JPS6154431A - Instrument for measuring optically surface physical properties - Google Patents

Instrument for measuring optically surface physical properties

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Publication number
JPS6154431A
JPS6154431A JP17681984A JP17681984A JPS6154431A JP S6154431 A JPS6154431 A JP S6154431A JP 17681984 A JP17681984 A JP 17681984A JP 17681984 A JP17681984 A JP 17681984A JP S6154431 A JPS6154431 A JP S6154431A
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JP
Japan
Prior art keywords
fiber
image
monochromator
physical properties
face
Prior art date
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Pending
Application number
JP17681984A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Saito
謙治 斉藤
Noritaka Mochizuki
望月 則孝
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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Priority to JP17681984A priority Critical patent/JPS6154431A/en
Publication of JPS6154431A publication Critical patent/JPS6154431A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N21/474Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres

Abstract

PURPOSE:To facilitate position adjustment on the surface to be detected by forming by incorporating fiber for detecting reflected radiant flux with fiber for monitoring. CONSTITUTION:Image fiber 43 is provided to the end flank of fibers 9, 15 and incorporated, and also, connected with a television camera 44 and a television monitor 45. An enlarged image of the surface to be detected is image-formed on a face 43-2 by an objective 43-1, transmitted by image fiber flux 43-5 and again image-formed on a face 43-3. This enlarged image is displayed on the television monitor 45 by a television camera lens 43-4 via the television camera 44 and the adjustment of measuring position on the surface to be detected can be made simply with high precision.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、物質の反射率を測定する光学画表面物性装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical image surface physical property device for measuring the reflectance of a substance.

[従来の技術] 本発明における反射率測定装置の基本形態は、参照文献
rJournal of Chemical Phys
ics J7918、 15・0ctober  ・1
983. P、 3701〜3709に記載されたもの
である。以下、この測定装置の基本概念を第3図に基い
て説明する。
[Prior Art] The basic form of the reflectance measuring device in the present invention is described in the reference document rJournal of Chemical Phys.
ics J7918, 15・0ctober・1
983. P, 3701-3709. The basic concept of this measuring device will be explained below with reference to FIG.

放射源lからの放射束3−1.3−2は楕円反射鏡2に
よって平行な放射束3−3となって、モノクロメータ−
4へ入射する。モノクロメータ−4からの出射放射束は
、Y字型ファイバー50の入力部5を経てファイバー6
.7へ各々伝達される。放射束はファイバー6と9及び
7と10の間にあるチョッパ8によって交互に伝達され
、ファイバー9からの放射束はその端面11から被検面
28へ、ファイバー10からの放射束はその端面12か
ら参照面30に各々交互に照射される。被検面28から
の反射放射束13は端面11からファイバー15へ、参
照面30からの反射放射束14は端面12からファイバ
ー16へ伝達され、17のモノクロメータ−に入射する
The radiant flux 3-1, 3-2 from the radiant source 1 is converted into a parallel radiant flux 3-3 by the elliptical reflector 2, and is converted into a parallel radiant flux 3-3 by the monochromator.
4. The output radiation flux from the monochromator 4 passes through the input section 5 of the Y-shaped fiber 50 to the fiber 6.
.. 7 respectively. The radiation flux is transmitted alternately by the chopper 8 located between the fibers 6 and 9 and between the fibers 7 and 10, the radiation flux from the fiber 9 is transmitted from its end face 11 to the test surface 28, and the radiation flux from the fiber 10 is transmitted from its end face 12. The reference surface 30 is alternately irradiated from each other. The reflected radiation flux 13 from the test surface 28 is transmitted from the end face 11 to the fiber 15, and the reflected radiation flux 14 from the reference surface 30 is transmitted from the end face 12 to the fiber 16, and is incident on a monochromator 17.

モノクロメータ−17からの射出放射束34は、遮光筒
35等を経てフォトマルチプライヤ−19へ入力され、
その後ログアンブリファイヤー20、バイパスフィルタ
ー21、アンブリファイヤー22、位相同期回路23、
A−Dコンバータ25を経てマイクロコンピユータ−2
7にデジタル信号として入力される。
The emitted radiant flux 34 from the monochromator 17 is inputted to the photomultiplier 19 via a light-shielding tube 35, etc.
After that, log amblifier 20, bypass filter 21, amblifier 22, phase synchronization circuit 23,
Microcomputer 2 via A-D converter 25
7 as a digital signal.

