JPH0344613A - 顕微方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光、電子線、ＸｖＡなとの電磁波や、音波
、超音波といった波動をプローブとして用い、従来の顕
微鏡より高倍率の拡大画像を作ることのできる顕微装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

ミクロの物体を顕微鏡で拡大して目視したり、画像表示
しようとするとき、その拡大率には限界がある。光学顕
微鏡においては、光が波動であることによる回折限界で
ある。

第１図に示す光学系において、対象物の離れた２点を分
解して見ることができる距離Ｔ、は、これまでの考え方
では、 となることが知られている。ここに、λは光の波長、ｎ
ｏは対象物とレンズの間の媒質の屈折率、θ。は対物レ
ンズの開口角でありｎ＠ｓｉｎθ。は対物レンズの明る
さを表わす開口数と呼ばれるものである。

ｎｏ　　＝１．５ θ。　＝６０′ λ＝０．５　　μｍ とすると、開口数は約１．３　となり、　（１）式より
分解能は、 ｒｏ＝０．２４μ剛 となる、しかしながら、開口数１．３で収差のないレン
ズを製作することはかなり難しく、まして、開口数をこ
れ以上大きくすることは不可能に近い。

照明光の波長を短くすれば、波長に比例して分解能が向
上する。しかし、紫外域（４００ｎｗ以下）になると、
人間の目はもちろん、現在の撮像素子の感度も悪く、ま
たよいレンズを作るための光学材料が少くなるなどのた
め、大幅な短波長化は難しい。

一方、特開昭６２−１３８８１９　ｒ走査型レーザ顕微
鏡」（Ｕ、　　Ｓ、　Ｐａｔ、　４，７３３，０６３．
　”Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｌａ５ｅｒ旧ｃｒｏｓｃｏｐｅ
　ｗｉｔｈ　Ａｐｐｅｒｔｕｒｅ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ
”）に発表されているようなレーザ走査形顕微鏡（略し
てレーザ顕微鏡）が分解能を改善するとの期待があるが
、通常の光学顕微鏡と同しく回折限界にはばまれ、３０
〜４０％の分解能向上に止っている。

このような光学顕微鏡の分解能を大きく超えるものとし
て電子顕＠鏡が発′達してきた。光学式の最高３，００
０倍に比べ、画像用の走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）は数
十万倍の高倍率が実現できるといわれている。ここでも
高倍率化のために、電子を高い電圧で加速し、高いエネ
ルギをもった短波長の電子線が使われる。そのため対象
物がダメージを受は易い。電気的に導体でない対象物で
は電子のチャージアップを防ぐため金属の被膜をつけた
り対象物の鋳型をとって測定することも行なわれる。真
空中でなければならない上にこのような制約を受けるに
もかかわらず、光学顕微鏡よりはるかに高い分解能が得
られるため、めざましく普及している。

一方顕微鏡の分解能向上とは別の観点において本発明と
関係があるものに、画像復元の問題がある。ピンボケ写
真を処理してぼけのない写真に復元することとか、ＣＴ
スキャンによる像の再構成と雑音の除去、さらには、帯
域圧縮された電気信号の復調なども広い意味の復元問題
である。観測データには必ずブレや、ノイズが入り、余
計なフィルタがかかってくる。これらのデータから元の
画像や信号を復元したり推定したりする問題をその本質
をとらえ統一的に考察した最近の専門書に、（１）　　
）１．５ｔａｒｋ＋ｅｄ、：”Ｉｖｇａｇｅ　Ｒｅｃｏ
ｖｅｒｙ：Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏ
ｎ　＋　Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ（１９Ｂ？）。

がある、また、周波数成分が帯域制限された観測データ
から原信号を復元する問題は観測できなかった高い周波
数成分まで復元することと等価であることから超解像と
呼ばれ、多くの研究がある。

