JP3390063B2 - 高感度反射測定装置用の光学系 - Google Patents
高感度反射測定装置用の光学系Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高感度反射測定装置用の
光学系、特に試料に対して高入射角で光を入射させ、そ
の反射光を検知するようにした高感度反射測定装置に用
いる光学系に関する。
光学系、特に試料に対して高入射角で光を入射させ、そ
の反射光を検知するようにした高感度反射測定装置に用
いる光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】試料の吸光特性より該試料の評価を行な
う吸光度測定法は、本来試料の透過光を検出するもので
あるが、例えば赤外線の波長以下の厚さを有する薄膜の
吸収測定を赤外線を用いて行う場合などには不向きであ
る。そこで、近年、赤外分光法において、有効な方法と
して高感度反射法が知られており、この高感度反射測定
法は、試料に対して６０度以上９０度未満の入射角で光
を入射させ、その反射光を検知して試料表面における光
の吸収状態を判断する方法である。
う吸光度測定法は、本来試料の透過光を検出するもので
あるが、例えば赤外線の波長以下の厚さを有する薄膜の
吸収測定を赤外線を用いて行う場合などには不向きであ
る。そこで、近年、赤外分光法において、有効な方法と
して高感度反射法が知られており、この高感度反射測定
法は、試料に対して６０度以上９０度未満の入射角で光
を入射させ、その反射光を検知して試料表面における光
の吸収状態を判断する方法である。
【０００３】ところで、最近の赤外分光法において、Ｆ
Ｔ（Fourier-Transform)方式が用いられるようになり、
この高感度反射測定法はますます注目されるようになっ
ている。さらに、赤外分光法へのＦＴ方式の採用は、顕
微鏡測定への応用も可能とし、各種の赤外顕微鏡測定装
置が市販されるようになってきた。そして、汎用の赤外
分光光度計に用いられる各種の測定方法も顕微鏡測定に
応用されるようになってきている。
Ｔ（Fourier-Transform)方式が用いられるようになり、
この高感度反射測定法はますます注目されるようになっ
ている。さらに、赤外分光法へのＦＴ方式の採用は、顕
微鏡測定への応用も可能とし、各種の赤外顕微鏡測定装
置が市販されるようになってきた。そして、汎用の赤外
分光光度計に用いられる各種の測定方法も顕微鏡測定に
応用されるようになってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
一般的な赤外顕微鏡測定に前記高感度反射法を適用する
ことは、きわめて困難であった。すなわち、赤外顕微鏡
の対物鏡にはカセグレン鏡を用いるのが常識的であり、
このカセグレン鏡を用いて高感度反射法による測定を行
なう場合、上記のように試料に対する光の入射角を６０
度から９０度とする必要があるので、そのカセグレン鏡
は高開口角のものになる。
一般的な赤外顕微鏡測定に前記高感度反射法を適用する
ことは、きわめて困難であった。すなわち、赤外顕微鏡
の対物鏡にはカセグレン鏡を用いるのが常識的であり、
このカセグレン鏡を用いて高感度反射法による測定を行
なう場合、上記のように試料に対する光の入射角を６０
度から９０度とする必要があるので、そのカセグレン鏡
は高開口角のものになる。
【０００５】この高開口角カセグレン鏡は、原理的には
製作が可能であるが、技術的に大変難しくその製作は極
めて困難なものである。さらに、高開口角カセグレン鏡
の場合、その光の拡散性が高いので、光の利用効率が一
般のカセグレン鏡に比較して極端に低下する。しかも、
高感度反射測定装置を顕微鏡測定へ応用することは一般
化するには至っておらず、これは顕微鏡での測定におい
ては、測定装置に対して対物鏡型が要求され、汎用の測
定装置と比較して設置のための制約が多くなるためであ
る。赤外顕微鏡の対物鏡は、反射型で多くの場合従来の
カセグレン鏡が使用されているが、その構成は複雑で、
高価なものとなっている。
製作が可能であるが、技術的に大変難しくその製作は極
めて困難なものである。さらに、高開口角カセグレン鏡
の場合、その光の拡散性が高いので、光の利用効率が一
般のカセグレン鏡に比較して極端に低下する。しかも、
高感度反射測定装置を顕微鏡測定へ応用することは一般
化するには至っておらず、これは顕微鏡での測定におい
ては、測定装置に対して対物鏡型が要求され、汎用の測
定装置と比較して設置のための制約が多くなるためであ
る。赤外顕微鏡の対物鏡は、反射型で多くの場合従来の
カセグレン鏡が使用されているが、その構成は複雑で、
高価なものとなっている。
【０００６】これらは、前記高感度測定法をユニット化
された装置として用いる場合に、同様に問題となるもの
であった。本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は簡単な構成でその製作が非常に
簡単であり、かつ光の利用率を低下させることのない高
感度測定装置用の光学系並びにそれを用いた顕微鏡を提
供することにある。
された装置として用いる場合に、同様に問題となるもの
であった。本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は簡単な構成でその製作が非常に
簡単であり、かつ光の利用率を低下させることのない高
感度測定装置用の光学系並びにそれを用いた顕微鏡を提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る高感度反射測定装置用の光学系は、
試料に対する光の入射角θを６０°≦θ＜９０°とし、
その反射光を検知する高感度反射測定装置用の光学系に
おいて、中央部の所定範囲が開口され、その開口端面よ
りも外側に１つの焦点を有し、前記開口端からの鏡面領
