JPH09105865A - 走査型近接場光学顕微鏡 - Google Patents
走査型近接場光学顕微鏡Info
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- JPH09105865A JPH09105865A JP7286733A JP28673395A JPH09105865A JP H09105865 A JPH09105865 A JP H09105865A JP 7286733 A JP7286733 A JP 7286733A JP 28673395 A JP28673395 A JP 28673395A JP H09105865 A JPH09105865 A JP H09105865A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大面積の試料や質量の大きい試料の観察が可
能にする。高速走査が可能でコンパクトにする。 【解決手段】 Ｘ方向に伸縮可能な圧電駆動部材３１、
Ｙ方向に伸縮可能な圧電駆動部材３３及びＺ方向に伸縮
可能な圧電駆動部材３５が、先端部に探針２１ａを有す
るカンチレバー２１を移動させる。光源４１からの光が
集光レンズ４０により探針２１ａの背面に集光され、探
針２１ａの先端から近接場光が発生する。集光レンズ４
０は、圧電駆動部材３３の一方の端部に対して固定さ
れ、集光レンズ４０の光軸が実質的に変わらずにカンチ
レバー２１の移動に実質的に追従して移動する。集光レ
ンズ４０は、その焦点がカンチレバー２１の探針２１ａ
の背面と実質的に一致するように配置されている。光源
４１は、固定側に設けられ、実質的な平行光を集光レン
ズ４０の光軸の方向から集光レンズ４０に照射する。
能にする。高速走査が可能でコンパクトにする。 【解決手段】 Ｘ方向に伸縮可能な圧電駆動部材３１、
Ｙ方向に伸縮可能な圧電駆動部材３３及びＺ方向に伸縮
可能な圧電駆動部材３５が、先端部に探針２１ａを有す
るカンチレバー２１を移動させる。光源４１からの光が
集光レンズ４０により探針２１ａの背面に集光され、探
針２１ａの先端から近接場光が発生する。集光レンズ４
０は、圧電駆動部材３３の一方の端部に対して固定さ
れ、集光レンズ４０の光軸が実質的に変わらずにカンチ
レバー２１の移動に実質的に追従して移動する。集光レ
ンズ４０は、その焦点がカンチレバー２１の探針２１ａ
の背面と実質的に一致するように配置されている。光源
４１は、固定側に設けられ、実質的な平行光を集光レン
ズ４０の光軸の方向から集光レンズ４０に照射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査型近接場光学
顕微鏡に関するものである。
顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、試料表面に探針を近づけて２次元
平面内で走査し、試料と探針との間に作用するトンネル
電流、原子間力や近接場光などを検出することにより試
料表面の微細構造を観察する走査型プローブ顕微鏡の開
発・改良が盛んに行われている。
平面内で走査し、試料と探針との間に作用するトンネル
電流、原子間力や近接場光などを検出することにより試
料表面の微細構造を観察する走査型プローブ顕微鏡の開
発・改良が盛んに行われている。
【０００３】走査型プローブ顕微鏡の一つである走査型
近接場光学顕微鏡では、探針を単に試料上の平面内を走
査させるより、探針と試料との間の距離を一定に保ちな
がら試料表面上を走査させる方が、分解能も高く、得ら
れた画像の解釈も容易である。そのためには、探針と試
料表面との間の距離を測定しなければならない。
近接場光学顕微鏡では、探針を単に試料上の平面内を走
査させるより、探針と試料との間の距離を一定に保ちな
がら試料表面上を走査させる方が、分解能も高く、得ら
れた画像の解釈も容易である。そのためには、探針と試
料表面との間の距離を測定しなければならない。
【０００４】従来、走査型近接場光学顕微鏡の探針に
は、細く引き伸ばされたガラスピペットや、先端が研磨
された光ファイバーなどが一般に用いられていた。それ
らの探針を使い、試料と探針との間の距離を測定する方
法は、探針を試料と水平方向に振動させながら試料に近
づけ、探針と試料間に働く摩擦力による探針先端の振幅
の減少を測定する方法（A. Shchemelinin, M. Rudman,
K. Lieberman, and A. Lewis, A simple lateral force
sensing technipue for near-field micropatterm gen
eration, Rev. Sci. Instrum. 64(12)Dec. 1993）や、
探針を試料に接触させたときの探針の撓みを測定する方
法（S. Shalom, K. Lieberman, and A. Lewis, A micro
pipette force probe suitable for near-field scanni
ng opticalmicroscopy, Rev. Sci. Instrum. 63(9)Sep
t. 1993）がある。
は、細く引き伸ばされたガラスピペットや、先端が研磨
された光ファイバーなどが一般に用いられていた。それ
らの探針を使い、試料と探針との間の距離を測定する方
法は、探針を試料と水平方向に振動させながら試料に近
づけ、探針と試料間に働く摩擦力による探針先端の振幅
の減少を測定する方法（A. Shchemelinin, M. Rudman,
K. Lieberman, and A. Lewis, A simple lateral force
sensing technipue for near-field micropatterm gen
eration, Rev. Sci. Instrum. 64(12)Dec. 1993）や、
探針を試料に接触させたときの探針の撓みを測定する方
法（S. Shalom, K. Lieberman, and A. Lewis, A micro
pipette force probe suitable for near-field scanni
ng opticalmicroscopy, Rev. Sci. Instrum. 63(9)Sep
t. 1993）がある。
【０００５】しかし、探針を横方向に振動させる方法
は、横方向の分解能を低下させてしまう。また、探針の
撓みを測定する方法は、探針自体を作製するのが難し
く、また探針のばね定数も硬いため、試料を傷めてしま
うという欠点もあった。
は、横方向の分解能を低下させてしまう。また、探針の
撓みを測定する方法は、探針自体を作製するのが難し
く、また探針のばね定数も硬いため、試料を傷めてしま
うという欠点もあった。
【０００６】そこで、走査型近接場顕微鏡に原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ）の機能を組み合わせ、試料と探針間の距
離測定を解決した例もある（N.F. van Hust, M.H.P. Mo
ers,O.F.J. Noordman, T. Fauldner, F.B. Segerink,
K.O. van der Werf, B.G. deGrooth and B. Bolger, Op
erating of a scanning near field optical microscop
e in reflection in combination with a scanning for
ce microscope, SPIEVol.1639 Scanning Probe Microsc
opies, pp.36-43 (1992)）。なお、原子間力顕微鏡は、
先端部に探針を有したカンチレバーを試料表面に接近さ
せ、探針と試料表面との間に働く原子間力によるカンチ
レバーの撓みを測定する走査型プローブ顕微鏡である。
微鏡（ＡＦＭ）の機能を組み合わせ、試料と探針間の距
離測定を解決した例もある（N.F. van Hust, M.H.P. Mo
ers,O.F.J. Noordman, T. Fauldner, F.B. Segerink,
K.O. van der Werf, B.G. deGrooth and B. Bolger, Op
erating of a scanning near field optical microscop
e in reflection in combination with a scanning for
ce microscope, SPIEVol.1639 Scanning Probe Microsc
opies, pp.36-43 (1992)）。なお、原子間力顕微鏡は、
先端部に探針を有したカンチレバーを試料表面に接近さ
せ、探針と試料表面との間に働く原子間力によるカンチ
レバーの撓みを測定する走査型プローブ顕微鏡である。
【０００７】この原子間力顕微鏡の機能を有する前記従
来の走査型近接場光学顕微鏡について、図１６を参照し
て説明する。図１６はその概念構成図である。
来の走査型近接場光学顕微鏡について、図１６を参照し
て説明する。図１６はその概念構成図である。
【０００８】図１６において、１は、原子間力顕微鏡に
広く用いられている、先端部にピラミッド型の探針１ａ
を持つ窒化シリコン製のカンチレバーである。カンチレ
バー１は図示しない支持部材に固定されている。図示し
ないレーザー光源から発したレーザー光が、凹レンズ２
を通過して拡散光となり、ビームスプリッター３を透過
した後に反射鏡４で反射され、集光レンズ５で集光され
てカンチレバー１の探針１ａの背面に近接場光発生用の
光として照射される。ここで、窒化シリコンの屈折率は
２．０と高いため、照射された光はピラミッド型探針１
ａの側面において全反射される。しかし探針１ａの先端
においては、全反射の条件を満たさなくなるため、わず
かな光が探針１ａを透過し、探針１ａの先端から近接場
光が発生する。この近接場光は試料６に照射され、試料
６の表面で反射した近接場光は、前述と逆の経路でビー
ムスプリッター３に戻り、ビームスプリッター３で反射
し、光学フィルタ７及び絞り８を経て光検出器９により
検出される。
広く用いられている、先端部にピラミッド型の探針１ａ
を持つ窒化シリコン製のカンチレバーである。カンチレ
バー１は図示しない支持部材に固定されている。図示し
ないレーザー光源から発したレーザー光が、凹レンズ２
を通過して拡散光となり、ビームスプリッター３を透過
した後に反射鏡４で反射され、集光レンズ５で集光され
てカンチレバー１の探針１ａの背面に近接場光発生用の
光として照射される。ここで、窒化シリコンの屈折率は
２．０と高いため、照射された光はピラミッド型探針１
ａの側面において全反射される。しかし探針１ａの先端
においては、全反射の条件を満たさなくなるため、わず
かな光が探針１ａを透過し、探針１ａの先端から近接場
光が発生する。この近接場光は試料６に照射され、試料
６の表面で反射した近接場光は、前述と逆の経路でビー
ムスプリッター３に戻り、ビームスプリッター３で反射
し、光学フィルタ７及び絞り８を経て光検出器９により
検出される。
【０００９】試料６はチューブ型圧電駆動部材（いわゆ
るチューブスキャナ）１０上に搭載され、試料６の表面
と平行な方向及び試料６の表面と垂直な方向に移動（走
査）させることができるようになっている。
るチューブスキャナ）１０上に搭載され、試料６の表面
と平行な方向及び試料６の表面と垂直な方向に移動（走
査）させることができるようになっている。
【００１０】原子間力顕微鏡において用いられている力
検出（カンチレバー１の撓み検出）方法は一般に光てこ
法であり、図１６に示す走査型近接場光学顕微鏡も、光
てこ法が採用されている。すなわち、レーザー光源１１
から発したレーザー光が集光レンズ１２を経てカンチレ
バー１の梁部１ｂに照射され、その反射光が２分割フォ
トダイオード１３により受光され、カンチレバー１の撓
み（この撓みは探針１ａの先端と試料１ａの表面との間
に作用する原子間力により生ずる）が２分割フォトダイ
オード１３の受光位置の変化として検出される。レーザ
ー光源１１及び２分割フォトダイオード１３も前記支持
部材に固定され、カンチレバー１に対して不動となって
いる。
検出（カンチレバー１の撓み検出）方法は一般に光てこ
法であり、図１６に示す走査型近接場光学顕微鏡も、光
てこ法が採用されている。すなわち、レーザー光源１１
から発したレーザー光が集光レンズ１２を経てカンチレ
バー１の梁部１ｂに照射され、その反射光が２分割フォ
トダイオード１３により受光され、カンチレバー１の撓
み（この撓みは探針１ａの先端と試料１ａの表面との間
に作用する原子間力により生ずる）が２分割フォトダイ
オード１３の受光位置の変化として検出される。レーザ
ー光源１１及び２分割フォトダイオード１３も前記支持
部材に固定され、カンチレバー１に対して不動となって
いる。
【００１１】なお、１５図中、１４はハロゲンランプ、
１５はレンズ、１６はダイクロイックミラー、１７は対
物レンズ、１８は光学フィルタ、１９は反射鏡、２０は
接眼レンズであり、これらは観察光学系を構成してい
る。
１５はレンズ、１６はダイクロイックミラー、１７は対
物レンズ、１８は光学フィルタ、１９は反射鏡、２０は
接眼レンズであり、これらは観察光学系を構成してい
る。
【００１２】図１６に示す従来の走査型近接場光学顕微
鏡によれば、探針１ａと試料６の表面との間に原子間力
が働き、この力に応じてカンチレバー１が撓む。２分割
フォトダイオード１３からの検出信号に基づいてカンチ
レバー１の撓みが一定になるようにチューブ型圧電駆動
部材１０を制御しつつ、試料６表面と平行な面の方向に
探針１ａが相対的に試料１ａの表面を走査するようにチ
ューブ型圧電駆動部材１０を制御する。したがって、試
料６の表面の凹凸に追従して探針１ａと試料６との間の
距離が一定に保たれつつ、試料６の表面と平行な面の方
向に探針１ａが試料６の表面を走査することになる。こ
のため、光検出器９から得られる近接場光検出信号には
光学的情報のみが含まれ、試料６の光学的情報のみを形
状情報から分離して得ることができる。
鏡によれば、探針１ａと試料６の表面との間に原子間力
が働き、この力に応じてカンチレバー１が撓む。２分割
フォトダイオード１３からの検出信号に基づいてカンチ
レバー１の撓みが一定になるようにチューブ型圧電駆動
部材１０を制御しつつ、試料６表面と平行な面の方向に
探針１ａが相対的に試料１ａの表面を走査するようにチ
ューブ型圧電駆動部材１０を制御する。したがって、試
料６の表面の凹凸に追従して探針１ａと試料６との間の
距離が一定に保たれつつ、試料６の表面と平行な面の方
向に探針１ａが試料６の表面を走査することになる。こ
のため、光検出器９から得られる近接場光検出信号には
光学的情報のみが含まれ、試料６の光学的情報のみを形
状情報から分離して得ることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た原子間力顕微鏡の機能を有する従来の走査型近接場光
学顕微鏡では、カンチレバー１が固定されて試料６が移
動（駆動）される、いわゆる試料走査型であるので、大
面積の試料や質量の大きい試料の観察を行う場合、走査
が困難となる。
た原子間力顕微鏡の機能を有する従来の走査型近接場光
学顕微鏡では、カンチレバー１が固定されて試料６が移
動（駆動）される、いわゆる試料走査型であるので、大
面積の試料や質量の大きい試料の観察を行う場合、走査
が困難となる。
【００１４】そこで、前述した原子間力顕微鏡の機能を
有する従来の走査型近接場光学顕微鏡において、試料６
を固定してカンチレバー１を移動させる、いわゆる探針
走査型に変更することが考えられる。この場合には、大
面積の試料や質量の大きい試料の観察が可能となる。
有する従来の走査型近接場光学顕微鏡において、試料６
を固定してカンチレバー１を移動させる、いわゆる探針
走査型に変更することが考えられる。この場合には、大
面積の試料や質量の大きい試料の観察が可能となる。
【００１５】しかし、この場合には、カンチレバー１の
みならず、近接場光発生用の光を発する光源、反射鏡、
集光レンズなどの近接場光発生用光学系の全体などを、
これらの相対位置関係を保ったまま一緒に移動させなけ
ればならない。したがって、移動させるべきものの質量
が大きくなって駆動装置の負荷が大きくなり、走査速度
の低下を免れず迅速な測定ができなくなってしまうとと
もに、装置が大型化せざるを得ない。
みならず、近接場光発生用の光を発する光源、反射鏡、
集光レンズなどの近接場光発生用光学系の全体などを、
これらの相対位置関係を保ったまま一緒に移動させなけ
ればならない。したがって、移動させるべきものの質量
が大きくなって駆動装置の負荷が大きくなり、走査速度
の低下を免れず迅速な測定ができなくなってしまうとと
もに、装置が大型化せざるを得ない。
【００１６】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、大面積の試料や質量の大きい試料の観察が可能であ
るとともに、高速走査が可能でコンパクトである、原子
間力顕微鏡の機能を有する走査型近接場光学顕微鏡を提
供することを目的とする。
で、大面積の試料や質量の大きい試料の観察が可能であ
るとともに、高速走査が可能でコンパクトである、原子
間力顕微鏡の機能を有する走査型近接場光学顕微鏡を提
供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様による走査型近接場光学顕微鏡
は、近接場光を発生させるための近接場光発生用光源
と、前記近接場光発生用光源から発する光の波長より小
さい開口径を有した探針と、前記探針を先端部に有する
カンチレバーと、前記探針から発した近接場光と試料と
が相互作用した光を検出する近接場光検出手段と、前記
チップを前記試料に対して３次元的に移動させる探針駆
動手段と、前記カンチレバーの撓み量を検出する撓み検
出手段とを備えた走査型近接場光学顕微鏡において、前
記探針に入射する前記近接場光の光源からの光の光軸上
に設けられ、かつ前記探針の試料表面と平行な動きとほ
ぼ同様な移動をする前記探針駆動手段の所定位置に固定
され、前記探針に前記近接場光発生用光源の光を集光す
る光学特性を有した光学部材とを有するものである。
め、本発明の第１の態様による走査型近接場光学顕微鏡
は、近接場光を発生させるための近接場光発生用光源
と、前記近接場光発生用光源から発する光の波長より小
さい開口径を有した探針と、前記探針を先端部に有する
カンチレバーと、前記探針から発した近接場光と試料と
が相互作用した光を検出する近接場光検出手段と、前記
チップを前記試料に対して３次元的に移動させる探針駆
動手段と、前記カンチレバーの撓み量を検出する撓み検
出手段とを備えた走査型近接場光学顕微鏡において、前
記探針に入射する前記近接場光の光源からの光の光軸上
に設けられ、かつ前記探針の試料表面と平行な動きとほ
ぼ同様な移動をする前記探針駆動手段の所定位置に固定
され、前記探針に前記近接場光発生用光源の光を集光す
る光学特性を有した光学部材とを有するものである。
【００１８】この第１の態様によれば、探針駆動手段に
よりカンチレバーが移動する探針走査型となっているの
で、大面積の試料や質量の大きい試料の観察が可能とな
る。
よりカンチレバーが移動する探針走査型となっているの
で、大面積の試料や質量の大きい試料の観察が可能とな
る。
【００１９】ところで、この第１の態様では、光学部材
は、探針駆動手段の試料表面と平行に駆動した場合、探
針と探針駆動手段とがの位置が、試料表面に射影したと
きにほぼ同じ位置となる探針駆動部材の所定箇所に固定
されている。そして、この光学部材は、近接場光発生用
光源の光を探針に集光できる光学特性を有したものであ
る。したがって、探針が探針駆動手段によって移動した
としても、常に近接場光発生用光源の光をその光学部材
によって探針に照射することができる。
は、探針駆動手段の試料表面と平行に駆動した場合、探
針と探針駆動手段とがの位置が、試料表面に射影したと
きにほぼ同じ位置となる探針駆動部材の所定箇所に固定
されている。そして、この光学部材は、近接場光発生用
光源の光を探針に集光できる光学特性を有したものであ
る。したがって、探針が探針駆動手段によって移動した
としても、常に近接場光発生用光源の光をその光学部材
によって探針に照射することができる。
【００２０】本発明の第２の態様による走査型光学顕微
鏡は、試料表面に近接場光が発生するように試料の裏面
から全反射条件で近接場光の光源からの光を照射する近
接場光発生用光学系と、前記近接場光発生用光学系で照
射された光の波長より小さい開口径を有した探針と、前
記探針を先端部に有するカンチレバーと、前記探針で細
くされた近接場光を検出する近接場光検出手段と、前記
探針を前記試料に対して３次元的に移動させる探針駆動
手段と、前記カンチレバーの撓み量を検出する撓み検出
手段とを備えた近接場光学顕微鏡において、前記探針で
捕捉された光を前記近接場光検出手段に照射できる程度
の幅を有した光束にする光学特性を有するものである。
鏡は、試料表面に近接場光が発生するように試料の裏面
から全反射条件で近接場光の光源からの光を照射する近
接場光発生用光学系と、前記近接場光発生用光学系で照
射された光の波長より小さい開口径を有した探針と、前
記探針を先端部に有するカンチレバーと、前記探針で細
くされた近接場光を検出する近接場光検出手段と、前記
探針を前記試料に対して３次元的に移動させる探針駆動
手段と、前記カンチレバーの撓み量を検出する撓み検出
手段とを備えた近接場光学顕微鏡において、前記探針で
捕捉された光を前記近接場光検出手段に照射できる程度
の幅を有した光束にする光学特性を有するものである。
【００２１】この第２の態様は、前記第１の態様が探針
側から近接場光が発生するタイプであるのに対し、試料
側から近接場光が発生するタイプである。前記第１の態
様と同様の利点が得られる。すなわち、この第２の態様
においても、探針駆動手段によりチップが移動する探針
走査型となっているので、大面積の試料や質量の大きい
試料の観察が可能となる。
側から近接場光が発生するタイプであるのに対し、試料
側から近接場光が発生するタイプである。前記第１の態
様と同様の利点が得られる。すなわち、この第２の態様
においても、探針駆動手段によりチップが移動する探針
走査型となっているので、大面積の試料や質量の大きい
試料の観察が可能となる。
【００２２】この第２の態様では、試料表面に存在する
近接場光を探針によって捕捉し、探針先端から伝搬光が
発生する。この伝搬光を所望の幅を有した光束にする光
学部材を備えている。この様に探針および光学部材が移
動しても、チップから得られる光を探針駆動手段の移動
範囲に対して十分な幅を有した光束であるので、探針か
ら得られる光を近接場光検出手段に照射することができ
る。
近接場光を探針によって捕捉し、探針先端から伝搬光が
発生する。この伝搬光を所望の幅を有した光束にする光
学部材を備えている。この様に探針および光学部材が移
動しても、チップから得られる光を探針駆動手段の移動
範囲に対して十分な幅を有した光束であるので、探針か
ら得られる光を近接場光検出手段に照射することができ
る。
【００２３】ところで、この光学部材は、探針駆動手段
の試料平面と平行な駆動にした場合、探針と探針駆動手
段とがほぼ同じ位置となる探針駆動部材の所定古書に固
定されているものである。したがって、探針が試料表面
上を移動しても、光学部材もその移動とほぼ同様に移動
することができる。
の試料平面と平行な駆動にした場合、探針と探針駆動手
段とがほぼ同じ位置となる探針駆動部材の所定古書に固
定されているものである。したがって、探針が試料表面
上を移動しても、光学部材もその移動とほぼ同様に移動
することができる。
【００２４】また、本発明の第３の態様に走査型近接場
光学顕微鏡は、前記撓み検出手段からの検出信号に基づ
いて前記カンチレバーの撓みが一定になるように前記探
針駆動手段を制御しつつ、前記探針が前記試料表面と平
行な方向に走査するよう前記探針駆動手段を制御する制
御手段を有した。
光学顕微鏡は、前記撓み検出手段からの検出信号に基づ
いて前記カンチレバーの撓みが一定になるように前記探
針駆動手段を制御しつつ、前記探針が前記試料表面と平
行な方向に走査するよう前記探針駆動手段を制御する制
御手段を有した。
【００２５】この第３の態様では、第１の態様および第
２態様に設けることで試料表面に探針を走査させること
で探針が存在する位置における試料表面の凹凸が変化し
ても、試料表面に対して垂直方向に探針走査手段を制御
することにより、常にカンチレバーの撓み量が一定にす
ることができる。この様に行うことで、試料表面にカン
チレバーが変位しきれない程の大きな凹凸を有しても、
有効に試料表面の凹凸を検出することができる。
２態様に設けることで試料表面に探針を走査させること
で探針が存在する位置における試料表面の凹凸が変化し
ても、試料表面に対して垂直方向に探針走査手段を制御
することにより、常にカンチレバーの撓み量が一定にす
ることができる。この様に行うことで、試料表面にカン