たとえば、 （２）　　Ｄ、５Ｉｅｐｉａｎ　ａｎｄ　Ｈ，０，Ｐｏ
１ｌａｋ　：　Ｂｅ１ｌ　５ｙｓｔ。

Ｔｅｃｈ、Ｊ、、　４０．　ＰＰ、４３−６４（Ｊａｎ
、　１９６１）。

（３）　　串柿はか：信学論（Ｄ）Ｊ６５−Ｄ、　９．
　ＰＰ、１１１３−１１２０（昭５７−０９） （４）　　Ｄ、Ｃ，Ｙｏｕｌａ　：　ＩＥＥＥ　Ｔｒａ
ｎｓ、　Ｃ４ｒｃｕｉｔｓ　＆５ｙｓｔ、、　ＣＡＳ−
２５，９，ＰＰ、６９４−７０２（Ｓｅｐｔ、　１９７
８） しかしながら、これらの方法で復元された画像は、ブレ
やノイズが入らないよう撮影されたときに得られるはず
の画像、余計なフィルタのかからないように受信したと
きに得られるはずの信号、帯域制限されないように観測
したときに得られるはずの原信号などである。写真につ
いていえば、ある写真機で撮影できる最良の画像が復元
されるが、それ以上に高解像の写真が得られるわけでは
ない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように、収差のないレンズを用いた光学顕微鏡に
おいても、光が波動であるために回折が生じ光学像はボ
ケる。従来、これが自然科学的現象であるがゆえに超え
ることのできない限界であると考えられていた。

しかし、本発明では、このぼけた光学像が、照明光の明
るさ分布と対象物の明暗分布によってどのように決まる
かを明らかにし、ぼけた光学像と照明光の明るさ分布か
ら対象物の明暗分布を求める装置を提供する。また、こ
の方法は、光学顕微鏡ばかりでなく電磁波や音波のよう
な波動を用いて対象物像を作る場合に共通的に適用でき
ることを明らかにする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、回折限界を超える高解像画像を得るために
、有限の直径をもつ細い光ビームをプローブとして対象
物を走査し、対象物からの反射光の強度分布を求め、得
られたデータとあらかしめ求めておいた光ビームの断面
強度分布を用いて計算処理することによって対象物の明
暗分布を導き出すものである。この結果は、プローブと
した光ビームの直径よりはるかに細く分解された画像と
なる。

第２図にその原理を示す最も簡単な例を示す。

第２図ａ〉は光学系を示すもので、点光源ｌからの光ビ
ームを対物レンズ２で集光し、シャープなエツジをもち
−様な反射率をもつナイフェツジ３を光ビームのビーム
ウェスト位置において照明するナイフェツジ３からの反
射光は受光器４で電気信号に変換する。光ビームを左か
ら右に微小量ずつ移動させながら、受光器４の出力を記
録するとその出力Ｉは第２図ｂ〉に示すように変化する
。

Ｘ６はナイフェツジのエツジと光ビームの中心が一敗し
た位置を示す。エツジが理想的にシャープに仕上げられ
ているにもかかわらず光ビームのビームウェスト直径ｄ
に相当する範囲でＩはだらだらと変化する。これを１次
元画像にするとエツジはｄの幅でぼけて見える。逆に考
えると、直径ｄの光ビームで走査してｄの幅だけぼけて
見えるエツジは理想的にシャープなエツジであると推定
される。この概念が本発明の画像復元を考える出発点と
なっている。

以下数式を用いて詳しく説明する。第３図ａ）は、反射
率分布ｆ　（ｘ）をもつ対象物が、Ｘ°軸上にその反射
率分布がｆ（ｘ’）　となるよう静止して置かれ、ビー
ムウェスト位置における断面強度分布がｇ（Ｘ’）であ
る光ビームを対象物に照射しなからに゛軸方向に走査す
る場合を示したものである。Ｘ′軸方向に光ビームがＸ
だけ動いたときを考えると、光ビームの断面強度分布は
ｇ（に′−Ｘ〉となり、そのときの受光器の出力を！（
×）とすれば、 と表わされる。これは光ビームの断面強度分布ｇ（ｘ）
を積分積とするたたみこみ積分と呼ばれるものである０
人によっては［１１＝Ｋ　（ｆ）＊　（ｇ）と書き、合
或積と呼ぶこともある。数学における狭義のたたみこみ
積分は（２）式中のｇ（に＋　　ｘ）のかわりにｇ（ｘ
−ｘ’）と表現されることが多いが、ｇ（ｘ）＝ｇ（−
に） であれば（２）式と同じである。実際、本発明において
物理的に忠実な表現をとれば、（２〉式のようになるが
、一方、光ビームはかなりの精度で中心対称に集束する
ことができ、ｇ　（ｘ）をｇ（−ｘ）に置換えても誤差
は小さいのである。