域幅は、該鏡面に適性光源位置から入射された光の反射
光の少なくとも一部が前記焦点へ前記入射角θの範囲で
入射し得る領域幅とされた凹面楕円面鏡を備える。 そし
て、前記焦点位置で前記凹面楕円面鏡の光軸に対し受光
面が垂直となるように試料の設置位置が設定され、前記
凹面楕円面鏡、さらに前記試料面にて反射し、再び前記
凹面楕円面鏡で反射した光を検知用の出射光とする。さ
らに、前記凹面楕円面鏡の２つの焦点のうち鏡面寄りの
第１の焦点が前記試料の設置される焦点位置とされ、他
方の第２の焦点が前記入射光の適性な光源位置とされ、
該第２の焦点に前記検知用の出射光が収束して集光する
ようにしたことを特徴とする。
め、請求項１に係る高感度反射測定装置用の光学系は、
試料に対する光の入射角θを６０°≦θ＜９０°とし、
その反射光を検知する高感度反射測定装置用の光学系に
おいて、中央部の所定範囲が開口され、その開口端面よ
りも外側に１つの焦点を有し、前記開口端からの鏡面領
域幅は、該鏡面に適性光源位置から入射された光の反射
光の少なくとも一部が前記焦点へ前記入射角θの範囲で
入射し得る領域幅とされた凹面楕円面鏡を備える。 そし
て、前記焦点位置で前記凹面楕円面鏡の光軸に対し受光
面が垂直となるように試料の設置位置が設定され、前記
凹面楕円面鏡、さらに前記試料面にて反射し、再び前記
凹面楕円面鏡で反射した光を検知用の出射光とする。さ
らに、前記凹面楕円面鏡の２つの焦点のうち鏡面寄りの
第１の焦点が前記試料の設置される焦点位置とされ、他
方の第２の焦点が前記入射光の適性な光源位置とされ、
該第２の焦点に前記検知用の出射光が収束して集光する
ようにしたことを特徴とする。
【０００８】同じく請求項２に係る高感度反射測定装置
用の光学系は、試料に対する光の入射角θを６０°≦θ
＜９０°とし、その反射光を検知する高感度反射測定装
置用の光学系において、中央部の所定範囲が開口され、
その開口端面よりも外側に１つの焦点を有し、前記開口
端からの鏡面領域幅は、該鏡面に適性光源位置から入射
された光の反射光の少なくとも一部が前記焦点へ前記入
射角θの範囲で入射し得る領域幅とされた凹面放物面鏡
を備える。そして、前記焦点位置で前記凹面放物面鏡の
光軸に対し受光面が垂直になるように試料の設置位置が
設定され、前記凹面放物面鏡、さらに前記試料面にて反
射し、再び前記凹面放物面鏡で反射した光を検知用の出
射光とし、該凹面放物面鏡への入射光並びに出射光は平
行光としたことを特徴とする。
用の光学系は、試料に対する光の入射角θを６０°≦θ
＜９０°とし、その反射光を検知する高感度反射測定装
置用の光学系において、中央部の所定範囲が開口され、
その開口端面よりも外側に１つの焦点を有し、前記開口
端からの鏡面領域幅は、該鏡面に適性光源位置から入射
された光の反射光の少なくとも一部が前記焦点へ前記入
射角θの範囲で入射し得る領域幅とされた凹面放物面鏡
を備える。そして、前記焦点位置で前記凹面放物面鏡の
光軸に対し受光面が垂直になるように試料の設置位置が
設定され、前記凹面放物面鏡、さらに前記試料面にて反
射し、再び前記凹面放物面鏡で反射した光を検知用の出
射光とし、該凹面放物面鏡への入射光並びに出射光は平
行光としたことを特徴とする。
【０００９】同じく請求項３に係る高感度反射測定装置
用の光学系は、試料に対する光の入射角θを６０°≦θ
＜９０°とし、その反射光を検知する高感度反射測定装
置用の光学系において、中央部の所定範囲が開口され、
その開口端面よりも外側に１つの焦点を有し、前記開口
端からの鏡面領域幅は、該鏡面に適性光源位置から入射
された光の反射光の少なくとも一部が前記焦点へ前記入
射角θの範囲で入射し得る領域幅とされた凹面双曲面鏡
を備える。そして、前記焦点位置で前記凹面双曲面鏡の
光軸に対し受光面が垂直になるように試料の設置位置が
設定され、前記凹面双曲面鏡、さらに前記試料面にて反
射し、再び前記凹面双曲面鏡で反射した光を検知用の出
射光とする。 さらに、前記凹面双曲面鏡の２つの焦点の
うち鏡面寄りの第１の焦点が前記試料の設置される焦点
位置とされ、前記凹面双曲面鏡への入射光は、他方の第
２の焦点に向う方向の光としたことを特徴とする。
用の光学系は、試料に対する光の入射角θを６０°≦θ
＜９０°とし、その反射光を検知する高感度反射測定装
置用の光学系において、中央部の所定範囲が開口され、
その開口端面よりも外側に１つの焦点を有し、前記開口
端からの鏡面領域幅は、該鏡面に適性光源位置から入射
された光の反射光の少なくとも一部が前記焦点へ前記入
射角θの範囲で入射し得る領域幅とされた凹面双曲面鏡
を備える。そして、前記焦点位置で前記凹面双曲面鏡の
光軸に対し受光面が垂直になるように試料の設置位置が
設定され、前記凹面双曲面鏡、さらに前記試料面にて反
射し、再び前記凹面双曲面鏡で反射した光を検知用の出
射光とする。 さらに、前記凹面双曲面鏡の２つの焦点の
うち鏡面寄りの第１の焦点が前記試料の設置される焦点
位置とされ、前記凹面双曲面鏡への入射光は、他方の第
２の焦点に向う方向の光としたことを特徴とする。
【００１０】同じく請求項４に係る高感度反射測定装置
用の光学系は、請求項１に記載の高感度反射測定装置用
の光学系において、前記第１及び第２の焦点の間に前記
第２の焦点から発射した光を受光する凸面鏡を前記光軸
上に中心位置を置くように設置する。さらに、該凸面鏡
と前記第２の焦点との間には第２の焦点位置からの発射
光を通過させる開口を有し前記凸面鏡側に鏡面を有する
平面鏡を前記光軸に対し垂直と成るように設置する。そ
して、前記発射光の経路は、前記凸面鏡、平面鏡、凹面
楕円面鏡、試料、凹面楕円面鏡、平面鏡、凸面鏡の順で
入反射されて前記出射光となることを特徴とする。
用の光学系は、請求項１に記載の高感度反射測定装置用
の光学系において、前記第１及び第２の焦点の間に前記
第２の焦点から発射した光を受光する凸面鏡を前記光軸
上に中心位置を置くように設置する。さらに、該凸面鏡
