JP2011227422A - Optical device and microscope utilizing optical device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical device that can offer two-dimensional resolution beyond diffraction limit.SOLUTION: An optical device (100) for observing an analyte (SA) includes: a lens (HL) that is in a shape of spherical shell with a convex surface and a concave surface and converts evanescent light generated by the analyte into transmitting light; and a polarization element (PO) that is placed on a side of the convex surface of the lens and has a polarization area transmitting light with an electric field oscillating only in a predetermined polarization direction, the polarization direction of the polarization area being arranged in axial symmetry with respect to the central axis of the polarization element (PO) as a whole.

Description

本発明は、光学装置及び該光学装置を用いた顕微鏡に関する。   The present invention relates to an optical device and a microscope using the optical device.

非特許文献1に示されているように、金属の薄膜を使用して回折限界を超えた光であるエバネッセント光を伝播光に変換する円筒を半分に割った半円筒形のレンズが知られている。また、この半円筒形のレンズは、エバネッセント光を伝播することにより被検体を入射光の波長よりも小さく解像する超解像で観測することを可能にしている。   As shown in Non-Patent Document 1, a half-cylindrical lens is known in which a cylinder that converts evanescent light, which is light exceeding the diffraction limit, into propagating light using a metal thin film is divided in half. Yes. In addition, this semi-cylindrical lens makes it possible to observe the subject with super-resolution by resolving the object smaller than the wavelength of the incident light by propagating the evanescent light.

Liu,Z.et al.Far−field optical hyperlens magnifying sub−diffraction−limited objects. Science 315,1686(2007)Liu, Z .; et al. Far-field optical hyperlens manufacturing sub-diffractive-limited objects. Science 315, 1686 (2007)

しかし、半円筒形のレンズでは、円筒の軸に垂直であり光の検出面に平行な面にのみの超解像しか得ることができない。つまり、半円筒形のレンズでは一次元の超解像しか得ることができない。
そこで、二次元の超解像を得ることができる光学装置を提供することを課題とする。
However, a semi-cylindrical lens can only obtain super-resolution only on a plane that is perpendicular to the axis of the cylinder and parallel to the light detection surface. In other words, only a one-dimensional super-resolution can be obtained with a semi-cylindrical lens.
Therefore, an object is to provide an optical device capable of obtaining two-dimensional super-resolution.

第1観点の光学装置は、被検体を観察する光学装置において、中空の球体の一部が切り取られ凸面と凹面とを有する球殻状であり、且つ被検体から発生するエバネッセント光を伝播光に変換するレンズと、レンズの凸面側に配置され、電場が特定の偏光方向にのみ振動している光を透過する偏光領域を有し、偏光領域の偏光方向が全体として中心軸に対して軸対称になっている偏光素子とを備える。   An optical apparatus according to a first aspect is an optical apparatus for observing a subject, which is a spherical shell having a convex surface and a concave surface, in which a part of a hollow sphere is cut off, and evanescent light generated from the subject is used as propagating light. A lens to be converted and a polarizing region that is disposed on the convex surface side of the lens and transmits light whose electric field vibrates only in a specific polarization direction. The polarization direction of the polarization region as a whole is axially symmetric with respect to the central axis. And a polarizing element.

第2観点の顕微鏡は、第1観点の光学装置と、伝播光を集光して像面に実像をつくる対物レンズと、備え、被検体がレンズの凹面側に配置されて使用される。   The microscope according to the second aspect includes the optical device according to the first aspect and an objective lens that collects the propagation light to create a real image on the image plane, and the subject is disposed on the concave side of the lens.

本発明の光学装置は、不要な偏光成分の光であるTE波と分離して被検体から発せられるエバネッセント光を伝播光として検出することができ、回折限界を超えた二次元の解像を得ることが可能である。   The optical apparatus of the present invention can detect evanescent light emitted from a subject as a propagating light separated from a TE wave that is light of an unnecessary polarization component, and obtain a two-dimensional resolution exceeding the diffraction limit. It is possible.

光学装置100の概略図である。1 is a schematic diagram of an optical device 100. FIG. (a)は、偏光素子POの平面図である。 (b)は、ハイパーレンズHLの平面透過図である。 (c)は、図2(b)のハイパーレンズHLのA−A断面図である。(A) is a top view of polarizing element PO. (B) is a plane transmission diagram of the hyper lens HL. (C) is AA sectional drawing of the hyper lens HL of FIG.2 (b). エバネッセント光EVの発生を説明するための図である。It is a figure for demonstrating generation | occurrence | production of the evanescent light EV. エバネッセント光を説明するための図である。It is a figure for demonstrating evanescent light. ハイパーレンズの形成工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the formation process of a hyper lens. クロム膜Crが形成された水晶材ウエハSUの斜視図である。It is a perspective view of quartz material wafer SU in which chromium film Cr was formed. 光学装置200の概略図である。1 is a schematic diagram of an optical device 200. FIG. 光学装置300の概略図である。1 is a schematic diagram of an optical device 300. FIG. 光学装置400の概略図である。1 is a schematic diagram of an optical device 400. FIG. 顕微鏡500の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a microscope 500. FIG.

(第1実施例)
図1、図2及び図3は、エバネッセント光を通して被検体を観察するための光学装置100を説明する図である。
(First embodiment)
1, 2 and 3 are diagrams for explaining an optical apparatus 100 for observing a subject through evanescent light.

<光学装置100の構成>
図1は、光学装置100の概略図である。図2(a)は、偏光素子POの平面図であり、図2(b)は、ハイパーレンズHLの平面透過図であり、図2(c)は、図2(b)のハイパーレンズHLのA−A断面図である。図3は、エバネッセント光を説明するための図である。このハイパーレンズは球殻の中心の放射方向の誘電率が負で放射方向に垂直な面内に正の誘電率を持つ。
<Configuration of Optical Device 100>
FIG. 1 is a schematic diagram of the optical device 100. 2A is a plan view of the polarizing element PO, FIG. 2B is a plan transmission diagram of the hyper lens HL, and FIG. 2C is a plan view of the hyper lens HL of FIG. It is AA sectional drawing. FIG. 3 is a diagram for explaining evanescent light. This hyper lens has a negative dielectric constant in the radial direction at the center of the spherical shell and a positive dielectric constant in a plane perpendicular to the radial direction.

