JPH0634528A - 顕微全反射減衰測定光学系 - Google Patents
顕微全反射減衰測定光学系Info
- Publication number
- JPH0634528A JPH0634528A JP18645092A JP18645092A JPH0634528A JP H0634528 A JPH0634528 A JP H0634528A JP 18645092 A JP18645092 A JP 18645092A JP 18645092 A JP18645092 A JP 18645092A JP H0634528 A JPH0634528 A JP H0634528A
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- Japan
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- light
- wavelength
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- sample
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 顕微ＡＴＲ測定において、ＡＴＲ結晶の半球
プリズムに色収差があっても可視域での試料表面観察が
明瞭にできる。 【構成】 ＡＴＲ測定は、半球プリズム１の平面を試料
Ｓ表面に密着して、観察用照明光をその平面に入射さ
せ、試料Ｓ表面での反射光又は散乱光により試料面を観
察すると共に、その平面での全反射光の減衰により試料
Ｓの全反射減衰特性を測定するもので、観察用照明光と
して可視域中の単一波長又は狭帯域波長の光を用いる
か、又は、観察光路中に通過波長を可視域中の単一波長
又は狭帯域波長に制限する狭帯域通過フィルター９を配
置して構成する。
プリズムに色収差があっても可視域での試料表面観察が
明瞭にできる。 【構成】 ＡＴＲ測定は、半球プリズム１の平面を試料
Ｓ表面に密着して、観察用照明光をその平面に入射さ
せ、試料Ｓ表面での反射光又は散乱光により試料面を観
察すると共に、その平面での全反射光の減衰により試料
Ｓの全反射減衰特性を測定するもので、観察用照明光と
して可視域中の単一波長又は狭帯域波長の光を用いる
か、又は、観察光路中に通過波長を可視域中の単一波長
又は狭帯域波長に制限する狭帯域通過フィルター９を配
置して構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、顕微全反射減衰測定光
学系に関し、特に、微小な試料の測定位置を明瞭に視差
なく観察して位置決めできる顕微全反射減衰測定光学系
に関する。
学系に関し、特に、微小な試料の測定位置を明瞭に視差
なく観察して位置決めできる顕微全反射減衰測定光学系
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、試料に屈折率の大きい半球プリズ
ム、三角プリズム、多重反射平行平面板等の全反射面を
密着させ、全反射光が試料の界面付近の不均一性により
敏感に減衰を受けることを利用して、透過法では測定が
困難な高分子膜、塗膜、紙等の表面の分光測定等を行う
全反射減衰測定法（以下、ＡＴＲ測定と言う。）が知ら
れている。
ム、三角プリズム、多重反射平行平面板等の全反射面を
密着させ、全反射光が試料の界面付近の不均一性により
敏感に減衰を受けることを利用して、透過法では測定が
困難な高分子膜、塗膜、紙等の表面の分光測定等を行う
全反射減衰測定法（以下、ＡＴＲ測定と言う。）が知ら
れている。
【０００３】微小な試料のＡＴＲ測定を行う場合、測定
は通常赤外光により行う。その際、実際に測定を行う試
料の位置を可視光による試料観察によって正確に決定を
しないればならない。そのためには、従来、例えば米国
特許第５０９３５８０号に記載されているように、レン
ズ状のＡＴＲ結晶を試料から離して、補助レンズと対物
レンズを通して試料を観察し、ＡＴＲ結晶に対する試料
位置を決め、次に、ＡＴＲ結晶を試料に密着し、その
後、ＡＴＲ測定の入射角と反射角位置で可視照明光を入
射させ、測定試料面を観察する。
は通常赤外光により行う。その際、実際に測定を行う試
料の位置を可視光による試料観察によって正確に決定を
しないればならない。そのためには、従来、例えば米国
特許第５０９３５８０号に記載されているように、レン
ズ状のＡＴＲ結晶を試料から離して、補助レンズと対物
レンズを通して試料を観察し、ＡＴＲ結晶に対する試料
位置を決め、次に、ＡＴＲ結晶を試料に密着し、その
後、ＡＴＲ測定の入射角と反射角位置で可視照明光を入
射させ、測定試料面を観察する。
【０００４】また、試料に密着して全反射を行わせるＡ
ＴＲ結晶として、図４に示すような特殊形状のプリズム
Ｐを用い、試料Ｓに密着する面ＡにスケールＢを配置
し、プリズムＰの測定照明光入射面Ｃとは別の面Ｄを通
してスケールＢが重畳した試料Ｓを観察しながら、スケ