チレバーが変位しきれない程の大きな凹凸を有しても、
有効に試料表面の凹凸を検出することができる。
【００２６】本発明の第４の態様による走査型近接場光
学顕微鏡は、先端部に探針を有するカンチレバーと、前
記探針の先端から近接場光が発生するように前記探針に
光を照射する近接場光発生用光学系と、試料と相互作用
した近接場光を検出する近接場光検出手段と、前記試料
表面と略垂直な方向及び前記試料表面と略平行な面の方
向に前記カンチレバーを移動させる探針駆動手段と、前
記カンチレバーの撓みを検出する撓み検出手段と、前記
撓み検出手段からの検出信号に基づいて前記カンチレバ
ーの撓みが一定になるように前記探針駆動手段を制御し
つつ、前記試料表面と略平行な面の方向に前記探針が前
記試料表面を走査するように前記探針駆動手段を制御す
る制御手段と、前記試料表面と略平行な面の方向におけ
る前記カンチレバーの前記試料表面に対する相対位置に
応じた、前記近接場光検出手段からの検出信号に関する
情報を得る手段と、を備えたものである。そして、前記
近接場光発生用光学系は、光軸方向が実質的に変わらず
に前記探針駆動手段による前記カンチレバーの移動に実
質的に追従するように、前記探針駆動手段の所定箇所に
対して固定された集光光学系であって、当該集光光学系
の焦点が前記探針の所定箇所と実質的に一致するように
配置された集光光学系と、前記探針駆動手段による前記
カンチレバーの移動に対する固定側に設けられ実質的な
平行光を前記集光光学系に照射する平行光照射手段であ
って、前記実質的な平行光の照射方向が前記集光光学系
の前記光軸方向と実質的に一致する平行光照射手段と、
を有するものである。
学顕微鏡は、先端部に探針を有するカンチレバーと、前
記探針の先端から近接場光が発生するように前記探針に
光を照射する近接場光発生用光学系と、試料と相互作用
した近接場光を検出する近接場光検出手段と、前記試料
表面と略垂直な方向及び前記試料表面と略平行な面の方
向に前記カンチレバーを移動させる探針駆動手段と、前
記カンチレバーの撓みを検出する撓み検出手段と、前記
撓み検出手段からの検出信号に基づいて前記カンチレバ
ーの撓みが一定になるように前記探針駆動手段を制御し
つつ、前記試料表面と略平行な面の方向に前記探針が前
記試料表面を走査するように前記探針駆動手段を制御す
る制御手段と、前記試料表面と略平行な面の方向におけ
る前記カンチレバーの前記試料表面に対する相対位置に
応じた、前記近接場光検出手段からの検出信号に関する
情報を得る手段と、を備えたものである。そして、前記
近接場光発生用光学系は、光軸方向が実質的に変わらず
に前記探針駆動手段による前記カンチレバーの移動に実
質的に追従するように、前記探針駆動手段の所定箇所に
対して固定された集光光学系であって、当該集光光学系
の焦点が前記探針の所定箇所と実質的に一致するように
配置された集光光学系と、前記探針駆動手段による前記
カンチレバーの移動に対する固定側に設けられ実質的な
平行光を前記集光光学系に照射する平行光照射手段であ
って、前記実質的な平行光の照射方向が前記集光光学系
の前記光軸方向と実質的に一致する平行光照射手段と、
を有するものである。
【００２７】この第４の態様によれば、探針駆動手段に
よりカンチレバーが移動され、探針走査型となっている
ので、大面積の試料や質量の大きい試料の観察が可能と
なる。ところで、近接場光発生用光学系のうちの平行光
照射手段が固定側に設けられているが、近接場光発生用
光学系のうちの集光光学系は、探針駆動手段の所定箇所
に固定され、光軸方向が実質的に変わらずに探針駆動手
段によるカンチレバーの移動に実質的に追従して移動す
る。そして、集光光学系は、その焦点が探針の所定箇所
と実質的に一致するように配置され、平行光照射手段
は、ほぼ集光光学系の光軸方向に実質的な平行光を集光
光学系に照射する。このため、探針駆動手段により探針
が走査されても、常に近接場光発生用の光が探針の所定
箇所に集光されることになる。そして、前記第４の態様
によれば、近接場光発生用光学系のうちの平行光照射手
段は、固定側に設けられているので、探針駆動手段の負
荷にならない。したがって、前記第４の態様によれば、
近接場光発生用光学系の全体を探針駆動手段で駆動する
場合に比べて、探針駆動手段の負荷が小さくなり、これ
により高速走査が可能であるとともにコンパクトにな
る。
よりカンチレバーが移動され、探針走査型となっている
ので、大面積の試料や質量の大きい試料の観察が可能と
なる。ところで、近接場光発生用光学系のうちの平行光
照射手段が固定側に設けられているが、近接場光発生用
光学系のうちの集光光学系は、探針駆動手段の所定箇所
に固定され、光軸方向が実質的に変わらずに探針駆動手
段によるカンチレバーの移動に実質的に追従して移動す
る。そして、集光光学系は、その焦点が探針の所定箇所
と実質的に一致するように配置され、平行光照射手段
は、ほぼ集光光学系の光軸方向に実質的な平行光を集光
光学系に照射する。このため、探針駆動手段により探針
が走査されても、常に近接場光発生用の光が探針の所定
箇所に集光されることになる。そして、前記第４の態様
によれば、近接場光発生用光学系のうちの平行光照射手
段は、固定側に設けられているので、探針駆動手段の負
荷にならない。したがって、前記第４の態様によれば、
近接場光発生用光学系の全体を探針駆動手段で駆動する
場合に比べて、探針駆動手段の負荷が小さくなり、これ
により高速走査が可能であるとともにコンパクトにな
る。
【００２８】本発明の第５の態様による走査型近接場光
学顕微鏡は、先端部に探針を有するカンチレバーと、試
料表面に近接場光が発生するように試料裏面から全反射
条件で光を照射する近接場光発生用光学系と、前記探針
により捕捉された近接場光を検出する近接場光検出手段
と、前記試料表面と略垂直な方向及び前記試料表面と略
平行な面の方向に前記カンチレバーを移動させる探針駆
動手段と、前記カンチレバーの撓みを検出する撓み検出
手段と、前記撓み検出手段からの検出信号に基づいて前
記カンチレバーの撓みが一定になるように前記探針駆動
手段を制御しつつ、前記試料表面と略平行な面の方向に
前記探針が前記試料表面を走査するように前記探針駆動
手段を制御する制御手段と、前記試料表面と略平行な面
の方向における前記カンチレバーの前記試料表面に対す
る相対位置に応じた、前記近接場光検出手段からの検出
信号に関する情報を得る手段と、を備えたものである。
そして、前記近接場光検出手段は、光軸方向が実質的に
変わらずに前記探針駆動手段による前記カンチレバーの
移動に実質的に追従するように、前記探針駆動手段の所
定箇所に対して固定された集光光学系であって、当該集
光光学系の焦点が前記探針の所定箇所と実質的に一致す
るように配置され、前記探針により捕捉された近接場光
を実質的な平行光にする集光光学系と、前記探針駆動手
段による前記カンチレバーの移動に対する固定側に設け
られ前記実質的な平行光にされた近接場光を検出する検
出手段と、を有するものである。
学顕微鏡は、先端部に探針を有するカンチレバーと、試
料表面に近接場光が発生するように試料裏面から全反射
条件で光を照射する近接場光発生用光学系と、前記探針
により捕捉された近接場光を検出する近接場光検出手段
と、前記試料表面と略垂直な方向及び前記試料表面と略
平行な面の方向に前記カンチレバーを移動させる探針駆
動手段と、前記カンチレバーの撓みを検出する撓み検出
手段と、前記撓み検出手段からの検出信号に基づいて前
記カンチレバーの撓みが一定になるように前記探針駆動
手段を制御しつつ、前記試料表面と略平行な面の方向に
前記探針が前記試料表面を走査するように前記探針駆動
手段を制御する制御手段と、前記試料表面と略平行な面
の方向における前記カンチレバーの前記試料表面に対す
る相対位置に応じた、前記近接場光検出手段からの検出
信号に関する情報を得る手段と、を備えたものである。
そして、前記近接場光検出手段は、光軸方向が実質的に
変わらずに前記探針駆動手段による前記カンチレバーの
移動に実質的に追従するように、前記探針駆動手段の所
定箇所に対して固定された集光光学系であって、当該集
光光学系の焦点が前記探針の所定箇所と実質的に一致す
るように配置され、前記探針により捕捉された近接場光
を実質的な平行光にする集光光学系と、前記探針駆動手
段による前記カンチレバーの移動に対する固定側に設け
られ前記実質的な平行光にされた近接場光を検出する検
出手段と、を有するものである。
【００２９】この第５の態様は、前記第４の態様が探針
側から近接場光が発生するタイプであるのに対し、試料
側から近接場光が発生するタイプであるが、前記第４の
態様と同様の利点が得られる。すなわち、前記第５の態
様においても、探針駆動手段によりカンチレバーが移動
され、探針走査型となっているので、大面積の試料や質
量の大きい試料の観察が可能となる。近接場光検出手段
のうちの前記検出手段が固定側に設けられているが、近
接場光検出手段のうちの集光光学系は、探針駆動手段の
所定箇所に固定され、光軸方向が実質的に変わらずに探
針駆動手段によるカンチレバーの移動に実質的に追従し
て移動する。そして、集光光学系は、その焦点が探針の
所定箇所と実質的に一致するように配置され、探針によ
り捕捉された近接場光を実質的な平行光にする。前記検
出手段はこの実質的な平行光となった近接場光を検出す
る。このため、探針駆動手段により探針が走査されて
も、常に近接場光が検出されることになる。そして、前
記第５の態様によれば、近接場光検出手段のうちの前記
検出手段は、固定側に設けられているので、探針駆動手
段の負荷にならない。したがって、前記第５の態様によ
れば、近接場光検出手段の全体を探針駆動手段で駆動す
る場合に比べて、探針駆動手段の負荷が小さくなり、こ
れにより高速走査が可能であるとともにコンパクトにな
る。
側から近接場光が発生するタイプであるのに対し、試料
側から近接場光が発生するタイプであるが、前記第４の
態様と同様の利点が得られる。すなわち、前記第５の態
様においても、探針駆動手段によりカンチレバーが移動
され、探針走査型となっているので、大面積の試料や質
量の大きい試料の観察が可能となる。近接場光検出手段
のうちの前記検出手段が固定側に設けられているが、近
接場光検出手段のうちの集光光学系は、探針駆動手段の
所定箇所に固定され、光軸方向が実質的に変わらずに探
針駆動手段によるカンチレバーの移動に実質的に追従し
て移動する。そして、集光光学系は、その焦点が探針の
所定箇所と実質的に一致するように配置され、探針によ
り捕捉された近接場光を実質的な平行光にする。前記検
出手段はこの実質的な平行光となった近接場光を検出す
る。このため、探針駆動手段により探針が走査されて
も、常に近接場光が検出されることになる。そして、前
記第５の態様によれば、近接場光検出手段のうちの前記
検出手段は、固定側に設けられているので、探針駆動手
段の負荷にならない。したがって、前記第５の態様によ
れば、近接場光検出手段の全体を探針駆動手段で駆動す
る場合に比べて、探針駆動手段の負荷が小さくなり、こ
れにより高速走査が可能であるとともにコンパクトにな
る。
【００３０】本発明の第６の態様による走査型近接場光
学顕微鏡は、前記第４又は第５の態様による走査型近接
場光学顕微鏡において、前記試料表面と略平行な面の方
向における前記カンチレバーの前記試料表面に対する相
対位置に応じた、前記試料表面と略垂直な方向の前記カ
ンチレバーの前記試料表面に対する相対位置に関する情
報を得る手段を、更に備えたものである。
学顕微鏡は、前記第４又は第５の態様による走査型近接
場光学顕微鏡において、前記試料表面と略平行な面の方
向における前記カンチレバーの前記試料表面に対する相
対位置に応じた、前記試料表面と略垂直な方向の前記カ
ンチレバーの前記試料表面に対する相対位置に関する情
報を得る手段を、更に備えたものである。
【００３１】前記第４及び第５の態様によれば、原子間
力顕微鏡におけるいわゆるコンタクトモードと同様の探
針の移動制御が実現されることになるので、前記第６の
態様のように相対位置に関する情報を得ることによっ
て、試料表面の凹凸の形状データも得ることができ、試
料を観察する上で一層好ましい。
力顕微鏡におけるいわゆるコンタクトモードと同様の探
針の移動制御が実現されることになるので、前記第６の
態様のように相対位置に関する情報を得ることによっ
て、試料表面の凹凸の形状データも得ることができ、試
料を観察する上で一層好ましい。
【００３２】本発明の第７の態様による走査型近接場光
学顕微鏡は、前記第１乃至第６のいずれかの態様による
走査型近接場光学顕微鏡において、前記撓み検出手段
は、前記探針駆動手段による前記カンチレバーの移動に
対する固定側に設けられ、前記カンチレバーの梁部に照
射するための照射光を発する光源と、前記探針駆動手段
による前記カンチレバーの移動に対する固定側に設けら
れ、複数に分割された受光面を有し、前記梁部からの反
射光を受光する光検出器と、前記探針駆動手段による前
記カンチレバーの移動にかかわらず、前記カンチレバー
への前記照射光の光軸が実質的に変わらないとともに、
前記カンチレバーの撓み量が一定である場合に前記反射
光の前記光検出器における受光位置が実質的に変わらな
いように、前記照射光及び前記反射光を導く導光手段
と、を備えたものである。
学顕微鏡は、前記第１乃至第６のいずれかの態様による
走査型近接場光学顕微鏡において、前記撓み検出手段
は、前記探針駆動手段による前記カンチレバーの移動に
対する固定側に設けられ、前記カンチレバーの梁部に照
射するための照射光を発する光源と、前記探針駆動手段
による前記カンチレバーの移動に対する固定側に設けら
れ、複数に分割された受光面を有し、前記梁部からの反
射光を受光する光検出器と、前記探針駆動手段による前
記カンチレバーの移動にかかわらず、前記カンチレバー
への前記照射光の光軸が実質的に変わらないとともに、
前記カンチレバーの撓み量が一定である場合に前記反射
光の前記光検出器における受光位置が実質的に変わらな
いように、前記照射光及び前記反射光を導く導光手段
と、を備えたものである。
【００３３】前記第１乃至第６の態様では、撓み検出手
段は光てこ法によるものに限定されず、例えば、光干渉
法によるものやカンチレバーの梁部に形成した圧電膜な
どを撓み検出手段として用いることもできるが、この第
７の態様では、撓み検出手段として光てこ法による構成
が採用されている。前記第１乃至第６の態様では、光て
こ法による撓み検出手段を採用する場合、撓み検出手段
の全体を探針駆動手段で駆動してもよいが、前記第７の
態様では、撓み検出手段のうちの光源及び光検出器が固
定側に設けられているので、これらが探針駆動手段の負
荷にならない。したがって、前記第７の態様によれば、
撓み検出手段の全体を探針駆動手段で駆動する場合に比
べて、一層探針駆動手段の負荷が小さくなり、これによ
り一層高速走査が可能であるとともにコンパクトにな
る。前記第７の態様では、撓み検出手段のうちの光源及
び光検出器が固定側に設けられているが、導光手段が、
探針駆動手段によるカンチレバーの移動にかかわらず、
カンチレバーへの照射光の光軸が実質的に変わらないと
ともに、カンチレバーの撓み量が一定である場合にカン
チレバーからの反射光の光検出器における受光位置が実
質的に変わらないように、前記照射光及び前記反射光を
導く。このため、前記第７の態様によれば、撓み検出手
段のうちの光源及び光検出器が固定側に設けられている
とともにカンチレバーが探針駆動手段により移動される
にもかかわらず、カンチレバーの撓みを正確に検出する
ことができる。
段は光てこ法によるものに限定されず、例えば、光干渉
法によるものやカンチレバーの梁部に形成した圧電膜な
どを撓み検出手段として用いることもできるが、この第
７の態様では、撓み検出手段として光てこ法による構成
が採用されている。前記第１乃至第６の態様では、光て
こ法による撓み検出手段を採用する場合、撓み検出手段
の全体を探針駆動手段で駆動してもよいが、前記第７の
態様では、撓み検出手段のうちの光源及び光検出器が固
定側に設けられているので、これらが探針駆動手段の負
荷にならない。したがって、前記第７の態様によれば、
撓み検出手段の全体を探針駆動手段で駆動する場合に比
べて、一層探針駆動手段の負荷が小さくなり、これによ
り一層高速走査が可能であるとともにコンパクトにな
る。前記第７の態様では、撓み検出手段のうちの光源及
び光検出器が固定側に設けられているが、導光手段が、
探針駆動手段によるカンチレバーの移動にかかわらず、
カンチレバーへの照射光の光軸が実質的に変わらないと
ともに、カンチレバーの撓み量が一定である場合にカン
チレバーからの反射光の光検出器における受光位置が実
質的に変わらないように、前記照射光及び前記反射光を
導く。このため、前記第７の態様によれば、撓み検出手
段のうちの光源及び光検出器が固定側に設けられている
とともにカンチレバーが探針駆動手段により移動される
にもかかわらず、カンチレバーの撓みを正確に検出する
ことができる。
【００３４】本発明の第８の態様による走査型近接場光
学顕微鏡は、前記第７の態様による走査型近接場光学顕
微鏡において、前記探針駆動手段は、第１の伸縮方向に
伸縮可能な第１の圧電駆動部材であって、前記第１の伸
縮方向の一端が支持部材に対して固定された第１の圧電
駆動部材と、第２の伸縮方向に伸縮可能な第２の圧電駆
動部材であって、前記第２の伸縮方向が前記第１の伸縮
方向と異なる方向となるように、前記第２の伸縮方向の
一端が前記第１の圧電駆動部材の前記第１の伸縮方向の
他端に対して固定された第２の圧電駆動部材と、第３の
伸縮方向に伸縮可能な第３の圧電駆動部材であって、前
記第３の伸縮方向が、前記第１及び第２の伸縮方向がな
す平面と交差する方向となるように、前記第３の伸縮方
向の一端が前記第２の圧電駆動部材の前記第２の伸縮方
向の他端に対して固定され、かつ、前記第３の伸縮方向
の他端に対しては前記カンチレバーが固定された第３の
圧電駆動部材と、を備えたものである。なお、本明細書
において、圧電駆動部材というのは、単体又は積層型な
どの圧電素子及びそれらを駆動する電極を含む総称であ
る。
学顕微鏡は、前記第７の態様による走査型近接場光学顕
微鏡において、前記探針駆動手段は、第１の伸縮方向に
伸縮可能な第１の圧電駆動部材であって、前記第１の伸
縮方向の一端が支持部材に対して固定された第１の圧電
駆動部材と、第２の伸縮方向に伸縮可能な第２の圧電駆
動部材であって、前記第２の伸縮方向が前記第１の伸縮
方向と異なる方向となるように、前記第２の伸縮方向の
一端が前記第１の圧電駆動部材の前記第１の伸縮方向の
他端に対して固定された第２の圧電駆動部材と、第３の
伸縮方向に伸縮可能な第３の圧電駆動部材であって、前
記第３の伸縮方向が、前記第１及び第２の伸縮方向がな
す平面と交差する方向となるように、前記第３の伸縮方
向の一端が前記第２の圧電駆動部材の前記第２の伸縮方
向の他端に対して固定され、かつ、前記第３の伸縮方向
の他端に対しては前記カンチレバーが固定された第３の
圧電駆動部材と、を備えたものである。なお、本明細書
において、圧電駆動部材というのは、単体又は積層型な
どの圧電素子及びそれらを駆動する電極を含む総称であ
る。
【００３５】この第８の態様によれば、第１の圧電駆動
部材が伸び縮みする間、第２及び第３の圧電駆動部材は
それぞれ平行移動するため、変位の干渉は起こらない。
また、第２の圧電駆動部材が伸び縮みする間、第３の圧
電駆動部材は平行移動するため、変位の干渉は起こらな
い。このように、各方向の圧電駆動部材の変位が互いに
干渉しないので、特別な補正等を行わなくても、試料表
面から得られた画像は歪むことがなく、実試料表面の状
態を忠実に再現することが可能となる。また、前記第８
の態様の探針駆動手段は、従来広く使われて来たチュー
ブ型圧電駆動部材に比べ共振周波数を高くすることがで
きるので、より高速に探針を走査することが可能とな
る。
部材が伸び縮みする間、第２及び第３の圧電駆動部材は
それぞれ平行移動するため、変位の干渉は起こらない。
また、第２の圧電駆動部材が伸び縮みする間、第３の圧
電駆動部材は平行移動するため、変位の干渉は起こらな
い。このように、各方向の圧電駆動部材の変位が互いに
干渉しないので、特別な補正等を行わなくても、試料表
面から得られた画像は歪むことがなく、実試料表面の状
態を忠実に再現することが可能となる。また、前記第８
の態様の探針駆動手段は、従来広く使われて来たチュー
ブ型圧電駆動部材に比べ共振周波数を高くすることがで
きるので、より高速に探針を走査することが可能とな
る。
【００３６】本発明の第９の態様による走査型近接場光
学顕微鏡は、前記第８の態様による走査型近接場光学顕
微鏡において、前記導光手段は、前記第１の圧電駆動部
材の前記一端に対して固定された第１の光路変換部材
と、前記第１の圧電駆動部材の前記他端に対して固定さ
れた第２の光路変換部材と、前記第２の圧電駆動部材の
前記他端に対して固定された第３の光路変換部材と、を
備えたものである。そして、前記光源からの前記照射光
が前記第１乃至第３の光路変換部材を順次経て前記カン
チレバーの前記梁部に略垂直に照射されるとともに、前
記カンチレバーからの前記反射光が当該経路と逆の経路
を経て前記光検出器に受光され、かつ、前記照射光が前
記第１の光路変換部材を経た後に前記第１の伸縮方向に
進み前記第２の光路変換部材を経た後に前記第２の伸縮
方向に進むように、前記第１乃至第３の光路変換部材が
配置されたものである。
学顕微鏡は、前記第８の態様による走査型近接場光学顕
微鏡において、前記導光手段は、前記第１の圧電駆動部
材の前記一端に対して固定された第１の光路変換部材
と、前記第１の圧電駆動部材の前記他端に対して固定さ
れた第２の光路変換部材と、前記第２の圧電駆動部材の
前記他端に対して固定された第３の光路変換部材と、を
備えたものである。そして、前記光源からの前記照射光
が前記第１乃至第３の光路変換部材を順次経て前記カン
チレバーの前記梁部に略垂直に照射されるとともに、前
記カンチレバーからの前記反射光が当該経路と逆の経路
を経て前記光検出器に受光され、かつ、前記照射光が前
記第１の光路変換部材を経た後に前記第１の伸縮方向に
進み前記第２の光路変換部材を経た後に前記第２の伸縮
方向に進むように、前記第１乃至第３の光路変換部材が
配置されたものである。
【００３７】この第９の態様は前記第７の態様の具体的
な例である。この第９の態様のように構成すれば、各光
路変換部材が各圧電駆動部材に沿って配置されているの
で、探針駆動手段によるカンチレバーの移動にかかわら
ず、カンチレバーへの照射光の光軸が実質的に変わらな
いとともに、カンチレバーの撓み量が一定である場合に
カンチレバーからの反射光の光検出器における受光位置
が実質的に変わらなくなる。
な例である。この第９の態様のように構成すれば、各光
路変換部材が各圧電駆動部材に沿って配置されているの
で、探針駆動手段によるカンチレバーの移動にかかわら
ず、カンチレバーへの照射光の光軸が実質的に変わらな
いとともに、カンチレバーの撓み量が一定である場合に
カンチレバーからの反射光の光検出器における受光位置
が実質的に変わらなくなる。
【００３８】本発明の第１０の態様による走査型近接場
光学顕微鏡は、前記第７の態様による走査型近接場光学
顕微鏡において、前記探針駆動手段は、一端が支持部材
に固定され、所定平面において変位可能なバイモルフ型
圧電駆動部材と、所定の伸縮方向に伸縮可能な圧電駆動
部材であって、前記伸縮方向が前記所定平面と交差する
方向となるように、前記伸縮方向の一端が前記バイモル
フ型圧電駆動部材の他端に対して固定され、かつ、前記
伸縮方向の他端に対しては前記カンチレバーが固定され
た圧電駆動部材と、を備えたものである。そして、前記
導光手段は、反射面を有する第１の光路変換部材であっ
て、前記バイモルフ型圧電駆動部材の全長の略中心位置
上に前記反射面が位置するように、前記バイモルフ型圧
電駆動部材の全長の前記略中心位置に対して固定された
第１の光路変換部材と、前記バイモルフ型圧電駆動部材
の前記他端に対して固定された第２の光路変換部材と、
を備え、前記光源からの前記照射光が前記第１及び第２
の光路変換部材を順次経て前記カンチレバーの前記梁部
に略垂直に照射されるとともに、前記カンチレバーから
の前記反射光が当該経路とは逆の経路を経て前記光検出
器に受光され、かつ、前記照射光が前記第１の光路変換
部材を経た後に前記所定平面と平行な方向に進むよう
に、前記第１及び第２の光路変換部材が配置されたもの
である。
光学顕微鏡は、前記第７の態様による走査型近接場光学
顕微鏡において、前記探針駆動手段は、一端が支持部材
に固定され、所定平面において変位可能なバイモルフ型
圧電駆動部材と、所定の伸縮方向に伸縮可能な圧電駆動
部材であって、前記伸縮方向が前記所定平面と交差する
方向となるように、前記伸縮方向の一端が前記バイモル
フ型圧電駆動部材の他端に対して固定され、かつ、前記
伸縮方向の他端に対しては前記カンチレバーが固定され
た圧電駆動部材と、を備えたものである。そして、前記
導光手段は、反射面を有する第１の光路変換部材であっ
て、前記バイモルフ型圧電駆動部材の全長の略中心位置
