JP2000249646A

JP2000249646A - 近視野光学顕微鏡装置

Info

Publication number: JP2000249646A
Application number: JP11052765A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Yano; 亨治矢野; Masabumi Kiyougaku; 正文教學
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、微小開口部近傍に存在するエバネッ
セント場の方向性を制御することにより、物質の方向に
依存する光学情報を得るための近視野光学顕微鏡装置を
提供することを目的としている。【解決手段】本発明は、直線偏光を発生する光源からの
光の波長より小さい径の微小開口部を有し、該光源から
の光を該微小開口部に導き、かつ該光源からの光により
該微小開口部近傍にエバネッセント場を生じさせる光フ
ァイバプローブを備え、該光ファイバプローブに近接・
対向させて配置された試料との相互作用によって生じる
散乱光を、光検出手段によって検出し、光学情報を得る
近視野光学顕微鏡装置であって、前記光ファイバプロー
ブが前記光源からの光の偏波を保存する特性を有するこ
とを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近視野光学顕微鏡
装置に係り、特に、光ファイバプローブに近接・対向さ
せて配置された試料との相互作用によって生じる散乱光
を、光検出手段によって検出し、光学情報を得る近視野
光学顕微鏡装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年物質の表面をナノメートルオーダの
分解能で観察できる近視野光学顕微鏡が開発された
［Ｕ．Ｄｕｒｉｇ，Ｄ．Ｗ．Ｐｏｈｌ，ａｎｄＦ．Ｒ
ｏｈｎｅｒ，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ第５９卷３３１８頁（１９８６年）Ｄ．
Ｃｏｕｒｊｏｎ，ＫＳａｒａｙｅｄｄｉｎｅ，ａｎｄ
Ｍ．Ｓｐａｊｅｒ、ＯｐｔｉｃｓＣｏｍｍｕｎｉｃ
ａｔｉｏｎ第７１巻２３頁（１９８９年）、Ｒ．Ｃ．Ｒ
ｅｄｄｉｃｋ，Ｒ．Ｊ．Ｗａｒｍａｃｋ，ａｎｄＴ．
Ｌ．ＦｅｒｒｅｌｌＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ
第Ｂ３９巻７６７頁（１９８９年）］（以下ＳＮＯＭと
いう）。

【０００３】光ファイバのような光導波路の先端に開口
部を設けるとそこから光が出射するが、この開口部の大
きさをおよそ波長より小さくすると（以下このような構
造をプローブという）、開口部から外に伝播する伝播光
はなくなり、その開口部付近にのみ局在するエバネッセ
ン卜場が発生する。このエバネッセント場は開口部から
波長程度にしか存在しないが、このエバネッセント場の
存在する領域に物質が存在するとエバネッセント場が擾
乱され外部に伝播する光が発生する。このエバネッセン
ト場は開口部からの距離に対して指数関数的に減少し、
物質が存在する場合の散乱強度も指数関数的に減少す
る。そこで例えばこの散乱光の強度が一定になるように
プローブと物質の距離を一定に保ちながら物質表面を２
次元的に走査し、その制御信号から試料表面の形状情報
を得るのがＳＮＯＭである。ＳＮＯＭにより物質表面の
光学的情報をナノメートルオーダで検出することが可能
となってきた。例えばＳＮＯＭの手法を用いれば物質表
面の特定の位置にプローブを位置させることができ、そ
の場所において分光測定を行うことにより物質の光学情
報を得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のＳＮ
ＯＭでは微小開口部近傍に存在するエバネセント場、す
なわち電磁場の方向性は制御されておらず、物質の方向
に依存するような情報を得ることができない。そこで、
本発明は、上記従来のものにおける課題を解決し、微小
開口部近傍に存在するエバネッセント場の方向性を制御
することにより、物質の方向に依存する光学情報を得る
ための近視野顕微鏡装置を提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、近視野光学顕微鏡装置をつぎのように構
成したことを特徴とするものである。すなわち、本発明
の近視野光学顕微鏡装置は、直線偏光を発生する光源か
らの光の波長より小さい径の微小開口部を有し、該光源
からの光を該微小開口部に導き、かつ該光源からの光に
より該微小開口部近傍にエバネッセント場を生じさせる
光ファイバプローブを備え、該光ファイバプローブに近
接・対向させて配置された試料との相互作用によって生
じる散乱光を、光検出手段によって検出し、光学情報を
得る近視野光学顕微鏡装置であって、前記光ファイバプ
ローブが前記光源からの光の偏波を保存する特性を有す
ることを特徴とするものである。また、本発明の近視野
光学顕微鏡装置は、試料表面で散乱された散乱光を分光
する分光手段を有していることを特徴としている。ま
た、本発明の近視野光学顕微鏡装置は、前記光源が発光
波長が可変であることを特徴としている。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、上記した構成により、
微小開口部近傍に存在するエバネッセント場の方向性を
制御することが可能となり、物質の方向に依存する光学
情報を得るための近視野光学顕微鏡装置を実現すること
ができる。それは、より具体的には、直線偏光を発生す
る光源と、試料側の先端に前記光源の光の波長より小さ
い径の微小開口部（プローブ）を有し、前記光源からの
光を前記微小開口部に導き、かつ該光により前記微小開
口部近傍にエバネッセント場を生じさせる光ファイバ
と、試料表面で散乱された光を検出する光検出手段と、
試料と前記プローブとの位置を制御する位置制御手段
と、からなる近視野光学顕微鏡装置において、前記光フ
ァイバを、光の偏波を保存する特性を有する構成とする
ことによって達成される。