と前記第２の焦点との間には第２の焦点位置からの発射
光を通過させる開口を有し前記凸面鏡側に鏡面を有する
平面鏡を前記光軸に対し垂直と成るように設置する。そ
して、前記発射光の経路は、前記凸面鏡、平面鏡、凹面
楕円面鏡、試料、凹面楕円面鏡、平面鏡、凸面鏡の順で
入反射されて前記出射光となることを特徴とする。
【００１１】
【作用】請求項１乃至３に係る高感度反射測定装置用の
光学系によれば、非球面状の凹面鏡(請求項１の凹面楕
円面鏡、請求項２の凹面放物面鏡、請求項３の凹面双曲
面鏡)を用い、その焦点を中央部の所定範囲に形成され
た開口の開口端面よりも外側に設置したことにより、極
めて簡単な構成で試料に対する入射角６０度以上９０度
未満の入射角の光の入射を行うことが可能となってい
る。すなわち、上記の凹面鏡を単独で設置することのみ
によって入射された検知用の光を反射して試料面に適切
な角度範囲で入射させることができるものである。
光学系によれば、非球面状の凹面鏡(請求項１の凹面楕
円面鏡、請求項２の凹面放物面鏡、請求項３の凹面双曲
面鏡)を用い、その焦点を中央部の所定範囲に形成され
た開口の開口端面よりも外側に設置したことにより、極
めて簡単な構成で試料に対する入射角６０度以上９０度
未満の入射角の光の入射を行うことが可能となってい
る。すなわち、上記の凹面鏡を単独で設置することのみ
によって入射された検知用の光を反射して試料面に適切
な角度範囲で入射させることができるものである。
【００１２】そして、非球面状の凹面鏡の鏡面領域幅
は、適正光源位置から発射された発射光の凹面鏡での反
射光が試料に対して上記の６０度以上９０度未満の範囲
内で入射し得るような領域幅とされているので、適切な
高感度反射測定を行うことのできない上記範囲以外の角
度で入射する光を確実に解消することができる。
は、適正光源位置から発射された発射光の凹面鏡での反
射光が試料に対して上記の６０度以上９０度未満の範囲
内で入射し得るような領域幅とされているので、適切な
高感度反射測定を行うことのできない上記範囲以外の角
度で入射する光を確実に解消することができる。
【００１３】また、上記構成では、非球面状の凹面鏡以
外の部分へも光が入射され、また凹面鏡の中央部に設け
られた開口部分にも光が入射されており、そのような光
の入射は光のロスにつながることとなる。しかしなが
ら、従来のカセグレン鏡型の場合においても、凸面鏡の
中心部分への入射光は凹面鏡の中心穴を通って入射方向
へそのまま戻ってしまう光と凹面鏡からの反射光のうち
凸面鏡自身で受光してカットしてしまう光もある。この
ように、従来のカセグレン鏡型において、凸面鏡に入射
した全光量のうち、試料面に到達し、更に反射して適正
な出射光となる光量は本実施例の光学系に比べ少なく、
特に高開口角カセグレン鏡型のものついては極めて少な
いものとなっている。従って、光の利用率においても従
来のものに比べ、本願の非球面状の凹面鏡単体方式の方
がより向上している。
外の部分へも光が入射され、また凹面鏡の中央部に設け
られた開口部分にも光が入射されており、そのような光
の入射は光のロスにつながることとなる。しかしなが
ら、従来のカセグレン鏡型の場合においても、凸面鏡の
中心部分への入射光は凹面鏡の中心穴を通って入射方向
へそのまま戻ってしまう光と凹面鏡からの反射光のうち
凸面鏡自身で受光してカットしてしまう光もある。この
ように、従来のカセグレン鏡型において、凸面鏡に入射
した全光量のうち、試料面に到達し、更に反射して適正
な出射光となる光量は本実施例の光学系に比べ少なく、
特に高開口角カセグレン鏡型のものついては極めて少な
いものとなっている。従って、光の利用率においても従
来のものに比べ、本願の非球面状の凹面鏡単体方式の方
がより向上している。
【００１４】次に、請求項４に係る高感度反射測定装置
用の光学系によれば、凹面楕円面鏡と第２の焦点との間
に鏡面を第２の焦点側に向けた凸面鏡、その凸面鏡と第
２の焦点との間には入射光の通過用の開口を設けた平面
鏡が設置されている。これにより、検知用の光の経路は
凹面楕円面鏡の光軸上に設置された光源から凸面鏡、平
面鏡、凹面楕円面鏡、試料の順で入反射され、再びその
逆ルートで出射光となる。
用の光学系によれば、凹面楕円面鏡と第２の焦点との間
に鏡面を第２の焦点側に向けた凸面鏡、その凸面鏡と第
２の焦点との間には入射光の通過用の開口を設けた平面
鏡が設置されている。これにより、検知用の光の経路は
凹面楕円面鏡の光軸上に設置された光源から凸面鏡、平
面鏡、凹面楕円面鏡、試料の順で入反射され、再びその
逆ルートで出射光となる。
【００１５】これにより、実際の光源の位置は、第２の
焦点位置ではないが、上記凹面鏡の配置位置並びに平面
鏡の配置位置を調整することにより、凹面楕円面鏡への
入射方向を第２の焦点から光が出射された方向と同様の
方向に設定することができる。これにより、凹面楕円面
鏡に入射された光は適切な角度（６０度以上９０度未満
の入射角）で試料面に入射され、入射とは逆の経路を辿
り収束点へ向う出射光となる。このように、凸面鏡及び
平面鏡の位置の調整により実際の光源位置ではなく第２
の焦点位置に仮想の光源位置を設定することができ、顕
微鏡などの種々の装置に対する汎用性が向上する。
焦点位置ではないが、上記凹面鏡の配置位置並びに平面
鏡の配置位置を調整することにより、凹面楕円面鏡への
入射方向を第２の焦点から光が出射された方向と同様の
方向に設定することができる。これにより、凹面楕円面
鏡に入射された光は適切な角度（６０度以上９０度未満
の入射角）で試料面に入射され、入射とは逆の経路を辿
り収束点へ向う出射光となる。このように、凸面鏡及び
平面鏡の位置の調整により実際の光源位置ではなく第２
の焦点位置に仮想の光源位置を設定することができ、顕
微鏡などの種々の装置に対する汎用性が向上する。
