JPH0820359B2 - 全反射測定方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、全反射（ＡＴＲ）測定
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１及び図１２を参照して公知の全反
射測定原理を説明する。

【０００３】試料３０の屈折率ｎ₂よりも大きい屈折率
ｎ₁のＡＴＲ半円柱プリズム３２Ａ又はＡＴＲ３角柱プ
リズム３２Ｂを試料３０上に搭載し、外部からプリズム
３２Ａ又は３２Ｂに光束を入射させる。プリズム３２Ａ
又は３２Ｂから試料３０に対する入射角θを臨界角θ_C
より大きくすると、入射光が試料３０上で全反射される
が、この反射点では、試料３０内に光束が僅か滲み込
む。その滲み込み深さｄ_pを、光強度が１／ｅになる深
さで定義すると、波長がλの場合、ｄ_pは、 ｄ_p＝λ／〔２πｎ₁｛（ｓｉｎ²θ−（ｎ₂／ｎ₁）²｝^1/2〕・・（１） で表わされる。したがって、試料３０が光を吸収する
と、試料３０上で反射される光はその分減少する。この
ような性質を利用すると、高分子膜や半導体等の表面分
析、或は、強い吸収を示す物質、例えば赤外域でのスペ
クトル測定が困難であった水溶液中の溶質の分析が可能
となる。

【０００４】一方、フーリエ変換法により、顕微鏡を用
いた赤外スペクトル測定が可能となり、各種顕微赤外フ
ーリエ分光光度計が市販されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の全反射
測定装置及び顕微赤外フーリエ分光光度計では、顕微赤
外フーリエ分光光度計を用いて試料３０上の測定箇所を
可視光で目視観察した後、試料を全反射測定装置に付け
直し、これを顕微赤外フーリエ分光光度計と連結して赤
外スペクトルを測定しなければならなかったので、実用
に適さなかった。

【０００６】 本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、顕微鏡を用いた全反射測定を容易に行なうことがで
きる全反射測定方法及び装置を提供することにある。

【０００７】

【課題解決手段及びその作用効果】本発明に係る全反射
測定方法及び装置を、実施例図面を参照して説明する。

【０００８】 第１発明に係る全反射測定方法では、例
えば図１及び図２において、カセグレニアン鏡１０の凹
面鏡１２に、略半球形の平凸レンズ３２Ｃの凸面を対向
させ、平凸レンズ３２Ｃの中心軸をカセグレニアン鏡１
０の中心軸に一致させ、平凸レンズ３２Ｃの平面に試料
３０を当接させ、この状態で、 試料表面を観察する場合
には、光路中に第１マスク３８Ａを配置し、孔１２ａか
ら光束を入射させて、凸面鏡１４、凹面鏡１２の順に光
束を反射させ、平凸レンズ３２Ｃの平面の中心点近傍に
光束を収束させ、該平面の中心点近傍、凹面鏡１２、凸
面鏡１４の順に光束を反射させ、孔１２ａから出射した
光束を結像させて観察し、この際、第１マスク３８Ａに
より、結像光束が、平凸レンズ３２Ｃの平面の中心点近
傍に所定範囲内の入射角で収束する光束に対応するよう
にし、 光分析を行う場合には、光路中に第２マスク３８
Ｂを配置し、孔１２ａから光束を入射させて、凸面鏡１
４、凹面鏡１２の順に光束を反射させ、平凸レンズ３２
Ｃの平面の中心点近傍に光束を収束させ、該平面の中心
点近傍、凹面鏡１２、凸面鏡１４の順に光束を反射さ
せ、孔１２ａから出射した光束を検出して光分析を行
い、この際、第２マスク３８Ｂにより、検出光束が、平
凸レンズ３２Ｃの平面の中心点近傍に所定範囲以上の入
射角で収束する光束に対応するようにする。

【０００９】カセグレニアン鏡１０は、中心部に孔１２
ａが形成された凹面鏡１２と、凹面鏡１２よりも径の小
さい凸面鏡１４とを、中心軸Ｃを一致させて対向配置し
たものであって、図８に示すような２段構成や３段以上
の構成も含まれる（以下同様）。