【０００７】本発明において、その光源は直線偏光を有
する光源であり、例えばレーザが一般的である。また、
偏光を有しない発光源から発せられた光に対して偏光子
を用いて直線偏光とし、これを光源としてもよい。ま
た、光ファイバは前記光源からは発せられた光を試料表
面付近まで導くものであり、本発明ではこの光ファイバ
は偏波を保存する偏波保存ファイバが用いられている。
偏波保存ファイバは光ファイバに入射された光の偏波面
を保存するように作られている光ファイバである。ま
た、光ファイバの試料側の先端には開口があり、その開
口径が用いる光源の波長より小さくなるように加工を施
してある。この開口部を含めた光ファイバを光ファイバ
プローブという。

【０００８】光検出器は試料表面で散乱された光を検出
するもので、例えば光電子増倍管（フォトマル）等があ
る。位置制御手段は試料と光ファイバプローブの試料表
面方向（以下ＸＹ方向という）と試料垂直方向（以下Ｚ
方向という）の相対的な位置を調節する。位置を調節す
るためには光ファイバプローブを移動させても、試料を
移動させても、あるいは両者を移動させてもよい。この
位置を移動させるには例えばピエゾ素子等を用いること
ができる。

【０００９】本発明において光源から出た直線偏光の光
は偏光保持ファイバに導入される。このとき偏光と偏光
保持ファイバの偏光方向とが一致するように導入する。
これにより偏光方向が保持されたまま光ファイバ内を伝
播しファイバ先端の開口部に達する。光ファイバ先端の
開口部の径は波長より小さく、通常の伝播光はこの開口
部から外部からは放射されない。しかし、この開口部か
ら外部に向かって波長程度の距離にはエバネッセント場
が存在している。このエバネッセント場の電磁場の方向
は光ファイバからの光の偏光方向に依存しているが、従
来では光ファイバ内で特に特定な偏光面を持つものでは
なくこのエバネッセント場に方向性はない。しかし本発
明ではこの開口部直前まで進行してきた光は特定な偏光
面を有しており、先端付近に形成されたエバネッセント
場にもそれに依存した方向性が存在する。このエバネッ
セント場の領域に試料が存在するとエバネッセント場が
擾乱され伝播光となりこの光の強度を光検出器が検出す
る。

