JPH05506089A - フラストレイテッドエバネッセントフィールド走査型光学顕微鏡使用によって得られる透明な対象物の光学的プロフィールの分光学的識別方法 - 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】 フラストレイテッドエバネッセントフィールド走査型光学顕微鏡使用によって得 られる透明な対象物の光学的プロフィールの分光学的Ｅ１方法本発明は、同様の 方法を適用するフラストレイテッドエバネッセントフィールド走査型光学顕微鏡 のグループと同様に、透明な対象物の光学的プロフィールを確認することを可能 にするタイプのフラストレイテッドエバネッセントフィールド走査型光学顕微鏡 使用の識別方法に関する。

我々はいくつかの透明な対象物の光学的なプロフィールを公正に正確に決定する ことが可能な光学顕微鏡使用の方法を知７ている；この光学的プロフィールはそ の対象物の各々の点に於いての屈折率と厚さの結果生み出される関数である。

これらの方法の中で、干渉対物顕微鏡使用の品質が従来知られている：使用の簡 易さ、非常に正確な像が得られること、モして「特異な」光学的プロフィールを 得る可能性でそれは「正常な」光学的プロフィールの第一の誘導体に比例してい るものである。しかし干渉対物光学顕微鏡の解像度は通常の光学顕微鏡の解像度 に直接連係しており、それらは直接的に異なってくる。この解像度はそれゆえ、 区Ｓすなしに全ての光学機器に関係する回折現象によって制限されている：最高 では紫外域で作動する従来の光学顕微鏡は約１００ナノメーター程度の正確さで 構造を解像することが出来る。さらに、出来るだけコントラストされた干渉しま を得ることに基づいたその原理のために、干渉対物顕微鏡の使用は極めて不要な 干渉、そして即ち検討用に供された透明ボディーを通る光の通路による結果であ るものに対し感度が高い。とりわけもしこのボディーは平板状の構造を呈するも のであれば、該ボディー内部の多重反射による多重干渉が起きてしまう。フラス トレイテッドエバネッセントフィールド光学顕微鏡の使用は先に述べたように干 渉対物顕微鏡の不都合は呈しない。これは最近発見された新タイプの光学顕微鏡 である。１９８９年１月１日にフィジカルレビューＢ１第３９巻、Ｎ０２１．７ ６７〜７７０頁に開示されている英語の文献で、ある説明がなされている。この 記事は「走査型光学顕微鏡の使用の新しい形態Ｊと題されている。最近の解像度 は１０ナノメーターまで到達し、それは従来の光学顕微鏡で得られる解像度と比 較して１０の要因の改良がある。

この顕微鏡使用の原理を以下に述べていく二・単色光ビームが透明ボディーの表 面の下側に直接照射される、例えばプリズム（考慮される分光フィールド中の透 明ボディーであると我々が理解している「透明ボディー」によって）。このビー ムの入射角θは、光学的屈折率ｎ１を有するこの透明ボディーと平均屈折率ｎ２ を有する外部の媒体の間の界面を特徴付ける臨界角度θ、よりも高く選ばれる； この方法に於いては光ビームは全体内部反射を被り、そしてその該当表面の頂上 で、平均エネルギーゼロとなることで知られているエバネッセントフィールドを 生成する。

・光学ファイバーの様な先鋭化された端部の様な微細透明チップがエバネッセン トフィールド中で見出されるよう光ビームの全体反射が生じている表面の上方を 動く；それからゼロでない平均エネルギー電磁波が透明ボディーから該チップを 通じそして光学ファイバーの反対の端部で検知される。チップがエバネッセント フィールドを「フラストレート」すると通常言われておりそしてこのフィールド をフラストレーテッドエバネッセントフィールドと呼んでいる。しかしこのフィ ールドの強度はチップをプリズム表面から離す距離と共に指数的に変化する；そ れゆえ我々は感知された強度の直接の外挿法によってこの距離の高精度の測定を 成し遂げる、あるいは一定の強度を操作することによって該表面から一定の距離 にチップを維持するべきである。

・エバネッセント波の前部は、光ビームの全体反射か生じる表面上にあるフラス トレイテッドエバネノセントフィールド中に置かれるフラット波透明対象物のそ れとほとんど同じであり、それはその点に伝達されるエバネッセント波の前部が 各々の点において変化する；その厚さの結果に対応する対象物のビンポイント光 路およびそのピンポイント屈折率はそれゆえ空間的にフラストレイテッドエバネ ッセントフィールドを変調する（考慮されている分光フィールド中の透明ボデイ ーであると我々が理解している「透明ボディー」によって）。