図1に示されるように、光学装置100は、照明光源ILと、偏光素子POと、ハイパーレンズHLと、受光光学系LEとにより構成されている。また、被検体SAがハイパーレンズHLの中に配置されている。   As shown in FIG. 1, the optical device 100 includes an illumination light source IL, a polarizing element PO, a hyper lens HL, and a light receiving optical system LE. Further, the subject SA is arranged in the hyper lens HL.

照明光源ILは所定の径(図では点線で示されている)を有する照明光LW11を発し、照明光LW11は偏光素子POに入射する。偏光素子POは入射した照明光LW11のM波(Transverse Magnetic Wave)のみを透過させて、光束LW12として透過させる。光束LW12は被検体SAに照射される。光束LW12が照射された被検体SAの波長以下の構造による散乱光、若しくは透過光はエバネッセント光となる。このエバネッセント光のTM成分はハイパーレンズHLによって伝播光である光束LW13に変換される。光束LW13は受光光学系LEに入射して検出される。また、照明光LW11の中心軸と、光束LW12の中心軸と、光束LW13の中心軸とは同一軸上に存在する。照明光学系が存在する場合、偏光素子POは照明光学系の瞳面に存在することが望ましい。 The illumination light source IL emits illumination light LW11 having a predetermined diameter (shown by a dotted line in the figure), and the illumination light LW11 enters the polarization element PO. Polarizing element PO is by transmitting only T M-wave illumination light LW11 incident (Transverse Magnetic Wave), and transmits a light beam LW12. The light beam LW12 is applied to the subject SA. Scattered light or transmitted light having a structure equal to or less than the wavelength of the subject SA irradiated with the light beam LW12 becomes evanescent light. The TM component of the evanescent light is converted by the hyper lens HL into a light beam LW13 that is propagating light. The light beam LW13 enters the light receiving optical system LE and is detected. The central axis of the illumination light LW11, the central axis of the light beam LW12, and the central axis of the light beam LW13 are on the same axis. When the illumination optical system is present, the polarizing element PO is desirably present on the pupil plane of the illumination optical system.

光学装置100は、受光光学系LEで二次元状に必要な偏光のみを有する光束を受光することにより、エバネッセント光の二次元状の結像を得ることができる。二次元状に必要な偏光のみを有する光束は偏光素子POにより形成されるため、偏光素子POに入射する光束はあらゆる方向に偏光を有するランダム偏光である必要がある。そのため、照明光源ILでは、ランダム偏光の光束を照射する必要がある。照明光源ILは例えば波長365nmの光束を照射する。   The optical device 100 can obtain a two-dimensional image of evanescent light by receiving a light beam having only two-dimensionally necessary polarization with the light receiving optical system LE. Since a light beam having only two-dimensionally necessary polarization is formed by the polarization element PO, the light beam incident on the polarization element PO needs to be random polarization having polarization in all directions. Therefore, the illumination light source IL needs to irradiate a randomly polarized light beam. The illumination light source IL emits a light beam having a wavelength of 365 nm, for example.

偏光素子POは、図2A(a)に示されるように、複数の偏光領域HRを有している。偏光素子POは中心部に対称軸TJを有しており、各偏光領域HRは対称軸TJに対して軸対称となるように配置されている。また、偏光領域HRの磁場の透過方向HHも対称軸TJに対して軸対称になっている。各偏光素子POにおける磁場の透過方向は、対称軸TJに対して垂直な方向に伸びている。この偏光素子POを用いることにより、このハイパーレンズHLを用いた結像にとってノイズとなるTE波(Transverse Electric Wave)を遮光し、ハイパーレンズによってエバネッセント波から変換された伝播光の成分であるTM波(Transverse Magnetic Wave)を透過する作用を持つ。   As shown in FIG. 2A (a), the polarizing element PO has a plurality of polarizing regions HR. The polarizing element PO has a symmetry axis TJ at the center, and each polarization region HR is arranged to be axially symmetric with respect to the symmetry axis TJ. Further, the magnetic field transmission direction HH of the polarization region HR is also axially symmetric with respect to the symmetry axis TJ. The transmission direction of the magnetic field in each polarizing element PO extends in a direction perpendicular to the symmetry axis TJ. By using this polarizing element PO, a TE wave (Transverse Electric Wave) that becomes noise for imaging using the hyper lens HL is shielded, and a TM wave that is a component of propagating light converted from an evanescent wave by the hyper lens. (Transverse Magnetic Wave) is transmitted.

図2A(b)は、ハイパーレンズHLの平面透過図である。ハイパーレンズHLは伝搬しない光であるエバネッセント光(詳細は後述する)を伝搬光に変換することができるレンズである。ハイパーレンズHLは中空の球体の一部が切り取られたような球殻状のレンズであり、一方の面が凸面で、他方の面が凹面になっている。凸面の表面は銀膜Agで形成されており(図中のハッチング部)、その下層は酸化アルミニウム膜Alで形成されている。酸化アルミニウム膜Alの下層は銀膜Agで形成される。ハイパーレンズHLの他方の面である凹面も球体の一部の形状になっており、表面が酸化アルミニウム膜Alになっている。ハイパーレンズHLの凹面側には半球状の空洞CAが形成される。つまり、ハイパーレンズHLは、銀膜Agと酸化アルミニウム膜Alとが交互に形成されることによって形成されている。 FIG. 2A (b) is a plan transparent view of the hyper lens HL. The hyper lens HL is a lens that can convert evanescent light (details will be described later) that is non-propagating light into propagating light. The hyper lens HL is a spherical shell-like lens in which a part of a hollow sphere is cut off, and one surface is a convex surface and the other surface is a concave surface. The convex surface is made of a silver film Ag (hatched portion in the figure), and the lower layer is made of an aluminum oxide film Al 2 O 3 . The lower layer of the aluminum oxide film Al 2 O 3 is formed of a silver film Ag. The concave surface which is the other surface of the hyper lens HL is also a part of a sphere, and the surface thereof is an aluminum oxide film Al 2 O 3 . A hemispherical cavity CA is formed on the concave surface side of the hyper lens HL. That is, the hyper lens HL is formed by alternately forming the silver film Ag and the aluminum oxide film Al 2 O 3 .