光ビームを走査するかわりに、光ビームを固定しておき
、対象物を動かした場合には第３図ｂ）のようになり、
受光器出力ＩＣｘ）’　は、のように表わされる。　！
（×）とＩ　（ｘ　’　）の間には１（ｘ）−１（−ｘ
）’ の関係がある。光ビームを走査することと、対象物を動
かすことは、本質的には同等であるので、（２）式と　
（３）式は区別することなく用いてゆく。

（２）式において、 もし光ビームに拡がりがない とすると、 ｇ　（Ｘ）−δ（に〉 のようにデルタ関数であると考えることができる。

これを　（２）式に代入すると、 ェＫｆ（ｘ） となる。このことは拡がりのない光ビームで走査して得
られた受光器の出力は完全に対象物の反射率分布を示し
、ぼけはないという当り前のことを表わしたものである
。今までのレーザ顕微鏡ではいかにして細い光ビームを
作るかにポイントが置かれていたが、【（に）を求める
以外に有効な手段を持っていなかったため、ビームを細
くするしかなかったということが理解できるであろう。

一般に、（２）式からｆ　（ｘ）を解析的に解くことは
難しい、しかし、ｆ　（ｘ）の推定を行い、それを（２
）式に代入すると推定の正確さを判断することができる
ので、いろいろの手段を用いて最も確からしい解を求め
ることができる。

以下に一例を示す。今までのレーザ顕微鏡が１　（ｘ）
を対象物の画像そのものとしていたくらいであるから、
■（×）をｆ　（ｘ）の第１近似ｆ　＋　（ｘ）　　と
しく２〉　式に代入すると、仮想の受光器出力ｒ＋（ｘ
）が、のように求められる。■（に）をｆ　（ｘ）の代
りに使ったため、Ｉ＋（ｘ）　　はＩ（に）よりぼけが
進行している。それら−の差 ΔＩｔ（ｘ）＝Ｉ（ｘ）−１ｔ（ｘ） は真のｆ　（ｘ）を■（×）で近似したことによって生
したものであるから、これを加えた ｆｚ（ｘ）・Ｉ（ｘ）＋ΔＩｔ（ｘ） ＝２１（ｘ）−１＋（ｘ） をｆ（ｘ）の第２近似として採用することによって、受
光器出力１ｔ（ｘ）をよりＩ（ｘ）に近づけることがで
きる。以下これを繰返せば、ｎ回近似によって、ｆｎ（
ｘ）＝　ｎ　Ｉ（ｘ）−Σ　ｌｌ（ｘ）ΔＩｎ（ｘ）＝
Ｉ（ｘ）−１１１（ｘ）を得る。逐次近似の様子を示し
たのが第４図である。対象物は、 ｆ　（ｘ）・Ｉ　　　Ｘ≦０ ０　　　　ｘ＞０ であり、測定値１　（ｘ）　＝　Ｂ　（ｘ）　　と近似
値ｆｚ（ｘ）　、ｌ５（ｘ）　、ｆ＋。（×）をそれぞ
れ対比したものである。

ｆ、　（ｘ）がｆ（に）に十分近づいた場合には、１Δ
ｒｎ（ｘ）　ｌの最大値がｒ（ｘ）の測定誤差に比べて
小さくなり、また、（ΔＩｎ（ｘｉ”の積分値も十分小
さく、ｎを増加してもかわらなくなる。この手法は逐次
近似と呼ばれる。一般に逐次近似法においては収束を早
めるために、 ｆｚ（ｘ）＝Ｉ（ｘ）＋　ｃｘΔＩｔ（ｘ）とおき係数
αを１以上にとることが行われる。経験的に１≦α〈２
の範囲で用いられることが多い。

以上のようにして推定された画像はＩ　（ｘ）よりはる
か＠細な情報を持ち、拡大画像にしてもぼけがない、ど
れだけの拡大に耐えられるかは、ｇ＜ｘ＞がいかに正確
にわかっているかということと、Ｉ　（ｘ）に含まれる
様々の計測上のノイズをいかに小さくできるかというこ
とにかかっている。　これまでの議論ではｇ　（Ｘ）が
既知であるとしたが、ｇ（ｘ）がわからない場合、反射
率分布が正確にわかった対象物、たとえば、第２図で用
いたナイフェソジを７測定することによってｇ（ｘ）を
Ｉｊｔ定する。この場合には、 ｆ　（ｘ）・　Ｉ　　　　　　　Ｘ　≦　００　　　　
　　　Ｘ　〉　０ と仮定することができ、受光器出力は（３）式よりとな
る。これはｘ＝０の位置に中心をもつ光ビームの強度分
布を一■からＸまで積分したものである。すなわち、ｇ
（×）は、得られた受光器出力１　（ｘ）の微分値とし
て求められる。