・このチップによって側面から走査される透明対象物を有することによって−空 間の３つの方向に於けるその動きは記録されるーその光学的プロフィールは確認 される（ピンポイント光路の像）。透明チップ（１００ナノメーター）の先鋭性 のためにこの像の横方向及び縦方向の解像度は数十ナノメータあるいはそれ以下 に到達する。

しかし、そのような顕微鏡の使用に於いては透明対象物の像は、それか均一であ るかあるいは一定の厚さであるという状態においてのみ意味が有ることは容易に 理解される。実際に、対象物の光学的プロフィールは２つのパラメータに依存し ており、それはその厚さとその光学的屈折率である；それゆえこれら２つのパラ メータに連結している単独の測定はそれらの各々の役割を決定することか出来る ほど十分ではない。それはそれゆえ目下の情勢ではフラストレイテツドエバネッ セントフィールド光学顕微鏡は例えば正確な解釈が出来そうにない生物学上の試 料のような様々な厚さの不均一な対象物の像を得るという理由の為である。

本発明は、フラストレイテッドエバネッセントフィールドの強度がそれに依存し ている優先的に少なくとも一つの物理量の特異な変動が引き起こされることを特 徴とする、透明対象物の「正常な」光学的プロフィールを得ることが出来るタイ プのフラストレイテッドエバネッセントフィールド光学顕微鏡の使用のための分 光学的識別方法を提案するに当たってのこれらの不都合を直す事を自掃しており 、それは： ・プリズムタイプの透明ボディーの表面の下側に向けられ、それは全体内部反射 によって該近傍のフィールドを生み出す電磁放射線の波長λ。

・該透明ボディーの光学的屈折率ｎｌ。

・該表面の頂上に位置する透明対象物の平均光学屈折率ｎ２゜・および該表面上 の該電磁放射線の入射角θ。

・少なくとも一つの該物理量あるいはこの対象物の該「正常な」光学的プロフィ ールの「修飾された」光学的プロフィールを提供することに関連して該透明対象 物の「特異な」光学的プロフィールとして解釈されるであろう、該強度の付随す る変化を得るように。

この方法に於いて、透明チップでの透明ボディーの走査の間、混合の強度信号は 集計され、２つの信号の十分直線と考えることが出来得る重なりによって形成さ れる。これらは以下に表わされる： ・一つは、それが透明対象物を横切った後のフラストレイテッドエバネッセント フィールドのピンポイント平均強度。

・他方は、上記の物理量の一つの優先的に特異的な変動に応答したこのビンポイ ント平均強度の変位。

しかし、フラストレイテノドエバネッセントフィールド光学顕微鏡の最も有利な 使用に於いては、透明対象物の「正常な」光学的プロフィールはこの対象物の表 面から一定の距離に微細な透明チップを維持するよう一定の強度で操作すること によって注目されるものである；一定の強度とするこの操作は、該強度をフィー ドバックによって制御するチップの縦方向の位置を制御する装置によって得られ る。先述の本発明によってフラストレイテッドエバネッセントフィールドのビン ポイント平均強度のみがこのフィードバックによって関係さね、特異であるある いは特異でないかどうかのその変位はフィルター化あるいは平均化によって取り 除かれている。

それから２つの場合が生じる： ａ）フラストレイテッドエバネッセントフィールドの強度が依存している物理量 の一つの変位か特異でないことで、それは関係している物理量の際限なく小さな 増加に吸収されない変位である。

ｂ）フラストレイテッドエバネッセントフィールドの強度が依存している物理量 の一つの変位が特異であることで、それは関係している物理量の際限なく小さな 増加に吸収されうる変位である。

第一のａ）の場合、調査に供されている透明対象物の２つの像を同時に得る。実 際に物理量の変位は小さな増幅のものではないが、同一の走査の間すばやくそし て認められる： ・一方で、通常の顕微鏡の方法によって、該物理量の最初の値に対応する透明対 象物の光学的プロフィールを測定すること。

・他方で、この同一の物理量の第二の値に対応する強度を同時に測定すること− 微細透明チップを動かすことなしに、その動きは先の顕微鏡の方法によって制御 される−０ある特定のポイントにおいて測定されたこの第二の強度から、値が透 明対象物の表面からチップを離している光路の外挿によってだされ、該透明対象 物から第二の光学的プロフィールを差し引く。

