potential, the back surface of the cantilever 1 (the surface opposite to the surface on which the probe 2 is formed) and peripheral devices Since no electrostatic attraction acts between the probe 2 and the probe, the electrostatic attraction acts only between the probe 2 and the sample surface, so that no measurement error occurs. Since the wavelength conversion member 45 is not directly formed on the cantilever 1, the degree of freedom in design and manufacture can be increased.

【0069】また、図13は、図12の変形例を示すも
のである。シールドボックス48に開けられた穴47の
領域に、透明な導電材料からなる透明導電膜50を設け
て上面側を塞いだ状態にする。この透明導電膜50はシ
ールドボックス48と同電位とされている。このように
探針領域Aを塞いだ状態にすることによって、片持ち梁
1の裏面と周辺機器との間に作用する静電力をさらに小
さくさせることができ、これにより測定精度を一段と向
上させることができる。
FIG. 13 shows a modification of FIG. A transparent conductive film 50 made of a transparent conductive material is provided in a region of the hole 47 opened in the shield box 48 so that the upper surface side is closed. This transparent conductive film 50 has the same potential as the shield box 48. By thus closing the probe area A, it is possible to further reduce the electrostatic force acting between the back surface of the cantilever 1 and the peripheral device, thereby further improving the measurement accuracy. Can be.

【0070】[0070]

【発明の効果】請求項1記載の発明は、測定用光源及び
受光素子を試料が感光しない波長にその発光波長及び受
光感度の波長があるようにしたので、試料表面の状態が
光源の光によって乱されるようなことがなくなり特に低
電圧の表面電位測定として使用される場合における測定
精度を高めることができ、また、光源ユニット内に、力
検出用の光を発する測定用光源と、照射位置調整用の可
視光を発する調整用光源とを設けたので、測定用光源か
ら発せられる光の片持ち梁上に照射される照射位置及び
受光素子への入射位置を肉眼により確認しながら容易に
位置合わせを行うことができる。
According to the first aspect of the present invention, the light source for measurement and the light receiving element are set so that the wavelength at which the sample is not exposed has the wavelength of the light emission and the light receiving sensitivity. It is possible to enhance the measurement accuracy especially when used as a low-voltage surface potential measurement without being disturbed, and a measurement light source that emits light for force detection and an irradiation position in the light source unit. An adjustment light source that emits visible light for adjustment is provided, so that the position of the light emitted from the measurement light source on the cantilever and the position of incidence on the light receiving element can be easily checked with the naked eye. Matching can be performed.

【0071】請求項2記載の発明は、光源及び受光素子
を試料が感光しない波長に対応した材料により形成した
ので、試料表面の状態が光源の光によって乱されるよう
なことがなくなり測定精度を一段と高めることができ、
また、光源から出射した光を片持ち梁上の波長変換部材
に照射して可視光に変換するようにしたので、測定用光
源から発せられる光の照射位置の調整を一段と容易に行
うことができる。
According to the second aspect of the present invention, since the light source and the light receiving element are formed of a material corresponding to a wavelength to which the sample is not exposed, the state of the sample surface is not disturbed by the light of the light source and the measurement accuracy is improved. Can be further enhanced,
In addition, since the light emitted from the light source is irradiated to the wavelength conversion member on the cantilever and converted into visible light, the irradiation position of the light emitted from the measurement light source can be more easily adjusted. .

【0072】請求項3記載の発明は、光源及び受光素子
を試料が感光しない波長にその発光波長及び受光感度の
波長があるようにしたので、試料表面の状態が光源の光
によって乱されるようなことがなくなり測定精度を一段
と高めることができ、また、光源から出射した光を遮蔽
部材上に設けられた波長変換部材に照射して可視光に変
換するようにしたので、測定用光源から発せられる光の
照射位置の調整を一段と容易に行うことができ、さら
に、波長変換部材を片持ち梁上ではなく遮蔽部材上に設
けるようにしたので、探針及び片持ち梁の設計製作上の
自由度を高めることができる。
According to the third aspect of the present invention, the light source and the light receiving element are set so that the wavelength at which the sample is not exposed has the emission wavelength and the light receiving sensitivity wavelength, so that the state of the sample surface is disturbed by the light from the light source. The measurement accuracy can be further improved, and the light emitted from the light source is radiated to the wavelength conversion member provided on the shielding member to be converted into visible light. The light irradiation position can be adjusted more easily, and the wavelength conversion member is provided not on the cantilever but on the shielding member, which allows freedom in designing and manufacturing the probe and the cantilever. The degree can be increased.