【００１６】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て説明する。図１は、第１の実施例を示しており、非球
面状の凹面鏡として凹面楕円面鏡を用いた例が示されて
いる。図において、凹面楕円面鏡１０は、第１及び第２
の焦点Ｆ１及びＦ２を有しており、その中央部には開口
１１が形成されている。そして、第１の焦点Ｆ１の位置
には試料１２が、その試料面が光軸１００に対して垂直
となるように設置されている。
て説明する。図１は、第１の実施例を示しており、非球
面状の凹面鏡として凹面楕円面鏡を用いた例が示されて
いる。図において、凹面楕円面鏡１０は、第１及び第２
の焦点Ｆ１及びＦ２を有しており、その中央部には開口
１１が形成されている。そして、第１の焦点Ｆ１の位置
には試料１２が、その試料面が光軸１００に対して垂直
となるように設置されている。
【００１７】本発明において特徴的なことは、上記第１
の焦点Ｆ１の位置を凹面楕円面鏡１０の開口１１の開口
端面上か、僅か外側に位置させていることである。すな
わち、凹面楕円面鏡１０の鏡面１０ａが、そのような焦
点位置を有するように精密に形成されている。一方、第
２の焦点Ｆ２の位置には光源Ｓ１が設置されている。光
源Ｓ１より発射された光Ｌ１は、直接凹面楕円面鏡１０
の鏡面に入射される。そして、その鏡面での反射光Ｌ２
は、第１の焦点Ｆ１に集光する。すなわち、光軸に対し
て垂直な面である試料１２の面に入射される。
の焦点Ｆ１の位置を凹面楕円面鏡１０の開口１１の開口
端面上か、僅か外側に位置させていることである。すな
わち、凹面楕円面鏡１０の鏡面１０ａが、そのような焦
点位置を有するように精密に形成されている。一方、第
２の焦点Ｆ２の位置には光源Ｓ１が設置されている。光
源Ｓ１より発射された光Ｌ１は、直接凹面楕円面鏡１０
の鏡面に入射される。そして、その鏡面での反射光Ｌ２
は、第１の焦点Ｆ１に集光する。すなわち、光軸に対し
て垂直な面である試料１２の面に入射される。
【００１８】ここで、凹面楕円面鏡１０の鏡面からの試
料１２への入射角は、６０度以上９０度未満となるよう
にその鏡面１０ａの領域幅が設定されている。すなわ
ち、本実施例において第１の焦点Ｆ１の位置は、開口１
１の端面より僅か外側であり、鏡面１０ａに入射された
光は全て上記適切な角度範囲で試料１２の表面に入射さ
れることとなる。そして、試料１２の面で反射した反射
光Ｌ３は、再び鏡面１０ａで反射し第２の焦点Ｆ２の位
置に集光される。なお、この入射光の前段の構成並びに
出射光の後段の経路については、一般の高感度反射測定
装置と同様でありその説明を省略する。
料１２への入射角は、６０度以上９０度未満となるよう
にその鏡面１０ａの領域幅が設定されている。すなわ
ち、本実施例において第１の焦点Ｆ１の位置は、開口１
１の端面より僅か外側であり、鏡面１０ａに入射された
光は全て上記適切な角度範囲で試料１２の表面に入射さ
れることとなる。そして、試料１２の面で反射した反射
光Ｌ３は、再び鏡面１０ａで反射し第２の焦点Ｆ２の位
置に集光される。なお、この入射光の前段の構成並びに
出射光の後段の経路については、一般の高感度反射測定
装置と同様でありその説明を省略する。
【００１９】このように、凹面楕円面鏡１０を設置する
という簡単な構成のみによって試料１２の面に６０度以
上９０度未満の角度で的確に光を入射させることがで
き、極めて効率の良い高感度反射測定が可能となってい
る。すなわち、本実施例によれば、鏡面１０ａを反射し
た光は全てが的確な角度範囲内で試料１２へ入射するの
で、適切な角度範囲からずれた入射光が試料１２に照射
されることがなく、検知精度も極め良好なものとなる。
また、上記のような極めてシンプルな構成であることか
ら製造コストも大幅に低減され、更に反射面は凹面楕円
面鏡のみであることから面倒な光学調整も不要となって
いる。
という簡単な構成のみによって試料１２の面に６０度以
上９０度未満の角度で的確に光を入射させることがで
き、極めて効率の良い高感度反射測定が可能となってい
る。すなわち、本実施例によれば、鏡面１０ａを反射し
た光は全てが的確な角度範囲内で試料１２へ入射するの
で、適切な角度範囲からずれた入射光が試料１２に照射
されることがなく、検知精度も極め良好なものとなる。
また、上記のような極めてシンプルな構成であることか
ら製造コストも大幅に低減され、更に反射面は凹面楕円
面鏡のみであることから面倒な光学調整も不要となって
いる。
【００２０】そして、上記作用の欄で述べたように、光
源Ｓ１からの光は、鏡面１０ａ以外の部分にも照射され
ることとなるが、そのような光のロスの割合は、従来の
カセグレン鏡型の構成よりも少ないものとなっている。
次に、図２は、非球面状の凹面鏡として凹面放物面鏡１
４を用いた例が示されている。この凹面放物面鏡１４の
中心位置にも開口１５が形成され、その開口１５の端面
よりも僅か外側位置に焦点Ｆが位置設定されている。そ
して、その焦点Ｆの位置に試料１２が図１の場合と同様
の状態で設置されている。
源Ｓ１からの光は、鏡面１０ａ以外の部分にも照射され
ることとなるが、そのような光のロスの割合は、従来の
カセグレン鏡型の構成よりも少ないものとなっている。
次に、図２は、非球面状の凹面鏡として凹面放物面鏡１
４を用いた例が示されている。この凹面放物面鏡１４の
中心位置にも開口１５が形成され、その開口１５の端面
よりも僅か外側位置に焦点Ｆが位置設定されている。そ
して、その焦点Ｆの位置に試料１２が図１の場合と同様
の状態で設置されている。
【００２１】上記図１の実施例の場合と同様に凹面放物
面鏡１４の鏡面１４ａの領域幅は、その光軸１００に対
する平行光が入射された時にその反射光が６０度以上９
０度未満で試料１２の面に入射されるような領域幅とさ
れている。これにより、上記平行光として入射光が鏡面
１４ａに入射されるとそれは全て適切な角度範囲で試料
１２面に照射され、その反射光Ｌ６は光軸１００の平行
