JPH11231005A - 表面電荷計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気光学効果を有する光学素子を利用した改
良された表面電荷計測装置をベースとして分解能、感度
及び精度を共に両立させて良好なる表面電荷の計測を行
えるようにする。 【解決手段】 光学結晶等の横型の電気光学効果を有す
る光学素子３に被測定物１２の被検出部分に応じた表面
電荷１３の電位を誘起させ、この光学素子３から射出さ
れる光ビームの偏光状態等の変化を計測することで、被
測定物１２の表面電位を計測する。横型の電気光学効果
を有する光学素子３を利用することで、結晶内の横方向
に広がる電界１０_H を検出することと等価的となるが、
誘電率の大きい結晶では入射した電界が面に沿った方向
を向くので、極めて高分解能、高感度及び高精度に表面
電荷の計測を行えることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高分解能及び高感
度な表面電荷計測を高精度に行うことができる表面電荷
計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、製版装置、複写装置、レーザプ
ロッタ等の各種の画像記録用途においては、電子写真プ
ロセスを利用して画像記録が行われている。電子写真プ
ロセスによる画像記録は、例えば、光半導体層と導電性
支持体層とを有する電子写真感光体を用い、この電子写
真感光体の光半導体層をコロナ放電等によって一様帯電
した後、光ビーム走査や原稿からの反射光照射等によっ
て画像露光を行うことで光半導体層上の露光部分の帯電
電荷を逃がして静電潜像を形成し、この静電潜像と逆極
性に帯電したトナーによって現像を行い、静電潜像を可
視像化することになる。

【０００３】このような電子写真プロセスの画像記録に
おいて、その画像形成の基礎となるのは静電潜像であ
り、この静電潜像＝表面電荷の状態を知ることは電子写
真感光体や印写プロセス（帯電、露光、現像）の個々の
評価や解析、さらには、記録システム全体の評価や解析
を行う上で重要である。特に、近年では電子写真プロセ
スの画像記録でも高画質化が進んでおり、高精細（高分
解能）での静電潜像の測定を行う必要が高まっている。

【０００４】電子写真感光体上における静電潜像に限ら
ず、沿面放電が生じた気体絶縁ケーブルの高分子スペー
サや、帯電体の表面電荷の計測等に関しても同様であ
る。

【０００５】従来、このような静電潜像等の表面電荷分
布の計測は、誘導電流による表面電位計を用いることに
より行われている。ところが、このような表面電位計に
よる場合、分解能が低く、１〜２ｍｍ四方の範囲の全面
の電位しか計測することができない。特に、光ビーム走
査による画像記録では、１走査線（１ラスタ）は通常１
０〜１００μｍ程度であるため、このような微小部分に
おける表面電位分布の計測が必要となるが、前述の如き
表面電位計ではこのような計測を行うことはできず、十
分な計測結果を得ることはできない。

【０００６】また、より高精細な表面電荷分布の測定方
法として電子ビームを利用する方法も知られている。し
かし、この方法は空気中で測定できない上に、静電潜像
の破壊検査となってしまう欠点がある。加えて、電子写
真感光体の帯電から測定までの時間が長く、酸化亜鉛や
有機感光物を用いた暗減衰の比較的大きな電子写真感光
体では測定が困難といえる。

【０００７】このような問題点に対して、高分解能かつ
高精度な表面電位の計測が可能な装置として、電気光学
効果を有する光学素子を利用した表面電荷計測装置が開
発され、本発明者らにより報告されている。例えば、
「電気光学効果を利用した誘電体表面電荷分布の測定に
関する研究」武蔵工業大学論文（平成６年）や、文献
“Ｊ．Ａppl．Ｐhys．76(６)，15 Ｓeptember 1994”中
の“ac surface dischargeon dielectric material obs
erved by advanced Ｐockels effect technique”によ
れば、ポッケルス効果（１次の電気光学効果）を示すＢ
₁₂ＳｉＯ₂₀（ＢＳＯ）単結晶を用い、針対平板電極間の
沿面放電によって誘電体フィルム上に発生する残留電荷
分布の時間変化を計るようにしている。