【００１０】実際の近視野顕微鏡として動作させるとき
は位置制御手段により試料と光ファイバプローブとのＸ
Ｙ方向の位置を制御して光ファイバプローブの先端が試
料の観察したい位置になるように制御する。このときＺ
方向は光ファイバプローブ先端と試料との距離がおよそ
波長程度以下、すなわち光ファイバ先端近傍に存在する
エバネッセント場が試料表面と相互作用する距離にす
る。この状態でＸＹ方向に移動、あるいは走査させ、光
検出器で得られた信号から試料表面の情報を得る。ま
た、光検出器で検出される光強度が一定となるようにＺ
方向の距離を制御しながらＸＹ方向に移動または走査さ
せて、このときの制御信号から試料表面の情報を得ても
よい。

【００１１】また本発明に、試料表面で散乱された散乱
光を分光する分光手段を加えることにより試料の物性に
関してより詳しい情報を得ることができる。この分光手
段は試料表面で散乱された光を分光し、前記光検出手段
に導入することで、蛍光や燐光などの光のスペクトル情
報をナノメートルスケールで得ることができる。本発明
では前記偏波保存特性を有する光ファイバプローブを通
じて試料表面へ導入された光が励起光となるので、方向
性を有した光に対するスペクトル情報を得ることができ
る。この分光手段には従来一般に用いられる分光器を用
いることができ、例えば回折格子を用いた分光器や干渉
計を用いた分光器がある。光ファイバプローブを特定の
位置に固定した状態で分光器の波長を走査して、特定の
位置のスペクトル情報を得ることができる。

【００１２】また本発明において用いる光源を、発光波
長が可変である光源とすることで、試料の物性に関して
より詳しい情報を得ることができる。例えば連続的な波
長を有する光を透過波長が可変な分光器を通して単色化
するものでもよいし、色素レーザ等の可変波長のレーザ
を用いるようなものでもよい。本発明による顕微鏡装置
では光ファイバプローブを特定の位置に固定した状態で
分光器の波長を走査して、特定の位置の励起スペクトル
情報を得ることができる。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。［実施例１］図１に、本発明の実施例１における近視野
光学顕微鏡を示す。本実施例に示す顕微鏡装置は、半導体レーザ：１０１偏波保存ファイバ：１０２クランプ：１０３集光レンズ：１０４フォトマル：１０５フォトンカウンティングシステム：１０６Ｚ方向位置制御回路：１０７ＸＹ方向位置制御回路：１０８ピエゾ素子：１０９試料ホルダ：１１０マイクロコンピュータ：１１１から構成されている。試料ホルダ１１０上には観察対象
となる試料として、試料：１１２が固定されている。

【００１４】半導体レーザ１０１は発振波長６７０ｎｍ
で出力４ｍＷの半導体レーザで、レーザ出射口には過大
な光が試料１１２に照射されて試料が損傷するのを防止
するために減光フィルタが挿入されている。このレーザ
が偏波保存ファイバ１０２に導入される。このとき、半
導体レーザ１０１からのレーザ光の偏波面と偏波保存フ
ァイバ１０２の偏波保存方向とが一致するように導入さ
れ、レーザ光は偏波保存ファイバ１０２内で偏波面が保
存された状態で伝播する。

【００１５】クランプ１０３は、偏波保存ファィバ１０
２を固定するクランプで、偏波保存ファイバ１０２を軸
方向に関して回転できるようになっており、この回転に
より試料１１２に照射されるレーザ光の偏波面が回転す
る。

【００１６】偏波保存ファイバ１０２の先端の形成方法
を図２に示す。まず偏波保存ファィバ２０１に炭酸ガス
レーザ２０２を照射し（図２（ａ））、偏波保存ファイ
バ２０１の一部を高温にする。この状態で偏波保存ファ
ィバ２０１を延伸させ部分的に細くし（図２（ｂ））、
さらに延伸をさせることにより偏波保存ファイバ２０１
を切断する（図２（ｃ））。このとき条件を最適化する
ことにより偏波保存ファイバ２０１の切断面に微小開口
を形成した。本発明で開口部の大きさは約３００ｎｍで
あった。本発明では偏波保存ファイバを用いており、こ
の細くなった部分よりレーザ側では偏波が保存されてい
る。加工を行ったところでは偏波面が少し乱されたが実
用上ではおおきな問題とはならなかった。