光として出射されていく。次に、図３は、非球面状の凹
面鏡として凹面双曲面鏡１６が用いられた例が示されて
いる。
面鏡１４の鏡面１４ａの領域幅は、その光軸１００に対
する平行光が入射された時にその反射光が６０度以上９
０度未満で試料１２の面に入射されるような領域幅とさ
れている。これにより、上記平行光として入射光が鏡面
１４ａに入射されるとそれは全て適切な角度範囲で試料
１２面に照射され、その反射光Ｌ６は光軸１００の平行
光として出射されていく。次に、図３は、非球面状の凹
面鏡として凹面双曲面鏡１６が用いられた例が示されて
いる。
【００２２】凹面双曲面鏡１６は、上記２つの実施例と
同様にその中央部に開口１６ａが形成されている。そし
て、図１の実施例と同様に２つの焦点を有しており、凹
面双曲面鏡１６寄りの第１の焦点Ｆ１の位置が、開口１
６ａの端面より僅か外側位置に設定されている。そし
て、同様にその位置に試料１２が設置されている。な
お、第２の焦点Ｆ２の位置は、図１の実施例と異なり、
第１の焦点Ｆ１よりもさらに凹面鏡１６の外側に位置し
ている。
同様にその中央部に開口１６ａが形成されている。そし
て、図１の実施例と同様に２つの焦点を有しており、凹
面双曲面鏡１６寄りの第１の焦点Ｆ１の位置が、開口１
６ａの端面より僅か外側位置に設定されている。そし
て、同様にその位置に試料１２が設置されている。な
お、第２の焦点Ｆ２の位置は、図１の実施例と異なり、
第１の焦点Ｆ１よりもさらに凹面鏡１６の外側に位置し
ている。
【００２３】本実施例では、入射光Ｌ７は、第２の焦点
Ｆ２に収束する方向で凹面双曲面鏡１６の鏡面１６ａに
入射されている。そして、鏡面１６ａの領域幅はそのよ
うな入射光Ｌ７が入射された時に、その反射光が試料１
２の面に６０度以上９０度未満の適切な角度範囲で入射
されるような領域幅に形成されている。これにより、入
射光Ｌ７は試料１２面で反射し、再び鏡面１６ａにて反
射して出射光Ｌ８として出射されていく。本実施例によ
る効果は、上記図１及び図２の効果と同様である。
Ｆ２に収束する方向で凹面双曲面鏡１６の鏡面１６ａに
入射されている。そして、鏡面１６ａの領域幅はそのよ
うな入射光Ｌ７が入射された時に、その反射光が試料１
２の面に６０度以上９０度未満の適切な角度範囲で入射
されるような領域幅に形成されている。これにより、入
射光Ｌ７は試料１２面で反射し、再び鏡面１６ａにて反
射して出射光Ｌ８として出射されていく。本実施例によ
る効果は、上記図１及び図２の効果と同様である。
【００２４】次に、図４は、非球面状の凹面鏡として凹
面楕円面鏡１０を用いた場合の他の実施例の構成を示し
ている。図において、凹面楕円面鏡１０は２つの焦点Ｆ
２１及びＦ２２を有しており、その第１の焦点Ｆ２１の
焦点位置並びにその位置に試料１２が設置されている点
は図１の実施例と同様である。
面楕円面鏡１０を用いた場合の他の実施例の構成を示し
ている。図において、凹面楕円面鏡１０は２つの焦点Ｆ
２１及びＦ２２を有しており、その第１の焦点Ｆ２１の
焦点位置並びにその位置に試料１２が設置されている点
は図１の実施例と同様である。
【００２５】そして、第１の焦点Ｆ２１と第２の焦点Ｆ
２２との間には凸面鏡１８が、その鏡面１８ａを第２の
焦点Ｆ２２側に向け、かつ中心点が光軸１００の位置に
くるように設置されている。また、この凸面鏡１８と第
２の焦点Ｆ２２との間には平面鏡２０が鏡面を凸面鏡１
８側に向け、かつ光軸１００に垂直となるように設置さ
れている。そして、この平面鏡２０の中央部には入射光
を通過させるための開口２０ａが形成されている。
２２との間には凸面鏡１８が、その鏡面１８ａを第２の
焦点Ｆ２２側に向け、かつ中心点が光軸１００の位置に
くるように設置されている。また、この凸面鏡１８と第
２の焦点Ｆ２２との間には平面鏡２０が鏡面を凸面鏡１
８側に向け、かつ光軸１００に垂直となるように設置さ
れている。そして、この平面鏡２０の中央部には入射光
を通過させるための開口２０ａが形成されている。
【００２６】光源Ｓ２は、光軸１００上でかつ第２の焦
点Ｆ２２よりも外側位置（図上左側位置）に設定され、
光の照射が行われる。入射光Ｌ９は平面鏡２０の開口２
０ａを通過して凸面鏡１８の鏡面１８ａで反射し、さら
に平面鏡２０の鏡面２０ｂで反射し、凹面楕円面鏡１０
の鏡面１０ａに入射される。
点Ｆ２２よりも外側位置（図上左側位置）に設定され、
光の照射が行われる。入射光Ｌ９は平面鏡２０の開口２
０ａを通過して凸面鏡１８の鏡面１８ａで反射し、さら
に平面鏡２０の鏡面２０ｂで反射し、凹面楕円面鏡１０
の鏡面１０ａに入射される。
【００２７】このときの入射方向は、第２の焦点Ｆ２２
から光が照射されている方向となっている。これは、凹
面鏡１８の構成及び位置並びに平面鏡２０の位置の設定
により調整されている。このような入射方向とすること
により、鏡面１０ａを反射した反射光Ｌ１０は、全て６
０度以上９０度未満の適切な角度範囲で試料１２の面に
入射する。そして、試料１２で反射した反射光Ｌ１１は
再び鏡面１０ａで反射し、さらに平面鏡２０の鏡面２０
ｂ、凸面鏡１８の鏡面１８ａで反射して出射光１２とし
て光源Ｓ２の位置に収束する。
から光が照射されている方向となっている。これは、凹
面鏡１８の構成及び位置並びに平面鏡２０の位置の設定
により調整されている。このような入射方向とすること
により、鏡面１０ａを反射した反射光Ｌ１０は、全て６
０度以上９０度未満の適切な角度範囲で試料１２の面に
入射する。そして、試料１２で反射した反射光Ｌ１１は
再び鏡面１０ａで反射し、さらに平面鏡２０の鏡面２０
ｂ、凸面鏡１８の鏡面１８ａで反射して出射光１２とし
て光源Ｓ２の位置に収束する。
【００２８】このように、本実施例によれば、光源Ｓ２
の位置を第２の焦点Ｆ２２の位置に設定することなく入
射光を試料１２に対し適切な角度で入射させることがで
きる。すなわち、第２の焦点２２の位置を仮想の光源位