上に前記反射面が位置するように、前記バイモルフ型圧
電駆動部材の全長の前記略中心位置に対して固定された
第１の光路変換部材と、前記バイモルフ型圧電駆動部材
の前記他端に対して固定された第２の光路変換部材と、
を備え、前記光源からの前記照射光が前記第１及び第２
の光路変換部材を順次経て前記カンチレバーの前記梁部
に略垂直に照射されるとともに、前記カンチレバーから
の前記反射光が当該経路とは逆の経路を経て前記光検出
器に受光され、かつ、前記照射光が前記第１の光路変換
部材を経た後に前記所定平面と平行な方向に進むよう
に、前記第１及び第２の光路変換部材が配置されたもの
である。
【００３９】この第１０の態様は前記第７の態様の具体
的な例であり、この第１０の態様のように構成すれば、
探針駆動手段によるカンチレバーの移動にかかわらず、
カンチレバーへの照射光の光軸が実質的に変わらないと
ともに、カンチレバーの撓み量が一定である場合にカン
チレバーからの反射光の光検出器における受光位置が実
質的に変わらなくなる。
的な例であり、この第１０の態様のように構成すれば、
探針駆動手段によるカンチレバーの移動にかかわらず、
カンチレバーへの照射光の光軸が実質的に変わらないと
ともに、カンチレバーの撓み量が一定である場合にカン
チレバーからの反射光の光検出器における受光位置が実
質的に変わらなくなる。
【００４０】本発明の第１１の態様による走査型近接場
光学顕微鏡は、前記第７の態様による走査型近接場光学
顕微鏡において、前記探針駆動手段は、軸方向の一端が
支持部材に固定され前記軸方向の他端に対しては前記カ
ンチレバーが固定されたチューブ型圧電駆動部材を備
え、前記導光手段は、反射面を有する第１の光路変換部
材であって、前記チューブ型圧電駆動部材の前記軸方向
の全長の略中心位置上に前記反射面が位置するように、
前記チューブ型圧電駆動部材の全長の前記略中心位置に
対して固定された第１の光路変換部材を備え、前記光源
からの前記照射光が前記第１の光路変換部材を経て前記
カンチレバーの前記梁部に略垂直に照射されるととも
に、前記カンチレバーからの前記反射光が当該経路とは
逆の経路を経て前記光検出器に受光されるように、前記
第１の光路変換部材が配置されたものである。
光学顕微鏡は、前記第７の態様による走査型近接場光学
顕微鏡において、前記探針駆動手段は、軸方向の一端が
支持部材に固定され前記軸方向の他端に対しては前記カ
ンチレバーが固定されたチューブ型圧電駆動部材を備
え、前記導光手段は、反射面を有する第１の光路変換部
材であって、前記チューブ型圧電駆動部材の前記軸方向
の全長の略中心位置上に前記反射面が位置するように、
前記チューブ型圧電駆動部材の全長の前記略中心位置に
対して固定された第１の光路変換部材を備え、前記光源
からの前記照射光が前記第１の光路変換部材を経て前記
カンチレバーの前記梁部に略垂直に照射されるととも
に、前記カンチレバーからの前記反射光が当該経路とは
逆の経路を経て前記光検出器に受光されるように、前記
第１の光路変換部材が配置されたものである。
【００４１】この第１１の態様は前記第７の態様の具体
的な例であり、この第１１の態様のように構成すれば、
探針駆動手段によるカンチレバーの移動にかかわらず、
カンチレバーへの照射光の光軸が実質的に変わらないと
ともに、カンチレバーの撓み量が一定である場合にカン
チレバーからの反射光の光検出器における受光位置が実
質的に変わらなくなる。
的な例であり、この第１１の態様のように構成すれば、
探針駆動手段によるカンチレバーの移動にかかわらず、
カンチレバーへの照射光の光軸が実質的に変わらないと
ともに、カンチレバーの撓み量が一定である場合にカン
チレバーからの反射光の光検出器における受光位置が実
質的に変わらなくなる。
【００４２】本発明の第１２の態様による走査型近接場
光学顕微鏡は、前記第７の態様による走査型近接場光学
顕微鏡において、前記探針駆動手段は、第１の伸縮方向
に伸縮可能な第１の圧電駆動部材であって、前記第１の
伸縮方向が所定平面と平行な方向となるように、前記第
１の伸縮方向の一端が支持部材に対して固定された第１
の圧電駆動部材と、第２の伸縮方向に伸縮可能な第２の
圧電駆動部材であって、前記第２の伸縮方向が前記所定
平面と平行な方向となるとともに前記第１の伸縮方向と
異なる方向となるように、前記第２の伸縮方向の一端が
前記所定平面において屈曲可能な第１のヒンジを介して
前記支持部材に対して固定され、かつ、前記第２の伸縮
方向の他端が前記所定平面において屈曲可能な第２のヒ
ンジを介して前記第１の圧電駆動部材の前記第１の伸縮
方向の他端に対して固定された第２の圧電駆動部材と、
第３の伸縮方向に伸縮可能な第３の圧電駆動部材であっ
て、前記第３の伸縮方向が、前記所定平面と交差する方
向となるように、前記第３の伸縮方向の一端が前記第１
の圧電駆動部材の前記第１の伸縮方向の前記他端に対し
て固定され、かつ、前記第３の伸縮方向の他端に対して
は前記カンチレバーが固定された第３の圧電駆動部材
と、を備えたものである。そして、前記導光手段は、反
射面を有する第１の光路変換部材であって、前記第１の
圧電駆動部材の全長の略中心位置上に前記反射面が位置
するように、前記第１の圧電駆動部材の全長の前記略中
心位置に対して固定された第１の光路変換部材と、前記
第１の圧電駆動部材の前記他端に対して固定された第２
の光路変換部材と、を備え、前記光源からの前記照射光
が前記第１及び第２の光路変換部材を順次経て前記カン
チレバーの前記梁部に略垂直に照射されるとともに、前
記カンチレバーからの前記反射光が当該経路とは逆の経
路を経て前記光検出器に受光され、かつ、前記照射光が
前記第１の光路変換部材を経た後に前記所定平面と平行
な方向に進むように、前記第１及び第２の光路変換部材
が配置されたものである。なお、本明細書では、ヒンジ
には、任意の屈曲可能な部材や圧電駆動部材等と一体と
なった屈曲可能な部分も含まれるものとする。
光学顕微鏡は、前記第７の態様による走査型近接場光学
顕微鏡において、前記探針駆動手段は、第１の伸縮方向
に伸縮可能な第１の圧電駆動部材であって、前記第１の
伸縮方向が所定平面と平行な方向となるように、前記第
１の伸縮方向の一端が支持部材に対して固定された第１
の圧電駆動部材と、第２の伸縮方向に伸縮可能な第２の
圧電駆動部材であって、前記第２の伸縮方向が前記所定
平面と平行な方向となるとともに前記第１の伸縮方向と
異なる方向となるように、前記第２の伸縮方向の一端が
前記所定平面において屈曲可能な第１のヒンジを介して
前記支持部材に対して固定され、かつ、前記第２の伸縮
方向の他端が前記所定平面において屈曲可能な第２のヒ
ンジを介して前記第１の圧電駆動部材の前記第１の伸縮
方向の他端に対して固定された第２の圧電駆動部材と、
第３の伸縮方向に伸縮可能な第３の圧電駆動部材であっ
て、前記第３の伸縮方向が、前記所定平面と交差する方
向となるように、前記第３の伸縮方向の一端が前記第１
の圧電駆動部材の前記第１の伸縮方向の前記他端に対し
て固定され、かつ、前記第３の伸縮方向の他端に対して
は前記カンチレバーが固定された第３の圧電駆動部材
と、を備えたものである。そして、前記導光手段は、反
射面を有する第１の光路変換部材であって、前記第１の
圧電駆動部材の全長の略中心位置上に前記反射面が位置
するように、前記第１の圧電駆動部材の全長の前記略中
心位置に対して固定された第１の光路変換部材と、前記
第１の圧電駆動部材の前記他端に対して固定された第２
の光路変換部材と、を備え、前記光源からの前記照射光
が前記第１及び第２の光路変換部材を順次経て前記カン
チレバーの前記梁部に略垂直に照射されるとともに、前
記カンチレバーからの前記反射光が当該経路とは逆の経
路を経て前記光検出器に受光され、かつ、前記照射光が
前記第１の光路変換部材を経た後に前記所定平面と平行
な方向に進むように、前記第１及び第２の光路変換部材
が配置されたものである。なお、本明細書では、ヒンジ
には、任意の屈曲可能な部材や圧電駆動部材等と一体と
なった屈曲可能な部分も含まれるものとする。
【００４３】この第１２の態様は前記第７の態様の具体
的な例であり、この第１２の態様のように構成すれば、
探針駆動手段によるカンチレバーの移動にかかわらず、
カンチレバーへの照射光の光軸が実質的に変わらないと
ともに、カンチレバーの撓み量が一定である場合にカン
チレバーからの反射光の光検出器における受光位置が実
質的に変わらなくなる。
的な例であり、この第１２の態様のように構成すれば、
探針駆動手段によるカンチレバーの移動にかかわらず、
カンチレバーへの照射光の光軸が実質的に変わらないと
ともに、カンチレバーの撓み量が一定である場合にカン
チレバーからの反射光の光検出器における受光位置が実
質的に変わらなくなる。
【００４４】本発明の第１３の態様による走査型近接場
光学顕微鏡は、前記第７の態様による走査型近接場光学
顕微鏡において、前記探針駆動手段は、第１の伸縮方向
に伸縮可能な第１の圧電駆動部材であって、前記第１の
伸縮方向が所定平面と平行な方向となるように、前記第
１の伸縮方向の一端が、前記所定平面において屈曲可能
な第１のヒンジを介して支持部材に対して固定された第
１の圧電駆動部材と、第２の伸縮方向に伸縮可能な第２
の圧電駆動部材であって、前記第２の伸縮方向が前記所
定平面と平行な方向となるとともに前記第１の伸縮方向
と異なる方向となるように、前記第２の伸縮方向の一端
が前記所定平面において屈曲可能な第２のヒンジを介し
て前記支持部材に対して固定され、かつ、前記第２の伸
縮方向の他端が前記所定平面において屈曲可能な第３の
ヒンジを介して前記第１の圧電駆動部材の前記第１の伸
縮方向の他端に対して固定された第２の圧電駆動部材
と、第３の伸縮方向に伸縮可能な第３の圧電駆動部材で
あって、前記第３の伸縮方向が、前記所定平面と交差す
る方向となるように、前記第３の伸縮方向の一端が前記
第１の圧電駆動部材の前記第１の伸縮方向の前記他端に
対して固定され、かつ、前記第３の伸縮方向の他端に対
しては前記カンチレバーが固定された第３の圧電駆動部
材と、を備えたものである。
光学顕微鏡は、前記第７の態様による走査型近接場光学
顕微鏡において、前記探針駆動手段は、第１の伸縮方向
に伸縮可能な第１の圧電駆動部材であって、前記第１の
伸縮方向が所定平面と平行な方向となるように、前記第
１の伸縮方向の一端が、前記所定平面において屈曲可能
な第１のヒンジを介して支持部材に対して固定された第
１の圧電駆動部材と、第２の伸縮方向に伸縮可能な第２
の圧電駆動部材であって、前記第２の伸縮方向が前記所
定平面と平行な方向となるとともに前記第１の伸縮方向
と異なる方向となるように、前記第２の伸縮方向の一端
が前記所定平面において屈曲可能な第２のヒンジを介し
て前記支持部材に対して固定され、かつ、前記第２の伸
縮方向の他端が前記所定平面において屈曲可能な第３の
ヒンジを介して前記第１の圧電駆動部材の前記第１の伸
縮方向の他端に対して固定された第２の圧電駆動部材
と、第３の伸縮方向に伸縮可能な第３の圧電駆動部材で
あって、前記第３の伸縮方向が、前記所定平面と交差す
る方向となるように、前記第３の伸縮方向の一端が前記
第１の圧電駆動部材の前記第１の伸縮方向の前記他端に
対して固定され、かつ、前記第３の伸縮方向の他端に対
しては前記カンチレバーが固定された第３の圧電駆動部
材と、を備えたものである。
【００４５】この第１３の態様によれば、各圧電駆動部
材が伸縮したときに、第１乃至第３のヒンジが屈曲する
ことによって、各圧電駆動部材内部に蓄積される応力を
排除することができ、各圧電駆動部材の損傷を防止する
ことができる。
材が伸縮したときに、第１乃至第３のヒンジが屈曲する
ことによって、各圧電駆動部材内部に蓄積される応力を
排除することができ、各圧電駆動部材の損傷を防止する
ことができる。
【００４６】本発明の第１４の態様による走査型近接場
光学顕微鏡は、第１３の態様による走査型近接場光学顕
微鏡において、前記導光手段は、反射面を有する第１の
光路変換部材であって、前記第１の圧電駆動部材の所定
位置上に前記反射面が位置するように、前記第１の圧電
駆動部材の前記所定位置に対して固定された第１の光路
変換部材と、前記第１の圧電駆動部材の前記他端に対し
て固定された第２の圧電駆動部材と、を備え、前記光源
からの前記照射光が前記第１及び第２の光路変換部材を
順次経て前記カンチレバーの前記梁部に略垂直に照射さ
れるとともに、前記カンチレバーからの前記反射光が当
該経路とは逆の経路を経て前記光検出器に受光され、か
つ、前記照射光が前記第１の光路変換部材を経た後に前
記所定平面と平行な方向に進むように、前記第１及び第
２の光路変換部材が配置され、前記所定位置は、前記第
１のヒンジの屈曲する中心線上の位置から前記第１の光
路変換部材の前記反射面までの前記第１の伸縮方向の距
離と、前記第１の光路変換部材で反射された前記照射光
の経路における前記第１の光路変換部材の前記反射面か
ら前記第２の光路変換部材を経た前記カンチレバーの前
記梁部までの距離とが、実質的に等しい位置であるもの
である。
光学顕微鏡は、第１３の態様による走査型近接場光学顕
微鏡において、前記導光手段は、反射面を有する第１の
光路変換部材であって、前記第１の圧電駆動部材の所定
位置上に前記反射面が位置するように、前記第１の圧電
駆動部材の前記所定位置に対して固定された第１の光路
変換部材と、前記第１の圧電駆動部材の前記他端に対し
て固定された第２の圧電駆動部材と、を備え、前記光源
からの前記照射光が前記第１及び第２の光路変換部材を
順次経て前記カンチレバーの前記梁部に略垂直に照射さ
れるとともに、前記カンチレバーからの前記反射光が当
該経路とは逆の経路を経て前記光検出器に受光され、か
つ、前記照射光が前記第１の光路変換部材を経た後に前
記所定平面と平行な方向に進むように、前記第１及び第
２の光路変換部材が配置され、前記所定位置は、前記第
１のヒンジの屈曲する中心線上の位置から前記第１の光
路変換部材の前記反射面までの前記第１の伸縮方向の距
離と、前記第１の光路変換部材で反射された前記照射光
の経路における前記第１の光路変換部材の前記反射面か
ら前記第２の光路変換部材を経た前記カンチレバーの前
記梁部までの距離とが、実質的に等しい位置であるもの
である。
【００４７】この第１４の態様は前記第７の態様の具体
的な例である。この第１４の態様によれば、第１の光路
変換部材が前述した位置に配置されているので、第１の
圧電駆動部材に、支持部材に対する角度変化が起きて
も、第１の光路変換部材は、その角度変化と同じ量角度
変化を起こす。よって、探針駆動手段によるカンチレバ
ーの移動にかかわらず、カンチレバーへの照射光の光軸
が実質的に変わらないとともに、カンチレバーの撓み量
が一定である場合にカンチレバーからの反射光の光検出
器における受光位置が実質的に変わらなくなる。
的な例である。この第１４の態様によれば、第１の光路
変換部材が前述した位置に配置されているので、第１の
圧電駆動部材に、支持部材に対する角度変化が起きて
も、第１の光路変換部材は、その角度変化と同じ量角度
変化を起こす。よって、探針駆動手段によるカンチレバ
ーの移動にかかわらず、カンチレバーへの照射光の光軸
が実質的に変わらないとともに、カンチレバーの撓み量
が一定である場合にカンチレバーからの反射光の光検出
器における受光位置が実質的に変わらなくなる。
【００４８】本発明の第１５の態様による走査型近接場
光学顕微鏡は、前記第１０、第１１、第１２及び第１４
のいずれか態様による走査型近接場光学顕微鏡におい
て、前記導光手段は、前記探針駆動手段による前記カン
チレバーの移動に対する固定側に設けられた第３の光路
変換部材であって、前記光源からの前記照射光を前記第
１の光路変換部材に照射し、かつ前記第１の光路変換部
材を反射した前記カンチレバーからの前記反射光を前記
光検出器へ向かわせる第３の光路変換部材を、更に備え
たものである。
光学顕微鏡は、前記第１０、第１１、第１２及び第１４
のいずれか態様による走査型近接場光学顕微鏡におい
て、前記導光手段は、前記探針駆動手段による前記カン
チレバーの移動に対する固定側に設けられた第３の光路
変換部材であって、前記光源からの前記照射光を前記第
１の光路変換部材に照射し、かつ前記第１の光路変換部
材を反射した前記カンチレバーからの前記反射光を前記
光検出器へ向かわせる第３の光路変換部材を、更に備え
たものである。
【００４９】この第１５の態様によれば、前記第３の光
路変換部材を設けたことによって、撓み検出手段の光源
及び光検出器を、光源から第１の光路変換部材に照射光
を直接照射したり第１の光路変換部材からの光を光検出
器に直接照射したりできる位置に配置しなくても構わな
くなり、任意の位置に配置することが可能となる。
路変換部材を設けたことによって、撓み検出手段の光源
及び光検出器を、光源から第１の光路変換部材に照射光
を直接照射したり第１の光路変換部材からの光を光検出
器に直接照射したりできる位置に配置しなくても構わな
くなり、任意の位置に配置することが可能となる。
【００５０】本発明の第１６の態様による走査型近接場
光学顕微鏡は、前記第１３の態様による走査型近接場光
学顕微鏡において、前記導光手段は、反射面を有する第
１の光路変換部材であって、前記第１のヒンジの屈曲の
中心線上に前記反射面が位置するように、前記第１の圧
電駆動部材の前記一端に対して前記第１のヒンジを介す
ることなく固定された第１の光路変換部材と、前記第１
の圧電駆動部材の前記他端に固定された第２の光路変換
部材と、を備え、前記光源からの前記照射光が前記第１
及び第２の光路変換部材を順次経て前記カンチレバーの
前記梁部に略垂直に照射されるとともに、前記カンチレ
バーからの前記反射光が当該経路と逆の経路を経て前記
光検出器に受光され、かつ、前記照射光が前記第１の光
路変換部材を経た後に前記第１の伸縮方向に進むよう
に、前記第１及び第２の光路変換部材が配置されたもの
である。
光学顕微鏡は、前記第１３の態様による走査型近接場光
学顕微鏡において、前記導光手段は、反射面を有する第
１の光路変換部材であって、前記第１のヒンジの屈曲の
中心線上に前記反射面が位置するように、前記第１の圧
電駆動部材の前記一端に対して前記第１のヒンジを介す
ることなく固定された第１の光路変換部材と、前記第１
の圧電駆動部材の前記他端に固定された第２の光路変換
部材と、を備え、前記光源からの前記照射光が前記第１
及び第２の光路変換部材を順次経て前記カンチレバーの
前記梁部に略垂直に照射されるとともに、前記カンチレ
バーからの前記反射光が当該経路と逆の経路を経て前記
光検出器に受光され、かつ、前記照射光が前記第１の光
路変換部材を経た後に前記第１の伸縮方向に進むよう
に、前記第１及び第２の光路変換部材が配置されたもの
である。
【００５１】この第１６の態様は前記第７の態様の具体
的な例であり、この第１６の態様のように構成すれば、
探針駆動手段によるカンチレバーの移動にかかわらず、
カンチレバーへの照射光の光軸が実質的に変わらないと
ともに、カンチレバーの撓み量が一定である場合にカン
チレバーからの反射光の光検出器における受光位置が実
質的に変わらなくなる。
的な例であり、この第１６の態様のように構成すれば、
探針駆動手段によるカンチレバーの移動にかかわらず、
カンチレバーへの照射光の光軸が実質的に変わらないと
ともに、カンチレバーの撓み量が一定である場合にカン
チレバーからの反射光の光検出器における受光位置が実
質的に変わらなくなる。
【００５２】本発明の第１７の態様による走査型近接場
光学顕微鏡は、前記第９、第１０、第１１、第１２、第
１４、第１５及び第１６のいずれかの態様による走査型
近接場光学顕微鏡において、前記光源と前記第１の光路
変換部材との間に設けられた分割手段であって、前記光
源からの前記照射光と前記カンチレバーからの前記反射
光とを分割する分割手段を、更に備えたものである。
光学顕微鏡は、前記第９、第１０、第１１、第１２、第
１４、第１５及び第１６のいずれかの態様による走査型
近接場光学顕微鏡において、前記光源と前記第１の光路
変換部材との間に設けられた分割手段であって、前記光
源からの前記照射光と前記カンチレバーからの前記反射
光とを分割する分割手段を、更に備えたものである。
【００５３】カンチレバーの撓み量はごく小さいものな
ので、光源からの照射光の光軸とカンチレバーからの反
射光の光軸は、ほとんど平行になってしまい、光源と光
検出器の配置が困難となる。そこで、この第１７の態様
のように光源と第１の光路変換部材との間に分割手段を
設けると、光源からの照射光の光軸とカンチレバーから
の反射光の光軸とを完全に変えることができ、光源と光
検出器の配置が簡単になる。
ので、光源からの照射光の光軸とカンチレバーからの反
射光の光軸は、ほとんど平行になってしまい、光源と光
検出器の配置が困難となる。そこで、この第１７の態様
のように光源と第１の光路変換部材との間に分割手段を
設けると、光源からの照射光の光軸とカンチレバーから
の反射光の光軸とを完全に変えることができ、光源と光
検出器の配置が簡単になる。
【００５４】なお、前記第９乃至第１２及び第１４乃至
第１７の態様において、前記光源からの前記照射光はカ
ンチレバーの梁部に対して略垂直に入射するようにされ
ているので、光てこ倍率が大きくなり、カンチレバーの
撓み測定感度が高くなる。
第１７の態様において、前記光源からの前記照射光はカ
ンチレバーの梁部に対して略垂直に入射するようにされ
ているので、光てこ倍率が大きくなり、カンチレバーの
撓み測定感度が高くなる。
【００５５】
【発明の実施の形態】以下、本発明による走査型近接場
光学顕微鏡について、図面を参照して説明する。
光学顕微鏡について、図面を参照して説明する。
【００５６】（実施の形態１）まず、本発明の第１の実
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡について、図１
及び図２を参照して説明する。
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡について、図１
及び図２を参照して説明する。
【００５７】図１は、本発明の第１の実施の形態による
走査型近接場光学顕微鏡を示す概略構成図である。図２
はその一部拡大図である。
走査型近接場光学顕微鏡を示す概略構成図である。図２
はその一部拡大図である。
【００５８】本実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡は、先端部に探針２１ａを有するカンチレバー２１
と、探針２１ａの先端から近接場光が発生するように探
針２１ａに光を照射する近接場光発生用光学系と、試料
２２と相互作用した近接場光を検出する近接場光検出手
段としてのレンズ２３，２４及びフォトダイオード等の
光検出器２５，２６と、試料２２の表面と略垂直な方向
及び試料２２の表面と略平行な面の方向にカンチレバー
２１を移動させる探針駆動装置（探針走査装置）と、探
針２１ａと試料２２の表面との間に作用する原子間力に
より生ずるカンチレバー２１の撓みを検出する撓み検出
手段としての撓み検出光学系（変位測定光学系）と、制
御部２７と、処理部２８と、ＣＲＴ等の表示部２９と、
を備えている。
鏡は、先端部に探針２１ａを有するカンチレバー２１
と、探針２１ａの先端から近接場光が発生するように探
針２１ａに光を照射する近接場光発生用光学系と、試料
２２と相互作用した近接場光を検出する近接場光検出手
段としてのレンズ２３，２４及びフォトダイオード等の
光検出器２５，２６と、試料２２の表面と略垂直な方向
及び試料２２の表面と略平行な面の方向にカンチレバー
２１を移動させる探針駆動装置（探針走査装置）と、探
針２１ａと試料２２の表面との間に作用する原子間力に
より生ずるカンチレバー２１の撓みを検出する撓み検出
手段としての撓み検出光学系（変位測定光学系）と、制
御部２７と、処理部２８と、ＣＲＴ等の表示部２９と、
を備えている。
【００５９】なお、試料２２は、その表面が図１及び図
２中のＸＹ平面と一致するように配置されている。Ｘ方
向とＹ方向とは直交しており、Ｚ方向はＸＹ平面と直交
している。これらの点については、後述する他の図面に
ついても同様である。
２中のＸＹ平面と一致するように配置されている。Ｘ方
向とＹ方向とは直交しており、Ｚ方向はＸＹ平面と直交
している。これらの点については、後述する他の図面に
ついても同様である。
【００６０】本実施の形態では、図１６に示す前記従来
の走査型近接場光学顕微鏡と同様に、カンチレバー２１
として、原子間力顕微鏡用に一般に用いられている窒化
シリコン製のカンチレバーが用いられている。もっと
も、カンチレバー２１として、例えば、先端部に微小開
口を有する探針を備えた公知のカンチレバー等を用いて
もよい。なお、カンチレバー２１はプレート状の梁部
（レバー部分）２１ｂを有している。
の走査型近接場光学顕微鏡と同様に、カンチレバー２１
として、原子間力顕微鏡用に一般に用いられている窒化
シリコン製のカンチレバーが用いられている。もっと
も、カンチレバー２１として、例えば、先端部に微小開
口を有する探針を備えた公知のカンチレバー等を用いて
もよい。なお、カンチレバー２１はプレート状の梁部
（レバー部分）２１ｂを有している。