【００１０】 第１発明の全反射測定方法によれば、測
定点を目視観察して測定点を確認又は決定した後に、試
料３０を動かすことなく容易に全反射測定を行うことが
できるという効果を奏し、光分析における操作の容易化
及び所要時間短縮に寄与するところが大きく、実用的効
果が顕著である。

【００１１】 例えば、平凸レンズとして、可視光及び
赤外光が透過可能なもの、例えばＺnＳeやＫＲＳ−５で
形成されたものを用い、上記光束を、試料表面を観察す
る場合には可視光束とし光分析を行う場合には赤外光束
とし、上記所定範囲内を臨界角以内とし、上記所定範囲
以上を臨界角以上とすれば、試料表面を観察する場合、
収差が小さくなって解像度が向上するので、目視観察が
し易くなり、また、光分析を行う場合、全反射光のみが
光分析に用いられるので、ＳＮ比が向上するという効果
を奏する。この観察は、例えば接眼レンズ５０を用いて
行われる。 Ｇe、Ｓiの屈折率はそれぞれ４．０、３．５
と大きく、屈折率の大きい試料３０に対して用いられる
が、ＧeやＳi等のように可視光を通さない物質で平凸レ
ンズ３２Ｃを形成した場合には、赤外線カメラとモニタ
テレビとを組み合わせることにより測定点を目視観察す
ることができる。

【００１２】 第２発明に係る全反射測定装置では、例
えば図１及び図２に示す如く、可視光源４０と、赤外光
源５２、５４と、可視光源４０からの光束と赤外光源５
２、５４からの光束との一方を選択的に、光軸Ｃに沿っ
て進行させる光路切換手段４２、４４と、中心部に孔１
２ａが形成された凹面鏡１２と凹面鏡１２よりも径の小
さい凸面鏡１４とが対向し、凹面鏡１２と凸面鏡１４の
両中心軸が一致し、該中心軸が光軸Ｃに一致し、光路切
り換え手段４２、４４からの光束が孔１２ａに入射する
ように配置されたカセグレニアン鏡１０と、略半球形の
平凸レンズ３２Ｃの凸面が凹面鏡１２に対向し、平凸レ
ンズ３２Ｃの中心軸がカセグレニアン鏡１０の中心軸に
一致し、カセグレニアン鏡１０による光収束位置が平凸
レンズ３２Ｃの平面の中心点近傍に一致するように配置
された平凸レンズ３２Ｃと、観察のために孔１２ａから
出射した光束を結像させる観察手段５０と、孔１２ａか
ら出射した光束を検出して光分析を行う光分析手段５
６、５８と、試料表面を観察する場合に、結像光束が平
凸レンズ３２Ｃの平面の中心点近傍に所定範囲内の入射
角で収束する光束に対応するように、光路中に配置され
る第１マスク３８Ａと、光分析を行う場合に、検出光束
が平凸レンズ３２Ｃの平面の中心点近傍に所定範囲以上
の入射角で収束する光束に対応するように、光路中に配
置される第２マスク３８Ｂと、を有する。 この第２発明
によっても、上記第１発明と同じ効果が得られる。

【００１３】カセグレニアン鏡として、中心軸を一致さ
せ同一方向にむけて１段のカセグレニアン鏡１０、２０
を複数段直列に配置したものを用いれば、１段のものよ
りも、解像度に対する開口数を大きくできるので、測定
対象範囲拡大、全反射測定精度向上、目視観察容易化等
の効果を奏する。

【００１４】 例えば図７に示す如く、カセグレニアン
鏡１２、１４が第１鏡筒７４Ａ、７８Ａに備えられ、平
凸レンズ３２Ｃが第２鏡筒８０Ａに備えられ、第１鏡筒
７４Ａ、７８Ａ及び第２鏡筒８０Ａに、互いに螺合する
ねじ部７８ｐ、８０ｐが形成され、第１鏡筒７４Ａ、７
８Ａに第２鏡筒８０Ａを螺合させて締め付けた状態でカ
セグレニアン鏡１２、１４の光軸と平凸レンズ３２Ｃの
光軸とが一致し且つカセグレニアン鏡１２、１４による
光収束位置が平凸レンズ３２Ｃの平面の中心点近傍に一
致するように調整されている場合には、平凸レンズ３２
Ｃを備えた第２鏡筒８０Ａを取り替えるだけで、光軸の
みならず、光収束位置も適当になるので、操作性がよ
く、かつ、カセグレニアン鏡１０まで取り替える必要が
ないので経済的であるという効果を奏する。