置として入射させ、適切な試料１２への光の照射を行う
ことができる。このように本実施例によれば、光源の位
置に自由度があることから種々の装置への汎用性が極め
て良好なものとなる。
の位置を第２の焦点Ｆ２２の位置に設定することなく入
射光を試料１２に対し適切な角度で入射させることがで
きる。すなわち、第２の焦点２２の位置を仮想の光源位
置として入射させ、適切な試料１２への光の照射を行う
ことができる。このように本実施例によれば、光源の位
置に自由度があることから種々の装置への汎用性が極め
て良好なものとなる。
【００２９】また、本実施例では、凸面鏡１８で反射し
た光の大部分を試料１２に適切な角度範囲で入射させる
ように全体を構成することができるので、光の利用効率
も簡単に向上させることが可能である。上記各実施例で
は、適切な光源位置から鏡面に入射された光は、全て試
料の置かれた焦点部分に収束するので、極めて正確かつ
効率の良い検知結果を得ることができる。その一方で、
そのような凹面鏡の鏡面を形成する際に、その焦点位置
の調整を精密に行うことが要請されるが、このような凹
面鏡は、近年の極めて精度の高い精密旋盤等を用いるこ
とにより簡単に製作することが可能である。次に、上記
各実施例の光学系を赤外顕微鏡の対物鏡として設置し、
高感度反射測定を行う場合について説明する。
た光の大部分を試料１２に適切な角度範囲で入射させる
ように全体を構成することができるので、光の利用効率
も簡単に向上させることが可能である。上記各実施例で
は、適切な光源位置から鏡面に入射された光は、全て試
料の置かれた焦点部分に収束するので、極めて正確かつ
効率の良い検知結果を得ることができる。その一方で、
そのような凹面鏡の鏡面を形成する際に、その焦点位置
の調整を精密に行うことが要請されるが、このような凹
面鏡は、近年の極めて精度の高い精密旋盤等を用いるこ
とにより簡単に製作することが可能である。次に、上記
各実施例の光学系を赤外顕微鏡の対物鏡として設置し、
高感度反射測定を行う場合について説明する。
【００３０】上記各実施例を顕微鏡に応用する場合、そ
の問題は、まず試料を凹面鏡の焦点位置に特定しなけれ
ばならないこと、また上記実施例のような高感度反射測
定では、試料への入射角が大きいため、高倍率により試
料を直接視覚観察することが不可能であることなどの課
題がある。そこで、その応用のためには、一般の可視の
顕微鏡と同じように多数の対物鏡を取り付けることがで
き、それを切り替えることのできるレゾルバーを使用す
るのが好適である。すなわち、そのレゾルバーに通常の
可視用のレンズ、あるいは一般の測定用のカセグレン鏡
を設置し、これらと切替可能に上記実施例に係る光学系
を設置するのが好適である。
の問題は、まず試料を凹面鏡の焦点位置に特定しなけれ
ばならないこと、また上記実施例のような高感度反射測
定では、試料への入射角が大きいため、高倍率により試
料を直接視覚観察することが不可能であることなどの課
題がある。そこで、その応用のためには、一般の可視の
顕微鏡と同じように多数の対物鏡を取り付けることがで
き、それを切り替えることのできるレゾルバーを使用す
るのが好適である。すなわち、そのレゾルバーに通常の
可視用のレンズ、あるいは一般の測定用のカセグレン鏡
を設置し、これらと切替可能に上記実施例に係る光学系
を設置するのが好適である。
【００３１】そして、一般の観察を行った後に本実施例
の光学系を用いた高感度反射測定装置に切り替えて測定
すれば、視覚による認識と併せて、本発明に係る簡単な
構造の光学系による高い光利用率でかつ精度の高い高感
度反射測定を顕微鏡を用いて行うことが可能となる。本
発明は、上記各実施例の構成に限定されるものではな
く、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
の光学系を用いた高感度反射測定装置に切り替えて測定
すれば、視覚による認識と併せて、本発明に係る簡単な
構造の光学系による高い光利用率でかつ精度の高い高感
度反射測定を顕微鏡を用いて行うことが可能となる。本
発明は、上記各実施例の構成に限定されるものではな
く、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る高感
度反射測定装置用の光学系によれば、単一の非球面状の
凹面鏡を主体とした極めて簡単な構成により、光の利用
率の高い高感度反射測定装置用の光学系を得ることがで
き、また凹面鏡の鏡面に適切な位置から発射された光
は、全てが適切な入射角範囲内で試料に入射されるの
で、反射光による検知結果の精度も向上することとな
る。
度反射測定装置用の光学系によれば、単一の非球面状の
凹面鏡を主体とした極めて簡単な構成により、光の利用
率の高い高感度反射測定装置用の光学系を得ることがで
き、また凹面鏡の鏡面に適切な位置から発射された光
は、全てが適切な入射角範囲内で試料に入射されるの
で、反射光による検知結果の精度も向上することとな
る。
【図１】非球面状の凹面鏡として凹面楕円面鏡を用いた
実施例の概略構成図である。
実施例の概略構成図である。
【図２】非球面状の凹面鏡として凹面放物面鏡を用いた
実施例の概略構成図である。
実施例の概略構成図である。
【図３】非球面状の凹面鏡として凹面双曲面鏡を用いた
実施例の概略構成図である。
実施例の概略構成図である。
【図４】凹面楕円面鏡を用いた実施例の変形例を示す概
略構成図である。
略構成図である。
１０ 凹面楕円面鏡
１２ 試料
１４ 凹面放物面鏡
１６ 凹面双曲面鏡
Ｆ、Ｆ１、Ｆ２ 焦点
１８ 凸面鏡
２０ 平面鏡
Claims (4)
- 【請求項１】 試料に対する光の入射角θを６０°≦θ
＜９０°とし、その反射光を検知する高感度反射測定装
置用の光学系において、 中央部の所定範囲が開口され、その開口端面よりも外側
に１つの焦点を有し、前記開口端からの鏡面領域幅は、