ールＢの目盛りによって測定位置を確認するものが知ら
れている。
ＴＲ結晶として、図４に示すような特殊形状のプリズム
Ｐを用い、試料Ｓに密着する面ＡにスケールＢを配置
し、プリズムＰの測定照明光入射面Ｃとは別の面Ｄを通
してスケールＢが重畳した試料Ｓを観察しながら、スケ
ールＢの目盛りによって測定位置を確認するものが知ら
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、半球
プリズムのようなＡＴＲ結晶として、赤外域で透明で高
屈折率のシリコン、ゲルマニウム、セレン化亜鉛等が用
いられている。しかしながら、シリコン、ゲルマニウム
は可視域で不透明なため、可視光による試料観察が不可
能であるので、可視光観察による測定位置の確認ができ
ない。これに対して、セレン化亜鉛は可視域で透明なた
め、可視光による試料観察により測定位置を特定できる
が、可視域での屈折率変動が大きすぎ、可視光による試
料観察の際に大きく色収差が発生し、試料の測定位置を
明瞭に観察することが困難である。
プリズムのようなＡＴＲ結晶として、赤外域で透明で高
屈折率のシリコン、ゲルマニウム、セレン化亜鉛等が用
いられている。しかしながら、シリコン、ゲルマニウム
は可視域で不透明なため、可視光による試料観察が不可
能であるので、可視光観察による測定位置の確認ができ
ない。これに対して、セレン化亜鉛は可視域で透明なた
め、可視光による試料観察により測定位置を特定できる
が、可視域での屈折率変動が大きすぎ、可視光による試
料観察の際に大きく色収差が発生し、試料の測定位置を
明瞭に観察することが困難である。
【０００６】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、ＡＴＲ結晶として半球プリズ
ムを用いる微小試料の顕微ＡＴＲ測定において、半球プ
リズムに色収差があっても測定位置確認のための可視域
での試料表面観察が明瞭にでき、測定位置決めを視差な
く正確に行うことが可能な顕微全反射減衰測定光学系を
提供することである。
ものであり、その目的は、ＡＴＲ結晶として半球プリズ
ムを用いる微小試料の顕微ＡＴＲ測定において、半球プ
リズムに色収差があっても測定位置確認のための可視域
での試料表面観察が明瞭にでき、測定位置決めを視差な
く正確に行うことが可能な顕微全反射減衰測定光学系を
提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の顕微全反射減衰測定光学系は、半球プリズムの平面
を試料表面に密着して、観察用照明光を前記平面に入射
させ、試料表面での反射光又は散乱光により試料面を観
察すると共に、前記平面での全反射光の減衰により試料
の全反射減衰特性を測定する全反射減衰測定用の光学系
において、観察用照明光として可視域中の単一波長又は
狭帯域波長の光を用いるか、又は、観察光路中に通過波
長を可視域中の単一波長又は狭帯域波長に制限する波長
制限手段を配置して構成したことを特徴とするものであ
る。
明の顕微全反射減衰測定光学系は、半球プリズムの平面
を試料表面に密着して、観察用照明光を前記平面に入射
させ、試料表面での反射光又は散乱光により試料面を観
察すると共に、前記平面での全反射光の減衰により試料
の全反射減衰特性を測定する全反射減衰測定用の光学系
において、観察用照明光として可視域中の単一波長又は
狭帯域波長の光を用いるか、又は、観察光路中に通過波
長を可視域中の単一波長又は狭帯域波長に制限する波長
制限手段を配置して構成したことを特徴とするものであ
る。
【０００８】
【作用】本発明においては、観察用照明光として可視域
中の単一波長又は狭帯域波長の光を用いるか、又は、観
察光路中に通過波長を可視域中の単一波長又は狭帯域波
長に制限する波長制限手段を配置して構成したので、半
球プリズムに色収差があっても観察像に色収差が発生せ
ず、試料面を明瞭に観察して測定位置を正確に確認して
測定することが可能になる。
中の単一波長又は狭帯域波長の光を用いるか、又は、観
察光路中に通過波長を可視域中の単一波長又は狭帯域波
長に制限する波長制限手段を配置して構成したので、半
球プリズムに色収差があっても観察像に色収差が発生せ
ず、試料面を明瞭に観察して測定位置を正確に確認して
測定することが可能になる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明のＡＴＲ測定光学系の実施例に
ついて説明する。図１は、本発明に基づくＡＴＲ測定光
学系の１実施例の光路図であり、ＡＴＲ結晶として可視
域、赤外域両方で透明な高屈折率材料からなる半球プリ
ズム１を用い、これを試料Ｓに密着した状態で固定し
て、同じ対物レンズ２で拡大して可視域で観察し、赤外
域で測定を行うものである。すなわち、顕微鏡光学系の
光軸ａに対して試料Ｓを斜めに配置し、この試料Ｓの面
に半球プリズム１を押しつける。そして、半球プリズム
１を経て出てくる試料Ｓからの光は、この場合、カセグ