なお、これまでの説明では対象物の反射率分布画像を求
めることを例にあげたが、反射形顕微鏡に対して透過形
の顕微鏡があるように上の説明を透過率分布画像に置き
かえても全く同じである。

以上のような１次元画像に関する考え方は、２々Ｔｉ、
画像に宛島にけ毒することがでＡるー　（９）袢（３）
式に対応するものとして、 ｄｘ’ｄｙ’ （６） と考えればよ く また（４） 式に対応しては、 ｆ。

（ｘ、ｙ）＝　ｆ ≦ （７） 〉 または、 ｆ鳳 （χ、ｙ）＝１ ≦ 〉 （９） のとき と考えればよい。

〔作用〕

細い光ビームを走査して対象物画像を得る方法において
、 本発明では、 拡大倍率を上げて得られ るぼけた画像が、走査光ビームの断面強度分布と、物体
表面の反射率分布とのたたみこみ積分の形で表現される
ことを示した。走査光ビームウェストの断面強度分布を
正確に求めておけば、たたみこみ積分式を最もよく近似
する解は対象物の正確な明暗分布の拡大画像である。ビ
ーム径は０．３　μｍくらいに細く絞ることができるの
で本発明の方法によるとその１ノ１０以下の微小な物体
を分解して見ることができる。

もし、物体表面が光ビームウェストからずれていると、
物体表面におけるビームの拡がりは、ビームウェストよ
り広いので、ビームウェストの断面強度分布を用いてた
たみこみ積分の解を推定しても対象物の明暗分布を正し
く求めることはできない、しかし、これは丁度通常の画
像におけるピントずれによるぼけに相当するので、最も
シャープな明暗分布画像が得られるようにピントを１合
わせばよい。

本発明は、光学の領域に止まることなく波動を用いて対
象物の映像化を行う他の領域になんら修正を加えること
なく適用できる。走査形電子顕微焼においては、集束電
子ビームを対象物に照射しながら走査し、対象物から放
射される２次電子の強度を検出している。集束電子ビー
ムのビームウェスト位置における断面の強度分布をｇ　
（ｘ、　ｙ）、対象物の２次電子放射率分布をｆ　（ｘ
、　ｙ）、検出２次電子強度分布をＩ（ｘ、ｙ）とすれ
ば、それらの関係は（５）あるいは（６）式となり、光
学におけるものと全く同しに取扱うことができる。ＩＫ
Ｖの低加速電圧で得られる直径２０ｎｍの電子ビームを
用いて、１ｎ１１の分解能を得ることができる。

そのほかＸ　＆ｉ顕微鏡では集束Ｘ線を、超音波顕微鏡
では集束超音波を対象物に照射し、それぞれその透過波
動を検出して映像化を行っており、いずれも今まで説明
した考え方をそのまま当てはめることができる。

以上説明したことをまとめて本発明の作用概念を整理す
ると次のようになる。

点状の波動源（光源、電子銃、Ｘ線源超音波源）から得
られる波動（光ビーム、電子ビーム、Ｘ線、超音波）を
集束レンズ（光学レンズ、電子レンズ、Ｘ線反射鏡、超
音波レンズ）を用いて対象物上に集束波動を形威し、集
束波動を走査手段（メカニカル微動台または偏向器）に
より対象物上をＸ。

ｙ平面内で相対的に走査し、集束波動と対象物との相互
作用（反射、散乱、透過、２次電子放射）によって生成
された２次波動を波動検出器（光、電子、ｘｆＩ、超音
波検出器）により検出する。検出器の出力２分布１（ｘ
、ｙ）は、集束波動の強度分布ｇ（ｘ、ｙ）　と、対象
物と集束波動との相互作用の強さを表わす感応分布ｆ　
（ｘ、　ｙ）　（反射率分布、散乱強度分布、透過率分
布、２次電子放射率分布）とのたたみこみ積分で表わさ
れることから、既知のｇ（ｘ、ｙ）と、■（に、ｙ）か
らｆ（に、ｙ＞を演算し、拡大画像を得ることができる
ものである。