該鏡面に適性光源位置から入射された光の反射光の少な
くとも一部が前記焦点へ前記入射角θの範囲で入射し得
る領域幅とされた凹面楕円面鏡を備え、 前記焦点位置で前記凹面楕円面鏡の光軸に対し受光面が
垂直となるように試料の設置位置が設定され、前記凹面
楕円面鏡、さらに前記試料面にて反射し、再び前記凹面
楕円面鏡で反射した光を検知用の出射光とし、 前記凹面楕円面鏡 の２つの焦点のうち鏡面寄りの第１の
焦点が前記試料の設置される焦点位置とされ、 他方の第２の焦点が前記入射光の適性な光源位置とさ
れ、 該第２の焦点に前記検知用の出射光が収束して集光する
ようにしたことを特徴とする高感度反射測定装置用の光
学系。 - 【請求項２】 試料に対する光の入射角θを６０°≦θ
＜９０°とし、その反射光を検知する高感度反射測定装
置用の光学系において、 中央部の所定範囲が開口され、その開口端面よりも外側
に１つの焦点を有し、前記開口端からの鏡面領域幅は、
該鏡面に適性光源位置から入射された光の反射光の少な
くとも一部が前記焦点へ前記入射角θの範囲で入射し得
る領域幅とされた凹面放物面鏡を備え、 前記焦点位置で前記凹面放物面鏡の光軸に対し受光面が
垂直になるように試料の設置位置が設定され、前記凹面
放物面鏡、さらに前記試料面にて反射し、再び前記凹面
放物面鏡で反射した光を検知用の出射光とし、 該凹面放物面鏡への入射光並びに出射光は平行光とした
ことを特徴とする高感度反射測定装置用の光学系。 - 【請求項３】 試料に対する光の入射角θを６０°≦θ
＜９０°とし、その反射光を検知する高感度反射測定装
置用の光学系において、 中央部の所定範囲が開口され、その開口端面よりも外側
に１つの焦点を有し、前記開口端からの鏡面領域幅は、
該鏡面に適性光源位置から入射された光の反射光の少な
くとも一部が前記焦点へ前記入射角θの範囲で入射し得
る領域幅とされた凹面双曲面鏡を備え、 前記焦点位置で前記凹面双曲面鏡の光軸に対し受光面が
垂直になるように試料の設置位置が設定され、前記凹面
双曲面鏡、さらに前記試料面にて反射し、再び前記凹面
双曲面鏡で反射した光を検知用の出射光とし、 前記凹 面双曲面鏡の２つの焦点のうち鏡面寄りの第１の
焦点が前記試料の設置される焦点位置とされ、 前記凹面双曲面鏡への入射光は、他方の第２の焦点に向
う方向の光としたことを特徴とする高感度反射測定装置
用の光学系。 - 【請求項４】 請求項１に記載の高感度反射測定装置用
の光学系において、 前記第１及び第２の焦点の間に前記第２の焦点から発射
した光を受光する凸面鏡を前記光軸上に中心位置を置く
ように設置し、 該凸面鏡と前記第２の焦点との間には第２の焦点位置か
らの発射光を通過させる開口を有し前記凸面鏡側に鏡面
を有する平面鏡を前記光軸に対し垂直となるように設置
し、前記発射光の経路は、前記凸面鏡、平面鏡、凹面楕
円面鏡、試料、凹面楕円面鏡、平面鏡、凸面鏡の順で入
反射されて前記出射光となることを特徴とする高感度反
射測定装置用の光学系。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28859193A JP3390063B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 高感度反射測定装置用の光学系 |
| EP19940307746 EP0650043B1 (en) | 1993-10-25 | 1994-10-21 | Optical system for high-sensitivity reflectivity measurement equipment |
| DE69429959T DE69429959T2 (de) | 1993-10-25 | 1994-10-21 | Optisches System für eine Reflexionsmessungsvorrichtung mit hoher Empfindlichkeit |
| US08/328,087 US5483350A (en) | 1993-10-25 | 1994-10-24 | Optical system for infrared spectroscopy having an aspherical concave mirror |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28859193A JP3390063B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 高感度反射測定装置用の光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07120379A JPH07120379A (ja) | 1995-05-12 |
| JP3390063B2 true JP3390063B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=17732243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28859193A Expired - Lifetime JP3390063B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | 高感度反射測定装置用の光学系 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5483350A (ja) |
| EP (1) | EP0650043B1 (ja) |
| JP (1) | JP3390063B2 (ja) |
| DE (1) | DE69429959T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4392270B2 (ja) * | 2004-03-05 | 2009-12-24 | 日本分光株式会社 | 高感度反射測定装置 |