【００６１】前記レンズ２３及び光検出器２５は、試料
２２を透過した近接場光を検出するように配置されてい
る。前記レンズ２４及び光検出器２６は、試料２２の表
面で反射した近接場光を検出するように配置されてい
る。これらはカンチレバー２１の探針駆動装置による移
動に対する固定側に設けられている。なお、これらの２
組のうち一方の組を削除してもよい。
２２を透過した近接場光を検出するように配置されてい
る。前記レンズ２４及び光検出器２６は、試料２２の表
面で反射した近接場光を検出するように配置されてい
る。これらはカンチレバー２１の探針駆動装置による移
動に対する固定側に設けられている。なお、これらの２
組のうち一方の組を削除してもよい。
【００６２】本実施の形態では、前記探針駆動装置は、
第１の伸縮方向（図１の場合には、Ｘ方向）に伸縮可能
であって、前記第１の伸縮方向の一端がブロック（屈曲
せず、剛性を有する部材又は部分）３０を介して図示し
ない支持部材に固定された第１の圧電駆動部材３１と、
第２の伸縮方向に伸縮可能であって、前記第２の伸縮方
向が前記第１の伸縮方向と異なる方向（図１の場合、Ｙ
方向）となるように、前記第２の伸縮方向の一端が第１
の圧電駆動部材３１の前記第１の伸縮方向の他端（自由
端）にブロック３２を介して固定された第２の圧電駆動
部材３３と、第３の伸縮方向に伸縮可能であって、前記
第３の伸縮方向が、前記第１及び第２の伸縮方向がなす
平面（ＸＹ平面）と交差する方向（図１の場合、Ｚ方
向）となるように、前記第３の伸縮方向の一端が第２の
圧電駆動部材３３の前記第２の伸縮方向の他端にブロッ
ク３４を介して固定された第３の圧電駆動部材３５と、
を備えている。第３の圧電駆動部材３５の前記第３の伸
縮方向の他端には、カンチレバーホルダー３６を介して
カンチレバー２１が固定されている。
第１の伸縮方向（図１の場合には、Ｘ方向）に伸縮可能
であって、前記第１の伸縮方向の一端がブロック（屈曲
せず、剛性を有する部材又は部分）３０を介して図示し
ない支持部材に固定された第１の圧電駆動部材３１と、
第２の伸縮方向に伸縮可能であって、前記第２の伸縮方
向が前記第１の伸縮方向と異なる方向（図１の場合、Ｙ
方向）となるように、前記第２の伸縮方向の一端が第１
の圧電駆動部材３１の前記第１の伸縮方向の他端（自由
端）にブロック３２を介して固定された第２の圧電駆動
部材３３と、第３の伸縮方向に伸縮可能であって、前記
第３の伸縮方向が、前記第１及び第２の伸縮方向がなす
平面（ＸＹ平面）と交差する方向（図１の場合、Ｚ方
向）となるように、前記第３の伸縮方向の一端が第２の
圧電駆動部材３３の前記第２の伸縮方向の他端にブロッ
ク３４を介して固定された第３の圧電駆動部材３５と、
を備えている。第３の圧電駆動部材３５の前記第３の伸
縮方向の他端には、カンチレバーホルダー３６を介して
カンチレバー２１が固定されている。
【００６３】各圧電駆動部材３１，３３，３５は、それ
ぞれ自身の伸縮方向に複数の板状の圧電体がエポキシ系
の接着剤等によって張り合わせて積層された構成となっ
ている。個々の圧電体の積層方向の両側に電極を有して
おり、これらの電極に後述する制御部２７から電圧が印
加されることによって、積層方向に伸び縮みが行われる
ようになっている。もっとも、各圧電駆動部材３１，３
３，３５の積層方向は、伸縮方向と異なる方向でもよ
い。例えば、各圧電駆動部材３１，３３，３５として、
伸縮方向と垂直な方向に複数の圧電体が積層されたエク
スパンド型の圧電駆動部材を用いてもよい。また、各圧
電駆動部材３１，３３，３５として、単体の圧電体によ
り構成された圧電駆動部材を用いてもよい。
ぞれ自身の伸縮方向に複数の板状の圧電体がエポキシ系
の接着剤等によって張り合わせて積層された構成となっ
ている。個々の圧電体の積層方向の両側に電極を有して
おり、これらの電極に後述する制御部２７から電圧が印
加されることによって、積層方向に伸び縮みが行われる
ようになっている。もっとも、各圧電駆動部材３１，３
３，３５の積層方向は、伸縮方向と異なる方向でもよ
い。例えば、各圧電駆動部材３１，３３，３５として、
伸縮方向と垂直な方向に複数の圧電体が積層されたエク
スパンド型の圧電駆動部材を用いてもよい。また、各圧
電駆動部材３１，３３，３５として、単体の圧電体によ
り構成された圧電駆動部材を用いてもよい。
【００６４】このように構成された探針駆動装置では、
第１の圧電型駆動部材３１がＸ方向に伸び縮みする間、
Ｙ方向及びＺ方向に変位する第２及び第３の圧電型駆動
部材３３，３５は、それぞれ平行移動するだけである。
従って、Ｘ方向の変位とＹ方向及びＺ方向の変位との干
渉は起こらない。また、Ｙ方向に変位する第２の圧電型
駆動部材３３が伸び縮みする間、Ｚ方向に変位する第３
の圧電駆動部材３５は平行移動するだけである。そのた
め、Ｙ方向の変位とＺ方向の変位との干渉は起こらな
い。このように、各方向の圧電駆動部材３１，３３，３
５の変位が互いに干渉しないので、特別な補正等を行わ
なくても、試料２２の表面から後述するようにして得ら
れた画像は歪むことがなく、実試料表面の状態を忠実に
再現することが可能となる。また、本実施の形態におけ
る前記探針駆動装置は、後述するようなチューブ型圧電
駆動部材に比べ共振周波数を高くすることができるの
で、より高速に探針を走査することが可能となる。
第１の圧電型駆動部材３１がＸ方向に伸び縮みする間、
Ｙ方向及びＺ方向に変位する第２及び第３の圧電型駆動
部材３３，３５は、それぞれ平行移動するだけである。
従って、Ｘ方向の変位とＹ方向及びＺ方向の変位との干
渉は起こらない。また、Ｙ方向に変位する第２の圧電型
駆動部材３３が伸び縮みする間、Ｚ方向に変位する第３
の圧電駆動部材３５は平行移動するだけである。そのた
め、Ｙ方向の変位とＺ方向の変位との干渉は起こらな
い。このように、各方向の圧電駆動部材３１，３３，３
５の変位が互いに干渉しないので、特別な補正等を行わ
なくても、試料２２の表面から後述するようにして得ら
れた画像は歪むことがなく、実試料表面の状態を忠実に
再現することが可能となる。また、本実施の形態におけ
る前記探針駆動装置は、後述するようなチューブ型圧電
駆動部材に比べ共振周波数を高くすることができるの
で、より高速に探針を走査することが可能となる。
【００６５】また、本実施の形態では、前記近接場光発
生用光学系は、集光光学系としての集光レンズ４０と、
光源４１とを備えている。集光レンズ４０は、第２の圧
電駆動部材３３の前記他端に、ブロック３４及びこれに
設けられた支持腕４２を介して固定されており、集光レ
ンズ４０の光軸が実質的に変わらずに探針駆動装置によ
るカンチレバー２１の移動に実質的に追従して移動する
ようになっている。また、集光レンズ４０は、その焦点
がカンチレバー２１の探針２１ａの背面と実質的に一致
するように配置されている。図面には示していないが、
光源４１は、カンチレバー２１の探針駆動装置による移
動に対する固定側に設けられている。本実施の形態で
は、光源４１は、実質的な平行光を集光レンズ４０に照
射する。該実質的な平行光の照射方向は、集光レンズ４
０の光軸と実質的に一致している。カンチレバー２１が
所望の走査範囲内であればいずれの位置に移動しても、
適切に探針２１ａに光が照射されるように、図面には詳
細に示していないが、光源４１が発する平行光の断面よ
り集光レンズ４０の口径が大きくされるかあるいは逆に
光源４１が発する平行光の断面が集光レンズ４０の口径
より大きくされる。なお、本実施の形態では、光源４１
が集光レンズ４０に前記実質的な平行光を照射する平行
光照射手段を構成しているが、該平行光照射手段は、例
えば、光源とコリメータレンズで構成してもよい。
生用光学系は、集光光学系としての集光レンズ４０と、
光源４１とを備えている。集光レンズ４０は、第２の圧
電駆動部材３３の前記他端に、ブロック３４及びこれに
設けられた支持腕４２を介して固定されており、集光レ
ンズ４０の光軸が実質的に変わらずに探針駆動装置によ
るカンチレバー２１の移動に実質的に追従して移動する
ようになっている。また、集光レンズ４０は、その焦点
がカンチレバー２１の探針２１ａの背面と実質的に一致
するように配置されている。図面には示していないが、
光源４１は、カンチレバー２１の探針駆動装置による移
動に対する固定側に設けられている。本実施の形態で
は、光源４１は、実質的な平行光を集光レンズ４０に照
射する。該実質的な平行光の照射方向は、集光レンズ４
０の光軸と実質的に一致している。カンチレバー２１が
所望の走査範囲内であればいずれの位置に移動しても、
適切に探針２１ａに光が照射されるように、図面には詳
細に示していないが、光源４１が発する平行光の断面よ
り集光レンズ４０の口径が大きくされるかあるいは逆に
光源４１が発する平行光の断面が集光レンズ４０の口径
より大きくされる。なお、本実施の形態では、光源４１
が集光レンズ４０に前記実質的な平行光を照射する平行
光照射手段を構成しているが、該平行光照射手段は、例
えば、光源とコリメータレンズで構成してもよい。
【００６６】ここで、このように構成された近接場光発
生用光学系の動作について説明する。本実施の形態で
は、第１乃至第３の圧電駆動部材３１，３３，３５が前
述したように伸縮することによってカンチレバー２１が
移動され、集光レンズ４０がブロック３４及び支持腕４
２を介して第２の圧電駆動部材３３の前記他端に固定さ
れているので、第１乃至第３の圧電駆動部材３１，３
３，３５のいずれが伸縮しても集光レンズ４０の光軸の
方向は、全く変わらず、常に光源４１からの実質的な平
行光の照射方向と実質的に一致した状態を保つ。そし
て、集光レンズ４０が第２の圧電駆動部材３３の前記他
端に対して固定されているので、第１及び第２の圧電駆
動部材３１，３３のいずれが伸縮しても、集光レンズ４
０とカンチレバー２１との位置関係は全く変わらず、常
に集光レンズ４０の焦点はカンチレバー２１の探針２１
ａの背面と実質的に一致した状態を保つ。第３の圧電駆
動部材３５が伸縮すると、集光レンズ４０とカンチレバ
ー２１との位置関係が変化するが、第３の圧電駆動部材
３５は試料２２の表面の凹凸に従って伸縮するものであ
ることからその変位量は極めて小さく、実質的には、集
光レンズ４０の焦点はカンチレバー２１の探針２１ａの
背面と一致した状態を保つことになる。また、カンチレ
バー２１が試料２２と探針２１ａとの間に作用する原子
間力により撓んだ場合も、集光レンズ４０とカンチレバ
ー２１との位置関係が変化するが、その撓み量は極めて
小さく、実質的には、集光レンズ４０の焦点はカンチレ
バー２１の探針２１ａの背面と一致した状態を保つこと
になる。このように、集光レンズ４０の光軸の方向が常
に光源４１からの実質的な平行光の照射方向と実質的に
一致した状態を保つとともに、集光レンズ４０の焦点が
常にカンチレバー２１の探針２１ａの背面と実質的に一
致した状態を保つので、探針２１ａの走査中に常に、光
源からの４１が探針２１ａの背面に集光され、探針２１
ａの先端から近接場光が発生することになる。
生用光学系の動作について説明する。本実施の形態で
は、第１乃至第３の圧電駆動部材３１，３３，３５が前
述したように伸縮することによってカンチレバー２１が
移動され、集光レンズ４０がブロック３４及び支持腕４
２を介して第２の圧電駆動部材３３の前記他端に固定さ
れているので、第１乃至第３の圧電駆動部材３１，３
３，３５のいずれが伸縮しても集光レンズ４０の光軸の
方向は、全く変わらず、常に光源４１からの実質的な平
行光の照射方向と実質的に一致した状態を保つ。そし
て、集光レンズ４０が第２の圧電駆動部材３３の前記他
端に対して固定されているので、第１及び第２の圧電駆
動部材３１，３３のいずれが伸縮しても、集光レンズ４
０とカンチレバー２１との位置関係は全く変わらず、常
に集光レンズ４０の焦点はカンチレバー２１の探針２１
ａの背面と実質的に一致した状態を保つ。第３の圧電駆
動部材３５が伸縮すると、集光レンズ４０とカンチレバ
ー２１との位置関係が変化するが、第３の圧電駆動部材
３５は試料２２の表面の凹凸に従って伸縮するものであ
ることからその変位量は極めて小さく、実質的には、集
光レンズ４０の焦点はカンチレバー２１の探針２１ａの
背面と一致した状態を保つことになる。また、カンチレ
バー２１が試料２２と探針２１ａとの間に作用する原子
間力により撓んだ場合も、集光レンズ４０とカンチレバ
ー２１との位置関係が変化するが、その撓み量は極めて
小さく、実質的には、集光レンズ４０の焦点はカンチレ
バー２１の探針２１ａの背面と一致した状態を保つこと
になる。このように、集光レンズ４０の光軸の方向が常
に光源４１からの実質的な平行光の照射方向と実質的に
一致した状態を保つとともに、集光レンズ４０の焦点が
常にカンチレバー２１の探針２１ａの背面と実質的に一
致した状態を保つので、探針２１ａの走査中に常に、光
源からの４１が探針２１ａの背面に集光され、探針２１
ａの先端から近接場光が発生することになる。
【００６７】また、本実施の形態では、前記撓み検出光
学系は、レーザー光源５０と、４分割ポジションセンサ
ーフォトダイオード５１と、光アイソレータ５２と、偏
光ビームスプリッター５３と、１／４波長板５４と、第
１の光路変換部材５５と、第２の光路変換部材５６と、
第３の光路変換部材５７と、を有している。
学系は、レーザー光源５０と、４分割ポジションセンサ
ーフォトダイオード５１と、光アイソレータ５２と、偏
光ビームスプリッター５３と、１／４波長板５４と、第
１の光路変換部材５５と、第２の光路変換部材５６と、
第３の光路変換部材５７と、を有している。
【００６８】前記素子５０〜５５は、図面には示してい
ないが、前記探針駆動装置によるカンチレバー２１の移
動に対する固定側に設けられている。なお、レーザー光
源５０、４分割ポジションセンサーフォトダイオード５
１、光アイソレータ５２、偏光ビームスプリッター５３
及び１／４波長板５４は、図面には示していないが、そ
れぞれ前記支持部材に位置調整できるように固定されて
いる。レーザー光源５０は、カンチレバー２１の梁部２
１ｂに照射する照射光であるレーザー光６１を発する。
なお、レーザー光源５０として例えば半導体レーザー光
源を用いることができる。光束を十分小さいものにでき
るものであれば、レーザー光源５０の代わりに他の光源
を用いてもよい。例えば、発光ダイオードにレンズを設
けるなどして光束を十分小さいものにした光源でも構わ
ない。４分割ポジションセンサーフォトダイオード５１
は、４分割された受光面を有し、カンチレバー２１の梁
部２１ｂからの反射光であるレーザー光６２を受光する
光検出器となっている。該光検出器として、例えば、２
分割フォトダイオードを用いてもよい。
ないが、前記探針駆動装置によるカンチレバー２１の移
動に対する固定側に設けられている。なお、レーザー光
源５０、４分割ポジションセンサーフォトダイオード５
１、光アイソレータ５２、偏光ビームスプリッター５３
及び１／４波長板５４は、図面には示していないが、そ
れぞれ前記支持部材に位置調整できるように固定されて
いる。レーザー光源５０は、カンチレバー２１の梁部２
１ｂに照射する照射光であるレーザー光６１を発する。
なお、レーザー光源５０として例えば半導体レーザー光
源を用いることができる。光束を十分小さいものにでき
るものであれば、レーザー光源５０の代わりに他の光源
を用いてもよい。例えば、発光ダイオードにレンズを設
けるなどして光束を十分小さいものにした光源でも構わ
ない。４分割ポジションセンサーフォトダイオード５１
は、４分割された受光面を有し、カンチレバー２１の梁
部２１ｂからの反射光であるレーザー光６２を受光する
光検出器となっている。該光検出器として、例えば、２
分割フォトダイオードを用いてもよい。
【００６９】第１乃至第３の光路変換部材５５〜５７と
して反射鏡が用いられているが、プリズム等を用いるこ
ともできる。第１の光路変換部材５５はブロック３０に
固定されて第１の圧電駆動部材３１の前記一端に対して
固定され、第２の光路変換部材５６は図示しない支持腕
を介してブロック３２に固定されて第１の圧電駆動部材
３１の前記他端に対して固定され、第３の光路変換部材
５７は支持腕５８を介してブロック３４に固定されて前
記第２の圧電駆動部材３３の前記他端に対して固定され
ている。第１乃至第３の光路変換部材５５〜５７は、レ
ーザー光６１が第１乃至第３の光路変換部材５５〜５７
を順次経てカンチレバー２１の梁部２１ｂに略垂直に照
射されるとともに、カンチレバー２１からのレーザー光
６２が当該経路と逆の経路を経て４分割ポジションセン
サーフォトダイオード５１に受光され、かつ、レーザー
光源５０からのレーザー光６１が第１の光路変換部材５
５を経た後に第１の圧電駆動部材３１の第１の伸縮方向
（Ｘ方向）に進み第２の光路変換部材３３を経た後に第
２の圧電駆動部材３１の第２の伸縮方向（Ｙ方向）に進
むように、配置されている。なお、カンチレバー２１は
その梁部２１ｂがＸＹ平面に対して若干傾くように第３
の圧電駆動部材３５の前記他端に対して固定されている
ので、レーザー光６１は第３の光路変換部材５７を経た
後にＺ方向に対して若干傾いた方向に進んで、カンチレ
バー２１の梁部２１ｂに照射されるようになっている。
して反射鏡が用いられているが、プリズム等を用いるこ
ともできる。第１の光路変換部材５５はブロック３０に
固定されて第１の圧電駆動部材３１の前記一端に対して
固定され、第２の光路変換部材５６は図示しない支持腕
を介してブロック３２に固定されて第１の圧電駆動部材
３１の前記他端に対して固定され、第３の光路変換部材
５７は支持腕５８を介してブロック３４に固定されて前
記第２の圧電駆動部材３３の前記他端に対して固定され
ている。第１乃至第３の光路変換部材５５〜５７は、レ
ーザー光６１が第１乃至第３の光路変換部材５５〜５７
を順次経てカンチレバー２１の梁部２１ｂに略垂直に照
射されるとともに、カンチレバー２１からのレーザー光
６２が当該経路と逆の経路を経て４分割ポジションセン
サーフォトダイオード５１に受光され、かつ、レーザー
光源５０からのレーザー光６１が第１の光路変換部材５
５を経た後に第１の圧電駆動部材３１の第１の伸縮方向
（Ｘ方向）に進み第２の光路変換部材３３を経た後に第
２の圧電駆動部材３１の第２の伸縮方向（Ｙ方向）に進
むように、配置されている。なお、カンチレバー２１は
その梁部２１ｂがＸＹ平面に対して若干傾くように第３
の圧電駆動部材３５の前記他端に対して固定されている
ので、レーザー光６１は第３の光路変換部材５７を経た
後にＺ方向に対して若干傾いた方向に進んで、カンチレ
バー２１の梁部２１ｂに照射されるようになっている。
【００７０】ここで、このように構成された撓み検出光
学系の動作について説明する。レーザー光源５０からの
レーザー光６１は偏光しているため、光アイソレータ５
２を透過した後に偏光ビームスプリッター５３を透過
し、１／４波長板５４により円偏光となる。円偏光とな
ったレーザー光６１は第１の光路変換部材５５により第
１の圧電駆動部材３１の伸縮方向であるＸ方向に反射さ
れる。そのレーザー光６１は、第２の光路変換部材５６
により第２の圧電駆動部材３３の伸縮方向であるＹ方向
に反射され、さらに第３の光路変換部材５７によりカン
チレバー２１の梁部２１ｂに略垂直に入射するように反
射され、梁部２１ｂをスポット状に照射する。カンチレ
バー２１の梁部２１ｂ上で反射されたレーザー光６２
は、再び第３、第２及び第１の光路変換部材５７，５
６，５５により順次反射され、１／４波長板５４を透過
する。ここでレーザー光６２の偏光面は、１／４波長板
５４により、入射レーザー光６１の偏光面と直交した偏
光面となる。その偏光面を有するレーザー光６２は、偏
光ビームスプリッター５３により反射され、光検出器で
ある４分割ポジションセンサーダイオード５１に入射す
る。その際、わずかではあるがレーザー光６２の一部が
偏光ビームスプリッター５３を透過するので、本実施の
形態では、その光がレーザー光源５０に入射してレーザ
ーの安定化に悪影響を及ぼすことを防止するために、レ
ーザー光源５０の前に光アイソレータ５２が配置され、
反射レーザー光６２が半導体レーザー５０に入射しない
ようにしている。もっとも、光アイソレータ５２は必ず
しも必要ない。そして、４分割ポジションセンサーフォ
トダイオード５１におけるレーザー光６２の入射位置が
カンチレバー２１の撓み量に応じて変化するので、光て
こ法の原理に従って、４分割ポジションセンサーフォト
ダイオード５１からカンチレバー２１の撓み量を示す検
出信号を得ることができる。なお、カンチレバー２１の
梁部２１ｂに対してレーザー光６１が略垂直に入射され
るので、光てこ倍率が大きくなり、カンチレバー２１の
撓み測定感度が高くなる。
学系の動作について説明する。レーザー光源５０からの
レーザー光６１は偏光しているため、光アイソレータ５
２を透過した後に偏光ビームスプリッター５３を透過
し、１／４波長板５４により円偏光となる。円偏光とな
ったレーザー光６１は第１の光路変換部材５５により第
１の圧電駆動部材３１の伸縮方向であるＸ方向に反射さ
れる。そのレーザー光６１は、第２の光路変換部材５６
により第２の圧電駆動部材３３の伸縮方向であるＹ方向
に反射され、さらに第３の光路変換部材５７によりカン
チレバー２１の梁部２１ｂに略垂直に入射するように反
射され、梁部２１ｂをスポット状に照射する。カンチレ
バー２１の梁部２１ｂ上で反射されたレーザー光６２
は、再び第３、第２及び第１の光路変換部材５７，５
６，５５により順次反射され、１／４波長板５４を透過
する。ここでレーザー光６２の偏光面は、１／４波長板
５４により、入射レーザー光６１の偏光面と直交した偏
光面となる。その偏光面を有するレーザー光６２は、偏
光ビームスプリッター５３により反射され、光検出器で
ある４分割ポジションセンサーダイオード５１に入射す
る。その際、わずかではあるがレーザー光６２の一部が
偏光ビームスプリッター５３を透過するので、本実施の
形態では、その光がレーザー光源５０に入射してレーザ
ーの安定化に悪影響を及ぼすことを防止するために、レ
ーザー光源５０の前に光アイソレータ５２が配置され、
反射レーザー光６２が半導体レーザー５０に入射しない
ようにしている。もっとも、光アイソレータ５２は必ず
しも必要ない。そして、４分割ポジションセンサーフォ
トダイオード５１におけるレーザー光６２の入射位置が
カンチレバー２１の撓み量に応じて変化するので、光て
こ法の原理に従って、４分割ポジションセンサーフォト
ダイオード５１からカンチレバー２１の撓み量を示す検
出信号を得ることができる。なお、カンチレバー２１の
梁部２１ｂに対してレーザー光６１が略垂直に入射され
るので、光てこ倍率が大きくなり、カンチレバー２１の
撓み測定感度が高くなる。
【００７１】ところで、第１の圧電駆動部材３１がＸ方
向に伸縮しても、第２及び第３の圧電駆動部材３３，３
５並びに第２及び第３の光路変換部材５６，５７など
は、Ｘ方向に平行移動するだけである。その時、第１乃
至第３の光路変換部材５５，５６，５７を介してカンチ
レバー２１に入射するレーザー光６１の光軸は全く変わ
らず、カンチレバー２１の撓み量が一定であれば４分割
ポジションセンサーフォトダイオード５１上のレーザー
光６２のスポットの位置も実質的に変化しない。同様
に、第２の圧電駆動部材５６がＹ方向に伸縮しても、第
３の圧電駆動部材３５及び第３の光路変換部材５７など
は、Ｙ方向に平行移動するだけである。その時、第１乃
至第３の光路変換部材５５，５６，５７を介してカンチ
レバー２１に入射するレーザー光６１の光軸は全く変わ
らず、カンチレバー２１の撓み量が一定であれば４分割
ポジションセンサーフォトダイオード５１上のレーザー
光６２のスポットの位置も実質的に変化しない。第３の
圧電駆動部材３５がＺ方向に伸縮すると、厳密には第１
乃至第３の光路変換部材５５，５６，５７を介して入射
するレーザー光６１の光軸がカンチレバー２１に対して
変化し、カンチレバー２１の撓み量が一定であっても厳
密には４分割ポジションセンサーフォトダイオード５１
上のレーザー光６２のスポットの位置が変化するが、第
３の圧電駆動部材３５は試料２２の表面の凹凸に従って
伸縮するものであることからその変位量は極めて小さ
く、実質的には、第１乃至第３の光路変換部材５５，５
６，５７を介して入射するレーザー光６１の光軸は変わ
らず、カンチレバー２１の撓み量が一定であれば４分割
ポジションセンサーフォトダイオード５１上のレーザー
光６２のスポットの位置も変化しないものである。この
ように、第１乃至第３の圧電駆動部材３１，３３，３５
のいずれが伸縮しても、カンチレバー２１へのレーザー
光６１の光軸が実質的に変わらないとともに、カンチレ
バー２１の撓み量が一定である場合にカンチレバー２１
からのレーザー光６２の４分割ポジションセンサーフォ
トダイオード５１における受光位置が実質的に変わらな
いので、レーザー光源５０及び４分割ポジションセンサ
ーフォトダイオード５１が固定側に設けられているにも
かかわらず、カンチレバー２１の撓みを正確に検出する
ことができる。そして、撓み検出光学系のうちのレーザ
ー光源５０及び４分割ポジションセンサーフォトダイオ
ード５１が固定側に設けられているので、これらが前記