それから得られた２つの像の比較は該透明対象物から差し引かれる厚さとそして ピンポイント屈折率を認めるものである。

第二のｂ）の場合、フラストレイテッドエバネツセントフィールドの強度Ｉの付 随する変位を特異な強度ｄｌに関連付けることか出来、もし強度■が依存する物 理量をＧとしたら： （ｉ）　ｄ　Ｉ＝　（ｄＩ／ｄＧ）ｘｄｃ特異な強度ｄＩを測定し、そして全体 的に特異な変位ｄＧ（引起こされる変位）の値を知ることによって、ｄＩ／ｄＧ の値は速やかに物理量Ｇに関連する強度Ｉの第一の誘導体から得られる。

微細透明チップによる透明対象物の表面の走査の間に、我々はそれゆえ以下の事 を決定できる： ・一方で、該対象物によって修飾されるフラストレイテツドエバネ・ソセントフ ィールドのビンポイント平均強度■によって与えられるこの対象物の「正常な」 光学的プロフィール。

・他方で、特異な強度ｄＩあるいは第一の誘導体（ｄｉ／ｄＧ）によって与えら れる「特異な」光学的プロフィール。

更に、■及び（ｄＩ／ｄＧ）の両方は形式的には物理量Ｇに依存して計算するこ とが出来る。検討対象の透明対象物の、一つは「正常な」そしてもう一つは「特 異な」２つの光学的プロフィールの実験的な知識は、これらの経験的な光学的プ ロフィールに於ける厚さのおよび光学的屈折率の部分に於けるある特異的な点で の駆すの意味を提供する。

それゆえ、一方で正確な幾何学的な形状態および他方では不均一な透明な対象物 の光学的特性の地図作成法を知ることが可能になることは理解され得るであろう ；実際、この種の対象物の組成物は一様でなくまた２つ像が識卯ル得るような光 学的屈折率を呈することは可能性が高い。

有用な方法に於いては、物理量及びその後の他の連続的な特異な変化から透明対 象物のいくつかの「特異な」光学的プロフィールを確定することもまた可能であ る。それゆえ、全ての測定された人為構造は解像度に対するＴＪＩＪな点なしに 有効的に取り除かれ、および／あるいはこの対象物の新規な構造が現れてくる。

同様の方法で、もし物理量Ｇの変位が特異でないなら、我々は「正常な」光学的 プロフィールのいくつかの継続的な決定を成し遂げることが出来、また各々を他 と比較して相関的にそれらを解釈することが出来る分光学的方法の他の特徴や利 点は、本願の目的でもあるのだが、添付の図面に関する該方法を使用するフラス トレイテッドエバネッセントフィールド走査型光学顕微鏡の非制限的実施例とし て与えられる実施のいくつかの形態の以下の記述により、より明確に表わされ、 該図面に於いて：・図１は従来のフラストレイテッドエバネッセントフィールド 走査型光学顕微鏡の概略図である、 ・図２は、本発明の目的でありそして即ち波長変調装置を含む分光学的方法を使 用したフラストレイテッドエバネッセントフィールド走査型光学顕微鏡の第一の 形態の概略図である、 ・図３は、本発明の目的でありそして即ち誘発するための光偏光装置を含み、も し必要ならば検討用の不均一透明対象物の成分の本来の二重屈折を含む、分光学 的方法を使用したフラストレイテッドエバネッセントフィールド走査型光学顕微 鏡の実施の第二の形態を示す概略図である、・図４は、本発明の目的でありそし て即ち表面レベルあるいはその一つの表面が該検討用の透明対象物を位置するた めに使用される透明ボディーの塊中での二重屈折を引起こすようにさせる電気光 学装置を含む、分光学的方法を使用したフラストレイテノドエバネッセントフィ ールド走査型光学顕微鏡の実施の第三の形態を示す概略図である、 ・図５ａは、本発明の目的でありそして即ち該表面上に電磁放射線の入射角θの 特異な変位を生み出すようにその一つの表面が該検討用の透明対象物を位置する ために使用される透明ボディーの水平軸の周りに傾斜装置を含む、分光学的方法 を使用したフラストレイテッドエバネッセントフィールド走査型光学顕微鏡の実 施の第四の形態を示す概略図である、・図５ｂは図５ａに示された透明ボディー の傾斜装置の上からの部分図である。

これらの図に於いて、各々の変形に入れられている同一の要素は系列的に同一の 番号で参照されている。さらに、図面は機能的な図解であり要素相互間の特性に ついては認められない。

まず第一に、図１によれば従来のフラストレイテッドエバネッセントフィールド 走査型光学顕微鏡が記載されている。それは以下を含む：・透明ボディー１、少 なくとも一つの水平表面２を呈する半円筒状あるいは半球状のプリズムタイプで あり、透明対象物３を支えることが出来るようになっており、その透明対象物は その光学的プロフィールが測定されるものである。よく観測できるように指標液 体（あるいは指標アダプター）が表面２と対象物３の間に通常導入される。