【００１５】 例えば図７及び図２に示す如く、カセグ
レニアン鏡１２、１４の凸面鏡１４と平凸レンズ３２Ｃ
との間に第２マスク３８Ｂが着脱自在に挿入される切欠
が、カセグレニアン鏡１２、１４及び平凸レンズ３２Ｃ
を支持する鏡筒に形成されている場合には、マスク着脱
位置の光束断面が比較的大きいので、光分析の目的に応
じて精度よく遮光することが可能となるという効果を奏
する。

【００１６】 例えば図４に示す如く、第２鏡筒７８に
着脱され、試料を載せて第２鏡筒７８に装着した状態で
試料が平凸レンズ３２Ｃの平面に当接するようにした試
料受皿を有する場合には、試料を試料受皿に載せて第２
鏡筒７８に装着することにより、平凸レンズ３２Ｃの平
面に試料が当接するので、操作性がよいという効果を奏
する。

【００１７】

【００１８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１９】（１）第１実施例 図１は全反射測定顕微鏡用対物鏡を用いた顕微フーリエ
赤外分光光度計の原理構成を示す。

【００２０】屈折率ｎ₂の試料３０上には、ｎ₂より大き
い屈折率ｎ₁の半球形の平凸レンズ３２Ｃが、その底面
（平面）を試料３０の測定面に接して、搭載されてい
る。平凸レンズ３２Ｃの上方には、中心軸Ｃが平凸レン
ズ３２Ｃの中心を直角に通るように、カセグレニアン鏡
１０が配置されている。カセグレニアン鏡１０は、中央
部に円孔１２ａが穿設された凹面鏡（主鏡）１２と、中
心軸を凹面鏡１２の中心軸に一致させて凹面鏡１２に対
向配置させた凸面鏡（副鏡）１４とからなる。中心軸Ｃ
の図１左側には、入射光３４が凹面鏡１２を通り凸面鏡
１４上で反射発散され、凹面鏡１２で反射集光されて平
凸レンズ３２Ｃの表面を直角に通り、平凸レンズ３２Ｃ
の底面中心に収束する。そして、凹面鏡１２の図示領域
Ｂからの、臨界角θ_Cを越える光束が、試料３０上で全
反射され、凹面鏡１２の図示領域Ａからの、臨界角θ_C
以下の光束の一部が試料３０上で反射され、これらが中
心軸Ｃの図１右側において、凹面鏡１２で反射集光さ
れ、凸面鏡１４で反射され、円孔１２ａを通り出射光３
６として上方へ射出される。

【００２１】ここで、平凸レンズ３２Ｃの物質が例えば
ＺnＳe場合、その屈折率ｎ₁は２．４であり、試料３０
の屈折率ｎ₂が約１．７の場合には、臨界角θ_Cは約４５
度となる。入射角が４５度の場合、全反射点での滲み込
み深さｄ_pは０．２λとなり全反射スペクトル測定を充
分行うことが可能である。また、４５度の入射角に対す
るカセグレニアン鏡１０の開口数は０．７０７になる。
したがって、カセグレニアン鏡１０はその開口数がこの
値よりも少し大きい０．８程度のものを用いる必要があ
る。

【００２２】しかし、カセグレニアン鏡１０は、開口数
が大きくなると収差が大きくなり、解像度が低下する。
また、試料３０上の測定点を目視観測するためには、高
開口数である必要はない。

【００２３】一方、全反射スペクトル測定においては、
試料３０に対する入射角が臨界角θ_C以下となる光束
は、ＳＮ比を低下させる原因となる。また、通常の材料
分析に用いる全反射スペクトル測定においては、高精度
の入射角の設定を必要としない。