〔実施例〕

第５図は本発明の第１の実施例を示すものである０点光
源１０からの光束はパーシャルミラー１７で反射し、対
物レンズ１８で集光され、微小なビームウェストを形成
する。ビームウェスト位置に対象物２０が配置され、そ
れによる反射光はパーシャルミラーを通過して受光器３
０で受光される。

対象物は微動台２１上に置かれる。微動台の構造は次の
ようになっている。ｉ！物台２２は平行バネ２３に支え
られている。電圧アクチュエータ２４によって載物台が
微動し、その移動量は干渉計２５によって測定される。

電圧素子の駆動軸と干渉計の光ビームは共に対象物表面
とほぼ同一面内にくるようにする。電圧アクチュエータ
による移動量は１０μｍのオーダであり、干渉計は、ヘ
テロダイン方式で、かつ、位相計測により１ａ＋＋ｗ（
λ／６００）の分解能をもっている。第５図には一次元
の移動が示されているが、２次元画像を得るために微動
台２１はｘｙ２次元の移動を計測ができるものである。

さらに、微動台全体は対象物を光学系に対して任意に位
置決めできるよう図示しない別のｘｙｚステージ上に置
かれている。

対象物２０上を光ビームで走査するため、まずｙ微動用
のアクチュエータ電圧を固定しておき、Ｘ微動用アクチ
ュエータの印加電圧を少しづつ上げてゆく。Ｘ干渉計が
一定量、例えばΔＸ−１０ｎｓ、だけ増加するごとにト
リガパルスを出し、その瞬間の受光器３０の出力をサン
プリングする。Ｘ方向の走査が１回終了するごとにｙ微
動用アクチュエータ電圧を変え、Ｘと同じΔｙ−１０ｎ
＋ｗだけ移動後固定し、前と同じようにデータをサンプ
リングする。これを繰返すことにより、１Ｏｎ１１ピツ
チの２次元の格子点上における各光量データ １（Ｘｉ、Ｖｊ）（ｉ＝ＬＬ”’Ｊ　　ｊ＝１＋２＋”
’＋Ｎ）が得られるのでそれをメモリ３１に格納し、演
算器３２で画像処理したのちデイスプレィ４０に画像表
示する。

第６図に画像処理の一例をフローチャートで示す、これ
は前述したｆ　（Ｘ）の推定法をそのまま示したもので
ある。ただし、そのときにはｆ　（ｘ）を連続量のよう
に取扱ったが、このフローで示すＩ（ｘ、ｙ）、ｆｌ　
（ｘ、ｙ）　、ｇ（ｘ、ｙ）はすべてｘｙ２次元の格子
点に対応した等間隔の離散データである。したがって、
（２）式の積分計算に相当する演算は、１（ｘｉ、ｙｊ
） −に　Σ　Σ　ｆ（ｘｒ＋ｙｓ）ｇ（ｘｒ−ｘｉ＋ｙｓ
−ｙｔ）　　・　ΔＸΔｙ　（５）のように和を計算す
ることに置換えられる。

ｇ（ｘ、ｙ）は一般に微小なビームウェストに対応して
おり、中心からはなれるに従って値が急激にゼロに近づ
くので、（５）式の演算は（ｘｔ、　ｙｉ　）を中・心
としてｇ（ｘ、ｙ）がゼロでない領域、たとえばビーム
ウェスト直径の３倍程度、で行なえばよい。

■〈にｉ、ｙ＝　）が測定される領域は有限であり、領
域の境界付近の画像を推定するには領域の外のデータが
必要である。そこで、領域外のデータは領域内のデータ
と境界線に関して果う一対称であると仮定して配列する
＊　ｇ（ｘ、ｙ）が狭い領域でのみゼロでない値をもつ
という特質があるため、この仮定により影響を受けるの
は境界に近い領域のみである。影響を多少広い範囲に覚
悟すれば領域外はすべてゼロとしてもよい。

