JP6696642B2 - 0度入射絶対反射率測定装置 - Google Patents
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Description
測定光を試料に照射する光源と、前記試料を載置する試料載置手段と、前記試料へ測定光を照射させる導光ミラーと、前記試料から反射した光を検出する検出手段と、を備えた絶対反射率測定装置であって、
前記導光ミラーは、第1導光ミラーと第2導光ミラーを有し、該第1導光ミラーと第2導光ミラーは入射する光のうちの一部の光を透過させるとともに残りの光を反射させるミラーであって、
前記試料載置手段は、試料が載置される中央台と、該中央台よりも外側に位置し中央台のまわりを回転する第1回転台と、該第1回転台よりも外側に位置し第1回転台のまわりを回転する第2回転台と、を備え、
前記第1回転台には、前記第1導光ミラーおよび第2導光ミラーが配置され、
前記第2回転台には、前記検出手段が配置され、
前記導光ミラーの特性を測定する予備測定のうち、前記第1導光ミラーの透過率および前記第2導光ミラーの反射率を測定する第1予備測定と、前記第1導光ミラーの反射率および前記第2導光ミラーの透過率を測定する第2予備測定と、を行うとともに、前記試料の特性を測定する試料測定のうち、前記第1導光ミラーで前記試料の特性を測定する第1試料測定と、前記第2導光ミラーで前記試料の特性を測定する第2試料測定と、を行うことで、前記試料の略垂直方向における絶対反射率を測定することを特徴とする。
当該絶対反射率測定装置は、制御手段を備え、
前記制御手段は、前記予備測定と試料測定との自動切り替えを行うために前記第1回転台および第2回転台を制御し、
さらに前記制御手段は、第1予備測定による測定結果と、第2予備測定による測定結果と、第1試料測定による測定結果と、第2試料測定の測定結果から、前記試料の略垂直方向における絶対反射率を算出することを特徴とする。
前記第2回転台は、180度回転することで、前記予備測定と試料測定とが切り替えられることを特徴とする。
前記第1回転台は、前記予備測定においては該第1回転台が180度回転することで、前記第1予備測定と第2試予備測定とが切り替えられることを特徴とする。
前記第1回転台は、前記試料測定においては該第1回転台が180度回転することで、前記第1試料測定と第2試料測定とが切り替えられることを特徴とする。
前記第1導光ミラーおよび第2導光ミラーは、入射された光に対して反射する光と透過する光が同一強度のハーフミラーであることを特徴とする。
また、試料載置手段に第1回転台と第2回転台を備え、第1回転台には第1導光ミラーと第2導光ミラーを載置し、第2回転台には検出手段を載置し、それぞれを適正なタイミングおよび角度で回転させることで、0度入射における絶対反射率測定に必要なリファレンス測定およびサンプル測定を誰でも簡単に行うことができる効果を奏する。
はじめに第1リファレンス測定(第1ハーフミラー16の透過率および第2ハーフミラー18の反射率に対する予備測定)について説明する。図2には、本発明に係る実施形態の絶対反射率測定装置における0度入射の第1リファレンス測定の概略図を示す。まず、第1リファレンス測定開始準備として、図1に示す絶対反射率測定装置10における検出器26の位置から第2回転テーブル32を回転させて図2に示す検出器26の位置にセットする。この時の回転方向は右まわりでも左まわりでもどちらでも構わない。また、本実施形態においては、サンプル測定でセットした位置から第2回転テーブル32を180度回転させることで、検出器26をリファレンス測定に適した位置に調整することが出来るが、どの角度で調整できるようにしても構わない。そして、リファレンス測定にはサンプル24は不用であるため、サンプル載置テーブル14から外しておく。
次にサンプル測定について説明する。サンプル測定は第1ハーフミラー16による第1サンプル測定、および第2ハーフミラー18による第2サンプル測定の計2回行うこととする。
ここで、第1ハーフミラー16および第2ハーフミラー18の厚みの影響について説明する。光源から測定光をハーフミラーに照射した場合、理想的にはハーフミラーの表面からの入射された光に対しても、ハーフミラーの裏から入射された光に対しても、反射率および透過率は同じであることが望ましい。しかしながら図6に示すように、実際にはハーフミラーはわずかな厚みを有しており、表面が蒸着層となっていることが多い。そうすると、ハーフミラーの表面から入射された光に対する反射率(または透過率)と裏面から入射された光に対する反射率(または透過率)は、わずかに異なる可能性がある。そして絶対反射率測定を正確に測定する場合は、このハーフミラーの表面、裏面に対する誤差(表面と裏面の特性の違い)も考慮する必要がある。
次に、絶対反射率の算出について説明する。第1リファレンス測定、第2リファレンス測定、および第1サンプル測定、第2サンプル測定で得られた検出値を以下のように表示する。
<各種測定値の表示>
測定光強度 :l0
第1ハーフミラー16の反射率:r1
第1ハーフミラー16の透過率:t1
第2ハーフミラー18の反射率:r2
第2ハーフミラー18の透過率:t2
サンプル24の反射率 :X