図2A(c)は、図2A(b)のハイパーレンズHLのA−A断面図である。ハイパーレンズHLの内周の半径(すなわち、空洞CAの半径)をrとし、外周の半径はrである。パイパーレンズHLは、例えばrは0.8μmであり、rは240nmであり、ハイパーレンズHLの銀膜Ag及び酸化アルミニウム膜Alが16層形成され(図2(c)では理解を助けるため6層で示している)、銀膜Ag及び酸化アルミニウム膜Alの各層の厚さは、約35nmである。このとき、各層の厚さの合計rは560nmとなる。また、ハイパーレンズHLの倍率は、ハイパーレンズHLの内径rとハイパーレンズHLの外形rとの比r/rにより決まる。つまり、このハイパーレンズHLの倍率は0.8μm/240nm=約3.3倍となる。 2A (c) is a cross-sectional view of the hyper lens HL of FIG. 2A (b) taken along line AA. The radius of the inner periphery of the hyper lens HL (that is, the radius of the cavity CA) is r i, and the radius of the outer periphery is r 0 . In the piper lens HL, for example, r 0 is 0.8 μm, r i is 240 nm, and 16 layers of the silver film Ag and the aluminum oxide film Al 2 O 3 of the hyper lens HL are formed (understand in FIG. 2C). The thickness of each of the silver film Ag and the aluminum oxide film Al 2 O 3 is about 35 nm. In this case, the sum r a of the thickness of each layer becomes 560 nm. Further, the magnification of the hyper lens HL is determined by the ratio r 0 / r i of the inner diameter r i and outer r 0 of the hyper lens HL hyper lens HL. That is, the magnification of the hyper lens HL is 0.8 μm / 240 nm = about 3.3 times.

図2Bは、エバネッセント光EVの発生を説明するための図である。被検体SAがハイパーレンズHLの半球状の空洞CAに配置されている。   FIG. 2B is a diagram for explaining generation of the evanescent light EV. The subject SA is disposed in the hemispherical cavity CA of the hyper lens HL.

−Z軸方向から被検体SAに入射する光束LW12は、被検体SAに照射される。その後、被検体SAからは様々な光が散乱される、散乱される光の中にはエバネッセント光EVがある。エバネッセント光EVは被検体SAへの入射光である光束LW12の波長以下の光であり、通常は空間に伝播されないが、ハイパーレンズHLはエバネッセント光EVを伝播光に変換させることができる。図2Bでは、エバネッセント光EVを太い点線で示している。太い実線の矢印は伝播光である。この伝播光はハイパーレンズHLの凸面から外側に放射される。この伝播光のうち受光光学系LE(図1参照)に入射する光束が、光束LW3として示されている。また、ハイパーレンズHLはTM波のみを伝播光に変換する性質をもつ。   The light beam LW12 incident on the subject SA from the −Z-axis direction is irradiated on the subject SA. Thereafter, various lights are scattered from the subject SA. Among the scattered lights, there is evanescent light EV. The evanescent light EV is light having a wavelength equal to or shorter than the wavelength of the light beam LW12 that is incident light on the subject SA, and is not normally propagated in space, but the hyper lens HL can convert the evanescent light EV into propagating light. In FIG. 2B, the evanescent light EV is indicated by a thick dotted line. The thick solid arrow is the propagating light. This propagating light is radiated outward from the convex surface of the hyper lens HL. Of this propagating light, a light beam incident on the light receiving optical system LE (see FIG. 1) is shown as a light beam LW3. Further, the hyper lens HL has a property of converting only TM waves into propagating light.

光束LW2の偏光が必要な偏光のみを有する場合は、光束LW2によって発生したエバネッセント光EVも必要な偏光のみを有する。そのため、偏光素子POで、対称軸TJに対して軸対称に偏光が形成されている光束LW2によって発生したエバネッセント光EVも軸対称の偏光として生成される。   When the polarization of the light beam LW2 has only the necessary polarization, the evanescent light EV generated by the light beam LW2 also has only the necessary polarization. For this reason, the evanescent light EV generated by the light beam LW2 in which the polarization is formed in the polarizing element PO with respect to the symmetry axis TJ is also generated as the axially symmetric polarization.

<ハイパーレンズの原理>
ハイパーレンズHLがエバネッセント光を伝播する原理に関して図3を用いて説明する。
<Principle of hyper lens>
The principle by which the hyper lens HL propagates evanescent light will be described with reference to FIG.

電磁波における周波数と波数との関係は分散関係と呼ばれ、電磁波の一種である光は以下の式で表わされる。
k=ω/c・・・(1)
ここで、ωは角振動数、cは光速、kは波数である。
また、等方物質であった場合のレンズ内の二次元における分散関係を考えると、式(1)は以下のように表わされる。
+kθ =ε(ω/c)・・・・(2)
ここで、εはレンズの誘電率、kはレンズの法線方向への波数であり、kθは、kに垂直な方向への波数である。(図3(c)参照)
The relationship between the frequency and the wave number in an electromagnetic wave is called a dispersion relationship, and light, which is a kind of electromagnetic wave, is expressed by the following equation.
k = ω / c (1)
Here, ω is the angular frequency, c is the speed of light, and k is the wave number.
Further, considering a two-dimensional dispersion relationship in the lens in the case of an isotropic substance, Expression (1) is expressed as follows.
k r 2 + k θ 2 = ε (ω 2 / c 2 ) (2)
Here, the dielectric constant of ε lens, k r is the wave number in the normal direction of the lens, is k theta, the wave number in the direction perpendicular to the k r. (See Fig. 3 (c))

図3(a)は、光学的等方物質中における二次元の分散関係を表わしたグラフである。図3(a)は横軸にkθ、縦軸にkrをとり、式(2)をグラフに表わしている。光学的等方物質中での波数kθの最大値は|kθ|であり、波数kθがこの値を超えた光束は、光学的等方物質中では伝わらない。この波数kθの大きさが|kθ|を越えた光がエバネッセント光である。 FIG. 3A is a graph showing a two-dimensional dispersion relationship in an optically isotropic material. In FIG. 3A, the horizontal axis represents k θ and the vertical axis represents kr, and Expression (2) is represented in a graph. The maximum value of the wave number k θ in the optical isotropic material is | k θ |, and the light flux whose wave number k θ exceeds this value is not transmitted in the optical isotropic material. Light whose wavenumber k θ exceeds | k θ | is evanescent light.