・電磁放射線、好ましくは単色の例えばヘリウム−ネオンレーザ−やアルゴンレ ーザーの様な光源４゜この光源４からやってくる光ビームは、角度θで少なくと も該ビームの全体反射か生じるような角度θ。より上の角度によって、表面２の 下側に直接照射される。臨界角θ。は透明ボディー１の光学的屈折率ｎ１と表面 ２の上に隣接して接触している媒体の平均光学的屈折率ｎ２（ｎ２はｎｌよりも 低い）に依存して与えられへ以下の式による：θｃ＝ａｒｃｓ　ｉｎ　（ｎ２／ ｎｌ）・集束性光学装置、後者が半円筒状のプリズムである時に光源４から来た 光ビームを透明ボディー１に入る前に集束させることが出来る集束レンズ５のよ うなものであり、それは集束性でありさらに表面２上に平行な入射光ビームを得 るために必要であると理解している。

・表面２の近傍に保持されている透明徴細チップ６゜このチップ６は光学ファイ バー７の先鋭化された端部で構成されている。透明ボディー１内の光ビームの全 体内部反射の為、平均光学屈折率媒体ｎ２中で表面２の頂上の上にエバネッセン ト電磁フィールドがある；上記に説明したように、チップ６はこのエバネッセン トフィールドをフラストレートし、その強度が入射光の全反射が起る位置のチッ プの端部から離れている距離を正確に示す。

・光検知器８、図１には示されていないが光電子増倍管が出来る限り前に置かれ ており、チップ６によって捕らえられるフラストレイテッドエバネツセントフィ ールドの強度を測定し、そして適当な光学装置９によって光検知器８に連結して いるその端部７ａに光学ファイバー７を通って伝達される。

・図１には示されていないが必要な測定インターフェースを備えたコンピュータ １０で、光検知器８によって伝達された強度の値を記録し処理することが出来る 。透明対象物３の正確な像を得るための最も好ましいケースに於いては、コンピ ュータ１０に連結されたフィードバック回路１１が、圧電チューブ１２を通って この２値の違いによってチップ６の垂直位置に於いて反応するようこの強度の値 と参照値の比較を保証する；このフィールドを発している表面に対するチップ６ からの距離に依存するフラストレイテッドエバネッセントフィールドの指数関数 的な現象のためにこの制御はとても敏感である。

更に、フィードバック１１からのコンピュータ１ｏは、表面２上方のチップ６と 透明対象物３の最新のスキャニングを制御する。これを行うために、例えば熱膨 張がほとんど無いＰＺＴタイプ（５ｈ）の様な物質でできているコードラント圧 電チューブ１２が通常使用される。チップ６の動きのコンピュータ１ｏによる記 録で透明対象物３の「正常な」光学的プロフィールを確認することとなる。

以下に本発明の目的である分光学的識別を使用するフラストレイテッドエバネッ セントフィールド走査型光学顕微鏡の実施の第一の形態の図２に関して記述する 。

光源４によって発せられる電磁放射線の波長λの選択的に特異な変位ｄλを得る ように、波長変調器１３が該光源４の出口と透明ボディー１の入射の間に導入さ れる。この場合、我々は集束レンズ５の府にこの変調器１３を置くことを選んだ 。変調器は従来のものが用いられ、例えばその主軸によって代りの電界を提供す る（ボケッルス効果）ＡＤＰと呼ばれるジハイドロゲンアンモニウム系単結晶の 様な電気光学的結晶があげられる。偏光素子１４は変調器１３の前に光源４から の電磁放射線を一線上に偏光しそして変調器１３とともに該放射線の為の相及び 周波数変調器を形成するよう置かれる。この方法によって良い収率で容易にこの 放射線の１０％高いあるいは低い波長λ（周波数に対して）を変化することが出 来る。可視及び特にヘリウム−ネオンレーザ−あるいはアルゴンレーザーによっ て発せられる放射線のスペクトル領域を通してこの効果を得ることが可能である 。

電気サプライ１５か変調器１３の作動を保証する。上記の装置１３．１４および １５によって得られる波長λの変位ｄλの速度はこの電気サプライ１５によって 運ばれる代りの電圧に直接依存する。

さらにコンピュータ１０に連結される補助回路１６は波長λの変位ｄλの標本の この代りの電圧のサンプルを取り、それからコンピュータ１０はこれらのデータ を記録し処理する。