第７図は本発明の第２の実施例を示すものであり、光ビ
ームの走査方法が第１の実施例と異る。

光源１０からの光はレンズ１１でほぼ平行光束になり、
第１の超音波偏向器（ＡＯＭと呼ぶ）！２によってＸ方
向に、つづいて第２の八〇Ｍ１１３によってＸ方向に偏
向されたのち、２つのレンズとピンホールからなる光学
系１４で無偏向光（ゼロ次の回折光）がカットされる。

これを偏光ビームスプリッタ１５とλ／４板１６を通し
て円偏光となり、対物レンズ１８によって対象物２０上
に微小なビームウェストを形成する。対象物からの反射
光は偏光ビームスプリッタ１５で反射され、レンズ１９
を経て受光器３０により電気出力に変換される。ＡＯＭ
コントローラ３５によってＡＯＭ１１２．１３の超音波
周波数が可変できる。

超音波周波数をｆＩからｆｌまでΔｆの微小間隔で階段
的に増加させると、Δｆに比例して偏向角が変わり、そ
れによって、対象物表面上をビームウェストが走査する
ことになるａ　Ｘ−Ｖの走査によって得られる受光器３
０の出力を記憶すれば以後のデータ処理は第１の実施例
と同しである。なお、Δｆと対象物表面上の走査量とは
比例関係にあるが、最終画像において測長をしようとす
ると、その比例係数が必要である。そのために、他の方
法で寸法のわかっているパターンを持つ対象物があれば
、それを本発明の装置によって画像にし、パターンを測
れば、比例係数を求めることができる。

第８図は本発明の第３の実施例であり、第２の実施例に
おいて、偏光ビームスプリッタ１５とλ／４板１６をパ
ーシャルミラー１７に置換えると共に、パーシャルミラ
ーの手前に偏光器２７、受光器３０及び３０°　の前に
偏光器２８と空間フィルタ２９が配置されている。偏光
器２８は回転可能に支持されており、光源側の偏光器２
７の偏光方向と平行な取分を通過させるか、それと直交
する方向の取分を通過させるかを選択できる。光源側の
偏光方向と直交する取分を通過させるようにしておくと
、正反射をする通常の鏡面では視界は暗く、強い散乱や
、光学的異方性をもつものの場合は明るく見える。

空間フィルタ２９は、鏡面対象物表面がビームウェスト
位置に置かれている場合にできる反射点像が通過し、そ
のまわりに拡がった光束は反射するように作られている
０反射点の像が拡がるのは、対象物表面がビームウェス
トにない場合、複雑な凹凸をもち、２回以上の反射をし
た場合、および、透明な微粒子による拡散反射の場合な
どが考えられる。したがって、鏡面反射成分のみをみる
場合には受光器３０の信号を用い、複雑反射や拡散反射
をみる場合には受光器３０’　の信号を用いる。このよ
うに偏光器や空間フィルタを単独あるいは組合わせて使
用するのは物性や生体研究に特に有用である。

第９図は本発明の第４の実施例を示すものであり、第１
の実施例に加えて光源を赤、緑、青の３原色に切換える
ことができるようにしたものである。　　５１．５２．
５３はそれぞれ赤、緑、青、の原色光源、５４．５５．
５６は、電気信号で高速に動作するシャッタであり、電
気光学シャッタが用いられるこれらの電気光学シャッタ
はコントローラ５７によって制御される。５８．５９は
それぞれ赤と緑、絶と青の中間にカットオフ波長をもつ
ダイクロイックミラーである。したがってダイクロイッ
クミラー５９を通過した後には３色の光はロスがほとん
どなく同一光路を経て同じ位置にビームウェストを形成
する。

ビームウェストを走査中に、光源を高速で切換え、それ
ぞれの波長の反射光を同一の受光器３０で受光し記憶す
る。この動作を各走査位置で繰返す。

得られたデータは波長ごとに前述の画像処理を行いそれ
らを重ね合わせるとカラー画像が得られることになる。

第１０図は本発明の第５の実施例を示すものである。こ
れまでの４つの実施例は光学顕微鏡に対応する顕微装置
であったが、第７図は電子顕微鏡に対応するものであり
通常のＳＥＨの検出部と全く同一である。

図中、６０は電界放射型電子銃、６１は集束レンズ、６
２は偏向器、６３は対物レンズである。集束電子ビーム
を対象物２０に照射し、得られた放射２次電子を検出器
６４で検出する。電子ビーム画像を演算処理する方法は
第１および第２の実施例で述べたものと全く同じである
。