【００１７】集光レンズ１０４は試料表面で散乱された
光をフォトマル１０５に集光するレンズ群で、試料表面
で散乱された光をフォトマル１０５の受光部に結像させ
る。フォトマル１０５は試料表面で散乱され伝播光とな
った光の強度を観測するためのもので、集光レンズ１０
４により集光された光を検出する。フォトンカウンティ
ングシステム１０６はフォトマル１０５で検出された光
のフォトン数を電圧強度に変換するもので一定時間の間
に検出されるフォトン数を電圧信号に変換してＺ方向位
置制御回路１０７及びマイクロコンピュータ１１１に送
る。

【００１８】Ｚ方向位置制御回路１０７はマイクロコン
ピュータ１１１からの指令によりピエゾ素子１０９のＺ
方向の位置を制御し、ピエゾ素子１０９を駆動する高圧
回路も含まれている。なお、本明細書においてＺ方向と
は試料表面と垂直の方向、ＸＹ方向とは試料表面と平行
の方向のことをいうこととする。また、Ｚ方向位置制御
回路１０７はピエゾ素子１０９に発した制御信号の情報
をマイクロコンピュータ１１１にも出力できる。

【００１９】ＸＹ方向位置制御回路１０８はマイクロコ
ンピュータ１１１からの指令によりピエゾ素子１０９の
ＸＹ方向の位置を制御するもので、ピエゾ素子１０９を
駆動する高圧回路も含まれている。ピエゾ素子１０９は
円筒ピエゾであり、試料ホルダ１１０をＸＹ方向、なら
びにＺ方向に移動させる。試料ホルダ１１０は試料１１
２を固定するものでピエゾ素子１０９により試料１１２
とともにＸＹ方向、Ｚ方向に移動する。マイクロコンピ
ュータ１１１は本実施例に示した顕微鏡全体の動作をつ
かさどるものである。

【００２０】本実施例に示した顕微鏡装置を用いた観測
は以下のようにして行う。まず、試料１１２の観察した
い位置を決め、マイクロコンピュータ１１１が指令を出
し、ＸＹ方向位置制御回路１０８がピエゾ素子１０９の
ＸＹ方向の動きを制御し、偏波保存ファイバ１０２の先
端のＸＹ方向の位置が試料１１２の観察したい位置にな
るように移動させる。なお、以降偏波保存ファイバ１０
２の先端近傍を光ファイバプローブという。次にマイク
ロコンピュータ１１１は光ファイバプローブ先端と試料
１１２との距離がおよそ波長程度以下、すなわち光ファ
イバプローブ先端近傍に存在するエバネッセント場が試
料表面と相互作用する距離にする。具体的にはマイクロ
コンピュータ１１１は光ファイバプローブ先端のＺ方向
の位置をフォトンカウンティングシステム１０６の検出
値として規定する。この規定値はＺ方向位置制御回路１
０７に送られる。一方、光ファイバプローブ先端からは
偏波保存ファイバ１０２内の偏光方向に対応した偏波方
向をもつエバネッセント場が浸み出している。このエバ
ネッセント場は試料１１２表面で散乱されると伝播波と
なる。エバネッセント場の強度は光ファイバプローブ先
端からの距離に対して急激に減少するのでこの散乱強度
も距離により急激に減少する。したがってこの散乱され
た光の強度が距離の情報となる。Ｚ方向位置制御回路１
０７はマイクロコンピュータ１１１から受けた設定値と
フォトンカウンティングシステム１０６からの出力信号
が一致するようにピエゾ素子１０９のＺ方向の位置を調
節する。