【０００８】また、文献“Ｊ．Ｐhys．Ｄ：Ａppl．Ｐhy
s．27（1994）1646-1652．Ｐrintedin the ＵＫ”中の
“Ｈighly sensitive measurement of surface charge
distribution using the Ｐockels effect and an imag
e lock-in amplifier” によれば、ＢＳＯ単結晶を用い
て２次元光位相変調器を構成し、光検出用カメラのフレ
ーム周期に同期させて測定面全体の光位相を変調し、検
出画像を位相検波して、測定された電荷図のＳ／Ｎを向
上させることで、表面電荷分布を計るようにしている。

【０００９】これらの表面電荷計測装置は、被測定物上
の表面電荷から発生した電界を電気光学効果を有する結
晶内に導き、その表面電荷分布に対応した電位を電気光
学結晶に誘起させることにより、この結晶を通過する光
ビームの偏光や位相、屈折率を変化させ、これを検出す
ることにより被測定物の表面電荷分布を計測するもので
ある。このような電気光学効果を利用した表面電荷計測
装置では、電気光学効果を示す結晶の厚さや被測定物の
厚さによって表面電位計測の分解能を調整することがで
き、百μｍ四方程度の分解能での表面電位の計測が可能
となっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
電気光学効果を利用した表面電荷計測装置の場合、結晶
を薄膜化することにより分解能を高くすることはできる
が、それに応じて機械的強度が弱くなり、測定できる有
効面積も小さくなり、表面電荷計測の感度も低下してし
まう。即ち、全てを両立させて高分解能かつ高感度な表
面電荷計測を実現するのが困難である。

【００１１】また、このような電気光学効果を利用した
表面電荷計測装置の場合、高分解能で表面電荷を計測す
るためには、被測定物上の電荷から発生した電気力線
は、下部電極に対して垂直に向かうのが望ましい。しか
し、実際の電気光学結晶を用いた表面電荷計測において
は、ある程度の結晶の厚さが必要であり、電気力線が下
部電極に到達するまでの間に広がってしまい、全体的に
空間分解能の悪い電荷潜像となってしまう。さらに、電
気光学結晶の誘電率は大きいために、入射した電気力線
は結晶界面で面に沿う方向に屈折し、結晶で検出される
電界分布に広がりを生ずるので表面電荷分布の計測結果
に誤差を生じ、空間分解能を低下させる結果となってし
まう。

【００１２】そこで、本発明は、従来の誘導電流等を利
用した表面電荷計測装置に比べて極めて高分解能、高感
度及び高精度な計測が可能な上に、電気光学効果を有す
る光学素子を利用した改良された表面電荷計測装置をベ
ースとして分解能、感度及び精度を共に両立させて良好
なる表面電荷の計測を実現できる表面電荷計測装置を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
横型の電気光学効果を有する光学素子と、この光学素子
に電気的に接触する少なくとも１つの電極と、前記光学
素子に入射する光を射出する光源と、前記光学素子より
射出される光の偏光状態を計測する計測手段とを備え
る。

【００１４】従って、光学結晶等の横型の電気光学効果
を有する光学素子に被測定物である帯電体の被検出部分
に応じた電位を誘起させ、この光学素子から射出される
光ビームの偏光、位相、屈折率等の変化を計測すること
により、帯電体の表面電位を計測する。ここに、横型の
電気光学効果を有する光学素子を利用することで、結晶
内の横方向に広がる電界を検出するので、誘電率の大き
い結晶では入射した電界が面に沿った方向を向くので、
極めて高分解能、高感度及び高精度に表面電荷の計測を
行える。

【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の表
面電荷計測装置に加えて、計測手段により測定された偏
光状態より得られる被測定物の表面電荷分布をフーリエ
変換し、フーリエ変換した結果を計測系の有する計測領
域の広がり関数により補正した後、逆フーリエ変換して
表面電荷分布の計測結果とする演算手段を備える。