特異な変位ｄλは、光源４からくる電磁放射線の透明ボディー１内での全体内部 反射によって生み出されるフラストレイテッドエバネッセントフィールドの強度 の同様の特異な変ｍｄｉを生み出す。この変調ｄｌは該フラストレイテッドエバ ネッセントフィールドのビンポイント平均強度■に加算される。本発明によって 、このピンポイント平均強度のみがフィードバック回路１１によって透明徴細チ ップ６の垂直方向の動きをコントロールするために使用される。

変ａｄＩは単純にコンピュータ１０に記録され、それは同様にあるいは走査の後 に電気サプライ１５によって供給される電圧のサンプルの上記の測定と組み合わ されて処理される。この処理は、誘導量（ｄｌ／ｄλ）あるいはそれと等価のも のを決定し、そしてその結果として透明な物質３の「特異な」光学的プロフィー ルを確認することにある。

これによって本発明による処理が「分光学的」と名付けられることが正当である と理由付ける：誘導された量（ｄ　Ｉ／ｄλ）の決定が実際信号処理の点から分 光学的解析を形付けている。

同一の透明対象物３の２つの像あるいは２つの異なる光学的プロフィールを実現 した後、コンピュータ１０はある特異的な点に於いて、この対象物３の厚さと屈 折率を決定する。

生化学的なサンプルとして不均一な透明対象物３がこの方法を使用して解析され 、横方向の解像度が５０ナノメーターで縦方向の解像度が２０ナノメーターで、 乳と（乳と球）の小粒子のとくに優れた像が得られた。

以下に本発明の目的である分光学的識別を使用するフラストレイテッドエバネッ セントフィールド走査型光学顕微鏡の実施の第二の形態の図３に関して記述する 。

二の変形に於いては、透明対象物３の平均光学的屈折率ｎ２あるいはその異なっ た構成のものの光学的屈折率が誘発によって、もし存在するならばそれらの本来 の二重屈折の誘発によって変調される。

そうするために、媒体の二重屈折がそれを通り過ぎて行く電磁放射線を形成する 偏光を分離する様な傾向にあるので、我々は偏光装置１７によって光源４からの 電磁放射線を一線上に変更することを選ぶ。この装置１７は光源４と集束レンズ ５の間に置かれる。

さらに本発明によって、ここには記載されていない通常の方法で、電磁放射線の 偏光をそれを横切るようにすばやく回す事が出来る（この種の偏光装置は楕円偏 光法によって知られている）。この偏光の変位は付加された電気回路１８によっ て制御され、それを記録し処理するコンピュータ１０に連結されている。透明ボ ディー１の中のこの放射線の全反射の結果のエバネッセントフィールドの偏光は 同時に該放射線の偏光と共に変化する。

もし必要で、またもし透明対象物３あるいは少なくともその構成物のいくつかが 二重屈折であるならば、平均屈折率ｎ２は直接偏光装置１７によってなされる可 変の偏光に従うであろう。

しかし媒体の屈折率の相対的な変位はほとんど常に低いものである（その絶対変 位はしばしば率の数値の第３の重大な姿に関係する）。我々はそれゆえ、透明対 象物３の屈折率の変位ｎ２あるいはその構成物の屈折率の変位の適正な確実的で 特異な変位に対し擬えることか出来る。この方法で微生物の様ないくらかの透明 対象物３を通ったフラストレイテッドエバネッセントフィールドの強度Ｉの特異 な変位ｄｉを観測することが出来た。

他方で、フラストレイテノドエバネソセントフィールドによってクロスされない 媒体が二重屈折でない時に強度■は変調されず、そして変位ｄＩもＩ上にのらな い。

それゆえ強度Ｉのビンポイント記録の処理から得られる特異な像は時々暗い領域 を呈し、それは検討される透明対象物３の非二重屈折領域に対応している。

最終的に偏光装置１７による偏光の変位は、透明対象物３の平均光学的屈折率ｎ ２のあるいはその構成物の屈折率のそれど反対に特異な変位ではない。走査の間 に記録される強度変１ｉｄＩはそれゆえ誘導量（ｄＩ／ｄｎ２）を確認すること よりもむしろそれ自身の中であると解釈されるべきである。なおｄｎ２の言葉は ここでは知られていない（我々はこの率ｎ２を決定するようまさに努力している ので）。

本発明の目的である分光学的Ｅ１方法のその様な変位において、透明対象物３の 「特異な」光学的プロフィールはある特別な点でのこの対象物３の厚さや屈折率 を直接的に結びつけることは出来ない。それにもかかわれず我々は、これらが二 重屈折であるあるいは対照的にそれらは全く二重屈折の本質を示さない限りは不 均一な透明対象物を研究することが出来た。