探針駆動装置の複数のかにならない。したがって、撓み
検出光学系の全体を探針駆動装置で駆動する場合に比べ
て、探針駆動装置の負荷が小さくなり、これにより高速
走査が可能となるとともにコンパクトになる。
向に伸縮しても、第２及び第３の圧電駆動部材３３，３
５並びに第２及び第３の光路変換部材５６，５７など
は、Ｘ方向に平行移動するだけである。その時、第１乃
至第３の光路変換部材５５，５６，５７を介してカンチ
レバー２１に入射するレーザー光６１の光軸は全く変わ
らず、カンチレバー２１の撓み量が一定であれば４分割
ポジションセンサーフォトダイオード５１上のレーザー
光６２のスポットの位置も実質的に変化しない。同様
に、第２の圧電駆動部材５６がＹ方向に伸縮しても、第
３の圧電駆動部材３５及び第３の光路変換部材５７など
は、Ｙ方向に平行移動するだけである。その時、第１乃
至第３の光路変換部材５５，５６，５７を介してカンチ
レバー２１に入射するレーザー光６１の光軸は全く変わ
らず、カンチレバー２１の撓み量が一定であれば４分割
ポジションセンサーフォトダイオード５１上のレーザー
光６２のスポットの位置も実質的に変化しない。第３の
圧電駆動部材３５がＺ方向に伸縮すると、厳密には第１
乃至第３の光路変換部材５５，５６，５７を介して入射
するレーザー光６１の光軸がカンチレバー２１に対して
変化し、カンチレバー２１の撓み量が一定であっても厳
密には４分割ポジションセンサーフォトダイオード５１
上のレーザー光６２のスポットの位置が変化するが、第
３の圧電駆動部材３５は試料２２の表面の凹凸に従って
伸縮するものであることからその変位量は極めて小さ
く、実質的には、第１乃至第３の光路変換部材５５，５
６，５７を介して入射するレーザー光６１の光軸は変わ
らず、カンチレバー２１の撓み量が一定であれば４分割
ポジションセンサーフォトダイオード５１上のレーザー
光６２のスポットの位置も変化しないものである。この
ように、第１乃至第３の圧電駆動部材３１，３３，３５
のいずれが伸縮しても、カンチレバー２１へのレーザー
光６１の光軸が実質的に変わらないとともに、カンチレ
バー２１の撓み量が一定である場合にカンチレバー２１
からのレーザー光６２の４分割ポジションセンサーフォ
トダイオード５１における受光位置が実質的に変わらな
いので、レーザー光源５０及び４分割ポジションセンサ
ーフォトダイオード５１が固定側に設けられているにも
かかわらず、カンチレバー２１の撓みを正確に検出する
ことができる。そして、撓み検出光学系のうちのレーザ
ー光源５０及び４分割ポジションセンサーフォトダイオ
ード５１が固定側に設けられているので、これらが前記
探針駆動装置の複数のかにならない。したがって、撓み
検出光学系の全体を探針駆動装置で駆動する場合に比べ
て、探針駆動装置の負荷が小さくなり、これにより高速
走査が可能となるとともにコンパクトになる。
【００７２】なお、本実施の形態では、前記偏光ビーム
スプリッター５３、１／４波長板５４、第１乃至第３の
光路変換部材５５，５６，５７が、前記探針駆動装置に
よるカンチレバー２１の移動にかかわらず、カンチレバ
ー２１へのレーザー光源５０からの照射光の光軸が実質
的に変わらないとともに、カンチレバー２１の撓み量が
一定である場合にカンチレバー２１からの反射光の４分
割ポジションセンサーフォトダイオード５１における受
光位置が実質的に変わらないように、前記照射光及び前
記反射光を導く導光手段を、構成している。
スプリッター５３、１／４波長板５４、第１乃至第３の
光路変換部材５５，５６，５７が、前記探針駆動装置に
よるカンチレバー２１の移動にかかわらず、カンチレバ
ー２１へのレーザー光源５０からの照射光の光軸が実質
的に変わらないとともに、カンチレバー２１の撓み量が
一定である場合にカンチレバー２１からの反射光の４分
割ポジションセンサーフォトダイオード５１における受
光位置が実質的に変わらないように、前記照射光及び前
記反射光を導く導光手段を、構成している。
【００７３】また、本実施の形態では、偏光ビームスプ
リッター５３及び１／４波長板５４が、４分割ポジショ
ンセンサーフォトダイオード５１と第１の光路変換部材
５５との間に設けられて照射光であるレーザー光６１と
反射光であるレーザー光６２とを分割する分割手段を構
成している。カンチレバー２１の撓み量はごく小さいも
のなので、このような分割手段がなければ、レーザー光
源５０からのレーザー光６１の光軸とカンチレバー２１
からのレーザー光６２の光軸は、ほとんど平行になって
しまい、レーザー光源５０と４分割ポジションセンサー
フォトダイオード５１の配置が困難となるが、本実施の
形態では、偏光ビームスプリッター５３及び１／４波長
板５４によって、レーザー光源５０からのレーザー光６
１の光軸とカンチレバー２１からのレーザー光６２の光
軸とを完全に変えることができ、レーザー光源５０と４
分割ポジションセンサーフォトダイオード５１の配置が
簡単となっている。なお、カンチレバー２１からの反射
光が十分強いものであれば、偏光ビームスプリッター５
３及び１／４波長板５４の代わりに、ハーフミラーを用
いてもよい。
リッター５３及び１／４波長板５４が、４分割ポジショ
ンセンサーフォトダイオード５１と第１の光路変換部材
５５との間に設けられて照射光であるレーザー光６１と
反射光であるレーザー光６２とを分割する分割手段を構
成している。カンチレバー２１の撓み量はごく小さいも
のなので、このような分割手段がなければ、レーザー光
源５０からのレーザー光６１の光軸とカンチレバー２１
からのレーザー光６２の光軸は、ほとんど平行になって
しまい、レーザー光源５０と４分割ポジションセンサー
フォトダイオード５１の配置が困難となるが、本実施の
形態では、偏光ビームスプリッター５３及び１／４波長
板５４によって、レーザー光源５０からのレーザー光６
１の光軸とカンチレバー２１からのレーザー光６２の光
軸とを完全に変えることができ、レーザー光源５０と４
分割ポジションセンサーフォトダイオード５１の配置が
簡単となっている。なお、カンチレバー２１からの反射
光が十分強いものであれば、偏光ビームスプリッター５
３及び１／４波長板５４の代わりに、ハーフミラーを用
いてもよい。
【００７４】また、前記制御部２７は、４分割ポジショ
ンセンサーフォトダイオード５１からの検出信号に基づ
いてカンチレバー２１の撓みが一定になるように前記探
針駆動装置である圧電駆動部材３１，３３，３６を制御
しつつ、試料２２の表面と平行な面の方向に探針２１ａ
が試料２２の表面を走査するように圧電駆動部材３１，
３３，３６を制御する。制御部２７から前記探針駆動装
置に与えられるＺ方向の制御信号は、探針２１ａの試料
表面に対するＺ方向の相対位置を示すことになる。ま
た、制御部２７から前記探針駆動装置に与えられるＸ方
向及びＹ方向の制御信号は、探針２１ａの試料表面に対
するＸ方向及びＹ方向の相対位置を示すことになる。処
理部２８は、制御部２７からの各制御信号及び光検出器
２５，２６からの検出信号を取り込み、探針２１ａのＸ
方向及びＹ方向の試料表面に対する相対位置に応じた光
検出部２５，２６の検出信号のレベルに関する情報（す
なわち、試料２２の光学的情報）を得るとともに、探針
２１ａのＸ方向及びＹ方向の試料表面に対する相対位置
に応じた探針２１ａのＺ方向の試料表面に対する相対位
置に関する情報（すなわち、試料の形状情報）を得る。
そして、これらの情報はＣＲＴ等の表示部３２に画像と
して表示される。このように、本実施の形態では、処理
部２３により試料２０の形状情報も得ているので、試料
２２を観察する上で好ましい。もっとも、本発明では、
必ずしも試料２２の形状情報を得なくてもよい。
ンセンサーフォトダイオード５１からの検出信号に基づ
いてカンチレバー２１の撓みが一定になるように前記探
針駆動装置である圧電駆動部材３１，３３，３６を制御
しつつ、試料２２の表面と平行な面の方向に探針２１ａ
が試料２２の表面を走査するように圧電駆動部材３１，
３３，３６を制御する。制御部２７から前記探針駆動装
置に与えられるＺ方向の制御信号は、探針２１ａの試料
表面に対するＺ方向の相対位置を示すことになる。ま
た、制御部２７から前記探針駆動装置に与えられるＸ方
向及びＹ方向の制御信号は、探針２１ａの試料表面に対
するＸ方向及びＹ方向の相対位置を示すことになる。処
理部２８は、制御部２７からの各制御信号及び光検出器
２５，２６からの検出信号を取り込み、探針２１ａのＸ
方向及びＹ方向の試料表面に対する相対位置に応じた光
検出部２５，２６の検出信号のレベルに関する情報（す
なわち、試料２２の光学的情報）を得るとともに、探針
２１ａのＸ方向及びＹ方向の試料表面に対する相対位置
に応じた探針２１ａのＺ方向の試料表面に対する相対位
置に関する情報（すなわち、試料の形状情報）を得る。
そして、これらの情報はＣＲＴ等の表示部３２に画像と
して表示される。このように、本実施の形態では、処理
部２３により試料２０の形状情報も得ているので、試料
２２を観察する上で好ましい。もっとも、本発明では、
必ずしも試料２２の形状情報を得なくてもよい。
【００７５】本実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡によれば、探針２２と試料表面との間に原子間力が働
き、この力に応じてカンチレバー２１が撓む。カンチレ
バー２１の撓み量に応じた信号が４分割ポジションセン
サーフォトダイオード５１から出力される。そして、制
御部２７及び探針駆動装置である第１乃至第３の圧電駆
動部材５５，５６，５７によって、４分割ポジションセ
ンサーフォトダイオード５１からの信号に基づいてカン
チレバー２１の撓み量が一定になるようにカンチレバー
２１がＺ方向に移動させられつつ、Ｘ方向及びＹ方向に
探針２１ａが試料表面を走査するようにカンチレバー２
１が移動させられる。したがって、試料表面の凹凸に追
従して探針２１ａと試料２２との間の距離が一定に保た
れつつ、試料表面と略平行な面の方向に探針２１ａが試
料表面を走査することになる。このため、光検出器２
５，２６からの検出信号には光学的情報のみが含まれ、
試料２２の光学的情報のみを形状情報から分離して得る
ことができる。
鏡によれば、探針２２と試料表面との間に原子間力が働
き、この力に応じてカンチレバー２１が撓む。カンチレ
バー２１の撓み量に応じた信号が４分割ポジションセン
サーフォトダイオード５１から出力される。そして、制
御部２７及び探針駆動装置である第１乃至第３の圧電駆
動部材５５，５６，５７によって、４分割ポジションセ
ンサーフォトダイオード５１からの信号に基づいてカン
チレバー２１の撓み量が一定になるようにカンチレバー
２１がＺ方向に移動させられつつ、Ｘ方向及びＹ方向に
探針２１ａが試料表面を走査するようにカンチレバー２
１が移動させられる。したがって、試料表面の凹凸に追
従して探針２１ａと試料２２との間の距離が一定に保た
れつつ、試料表面と略平行な面の方向に探針２１ａが試
料表面を走査することになる。このため、光検出器２
５，２６からの検出信号には光学的情報のみが含まれ、
試料２２の光学的情報のみを形状情報から分離して得る
ことができる。
【００７６】そして、本実施の形態によれば、前述した
探針駆動装置によりカンチレバー２１が移動され、探針
走査型となっているので、大面積の試料や質量の大きい
試料の観察が可能となる。近接場光発生用光学系のうち
の光源４１が固定側に設けられているが、前述したよう
に前記探針駆動装置により探針２１ａが走査されても、
常に近接場光発生用の光が探針２１ａの背面上に集光さ
れることになる。そして、本実施の形態によれば、近接
場光発生用光学系のうちの光源４１は、固定側に設けら
れているので、前記探針駆動装置の負荷にならない。し
たがって、本実施の形態によれば、近接場光発生用光学
系の全体を探針駆動装置で駆動する場合に比べて、探針
駆動手段の探針が小さくなり、これにより高速走査が可
能であるとともにコンパクトになる。
探針駆動装置によりカンチレバー２１が移動され、探針
走査型となっているので、大面積の試料や質量の大きい
試料の観察が可能となる。近接場光発生用光学系のうち
の光源４１が固定側に設けられているが、前述したよう
に前記探針駆動装置により探針２１ａが走査されても、
常に近接場光発生用の光が探針２１ａの背面上に集光さ
れることになる。そして、本実施の形態によれば、近接
場光発生用光学系のうちの光源４１は、固定側に設けら
れているので、前記探針駆動装置の負荷にならない。し
たがって、本実施の形態によれば、近接場光発生用光学
系の全体を探針駆動装置で駆動する場合に比べて、探針
駆動手段の探針が小さくなり、これにより高速走査が可
能であるとともにコンパクトになる。
【００７７】（実施の形態２）次に、本発明の第２の実
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡について、図３
を参照して説明する。
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡について、図３
を参照して説明する。
【００７８】図３は、本発明の第２の実施の形態による
走査型近接場光学顕微鏡を示す概略構成図である。図３
において、図１及び図２中の構成要素と同一又は対応す
る構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
走査型近接場光学顕微鏡を示す概略構成図である。図３
において、図１及び図２中の構成要素と同一又は対応す
る構成要素には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００７９】本実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡が前記第１の実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡と異なる所は、図１中の光源４１並びにレンズ２３，
２４及び光検出器２５，２６が削除され、代わりに、試
料２２を搭載する三角柱状のプリズム７０が試料台とし
て設けられ、光源７１からの光がプリズム７０を介して
試料２２の裏面から試料２２の表面で全反射条件を満た
すように入射するように光源７１がプリズム７０の側方
に配置され、集光レンズ７２及びフォトダイオード等の
光検出器７３が集光レンズ４０の上方に配置されている
点のみである。なお、プリズム７０、光源７１、集光レ
ンズ７２及び光検出器７３は、前記探針走査装置による
カンチレバー２１の移動に対する固定側に設けられてい
る。
鏡が前記第１の実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡と異なる所は、図１中の光源４１並びにレンズ２３，
２４及び光検出器２５，２６が削除され、代わりに、試
料２２を搭載する三角柱状のプリズム７０が試料台とし
て設けられ、光源７１からの光がプリズム７０を介して
試料２２の裏面から試料２２の表面で全反射条件を満た
すように入射するように光源７１がプリズム７０の側方
に配置され、集光レンズ７２及びフォトダイオード等の
光検出器７３が集光レンズ４０の上方に配置されている
点のみである。なお、プリズム７０、光源７１、集光レ
ンズ７２及び光検出器７３は、前記探針走査装置による
カンチレバー２１の移動に対する固定側に設けられてい
る。
【００８０】本実施の形態では、光源７１からの光がプ
リズム７０を介して試料２２の裏面から試料２２の表面
で全反射条件を満たすように入射され、これにより試料
２２の表面近傍に近接場光が発生する。探針２１ａの先
端付近の近接場光が探針２１ａの先端から探針２１ａ内
に入り（すなわち、探針２１ａにより捕捉され）、伝播
光となって探針２１ａを透過し、集光レンズ４０により
実質的な平行光とされる。この実質的な平行光は、集光
レンズ７２により光検出器７３に集光され、光検出器７
３により検出される。なお、カンチレバー２１が所望の
走査範囲内であればいずれの位置に移動しても、探針２
１ａにより捕捉された近接場光が光検出器７３により適
切に受光されるように、集光レンズ７２の口径は集光レ
ンズ４０の口径より大きくされている。
リズム７０を介して試料２２の裏面から試料２２の表面
で全反射条件を満たすように入射され、これにより試料
２２の表面近傍に近接場光が発生する。探針２１ａの先
端付近の近接場光が探針２１ａの先端から探針２１ａ内
に入り（すなわち、探針２１ａにより捕捉され）、伝播
光となって探針２１ａを透過し、集光レンズ４０により
実質的な平行光とされる。この実質的な平行光は、集光
レンズ７２により光検出器７３に集光され、光検出器７
３により検出される。なお、カンチレバー２１が所望の
走査範囲内であればいずれの位置に移動しても、探針２
１ａにより捕捉された近接場光が光検出器７３により適
切に受光されるように、集光レンズ７２の口径は集光レ
ンズ４０の口径より大きくされている。
【００８１】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、前記プリズム７０及び光源７１が、試料２２の
表面に近接場光が発生するように試料裏面から全反射条
件で光を照射する近接場光発生用光学系を構成してい
る。また、集光レンズ４０，７２及び光検出器７３が探
針２１ａにより捕捉された近接場光を検出する近接場光
検出手段を構成しており、特に、集光レンズ７２及び光
検出器７３が集光レンズ４０により実質的な平行光にさ
れた近接場光を検出する検出手段を構成している。な
お、プリズム７０の形状は三角柱に限定されるものでは
ない。
態では、前記プリズム７０及び光源７１が、試料２２の
表面に近接場光が発生するように試料裏面から全反射条
件で光を照射する近接場光発生用光学系を構成してい
る。また、集光レンズ４０，７２及び光検出器７３が探
針２１ａにより捕捉された近接場光を検出する近接場光
検出手段を構成しており、特に、集光レンズ７２及び光
検出器７３が集光レンズ４０により実質的な平行光にさ
れた近接場光を検出する検出手段を構成している。な
お、プリズム７０の形状は三角柱に限定されるものでは
ない。
【００８２】本実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡は、前記第１の実施の形態による走査型近接場光学顕
微鏡が探針２１ａ側から近接場光が発生するタイプであ
るのに対し、試料２２側から近接場光が発生するタイプ
であるが、本実施の形態によっても前記第１の実施の形
態と同様の利点が得られる。すなわち、本実施の形態に
おいても、探針駆動装置によりカンチレバー２１が移動
され、探針走査型となっているので、大面積の試料や質
量の大きい試料の観察が可能となる。近接場光検出手段
のうちの集光レンズ７２及び光検出器７３が固定側に設
けられているが、近接場光検出手段のうちの集光レンズ
４０は、光軸方向が実質的に変わらずに探針駆動装置に
よるカンチレバー２１の移動に実質的に追従して移動す
る。そして、集光レンズ４０は、その焦点が探針２１ａ
の背面と実質的に一致するように配置され、探針２１ａ
により捕捉された近接場光を実質的な平行光にする。集
光レンズ７２及び光検出器７３は、この実質的な平行光
となった近接場光を検出する。このため、探針駆動装置
により探針２１ａが走査されても、常に近接場光が検出
されることになる。そして、本実施の形態によれば、近
接場光検出手段のうちの集光レンズ７２及び光検出器７
３は、固定側に設けられているので、探針駆動装置の負
荷にならない。したがって、本実施の形態によれば、近
接場光検出手段の全体を探針駆動装置で駆動する場合に
比べて、探針駆動装置の負荷が小さくなり、これにより
高速走査が可能であるとともにコンパクトになる。
鏡は、前記第１の実施の形態による走査型近接場光学顕
微鏡が探針２１ａ側から近接場光が発生するタイプであ
るのに対し、試料２２側から近接場光が発生するタイプ
であるが、本実施の形態によっても前記第１の実施の形
態と同様の利点が得られる。すなわち、本実施の形態に
おいても、探針駆動装置によりカンチレバー２１が移動
され、探針走査型となっているので、大面積の試料や質
量の大きい試料の観察が可能となる。近接場光検出手段
のうちの集光レンズ７２及び光検出器７３が固定側に設
けられているが、近接場光検出手段のうちの集光レンズ
４０は、光軸方向が実質的に変わらずに探針駆動装置に
よるカンチレバー２１の移動に実質的に追従して移動す
る。そして、集光レンズ４０は、その焦点が探針２１ａ
の背面と実質的に一致するように配置され、探針２１ａ
により捕捉された近接場光を実質的な平行光にする。集
光レンズ７２及び光検出器７３は、この実質的な平行光
となった近接場光を検出する。このため、探針駆動装置
により探針２１ａが走査されても、常に近接場光が検出
されることになる。そして、本実施の形態によれば、近
接場光検出手段のうちの集光レンズ７２及び光検出器７
３は、固定側に設けられているので、探針駆動装置の負
荷にならない。したがって、本実施の形態によれば、近
接場光検出手段の全体を探針駆動装置で駆動する場合に
比べて、探針駆動装置の負荷が小さくなり、これにより
高速走査が可能であるとともにコンパクトになる。
【００８３】（実施の形態３）次に、本発明の第３の実
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡について、図４
乃至図６を参照して説明する。
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡について、図４
乃至図６を参照して説明する。
【００８４】図４は、本発明の第３の実施の形態による
走査型近接場光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構
成図である。図４において、図１及び図２中の構成要素
と同一又は対応する構成要素には同一符号を付し、その
説明は省略する。
走査型近接場光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構
成図である。図４において、図１及び図２中の構成要素
と同一又は対応する構成要素には同一符号を付し、その
説明は省略する。
【００８５】本実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡が前記第１の実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡と異なる所は、主として、探針駆動装置の構成及び撓
み検出光学系における導光手段の一部の構成のみであ
り、具体的には以下の点である。
鏡が前記第１の実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡と異なる所は、主として、探針駆動装置の構成及び撓
み検出光学系における導光手段の一部の構成のみであ
り、具体的には以下の点である。
【００８６】本実施の形態では、試料２２と探針２１ａ
との間の位置調整を行うため３つのマイクロメーター８
０で支えられた支持基板８１を備えており、該支持基板
８１が前記第１の実施の形態における前記支持部材（探
針駆動装置によるカンチレバー２１の移動に対する固定
側となる）として用いられている。なお、図１及び図２
には示していないが、前記第１の実施の形態において
も、本実施の形態と同様に、マイクロメーター８０で支
えられた支持基板８１を前記支持部材として用いること
ができる。
との間の位置調整を行うため３つのマイクロメーター８
０で支えられた支持基板８１を備えており、該支持基板
８１が前記第１の実施の形態における前記支持部材（探
針駆動装置によるカンチレバー２１の移動に対する固定
側となる）として用いられている。なお、図１及び図２
には示していないが、前記第１の実施の形態において
も、本実施の形態と同様に、マイクロメーター８０で支
えられた支持基板８１を前記支持部材として用いること
ができる。
【００８７】また、本実施の形態では、前記探針駆動装
置は、一端が支持基板８１に固定されＸＹ平面において
変位可能なバイモルフ型圧電駆動部材８３と、所定の伸
縮方向に伸縮可能であって、前記伸縮方向がＺ方向とな
るように、前記伸縮方向の一端（図４では上端）が図示
しない断面逆Ｌ字状の固定部材を介してバイモルフ型圧
電駆動部材８３の他端に固定された圧電駆動部材８４
と、を備えている。圧電駆動部材８４の他端には、カン
チレバーホルダー３６を介してカンチレバー２１が固定
されている。
置は、一端が支持基板８１に固定されＸＹ平面において
変位可能なバイモルフ型圧電駆動部材８３と、所定の伸
縮方向に伸縮可能であって、前記伸縮方向がＺ方向とな
るように、前記伸縮方向の一端（図４では上端）が図示
しない断面逆Ｌ字状の固定部材を介してバイモルフ型圧
電駆動部材８３の他端に固定された圧電駆動部材８４
と、を備えている。圧電駆動部材８４の他端には、カン
チレバーホルダー３６を介してカンチレバー２１が固定
されている。
【００８８】バイモルフ型圧電駆動部材８３は、電極を
挟んで２枚の板状の圧電体を貼り合わせ、当該貼り合わ
せ面と相対する前記２枚の圧電体のそれぞれの面に電極