レン対物レンズ２を経てマスク３位置に結像し、マスク
３で測定位置が限定され、ハーフミラー又は切り換えミ
ラー４により２つの光路に分けられ、可視域の観察光は
接眼鏡６で拡大され、試料Ｓの測定位置が観察される。
また、赤外域の測定光は光検知器５により光電変換さ
れ、フーリエ分光のときはフーリエ変換されて、分光分
析が行われる。
ついて説明する。図１は、本発明に基づくＡＴＲ測定光
学系の１実施例の光路図であり、ＡＴＲ結晶として可視
域、赤外域両方で透明な高屈折率材料からなる半球プリ
ズム１を用い、これを試料Ｓに密着した状態で固定し
て、同じ対物レンズ２で拡大して可視域で観察し、赤外
域で測定を行うものである。すなわち、顕微鏡光学系の
光軸ａに対して試料Ｓを斜めに配置し、この試料Ｓの面
に半球プリズム１を押しつける。そして、半球プリズム
１を経て出てくる試料Ｓからの光は、この場合、カセグ
レン対物レンズ２を経てマスク３位置に結像し、マスク
３で測定位置が限定され、ハーフミラー又は切り換えミ
ラー４により２つの光路に分けられ、可視域の観察光は
接眼鏡６で拡大され、試料Ｓの測定位置が観察される。
また、赤外域の測定光は光検知器５により光電変換さ
れ、フーリエ分光のときはフーリエ変換されて、分光分
析が行われる。
【００１０】さて、本発明において、ＡＴＲ測定の原理
から、対物レンズ２に入射する測定光として、半球プリ
ズム１の臨界角θc （半球プリズム１の屈折率をｎ1 、
試料Ｓの屈折率をｎ2 とするとき、ｓｉｎθc ＝ｎ2 ／
ｎ1 となる。）より大きい角度β（図２参照。図２のＮ
は試料Ｓ面の法線を表す。）で試料Ｓ表面から出る光を
用いるようにし、また、対物レンズ２に入射する観測光
として、臨界角θc より小さい角度α（図２）で試料Ｓ
表面から出る光を用いるようにする。そのためには、図
１に示すように、測定光（二重矢符）は顕微鏡光学系の
光軸ａの一方の側（図の場合、左側）のみをたどって対
物レンズ２に入射し、観察光（一重矢符）は光軸ａの反
対側（図の場合、右側）の光路のみをたどって対物レン
ズ２に入射するようする。そして、このような角度関係
を満たし、かつ、正反射条件を満たすように、測定用照
明光８及び観察用照明光７の試料Ｓに対する入射方向を
設定すると共に、試料Ｓの光軸ａに対する傾きを設定す
る。
から、対物レンズ２に入射する測定光として、半球プリ
ズム１の臨界角θc （半球プリズム１の屈折率をｎ1 、
試料Ｓの屈折率をｎ2 とするとき、ｓｉｎθc ＝ｎ2 ／
ｎ1 となる。）より大きい角度β（図２参照。図２のＮ
は試料Ｓ面の法線を表す。）で試料Ｓ表面から出る光を
用いるようにし、また、対物レンズ２に入射する観測光
として、臨界角θc より小さい角度α（図２）で試料Ｓ
表面から出る光を用いるようにする。そのためには、図
１に示すように、測定光（二重矢符）は顕微鏡光学系の
光軸ａの一方の側（図の場合、左側）のみをたどって対
物レンズ２に入射し、観察光（一重矢符）は光軸ａの反
対側（図の場合、右側）の光路のみをたどって対物レン
ズ２に入射するようする。そして、このような角度関係
を満たし、かつ、正反射条件を満たすように、測定用照
明光８及び観察用照明光７の試料Ｓに対する入射方向を
設定すると共に、試料Ｓの光軸ａに対する傾きを設定す
る。
【００１１】このようにＡＴＲ測定光学系を配置したの
で、対物レンズ２及びマスク３を通して、接眼鏡６から
観察される試料Ｓの位置と、光検知器５で測定される試
料Ｓの位置との同一性は保証される（視差がない。）。
しかも、測定光のたどる光路は、ＡＴＲ測定の全反射条
件を満足し、一方、観察光のたどる光路は、臨界角より
小さい角度で正反射条件を満たす角度で観察されるの
で、試料表面が明瞭に観察できることになるはずであ
る。
で、対物レンズ２及びマスク３を通して、接眼鏡６から
観察される試料Ｓの位置と、光検知器５で測定される試
料Ｓの位置との同一性は保証される（視差がない。）。
しかも、測定光のたどる光路は、ＡＴＲ測定の全反射条
件を満足し、一方、観察光のたどる光路は、臨界角より
小さい角度で正反射条件を満たす角度で観察されるの
で、試料表面が明瞭に観察できることになるはずであ
る。
【００１２】しかしながら、半球プリズム１として従来
のように例えばセレン化亜鉛を用いると、可視域での色
収差が大きすぎて、試料Ｓ面を観察しようとしてもこの
色収差のため試料Ｓの測定面が明瞭に観察できない。そ
こで、本発明においては、観察に用いる可視光の波長を
単一波長ないしは狭い波長域に制限することにする。こ
うすると、観察像はその波長の色の分布像として見える
が、色収差がないため、試料面が明瞭に観察できる。
のように例えばセレン化亜鉛を用いると、可視域での色
収差が大きすぎて、試料Ｓ面を観察しようとしてもこの
色収差のため試料Ｓの測定面が明瞭に観察できない。そ
こで、本発明においては、観察に用いる可視光の波長を
単一波長ないしは狭い波長域に制限することにする。こ
うすると、観察像はその波長の色の分布像として見える