【００１６】計測手段により計測された信号は、高感度
かつ高分解能ではあるが、横方向の電界を表しているた
め、その計測結果から電荷分布を想像するには時間を要
し、また、電気光学効果を示す結晶には厚みがあるた
め、検出する電界分布に広がりを生じて、表面電荷分布
の計測結果にボケを生じ、分解能や感度が低下する懸念
がある。この点、本発明では、電界の広がりを関数化し
て、この関数及びフーリエ変換を利用して計測結果の補
正を行うので、電場の広がりによるボケのない、高分解
能で高感度かつ高精度な表面電荷分布の計測を行える。

【００１７】請求項３記載の発明は、横型の電気光学効
果を有する光学素子と、この光学素子に電気的に接触す
る少なくとも１つの電極と、前記光学素子に入射する光
を射出する光源と、この光源から射出されて前記光学素
子に入射する光を２次元的に広げる光学系と、前記光学
素子より射出される光の偏光状態を２次元的に計測する
計測手段とを備える。

【００１８】従って、請求項１記載の発明と同様である
が、特に、計測手段による検出信号が２次元的な広がり
を持つ画像であるため、電荷分布を観測するために１点
毎の測定を繰返す必要がなく、分布状態を一目で把握し
得ることになり、また、ビームを掃引する必要がないの
で、１画面を得る時間が短くて済み、かつ、連続的に観
測を行えるので、電荷の保持状態など、表面電荷分布の
経時的な変化を観測することもできる。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項２記載の表
面電荷計測装置に加えて、計測手段により測定された２
次元的な偏光状態より得られる被測定物の表面電荷分布
を２次元的にフーリエ変換し、フーリエ変換した結果を
計測系の有する計測領域の広がり関数により補正した
後、２次元的に逆フーリエ変換して表面電荷分布の計測
結果とする演算手段を備える。

【００２０】従って、請求項２記載の発明と同様であ
り、電界の広がりを関数化して、この関数及び２次元的
なフーリエ変換を利用して計測結果の補正を行うので、
電場の広がりによるボケのない、高分解能で高感度かつ
高精度な表面電荷分布の計測を行える。

【００２１】請求項５記載の発明は、請求項１，２，３
又は４記載の表面電荷計測装置における横型の電気光学
効果を有する光学素子としてＬｉＮｂＯ₃ を用いた。

【００２２】従って、ＬｉＮｂＯ₃ によれば特に横型の
非常に大きな電気光学効果を有するので、一層の高分解
能、高感度及び高精度化を図る上で最適となる。

【００２３】請求項６記載の発明は、請求項１，２，
３，４又は５記載の表面電荷計測装置光学素子より射出
される光が、光学素子と被測定物との界面からの反射光
である。

【００２４】従って、検出光は電気光学効果を有する光
学素子を往復で２回透過した光となるので、透過光に対
して２倍の感度が得られ、高感度及び高精度にて表面電
荷の計測を行える上に、感度が高い分、電気光学効果を
有する光学素子を薄くできるので、高分解能での表面電
荷の計測を行うために都合がよい。また、被測定物自身
は光を透過させる必要がないので、光学的に不透明な被
測定物の表面電荷分布も測定可能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
及び図２に基づいて説明する。図１に本実施の形態の表
面電荷計測装置１の概略構成例を示す。基本的には、測
定光としての光ビームＬ０を射出する光源２と、横型の
電気光学効果を有する光学素子３を用いて形成された計
測ヘッド４と、この計測ヘッド４を透過（又は、反射）
した光ビームＬ１の光量等の光情報量を計測する計測手
段としての光電変換素子５と、この光電変換素子５によ
り計測された計測情報に基づいて所定の演算処理を行っ
て表面電荷情報を算出する演算手段の機能を有する信号
処理装置６とにより構成されている。

【００２６】ここに、光源２としてはガスレーザ、半導
体レーザ等のレーザ光源が用いられるが、必ずしもレー
ザ光のようなコヒーレント光を射出するものに限らず、
例えば、ＬＥＤ等のように比較的波長の揃った光を射出
する光源であってもよい。光源２から射出される光ビー
ムＬ０を計測ヘッド４に直接照射し掃引させることで表
面電荷の分布を求めるようにしてもよい。光源２・計測
ヘッド４間の光路上には偏光子７とλ／４板８とが介在
されている。偏光子７は光ビームＬ０を直線偏光に変換
させるためのものであり、λ／４板８は偏光位相差に光
学的オフセットを印加させるためのものである。