【００２４】そこで、試料３０上の測定点を目視観察す
るために、入射光３４を可視光とした場合には、凹面鏡
１２上の領域Ａで反射された光束のみを利用し、全反射
スペクトル測定のために、入射光３４を赤外光とした場
合には、凹面鏡１２上の領域Ｂで反射された光束のみを
利用する。これは、カセグレニアン鏡１０上にマスク３
８を配置することにより容易に実現できる。図２は、目
視観察用のマスク３８Ａを示す。図中、３８ａは入射光
３４を通過させるリング片形の孔であり、３８ｂは出射
光３６を通過させるリング片形の孔である。孔３８ａ、
３８ｂはいずれか一方のみであってもよい。図３は全反
射スペクトル測定用のマスク３８Ｂを示す。図中、３８
ｃは入射光３４を通過させるリング片形の孔であり、３
８ｄは出射光３６を通過させるリング片形の孔である。
孔３８ｃ、３８ｄはいずれか一方のみであってもよい。

【００２５】試料３０上の測定点を目視観察する場合に
は、可視光源４０から放射された光束を、光路内外に回
転移動可能な可動鏡４２、固定鏡４４で反射させて入射
光３４を形成する。そして、この場合の出射光３６を固
定鏡４６、光路内外に回転移動可能な可動鏡４８で反射
させて、接眼レンズ５０に導く。

【００２６】全反射スペクトルを測定する場合には、前
記可動鏡４２及び４８を光路外に退避させておき、赤外
光源５２から放射された光束をマイケルソン干渉計５４
に通して赤外干渉光を生成し、これを固定鏡４４で反射
させて入射光３４を形成する。この場合の出射光３６
は、固定鏡４６で反射されてＭＣＴ検出器５６でその光
強度が検出され、その検出信号が信号処理装置５８に供
給される。一方、レーザ６０から放射されたレーザ光を
マイケルソン干渉計５４に通してレーザ干渉光を生成
し、ホトダイオード６２でその光強度を検出し、その検
出信号をサンプリング信号として信号処理装置５８へ供
給する。信号処理装置５８は、このサンプリング信号に
同期して、ＭＣＴ（水銀カドミテルル）検出器５６から
の光強度信号を読み取り、公知の信号処理を行って赤外
吸収スペクトルを求め、これをレコーダ６４に記録させ
る。

【００２７】なお、上記構成において、マスク３８は、
凹面鏡１２と凸面鏡１４との間又は凸面鏡１４と平凸レ
ンズ３２Ｃとの間に配置してもよい。この場合、当然の
こととして、その位置に応じたサイズの光束制限孔が形
成されたマスク３８を用いる。

【００２８】（２）第２実施例 図４は全反射測定顕微鏡用対物鏡の縦断面を示す。

【００２９】この全反射測定顕微鏡用対物鏡は、図１に
示すカセグレニアン鏡１０と平凸レンズ３２Ｃとを一体
構成としたものであり、ヘッド７０の首部に形成された
雄ねじ７０ａを、不図示の既存の反射測定型顕微鏡の対
物鏡取付部に形成された雌ねじに螺合させることによ
り、この顕微鏡に装着可能となっている。

【００３０】ヘッド７０の下端凹部には、凹面鏡１２が
収容固着されている。ヘッド７０に形成された中心孔７
０ｂは、円孔１２ａに連通している。ヘッド７０の中間
部には、平板状のマスク３８を差込むための切込み口が
紙面垂直方向に形成されている。ヘッド７０の下端部外
周には雄ねじ７０ｃが形成され、これに、第１鏡筒７４
の上端部内周に形成された雌ねじ７４ａが螺合されてい
る。

【００３１】第１鏡筒７４の下端開口部には、凸面鏡支
持リング７６が挿入されている。この凸面鏡支持リング
７６は、図５に示す如く、外側のリング部７６ａと中央
部のアイランド部７６ｂとが３本のブリッジ部７６ｃで
連結された形状になっており、アイランド部７６ｂ上に
凸面鏡１４が接着されている。第１鏡筒７４の下端部外
周には、１２０度の等間隔で止めねじ７４ｃが螺入さ
れ、止めねじ７４ｃで、凸面鏡支持リング７６の外周が
押圧されて、凸面鏡１４の中心軸の位置決め調整が行わ
れる。第２鏡筒７８の上端部内周に形成された雌ねじ７
８ａに、第１鏡筒７４の下端部外周に形成された雄ねじ
７４ｂが螺合され、第２鏡筒７８の回転角により、第１
鏡筒７４の中心軸方向への伸縮調整が行われ、止めねじ
７８ｂでこの調整が固定される。