を形成した構造を有している。本実施の形態では、バイ
モルフ型圧電駆動部材８３が撓んでいない場合に前記貼
り合わせ面がＸＺ平面と平行となるように配置されてお
り、それぞれの圧電体に同方向の電圧を印加した場合に
は、２枚の圧電体が両方ともＸ方向に伸縮し、バイモル
フ型圧電駆動部材８３は全体としてＸ方向に伸縮する。
また、それぞれの圧電体に異なる方向の電圧を印加した
場合には、一方の圧電体がＸ方向に収縮するとともに他
方の圧電体がＸ方向に伸張することによって、バイモル
フ型圧電駆動部材８３が全体としてＸＹ面において撓む
（すなわち、湾曲する）。バイモルフ型圧電駆動部材８
３は、このようにして前記他端をＹ方向に振ることもで
きる圧電駆動部材である。本実施の形態では、このバイ
モルフ型圧電駆動部材８３を用いて、試料２２の表面と
平行なＸＹ平面において探針２１ａを駆動することを可
能としている。一方、圧電駆動部材８４は、前述した図
１中の圧電駆動部材３５と同様の部材である。
挟んで２枚の板状の圧電体を貼り合わせ、当該貼り合わ
せ面と相対する前記２枚の圧電体のそれぞれの面に電極
を形成した構造を有している。本実施の形態では、バイ
モルフ型圧電駆動部材８３が撓んでいない場合に前記貼
り合わせ面がＸＺ平面と平行となるように配置されてお
り、それぞれの圧電体に同方向の電圧を印加した場合に
は、２枚の圧電体が両方ともＸ方向に伸縮し、バイモル
フ型圧電駆動部材８３は全体としてＸ方向に伸縮する。
また、それぞれの圧電体に異なる方向の電圧を印加した
場合には、一方の圧電体がＸ方向に収縮するとともに他
方の圧電体がＸ方向に伸張することによって、バイモル
フ型圧電駆動部材８３が全体としてＸＹ面において撓む
（すなわち、湾曲する）。バイモルフ型圧電駆動部材８
３は、このようにして前記他端をＹ方向に振ることもで
きる圧電駆動部材である。本実施の形態では、このバイ
モルフ型圧電駆動部材８３を用いて、試料２２の表面と
平行なＸＹ平面において探針２１ａを駆動することを可
能としている。一方、圧電駆動部材８４は、前述した図
１中の圧電駆動部材３５と同様の部材である。
【００８９】また、本実施の形態では、前記撓み検出光
学系は、レーザー光源９０ａと、コリメータレンズ９０
ｂと、４分割ポジションセンサーフォトダイオード９１
と、偏光ビームスプリッター９３と、１／４波長板９４
と、第１の光路変換部材９５と、第２の光路変換部材９
６と、第３の光路変換部材９７と、を有している。
学系は、レーザー光源９０ａと、コリメータレンズ９０
ｂと、４分割ポジションセンサーフォトダイオード９１
と、偏光ビームスプリッター９３と、１／４波長板９４
と、第１の光路変換部材９５と、第２の光路変換部材９
６と、第３の光路変換部材９７と、を有している。
【００９０】前記素子９０ａ，９０ｂ，９１，９３，９
４は、図面には示していないが、それぞれ支持基板８１
に位置調整できるように固定されている。レーザー光源
９０ａ及びコリメータレンズ９０ｂは、図１中のレーザ
ー光源５０に相当しており、レーザー光源５０にはコリ
メータレンズも内臓されている。コリメータレンズ９０
ｂは、焦点がカンチレバー２１の梁部２１ｂ上で結ぶよ
うな光学系である。また、４分割ポジションセンサーフ
ォトダイオード９１、偏光ビームスプリッター９３及び
１／４波長板９４は、それぞれ図１中の４分割ポジショ
ンセンサーフォトダイオード５１、偏光ビームスプリッ
ター５３及び１／４波長板５４に相当している。ただ
し、偏光ビームスプリッター５３は、レーザー光源９０
ａからの直線偏光のレーザー光１０１を反射し、その偏
光面と直交する直線偏光を透過させるように設定されて
いる。
４は、図面には示していないが、それぞれ支持基板８１
に位置調整できるように固定されている。レーザー光源
９０ａ及びコリメータレンズ９０ｂは、図１中のレーザ
ー光源５０に相当しており、レーザー光源５０にはコリ
メータレンズも内臓されている。コリメータレンズ９０
ｂは、焦点がカンチレバー２１の梁部２１ｂ上で結ぶよ
うな光学系である。また、４分割ポジションセンサーフ
ォトダイオード９１、偏光ビームスプリッター９３及び
１／４波長板９４は、それぞれ図１中の４分割ポジショ
ンセンサーフォトダイオード５１、偏光ビームスプリッ
ター５３及び１／４波長板５４に相当している。ただ
し、偏光ビームスプリッター５３は、レーザー光源９０
ａからの直線偏光のレーザー光１０１を反射し、その偏
光面と直交する直線偏光を透過させるように設定されて
いる。
【００９１】第１乃至第３の光路変換部材９５〜９７と
して反射鏡が用いられているが、プリズム等を用いるこ
ともできる。第１の光路変換部材９５は、反射面を有し
ており、該反射面がバイモルフ型圧電駆動部材８３の全
長の略中心位置上に位置するように、バイモルフ型圧電
駆動部材８３の全長の前記略中心位置に対して固定され
ている。第２の光路変換部材９６は、支持腕９８を介し
てバイモルフ型圧電駆動部材８３の前記他端に固定され
ている。第１及び第２の光路変換部材９５，９６は、レ
ーザー光源９０ａからの照射光であるレーザー光１０１
が第１及び第２の光路変換部材９５，９６を順次経てカ
ンチレバー２１の梁部２１ｂに略垂直に照射されるとと
もに、前記カンチレバー２１からの反射光であるレーザ
ー光１０２が当該経路とは逆の経路を経て４分割ポジシ
ョンセンサーフォトダイオード９１に受光され、かつ、
レーザー光１０１が第１の光路変換部材９５を経た後に
ＸＹ平面と平行な方向（本実施の形態では、バイモルフ
型圧電駆動部材８３が撓んでいない場合にはＸ方向）に
進むように、配置されている。なお、カンチレバー２１
はその梁部２１ｂがＸＹ平面に対して若干傾くようにバ
イモルフ型圧電駆動部材８３の前記他端に対して固定さ
れているので、レーザー光１０１は第２の光路変換部材
９６を経た後にＺ方向に対して若干傾いた方向に進ん
で、カンチレバー２１の梁部２１ｂに照射されるように
なっている。第３の光路変換部材９７は、レーザー光１
０１を第１の光路変換部材９５に照射するとともに、第
１の光路変換部材９５を反射したレーザー光１０２を４
分割ポジションセンサーフォトダイオード９１へ向かわ
せるように、配置されている。すなわち、本実施の形態
では、第３の光路変換部材９７は、バイモルフ型圧電駆
動部材８３の長手方向（Ｘ方向）での中央から圧電駆動
部材８４側の位置で、かつ、バイモルフ型圧電駆動部材
８３の直上において、支持基板８１に固定されている。
なお、第３の光路変換部材９７を取り除いてもよいが、
本実施の形態のように第３の光路変換部材９７を設けれ
ば、レーザー光源９０ａや４分割ポジションセンサーフ
ォトダイオード９１等を、レーザー光源９０ａから第１
の光路変換部材９５にレーザー光１０１を直接照射した
り第１の光路変換部材９５からのレーザー光１０２を４
分割ポジションセンサーフォトダイオード９１に直接照
射したりできる位置に配置しなくても構わなくなり、任
意の位置に配置することが可能となる。
して反射鏡が用いられているが、プリズム等を用いるこ
ともできる。第１の光路変換部材９５は、反射面を有し
ており、該反射面がバイモルフ型圧電駆動部材８３の全
長の略中心位置上に位置するように、バイモルフ型圧電
駆動部材８３の全長の前記略中心位置に対して固定され
ている。第２の光路変換部材９６は、支持腕９８を介し
てバイモルフ型圧電駆動部材８３の前記他端に固定され
ている。第１及び第２の光路変換部材９５，９６は、レ
ーザー光源９０ａからの照射光であるレーザー光１０１
が第１及び第２の光路変換部材９５，９６を順次経てカ
ンチレバー２１の梁部２１ｂに略垂直に照射されるとと
もに、前記カンチレバー２１からの反射光であるレーザ
ー光１０２が当該経路とは逆の経路を経て４分割ポジシ
ョンセンサーフォトダイオード９１に受光され、かつ、
レーザー光１０１が第１の光路変換部材９５を経た後に
ＸＹ平面と平行な方向（本実施の形態では、バイモルフ
型圧電駆動部材８３が撓んでいない場合にはＸ方向）に
進むように、配置されている。なお、カンチレバー２１
はその梁部２１ｂがＸＹ平面に対して若干傾くようにバ
イモルフ型圧電駆動部材８３の前記他端に対して固定さ
れているので、レーザー光１０１は第２の光路変換部材
９６を経た後にＺ方向に対して若干傾いた方向に進ん
で、カンチレバー２１の梁部２１ｂに照射されるように
なっている。第３の光路変換部材９７は、レーザー光１
０１を第１の光路変換部材９５に照射するとともに、第
１の光路変換部材９５を反射したレーザー光１０２を４
分割ポジションセンサーフォトダイオード９１へ向かわ
せるように、配置されている。すなわち、本実施の形態
では、第３の光路変換部材９７は、バイモルフ型圧電駆
動部材８３の長手方向（Ｘ方向）での中央から圧電駆動
部材８４側の位置で、かつ、バイモルフ型圧電駆動部材
８３の直上において、支持基板８１に固定されている。
なお、第３の光路変換部材９７を取り除いてもよいが、
本実施の形態のように第３の光路変換部材９７を設けれ
ば、レーザー光源９０ａや４分割ポジションセンサーフ
ォトダイオード９１等を、レーザー光源９０ａから第１
の光路変換部材９５にレーザー光１０１を直接照射した
り第１の光路変換部材９５からのレーザー光１０２を４
分割ポジションセンサーフォトダイオード９１に直接照
射したりできる位置に配置しなくても構わなくなり、任
意の位置に配置することが可能となる。
【００９２】ここで、このように構成された撓み検出光
学系の動作について説明する。レーザー光源９０ａから
のレーザー光１０１は偏光しているため、コリメータレ
ンズ９０ｂを透過した後に偏光ビームスプリッター９３
で反射され、１／４波長板９４により円偏光となる。円
偏光となったレーザー光１０１は、第３の光路変換部材
９７、第１の光路変換部材９５及び第２の光路変換部材
９６を順次反射し、カンチレバー２１の梁部２１ｂに略
垂直に入射する。カンチレバー２１の梁部２１ｂ上で反
射されたレーザー光１０２は、再び第２の光路変換部材
９６、第１の光路変換部材９５及び第３の光路変換部材
９７により順次反射され、１／４波長板９４を透過す
る。ここでレーザー光１０２の偏光面は、１／４波長板
９４により、入射レーザー光１０１の偏光面と直交した
偏光面となる。その偏光面を有するレーザー光１０２
は、偏光ビームスプリッター５３を透過し、光検出器で
ある４分割ポジションセンサーダイオード９１に入射す
る。そして、４分割ポジションセンサーフォトダイオー
ド９１におけるレーザー光１０２の入射位置がカンチレ
バー２１の撓み量に応じて変化するので、光てこ法の原
理に従って、４分割ポジションセンサーフォトダイオー
ド９１からカンチレバー２１の撓み量を示す検出信号を
得ることができる。
学系の動作について説明する。レーザー光源９０ａから
のレーザー光１０１は偏光しているため、コリメータレ
ンズ９０ｂを透過した後に偏光ビームスプリッター９３
で反射され、１／４波長板９４により円偏光となる。円
偏光となったレーザー光１０１は、第３の光路変換部材
９７、第１の光路変換部材９５及び第２の光路変換部材
９６を順次反射し、カンチレバー２１の梁部２１ｂに略
垂直に入射する。カンチレバー２１の梁部２１ｂ上で反
射されたレーザー光１０２は、再び第２の光路変換部材
９６、第１の光路変換部材９５及び第３の光路変換部材
９７により順次反射され、１／４波長板９４を透過す
る。ここでレーザー光１０２の偏光面は、１／４波長板
９４により、入射レーザー光１０１の偏光面と直交した
偏光面となる。その偏光面を有するレーザー光１０２
は、偏光ビームスプリッター５３を透過し、光検出器で
ある４分割ポジションセンサーダイオード９１に入射す
る。そして、４分割ポジションセンサーフォトダイオー
ド９１におけるレーザー光１０２の入射位置がカンチレ
バー２１の撓み量に応じて変化するので、光てこ法の原
理に従って、４分割ポジションセンサーフォトダイオー
ド９１からカンチレバー２１の撓み量を示す検出信号を
得ることができる。
【００９３】ここで、バイモルフ型圧電駆動部材８３を
駆動させた場合に第１乃至第３の光路変換部材９５〜９
７がどのような働きをするかについて、説明する。
駆動させた場合に第１乃至第３の光路変換部材９５〜９
７がどのような働きをするかについて、説明する。
【００９４】まず、バイモルフ型圧電駆動部材８３を撓
ませることによって駆動させ、カンチレバー２１（すな
わち、探針２１ａ）を移動させた場合について、図５を
参照して説明する。図５は、バイモルフ型圧電駆動部材
８３を動作させた場合の状態を模式的に表した図であ
る。図５（ａ）は、バイモルフ型圧電駆動部材８３を撓
ませた状態を模式的に表した図である。図５（ｂ）は、
バイモルフ型圧電駆動部材８３が撓んだときの曲率半径
をＲ1とし、曲率半径Ｒ1の中心をＯ1とし、第１の光路
変換部材９５とその第１の光路変換部材９５に入射され
るレーザー光１０１の光軸とその第１の光路変換部材９
５によって反射されたレーザー光１０１の光軸との関係
を示した図である。図５では、第１の反射部材９５の反
射面の位置をＭ1とし、バイモルフ型圧電駆動部材８３
の支持基板４に固定された固定端と第１の反射部材１０
までの距離をｄ1とし、バイモルフ型圧電駆動部材８３
の他端をＢ1としている。
ませることによって駆動させ、カンチレバー２１（すな
わち、探針２１ａ）を移動させた場合について、図５を
参照して説明する。図５は、バイモルフ型圧電駆動部材
８３を動作させた場合の状態を模式的に表した図であ
る。図５（ａ）は、バイモルフ型圧電駆動部材８３を撓
ませた状態を模式的に表した図である。図５（ｂ）は、
バイモルフ型圧電駆動部材８３が撓んだときの曲率半径
をＲ1とし、曲率半径Ｒ1の中心をＯ1とし、第１の光路
変換部材９５とその第１の光路変換部材９５に入射され
るレーザー光１０１の光軸とその第１の光路変換部材９
５によって反射されたレーザー光１０１の光軸との関係
を示した図である。図５では、第１の反射部材９５の反
射面の位置をＭ1とし、バイモルフ型圧電駆動部材８３
の支持基板４に固定された固定端と第１の反射部材１０
までの距離をｄ1とし、バイモルフ型圧電駆動部材８３
の他端をＢ1としている。
【００９５】バイモルフ型圧電駆動部材８３の曲率半径
Ｒ1のときのＡ1Ｏ1Ｂ1の角度を２θ 1とすると、このと
き、第１の反射部材９５の反射面の角度変化は、図５
（ｂ）で示されたＭ1とＯ1を結ぶ線とＡ1とＯ1を結ぶ線
とがなす角度と同じになる。よって、第１の光路変換部
材９５は、θ1傾くことになる。第１の光路変換部材９
５がθ1傾くと、第１の光路変換部材９５の入射光の光
軸と反射光の光軸のなす角度は２θ1となり、反射光の
光軸は、曲率半径Ｒ1で撓んでいるバイモルフ型圧電駆
動部材８３の他端Ｂ1における接線と同じになる。
Ｒ1のときのＡ1Ｏ1Ｂ1の角度を２θ 1とすると、このと
き、第１の反射部材９５の反射面の角度変化は、図５
（ｂ）で示されたＭ1とＯ1を結ぶ線とＡ1とＯ1を結ぶ線
とがなす角度と同じになる。よって、第１の光路変換部
材９５は、θ1傾くことになる。第１の光路変換部材９
５がθ1傾くと、第１の光路変換部材９５の入射光の光
軸と反射光の光軸のなす角度は２θ1となり、反射光の
光軸は、曲率半径Ｒ1で撓んでいるバイモルフ型圧電駆
動部材８３の他端Ｂ1における接線と同じになる。
【００９６】つまり、バイモルフ型圧電駆動部材８３の
撓みがどのくらいになっても、第１の光路変換部材９５
からの反射光の光軸は、バイモルフ型圧電駆動部材８３
の他端Ｂ1における接線と平行になり、第１の光路変換
部材９５からの反射光は、バイモルフ型圧電駆動部材８
３の延長上に設けられた第２の光路変換部材９６の同じ
ところに入射することができるということである。
撓みがどのくらいになっても、第１の光路変換部材９５
からの反射光の光軸は、バイモルフ型圧電駆動部材８３
の他端Ｂ1における接線と平行になり、第１の光路変換
部材９５からの反射光は、バイモルフ型圧電駆動部材８
３の延長上に設けられた第２の光路変換部材９６の同じ
ところに入射することができるということである。
【００９７】ところで、バイモルフ型圧電駆動部材８３
を長手方向（Ｘ方向）に駆動した場合は、第１の光路変
換部材９５からの反射光の光軸とバイモルフ型圧電駆動
部材８３の軸とは平行であるので、バイモルフ型圧電駆
動部材８３の他端Ｂ1に対して固定された第２の光路変
換部材９６には、必ず第１の光路変換部材９５からの反
射光が照射される。
を長手方向（Ｘ方向）に駆動した場合は、第１の光路変
換部材９５からの反射光の光軸とバイモルフ型圧電駆動
部材８３の軸とは平行であるので、バイモルフ型圧電駆
動部材８３の他端Ｂ1に対して固定された第２の光路変
換部材９６には、必ず第１の光路変換部材９５からの反
射光が照射される。
【００９８】ところで、前述したように、第１の光路変
換部材９５と第２の光路変換部材９６だけでは、レーザ
ー光源９０ａを支持基板４に固定してカンチレバー２１
に光を照射することが困難であるので、本実施の形態で
は、更にバイモルフ型圧電駆動部材８３の直上に配置し
た第３の光路変換部材９７を支持基板８１に設けてい
る。そして、本実施の形態では、この第３の光路変換部
材９７を使い、光をほぼＸ方向になるように第１の光路
変換部材９５に入射させている。そのことについて、次
に図６を参照して説明する。
換部材９５と第２の光路変換部材９６だけでは、レーザ
ー光源９０ａを支持基板４に固定してカンチレバー２１
に光を照射することが困難であるので、本実施の形態で
は、更にバイモルフ型圧電駆動部材８３の直上に配置し
た第３の光路変換部材９７を支持基板８１に設けてい
る。そして、本実施の形態では、この第３の光路変換部
材９７を使い、光をほぼＸ方向になるように第１の光路
変換部材９５に入射させている。そのことについて、次
に図６を参照して説明する。
【００９９】バイモルフ型圧電駆動部材８３が撓むこと
によって、第１の光路変換部材９５がＸＹ平面上におい
てθの角度変化したときの状態を、模式的に図６に示
す。図６（ａ）は、第１の光路変換部材９５の反射面の
法線上から見たときの模式図である。図６（ｂ）は、Ｘ
Ｙ平面の法線上から見たときの模式図である。図６の
（ｃ）は斜視したときの模式図である。図６において、
Ｏは第１の光路変換部材９５の受光位置である。Ｏ’は
ＸＹ平面に対する法線上の点であり、Ｏから発した法線
上である。ＢＯはＸＹ平面に射影した入射光軸を示して
おり、ＤＯはＸＹ平面上に射影した第１の光路変換部材
９５の反射面からの法線を示している。また、ＯＣは第
１の光路変換部材９５によって反射された反射光の光軸
を示している。ＡＯは第３の光路変換部材９７によって
反射された光が第１の光路変換部材９５に入射する光軸
を示しており、ＥＦＯで形成される面は、第１の光路変
換部材の反射面に対して垂直な面を示している。点
Ｏ’，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，ＦはそれぞれＯから等しい
距離にある。ここでは、説明上の便宜上、Ｏからこれら
の各点までの距離を１とする。
によって、第１の光路変換部材９５がＸＹ平面上におい
てθの角度変化したときの状態を、模式的に図６に示
す。図６（ａ）は、第１の光路変換部材９５の反射面の
法線上から見たときの模式図である。図６（ｂ）は、Ｘ
Ｙ平面の法線上から見たときの模式図である。図６の
（ｃ）は斜視したときの模式図である。図６において、
Ｏは第１の光路変換部材９５の受光位置である。Ｏ’は
ＸＹ平面に対する法線上の点であり、Ｏから発した法線
上である。ＢＯはＸＹ平面に射影した入射光軸を示して
おり、ＤＯはＸＹ平面上に射影した第１の光路変換部材
９５の反射面からの法線を示している。また、ＯＣは第
１の光路変換部材９５によって反射された反射光の光軸
を示している。ＡＯは第３の光路変換部材９７によって
反射された光が第１の光路変換部材９５に入射する光軸
を示しており、ＥＦＯで形成される面は、第１の光路変
換部材の反射面に対して垂直な面を示している。点
Ｏ’，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，ＦはそれぞれＯから等しい
距離にある。ここでは、説明上の便宜上、Ｏからこれら
の各点までの距離を１とする。
【０１００】バイモルフ型圧電駆動部材８３が駆動した
ことにより、第１の光路変換部材９５がθ角度変化した
とき、第１の光路変換部材９５の反射面の法線がＥＯか
らＦＯになる。これに従い、第１の光路変換部材９５を
反射した反射光の光軸が、ＢＯ方向からＯＣ方向にな
る。ところで、ＯＣとＤＯとがなす角度をθ’とする
と、θ’はθより小さくなる。その理由について、図６
（ａ）を用いて説明する。入射する光の光軸ＡＯと第１
の光路変換部材９５の反射面の法線ＦＯのなす角度と、
反射した光の光軸ＯＣと法線ＦＯとのなす角度とは等し
い。この入射光軸ＡＯと反射光軸ＯＣとをそれぞれＸＹ
平面上に射影投射したときのそれぞれのＤＯに対する角
度は異なってしまう。このことからθに比べθ’は小さ
くなる。
ことにより、第１の光路変換部材９５がθ角度変化した
とき、第１の光路変換部材９５の反射面の法線がＥＯか
らＦＯになる。これに従い、第１の光路変換部材９５を
反射した反射光の光軸が、ＢＯ方向からＯＣ方向にな
る。ところで、ＯＣとＤＯとがなす角度をθ’とする
と、θ’はθより小さくなる。その理由について、図６
（ａ）を用いて説明する。入射する光の光軸ＡＯと第１
の光路変換部材９５の反射面の法線ＦＯのなす角度と、
反射した光の光軸ＯＣと法線ＦＯとのなす角度とは等し
い。この入射光軸ＡＯと反射光軸ＯＣとをそれぞれＸＹ
平面上に射影投射したときのそれぞれのＤＯに対する角
度は異なってしまう。このことからθに比べθ’は小さ
くなる。
【０１０１】次にθ’の角度をθで表してみる。
【０１０２】第３の光路変換部材９７によって反射され
た光が、第１の光路変換部材９５への入射する光軸とＸ
Ｙ平面とのなす角度をα、入射光軸と弧Ｏ’Ｂとの交点
をＡとし、点Ａと軸ＯＯ’との距離ｄとすると、次式
（１）のように表すことができる。
た光が、第１の光路変換部材９５への入射する光軸とＸ
Ｙ平面とのなす角度をα、入射光軸と弧Ｏ’Ｂとの交点
をＡとし、点Ａと軸ＯＯ’との距離ｄとすると、次式
（１）のように表すことができる。
【０１０３】
【数１】ｄ＝ｃｏｓα ・・・（１） 点ＡをＸＹ平面に射影投射し、そのときの線ＤＯと点
Ａ、及び線ＤＯと点Ｃとの距離をｈとすると、次式
（２）のように表すことができる。
Ａ、及び線ＤＯと点Ｃとの距離をｈとすると、次式
（２）のように表すことができる。
【０１０４】
【数２】 ｈ＝ｓｉｎθ’＝ｄ×ｓｉｎθ ・・・（２） 次に式（１）を式（２）に代入すると、式（３）のよう
になる。
になる。
【０１０５】
【数３】 ｓｉｎθ’＝ｃｏｓα×ｓｉｎθ ・・・（３） ところで、バイモルフ型圧電駆動部材８３の中点におけ
る角度変化は、非常に小さいのでｓｉｎθ＝θ、ｓｉｎ
θ’＝θ’で置き換えると、次式（４）のようになる。
る角度変化は、非常に小さいのでｓｉｎθ＝θ、ｓｉｎ
θ’＝θ’で置き換えると、次式（４）のようになる。
【０１０６】
【数４】θ’＝θ×ｃｏｓα ・・・（４） 第３の光路変換部材９７の位置と試料面からの距離と、
第１の光路変換部材９５の位置と試料面からの距離と
は、第３の光路変換部材９７へ入射させる光軸を第１の
光路変換部材９５へ近づけることで近づけることができ
るので、αを１０度程度とすることができる。ここでα
に１０度を代入すると、次式（５）のように表すことが
できる。
第１の光路変換部材９５の位置と試料面からの距離と
は、第３の光路変換部材９７へ入射させる光軸を第１の
光路変換部材９５へ近づけることで近づけることができ
るので、αを１０度程度とすることができる。ここでα
に１０度を代入すると、次式（５）のように表すことが
できる。
【０１０７】
【数５】θ’＝０．９８θ ・・・（５） この式（５）からわかるように、第１の光路変換部材９
５における入射光軸と反射光軸のＸＹ平面への射影投射
したときの両者のなす角度は、１．９８θとなり、ほぼ
２θに近似した角度となる。
５における入射光軸と反射光軸のＸＹ平面への射影投射
したときの両者のなす角度は、１．９８θとなり、ほぼ
２θに近似した角度となる。
【０１０８】よって、第３の光路変換部材９７からの反
射光を第１の光路変換部材９５へ照射し、第１の光路変
換部材９５からの反射光を第２の光路変換部材９６へ照
射するときに、バイモルフ型圧電駆動部材８３が撓んで
変位した場合に、微妙な光軸のズレが起きるが、至って
微小な誤差のためカンチレバーの撓み量を検出には、影
響が少ない。
射光を第１の光路変換部材９５へ照射し、第１の光路変
換部材９５からの反射光を第２の光路変換部材９６へ照
射するときに、バイモルフ型圧電駆動部材８３が撓んで
変位した場合に、微妙な光軸のズレが起きるが、至って
微小な誤差のためカンチレバーの撓み量を検出には、影
響が少ない。
【０１０９】その影響を減らしたい場合には、光軸のズ
レの大きさはバイモルフ型圧電駆動部材８３の撓み量に
比例して決まるため、図１中の制御部２７に相当する制
御部（図示せず）から圧電駆動部材８４に与えられる制
御信号（バイモルフ型圧電駆動部材８３の撓み量に関す
る信号）に基づいて前記制御部でカンチレバー２１の撓