【００２７】前記計測ヘッド４は、図２に拡大して示す
ように、素子面内方向に電束が屈折するような特性を示
す横型の電気光学効果を有する光学素子３をベースとす
るものである。即ち、光学素子３の誘電率は一般に空気
の誘電率に比べて数十倍も大きいので、この光学素子３
に入射した電束９は図２に示すように素子面と平行な方
向（横方向）に大きく屈折し、このとき、ベクトルによ
り示す横方向の電界１０_H が縦方向の電界１０_V に比べ
て極端に大きくなる特性を示す。ここに、このような光
学素子３としては、横型の電気光学効果が大きいものが
よく、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ （ニオブ酸リチウム）のγ
２２が用いられる。この他、感度面で劣るが、ＮＨ₄Ｈ₂
ＰＯ₄ やＫＨ₂ＰＯ₄のγ６３、α水晶のγ１１、Ｂｉ₁₂
ＳｉＯ₂₀やＢｉ₁₂ＧｅＯ₂₀のγ４１、ＺｎＳ、ＺｎＴ
ｅ、Ｂｉ₄ＧｅＯ₁₂ のγ４１等の如く、殆どの電気光学
結晶を用い得る。また、光学素子３の片面には、電極と
なる導電性膜１１が形成されている。本実施の形態で
は、透過光を検出光として用いるため、光源２の波長に
対して光透過性を示す膜、例えば、ＩＴＯ膜が用いられ
ている。また、本実施の形態では導電性膜１１は接地さ
れているが、計測目的によってはバイアス電圧が印加さ
れていてもよい。このような計測ヘッド４の光学素子３
に対して、表面電荷を計測すべき被測定物として例えば
絶縁フィルム１２が添付され、この絶縁フィルム１２上
に分布する表面電荷１３の電界により光学素子３内部に
横型の電気光学効果を誘起させて計測に供される。

【００２８】なお、計測ヘッド４と光電変換素子５との
間の光路上には検光子１４が介在されている。

【００２９】このような構成において、基本的には、電
気光学効果を有する光学素子３に被測定物であり表面電
荷１３が存在する絶縁フィルム１２を添付することで、
この絶縁フィルム１２上に分布する表面電荷１３の電界
により光学素子３内部に電気光学効果を誘起させて、そ
の表面電荷１３の密度と分布とを測定するものである。
まず、光源２から射出された光ビームＬ０を偏光子７に
より直線偏光に変換した後、計測ヘッド４の光学素子３
に入射させる。このとき、偏光子７を透過した直線偏光
をλ／４板８を透過させることで偏光位相差に光学的オ
フセットを印加すると、表面電荷１３の極性を判別する
ことができる。ここに、光学素子３においては、図２に
拡大して示したように表面電荷１３に基づく電界が電界
１０_H のような横方向に広がりを呈するため、このよう
な光学素子３に入射した光ビームＬ０は高感度にその電
束９の影響を受けて偏光状態の有無をもって射出される
ことになる。光学素子３から射出される光ビームＬ１
は、偏光状態を検出する検光子１４を透過した後、光電
変換素子５に入射して受光されることにより、光強度分
布が測定される。このような光強度分布に基づく信号処
理装置６での演算処理を経ることにより、電荷量と電荷
分布とが算出・表示される。

【００３０】このように、本実施の形態の表面電荷計測
装置１によれば、横型の電気光学効果を有する光学素子
３に被測定物である絶縁フィルム１２の被検出部分の表
面電荷１３に応じた電位を誘起させ、この光学素子３か
ら射出される光ビームＬ１の偏光、位相、屈折率等の変
化を計測することにより、絶縁フィルム１２の表面電位
を計測するものであり、横型の電気光学効果を有する光
学素子３を利用することで、結晶内の横方向に広がる電
界１０_H を検出するが、誘電率の大きい結晶では入射し
た電界１０_H が面に沿った方向を向くため、極めて高分
解能、高感度及び高精度に表面電荷１３の計測を行える
ことになる。特に、光学素子３として横型の非常に大き
な電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ₃ を用いることによ
り、極めて、高分解能、高感度及び高精度な表面電荷１
３の計測が可能となる。