なお、モノクロメータ−4と17は、マイクロコンピュ
ータ−27にあらかじめ記憶されている信号33により
ステップモーター1B−1,18−2を介して各々同期
させて波長走査される。またチゴッパ8の走査信号24
は 位相同期回路を経てマイクロコンピュータ−27へ
入力される。
The monochromators 4 and 17 are synchronously wavelength-scanned via step motors 1B-1 and 18-2 using a signal 33 previously stored in the microcomputer 27. In addition, the scanning signal 24 of the chigoppa 8
is input to the microcomputer 27 via the phase synchronization circuit.

次に、マイクロコンピュータ−27に入力される信号に
ついて説明する。
Next, the signals input to the microcomputer 27 will be explained.

第3図において、被検面29、参照面30から反射して
電気的増巾系を経てマイクロコンピュータ−27へ入る
信号を、各々rl+、r2とすると、rl+r2は次の
ように表わされる。
In FIG. 3, if the signals reflected from the test surface 29 and the reference surface 30 and entering the microcomputer 27 via the electrical amplification system are rl+ and r2, respectively, rl+r2 is expressed as follows.

r I= I o X t l×’RIr2 =I(、
Xt2 XR2 但し、各記号は下記事項を表わす。
r I= I o X t l×'RIr2 = I(,
Xt2 XR2 However, each symbol represents the following items.

■。:光源強度(増巾系による増巾率もこの項へ入って
いるものとする) tI :被検面検出側光学系透過率 L2 :参照面検出側光学系透過率 RI =被検面反射率 R2:参照面反射率 被検面29の反射率R1は前記rlをrlで徐し、更に
11とt2の違いを補正する為の項Asで除したものに
参照面と同物質の理論反射率Rrを乗じたものにより得
られる。これを式に表わすと次のようになる。
■. : Light source intensity (the amplification rate by the amplification system is also included in this term) tI : Transmittance of the optical system on the detection side of the test surface L2 : Transmittance of the optical system on the detection side of the reference surface RI = Reflectance of the test surface R2: Reference surface reflectance The reflectance R1 of the test surface 29 is the theoretical reflectance of the same material as the reference surface. It is obtained by multiplying by Rr. This can be expressed as follows.

・・・・・・・・・(1) なお(1)式においてはR2叫RT  とし、Asに関
しては、被検面に参照面と同一物質を置いた時、そこか
ら反射して増巾系を経てマイクロコンピュータ−27に
入る信号値(工。X t + XR2)を、参照面から
反射して増巾系を経て同じくマイクロコンピュータ−2
7へ入る信号(工◇X t 2 X R2)で除したも
の、すなわち また、被検面2θ、参照面30から反射した放射束の電
気的に増巾された信号rl+r2は、チョッパ8の周期
Tに同期して、その周期Tの間隔で交互に伝達される。
・・・・・・・・・(1) In equation (1), R2 is expressed as RT. As for As, when the same substance as the reference surface is placed on the test surface, it is reflected from there and the amplification system The signal value (X t + XR2) that enters the microcomputer-27 through the
The electrically amplified signal rl+r2 of the radiant flux reflected from the test surface 2θ and the reference surface 30 divided by the signal entering the input signal 7 (E ◇X t 2 X R2) is the period of the chopper 8. The signals are transmitted alternately at intervals of the period T in synchronization with T.

第2図は、rl、rlと周期Tの関係を表わしたもので
ある。したがって、何個分かのrlの和を取ったものの
平均値をr、の値、また何個分かのrlの和を取ったも
のの平均値をrlの値とすることもできる。
FIG. 2 shows the relationship between rl and rl and the period T. Therefore, the average value of the sum of several rl's can be taken as the value of r, or the average value of the sum of several rl's can be taken as the value of rl.