〔効果〕

以上述べてきたように、この発明では集束された波動の
ビームウェストに着目し、その位置における集束された
波動の断面の強度分布ｇ（ｘ＋ｙ）と、被観測対象物を
表わす関数ｆ　（ｘ、　ｙ）とのたたみ込み積分（合威
積）が、得られる画像１（ｘ、ｙ）となる関係を利用し
、ビームウェストの大きさの故に観測の限界とされてき
た従来の顕微装置の分解能を改善できることを示した。

本発明は顕微装置の分解能が使用する波動の回折現象に
よって物理的に超えることのできない限界を持つと思わ
れていた常識を打破り、高分解能を遠戚した。詳細説明
の始めの部分において本発明の技術的思想を説明し、次
にそれにもとすく高分解ＷＡ微装置の実施例をあげた。

実施例では、まず、光ビームの走査法として、機械的に
対象物を動かす方法と、光ビームそのものを走査すると
いう２つの基本的な方法を示した０次に受光方法の工夫
やカラー化というバリエーションをあげたがこれらは独
立しても互いに組合わせても使用できる。

最後の実施例は電子顕微鏡に対する実施例であリ、検出
部の構成は通常のＳＲ？Ｉ　と同一であるが、光学顕微
鏡と同様な方法で高分解能が達せられる。

このほか（Ｎ　＝　（ｇｌ　＊　（ｆｌの関係に注目し
て、いろいろな応用展開がこの発明の原理の範囲内で可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は光学系の原理を示す図、第３図は断面
強度分布を示す図、第４図は逐次近似を示す図、第５図
は本発明の第１の実施例を示す図、第６図は画像処理の
一例を示すフローチャート図、第７図は本発明の第２の
実施例、第８図は本発明の第３の実施例、第９図は本発
明の第４の実施例、第１０図は本発明の第５の実施例を
示す図。 ｌＯ・・・点光源、１７・・・パーシャルミラー　１８
・・・対物レンズ、２０・・・対象物、２１・・・微動
台、２２・・・載物台、２３・・・平行バネ、２４・・
・電圧アクチュエータ、２５・・・干渉計、３０・・・
受光器、３１・・・第１のメモリ、３１“・・・第２の
メモリ、３２・・・／Ｊｉ算器、４０・・・デイスプレ
ー ＃／ 図 第２図 χｄ 第５図 第６図 ＃７図 第σ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）実質的にビームウェストの断面における波動の強
   度分布を表す関数ｇ（ｘ、ｙ）をもつ集束波動を実質的
   にそのビームウェスト位置において対象物に照射し、該
   対象物に対して該集束波動を走査させる段階と、 前記走査によって前記集束波動と前記対象物との相互作
   用によって生成された二次波動の強度分布を表わす関数
   Ｉ（ｘ、ｙ）を求める段階と、関数Ｉ（ｘ、ｙ）が関数
   ｇ（ｘ、ｙ）と関数ｆ（ｘ、ｙ）とのたたみ込み積分を
   満足するように関数ｆ（ｘ、ｙ）を求めることによって
   、該対象物と集束波動との相互作用の強さを表す感応分
   布を求める段階でなる顕微方法。
2. （２）対象物に集束波動を照射して該対象物と集束波動
   との相互作用の強度を表わす感応分布を得る顕微装置に
   おいて、 該集束波動の実質的にビームウェストの断面における波
   動の強度分布を表わす関数ｇ（ｘ、ｙ）を記憶する第１
   のメモリと、 該集束波動を実質的にそのビームウェスト位置において
   対象物に照射し、該対象物に対して該集束波動を走査す
   るように動作する走査手段と、該走査手段の走査に従い
   、前記集束波動と前記対象物との相互作用によって生成
   された二次波動の強度を検出する検出器と、該検出器に
   よって検出された二次波動の強度分布を表わす位置の関
   数Ｉ（ｘ、ｙ）を記憶する第２のメモリと、 該第２のメモリに記憶された関数Ｉ（ｘ、ｙ）が前記第
   １のメモリに記憶された関数ｇ（ｘ、ｙ）と関数ｆ（ｘ
   、ｙ）とのたたみ込み積分を満足するように、関数に（
   ｘ、ｙ）を求める演算器とを備えたことを特徴とする顕
   微装置。