【００３１】ところで、信号処理装置６における信号処
理について説明する。光電変換素子５による計測結果
は、信号処理装置６に転送されて表面電荷分布の算出に
供される。ここに、光電変換素子５の計測結果である出
力は、そのままでは表面電荷分布を表しておらず偏光状
態を示しているだけであるので、計測された信号に対し
て補正関数とフーリエ変換とを利用して補正すること
で、被測定物（絶縁フィルム１２）の表面電荷分布とし
て出力するように演算処理を実行する。

【００３２】即ち、本実施の形態の如く、非接触で絶縁
フイルム１２の表面電荷１３の計測を行う計測系におい
ては、光学素子３内部での電界の広がりを生じてしま
い、完全な線を計測しても線幅に若干の広がりを生じて
しまうので、当該計測系における線像の広がり関数に基
づき補正関数を作成しておき、この補正関数を用いて計
測結果の補正を行うものである。もっとも、既知の電荷
分布や電圧を光学素子３に印加し、そのときの計測信号
と既知の電荷分布から補正関数を作成し、この補正関数
を利用するようにしてもよい。このような計測系の広が
り関数は、印刷物におけるＭＴＦ（Ｍodulation Ｔrans
fer Ｆunction） と同様に得ることができ、補正関数は
広がり関数をフーリエ変換し、その逆数を逆フーリエ変
換で得ることにより作成できる。このように、信号処理
装置６における演算処理において、電界の広がりを関数
化して、この関数及びフーリエ変換を利用して計測結果
の補正を行うので、電場の広がりによるボケのない、高
分解能で高感度かつ高精度な表面電荷分布の計測を行え
ることになる。

【００３３】本発明の第二の実施の形態を説明する。本
実施の形態の表面電荷計測装置も基本的には、図１に示
したような表面電荷計測装置１の構成に準ずるが、光源
２から測定ヘッド４までの光路上に光ビームＬ０を２次
元的に拡大するビームエキスパンダが拡大用の光学系と
して介在されている。これにより、ビームエキスパンダ
により直径が拡大された光ビームＬ０は計測ヘッド４全
体或いは一部に照射される。これに対応させて、本実施
の形態では、光電変換素子５に代えて２次元的な光電変
換素子が用いられ、計測ヘッド４の光学素子３を透過し
た光を画像として検出し得るように構成されている。こ
のような２次元的な光電変換素子としては、例えば、Ｃ
ＣＤカメラ、ＭＯＳ型撮像素子などの半導体光検出器、
ビジコン、カルニコンなどの撮像管、ＰＤアレイ、フォ
トトランジスタアレイ、スチルカメラ、デジタルカメラ
等を用い得る。特に、ＣＣＤカメラや撮像管などの動画
を出力、記録できる光検出器を用いるようにすれば、電
荷分布の動的観察をも高分解能、高感度に行える。

【００３４】よって、測定面内の表面電荷分布の情報を
画像として捕らえるときは、光ビームＬ０を掃引させる
ことで測定することもできるが、本実施の形態によれ
ば、２次元的な光電変換素子による検出信号が２次元的
な広がりを持つ画像であるため、電荷分布を観測するた
めに１点毎の測定を繰返す必要がなく、分布状態を一目
で把握し得ることになり、また、光ビームを掃引させる
必要がないので、１画面を得る時間が短くて済み、か
つ、連続的に観測を行えるので、電荷の保持状態など、
表面電荷分布の経時的な変化を観測することもできる。

【００３５】ここに、本実施の形態の場合における信号
処理装置での処理に関して説明すると、基本的には、第
一の実施の形態の場合の信号処理装置６における処理と
同様であるが、特にデジタル的に画像を記録し出力する
カメラによって撮影された電荷図を示す画像は、信号処
理装置において、検出された画像信号と２次元的な補正
関数と２次元的なフーリエ変換とを利用して補正し、被
測定物である絶縁フィルム１２の表面電荷分布として出
力される。