【0073】請求項4記載の発明は、光源及び受光素子
を試料が感光しない波長に対応した材料により形成した
ので、試料表面の状態が光源の光によって乱されるよう
なことがなくなり測定精度を一段と高めることができ、
また、光源から出射した光を遮蔽部材上に設けられた波
長変換部材に照射して可視光に変換するようにしたの
で、測定用光源から発せられる光の照射位置の調整を一
段と容易に行うことができ、さらに、波長変換部材を片
持ち梁上ではなく遮蔽部材上に設けるようにしたので、
探針及び片持ち梁の設計製作上の自由度を高めることが
でき、さらにまた、片持ち梁と周辺機器との間で働く静
電引力を小さくすることができるので、この静電引力に
よる測定誤差をなくし、測定精度を高めることができ
る。
According to the fourth aspect of the present invention, since the light source and the light receiving element are formed of a material corresponding to a wavelength to which the sample is not exposed, the state of the sample surface is not disturbed by the light of the light source and the measurement accuracy is improved. Can be further enhanced,
In addition, since the light emitted from the light source is applied to the wavelength conversion member provided on the shielding member and is converted into visible light, the irradiation position of the light emitted from the measurement light source can be more easily adjusted. In addition, since the wavelength conversion member is provided not on the cantilever but on the shielding member,
The degree of freedom in designing and manufacturing the probe and the cantilever can be increased, and the electrostatic attraction between the cantilever and the peripheral device can be reduced. Errors can be eliminated and measurement accuracy can be increased.

【0074】請求項5記載の発明は、試料の感光材料の
感光感度が400nm付近のものに対しては600nm
以上の発光波長をもつ光源を用い、試料の感光材料の感
光感度が600nm付近のものに対しては400nm以
下の発光波長をもつ光源を用いるようにしたので、光源
の光により試料の状態が乱されるようなことがなくな
り、これにより一段と正確な測定を行うことができる。
According to a fifth aspect of the present invention, a light-sensitive material of a sample having a photosensitivity of around 400 nm is 600 nm.
Since a light source having the above emission wavelength is used, and a light source having an emission wavelength of 400 nm or less is used for a photosensitive material having a photosensitive sensitivity of around 600 nm, the state of the sample is disturbed by the light from the light source. As a result, the measurement can be performed more accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態である物理量測定装置を
示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a physical quantity measurement device according to an embodiment of the present invention.

【図2】感光体の分光感度を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating spectral sensitivity of a photoconductor.

【図3】光源ユニットを示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a light source unit.

【図4】図3の光源ユニットを備えた物理量測定装置を
示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a physical quantity measurement device including the light source unit of FIG. 3;

【図5】人間が感じる波長領域の視感度を示す特性図で
ある。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing luminosity in a wavelength region felt by humans.

【図6】光源ユニットを示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a light source unit.

【図7】図6の光源ユニットを備えた物理量測定装置を
示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a physical quantity measurement device including the light source unit of FIG. 6;

【図8】フォトサーマル法を適用した物理量測定装置を
示す構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram showing a physical quantity measuring device to which a photothermal method is applied.

【図9】本発明の別の実施の形態を示すものであり、
(a)は片持ち梁の断面図、(b)はその上面図であ
る。
FIG. 9 illustrates another embodiment of the present invention;
(A) is sectional drawing of a cantilever, (b) is the top view.

【図10】図9の片持ち梁を備えた物理量測定装置を示
す構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a physical quantity measurement device including the cantilever of FIG. 9;

【図11】本発明のさらに別の実施の形態を示すもので
あり、(a)は片持ち梁の断面図、(b)はその上面図
である。
11 shows still another embodiment of the present invention, wherein (a) is a cross-sectional view of a cantilever, and (b) is a top view thereof. FIG.

【図12】本発明のさらに別の実施の形態を示すもので
あり、(a)は片持ち梁の断面図、(b)はその上面図
である。
12 shows still another embodiment of the present invention, wherein (a) is a cross-sectional view of a cantilever, and (b) is a top view thereof. FIG.

【図13】図12の変形例を示すものであり、(a)は
片持ち梁の断面図、(b)はその上面図である。
13 shows a modification of FIG. 12, in which (a) is a cross-sectional view of a cantilever, and (b) is a top view thereof.

【図14】従来の光テコ法による基本的な検出原理を示
す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a basic detection principle by a conventional optical lever method.

【図15】図14の光テコ法による検出光学系を応用し
た従来例を示す断面図である。
15 is a cross-sectional view showing a conventional example to which the detection optical system based on the optical lever method shown in FIG. 14 is applied.

【図16】従来の物理量測定装置を示す回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram showing a conventional physical quantity measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 片持ち梁(バネ) 2 探針 3 試料 6 受光素子 25 測定用光源 28 調整用光源 45 波長変換部材 46,48 遮蔽部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cantilever (spring) 2 Probe 3 Sample 6 Light receiving element 25 Light source for measurement 28 Light source for adjustment 45 Wavelength conversion members 46, 48 Shielding member