以下に本発明の目的である分光学的Ｅｌを実施する第三の形態の図４に関して記 述する。

この変形に於いてはその表面２の上の透明対象物３を乗せる透明ボディー１の光 学的屈折率ｎ１が代りの方法で変調されている。

この目的に対し、電気光学的クリスタルの成長を通して実現されるプリズムによ って形成される、透明ボディー１が使用されている。このプリズムは同種のクリ スタルから切出しても得られる。特にその主軸に従って電圧の相違に寄託される ので、このクリスタルはその光学的屈折率ｎ１の同時に起る変位に於ける結果に 起因する二重屈折となる。

その入射角は該ブレード１ａの２つの表面の間を全反射の継続を受けることを離 放射線の抜き取りを確実にする。

前記の特別な位置関係はもちろん制限的ではなく、また我々は同種の例えば電磁 放射線が全反射で継続されるようなデザインの多くの光学ノく一ツを知っている 。

透明ブレード１ａ内での光源４からくる電磁放射線の全反射の為に、二重くネ・ ソセントフィールドは該ブレード１ａの表面２ａの上に現れるということを理解 することは容易である。

は、表面２の役割をなす表面２ａとしてここに記載された分光学的識別方法の変 形の中に同一のものとして残っている。

法での場合に於いて、電極１９ａおよび１９ｂを有するフラット１ａは横方向の ボケッルスセルを形成し二重のセルの制御された電圧は縦方向のセルのそれより 弱く、そして透明ボディー１として使用されているクリスタルの本来の二重屈折 は速やかに補償される。

光学屈折率ｎ１の変位はそれから直接的に適用される電圧に比例する。この電圧 は付属の電気サプライ２０によって提供さね、その制御はコンピュータ１０によ って龍される。

２ｂ上に一定の均−透明薄層中に電極を配置する。この方法に於いて電極は、該 透明ブレード１ａ中の電磁放射線の全反射によって生じるエバネツセントフィー ルドによって、それを妨げすぎることなく、それら自身が交差されることを許す 。

本発明の実施のこの第三の形態に非常に適している物質は、例えばバリウムチタ ネート（Ｂ　ａ　Ｔ　ｉ　ＯＪがある。クオルツ（Ｓｉｆｔ）もまた適している が、その光学的屈折率のより少ない増幅変位のためにこの場合に於ける組み立て には利点が少ない。

透明微細チップ６の縦方向の動きを制御することによる通常の方法での透明対象 物３の顕微鏡での適用と同時に、電気サプライ２０によって提供される代りの電 圧は透明ボディー１の光学的屈折率ｎ１の付随する変位を生じさせる。ここで再 び率の電気光学的変位は特異な変位として関係づけられるには十分弱いものであ る。

全ての場合に透明ボディー１の光学的屈折率ｎ１は実際変化されるので、フラス トレイテソドエバネッセントフィールドの強度の特異な変調ｄＩはけっしてゼロ ではない。我々はそれゆえ常に透明対象物３の「特異な」光学的プロフィールを その「正常な」光学的プロフィールに加えて得る。コンピュータはこの対象物３ のビンポイント厚さと屈折率を推論することが出来る。

図２及びこの変形に関し記載されている第１の変形は、波長の特異な変位をそれ から透明ボディー１の屈折率ｎ１の特異な変位を連続的に実行することによって 苦もなぐ結合され得ることも特記すべきことである。

最後に、以下に本発明の目的である分光学的ｇｌＪを使用するフラストレイテッ ドエバネッセントフィールド走査型光学顕微鏡の実施の第四の形態の図５に関し て記述する。

この変形に於いて、我々は透明対象物３を運ぶ透明ボディー１の表面２上に使用 される電磁放射線の入射角θの特異な変位ｄθを生じさせる。

図５によれば、透明ボディー１はビボッティング軸２１に据え付けられた半円筒 状プリズムである。この軸２１は本質的に該プリズムの中心軸である。それは透 明ボディー１の各々の側に位置する２つのベアリング２２によって支えられてい る。横のレバー２３は該ボディー１と線形移動装置２４とともにあるものでそし て、圧電クリスタルを組込むことが出来る。これらの装置２４は電気回路２５に よって制御される代りの作動を示す；それらはその軸２１周りの透明ボディー１ のビンポイントを引起こす。最後に電気回路２５は得られた変位ｄθあるいは少 なくともその電気的に等価なものを記録し処理するコンピュータｌＯに連結され ている。