【００３６】また、本実施の形態で用いる光学素子３と
しても第一の実施の形態の場合と同様な上に大面積を取
れるものがよく、具体的には、ＬｉＮｂＯ₃ が好まし
い。この他の電気光学結晶に関しては、例えば、Ｂｉ₁₂
ＳｉＯ₂₀やＢｉ₁₂ＧｅＯ₂₀等の場合、結晶のインゴット
をスライスすると、縦型の電気光学効果を有する光学素
子となってしまうので、横型として大面積な光学素子を
作製しようとすると非常に大きな体積から切出さなくて
はならないので、不向きである。

【００３７】本発明の第三の実施の形態を図３に基づい
て説明する。図１及び図２で示した部分と同一部分は同
一符号を用いて示し、説明も省略する。本実施の形態の
表面電荷計測装置２１は、反射型光学系を利用した構成
とされている。即ち、光源２から射出された光ビームＬ
０を計測ヘッド４に入射させ、光学素子３と絶縁フィル
ム（被測定物）１２との界面２２で反射させる構成であ
る。導電性膜１１は光を入射及び出射させるために透明
性を有する構成とされている。なお、本実施の形態にお
いては、光源２から射出される光ビームＬ０を広げる光
学系としてビームエキスパンダ２３が設けられ、計測手
段となる光電変換素子２４としてはＣＣＤカメラ等の２
次元的な素子が用いられている。また、光学素子３側に
入射して反射する光ビームＬ１が往復通過するλ／８板
２５も設けられている。さらに、本実施の形態の場合、
光ビームＬ０の入射角は任意に設定し得るものである
が、図示の如く、計測ヘッド４に垂直に入射させる構成
の場合には、図示の如く、ビームスプリッタ２６を光路
上に介在させることにより入射光と出射光との経路を分
離させるように構成される。さらには、ビームスプリッ
タ２６と光電変換素子２４との間に集光光学系（図示せ
ず）を介在させ、アパーチャにより所望の面からの反射
光を選択的に検出させるようにしてよい。なお、光学素
子３に関しては前記第二の実施の形態の場合と同様であ
り、電気光学効果が大きくて大面積が取れるＬｉＮｂＯ
₃ が好ましい。

【００３８】従って、本実施の形態によれば、検出光は
電気光学効果を有する光学素子３を往復で２回透過した
光となるので、第一の実施の形態等の如き透過光に対し
て２倍の感度が得られ、高感度及び高精度にて表面電荷
１３の計測を行えることになる。また、感度が高い分、
電気光学効果を有する光学素子３を薄くできるので、高
分解能での表面電荷１３の計測を行うために都合がよ
い。さらには、被測定物自身は光を透過させる必要がな
いので、光学的に不透明な被測定物の表面電荷分布も測
定可能となる。

【００３９】ところで、本実施の形態における演算手段
の機能を備える信号処理装置２７での信号処理として
は、前述した第二の実施の形態の場合と同様であり、デ
ジタル的に画像を記録し出力するＣＣＤカメラによって
撮影された電荷図を示す画像は、信号処理装置２７にお
いて、検出された画像信号と２次元的な補正関数と２次
元的なフーリエ変換とを利用して補正し、被測定物であ
る絶縁フィルム１２の表面電荷分布として出力される
が、反射光であることを考慮して、必要に応じて左右反
転などの画像処理が施される。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、光学結晶
等の横型の電気光学効果を有する光学素子に被測定物で
ある帯電体の被検出部分の表面電荷に応じた電位を誘起
させ、この光学素子から射出される光ビームの偏光、位
相、屈折率等の変化を計測することにより、帯電体の表
面電位を計測するようにしたので、結晶内の横方向に広
がる電界を検出することと等価的となり、誘電率の大き
い結晶では入射した電界が面に沿った方向を向くので、
極めて高分解能、高感度及び高精度に表面電荷の計測を
行うことができる。

【００４１】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の表面電荷計測装置に加えて、電界の広がりを関数化
して、この関数及びフーリエ変換を利用して計測結果の
補正を行うようにしたので、電場の広がりによるボケの
ない、高分解能で高感度かつ高精度な表面電荷分布の計
測を行うことができる。