また、誘電率はr方向とθ方向とで異方性を持つ場合、TM波の分散関係は以下のように書ける。
(k /εθ)+(kθ /ε)=ω/c・・・・(3)
ここで、εθ>0、ε<0であるとき、式(3)は以下のように書ける。
(k /εθ)−(kθ /|ε|)=ω/c・・・・(4)
Further, when the dielectric constant has anisotropy in the r direction and the θ direction, the dispersion relation of the TM wave can be written as follows.
(K r 2 / ε θ ) + (k θ 2 / ε r ) = ω 2 / c 2 ... (3)
Here, when ε θ > 0 and ε r <0, Equation (3) can be written as follows.
(K r 2 / ε θ ) − (k θ 2 / | ε r |) = ω 2 / c 2 ... (4)

図3(b)は、εθ>0、ε<0の物質中における二次元の分散関係を表わしたグラフである。また図3(b)は横軸にkθ、縦軸にkをとり、式(4)をグラフに表したものである。図3(b)の双曲線は式(4)を表わしており、点線で表わしている円は式(2)を表わしている。図3(b)の双曲線では、どのような波数kθに対しても波数kの値が存在している。そのため、εθ>0、ε<0の物質中では、光学的等方物質中では伝播しない波数kθの大きさが|kθ|を越えたエバネッセント光を伝播することができる。 FIG. 3B is a graph showing a two-dimensional dispersion relationship in a material with ε θ > 0 and ε r <0. FIG. 3B is a graph showing Equation (4) with k θ on the horizontal axis and k r on the vertical axis. The hyperbola in FIG. 3B represents the formula (4), and the circle represented by the dotted line represents the formula (2). The hyperbola in FIG. 3 (b), is present the value of the wave number k r for any given wavenumber k theta. Therefore, in a material with ε θ > 0 and ε r <0, it is possible to propagate evanescent light whose wave number k θ does not propagate in an optically isotropic material and exceeds | k θ |.

図3(c)または式(4)に示したような非等方的な所望の誘電率を実現する方法として層状の構造にレンズを形成する方法がある。図3(c)は局所的に1軸性の非等方媒質であるハイパーレンズの例である。図3(c)のハイパーレンズは球殻状に層が形成されているため全体としては1軸性とはならないが、局所的には平面の層が積み重ねられているとみなすことができるため、1軸性とみなすことができる。また、図3(c)は、レンズの表面における法線方向(r方向)の有効誘電率が負であり、レンズの表面における法線方向に垂直な方向(θ方向)の有効誘電率が正である。通常の物質では誘電率は正になる。しかし、金又は銀等のように特定の金属では可視光の周波数範囲でマイナスの値を示す誘電率εをもつものがある。これらの物質と、正の誘電率εを有する物質とを組み合わせた場合、ε及びεθの符号が逆転しているメタマテリアルと呼ばれる物質を作製することが可能である。有効誘電率の法線方向ε及び有効誘電率の法線に垂直な方向εθはε及びεによって以下のように記述することができる。
・・・(5)
・・・(6)


ここで、pは金属の充填率である。充填率とは原子同士が隙間なくくっつき、原子の半径が全て同じ長さと仮定し、各格子の体積とその中に含まれる原子との体積の比をいう。ここで、例えば、銀Agと酸化アルミニウムAlとの多層膜を考えた場合、εを−2.4012+0.2488i、εを3.217としてεθとεとを計算することができる。金属の充填率pを0.5として計算した時、εθは正の値を取り、εは負の値をとる。
As a method for realizing an anisotropic desired dielectric constant as shown in FIG. 3C or Formula (4), there is a method of forming a lens in a layered structure. FIG. 3C shows an example of a hyper lens that is a locally uniaxial anisotropic medium. The hyperlens in FIG. 3C is not uniaxial as a whole because the layers are formed in a spherical shell shape, but since it can be considered that planar layers are locally stacked, It can be regarded as uniaxial. In FIG. 3C, the effective dielectric constant in the normal direction (r direction) on the lens surface is negative, and the effective dielectric constant in the direction perpendicular to the normal direction (θ direction) on the lens surface is positive. It is. For ordinary materials, the dielectric constant is positive. However, certain metals such as gold or silver have a dielectric constant ε m that shows a negative value in the frequency range of visible light. When these materials are combined with a material having a positive dielectric constant ε d , it is possible to produce a material called a metamaterial in which the signs of ε r and ε θ are reversed. The normal direction ε r of the effective dielectric constant and the direction ε θ perpendicular to the normal of the effective dielectric constant can be described by ε m and ε d as follows.
... (5)
... (6)


Here, p is a metal filling rate. The filling factor is the ratio of the volume of each lattice to the volume of atoms contained in the lattice, assuming that the atoms are bonded together without any gaps and all the radii of the atoms are the same length. Here, for example, when considering a multilayer film of silver Ag and aluminum oxide Al 2 O 3 , ε θ and ε r are calculated by setting ε m to −2.4012 + 0.2488i and ε d to 3.217. Can do. When calculating the filling factor p of the metal as 0.5, the epsilon theta takes a positive value, epsilon r is a negative value.

<ハイパーレンズの作製方法>
図4、図5を参照してハイパーレンズHLの作製方法を説明する。図4はハイパーレンズHLの形成工程を示すフローチャートである。図4(a)から図4(f)はハイパーレンズHLの形成工程を説明するための図であり、図5のB−B断面図である。図5は、クロム膜Crが形成された水晶材ウエハSUの概略斜視図である。
<Hyper lens fabrication method>
A method of manufacturing the hyper lens HL will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing a process of forming the hyper lens HL. FIG. 4A to FIG. 4F are views for explaining a process of forming the hyper lens HL, and are cross-sectional views taken along line BB in FIG. FIG. 5 is a schematic perspective view of the quartz material wafer SU on which the chromium film Cr is formed.

まず、図4のステップS101において、水晶材ウエハSUの主面に円形の孔HOのあいたクロム層Crを形成する(図4(a)参照)。クロム層Crは、水晶材ウエハSUの一方の主面に、電子ビーム蒸着又は真空蒸着を行うことによって形成される。また、円形の孔HOは、クロム層Crに集束イオンビームを照射することによって形成される。   First, in step S101 in FIG. 4, a chromium layer Cr having a circular hole HO is formed on the main surface of the quartz material wafer SU (see FIG. 4A). The chromium layer Cr is formed on one main surface of the quartz material wafer SU by performing electron beam evaporation or vacuum evaporation. The circular hole HO is formed by irradiating the chromium layer Cr with a focused ion beam.