我々は角度ｄθを約１°で変化するよう選ぶ。この目的に対し、入力及び出力の 表面が４５あるいは６０”のプリズムに比べ半円筒状のプリズムを使用すること は大きな利点がある（これらのプリズムは従来のフラストレイテッドエバネノセ ントフィールド光学顕微鏡に於いて使用されている）。実際、たとえ入射角θが 何であろうとも常にこの半円筒状プリズム中では平行ビームを得ることが出来る （集束レンズ５はその役割をし続けていることを記載する）。

光源４から来る光ビームの直接偏光を使用する異なった偏光システムが遂行され 得ることは明確である。この偏光は震動性の鏡あるいは適当な音響光学装置によ って得ることが出来る。

上記のように備えられた透明ボディー１でこのボディー１の表面２の下方でビー ムの入射角を変化することは容易である；それらはこの入射角の特異な変位ｄθ を補償するに十分足りるので圧電装置２４か選択された（１°と等しいかそれ以 下の変位ｄθは実際様々な物理量のスケールに対する特異な変位として考慮され る）。

変位ｄθは透明対象物３を細写するのに提供するフラストレイテッドエバネッセ ントフィールドの強度■の付随する変位ｄＩを引起こす。変位ｄＩの利用は先の 変位に於いてなされた利用に同一である；それゆえコンピュータ１０は透明対象 物３の２つの像を確認し、一つは「正常な」そして他方は「特異な」であり、そ れから測定された光学的プロフィールにおいである特定のポイントでの光学的屈 折率と厚さの部分を計算する。

更に、本発明の目的である分光学的ｍ１方法のこの変形は同様の方法の第一の変 形と第三の変形と同時に組込まれることが出来ることを記載するのは重要なこと である。

上記に記載されまた添付の図面に関し描写されているフラストレイテッドエバネ ッセントフィールド走査型光学顕微鏡の分光学的ａＪＩＪ方法とその形態は、こ の発明の観点を減することなく、また特に処理のどの様な状態あるいは該顕微鏡 のとの様な技術的要素のある状態あるいは等価の技術的要素による置換も、非制 限的な例として見なされる。

本発明は特に金属化することが出来ないあるいはそれらの本質に対しなんの修飾 もされていない状態での減圧下への配置をすることが出来ないようなある種の生 化学的試料である透明対象物の伝達による高分解能光学顕微鏡の使用に適してお り、またガラスに適している。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８） 平成　４年　４月３゜ｓｆ？