【００２１】次に、Ｚ方向位置制御回路１０７によるＺ
方向の位置の調節を保ったまま、マイクロコンピュータ
１１１の指令により、ＸＹ方向位置制御回路が動作しピ
エゾ素子１０９を動かすことにより、試料１１２表面上
を光ファイバプローブがＸＹ方向に移動させる。このと
きＺ方向位置制御回路１０７はその制御信号をマイクロ
コンピュータ１１１に送る。このときのＸＹ方向の制御
信号から光ファイバプローブのＸＹ方向の位置を算出
し、またＺ方向の位置制御信号から光ファイバプローブ
のＺ方向の位置を算出することにより試料表面の形状情
報等を得ることができる。この方法は従来のＳＮＯＭに
おける動作と同じである。ただし本実施例では光ファィ
バプローブ先端からのエバネッセント場に方向性があ
り、試料に光学的に方向性がある場合、向きによって光
ファイバプローブからのエバネッセント場との結合に強
弱が生じる。例えば試料表面の一部の領域が分子配列方
向が異なっていたり、結晶軸が異なっている等して光学
的な軸が他の領域と異なっていて光ファイバプローブか
らのエバネッセント場に対して結合が小さくなっている
と散乱強度は弱くなり、Ｚ方向位置制御回路は試料１１
２と光ファイバプローブとの距離が小さくなるように働
く。このようにして試料表面の方向性に依存する情報を
得ることができる。また、クランプ１０２により偏波保
存ファイバを度回転して、光ファイバプローブ先端に発
生するエバネッセント場の方向性を変えることにより別
の方向の情報を得ることができる。

【００２２】また本実施例に示す近視野顕微鏡を用いた
もう一つの観察方法を示す。まず、先の観察方法と同様
にして光ファイバプローブ先端のＸＹ方向の位置を試料
の観察を行いたい位置に移動させる。このときＺ方向の
位置もマイクロコンピュータ１１１がフォトンカウンテ
ィングシステム１０６の検出値として規定し、Ｚ方向位
置制御回路１０７がフォトンカウンティングシステム１
０６の出力がその値になるようにピエゾ素子１０９を動
作させる。次にマイクロコンピュータ１１１の指令によ
りＺ方向位置制御回路１０７の制御を停止する。この状
態でマイクロコンピュータ１１１がＸＹ方向位置制御回
路１０８に指令を出しＸＹ方向位置制御回路１０８はピ
エゾ素子１０９をＸＹ方向に走査させる。この状態で試
料表面で散乱された光をフォトマル１０５が検出しその
強度がフォトンカウンティングシステム１０６が計測す
る。この計測信号はマイクロコンピュータ１１１に送ら
れる。マイクロコンピュータ１１１はＸＹ制御回路１０
８に送った制御信号から観察している試料の位置を割り
出し、またフォトンカウンティングシステム１０６から
の信号によりその場所での散乱強度を得る。この情報か
らマイクロコンピュータ１１１は試料１１２表面での散
乱強度をマッピングする。

【００２３】本観察方法においても、試料表面の一部の
領域の光学的な軸が他の領域と異なっている場合、散乱
強度に変化が生じるため、試料表面の方向性に依存する
情報を得ることができる。また、クランプ１０２により
偏波保存ファイバを回転して、光ファイバプローブ先端
に発生するエバネッセント場の方向性を変えることによ
り別の方向の情報を得ることができる。

【００２４】［実施例２］図３に、本発明の実施例２に
おける近視野光学顕微鏡を示す。本実施例で示す近視野
顕微鏡装置は実施例１で示した近視野顕微鏡装置のう
ち、集光レンズ：１０４フォトマル：１０５を外し、新
たに集光レンズ：３０１分光器：３０２光強度検出器：
３０３を加えたものであり、分光測定を可能とする機構
を付加したものである。本実施例では試料１１２に蛍光
を発生する試料を用いている。

【００２５】集光レンズ１０４は試料１１２表面で散乱
された光すなわち蛍光を分光器３０２に集光するための
レンズ群である。分光器３０２は試料１１２表面で散乱
された光を分光する分光器で回折格子で構成された通常
の分光器である。本分光器の内部には回折格子を透過し
てきた光を検出するダイオードアレイ検出器が内臓され
ておりその出力は光強度検出器３０３により検出され
る。回折格子の動き、ダイオードアレイの中心波長等の
設定はマイクロコンピュータ１１１によって制御され
る。光強度検出器はダイオードアレイ検出器で検出され
た光のスペクトル情報をマイクロコンピュータ１１１に
送る。またダイオードアレイの内の一つ、あるいは複数
のフォトダイオード素子で検出された光の強度をＺ方向
位置制御回路１０７に送る。