図5は、クロム膜Crが形成された水晶材ウエハSUの概略斜視図であり、図4(a)を3次元で表わした図である。水晶材ウエハSUの厚さTH1は150μmであり、その上に形成されているクロム層Crの厚さTH2は150nmである。また、クロム層Crには直径DIの孔HO開けられている。直径DIは、例えば50nmで形成されている。   FIG. 5 is a schematic perspective view of the quartz material wafer SU on which the chromium film Cr is formed, and is a diagram showing FIG. 4A in three dimensions. The thickness TH1 of the quartz material wafer SU is 150 μm, and the thickness TH2 of the chromium layer Cr formed thereon is 150 nm. Further, a hole HO having a diameter DI is formed in the chromium layer Cr. The diameter DI is, for example, 50 nm.

ステップS102において、クロム層Crに形成した孔HOを通して水晶材ウエハSUのウエットエッチングを行う(図4(b)参照)。そして、水晶材ウエハSUに半球状の空洞CAを形成する。ウエットエッチングは、フッ酸にフッ化アンモニウムを混合した液であるバッファードフッ酸または55%フッ酸を用いて行われる。   In step S102, the quartz material wafer SU is wet-etched through the holes HO formed in the chromium layer Cr (see FIG. 4B). Then, a hemispherical cavity CA is formed in the quartz material wafer SU. The wet etching is performed using buffered hydrofluoric acid or 55% hydrofluoric acid which is a liquid in which ammonium fluoride is mixed with hydrofluoric acid.

ステップS103において、クロム層Crを除去する(図4(c)参照)。クロム層Crは、例えば硝酸第2セリウムアンモニウムと酢酸との水溶液のエッチングで除去される。   In step S103, the chromium layer Cr is removed (see FIG. 4C). The chromium layer Cr is removed, for example, by etching an aqueous solution of ceric ammonium nitrate and acetic acid.

ステップS104において、銀膜Agを水晶材ウエハSUの空洞CAが形成されている面に形成する(図4(d)参照)。銀膜Agは、蒸着またはスパッタリングにより形成される。銀膜Agの形成では、低圧下により形成することにより、表面粗さができるだけ小さくなるように形成する。表面粗さは平均二乗偏差で1.3nm以内になるように形成する。   In step S104, a silver film Ag is formed on the surface of the quartz wafer SU where the cavity CA is formed (see FIG. 4D). The silver film Ag is formed by vapor deposition or sputtering. In the formation of the silver film Ag, it is formed under a low pressure so that the surface roughness is as small as possible. The surface roughness is formed so that the mean square deviation is within 1.3 nm.

ステップS105において、ステップS104で形成した銀膜Ag上に酸化アルミニウム膜Alを形成する(図4(e)参照)。酸化アルミニウム膜Alは、蒸着またはスパッタリングにより形成される。 In step S105, an aluminum oxide film Al 2 O 3 is formed on the silver film Ag formed in step S104 (see FIG. 4E). The aluminum oxide film Al 2 O 3 is formed by vapor deposition or sputtering.

ステップS106において、さらに銀膜Ag及び酸化アルミニウム膜Alを形成すべきかどうかを判断する。銀膜Ag及び酸化アルミニウム膜Alの層の数が足りない場合は、ステップS104に戻ってさらに銀膜Ag及び酸化アルミニウム膜Alの積層を重ねる。銀膜Ag及び酸化アルミニウム膜Alの層の数が既定の数だけ形成された場合は、ハイパーレンズHLの積層を終了する(図4(f)参照)。光学装置100に用いられるハイパーレンズHLでは、銀膜Ag及び酸化アルミニウム膜Alの層の数が合計で16層形成される。 In step S106, it is determined whether or not a silver film Ag and an aluminum oxide film Al 2 O 3 should be further formed. If the number of layers of the silver film Ag and the aluminum oxide film Al 2 O 3 is insufficient, the process returns to step S104 to further stack the silver film Ag and the aluminum oxide film Al 2 O 3 . When a predetermined number of layers of the silver film Ag and the aluminum oxide film Al 2 O 3 are formed, the stacking of the hyper lenses HL is finished (see FIG. 4F). In the hyper lens HL used in the optical device 100, a total of 16 layers of the silver film Ag and the aluminum oxide film Al 2 O 3 are formed.

以上のような工程で、球殻状のハイパーレンズHLを作製することができる。ハイパーレンズHLの周りの水晶材は取り除いても取り除かなくてもよい。取り除く場合は、水晶材ウエハSUのエッチングを行って取り除く。   The spherical shell-shaped hyperlens HL can be manufactured through the steps as described above. The crystal material around the hyper lens HL may or may not be removed. In the case of removing, the quartz material wafer SU is removed by etching.

(第2実施例)
<光学装置200の構成>
図6は、第2実施例である光学装置200の概略図である。光学装置は、最終的に受光光学系で二次元に必要な偏光のみを有する光束を受光できればよい。そのため光学装置200では、光学装置100のように照明光源ILと被検体SAとの間に偏光素子POを配置する代わりに、照明光源ILと被検体SAとの間にハイパーレンズHLが配置されている。この光学装置200の構成について図6を参照して説明する。
(Second embodiment)
<Configuration of Optical Device 200>
FIG. 6 is a schematic diagram of an optical device 200 according to the second embodiment. The optical device only needs to be able to finally receive a light beam having only two-dimensionally necessary polarization in the light receiving optical system. Therefore, in the optical device 200, instead of disposing the polarizing element PO between the illumination light source IL and the subject SA as in the optical device 100, the hyper lens HL is disposed between the illumination light source IL and the subject SA. Yes. The configuration of the optical device 200 will be described with reference to FIG.

光学装置200は、照明光源ILと、偏光素子POと、ハイパーレンズHLと、受光光学系LEとにより構成されている。また、エバネッセント光を発する被検体SAはハイパーレンズHLの中に配置されている。   The optical device 200 includes an illumination light source IL, a polarizing element PO, a hyper lens HL, and a light receiving optical system LE. Further, the subject SA that emits evanescent light is disposed in the hyper lens HL.

照明光源ILにより発せられた照明光LW21は、被検体SAに照射される。照明光LW21が照射された被検体SAはエバネッセント光を発する。このエバネッセント光はハイパーレンズHLによって伝播光である光束LW22に変換される。この時点で光束LW22はランダム偏光である。その後、光束LW22は、偏光素子POに入射する。偏光素子POは、入射した光束LW22のTM波のみを透過させて、光束LW23として透過する。光束LW23は受光光学系LEに入射して検出される。   Illumination light LW21 emitted from the illumination light source IL is applied to the subject SA. The subject SA irradiated with the illumination light LW21 emits evanescent light. The evanescent light is converted by the hyper lens HL into a light beam LW22 that is propagating light. At this time, the light beam LW22 is randomly polarized. Thereafter, the light beam LW22 enters the polarizing element PO. The polarizing element PO transmits only the TM wave of the incident light beam LW22 and transmits it as the light beam LW23. The light beam LW23 enters the light receiving optical system LE and is detected.