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．透明対象物の「正常な」光学的プロフィールを得ることが出来るタイプのフ ラストレイテッドエバネッセントフィールド走査型光学顕微鏡の為の分光学的識 別方法であって、優先的に少なくとも一つの物理量の特異な変位を引起こす事を 特徴とし、フラストレイテッドエバネッセントフィールドの強度Ｉがそれに依存 しており、それは： ・電磁放射線の波長λで、プリズムタイプの透明ボディーの表面の下側上に直射 されそして全反射により該近傍のフィールドを発生する，・該透明ボディーの光 学的屈折率ｎ１，・該表面の頂上側上に配置される透明対象物の平均光学的屈折 率ｎ２，・および該表面上の該電磁放射線の入射角θ，で、該物理量の少なくと も一つに関し該透明対象物の「特異な」光学的プロフィールとして解釈されるあ るいはこの対象物の該「正常な」光学的プロフィールの「修飾された」光学的プ ロフィールを提供するような該強度Ｉの付随する変位ｄＩを得るようにされてい る。 ２．請求の範囲１による分光学的識別方法であって、全反射により近傍のフィー ルドを生成するところの透明ボディーの表面の下側上に直射される電磁放射線の 波長λが非線形方法で変化されていることを特徴とする。 ３．請求の範囲１による分光学的識別方法であって、透明ボディーによって支え られている透明対象物の平均光学的屈折率ｎ２の特異な変位が、該透明対象物あ るいはその構成物の本質の二重屈折を励起して生じさせていることを特徴とする 。 ４．請求の範囲３による分光学的識別方法であって、透明対象物あるいはその構 成物の本質の二重屈折が、該透明対象物を支えている透明ボディーに入るその前 の近傍のフィールドを生成する電磁放射線の代りの回転偏光によって励起されて いることを特徴とする。 ５．請求の範囲１による分光学的識別方法であって、検討される透明対象物を支 えている透明ボディーの光学屈折率ｎ１の特異な変位が該透明ボディー内部の光 学的二重屈折を誘起することによって引起こされることを特徴とする。 ６．請求の範囲５による分光学的識別方法であって、光学的二重屈折が電気光学 的効果によって検討される透明対象物を支えている透明ボディーの中へと誘起さ れていることを特徴とする。 ７．請求の範囲１による分光学的識別方法であって、入射角θの特異な変位ｄθ が、検討される透明対象物をその表面の一つで支えている透明ボディーを主とし て該表面の平面の範囲内にある軸の周りにビボッティングすることによって引起 こされることを特徴とする。 ８．透明ボディー（３）の「正常な」光学的プロフィールを伝達することによっ て確認することが可能であり、先に記載されたいずれかの請求の範囲による分光 学的識別方法の組み立ての為のものであるフラストレイテッドエバネッセントフ ィールド光学顕微鏡で、この顕微鏡が以下のものを含むタイプである：・本質的 に単色の電磁放射線光源（４）で、プリズムのような透明ボディー（１）の表面 （２）上で全反射することによってエバネッセントフィールドを該表面（２）上 方に発生させる， ・光学的探針で、光学ファイバー引出し端部（７）を有するタイプで、この探針 はそれをブラストレートし縦方向の位置を変える部材を許すよう該エバネッセン トフィールド範囲内に配置され、少なくともナノメーター単位の解像度を呈し、 圧電管タイプ（１２）であり、その縦方向の位置をこの目的のために適当な光検 知器（８）によって補正されるフラストレイテッドエバネッセントフィールドの 強度に対し遂行される調整によって制御するためのものである，・少なくともナ ノメーター単位の解像度を提供する該光学的探針の横方向の位置を変える部材で 、該圧電管（１２）によって有利に形成することが出来る，・そしてコンピュー タ（１０）のようなこの探針の継続的な位置を記録し処理する部材であり， この顕微鏡は先のいずれかの請求の範囲による分光学的識別手段を組み立てるた めの部材を含むことを特徴とする。 ９．請求の範囲８による光学的顕微鏡で、少なくとも一つの光学的周波数変調器 （１３）を含み、それは検討される透明対象物（３）をその表面（２）上に支え ている透明ボディー（１）には入るその前にエバネッセントフィールドを生成す る電磁放射線の通路内に置かれていることを特徴とする。 １０．請求の範囲９による光学的顕微鏡で、光学的周波数変調器（１３）が少な くとも一つの非線形電気光学的クリスタルを含み、それは電気サプライ（１５） がその主軸のどれか一つの上に代りの電圧を寄託することを特徴とする。 １１．請求の範囲１０による光学的顕微鏡で、電気サプライ（１５）によって提 供される代りの電圧のサンプルを取る少なくとも一つの補助回路（１６）を含み 、このサンプルは光源（４）から来る電磁放射線の波長λの特異な変位ｄλの標 本であり、検討に供される透明対象物（３）の「特異な」光学的プロフィールを 確認するコンピュータ（１０）によって処理され、該特異な変位ｄλとその結果 として出されるフラストレイテッドエバネッセントフィールドの強度Ｉの特異な 変位ｄＩの連結によるものである事を特徴とする。 １２．請求の範囲８による光学顕微鏡で、少なくとも一つの偏光装置（１７）を 含み、それはすばやく変化するようエバネッセントを生成する電磁放射線の偏光 を引起こすことを特徴とする。 １３．請求の範囲１２による光学顕微鏡で、偏光装置（１７）が検討される透明 対象物（３）をその表面（２）上に支えている透明ボディー（１）に入るその前 のエバネッセントフィールドを生成する電磁放射線の通路上に置かれていること を特徴とする。 １４．請求の範囲８による光学顕微鏡で、検討に供されている透明対象物（３） を支えている透明ボディー（１）が電気光学的クリスタルで、光学的屈折率ｎ１ が該透明ボディー（１）の対面する表面上にこの目的から配置されている２つの 電極（１９ａ，１９ｂ）に適用される代りの電圧によってかけがえとして変化さ せられていることを特徴とする。 １５．請求の範囲１４による光学顕微鏡で、電極（１９ａ，１９ｂ）に適用され る代りの電圧がコンピュータ（１０）によって調整されている電気サプライ（２ ０）によって提供されていることを特徴とする。 １６．請求の範囲８による光学顕微鏡で、一方で検討に供されている透明対象物 （３）を支えている透明ボディー（１）が２つのベアリング（２２）によって該 ボディー（１）の側面を保持しているビボッティング軸（２１）とともに据え付 けられており、他方で横のレバー（２３）、透明ボディー（１）と代りの動作線 形移動装置（１４）とともにあるもので、該ビボッティング軸（２１）のまわり で該ボディー（１）のビボッティングを引起こすことを特徴とする。 １７．請求の範囲１６による光学顕微鏡で、コンビュー（１０）に連結されてい る電気回路（２５）が線形移動装置（２４）の代りの動作を制御していることを 特徴とする。