が、色収差がないため、試料面が明瞭に観察できる。
【００１３】具体的には、図１において、可視域の何れ
かの波長の狭帯域通過フィルター９を、試料Ｓに入射さ
せる前の観察用照明光７の光路中に挿入するか、半球
プリズム１から対物レンズ２へ至る観測光の光路中に
挿入するか、又は、接眼鏡６の前又はその中に挿入す
ればよい。もちろん、それ以外の観測用照明光光路中又
は観測光光路中の位置に挿入してもよい。狭帯域通過フ
ィルター９を用いる代わりに、観察用照明光７の光源１
２として発光ダイオードのような可視域の単一波長の光
を発光する光源を用いても同様な効果がある。なお、可
視域の中から観測のために選択する波長としては特に限
定はないが、例えば緑色の波長が適している。
かの波長の狭帯域通過フィルター９を、試料Ｓに入射さ
せる前の観察用照明光７の光路中に挿入するか、半球
プリズム１から対物レンズ２へ至る観測光の光路中に
挿入するか、又は、接眼鏡６の前又はその中に挿入す
ればよい。もちろん、それ以外の観測用照明光光路中又
は観測光光路中の位置に挿入してもよい。狭帯域通過フ
ィルター９を用いる代わりに、観察用照明光７の光源１
２として発光ダイオードのような可視域の単一波長の光
を発光する光源を用いても同様な効果がある。なお、可
視域の中から観測のために選択する波長としては特に限
定はないが、例えば緑色の波長が適している。
【００１４】ところで、図１の光学系において、観察及
び測定の際、他方の光路が開いていると、その光路を経
て入ってくる光がバックグラウンドとなり、観察し難く
なったり、測定精度が低下する。そこで、図３（ａ）に
示すように、観察の際には、開口１０を有する遮光板１
１を対物レンズ２の前に挿入し、開口１０を通って観察
光のみが対物レンズ２に入射するようにし、また、測定
の際は、図３（ｂ）に示すように、遮光板１１の開口１
０が測定光の光路に位置するように移動して、測定光の
みが対物レンズ２に入射するようにするとよい。
び測定の際、他方の光路が開いていると、その光路を経
て入ってくる光がバックグラウンドとなり、観察し難く
なったり、測定精度が低下する。そこで、図３（ａ）に
示すように、観察の際には、開口１０を有する遮光板１
１を対物レンズ２の前に挿入し、開口１０を通って観察
光のみが対物レンズ２に入射するようにし、また、測定
の際は、図３（ｂ）に示すように、遮光板１１の開口１
０が測定光の光路に位置するように移動して、測定光の
みが対物レンズ２に入射するようにするとよい。
【００１５】図１の実施例においては、対物レンズ２と
しはカセグレン対物レンズを用いているが、これに限定
されず、種々の公知の反射対物レンズ、屈折対物レンズ
を用いることができる。なお、狭帯域フィルター又は単
一波長の照明光源を用いて、試料の観察を可視域の単一
波長ないしは狭い波長域で行い、色収差による観察像の
ぼけを防止することは、図１の顕微ＡＴＲ測定光学系に
限らず、公知の半球プリズムを用いるＡＴＲ測定装置に
適用できる。
しはカセグレン対物レンズを用いているが、これに限定
されず、種々の公知の反射対物レンズ、屈折対物レンズ
を用いることができる。なお、狭帯域フィルター又は単
一波長の照明光源を用いて、試料の観察を可視域の単一
波長ないしは狭い波長域で行い、色収差による観察像の
ぼけを防止することは、図１の顕微ＡＴＲ測定光学系に
限らず、公知の半球プリズムを用いるＡＴＲ測定装置に
適用できる。
【００１６】以上、本発明のＡＴＲ測定光学系を実施例
に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限
定されず種々の変形が可能である。
に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限
定されず種々の変形が可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のＡＴＲ測定光学系によると、観察用照明光として可視
域中の単一波長又は狭帯域波長の光を用いるか、又は、
観察光路中に通過波長を可視域中の単一波長又は狭帯域
波長に制限する波長制限手段を配置して構成したので、
半球プリズムに色収差があっても観察像に色収差が発生
せず、試料面を明瞭に観察して測定位置を正確に確認し
て測定することが可能になる。
のＡＴＲ測定光学系によると、観察用照明光として可視
域中の単一波長又は狭帯域波長の光を用いるか、又は、
観察光路中に通過波長を可視域中の単一波長又は狭帯域
波長に制限する波長制限手段を配置して構成したので、
半球プリズムに色収差があっても観察像に色収差が発生
せず、試料面を明瞭に観察して測定位置を正確に確認し
て測定することが可能になる。
【図１】本発明に基づくＡＴＲ測定光学系の１実施例の
光路図である。
光路図である。
【図２】図１の試料近傍の拡大図である。
【図３】他の実施例の要部を示す光路図である。
【図４】従来例を説明するための図である。
