JP2017116459A - 光学特性測定装置および光学系 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本実施の形態に従う光学特性測定装置(以下、「測定装置」とも略称する。)の採用する構成の概要について説明する。
図1は、実施の形態1に従う測定装置100Aの装置構成を示す模式図である。図1を参照して、測定装置100Aは、サンプルSMPからのサンプル光を取得して、サンプルSMPの反射率や屈折率、消衰係数、膜厚といった光学特性を出力する。
上述の実施の形態1に従う測定装置100Aでは、対物レンズ12として屈折型レンズを用いる構成について例示したが、これに代えて、反射対物レンズを用いるようにしてもよい。
上述の実施の形態1の変形例1に従う測定装置100Bでは、反射対物レンズとしてカセグレイン型を採用した構成について例示したが、他の種類の反射対物レンズを用いるようにしてもよい。
上述の実施の形態1に従う測定装置100Aでは、対物レンズ12および曲面ミラー20が同一の光軸上に配置される構成について例示したが、これに代えて、より小型化に適した構成を採用してもよい。
上述の実施の形態2に従う測定装置100Dでは、対物レンズ12として屈折型レンズを用いる構成について例示したが、これに代えて、反射対物レンズを用いるようにしてもよい。図6は、実施の形態2の変形例1に従う測定装置100Eの装置構成を示す模式図である。図6を参照して、測定装置100Eは、図5に示す測定装置100Dに比較して、反射対物レンズ13を含むヘッド部10が採用されている点が異なっている。それ以外の構成については、図5に示す測定装置100Dと同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。また、反射対物レンズ13については、図2および図3を参照して説明したので、ここでは、詳細な説明は繰り返さない。
上述の実施の形態2の変形例1に従う測定装置100Dでは、反射対物レンズとしてカセグレイン型を採用した構成について例示したが、他の種類の反射対物レンズを用いるようにしてもよい。
次に、本実施の形態に従う測定装置100A〜100F(以下、「測定装置100」とも総称する。)を用いた測定手順について説明する。図8は、本実施の形態に従う測定装置100を用いた測定手順の一例を示すフローチャートである。
次に、対物レンズのサンプルSMPに対するフォーカス調整について説明する。本実施の形態に従う測定装置では、サンプルSMPに照射される測定光の像に基づいて、フォーカス調整を実施する。すなわち、測定光自体のパターンをフォーカス状態であるか否かの判断に用いる。
図9は、本実施の形態に従う測定装置からサンプルに照射された測定光の状態の一例を示す図である。図9(A)は、対物レンズがサンプルに対してフォーカスしている状態を示し、図9(B)は、対物レンズがサンプルに対してフォーカスしている状態からずれている状態を示す。
フォーカス調整方法(その1)は、情報処理装置50が位置コントローラ52およびカメラ28と遣り取りすることでフォーカス調整を行なう場合の処理手順を示す。
図13は、本実施の形態に従う測定装置におけるフォーカス調整方法(その1)の処理手順を示すフローチャートである。図13に示す処理手順は、図8に示すステップS2およびステップS6のより詳細な内容に相当する。
(i3:フォーカス調整方法(その2))
上述のフォーカス調整方法(その1)では、情報処理装置50がカメラ28および位置コントローラ52に対してそれぞれ指令を与える構成例を示したが、位置コントローラ52とカメラ28とを関連付けることで、より正確な撮像位置を制御するようにしてもよい。
(i4:探索手順)
フォーカス調整による焦点位置の探索は、一度で完了してもよいが、より精度を高めるためには、複数回にわたって探索するようにしてもよい。複数回にわたって焦点位置を探索する場合の処理について説明する。
本実施の形態に従う測定装置は、対物レンズから受光部である分光器までの光学経路を正確に調整する必要がある。以下、この光学経路の調整方法について説明する。
本実施の形態に従う測定装置は、対物レンズを含むヘッド部を移動させるだけで、サンプルSMPに対するフォーカス調整が可能である。このヘッド部の移動によるフォーカス調整の効果について、確認した実験結果を以下に示す。以下に示す実験結果は、図5に示す測定装置100Dを用いて測定したものである。
本実施の形態に従う測定装置は、サンプルからの測定光を平行光に変換する対物レンズと、対物レンズからの平行光を反射することで収束光に変換する反射型レンズとの組合せからなる新たな光学系を採用する。平行光の光軸に沿って対物レンズを移動させることで、サンプルに対するフォーカス調整を行なうことができる。
Claims (10)
- 被測定物からの測定光を平行光に変換する第1の光学素子と、
前記第1の光学素子からの平行光を反射することで収束光に変換する反射型レンズと、
前記反射型レンズからの収束光を受光する受光部と、
前記被測定物に対する前記第1の光学素子の相対位置を変化させる駆動機構とを備える、光学特性測定装置。 - 前記第1の光学素子と前記反射型レンズとの間の光学経路上に配置され、前記第1の光学素子からの平行光を反射することで伝搬方向を変化させる第2の光学素子をさらに備える、請求項1に記載の光学特性測定装置。
- 前記第1の光学素子は、各々の中心軸が前記平行光の光軸と一致するように配置された凸面反射ミラーおよび凹面反射ミラーの組を含む、請求項1または2に記載の光学特性測定装置。
- 前記第1の光学素子は、前記反射型レンズに対応付けて配置される曲面ミラーと、当該曲面ミラーと組み合わせられる折り曲げミラーとを含む、請求項1または2に記載の光学特性測定装置。
- 前記受光部は、前記反射型レンズから受光した光に含まれる波長スペクトルを出力する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学特性測定装置。
- 前記被測定物に照射する測定光を発生する第1の光源と、
前記反射型レンズから前記受光部までの光学経路上に配置されるとともに、前記第1の光源と光学的に接続されるビームスプリッタとをさらに備える、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学特性測定装置。 - 少なくとも可視域を波長成分に含む観測光を発生する第2の光源をさらに備え、
前記第1の光源は、前記被測定物から測定すべき光学特性に応じた波長成分を含む前記測定光を発生する、請求項6に記載の光学特性測定装置。 - 前記被測定物に照射される測定光の像を観測する観測手段をさらに備える、請求項7に記載の光学特性測定装置。
- 前記観測手段により観測された像の鮮鋭度に基づいて前記駆動機構を駆動することで、前記被測定物に対する前記第1の光学素子と相対位置を決定する制御手段をさらに備える、請求項8に記載の光学特性測定装置。
- 被測定物からの測定光を平行光に変換する第1の光学素子と、
前記第1の光学素子からの平行光を反射することで収束光に変換する反射型レンズと、
前記反射型レンズからの収束光を受光する受光部とを備える、光学系。
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