【００２６】本実施例で示した近視野光学顕微鏡を用い
た観察は以下のようにして行う。まず、試料１１２の観
察したい位置を決め、マイクロコンピュータ１１１が指
令を出し、ＸＹ方向位置制御回路１０８がピエゾ素子１
０９のＸＹ方向の動きを制御し、光ファイバプローブ先
端のＸＹ方向の位置が試料１１２の観察したい位置にな
るように移動させる。次にマイクロコンピュータ１１１
が分光器３０２に指令し、観察波長の設定を行う。次に
マイクロコンピュータ１１１は光ファイバプローブ先端
と試料１１２との距離がおよそ波長程度以下、すなわち
光ファイバプローブ先端近傍に存在するエバネッセント
場が試料表面と相互作用する距離にする。具体的には光
強度検出器３０３は分光器３０２内のフォトダイオード
アレイのすべての素子で検出された光強度の和をＺ方向
位置制御回路１０７に送る。この状態でマイクロコンピ
ュータ１１１は光ファイバプローブ先端のＺ方向の位置
を光強度検出器３０３の検出値として規定する。Ｚ方向
位置制御回路１０７はマイクロコンピュータ１１１から
受けた設定値と光強度検出器３０３からの出力信号が一
致するようにピエゾ素子１０９のＺ方向の位置を調節す
る。次にマイクロコンピュータ１１１の指令によりＺ方
向位置制御回路１０７の制御を停止する。この状態でマ
イクロコンピュータ１１１がＸＹ方向位置制御回路１０
８に指令を出しＸＹ方向位置制御回路１０８はピエゾ素
子１０９をＸＹ方向に走査させる。この状態で試料表面
で散乱された光を分光器３０１が分光を行い、そのスペ
クトルを光強度検出器３０３が計測し、そのスペクトル
はマイクロコンピュータ１１１に送られる。マイクロコ
ンピュータ１１１はＸＹ制御回路１０８に送った制御信
号から観察している試料の位置を割り出し、また光強度
検出器３０３からの信号によりその場所でのスペクトル
を得る。この情報からマイクロコンピュータ１１１は試
料１１２表面でのスペクトルをマッピングする。マイク
ロコンピュータ１１１は試料１１２表面上における特定
の波長の光の散乱強度のマッピングを作成することもで
きるし、また特定の場所における光の散乱スペクトルを
得ることも可能である。本実施例においても、光ファイ
バプローブ先端のエバネッセント場の方向性に応じた情
報を得ることが可能である。

【００２７】［実施例３］図４に、本発明の実施例３に
おける近視野光学顕微鏡を示す。本実施例で示す近視野
顕微鏡装置は実施例２で示した近視野顕微鏡装置のうち
半導体レーザ１０１を、色素レーザ：４０１アルゴンイオンレーザ：４０２に置き換えたものである。色素レーザは色素としてロー
ドアミンを用いている。アルゴンレーザは色素レーザ４
０１を励起するレーザである。色素レーザ４０１の発振
波長は可変であり、その波長はマイクロコンピュータ１
１１からの制御信号により変化する。なお、色素レーザ
４０１の出射口には試料１１２の損傷防止のために減光
フィルタが挿入されている。色素レーザ４０１からのレ
ーザ光の偏波面と偏波保存ファィバ１０２の偏波保存方
向とが一致するように導入され、レーザ光は偏波保存フ
ァイバ１０２内で偏波面が保存された状態で伝播する。