光学装置200では、被検体SAが放射した光束に対して偏光素子でTM波のみを透過させる。そのため、光学装置200は、偏光特性を変えてしまう性質を持っている被検体SAを観察する場合に対して有効である。
なお、第1実施例の光学装置100と第2実施例の光学装置200とは、−Z軸方向から被検体SAに光束を照射した例である。
In the optical device 200, only the TM wave is transmitted by the polarizing element with respect to the light beam emitted from the subject SA. Therefore, the optical device 200 is effective for observing the subject SA having the property of changing the polarization characteristics.
The optical device 100 of the first example and the optical device 200 of the second example are examples in which the subject SA is irradiated with a light beam from the −Z axis direction.

(第3実施例)
被検体SAには、ハイパーレンズHLを通して+Z軸方向から光束を照射してもよい。+Z軸方向から光束を照射することにより、被検体SAの+Z軸側表面より発したエバネッセント光を観測することができる。
(Third embodiment)
The subject SA may be irradiated with a light beam from the + Z-axis direction through the hyper lens HL. By irradiating the light flux from the + Z-axis direction, the evanescent light emitted from the + Z-axis side surface of the subject SA can be observed.

<光学装置300の構成>
図7は、光学装置300の概略図である。光学装置300は、照明光源ILと、偏光素子POと、ハイパーレンズHLと、受光光学系LEと、光線分光素子KBとにより構成されている。また、エバネッセント光を発する被検体SAはハイパーレンズHLの中に配置されている。
<Configuration of Optical Device 300>
FIG. 7 is a schematic diagram of the optical device 300. The optical device 300 includes an illumination light source IL, a polarizing element PO, a hyper lens HL, a light receiving optical system LE, and a light beam splitting element KB. Further, the subject SA that emits evanescent light is disposed in the hyper lens HL.

照明光源ILにより発せられた照明光LW31は、光線分光素子KBにより反射され、光束LW32となって偏光素子POに入射する。偏光素子POは、入射した光束LW32の偏光を整え、光束LW33として射出する。光束LW33は、ハイパーレンズHLに入射し、ハイパーレンズHLを透過して被検体SAに照射される。光束LW33が照射された被検体SAはエバネッセント光を発する。エバネッセント光はハイパーレンズHLを通して伝播光に変換され、光束LW34としてハイパーレンズHLより射出される。光束LW34は、偏光素子POによってTM波成分のみを透過して光束LW35となる。光束LW35は光線分光素子KBを透過して光束LW36となり、受光光学系LEに入射される。   The illumination light LW31 emitted from the illumination light source IL is reflected by the light beam splitting element KB and becomes a light beam LW32 and enters the polarization element PO. The polarizing element PO adjusts the polarization of the incident light beam LW32 and emits it as a light beam LW33. The light beam LW33 enters the hyper lens HL, passes through the hyper lens HL, and is irradiated on the subject SA. The subject SA irradiated with the light beam LW33 emits evanescent light. The evanescent light is converted into propagating light through the hyper lens HL, and is emitted from the hyper lens HL as a light beam LW34. The light beam LW34 passes through only the TM wave component by the polarizing element PO and becomes a light beam LW35. The light beam LW35 is transmitted through the light beam splitting element KB to become a light beam LW36, and enters the light receiving optical system LE.

光線分光素子KBは、照明光源ILから発した照明光を被検体SA側に反射又は透過させ、被検体SAからの伝播光を透過又は反射する。そのため、照明光源ILと受光光学系LEとの配置を入れ替えて、照明光源ILから−Z軸方向に照明光LW31を発し、ハイパーレンズHLより戻ってきた光束を光線分光素子KBで−X軸方向に反射させて受光光学系LEで受光させても良い。   The light beam splitting element KB reflects or transmits the illumination light emitted from the illumination light source IL toward the subject SA, and transmits or reflects the propagation light from the subject SA. Therefore, the arrangement of the illumination light source IL and the light receiving optical system LE is switched, the illumination light LW31 is emitted from the illumination light source IL in the −Z-axis direction, and the light beam returned from the hyper lens HL is reflected by the light beam splitting element KB in the −X-axis direction. The light may be reflected by the light receiving optical system LE.

(第4実施例)
<光学装置400の構成>
被検体SAの上部より光束を入射させる光学素子300では、別の構成を取ることもできる。以下に光学装置400を説明する。
(Fourth embodiment)
<Configuration of Optical Device 400>
The optical element 300 in which the light beam is incident from above the subject SA may have another configuration. The optical device 400 will be described below.

図8は、光学装置400の概略図である。光学装置400は、照明光源ILと、偏光素子POと、ハイパーレンズHLと、受光光学系LEと、光線分光素子KBとにより構成されている。また、エバネッセント光を発する被検体SAはハイパーレンズHLの中に配置されている。   FIG. 8 is a schematic diagram of the optical device 400. The optical device 400 includes an illumination light source IL, a polarizing element PO, a hyper lens HL, a light receiving optical system LE, and a light beam splitting element KB. Further, the subject SA that emits evanescent light is disposed in the hyper lens HL.

照明光源ILにより発せられたランダム偏光の照明光LW41は、光線分光素子KBにより反射され、光束LW42となってハイパーレンズHLを透過し、被検体SAに入射する。光束LW42が照射された被検体SAはエバネッセント光を発する。エバネッセント光はハイパーレンズHLを透過し、TM波成分は伝播光に変換されて光束LW43としてハイパーレンズHLより射出される。光束LW43は光線分光素子KBを透過し、光束LW44となって偏光素子POに入射する。偏光素子POは、入射した光束LW44のTM波のみを透過させて光束LW45となり、受光光学系LEに入射する。   The randomly polarized illumination light LW41 emitted from the illumination light source IL is reflected by the light beam splitting element KB, becomes a light beam LW42, passes through the hyper lens HL, and enters the subject SA. The subject SA irradiated with the light beam LW42 emits evanescent light. The evanescent light passes through the hyper lens HL, and the TM wave component is converted into propagating light and emitted from the hyper lens HL as a light beam LW43. The light beam LW43 is transmitted through the light beam splitting element KB, and becomes a light beam LW44 and enters the polarizing element PO. The polarizing element PO transmits only the TM wave of the incident light beam LW44 to become the light beam LW45, and enters the light receiving optical system LE.