【００３２】第２鏡筒７８の下端部には、レンズ支持枠
８０が挿入されている。このレンズ支持枠８０は、図６
に示す如く、中央部に平凸レンズ３２Ｃが嵌合接着され
る中心孔８０ｂが形成され、その縁部上面には、光入射
を妨害しないように傾斜面８０ｃが形成されている。第
２鏡筒７８の下端部外周には、１２０度の等間隔で３本
の止めねじ７８ｃが螺入され、止めねじ７８ｃで、レン
ズ支持枠８０の外周が押圧されて、平凸レンズ３２Ｃの
中心軸の位置決め調整が行われる。

【００３３】試料３０は試料受皿８２内に収容される。
この試料受皿８２の内周に形成された雌ねじ８２ａに、
第２鏡筒７８の下端部外周に形成された雄ねじ７８ｄを
螺合回転させることにより、試料３０の上面に平凸レン
ズ３２Ｃの底面が接する。

【００３４】上記第１鏡筒７４の中心軸方向への伸縮調
整は、出射光強度を検出し、これが最大になるように行
われる。

【００３５】このような全反射測定顕微鏡用対物鏡を、
既存の反射測定型顕微鏡の対物鏡又は対物レンズと単に
交換するという簡単な操作で、全反射スペクトル測定が
可能になる。また、平凸レンズ３２Ｃの位置調整が予め
行われているので、試料３０を交換するだけで、新たな
試料３０に対する全反射スペクトル測定が可能になる。

【００３６】（３）第３実施例 上記第２実施例の全反射測定顕微鏡用対物鏡は、試料に
応じて平凸レンズ３２Ｃを他の材質のものと取り換える
場合、止めねじ７８ｃを緩めてレンズ支持枠８０を第２
鏡筒７８から取り外さなければならないので、他のレン
ズ支持枠８０を第２鏡筒７８に取り付ける場合、平凸レ
ンズ３２Ｃの光軸調整を再度行なう必要があり、そのた
めに長時間を要し、かつ、煩雑である。平凸レンズ３２
Ｃが破損して同種の平凸レンズ３２Ｃと取り換える場合
も同様である。これを避けるためには、全反射測定顕微
鏡用対物鏡全体を取り換えなければならず、コスト高と
なる。本第３実施例は、この問題点を解決したものであ
る。

【００３７】図７は、第３実施例の全反射測定顕微鏡用
対物鏡の縦断面を示す。図４と同一構成要素には、同一
符号を付してその説明を省略する。

【００３８】この全反射測定顕微鏡用対物鏡は、図４の
第２鏡筒７８及びレンズ支持枠８０の代わりに、ジョイ
ント７８Ａ及び第２鏡筒８０Ａを用いている。このジョ
イント７８Ａは、カセグレニアン鏡の鏡筒の一部を構成
している。ジョイント７８Ａの中央部開口円の内周面に
は雌ねじ７８ｐが形成され、これに、第２鏡筒８０Ａの
外周面に形成された雄ねじ８０ｐが螺合される。第２鏡
筒８０Ａの一端側中央部開口には、平凸レンズ３２Ｃが
嵌合接着されている。ジョイント７８Ａは、その雌ねじ
７８ａに第１鏡筒７４Ａの雄ねじ７４ｂが螺合され、ジ
ョイント７８Ａの底面周部には、この面に垂直に止めね
じ７８ｑが螺合貫通しており、止めねじ７８ｑを締め付
けることにより、止めねじ７８ｑの先端面が第１鏡筒７
４Ａの下端面を押圧して、第１鏡筒７４Ａに対するジョ
イント７８Ａの回転が固定される。第１鏡筒７４Ａに対
するジョイント７８Ａの軸方向固定位置は、第２鏡筒８
０Ａをジョイント７８Ａに締め付けたときに、図７に示
すように凹面鏡１２からの光の収束点が平凸レンズ３２
Ｃの底面中心に一致するように調整されている。