み量に関する検出データに補正をすればよい。
レの大きさはバイモルフ型圧電駆動部材８３の撓み量に
比例して決まるため、図１中の制御部２７に相当する制
御部（図示せず）から圧電駆動部材８４に与えられる制
御信号（バイモルフ型圧電駆動部材８３の撓み量に関す
る信号）に基づいて前記制御部でカンチレバー２１の撓
み量に関する検出データに補正をすればよい。
【０１１０】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、前記偏光ビームスプリッター９３、１／４波長
板９４、第１乃至第３の光路変換部材９５，９６，９７
が、前記探針駆動装置によるカンチレバー２１の移動に
かかわらず、カンチレバー２１へのレーザー光源９０ａ
からの照射光の光軸が実質的に変わらないとともに、カ
ンチレバー２１の撓み量が一定である場合にカンチレバ
ー２１からの反射光の４分割ポジションセンサーフォト
ダイオード５１における受光位置が実質的に変わらない
ように、前記照射光及び前記反射光を導く導光手段を、
構成している。
態では、前記偏光ビームスプリッター９３、１／４波長
板９４、第１乃至第３の光路変換部材９５，９６，９７
が、前記探針駆動装置によるカンチレバー２１の移動に
かかわらず、カンチレバー２１へのレーザー光源９０ａ
からの照射光の光軸が実質的に変わらないとともに、カ
ンチレバー２１の撓み量が一定である場合にカンチレバ
ー２１からの反射光の４分割ポジションセンサーフォト
ダイオード５１における受光位置が実質的に変わらない
ように、前記照射光及び前記反射光を導く導光手段を、
構成している。
【０１１１】なお、図４中では省略しているが、本実施
の形態による走査型近接場光学顕微鏡も、前記第１の実
施の形態と同様に、図１中のレンズ２３，２４、光検出
器２５，２６、制御部２７、処理部２８、表示部２９、
集光レンズ４０及び光源４１に相当するものを備えてい
る。
の形態による走査型近接場光学顕微鏡も、前記第１の実
施の形態と同様に、図１中のレンズ２３，２４、光検出
器２５，２６、制御部２７、処理部２８、表示部２９、
集光レンズ４０及び光源４１に相当するものを備えてい
る。
【０１１２】なお、集光レンズ４０に相当する集光レン
ズは、バイモルフ型圧電駆動部材８３の前記他端（圧電
駆動部材８４側の端部）に対して固定される。バイモル
フ型圧電駆動部材８３が撓むと、厳密には前記集光レン
ズの光軸の方向が若干変化するが、その変化量は小さい
ので、常に前記集光レンズの焦点はカンチレバー２１の
探針２１ａの背面と実質的に一致した状態を保ち、探針
２１ａの走査中に常に、光源４１に相当する光源からの
光が探針２１ａの背面に集光され、探針２１ａの先端か
ら近接場光が発生することになる。
ズは、バイモルフ型圧電駆動部材８３の前記他端（圧電
駆動部材８４側の端部）に対して固定される。バイモル
フ型圧電駆動部材８３が撓むと、厳密には前記集光レン
ズの光軸の方向が若干変化するが、その変化量は小さい
ので、常に前記集光レンズの焦点はカンチレバー２１の
探針２１ａの背面と実質的に一致した状態を保ち、探針
２１ａの走査中に常に、光源４１に相当する光源からの
光が探針２１ａの背面に集光され、探針２１ａの先端か
ら近接場光が発生することになる。
【０１１３】本実施の形態によっても、前記第１の実施
の形態と同様の利点が得られることは、明らかである。
の形態と同様の利点が得られることは、明らかである。
【０１１４】（実施の形態４）次に、本発明の第４の実
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡について、図図
７を参照して説明する。
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡について、図図
７を参照して説明する。
【０１１５】図７は、本発明の第４の実施の形態による
走査型近接場光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構
成図である。図７において、図４中の構成要素と同一又
は対応する構成要素には同一符号を付し、その説明は省
略する。
走査型近接場光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構
成図である。図７において、図４中の構成要素と同一又
は対応する構成要素には同一符号を付し、その説明は省
略する。
【０１１６】本実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡が前記第３の実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡と異なる所は、主として探針駆動装置の構成及び撓み
検出光学系における導光手段の一部の構成のみであり、
具体的には以下の点である。
鏡が前記第３の実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡と異なる所は、主として探針駆動装置の構成及び撓み
検出光学系における導光手段の一部の構成のみであり、
具体的には以下の点である。
【０１１７】すなわち、本実施の形態では、前記第３の
実施の形態におけるバイモルフ型圧電駆動部材８３及び
圧電駆動部材８４の代わりに、探針駆動装置として、チ
ューブ型圧電駆動部材１１１が設けられている。チュー
ブ型圧電駆動部材１１１は、円筒状等の筒状の形状を有
した圧電体に、内側の面又は外側の面のいずれか一方に
全面的にグランド電極が設けられ、かつ他方の面には例
えば４分割された電極が設けられた構成を有している。
その駆動は、対向する分割電極に、それぞれ正負反対の
電圧を印加することによって筒状の圧電体が横方向に撓
み、これによりＸ方向あるいはＹ方向の走査駆動が行わ
れる。また、Ｚ方向の走査駆動は、分割電極にそれぞれ
同電圧のオフセットを印加することによって、筒状の圧
電体が伸縮変位することによって、実現される。
実施の形態におけるバイモルフ型圧電駆動部材８３及び
圧電駆動部材８４の代わりに、探針駆動装置として、チ
ューブ型圧電駆動部材１１１が設けられている。チュー
ブ型圧電駆動部材１１１は、円筒状等の筒状の形状を有
した圧電体に、内側の面又は外側の面のいずれか一方に
全面的にグランド電極が設けられ、かつ他方の面には例
えば４分割された電極が設けられた構成を有している。
その駆動は、対向する分割電極に、それぞれ正負反対の
電圧を印加することによって筒状の圧電体が横方向に撓
み、これによりＸ方向あるいはＹ方向の走査駆動が行わ
れる。また、Ｚ方向の走査駆動は、分割電極にそれぞれ
同電圧のオフセットを印加することによって、筒状の圧
電体が伸縮変位することによって、実現される。
【０１１８】また、本実施の形態では、図４中の支持基
板８１の代わりに、支持基板１１５，１１６が設けられ
ている。支持基板１１５と支持基板１１６とは、脱着可
能になっている。この支持基板１１５には、前記第３の
実施の形態と同じレーザー光源９０ａ、コリーメータレ
ンズ９０ｂ、偏光ビームスプリッター９３及び１／４波
長板９４が設けられている。また、支持基板１１５に
は、チューブ型圧電駆動部材１１１の軸方向の一端（図
７では上端）が固定されている。チューブ型圧電駆動部
材１１の軸方向はＺ方向と一致している。チューブ型圧
電駆動部材１１１の軸方向の他端には、カンチレバーホ
ルダー３６を介してカンチレバー２１が固定されてい
る。そして、本実施の形態では、レーザー光源９０ａか
らの光を図４中の第３の光路変換部材９７に相当する光
路変換部材１１３に照射する、光路変換部材１１４を有
している。この光路変換部材１１４は、レーザー光源９
０ａからの光を光路変換部材１１３に照射させるだけの
ものであるので、レーザー光源９０ａからの光を直接、
光路変換部材１１３に照射できるように配置すれば、設
けなくても構わない。
板８１の代わりに、支持基板１１５，１１６が設けられ
ている。支持基板１１５と支持基板１１６とは、脱着可
能になっている。この支持基板１１５には、前記第３の
実施の形態と同じレーザー光源９０ａ、コリーメータレ
ンズ９０ｂ、偏光ビームスプリッター９３及び１／４波
長板９４が設けられている。また、支持基板１１５に
は、チューブ型圧電駆動部材１１１の軸方向の一端（図
７では上端）が固定されている。チューブ型圧電駆動部
材１１の軸方向はＺ方向と一致している。チューブ型圧
電駆動部材１１１の軸方向の他端には、カンチレバーホ
ルダー３６を介してカンチレバー２１が固定されてい
る。そして、本実施の形態では、レーザー光源９０ａか
らの光を図４中の第３の光路変換部材９７に相当する光
路変換部材１１３に照射する、光路変換部材１１４を有
している。この光路変換部材１１４は、レーザー光源９
０ａからの光を光路変換部材１１３に照射させるだけの
ものであるので、レーザー光源９０ａからの光を直接、
光路変換部材１１３に照射できるように配置すれば、設
けなくても構わない。
【０１１９】図７中、１１２は図４中の第１の光路変換
部材９５に相当する光路変換部材である。光路変換部材
１１２は、反射面を有しており、該反射面がチューブ型
圧電駆動部材１１１の全長の略中心位置上に位置するよ
うに、チューブ型圧電駆動部材１１１の全長の前記略中
心位置に対して固定されている。そして、光路変換部材
１１２は、レーザー光源９０ａからのレーザー光が光路
変換部材１１２を経てカンチレバー２１の梁部２１ｂに
略垂直に照射されるとともに、カンチレバー２１からの
反射光が当該経路とは逆の経路を経て４分割ポジション
センサーフォトダイオード９１に受光されるように、配
置されている。
部材９５に相当する光路変換部材である。光路変換部材
１１２は、反射面を有しており、該反射面がチューブ型
圧電駆動部材１１１の全長の略中心位置上に位置するよ
うに、チューブ型圧電駆動部材１１１の全長の前記略中
心位置に対して固定されている。そして、光路変換部材
１１２は、レーザー光源９０ａからのレーザー光が光路
変換部材１１２を経てカンチレバー２１の梁部２１ｂに
略垂直に照射されるとともに、カンチレバー２１からの
反射光が当該経路とは逆の経路を経て４分割ポジション
センサーフォトダイオード９１に受光されるように、配
置されている。
【０１２０】本実施の形態では、試料面に対し平行に探
針３を移動させる場合、チューブ型圧電駆動部材１１１
を前記第３の実施の形態におけるバイモルフ型圧電駆動
部材１と同様に撓みを生じさせて探針２１ｂを移動させ
るので、前記第３の実施の形態と同じ原理でレーザー光
源９０ａからの光をカンチレバー３１に照射することが
できる。
針３を移動させる場合、チューブ型圧電駆動部材１１１
を前記第３の実施の形態におけるバイモルフ型圧電駆動
部材１と同様に撓みを生じさせて探針２１ｂを移動させ
るので、前記第３の実施の形態と同じ原理でレーザー光
源９０ａからの光をカンチレバー３１に照射することが
できる。
【０１２１】本実施の形態では、１つの圧電駆動部材で
３次元的に駆動できるチューブ型圧電駆動部材１１１が
用いられているので、図４中の第２の光路変換部材９６
に相当する光路変換部材を設けることなく、レーザー光
源９０ａからの光をカンチレバー２１の梁部２１ｂに照
射することができ、かつカンチレバー２１からの反射光
を４分割ポジションセンサーフォトダイオード１２まで
導くことができる。
３次元的に駆動できるチューブ型圧電駆動部材１１１が
用いられているので、図４中の第２の光路変換部材９６
に相当する光路変換部材を設けることなく、レーザー光
源９０ａからの光をカンチレバー２１の梁部２１ｂに照
射することができ、かつカンチレバー２１からの反射光
を４分割ポジションセンサーフォトダイオード１２まで
導くことができる。
【０１２２】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、前記偏光ビームスプリッター９３、１／４波長
板９４、光路変換部材１１２，１１３，１１４が、前記
探針駆動装置によるカンチレバー２１の移動にかかわら
ず、カンチレバー２１へのレーザー光源９０ａからの照
射光の光軸が実質的に変わらないとともに、カンチレバ
ー２１の撓み量が一定である場合にカンチレバー２１か
らの反射光の４分割ポジションセンサーフォトダイオー
ド９１における受光位置が実質的に変わらないように、
前記照射光及び前記反射光を導く導光手段を、構成して
いる。
態では、前記偏光ビームスプリッター９３、１／４波長
板９４、光路変換部材１１２，１１３，１１４が、前記
探針駆動装置によるカンチレバー２１の移動にかかわら
ず、カンチレバー２１へのレーザー光源９０ａからの照
射光の光軸が実質的に変わらないとともに、カンチレバ
ー２１の撓み量が一定である場合にカンチレバー２１か
らの反射光の４分割ポジションセンサーフォトダイオー
ド９１における受光位置が実質的に変わらないように、
前記照射光及び前記反射光を導く導光手段を、構成して
いる。
【０１２３】なお、図７中では省略しているが、本実施
の形態による走査型近接場光学顕微鏡も、前記第１の実
施の形態と同様に、図１中のレンズ２３，２４、光検出
器２５，２６、制御部２７、処理部２８、表示部２９、
集光レンズ４０及び光源４１に相当するものを備えてい
る。
の形態による走査型近接場光学顕微鏡も、前記第１の実
施の形態と同様に、図１中のレンズ２３，２４、光検出
器２５，２６、制御部２７、処理部２８、表示部２９、
集光レンズ４０及び光源４１に相当するものを備えてい
る。
【０１２４】なお、集光レンズ４０に相当する集光レン
ズは、チューブ型圧電駆動部材１１１の前記他端（図７
では下端）に対して固定される。チューブ型圧電駆動部
材１１１が横方向に撓むと、厳密には前記集光レンズの
光軸の方向が若干変化するが、その変化量は小さいの
で、常に前記集光レンズの焦点はカンチレバー２１の探
針２１ａの背面と実質的に一致した状態を保ち、探針２
１ａの走査中に常に、光源４１に相当する光源からの光
が探針２１ａの背面に集光され、探針２１ａの先端から
近接場光が発生することになる。
ズは、チューブ型圧電駆動部材１１１の前記他端（図７
では下端）に対して固定される。チューブ型圧電駆動部
材１１１が横方向に撓むと、厳密には前記集光レンズの
光軸の方向が若干変化するが、その変化量は小さいの
で、常に前記集光レンズの焦点はカンチレバー２１の探
針２１ａの背面と実質的に一致した状態を保ち、探針２
１ａの走査中に常に、光源４１に相当する光源からの光
が探針２１ａの背面に集光され、探針２１ａの先端から
近接場光が発生することになる。
【０１２５】本実施の形態によっても、前記第１の実施
の形態と同様の利点が得られることは、明らかである。
の形態と同様の利点が得られることは、明らかである。
【０１２６】（実施の形態５）次に、本発明の第５の実
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡について、図図
８乃至図１０を参照して説明する。
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡について、図図
８乃至図１０を参照して説明する。
【０１２７】図８は、本発明の第５の実施の形態による
走査型近接場光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構
成図である。図９はその一部拡大図である。図１０は、
第１の圧電駆動部材１２１に発生する撓み方の説明図で
ある。なお、図８及び図９において、図１、図２及び図
４中の構成要素と同一又は対応する構成要素には同一符
号を付し、その説明は省略する。
走査型近接場光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構
成図である。図９はその一部拡大図である。図１０は、
第１の圧電駆動部材１２１に発生する撓み方の説明図で
ある。なお、図８及び図９において、図１、図２及び図
４中の構成要素と同一又は対応する構成要素には同一符
号を付し、その説明は省略する。
【０１２８】本実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡が前記第３の実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡と異なる所は、主として探針駆動装置の構成及び撓み
検出光学系における導光手段の一部の構成のみであり、
具体的には以下の点である。
鏡が前記第３の実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡と異なる所は、主として探針駆動装置の構成及び撓み
検出光学系における導光手段の一部の構成のみであり、
具体的には以下の点である。
【０１２９】本実施の形態では、前記探針駆動装置は、
前記第３の実施の形態におけるバイモルフ型圧電駆動部
材８３の代わりに、第１及び第２の圧電駆動部材１２
１，１２２を用いて構成されている。すなわち、本実施
の形態では、探針駆動装置は、第１の伸縮方向に伸縮可
能であって、前記第１の伸縮方向が所定平面（図８の場
合、ＸＹ平面）と平行な方向（図８の場合、Ｘ方向）と
なるように、前記第１の伸縮方向の一端が支持基板８１
に固定された第１の圧電駆動部材１２１と、第２の伸縮
方向に伸縮可能であって、前記第２の伸縮方向が前記所
定平面（ＸＹ平面）と平行な方向となるとともに前記第
１の伸縮方向と異なる方向（図８の場合、ＸＹ平面と平
行な方向でかつＸ方向と異なる方向であって、第１及び
第２の圧電駆動部材１２１，１２２が伸縮していなけれ
ばＹ方向）となるように、前記第２の伸縮方向の一端が
前記所定平面（ＸＹ平面）において屈曲可能な第１のヒ
ンジ１２３を介して支持基板８１に固定され、かつ、前
記第２の伸縮方向の他端が前記所定平面（ＸＹ平面）に
おいて屈曲可能な第２のヒンジ１２４を介して更にブロ
ック１２５を介して第１の圧電駆動部材１２１の前記第
１の伸縮方向の他端に固定された第２の圧電駆動部材１
２２と、第３の伸縮方向に伸縮可能な第３の圧電駆動部
材８４であって、前記第３の伸縮方向が、前記所定平面
（ＸＹ平面）と交差する方向（図８の場合、Ｚ方向）と
なるように、前記第３の伸縮方向の一端がブロック１２
５及び断面逆Ｌ字状の固定部材（図示せず）を介して第
１の圧電駆動部材１２１の前記第１の伸縮方向の前記他
端に固定された第３の圧電駆動部材８４と、を備えてい
る。第３の圧電駆動部材８４の前記第３の伸縮方向の他
端には、カンチレバーホルダー３６を介してカンチレバ
ー２１が固定されている。第１乃至第３の圧電駆動部材
１２１，１２２，８４は、前述した図１中の圧電駆動部
材３５と同様の部材である。
前記第３の実施の形態におけるバイモルフ型圧電駆動部
材８３の代わりに、第１及び第２の圧電駆動部材１２
１，１２２を用いて構成されている。すなわち、本実施
の形態では、探針駆動装置は、第１の伸縮方向に伸縮可
能であって、前記第１の伸縮方向が所定平面（図８の場
合、ＸＹ平面）と平行な方向（図８の場合、Ｘ方向）と
なるように、前記第１の伸縮方向の一端が支持基板８１
に固定された第１の圧電駆動部材１２１と、第２の伸縮
方向に伸縮可能であって、前記第２の伸縮方向が前記所
定平面（ＸＹ平面）と平行な方向となるとともに前記第
１の伸縮方向と異なる方向（図８の場合、ＸＹ平面と平
行な方向でかつＸ方向と異なる方向であって、第１及び
第２の圧電駆動部材１２１，１２２が伸縮していなけれ
ばＹ方向）となるように、前記第２の伸縮方向の一端が
前記所定平面（ＸＹ平面）において屈曲可能な第１のヒ
ンジ１２３を介して支持基板８１に固定され、かつ、前
記第２の伸縮方向の他端が前記所定平面（ＸＹ平面）に
おいて屈曲可能な第２のヒンジ１２４を介して更にブロ
ック１２５を介して第１の圧電駆動部材１２１の前記第
１の伸縮方向の他端に固定された第２の圧電駆動部材１
２２と、第３の伸縮方向に伸縮可能な第３の圧電駆動部
材８４であって、前記第３の伸縮方向が、前記所定平面
（ＸＹ平面）と交差する方向（図８の場合、Ｚ方向）と
なるように、前記第３の伸縮方向の一端がブロック１２
５及び断面逆Ｌ字状の固定部材（図示せず）を介して第
１の圧電駆動部材１２１の前記第１の伸縮方向の前記他
端に固定された第３の圧電駆動部材８４と、を備えてい
る。第３の圧電駆動部材８４の前記第３の伸縮方向の他
端には、カンチレバーホルダー３６を介してカンチレバ
ー２１が固定されている。第１乃至第３の圧電駆動部材
１２１，１２２，８４は、前述した図１中の圧電駆動部
材３５と同様の部材である。
【０１３０】前記探針駆動装置がこのように構成されて
いるので、第２の圧電駆動部材１２２が伸縮すると、第
１の圧電駆動部材１２１がＸＹ平面において撓むことに
なる。また、第１の圧電駆動部材１２１が伸縮したとき
は、ヒンジ１２３，１２４が屈曲することで、第２の圧
電駆動部材１２２は撓まないことになる。
いるので、第２の圧電駆動部材１２２が伸縮すると、第
１の圧電駆動部材１２１がＸＹ平面において撓むことに
なる。また、第１の圧電駆動部材１２１が伸縮したとき
は、ヒンジ１２３，１２４が屈曲することで、第２の圧
電駆動部材１２２は撓まないことになる。
【０１３１】なお、ヒンジ１２３，１２４は、例えば、
直方体の金属物に放電加工又は切削加工により、中央部
がくびれた形状のＩ字型に加工した構成とすることがで
きる。このような形状にすることにより、容易にヒンジ
１２３，１２４の中央部が屈曲し易くなる。このヒンジ
１２３，１２４に用いる金属としては、アルミニウム、
鉄、ニッケル等を用いることができる。また、ヒンジ１
２３，１２４は、図示された形状の物以外でも、少なく
とも２方向に屈曲可能な形状のものであれば構わない。
例えば、原子の大きさレベルの精度を有した蝶番や、コ
イルバネのようなものでも構わない。
直方体の金属物に放電加工又は切削加工により、中央部
がくびれた形状のＩ字型に加工した構成とすることがで
きる。このような形状にすることにより、容易にヒンジ
１２３，１２４の中央部が屈曲し易くなる。このヒンジ
１２３，１２４に用いる金属としては、アルミニウム、
鉄、ニッケル等を用いることができる。また、ヒンジ１
２３，１２４は、図示された形状の物以外でも、少なく
とも２方向に屈曲可能な形状のものであれば構わない。
例えば、原子の大きさレベルの精度を有した蝶番や、コ
イルバネのようなものでも構わない。
【０１３２】また、本実施の形態では、前記撓み検出光
学系は、前記第３の実施の形態と同様に、レーザー光源
９０ａと、コリメータレンズ９０ｂと、４分割ポジショ
ンセンサーフォトダイオード９１と、偏光ビームスプリ
ッター９３と、１／４波長板９４と、第１の光路変換部
材９５と、第２の光路変換部材９６と、第３の光路変換
部材９７と、を有している。
学系は、前記第３の実施の形態と同様に、レーザー光源
９０ａと、コリメータレンズ９０ｂと、４分割ポジショ
ンセンサーフォトダイオード９１と、偏光ビームスプリ
ッター９３と、１／４波長板９４と、第１の光路変換部
材９５と、第２の光路変換部材９６と、第３の光路変換
部材９７と、を有している。
【０１３３】本実施の形態では、第１の光路変換部材９
５は、その反射面が第１の圧電駆動部材１２１の全長の
略中心位置上に位置するように、第１の圧電駆動部材１
２１の全長の前記略中心位置に対して固定されている。
第２の光路変換部材９６は、ブロック１２５及びこれに
設けられた支持腕９８を介して第１の圧電駆動部材１２
１の前記他端に固定されている。第１及び第２の光路変
換部材９５，９６は、レーザー光源９０ａからの照射光
であるレーザー光１０１が第１及び第２の光路変換部材
９５，９６を順次経てカンチレバー２１の梁部２１ｂに
略垂直に照射されるとともに、前記カンチレバー２１か
らの反射光であるレーザー光１０２が当該経路とは逆の
経路を経て４分割ポジションセンサーフォトダイオード
９１に受光され、かつ、レーザー光１０１が第１の光路
変換部材９５を経た後にＸＹ平面と平行な方向（本実施
の形態では、第２の圧電駆動部材１２２が伸縮していな
い場合、すなわち、第１の圧電駆動部材１２１の第１の
伸縮方向がＸ方向である場合には、Ｘ方向）に進むよう
に、配置されている。なお、カンチレバー２１はその梁
部２１ｂがＸＹ平面に対して若干傾くように第１の圧電
駆動部材１２１の前記他端に対して固定されているの
で、レーザー光１０１は第２の光路変換部材９６を経た
後にＺ方向に対して若干傾いた方向に進んで、カンチレ
バー２１の梁部２１ｂに照射されるようになっている。
第３の光路変換部材９７は、レーザー光１０１を第１の
光路変換部材９５に照射するとともに、第１の光路変換
部材９５を反射したレーザー光１０２を４分割ポジショ
ンセンサーフォトダイオード９１へ向かわせるように、
配置されている。すなわち、本実施の形態では、第３の
光路変換部材９７は、第１の圧電駆動部材１２１の長手
方向（Ｘ方向）での中央から第３の圧電駆動部材８４側
の位置で、かつ、第１の圧電駆動部材１２１の直上にお
いて、支持基板８１に固定されている。
５は、その反射面が第１の圧電駆動部材１２１の全長の
略中心位置上に位置するように、第１の圧電駆動部材１
２１の全長の前記略中心位置に対して固定されている。
第２の光路変換部材９６は、ブロック１２５及びこれに