【００４２】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様な効果が得られるが、特に、計測手段に
よる検出信号が２次元的な広がりを持つ画像であるた
め、電荷分布を観測するために１点毎の測定を繰返す必
要がなく、分布状態を一目で把握し得ることになり、ま
た、ビームを掃引する必要がないので、１画面を得る時
間が短くて済み、かつ、連続的に観測を行うことができ
るので、電荷の保持状態など、表面電荷分布の経時的な
変化を観測することもできる。

【００４３】請求項４記載の発明によれば、請求項２記
載の発明と同様であり、電界の広がりを関数化して、こ
の関数及び２次元的なフーリエ変換を利用して計測結果
の補正を行うようにしたので、電場の広がりによるボケ
のない、高分解能で高感度かつ高精度な表面電荷分布の
計測を行うことができる。

【００４４】請求項５記載の発明によれば、請求項１，
２，３又は４記載の表面電荷計測装置における横型の電
気光学効果を有する光学素子として横型の非常に大きな
電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ₃ を用いたので、一層
の高分解能、高感度及び高精度化を図る上で最適とな
り、特に、請求項３及び４記載の発明のように２次元化
を図る上でも大面積を取りやすい利点が得られる。

【００４５】請求項６記載の発明によれば、請求項１，
２，３，４又は５記載の表面電荷計測装置光学素子より
射出される光を、光学素子と被測定物との界面からの反
射光としており、検出光は電気光学効果を有する光学素
子を往復で２回透過した光となるので、透過光に対して
２倍の感度を得ることができ、高感度及び高精度にて表
面電荷の計測を行える上に、感度が高い分、電気光学効
果を有する光学素子を薄くできるので、高分解能での表
面電荷の計測を行うために都合がよく、さらには、被測
定物自身は光を透過させる必要がないので、光学的に不
透明な被測定物の表面電荷分布も測定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の表面電荷計測装置
を示す概略構成図である。

【図２】その計測ヘッド部分を拡大して示す説明図であ
る。

【図３】本発明の第三の実施の形態の表面電荷計測装置
を示す概略構成図である。

【符号の説明】

２ 光源 ３ 光学素子 ５ 計測手段 ６ 演算手段 １１ 電極 １２ 被測定物 ２２ 界面 ２４ 計測手段 ２７ 演算手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横型の電気光学効果を有する光学素子
   と、 この光学素子に電気的に接触する少なくとも１つの電極
   と、 前記光学素子に入射する光を射出する光源と、 前記光学素子より射出される光の偏光状態を計測する計
   測手段と、を備える表面電荷計測装置。
2. 【請求項２】 計測手段により測定された偏光状態より
   得られる被測定物の表面電荷分布をフーリエ変換し、フ
   ーリエ変換した結果を計測系の有する計測領域の広がり
   関数により補正した後、逆フーリエ変換して表面電荷分
   布の計測結果とする演算手段を備える請求項１記載の表
   面電荷計測装置。
3. 【請求項３】 横型の電気光学効果を有する光学素子
   と、 この光学素子に電気的に接触する少なくとも１つの電極
   と、 前記光学素子に入射する光を射出する光源と、 この光源から射出されて前記光学素子に入射する光を２
   次元的に広げる光学系と、 前記光学素子より射出される光の偏光状態を２次元的に
   計測する計測手段と、を備える表面電荷計測装置。
4. 【請求項４】 計測手段により測定された２次元的な偏
   光状態より得られる被測定物の表面電荷分布を２次元的
   にフーリエ変換し、フーリエ変換した結果を計測系の有
   する計測領域の広がり関数により補正した後、２次元的
   に逆フーリエ変換して表面電荷分布の計測結果とする演
   算手段を備える請求項２記載の表面電荷計測装置。
5. 【請求項５】 横型の電気光学効果を有する光学素子と
   してＬｉＮｂＯ₃ を用いた請求項１，２，３又は４記載
   の表面電荷計測装置。
6. 【請求項６】 光学素子より射出される光が、光学素子
   と被測定物との界面からの反射光である請求項１，２，
   ３，４又は５記載の表面電荷計測装置。