光学装置400では、照明光源ILと受光光学系LE及び偏光素子POとの配置を入れ替えて使用することができる。すなわち、照明光源ILから−Z軸方向に照明光LW41を発し、ハイパーレンズHLより戻ってきた光束を光線分光素子KBで−X軸方向に反射させて受光光学系LEで受光させても良い。
なお、第3実施例の光学装置300と第4実施例の光学装置400とは、+Z軸方向から被検体SAに光束を照射した例である。
In the optical device 400, the arrangement of the illumination light source IL, the light receiving optical system LE, and the polarizing element PO can be used interchangeably. That is, the illumination light LW41 may be emitted from the illumination light source IL in the −Z axis direction, and the light beam returned from the hyper lens HL may be reflected by the light beam splitting element KB in the −X axis direction and received by the light receiving optical system LE.
Note that the optical device 300 of the third example and the optical device 400 of the fourth example are examples in which the subject SA is irradiated with a light beam from the + Z-axis direction.

(第5実施例)
以上に説明した光学装置は、被検体を観察する受光光学系の像面に実像をつくる対物集光光学系を備えることにより顕微鏡として使用可能になる。以下に光学装置100に対物集光光学系として対物レンズTLを備え付けた顕微鏡500について説明する。
(5th Example)
The optical apparatus described above can be used as a microscope by including an objective condensing optical system that creates a real image on an image plane of a light receiving optical system for observing a subject. The microscope 500 provided with the objective lens TL as the objective condensing optical system in the optical device 100 will be described below.

<顕微鏡500の構成>
図9は、顕微鏡500の概略構成図である。顕微鏡500は第1実施例の光学装置100のハイパーレンズHLと偏光素子OPとの間に対物レンズTLが組み込まれて構成されている。特に図示されていないが、光学装置200〜光学装置400にも光学装置100と同様に適用できる。これらの場合、偏光素子POは瞳面に配置されることが望ましい。
<Configuration of Microscope 500>
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the microscope 500. The microscope 500 is configured by incorporating an objective lens TL between the hyper lens HL and the polarizing element OP of the optical device 100 of the first embodiment. Although not particularly illustrated, the present invention can also be applied to the optical devices 200 to 400 in the same manner as the optical device 100. In these cases, it is desirable that the polarizing element PO is disposed on the pupil plane.

照明光源ILから射出されたランダム偏光の照明光LW51は被検体SAに入射し、被検体SAからエバネッセント光を出させる。エバネッセント光はハイパーレンズHLによって伝播光に変換され、光束LW52となって対物レンズTLに向かう。光束LW52は拡散光であるが、対物レンズTLでは光束LW52を集光して光束LW53として偏光素子POに向かわせる。偏光素子POでは光束LW53のTM波のみを透過させて、光束LW54として受光光学系LEに向かわせ、受光光学系LEで光束LW54を検出する。ここで、対物レンズTLは、その像面が受光光学系LEくるように配置され、被検体SAの像が受光光学系LEに実像を作るように配置される。   The randomly polarized illumination light LW51 emitted from the illumination light source IL enters the subject SA and emits evanescent light from the subject SA. The evanescent light is converted into propagating light by the hyper lens HL and becomes a light beam LW 52 toward the objective lens TL. The light beam LW52 is diffused light, but the objective lens TL collects the light beam LW52 and directs it to the polarizing element PO as a light beam LW53. In the polarizing element PO, only the TM wave of the light beam LW53 is transmitted and directed to the light receiving optical system LE as the light beam LW54, and the light beam LW54 is detected by the light receiving optical system LE. Here, the objective lens TL is arranged so that the image plane thereof is in the light receiving optical system LE, and is arranged so that the image of the subject SA forms a real image in the light receiving optical system LE.

顕微鏡500は、被検体SAを照明光LW51の波長の回折限界を超えて解像させることができる。   The microscope 500 can resolve the subject SA beyond the diffraction limit of the wavelength of the illumination light LW51.

以上実施形態に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、種々の変更、置換、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions, improvements, combinations, and the like can be made.

例えば、以上の実施例では光学装置にハイパーレンズHLを用いていたが、スーパーレンズを用いても良い。スーパーレンズは、波数Kθが大きいエバネッセント光を増幅することができる素子である。スーパーレンズには3種類存在する。1種類目は、スーパーレンズが誘電率と透磁率とがともにマイナスとなる物質で構成された場合で、負の屈折率をもち、どのような偏光も透過することができる。2種類目は、スーパーレンズが、誘電率が負で透磁率が正の物質で構成された場合で、スーパーレンズはTM波のエバネッセント光を透過することができる。3種類目は、スーパーレンズが、誘電率が正で透磁率が負の物質を用いて構成された場合で、スーパーレンズはTE波(Transverse Electric Wave)のエバネッセント光を透過することができる。 For example, in the above embodiment, the hyper lens HL is used in the optical device, but a super lens may be used. Super lens is an element capable of amplifying the wave number K theta large evanescent light. There are three types of super lenses. The first type is a case where the super lens is made of a material whose dielectric constant and magnetic permeability are both negative, and has a negative refractive index and can transmit any polarized light. The second type is a case where the super lens is made of a material having a negative dielectric constant and a positive magnetic permeability, and the super lens can transmit TM wave evanescent light. The third type is a case where the super lens is configured using a material having a positive dielectric constant and a negative magnetic permeability, and the super lens can transmit evanescent light of a TE wave (Transverse Electric Wave).

このようなスーパーレンズは倍率をかける場合、図2B等で示されたように球殻状のレンズであり、異なる金属膜が交互に形成されている。これら倍率の掛かったスーパーレンズが、ハイパーレンズHLに代えて配置されれば同様な効果を得ることができる。   Such a super lens is a spherical shell-shaped lens as shown in FIG. 2B or the like when magnification is applied, and different metal films are alternately formed. Similar effects can be obtained if these superlenses with magnifications are arranged in place of the hyperlens HL.

また、ハイパーレンズとスーパーレンズとを組み合わせることによりエバネッセント光を増幅し、伝播光に変換するレンズを作製することも可能である。   It is also possible to produce a lens that amplifies evanescent light and converts it into propagating light by combining a hyper lens and a super lens.