そして、上記表示による記号を用いると、各測定における光強度は以下のようにあらわすことが出来る。
<各測定による光強度>
第1リファレンス測定における光強度:l1 ⇒ l1=r2・t1・l0
第2リファレンス測定における光強度:l2 ⇒ l2=r1・t2・l0
第1サンプル測定における光強度 :l3 ⇒ l3=r1・t1・l0・X
第2サンプル測定における光強度 :l4 ⇒ l4=r2・t2・l0・X
次に、上記光強度l1〜l4より、サンプル24の反射率Xは以下のように算出することが出来る。
l3・l4/(l1・l2)
=(r1・r2・t1・t2・l02・X2)/(r1・r2・t1・t2・l02)
=X2
したがって、サンプル24の0度入射(垂直方向)における絶対反射率は、以下の式により算出することが出来る。
絶対反射率X=Sqrt{l3・l4/(l1・l2)}
また、サンプル載置テーブル14に第1回転テーブル30と第2回転テーブル32を備え、第1回転テーブル30には第1導光ミラー16と第2導光ミラー18を配置し、第2回転テーブル32には検出器26を配置し、それぞれを適正なタイミングおよび角度で回転させることで、0度入射における絶対反射率測定に必要なリファレンス測定およびサンプル測定を誰でも簡単に行うことが出来る絶対反射率測定装置を提供することが可能となる。
12 光源
14 サンプル載置テーブル
16 第1ハーフミラー
18 第2ハーフミラー
20 第1ライトトラップ
22 第2ライトトラップ
24 サンプル
26 検出器
28 中央テーブル
30 第1回転テーブル
32 第2回転テーブル
L1 第1光路長
L2 第2光路長
L3 第3光路長
Claims (7)
- 測定光を試料に照射する光源と、前記試料を載置する試料載置手段と、前記試料へ測定光を照射させる導光ミラーと、前記試料から反射した光を検出する検出手段と、を備えた絶対反射率測定装置であって、
前記導光ミラーは、第1導光ミラーと第2導光ミラーを有し、該第1導光ミラーと第2導光ミラーは入射する光のうちの一部の光を透過させるとともに残りの光を反射させるミラーであって、
前記試料載置手段は、試料が載置される中央台と、該中央台よりも外側に位置し中央台のまわりを回転する第1回転台と、該第1回転台よりも外側に位置し第1回転台のまわりを回転する第2回転台と、を備え、
前記第1回転台には、前記第1導光ミラーおよび第2導光ミラーが配置され、
前記第2回転台には、前記検出手段が配置され、
前記導光ミラーの特性を測定する予備測定のうち、前記第1導光ミラーの透過率および前記第2導光ミラーの反射率を測定する第1予備測定と、前記第1導光ミラーの反射率および前記第2導光ミラーの透過率を測定する第2予備測定と、を行うとともに、前記試料の特性を測定する試料測定のうち、前記第1導光ミラーで前記試料の特性を測定する第1試料測定と、前記第2導光ミラーで前記試料の特性を測定する第2試料測定と、を行うことで、前記試料の略垂直方向における絶対反射率を測定することを特徴とする絶対反射率測定装置。 - 請求項1に記載の絶対反射率測定装置であって、
当該絶対反射率測定装置は、制御手段を備え、
前記制御手段は、前記予備測定と試料測定との自動切り替えを行うために前記第1回転台および第2回転台を制御し、
さらに前記制御手段は、第1予備測定による測定結果と、第2予備測定による測定結果と、第1試料測定による測定結果と、第2試料測定の測定結果から、前記試料の略垂直方向における絶対反射率を算出することを特徴とする絶対反射率測定装置。 - 請求項1および請求項2の何れかに記載の絶対反射率測定装置であって、
前記第2回転台は、180度回転することで、前記予備測定と試料測定とが切り替えられることを特徴とする絶対反射率測定装置。 - 請求項1から請求項3の何れかに記載の絶対反射率測定装置であって、
前記第1回転台は、前記予備測定においては該第1回転台が180度回転することで、前記第1予備測定と第2試予備定とが切り替えられることを特徴とする絶対反射率測定装置。 - 請求項1から請求項4の何れかに記載の絶対反射率測定装置であって、
前記第1回転台は、前記試料測定においては該第1回転台が180度回転することで、前記第1試料測定と第2試料測定とが切り替えられることを特徴とする絶対反射率測定装置。 - 請求項1から請求項5の何れかに記載の絶対反射率測定装置であって、
前記第1導光ミラーおよび第2導光ミラーは、入射された光に対して反射する光と透過する光が同一強度のハーフミラーであることを特徴とする絶対反射率測定装置。 - 試料の絶対反射率を測定する方法であって、
光源からの光を第1導光ミラーへ照射し該第1導光ミラーを透過した光は第2導光ミラーへ照射され、該第2導光ミラーで反射された光を検出手段で検出して第1予備測定を行う工程と、
前記第1導光ミラーと第2導光ミラーの位置を入れ替える工程と、
前記光源からの光を第2導光ミラーへ照射し該第2導光ミラーを透過した光は第1導光ミラーへ照射され、該第1導光ミラーで反射された光を前記検出手段で検出して第2予備測定を行う工程と、を含み、
前記第1予備測定と第2予備測定を行うことで、前記試料の略垂直方向における絶対反射率を測定する方法。
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