【００３９】本第３実施例では、上記問題点の解決とは
別に、さらに次のような工夫をしている。

【００４０】凸面鏡支持リング７６Ａは、その外周面に
テーパが付けられている外は、図４の凸面鏡支持リング
７６と同一である。このテーパは、止めねじ７４ｃで凸
面鏡支持リング７６Ａを第１鏡筒７４Ａに密着させかつ
より確実に固定するためのものである。また、ジョイン
ト７８Ａに切込み口が紙面垂直方向に形成され、これに
全反射スペクトル測定用のマスク３８Ｂが差し込まれる
ようになっている。この部分の方がヘッド７０の中心孔
７０ｂの部分よりも光束が拡大しているので、精度よく
遮光することができ、マスク３８Ｂの位置としては好ま
しい。さらに、ヘッド７０に対する第１鏡筒７４Ａの軸
方向位置を固定するために、止めねじ７４ｄを第１鏡筒
７４Ａの上部側面に螺入して、その先端面をヘッド７０
の外周面に押し付けている。

【００４１】なお、図７では、図４に示す試料受皿８２
が取り付けられていないが、図４と同様にして試料受皿
８２を第２鏡筒８０Ａに螺着する構成であってもよい。

【００４２】上記構成において、第２鏡筒８０Ａをジョ
イント７８Ａに螺合させ、第２鏡筒８０Ａをジョイント
７８Ａに締め付けるだけで、平凸レンズ３２Ｃの光軸が
凹面鏡１２及び凸面鏡１４の光軸に一致し、かつ、凹面
鏡１２からの光の収束点が平凸レンズ３２Ｃの底面中心
に一致する。

【００４３】ＺｎＳｅで形成した平凸レンズ３２Ｃを用
い、平凸レンズ３２Ｃと第２鏡筒８０Ａとを一体とし
て、同一のものでジョイント７８Ａに対し、単なる着脱
を１０回繰り返したところ、入射光３４の強度に対する
出射光３６の強度のばらつきは±２％以内であった。ま
た、ＺｎＳｅで形成した平凸レンズ３２Ｃを用い、平凸
レンズ３２Ｃと第２鏡筒８０Ａとを一体として、同一形
状のものを５つ単に互換したところ、入射光３４の強度
に対する出射光３６の強度のばらつきは±５％以内であ
った。

【００４４】（４）第４実施例 ２つの球面鏡を用いたカセグレニアン鏡は、開口数が大
きくなると、球面収差が大きくなって実用に耐えなくな
る。球面収差は、凹面鏡１２を非球面鏡にすることによ
り、又は、凹面鏡１２及び凸面鏡１４を非球面鏡にする
ことにより、小さくすることができる。しかし、実際に
は非球面鏡は制作が困難であるため実用化されていな
い。本第４実施例は、この問題点を解決したものであ
る。

【００４５】図８は、球面鏡を用いた１段のカセグレニ
アン鏡１０と２０とを直列配置して、開口数に対する球
面収差を小さくした、２段のタンデム型カセグレニアン
鏡を示す。

【００４６】図１と同様に、カセグレニアン鏡１０は、
中央に円孔１２ａが形成された凹面鏡１２に、凸面鏡１
４を対向配置した構成となっており、カセグレニアン鏡
２０は、中央に円孔２２ａが形成された凹面鏡２２に、
凸面鏡２４を対向配置した構成となっている。カセグレ
ニアン鏡１０と２０とは、向きを同一方向にし、両光軸
Ｃを一致させて配置されている。

【００４７】光軸Ｃ上の点Ｓからの発散光は、円孔１２
ａを通り凸面鏡１４で反射され、次いで凹面鏡１２で反
射されて収束光となり、凸面鏡２４が存在しなければ点
Ｆ₁に収束する。この収束光は、凸面鏡２４で反射さ
れ、次いで凹面鏡２２で反射されて光軸Ｃ上の点Ｆ₂に
収束する。このようなタンデム型カセグレニアン鏡を図
１又は図４に示す１段のカセグレニアン鏡１０の代わり
に用いる。