この様にr1+r2と(1)式を用いることにより得ら
れた被検面からの反射率R1のモノクロメータ−による
可変波長に対する関係、更には二種類の被検面からの反
射率の相対差のモノクロメータ−による可変波長に対す
る関係を、プロッター28やブラウン管3Bに表示させ
たりディスク37に記録させる。
In this way, the relationship between the reflectance R1 from the test surface obtained by using r1+r2 and equation (1) with respect to the wavelength variable by the monochromator, and also the relative difference in reflectance from the two types of test surfaces. The relationship to the wavelength variable by the monochromator is displayed on the plotter 28 or the cathode ray tube 3B, or recorded on the disk 37.

なお上記文中におけるファイバーは、通常のファイバー
に限定されることなくセルフォックや、レンズによる結
像のリレーや、内面反射を呈した導波路の様なものでも
かまわない。
Note that the fiber in the above text is not limited to a normal fiber, and may be a selfoc, a relay for image formation using a lens, or a waveguide exhibiting internal reflection.

[発明が解決しようとする問題点コ 従来のJu11定装置においては、被検南上での測定位
置の調整に時間がかかり、作業能率の低下を招いていた
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional Ju11 constant device, it took time to adjust the measurement position on the southward side of the test object, resulting in a decrease in work efficiency.

本発明は、このような従来の問題点を解決するためにな
されたもので、反射放射束の検出用ファイバーを、モニ
ター用のファイバーと共に一体化して形成することによ
り、被検面での位置調整が容易にできる測定装置の提供
を目的としている。
The present invention was made to solve these conventional problems, and by integrating a fiber for detecting reflected radiation flux with a fiber for monitoring, it is possible to adjust the position on the surface to be inspected. The purpose is to provide a measuring device that can be easily used.

[問題点を解決するための手段] 第1図は本発明の基本概念を示すもので、図中、9,1
5はファイバー、43はイメージファイバー、44はテ
レビカメラ、45はテレビモニターを示す0図において
明らかなように、ファイバー9.15の末端側面にイメ
ージファイバー43を設は一体化すると共に、テレビカ
メラ44.テレビモニター45を接続させている。
[Means for solving the problem] Figure 1 shows the basic concept of the present invention.
5 is a fiber, 43 is an image fiber, 44 is a television camera, and 45 is a television monitor. As shown in FIG. .. A TV monitor 45 is connected.

[作 用] t52図は、第1図のイメージファイバ−43ノ断面図
を示したもので、図において作用を説明すると次のよう
になる。
[Function] Figure t52 shows a cross-sectional view of the image fiber 43 in Figure 1, and the function in the figure will be explained as follows.

対物レンズ43−1により被検面の拡大像は、フェース
面43−2に結像された後、イメージファイ/へ一束4
3−5によって伝送され、フェイス面43−3に再び結
像される。この拡大像をテレビカメラレンズ43−4に
よりテレビカメラレンズ44を介してテレビモニター4
5上にディスプレイさせる。
An enlarged image of the surface to be inspected is formed on the face surface 43-2 by the objective lens 43-1, and then sent to the image filer as a bundle 4.
3-5, and is again imaged on the face surface 43-3. This enlarged image is transmitted to the TV monitor 4 via the TV camera lens 44 by the TV camera lens 43-4.
Display it on 5.

[実施例] 本実施例では、第4図に示した装置図において、被検面
への照射部を第1図に示した構成に基づいて変更した。
[Example] In this example, in the apparatus diagram shown in FIG. 4, the irradiation section for the test surface was changed based on the configuration shown in FIG. 1.

したがって、それ以外の各装置の構成、及び信号の流れ
は、前記[従来の技術]で説明した通りである。
Therefore, the configuration of other devices and the flow of signals are as described in the above-mentioned [Prior Art].

この様にして装置を構成すると、被検面上での測定位置
の調整を、テレビモニターを見ながら簡単にかつ高精度
に行うことができる。また、L−B(ラングミュア−プ
ロジェット)膜等の物理特性の計測においては、計測時
の被検面の状態を、同時に観測することができる。
By configuring the apparatus in this manner, the measurement position on the surface to be measured can be adjusted easily and with high precision while viewing the television monitor. Furthermore, in measuring the physical properties of an LB (Langmuir-Prodgett) film, etc., the state of the surface to be measured at the time of measurement can be observed simultaneously.