100、200、300、400 光学装置
500 顕微鏡
CA 空洞
IL 照明光源
KB 光線分光素子
LE 受光光学系
PO 偏光素子
TL 対物レンズ

100, 200, 300, 400 Optical device 500 Microscope CA Cavity IL Illumination light source KB Beam spectroscopic element LE Light receiving optical system PO Polarizing element TL Objective lens

Claims (12)

被検体を観察する光学装置において、
中空の球体の一部が切り取られ凸面と凹面とを有する球殻状であり、且つ前記被検体から発生するエバネッセント光を伝播光に変換するレンズと、
前記レンズの凸面側に配置され、電場が特定の偏光方向にのみ振動している光を透過する偏光領域を有し、前記偏光領域の偏光方向が全体として中心軸に対して軸対称になっている偏光素子と、
を備える光学装置。
In an optical apparatus for observing a subject,
A spherical shell having a convex surface and a concave surface in which a part of a hollow sphere is cut off, and a lens that converts evanescent light generated from the subject into propagating light;
The polarization region is disposed on the convex surface side of the lens, and the electric field transmits light oscillating only in a specific polarization direction. The polarization direction of the polarization region as a whole is axially symmetric with respect to the central axis. A polarizing element,
An optical device comprising:
照明光を前記被検体に照射する照明光源と、
前記被検体を観察する受光光学系と、を備え、
前記照明光源、前記レンズ、前記偏光素子および前記受光光学系の順に配置されている請求項1に記載の光学装置。
An illumination light source for illuminating the subject with illumination light;
A light receiving optical system for observing the subject,
The optical apparatus according to claim 1, wherein the illumination light source, the lens, the polarizing element, and the light receiving optical system are arranged in this order.
照明光を照射する照明光源と、
前記被検体を観察する受光光学系と、
前記照明光を前記被検体側に反射又は透過させ前記被検体からの前記伝播光を透過又は反射させる光線分割素子と、を備え、
前記照明光が、前記照明光源、前記光線分割素子、前記偏光素子、前記レンズの順に透過又は反射し、
前記被検体からの前記エバネッセント光が、前記伝播光となって前記レンズを透過し、
前記伝播光が、前記偏光素子、前記光線分割素子、前記受光光学系の順に透過又は反射するように配置されている請求項1に記載の光学装置。
An illumination light source that emits illumination light;
A light receiving optical system for observing the subject;
A light beam splitting element that reflects or transmits the illumination light to the subject side and transmits or reflects the propagation light from the subject; and
The illumination light is transmitted or reflected in the order of the illumination light source, the light beam splitting element, the polarizing element, and the lens,
The evanescent light from the subject becomes the propagating light and passes through the lens,
The optical apparatus according to claim 1, wherein the propagating light is arranged to be transmitted or reflected in the order of the polarizing element, the light beam splitting element, and the light receiving optical system.
照明光を照射する照明光源と、
前記被検体を観察する受光光学系と、
前記照明光を前記被検体側に反射又は透過させ前記被検体からの前記伝播光を透過又は反射させる光線分割素子と、を備え、
前記照明光が、前記照明光源、前記光線分割素子、前記レンズの順に透過又は反射し、
前記被検体からの前記エバネッセント光が、前記伝播光となって前記レンズを透過し、
前記伝播光が、前記光線分割素子、前記偏光素子、前記受光光学系の順に透過又は反射するように配置されている請求項1に記載の光学装置。
An illumination light source that emits illumination light;
A light receiving optical system for observing the subject;
A light beam splitting element that reflects or transmits the illumination light to the subject side and transmits or reflects the propagation light from the subject; and
The illumination light is transmitted or reflected in the order of the illumination light source, the light beam splitting element, and the lens,
The evanescent light from the subject becomes the propagating light and passes through the lens,
The optical apparatus according to claim 1, wherein the propagating light is arranged to be transmitted or reflected in the order of the light beam splitting element, the polarizing element, and the light receiving optical system.
前記レンズが、局所的に1軸性の非等方媒質であり、前記レンズの表面における法線方向の誘電率が負であり、前記レンズの表面における法線方向に垂直な方向の誘電率が正であるハイパーレンズである請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光学装置。   The lens is a locally uniaxial anisotropic medium, the dielectric constant in the normal direction on the surface of the lens is negative, and the dielectric constant in the direction perpendicular to the normal direction on the surface of the lens is The optical device according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical device is a positive hyper lens. 前記ハイパーレンズは、誘電率が負である第1膜と誘電率が正である第2膜とが交互に積層されることにより形成される請求項5に記載の光学装置。   The optical device according to claim 5, wherein the hyper lens is formed by alternately stacking a first film having a negative dielectric constant and a second film having a positive dielectric constant. 前記第1膜は銀を材質とし、前記第2膜は酸化アルミニウムを材質とする請求項6に記載の光学素子。   The optical element according to claim 6, wherein the first film is made of silver, and the second film is made of aluminum oxide. 前記レンズが、負の誘電率と、正の透磁率とを有し、前記エバネッセント波を増幅して伝播光に変換する第1のスーパーレンズである請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光学装置。   5. The first lens according to claim 1, wherein the lens has a negative dielectric constant and a positive magnetic permeability, and is a first super lens that amplifies the evanescent wave and converts it into propagating light. An optical device according to 1. 前記偏光素子の偏光領域がTM波(Transverse Magnetic Wave)のみを透過する請求項5から請求項8のいずれか一項に記載の光学装置。   The optical device according to any one of claims 5 to 8, wherein a polarizing region of the polarizing element transmits only TM waves (Transverse Magnetic Wave). 前記レンズが、正の誘電率と、負の透磁率とを有し、前記エバネッセント波を増幅して伝播光に変換する第2のスーパーレンズである請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光学装置。   5. The lens according to claim 1, wherein the lens is a second super lens having a positive dielectric constant and a negative magnetic permeability and amplifying the evanescent wave to convert it into propagating light. An optical device according to 1. 前記偏光素子の偏光領域がTE波(Transverse Electric Wave)を透過する請求項10に記載の光学装置。   The optical apparatus according to claim 10, wherein a polarization region of the polarizing element transmits a TE wave (Transverse Electric Wave). 請求項5から請求項11のいずれか一項に記載の光学装置と、
前記伝播光を集光して前記被検体を観察する受光光学系の像面に実像をつくる対物集光光学系と、備え、
前記被検体が前記レンズの凹面側に配置されて使用される顕微鏡。

An optical device according to any one of claims 5 to 11,
An objective condensing optical system that collects the propagating light and creates a real image on an image plane of a light receiving optical system for observing the subject; and
A microscope in which the subject is arranged and used on the concave surface side of the lens.

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