【００４８】 カセグレニアン鏡１０及びカセグレニア
ン鏡２０は、球面収差特性が互いに補正的な関係になる
ように配置設計されており、開口数に対する球面収差が
１段のカセグレニアン鏡よりも小さくなっている。例え
ば、カセグレニアン鏡１０は、点Ｓから入射する光束に
対し、出射光が図９に示す如く、光軸Ｃ寄りの光線ほど
光軸Ｃとの交点が凸面鏡２４（カセグレニアン鏡１０）
に近くなるように配置設計されている。これに対し、カ
セグレニアン鏡２０は、点Ｆ1に収束入射する光束に対
し、出射光が図１０に示す如く、光軸Ｃ寄りの光線ほど
光軸Ｃとの交点が凸面鏡２４（カセグレニアン鏡２０）
から遠くなるように配置設計されている。このような特
性は、設計段階での計算機を用いた光線追跡法により、
容易に確認することができる。

【００４９】なお、カセグレニアン鏡１０とカセグレニ
アン鏡２０の球面収差特性は互いに補正的な関係にあれ
ば良く、例えばカセグレニアン鏡１０が図１０に示すよ
うな特性を示し、カセグレニアン鏡２０が図９に示すよ
うな特性を示す関係であってもよい。

【００５０】また、３段以上のタンデム型カセグレニア
ン鏡を用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る全反射測定顕微鏡用
対物鏡が適用された顕微フーリエ赤外分光光度計の原理
構成図である。

【図２】図１の全反射測定顕微鏡用対物鏡に用いられる
目視観測用マスク３８Ａの平面図である。

【図３】図１の全反射測定顕微鏡用対物鏡に用いられる
全反射スペクトル測定用マスク３８Ｂの平面図である。

【図４】本発明の第２実施例に係る全反射測定顕微鏡用
対物鏡の縦断面図である。

【図５】図４の全反射測定顕微鏡用対物鏡の構成要素で
ある凸面鏡支持リング７６の平面図である。

【図６】図４の全反射測定顕微鏡用対物鏡の構成要素で
あるレンズ支持枠８０の平面図である。

【図７】本発明の第３実施例に係る全反射測定顕微鏡用
対物鏡の縦断面図である。

【図８】本発明の第４実施例に係るタンデム型カセグレ
ニアン鏡の縦断面図である。

【図９】図８のカセグレニアン鏡の作用説明図である。

【図１０】図８のカセグレニアン鏡の作用説明図であ
る。

【図１１】全反射測定原理説明図である。

【図１２】全反射測定原理説明図である。

【符号の説明】

Ｃ 中心軸 １０、２０ カセグレニアン鏡 １２、２２ 凹面鏡 １４、２４ 凸面鏡 ３０ 試料 ３２Ａ ＡＴＲ半円柱プリズム ３２Ｂ ＡＴＲ３角柱プリズム ３２Ｃ 平凸レンズ ３４ 入射光 ３６ 出射光 ３８、３８Ａ、３８Ｂ マスク ４０ 可視光源 ４２、４８ 可動鏡 ４４、４６ 固定鏡 ５０ 接眼レンズ ５２ 赤外光源 ５６ ＭＣＴ検出器 ６２ ホトダイオード ７０ ヘッド ７０ａ、７０ｃ、７４ｂ、８０ａ、８０ｐ 雄ねじ ７４、７４Ａ 第１鏡筒 ７４ａ、７８ａ、７８ｂ、７８ｐ、８２ａ 雌ねじ ７４ｃ、７４ｄ、７８ｂ、７８ｃ、７８ｑ 止めねじ ７６、７６Ａ 凸面鏡支持リング ７８、８０Ａ 第２鏡筒 ７８Ａ ジョイント ８０ レンズ支持枠 ８２ 試料受皿