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 探針が取付けられたバネを有し、その探
針とこれに対向配置された試料の表面との間に作用する
力による前記バネの曲がり又は振動又は振動の変化を光
学的手法を用いて検出することにより前記試料の物理量
を測定する物理量測定装置において、前記試料が感光し
ない波長の光を発する測定用光源と、可視光を発する調
整用光源とを有し、前記測定用光源が測定時に照射され
る位置に可視光が照射され、前記試料が感光しない波長
に感度を有する受光素子を設けたことを特徴とする物理
量測定装置。
The present invention has a spring to which a probe is attached, and which bends or vibrates or changes in vibration of the spring due to a force acting between the probe and a surface of a sample arranged opposite to the probe. In a physical quantity measurement device that measures the physical quantity of the sample by detecting using a technique, the physical quantity measuring device having a measurement light source that emits light having a wavelength at which the sample is not exposed, and an adjustment light source that emits visible light, A physical quantity measuring device, comprising: a light receiving element having a wavelength at which the light source is irradiated with visible light at the time of measurement and having a wavelength at which the sample is not exposed.
【請求項2】 探針が取付けられたバネを有し、その探
針とこれに対向配置された試料の表面との間に作用する
力による前記バネの曲がり又は振動又は振動の変化を光
学的手法を用いて検出することにより前記試料の物理量
を測定する物理量測定装置において、前記試料が感光し
ない波長の光を発する測定用光源と、前記試料が感光し
ない波長に感度を有する受光素子とを備え、前記バネ上
の前記測定用光源から発する光が照射される部分以外に
その測定用光源から発する光を可視光に変換する波長変
換部材を設けたことを特徴とする物理量測定装置。
2. A method according to claim 1, wherein the probe has a spring attached thereto, and the spring bends or vibrates due to a force acting between the probe and a surface of the sample disposed opposite to the probe. In a physical quantity measuring device that measures the physical quantity of the sample by detecting using a technique, a light source for measurement that emits light having a wavelength at which the sample is not sensitive, and a light receiving element having sensitivity to a wavelength at which the sample is not sensitive, A physical quantity measuring device provided with a wavelength conversion member for converting light emitted from the measurement light source into visible light, in addition to a portion of the spring on which the light emitted from the measurement light source is irradiated.
【請求項3】 探針が取付けられたバネを有し、その探
針とこれに対向配置された試料の表面との間に作用する
力による前記バネの曲がり又は振動又は振動の変化を光
学的手法を用いて検出することにより前記試料の物理量
を測定する物理量測定装置において、前記試料が感光し
ない波長の光を発する測定用光源と、前記試料が感光し
ない波長に感度を有する受光素子とを有し、前記バネの
探針領域を除く一部又は全部の領域を覆う遮蔽部材を設
け、この遮蔽部材上に前記測定用光源の光を可視光に変
換する波長変換部材を設けたことを特徴とする物理量測
定装置。
3. A spring having a probe attached thereto, wherein the spring bends or vibrates due to a force acting between the probe and a surface of a sample disposed opposite to the probe, and a change in vibration is optically detected. In a physical quantity measuring device for measuring a physical quantity of the sample by detecting using a technique, there is provided a measuring light source for emitting light having a wavelength at which the sample is not sensitive, and a light receiving element having sensitivity to a wavelength at which the sample is not sensitive. A shielding member that covers a part or all of the spring except for a probe region is provided, and a wavelength conversion member that converts light of the measurement light source into visible light is provided on the shielding member. Physical quantity measurement device.
【請求項4】 探針が取付けられたバネを有し、その探
針とこれに対向配置された試料の表面との間に作用する
力による前記バネの曲がり又は振動又は振動の変化を光
学的手法を用いて検出することにより前記試料の物理量
を測定する物理量測定装置において、前記試料が感光し
ない波長の光を発する測定用光源と、前記試料が感光し
ない波長に感度を有する受光素子とを有し、前記バネの
探針領域を除く前記バネの一部又は全部の領域を覆う前
記バネよりも高い剛性をもつ導電材料により形成された
遮蔽部材を設け、この遮蔽部材上に前記測定用光源の光
を可視光に変換する波長変換部材を設け、この波長変換
部材を有する遮蔽部材を前記バネ及び前記探針と同電位
に設定したことを特徴とする物理量測定装置。
4. A method according to claim 1, wherein the probe has a spring attached thereto, and the spring bends or vibrates due to a force acting between the probe and a surface of the sample arranged opposite thereto. In a physical quantity measuring device for measuring a physical quantity of the sample by detecting using a technique, there is provided a measuring light source for emitting light having a wavelength at which the sample is not sensitive, and a light receiving element having sensitivity to a wavelength at which the sample is not sensitive. A shield member made of a conductive material having a higher rigidity than the spring covering a part or the whole area of the spring except for a probe area of the spring is provided. A physical quantity measuring device comprising: a wavelength conversion member for converting light into visible light; and a shielding member having the wavelength conversion member set to the same potential as the spring and the probe.
【請求項5】 試料が感光しない光源の発光波長を、4
00nm以下、又は、600nm以上の値としたことを
特徴とする請求項1,2,3又は4記載の物理量測定装
置。
5. An emission wavelength of a light source to which a sample is not exposed is set to 4
5. The physical quantity measuring device according to claim 1, wherein the value is not more than 00 nm or not less than 600 nm.
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