JP3213503B2

JP3213503B2 - 物理量測定装置

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Publication number: JP3213503B2
Application number: JP00378595A
Authority: JP
Inventors: 淳一高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 2001-10-02
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: JPH08170906A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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。

【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６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。

【０００３】図７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。

【０００４】図８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Ｖ₀ 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
Ｖ₂₂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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図７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。

【０００６】また、図８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。

【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。

【０００８】また、図８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を
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。

【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、前記バネから離間した位置に
測定用光源と可視光を発する調整用光源とを有する光源
ユニットを固定的に配置させ、前記バネに近接対向した
位置に出射部を有しこの出射部と前記光源ユニットとの
間を光導波路により接続した光伝送部を設け、この光伝
送部を介して前記試料に照射された反射光を受光する受
光素子を設け、前記測定用光源の発光波長を前記試料が
感光しない波長とし、前記受光素子が感度を有する波長
を前記試料が感光しない波長とし、前記光源ユニット
に、前記調整用光源から出射される前記可視光と前記測
定用光源から出射される光とを前記光伝送部に導く光結
合器を設け、感光性材料である前記試料の物理量を測定
するようにした。

【００１０】請求項２記載の発明では、請求項１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、４
００ｎｍ以下、又は、６００ｎｍ以上の値とした。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明においては、レーザ駆動回
路により駆動され測定用光源から発せられた光は、光源
ユニット外部の光伝送部に導かれ、その光導波路内を伝
搬していき、その光導波路の一端の出射部から出た光は
バネ（以下、片持ち梁と呼ぶ）の先端部に照射され、こ
の片持ち梁により反射された光は受光素子に検出され、
この検出された信号をもとに探針の変位又は振動又は振
動の変化が測定される。このように測定用光源とレーザ
駆動回路とは光源ユニット内に設けられ、光導波路を介
して片持ち梁と光学的に接続されているため、片持ち梁
と距離的に離れて設置できる。従って、探針付近で生じ
るスパークによる電磁ノイズ等が伝搬されることがな
い。また、測定用光源から発せられた感光性材料である
試料（例えば、感光体ドラム）が感光しない波長の光
は、力が作用する片持ち梁に導かれ、この片持ち梁によ
り反射された光は試料が感光しない波長の感度を有する
受光素子に検出される。このように試料が感光しない波
長の光を用いることによって、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る。さらに、調
整用光源から出射した可視光は光結合器を介して光源ユ
ニットから光伝送部に導かれ、光導波路の一端の出射部
から出射して力が作用する片持ち梁に導かれる。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。

【００１２】請求項２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。

【００１３】

【実施例】本発明の前提となる構成例を図１に基づいて
説明する。なお、前述した従来例（図６〜図８）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。

【００１４】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８参照）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２
１を構成している。

【００１５】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。

【００１６】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Ｖ₀ として出力される。その後の処理は
図８と同様に行われる。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】本実施例では、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（ＬＤ２
５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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【表１】

【表２】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。

【表３】

【表４】また、図２において、、の物質に関しては４００ｎ
ｍ以下の波長に対して感度が低いことから、その４００
ｎｍ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。

【表５】

【表６】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。

【００２３】次に、本発明の一実施例を図３〜図５に基
づいて説明する。なお、前述した各実施例と同一部分に
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。

【００２４】図３に示すように、測定用光源としてのＬ
Ｄ２５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２８（以下、ＬＤ
という）が設けられている。このＬＤ２８としては、６
７０ｎｍ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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、レーザ駆動回路
で駆動されることにより測定用光源から発せられた光を
光源ユニット外部の光伝送部に導き、その光導波路の一
端の出射部から出た光を片持ち梁の先端に照射して片持
ち梁の曲がりを検出するようにしたので、探針と試料表
面との間の高電圧放電によって電磁ノイズが生じても、
その電磁ノイズが光源ユニット側に伝搬されることがな
くなり、これにより、測定用光源が電磁ノイズ等により
破壊されるようなことがなくなるため、大型の試料に対
しても十分測定が可能な信頼性の高い装置を提供するこ
とができる。また、レーザ駆動回路と光源とを光テコ光
学系から離間した位置の光源ユニット内に設け、この光
源ユニットからの光を光導波路を介して伝送するように
したので、光源ユニットの配設位置の自由度を高め、装
置の小型化を図ることができる。また、測定用光源の発
光波長を試料が感光しない波長とすると共に、その光源
からの光を受光する受光素子も試料が感光しない波長に
感度を有するようにしたので、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、これにより
測定精度が一段と高い装置を提供することができる。さ
らに、光源ユニット内に、可視光を発する調整用光源
と、この調整用光源から出射される可視光又は測定用光
源から出射される光を光伝送部に導くための光結合部と
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。

【００３０】請求項２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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の前提となる構成例である物理量測定装
置を示す構成図である。

【図２】感光体の分光感度を示す特性図である。

【図３】本発明の一実施例である光源ユニットを示す構
成図である。

【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。

【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。

【図６】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。

【図７】図６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。

【図８】従来の物理量測定装置を示す回路図である。

【符号の説明】

１片持ち梁（バネ）２探針３試料６受光素子１９光導波路２０出射部２１光伝送部２５測定用光源２７光源ユニット２８調整用光源３２光結合器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−221846（ＪＰ，Ａ) 特開平３−259728（ＪＰ，Ａ) 特開平５−306925（ＪＰ，Ａ) 特開平５−149988（ＪＰ，Ａ) 特開平５−273276（ＪＰ，Ａ) 特開平５−28550（ＪＰ，Ａ) 特開平５−198019（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 13/10 - 13/24 G12B 21/00 - 21/24 G01B 7/34 G01B 21/30 G01B 11/00 H01J 37/28 G01D 5/26 G01R 29/12 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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、前記バネから離間
した位置に測定用光源と可視光を発する調整用光源とを
有する光源ユニットを固定的に配置させ、前記バネに近
接対向した位置に出射部を有しこの出射部と前記光源ユ
ニットとの間を光導波路により接続した光伝送部を設
け、この光伝送部を介して前記試料に照射された反射光
を受光する受光素子を設け、前記測定用光源の発光波長
を前記試料が感光しない波長とし、前記受光素子が感度
を有する波長を前記試料が感光しない波長とし、前記光
源ユニットに、前記調整用光源から出射される前記可視
光と前記測定用光源から出射される光とを前記光伝送部
に導く光結合器を設け、感光性材料である前記試料の物
理量を測定するようにしたことを特徴とする物理量測定
装置。
【請求項２】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記載の物理量測定装置。