Ｓ…試料 １…半球プリズム ２…対物レンズ ３…マスク ４…ハーフミラー又は切り換えミラー ５…光検知器 ６…接眼鏡 ７…観察用照明光 ８…測定用照明光 ９…狭帯域通過フィルター １０…開口 １１…遮光板 １２…観察用照明光源 ａ…光軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部裕允 東京都昭島市武蔵野３丁目１番２号日本電 子株式会社内 (72)発明者 寺嶋 博 東京都昭島市武蔵野３丁目１番２号日本電 子株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 半球プリズムの平面を試料表面に密着し
て、観察用照明光を前記平面に入射させ、試料表面での
反射光又は散乱光により試料面を観察すると共に、前記
平面での全反射光の減衰により試料の全反射減衰特性を
測定する全反射減衰測定用の光学系において、観察用照
明光として可視域中の単一波長又は狭帯域波長の光を用
いるか、又は、観察光路中に通過波長を可視域中の単一
波長又は狭帯域波長に制限する波長制限手段を配置して
構成したことを特徴とする顕微全反射減衰測定光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18645092A JPH0634528A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 顕微全反射減衰測定光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18645092A JPH0634528A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 顕微全反射減衰測定光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634528A true JPH0634528A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16188672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18645092A Pending JPH0634528A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 顕微全反射減衰測定光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634528A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6304286B1 (en) | 1995-06-09 | 2001-10-16 | Pioneer Electronic Corporation | Stereoscopic display apparatus for generating images in accordance with an observer's viewing position |
| WO2013124909A1 (ja) * | 2012-02-22 | 2013-08-29 | 株式会社エス・ティ・ジャパン | Ａｔｒ測定用の対物光学系およびａｔｒ測定装置 |
-
1992
- 1992-07-14 JP JP18645092A patent/JPH0634528A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6304286B1 (en) | 1995-06-09 | 2001-10-16 | Pioneer Electronic Corporation | Stereoscopic display apparatus for generating images in accordance with an observer's viewing position |
| WO2013124909A1 (ja) * | 2012-02-22 | 2013-08-29 | 株式会社エス・ティ・ジャパン | Ａｔｒ測定用の対物光学系およびａｔｒ測定装置 |
| JPWO2013124909A1 (ja) * | 2012-02-22 | 2015-05-21 | 株式会社エス・テイ・ジャパン | Ａｔｒ測定用の対物光学系およびａｔｒ測定装置 |
| US9291556B2 (en) | 2012-02-22 | 2016-03-22 | S.T. Japan, Inc. | Objective optical system for ATR measurement, and ATR measurement device |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A02 | Decision of refusal |
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