【００２８】本実施例で示した近視野光学顕微鏡を用い
た観察は以下のようにして行う。まず、試料１１２の観
察したい位置を決め、マイクロコンピュータ１１１が指
令を出し、ＸＹ方向位置制御回路１０８がピエゾ素子１
０９のＸＹ方向の動きを制御し、光ファイバプローブ先
端のＸＹ方向の位置が試料１１２の観察したい位置にな
るように移動させる。次にマイクロコンピュータ１１１
が色素レーザ４０１に指令し、発振波長が励起を行いた
い波長となるように調節する。また、マイクロコンピュ
ータ１１１が分光器３０２に指令し、観察を行いたい波
長に調節を行う。次に実施例２で述べた方法と同様にし
て光ファイバプローブ先端と試料１１２との距離がおよ
そ波長程度以下、すなわち光ファイバプローブ先端近傍
に存在するエバネッセント場が試料表面と相互作用する
距離にした後、Ｚ方向位置制御回路１０７の制御を停止
する。この状態でマイクロコンピュータ１１１がＸＹ方
向位置制御回路１０８に指令を出しＸＹ方向位置制御回
路１０８はピエゾ素子１０９をＸＹ方向に走査させる。
このとき、実施例２で示した方法と同様にしてマイクロ
コンピュータ１１１は試料１１２表面でのスペクトルを
マッピングする。

【００２９】次に、この情報に基づき、励起スペクトル
を観察したい場所に光ファイバプローブ先端を移動させ
る。この状態で色素レーザ４０１の発振波長を走査し、
励起スペクトルを採取する。またフォトダイオードアレ
イの光強度の分布に基づき各散乱波長に対する励起スペ
クトルも観察することが可能である。本実施例では微小
な領域の光学特性の励起波長の依存性を測定することが
可能であるが、他の実施例と同様に光ファイバプローブ
先端のエバネッセント場の方向性に応じた情報を得るこ
とが可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
光ファイバプローブを光源からの光の偏波を保存する特
性を有する構成とすることにより、プローブ先端から放
射されるエバネッセント場の方向性を制御することがで
き、試料の偏光特性を反映した観察が可能となる。ま
た、本発明によると、試料表面で散乱された散乱光を分
光する分光手段を有する構成とすることにより、試料の
偏光特性を反映した散乱スペクトルの観察が可能とな
り、また、光源を発光波長が可変の構成とすることによ
り、励起スペクトルの観察を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に示す近視野顕微鏡装置を示す図。

【図２】光ファイバー先端の加工方法を示す図。

【図３】実施例２に示す近視野顕微鏡装置を示す図。

【図４】実施例３に示す近視野顕微鏡装置を示す図。

【符号の説明】

１０１：半導体レーザ１０２：偏波保存ファイバ１０３：クランプ１０４：集光レンズ１０５：フォトマル１０６：フォトンカウンティングシステム１０７：Ｚ方向位置制御回路１０８：ＸＹ方向位置制御回路１０９：ピエゾ素子１１０：試料ホルダ１１１：マイクロコンピュータ１１２：試料２０１：偏波保存ファイバ２０２：炭酸ガスレーザ３０１：集光レンズ３０２：分光器３０３：光強度検出器４０１：色素レーザ４０２：アルゴンイオンレーザ

フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA37 AA49 FF00 GG05 GG06 GG25 HH04 HH09 JJ17 JJ18 LL02 LL24 LL42 LL67 MM03 PP12 PP24 QQ27 2H052 AA07 AC26 AC34 AF07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線偏光を発生する光源からの光の波長よ
り小さい径の微小開口部を有し、該光源からの光を該微
小開口部に導き、かつ該光源からの光により該微小開口
部近傍にエバネッセント場を生じさせる光ファイバプロ
ーブを備え、該光ファイバプローブに近接・対向させて配置された試
料との相互作用によって生じる散乱光を、光検出手段に
よって検出し、光学情報を得る近視野光学顕微鏡装置で
あって、前記光ファイバプローブが前記光源からの光の偏波を保
存する特性を有することを特徴とする近視野光学顕微鏡
装置。
【請求項２】試料表面で散乱された散乱光を分光する分
光手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の
近視野光学顕微鏡装置。
【請求項３】前記光源が発光波長が可変であることを特
徴とする請求項１または請求項２に記載の近視野光学顕
微鏡装置。