| CN1257414C (zh) * | 2004-05-11 | 2006-05-24 | 罗筱泠 | 曲面反射镜 |
| DE102015213147B4 (de) * | 2015-07-14 | 2023-09-28 | Carl Zeiss Spectroscopy Gmbh | Verfahren zur Bestimmung und Messkopf zur Erfassung einer Oberflächeneigenschaft genau einer Seite einer lichtdurchlässigen Probe |
| CN106525249B (zh) * | 2016-10-26 | 2023-04-18 | 中国科学院云南天文台 | 一种镜面红外测温装置及测温方法 |
| KR101894798B1 (ko) | 2017-06-15 | 2018-09-04 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | 망원경을 이용한 유해물질 검출용 광송수신부 |
| CN112986189B (zh) * | 2021-02-24 | 2022-02-11 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 反射测量装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5719647A (en) * | 1980-07-11 | 1982-02-01 | Hitachi Ltd | Inspecting device for sample of face plate |
| DE3147689C2 (de) * | 1981-12-02 | 1984-04-26 | Bruker Analytische Meßtechnik GmbH, 7512 Rheinstetten | Zusatzgerät zur Durchführung von Reflexionsmessungen mit einem IR-Spektrometer |
| US4747684A (en) * | 1986-09-30 | 1988-05-31 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method of and apparatus for real-time crystallographic axis orientation determination |
| EP0341928A1 (en) * | 1988-05-10 | 1989-11-15 | AMERSHAM INTERNATIONAL plc | Improvements relating to surface plasmon resonance sensors |
| DE68907519T2 (de) * | 1988-05-10 | 1993-10-21 | Amersham Int Plc | Biosensoren. |
| US5093580A (en) * | 1990-03-02 | 1992-03-03 | Spectra-Tech, Inc. | ATR objective and method for sample analyzation using an ATR crystal |
| US5019715A (en) * | 1990-03-02 | 1991-05-28 | Spectra-Tech, Inc. | Optical system and method for sample analyzation |
| US5106196A (en) * | 1990-08-21 | 1992-04-21 | Brierley Philip R | Single adjustment specular reflection accessory for spectroscopy |
| JPH05340870A (ja) * | 1992-06-04 | 1993-12-24 | Shimadzu Corp | 全反射吸収スペクトル測定装置 |
| US5392175A (en) * | 1993-06-09 | 1995-02-21 | Maxtor Corporation | PCMCIA type HDD connector mount |
-
1993
- 1993-10-25 JP JP28859193A patent/JP3390063B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-10-21 DE DE69429959T patent/DE69429959T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-10-21 EP EP19940307746 patent/EP0650043B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-10-24 US US08/328,087 patent/US5483350A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5483350A (en) | 1996-01-09 |
| EP0650043B1 (en) | 2002-02-27 |
| EP0650043A1 (en) | 1995-04-26 |
| DE69429959T2 (de) | 2002-10-10 |
| DE69429959D1 (de) | 2002-04-04 |
| JPH07120379A (ja) | 1995-05-12 |
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