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−223847（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−220834（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−35684（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−196540（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−117749（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−14057（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心部に孔が形成された凹面鏡と該凹面
   鏡よりも径の小さい凸面鏡とを中心軸を一致させて対向
   配置したカセグレニアン鏡の該凹面鏡に、略半球形の平
   凸レンズの凸面を対向させ、該平凸レンズの中心軸を該
   カセグレニアン鏡の中心軸に一致させ、該平凸レンズの
   平面に試料を当接させ、この状態で、試料表面を観察する場合には、光路中に第１マスクを配
   置し、該孔から光束を入射させて、該凸面鏡、該凹面鏡
   の順に光束を反射させ、該平凸レンズの平面の中心点近
   傍に光束を収束させ、該平面の中心点近傍、該凹面鏡、
   該凸面鏡の順に光束を反射させ、該孔から出射した光束
   を結像させて観察し、この際、該第１マスクにより、結
   像光束が、該平凸レンズの平面の中心点近傍に所定範囲
   内の入射角で収束する光束に対応するようにし、 光分析を行う場合には、光路中に第２マスクを配置し、
   該孔から光束を入射させて、該凸面鏡、該凹面鏡の順に
   光束を反射させ、該平凸レンズの平面の中心点近傍に光
   束を収束させ、該平面の中心点近傍、該凹面鏡、該凸面
   鏡の順に光束を反射させ、該孔から出射した光束を検出
   して光分析を行い、この際、該第２マスクにより、検出
   光束が、該平凸レンズの平面の中心点近傍に所定範囲以
   上の入射角で収束する光束に対応するようにする、 ことを特徴とする全反射測定方法。
2. 【請求項２】 前記平凸レンズとして、可視光及び赤外
   光が透過可能なものを用い、 前記光束を、試料表面を観察する場合には可視光束と
   し、光分析を行う場合には赤外光束とし、 前記所定範囲内を臨界角以内とし、 前記所定範囲以上を臨界角以上とする、 ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 可視光源と、 赤外光源と、 該可視光源からの光束と該赤外光源からの光束との一方
   を選択的に、光軸に沿 って進行させる光路切換手段と、 中心部に孔が形成された凹面鏡と該凹面鏡よりも径の小
   さい凸面鏡とが対向し、該凹面鏡と該凸面鏡の両中心軸
   が一致し、該中心軸が該光軸に一致し、該光路切り換え
   手段からの光束が該孔に入射するように配置されたカセ
   グレニアン鏡と、 略半球形の平凸レンズの凸面が該凹面鏡に対向し、該平
   凸レンズの中心軸が該カセグレニアン鏡の中心軸に一致
   し、該カセグレニアン鏡による光収束位置が該平凸レン
   ズの平面の中心点近傍に一致するように配置された該平
   凸レンズと、 観察のために該孔から出射した光束を結像させる観察手
   段と、 該孔から出射した光束を検出して光分析を行う光分析手
   段と、 試料表面を観察する場合に、結像光束が該平凸レンズの
   平面の中心点近傍に所定範囲内の入射角で収束する光束
   に対応するように、光路中に配置される第１マスクと、 光分析を行う場合に、検出光束が該平凸レンズの平面の
   中心点近傍に所定範囲以上の入射角で収束する光束に対
   応するように、光路中に配置される第２マスクと、 を有することを特徴とする全反射測定装置。
4. 【請求項４】 前記カセグレニアン鏡は、中心軸を互い
   に一致させ同一方向にむけて、１段のカセグレニアン鏡
   が複数段直列に配置されている、 ことを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 前記カセグレニアン鏡が第１鏡筒に備え
   られ、前記平凸レンズが第２鏡筒に備えられ、該第１鏡
   筒及び該第２鏡筒に、互いに螺合するねじ部が形成さ
   れ、該第１鏡筒に該第２鏡筒を螺合させて締め付けた状
   態で該カセグレニアン鏡の光軸と該平凸レンズの光軸と
   が一致し且つ該カセグレニアン鏡による光収束位置が該
   平凸レンズの平面の中心点近傍に一致するように調整さ
   れている、 ことを特徴とする請求項３又は４記載の装置。
6. 【請求項６】 前記カセグレニアン鏡の凸面鏡と前記平
   凸レンズとの間に前記第２マスクが着脱自在に挿入され
   る切欠が、該カセグレニアン鏡及び該平凸レンズを支持
   する鏡筒に形成されている、 ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１つに記載
   の装置。
7. 【請求項７】 前記第２鏡筒に着脱され、試料を載せて
   該第２鏡筒に装着した状態で該試料が前記平凸レンズの
   平面に当接するようにした試料受皿、 を有することを特
   徴とする請求項５記載の装置。