[発明の効果] 本発明においては、反射放射束の検出用ファイバーとテ
レビモニター用のファイバーを一体化したため、被検面
上での測定位置の調整を簡単にかつ高精度に行うことが
でき、試料の測定時における操作性の向上に大きな効果
がある。
[Effects of the Invention] In the present invention, since the fiber for detecting reflected radiant flux and the fiber for television monitor are integrated, the measurement position on the surface to be measured can be adjusted easily and with high precision. This has a great effect on improving operability when measuring samples.

材咽面の簡単な説明P− 第1図は、本発明の基本概念を示す説明図、第2図は、
イメージファイバー43の断面図、第3図は、信号r1
+r2と周期Tとの関係を表わすグラフ、第4図は、本
発明に係わる反射率測定装置の基本形態を示す構成図。
Brief explanation of the pharyngeal surface P- Fig. 1 is an explanatory diagram showing the basic concept of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing the basic concept of the present invention.
A cross-sectional view of the image fiber 43, FIG. 3, shows the signal r1
A graph showing the relationship between +r2 and period T, and FIG. 4 is a configuration diagram showing the basic form of the reflectance measuring device according to the present invention.

l;放射源 2:楕円反射鏡 3−1.3−2.放射束 4.17;モノクロメータ− 5;Y字型ファイバー人力部 6.7,9,10,15,113;ファイバー8:チョ
ッパ 11.12.ファイバ一端面 13.14;反射放射束 1B−1、18−2、ステップモーター19;フォトマ
ルチプライヤ− 20;ログアンブリファイヤー 21;バイパスフィルター 22;アンブリファイヤー 23;位相同期回路 24;チョッパ8の走査信号 25 ; A−I)コンバータ 27;マイクロコンピュータ− 28;プロッター 28;被検面 30;参照面 31;冷却器 32;安定化電源 33;ステップモータ1B−1,18−2走査信号34
;モノクロメーター17からの射出放射束35;遮光筒 36;ブラウン管 37;ディスク 43;イメージファイバー 43−1 、対物レンズ 43−2 、43−3 ;フェイス面 43−4 ;テレビカメラレンズ 43−5 ;イメージファイバー束 44;テレビカメラ 45;テレビモニター rl ;被検面29から反射した放射束の電気的に増巾
された信号 r2 :参照面30から反射した放射束の電気的に増巾
された信号 T;チョッパ8の走査周期
l; Radiation source 2: Elliptical reflector 3-1.3-2. Radiant flux 4.17; Monochromator 5; Y-shaped fiber manual section 6.7, 9, 10, 15, 113; Fiber 8: Chopper 11.12. Fiber end face 13.14; reflected radiant flux 1B-1, 18-2; step motor 19; photomultiplier 20; log amblifier 21; bypass filter 22; amblifier 23; phase synchronization circuit 24; scanning of chopper 8 Signal 25; A-I) converter 27; microcomputer 28; plotter 28; test surface 30; reference surface 31; cooler 32; stabilized power supply 33; step motor 1B-1, 18-2 scanning signal 34
; Emitted radiation flux 35 from the monochromator 17; Light-shielding tube 36; Braun tube 37; Disk 43; Image fiber 43-1, objective lenses 43-2, 43-3; Face surface 43-4; Television camera lens 43-5; Image fiber bundle 44; television camera 45; television monitor rl; electrically amplified signal of the radiant flux reflected from the test surface 29 r2: electrically amplified signal of the radiant flux reflected from the reference surface 30 T: scanning period of chopper 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 放射源からの光を第1のモノクロメーターを介して被検
面へ照射し、その反射放射束を第2のモノクロメーター
に入射させ、電気的に情報を検出する測定装置において
、被検面に対向する位置に、前記反射放射光を第2のモ
ノクロメータに導く検出用ファイバーと、被検面を直接
に観察する為のモニター用ファイバーとを一体に設けた
ことを特徴とする光学的表面物性測定装置。
In a measurement device that irradiates light from a radiation source onto a surface to be measured via a first monochromator, and makes the reflected radiation flux enter a second monochromator to electrically detect information, Optical surface physical properties characterized in that a detection fiber that guides the reflected radiation light to a second monochromator and a monitoring fiber for directly observing the surface to be inspected are integrally provided at opposing positions. measuring device.
JP17681984A 1984-08-27 1984-08-27 Instrument for measuring optically surface physical properties Pending JPS6154431A (en)

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