設けられた支持腕９８を介して第１の圧電駆動部材１２
１の前記他端に固定されている。第１及び第２の光路変
換部材９５，９６は、レーザー光源９０ａからの照射光
であるレーザー光１０１が第１及び第２の光路変換部材
９５，９６を順次経てカンチレバー２１の梁部２１ｂに
略垂直に照射されるとともに、前記カンチレバー２１か
らの反射光であるレーザー光１０２が当該経路とは逆の
経路を経て４分割ポジションセンサーフォトダイオード
９１に受光され、かつ、レーザー光１０１が第１の光路
変換部材９５を経た後にＸＹ平面と平行な方向（本実施
の形態では、第２の圧電駆動部材１２２が伸縮していな
い場合、すなわち、第１の圧電駆動部材１２１の第１の
伸縮方向がＸ方向である場合には、Ｘ方向）に進むよう
に、配置されている。なお、カンチレバー２１はその梁
部２１ｂがＸＹ平面に対して若干傾くように第１の圧電
駆動部材１２１の前記他端に対して固定されているの
で、レーザー光１０１は第２の光路変換部材９６を経た
後にＺ方向に対して若干傾いた方向に進んで、カンチレ
バー２１の梁部２１ｂに照射されるようになっている。
第３の光路変換部材９７は、レーザー光１０１を第１の
光路変換部材９５に照射するとともに、第１の光路変換
部材９５を反射したレーザー光１０２を４分割ポジショ
ンセンサーフォトダイオード９１へ向かわせるように、
配置されている。すなわち、本実施の形態では、第３の
光路変換部材９７は、第１の圧電駆動部材１２１の長手
方向（Ｘ方向）での中央から第３の圧電駆動部材８４側
の位置で、かつ、第１の圧電駆動部材１２１の直上にお
いて、支持基板８１に固定されている。
【０１３４】ところで、実施例３における第２の圧電駆
動部材１２２の伸縮により第１の圧電駆動部材１２１に
発生する撓み方は、自由端に集中荷重する片持ち梁の撓
み方と同一である。よって、図８を参考にしてこの撓み
方について説明すると、片持ち梁の長さをｋ、自由端に
作用する集中荷重をＰ、自由端からの距離ｘにおける、
梁の傾きをνとすると、この傾きνは次式（６）のよう
に表される。ただし、式（６）中、Ｅはヤング率、Ｉは
断面二次モーメントを示す。
動部材１２２の伸縮により第１の圧電駆動部材１２１に
発生する撓み方は、自由端に集中荷重する片持ち梁の撓
み方と同一である。よって、図８を参考にしてこの撓み
方について説明すると、片持ち梁の長さをｋ、自由端に
作用する集中荷重をＰ、自由端からの距離ｘにおける、
梁の傾きをνとすると、この傾きνは次式（６）のよう
に表される。ただし、式（６）中、Ｅはヤング率、Ｉは
断面二次モーメントを示す。
【０１３５】
【数６】 ν＝（Ｐｘ2／２ＥＩ）−（ＰＩ2／２ＥＩ） ・・・（６） 次に、梁の自由端の傾きと梁の中心の傾きとを比較する
ため、式（６）にｘ＝０とｘ＝１／２を代入し、両者の
比率を算出すると、梁の自由端の傾き：梁の中心の傾き
＝４：３となる。このことから、本実施の形態では、第
１の圧電駆動部材１２１の中央に設けられた第１の光路
変換部材９５の角度変化が前記第３の実施の形態におけ
る第１の光路変換部材９５の起こす角度変化に比べて大
きくなることがわかる。そこで、本実施の形態では、前
記式（４）から、第１の光路変換部材９５に入射する入
射光のＸＹ平面に対する前記角度αを調整することで、
第１の圧電駆動部材９５で反射される角度θ’を小さく
させる。本実施の形態においても、前記第３及び第４の
実施の形態と同様に第１の光路変換部材９５によって反
射された光の角度を自由端（すなわち、第１の圧電駆動
部材１２１の前記他端）の振れた角度の１／２にする。
そのようにするため、第１の光路変換部材９５によって
反射される光の角度θ’を（２／３）θにすればよいの
で、前記式（３）より、α＝４８．２度の角度にすれば
よい。このようにして、第１の光路変換部材９５に入射
する光のＸＹ平面に対する第２の反射部材に入射する角
度を４８．２度になるように第３の反射部材９７の位置
および角度を調整することによって、探針２１ａの走査
中でも、常にカンチレバー２１にレーザー光源９０ａか
らの光が照射されるようになる。
ため、式（６）にｘ＝０とｘ＝１／２を代入し、両者の
比率を算出すると、梁の自由端の傾き：梁の中心の傾き
＝４：３となる。このことから、本実施の形態では、第
１の圧電駆動部材１２１の中央に設けられた第１の光路
変換部材９５の角度変化が前記第３の実施の形態におけ
る第１の光路変換部材９５の起こす角度変化に比べて大
きくなることがわかる。そこで、本実施の形態では、前
記式（４）から、第１の光路変換部材９５に入射する入
射光のＸＹ平面に対する前記角度αを調整することで、
第１の圧電駆動部材９５で反射される角度θ’を小さく
させる。本実施の形態においても、前記第３及び第４の
実施の形態と同様に第１の光路変換部材９５によって反
射された光の角度を自由端（すなわち、第１の圧電駆動
部材１２１の前記他端）の振れた角度の１／２にする。
そのようにするため、第１の光路変換部材９５によって
反射される光の角度θ’を（２／３）θにすればよいの
で、前記式（３）より、α＝４８．２度の角度にすれば
よい。このようにして、第１の光路変換部材９５に入射
する光のＸＹ平面に対する第２の反射部材に入射する角
度を４８．２度になるように第３の反射部材９７の位置
および角度を調整することによって、探針２１ａの走査
中でも、常にカンチレバー２１にレーザー光源９０ａか
らの光が照射されるようになる。
【０１３６】以上の説明からわかるように、本実施の形
態においても、前記第３の実施の形態と同様に、前記偏
光ビームスプリッター９３、１／４波長板９４、第１乃
至第３の光路変換部材９５，９６，９７が、前記探針駆
動装置によるカンチレバー２１の移動にかかわらず、カ
ンチレバー２１へのレーザー光源９０ａからの照射光の
光軸が実質的に変わらないとともに、カンチレバー２１
の撓み量が一定である場合にカンチレバー２１からの反
射光の４分割ポジションセンサーフォトダイオード５１
における受光位置が実質的に変わらないように、前記照
射光及び前記反射光を導く導光手段を、構成している。
態においても、前記第３の実施の形態と同様に、前記偏
光ビームスプリッター９３、１／４波長板９４、第１乃
至第３の光路変換部材９５，９６，９７が、前記探針駆
動装置によるカンチレバー２１の移動にかかわらず、カ
ンチレバー２１へのレーザー光源９０ａからの照射光の
光軸が実質的に変わらないとともに、カンチレバー２１
の撓み量が一定である場合にカンチレバー２１からの反
射光の４分割ポジションセンサーフォトダイオード５１
における受光位置が実質的に変わらないように、前記照
射光及び前記反射光を導く導光手段を、構成している。
【０１３７】また、本実施の形態においても、前記第１
の実施の形態と同様に、前記近接場光発生用光学系は、
集光レンズ４０と、光源４１とを備えている。ただし、
本実施の形態では、集光レンズ４０は、第１の圧電駆動
部材１２１の前記他端に、ブロック８４及びこれに設け
られた支持腕４２を介して固定されており、集光レンズ
４０の光軸が実質的に変わらずに探針駆動装置によるカ
ンチレバー２１の移動に実質的に追従して移動するよう
になっている。第２の圧電駆動部材１２２が伸縮して第
１の圧電駆動部材１２１が撓むと、厳密には集光レンズ
４０の光軸の方向が若干変化するが、その変化量は小さ
いので、常に集光レンズ４０の焦点はカンチレバー２１
の探針２１ａの背面と実質的に一致した状態を保ち、探
針２１ａの走査中に常に、光源４１に相当する光源から
の光が探針２１ａの背面に集光され、探針２１ａの先端
から近接場光が発生することになる。
の実施の形態と同様に、前記近接場光発生用光学系は、
集光レンズ４０と、光源４１とを備えている。ただし、
本実施の形態では、集光レンズ４０は、第１の圧電駆動
部材１２１の前記他端に、ブロック８４及びこれに設け
られた支持腕４２を介して固定されており、集光レンズ
４０の光軸が実質的に変わらずに探針駆動装置によるカ
ンチレバー２１の移動に実質的に追従して移動するよう
になっている。第２の圧電駆動部材１２２が伸縮して第
１の圧電駆動部材１２１が撓むと、厳密には集光レンズ
４０の光軸の方向が若干変化するが、その変化量は小さ
いので、常に集光レンズ４０の焦点はカンチレバー２１
の探針２１ａの背面と実質的に一致した状態を保ち、探
針２１ａの走査中に常に、光源４１に相当する光源から
の光が探針２１ａの背面に集光され、探針２１ａの先端
から近接場光が発生することになる。
【０１３８】なお、図８中では省略しているが、本実施
の形態による走査型近接場光学顕微鏡も、前記第１の実
施の形態と同様に、制御部２７、処理部２８、表示部２
９に相当するものを備えている。
の形態による走査型近接場光学顕微鏡も、前記第１の実
施の形態と同様に、制御部２７、処理部２８、表示部２
９に相当するものを備えている。
【０１３９】本実施の形態によっても、前記第１の実施
の形態と同様の利点が得られることは、明らかである。
の形態と同様の利点が得られることは、明らかである。
【０１４０】（実施の形態６）次に、本発明の第６の実
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡について、図図
１１乃至図１３を参照して説明する。
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡について、図図
１１乃至図１３を参照して説明する。
【０１４１】図１１は、本発明の第６の実施の形態によ
る走査型近接場光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略
構成図である。図１１において、図１、図２及び図４中
の構成要素と同一又は対応する構成要素には同一符号を
付し、その説明は省略する。
る走査型近接場光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略
構成図である。図１１において、図１、図２及び図４中
の構成要素と同一又は対応する構成要素には同一符号を
付し、その説明は省略する。
【０１４２】本実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡が前記第３の実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡と異なる所は、主として探針駆動装置の構成及び撓み
検出光学系における導光手段の一部の構成のみであり、
具体的には以下の点である。
鏡が前記第３の実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡と異なる所は、主として探針駆動装置の構成及び撓み
検出光学系における導光手段の一部の構成のみであり、
具体的には以下の点である。
【０１４３】本実施の形態では、前記探針駆動装置は、
前記第３の実施の形態におけるバイモルフ型圧電駆動部
材８３の代わりに、第１及び第２の圧電駆動部材１３
１，１３２を用いて構成されている。すなわち、本実施
の形態では、探針駆動装置は、第１の伸縮方向に伸縮可
能であって、前記第１の伸縮方向が所定平面（図１１の
場合、ＸＹ平面）と平行な方向（図１１の場合、第１及
び第２の圧電駆動部材１３１，１３２が伸縮していなけ
れば、Ｘ方向）となるように、前記第１の伸縮方向の一
端が第１のヒンジ１３３を介して支持基板８１に固定さ
れた第１の圧電駆動部材１３１と、第２の伸縮方向に伸
縮可能であって、前記第２の伸縮方向が前記所定平面
（ＸＹ平面）と平行な方向となるとともに前記第１の伸
縮方向と異なる方向（図８の場合、ＸＹ平面と平行な方
向でかつＸ方向と異なる方向であって、第１及び第２の
圧電駆動部材１３１，１３２が伸縮していなければＹ方
向）となるように、前記第２の伸縮方向の一端が前記所
定平面（ＸＹ平面）において屈曲可能な第２のヒンジ１
３４を介して支持基板８１に固定され、かつ、前記第２
の伸縮方向の他端が前記所定平面（ＸＹ平面）において
屈曲可能な第３のヒンジ１３５を介して更にブロック１
３６を介して第１の圧電駆動部材１３１の前記第１の伸
縮方向の他端に固定された第２の圧電駆動部材１３２
と、第３の伸縮方向に伸縮可能な第３の圧電駆動部材８
４であって、前記第３の伸縮方向が、前記所定平面（Ｘ
Ｙ平面）と交差する方向（図８の場合、Ｚ方向）となる
ように、前記第３の伸縮方向の一端がブロック１３６及
び断面逆Ｌ字状の固定部材（図示せず）を介して第１の
圧電駆動部材１３１の前記第１の伸縮方向の前記他端に
固定された第３の圧電駆動部材８４と、を備えている。
第３の圧電駆動部材８４の前記第３の伸縮方向の他端に
は、カンチレバーホルダー３６を介してカンチレバー２
１が固定されている。第１乃至第３の圧電駆動部材１３
１，１３２，８４は、前述した図１中の圧電駆動部材３
５と同様の部材である。
前記第３の実施の形態におけるバイモルフ型圧電駆動部
材８３の代わりに、第１及び第２の圧電駆動部材１３
１，１３２を用いて構成されている。すなわち、本実施
の形態では、探針駆動装置は、第１の伸縮方向に伸縮可
能であって、前記第１の伸縮方向が所定平面（図１１の
場合、ＸＹ平面）と平行な方向（図１１の場合、第１及
び第２の圧電駆動部材１３１，１３２が伸縮していなけ
れば、Ｘ方向）となるように、前記第１の伸縮方向の一
端が第１のヒンジ１３３を介して支持基板８１に固定さ
れた第１の圧電駆動部材１３１と、第２の伸縮方向に伸
縮可能であって、前記第２の伸縮方向が前記所定平面
（ＸＹ平面）と平行な方向となるとともに前記第１の伸
縮方向と異なる方向（図８の場合、ＸＹ平面と平行な方
向でかつＸ方向と異なる方向であって、第１及び第２の
圧電駆動部材１３１，１３２が伸縮していなければＹ方
向）となるように、前記第２の伸縮方向の一端が前記所
定平面（ＸＹ平面）において屈曲可能な第２のヒンジ１
３４を介して支持基板８１に固定され、かつ、前記第２
の伸縮方向の他端が前記所定平面（ＸＹ平面）において
屈曲可能な第３のヒンジ１３５を介して更にブロック１
３６を介して第１の圧電駆動部材１３１の前記第１の伸
縮方向の他端に固定された第２の圧電駆動部材１３２
と、第３の伸縮方向に伸縮可能な第３の圧電駆動部材８
４であって、前記第３の伸縮方向が、前記所定平面（Ｘ
Ｙ平面）と交差する方向（図８の場合、Ｚ方向）となる
ように、前記第３の伸縮方向の一端がブロック１３６及
び断面逆Ｌ字状の固定部材（図示せず）を介して第１の
圧電駆動部材１３１の前記第１の伸縮方向の前記他端に
固定された第３の圧電駆動部材８４と、を備えている。
第３の圧電駆動部材８４の前記第３の伸縮方向の他端に
は、カンチレバーホルダー３６を介してカンチレバー２
１が固定されている。第１乃至第３の圧電駆動部材１３
１，１３２，８４は、前述した図１中の圧電駆動部材３
５と同様の部材である。
【０１４４】第１の圧電駆動部材１３１又は第２の圧電
駆動部材１３２が伸縮しても、第１乃至第３のヒンジ１
３３，１３４，１３５がＸＹ平面において屈曲するの
で、図１２に示すように、第１の圧電駆動部材１３１及
び第２の圧電駆動部材１３２が撓むことがない。図１２
は、第１及び第２の圧電駆動部材１３１，１３２が伸縮
したときの状態を示す概略平面図である。したがって、
第１及び第２の圧電駆動部材１３１，１３２に応力が蓄
積されず、第１及び第２の圧電駆動部材１３１，１３２
の割れやクラック等の損傷を防止することができる。
駆動部材１３２が伸縮しても、第１乃至第３のヒンジ１
３３，１３４，１３５がＸＹ平面において屈曲するの
で、図１２に示すように、第１の圧電駆動部材１３１及
び第２の圧電駆動部材１３２が撓むことがない。図１２
は、第１及び第２の圧電駆動部材１３１，１３２が伸縮
したときの状態を示す概略平面図である。したがって、
第１及び第２の圧電駆動部材１３１，１３２に応力が蓄
積されず、第１及び第２の圧電駆動部材１３１，１３２
の割れやクラック等の損傷を防止することができる。
【０１４５】また、本実施の形態では、前記撓み検出光
学系は、前記第３の実施の形態と同様に、レーザー光源
９０ａと、コリメータレンズ９０ｂと、４分割ポジショ
ンセンサーフォトダイオード９１と、偏光ビームスプリ
ッター９３と、１／４波長板９４と、第１の光路変換部
材１３７と、第２の光路変換部材９６と、第３の光路変
換部材９７と、を有している。
学系は、前記第３の実施の形態と同様に、レーザー光源
９０ａと、コリメータレンズ９０ｂと、４分割ポジショ
ンセンサーフォトダイオード９１と、偏光ビームスプリ
ッター９３と、１／４波長板９４と、第１の光路変換部
材１３７と、第２の光路変換部材９６と、第３の光路変
換部材９７と、を有している。
【０１４６】本実施の形態では、第１の光路変換部材１
３７は、反射面を有しており、該反射面が第１の圧電駆
動部材１３１の所定位置上に位置するように、第１の圧
電駆動部材１３１の前記所定位置に対して固定されてい
る。この所定位置は、第１のヒンジ１３３の屈曲する中
心線上の位置から第１の圧電駆動部材１３１の前記反射
面までの第１の圧電駆動部材１３１の伸縮方向の距離
と、第１の光路変換部材１３７で反射されたレーザー光
源９０ａからのレーザー光の経路における第１の光路変
換部材１３７の前記反射面から第２の光路変換部材９６
を経たカンチレバー２１の梁部２１ｂまでの距離とが、
実質的に等しい位置とされている。第２の光路変換部材
９６は、ブロック１３６及びこれに設けられた支持腕９
８を介して第１の圧電駆動部材１３１の前記他端に固定
されている。第１及び第２の光路変換部材１３７，９６
は、レーザー光源９０ａからの照射光であるレーザー光
１０１が第１及び第２の光路変換部材１３７，９６を順
次経てカンチレバー２１の梁部２１ｂに略垂直に照射さ
れるとともに、前記カンチレバー２１からの反射光であ
るレーザー光１０２が当該経路とは逆の経路を経て４分
割ポジションセンサーフォトダイオード９１に受光さ
れ、かつ、レーザー光１０１が第１の光路変換部材１３
７を経た後にＸＹ平面と平行な方向（本実施の形態で
は、第１及び第２の圧電駆動部材１３１，１３２が伸縮
していない場合、すなわち、第１の圧電駆動部材１３１
の第１の伸縮方向がＸ方向である場合には、Ｘ方向）に
進むように、配置されている。なお、カンチレバー２１
はその梁部２１ｂがＸＹ平面に対して若干傾くように第
１の圧電駆動部材１３１の前記他端に対して固定されて
いるので、レーザー光１０１は第２の光路変換部材９６
を経た後にＺ方向に対して若干傾いた方向に進んで、カ
ンチレバー２１の梁部２１ｂに照射されるようになって
いる。第３の光路変換部材９７は、レーザー光１０１を
第１の光路変換部材９５に照射するとともに、第１の光
路変換部材１３７を反射したレーザー光１０２を４分割
ポジションセンサーフォトダイオード９１へ向かわせる
ように、配置されている。すなわち、本実施の形態で
は、第３の光路変換部材９７は、第１及び第２の圧電駆
動部材１３１，１３２が伸縮していない場合における、
第１の圧電駆動部材１３１の長手方向（Ｘ方向）での中
央から第３の圧電駆動部材８４側の位置で、かつ、第１
の圧電駆動部材１３１の直上において、支持基板８１に
固定されている。
３７は、反射面を有しており、該反射面が第１の圧電駆
動部材１３１の所定位置上に位置するように、第１の圧
電駆動部材１３１の前記所定位置に対して固定されてい
る。この所定位置は、第１のヒンジ１３３の屈曲する中
心線上の位置から第１の圧電駆動部材１３１の前記反射
面までの第１の圧電駆動部材１３１の伸縮方向の距離
と、第１の光路変換部材１３７で反射されたレーザー光
源９０ａからのレーザー光の経路における第１の光路変
換部材１３７の前記反射面から第２の光路変換部材９６
を経たカンチレバー２１の梁部２１ｂまでの距離とが、
実質的に等しい位置とされている。第２の光路変換部材
９６は、ブロック１３６及びこれに設けられた支持腕９
８を介して第１の圧電駆動部材１３１の前記他端に固定
されている。第１及び第２の光路変換部材１３７，９６
は、レーザー光源９０ａからの照射光であるレーザー光
１０１が第１及び第２の光路変換部材１３７，９６を順
次経てカンチレバー２１の梁部２１ｂに略垂直に照射さ
れるとともに、前記カンチレバー２１からの反射光であ
るレーザー光１０２が当該経路とは逆の経路を経て４分
割ポジションセンサーフォトダイオード９１に受光さ
れ、かつ、レーザー光１０１が第１の光路変換部材１３
７を経た後にＸＹ平面と平行な方向（本実施の形態で
は、第１及び第２の圧電駆動部材１３１，１３２が伸縮
していない場合、すなわち、第１の圧電駆動部材１３１
の第１の伸縮方向がＸ方向である場合には、Ｘ方向）に
進むように、配置されている。なお、カンチレバー２１
はその梁部２１ｂがＸＹ平面に対して若干傾くように第
１の圧電駆動部材１３１の前記他端に対して固定されて
いるので、レーザー光１０１は第２の光路変換部材９６
を経た後にＺ方向に対して若干傾いた方向に進んで、カ
ンチレバー２１の梁部２１ｂに照射されるようになって
いる。第３の光路変換部材９７は、レーザー光１０１を
第１の光路変換部材９５に照射するとともに、第１の光
路変換部材１３７を反射したレーザー光１０２を４分割
ポジションセンサーフォトダイオード９１へ向かわせる
ように、配置されている。すなわち、本実施の形態で
は、第３の光路変換部材９７は、第１及び第２の圧電駆
動部材１３１，１３２が伸縮していない場合における、
第１の圧電駆動部材１３１の長手方向（Ｘ方向）での中
央から第３の圧電駆動部材８４側の位置で、かつ、第１
の圧電駆動部材１３１の直上において、支持基板８１に
固定されている。
【０１４７】次に、第２の圧電駆動部材１３２が駆動
（伸縮）した場合、レーザー光源９０ａ発した光がカン
チレバー２１の梁部２１ｂに照射することについて、図
１３を参照して説明する。
（伸縮）した場合、レーザー光源９０ａ発した光がカン
チレバー２１の梁部２１ｂに照射することについて、図
１３を参照して説明する。
【０１４８】図１３は、第２の圧電駆動部材１３２が駆
動して変位（伸縮）したときの、第１の圧電駆動部材１
３１の様子と第１の光路変換部材１３７によって反射さ
れた光の光軸との関係を示した図である。
動して変位（伸縮）したときの、第１の圧電駆動部材１
３１の様子と第１の光路変換部材１３７によって反射さ
れた光の光軸との関係を示した図である。
【０１４９】まず、第１の圧電駆動部材１３１が駆動し
ていないときは、第１の光路変換部材１３７への入射光
の光軸と反射光の光軸は一緒である。次に、第２の圧電
駆動部材１３２が駆動したときは、第１の光路変換部材
１３７への入射光の光軸と反射光の光軸は異なる。この
様子を図１３（ａ）に示す。図１３（ｂ）では、第１の
圧電駆動部材１３１が傾いたときの圧電駆動部材１３１
の伸縮方向の軸をＯ2Ｂ2で表している。ところで、Ｏ2
は、第１のヒンジ１３３の屈曲する中心である。また、
Ｃ2は、第２の圧電駆動部材１３２が駆動したときの第
１の光路変換部材１３７がレーザー光源９０ａからの光
を受光する位置である。Ｂ2は、第２の圧電駆動部材１
３２が駆動した場合の第１の光路変換部材１３７から第
２の光路変換部材９６までの距離と、第２の光路変換部
材９６からカンチレバー３１までの距離を合わせた距離
を直線的に示した場合の位置である。Ａ2は、第２の圧
電駆動部材１３２が変位していないときに、第１の光路
変換部材１３７がレーザー光源９０ａからの光を受光す
る位置である。Ｌ2は、第１のヒンジ１３３の屈曲する
中心Ｏ2からＣ2までの距離である。
ていないときは、第１の光路変換部材１３７への入射光
の光軸と反射光の光軸は一緒である。次に、第２の圧電
駆動部材１３２が駆動したときは、第１の光路変換部材
１３７への入射光の光軸と反射光の光軸は異なる。この
様子を図１３（ａ）に示す。図１３（ｂ）では、第１の
圧電駆動部材１３１が傾いたときの圧電駆動部材１３１
の伸縮方向の軸をＯ2Ｂ2で表している。ところで、Ｏ2
は、第１のヒンジ１３３の屈曲する中心である。また、
Ｃ2は、第２の圧電駆動部材１３２が駆動したときの第
１の光路変換部材１３７がレーザー光源９０ａからの光
を受光する位置である。Ｂ2は、第２の圧電駆動部材１
３２が駆動した場合の第１の光路変換部材１３７から第
２の光路変換部材９６までの距離と、第２の光路変換部
材９６からカンチレバー３１までの距離を合わせた距離
を直線的に示した場合の位置である。Ａ2は、第２の圧
電駆動部材１３２が変位していないときに、第１の光路
変換部材１３７がレーザー光源９０ａからの光を受光す
る位置である。Ｌ2は、第１のヒンジ１３３の屈曲する
中心Ｏ2からＣ2までの距離である。
【０１５０】第２の圧電駆動部材１３２が駆動したとき
に、第１の圧電駆動部材１３１は、Ｏ2を中心にθ2傾く
とする。このときの第１の光路変換部材１３７の反射面
は、入射した光軸に対してＡ2Ｃ2の線と同じ傾きを持
つ。第１の光路変換部材１３７もθ2傾くことになる。
このときの第１の光路変換部材１３７への入射光と反射
光の光軸のなす角度は、２θ2となる。よって、第１の
光路変換部材１３７によって反射された光は、Ｂ2に到
達する。その証明は、次の通りである。
に、第１の圧電駆動部材１３１は、Ｏ2を中心にθ2傾く
とする。このときの第１の光路変換部材１３７の反射面
は、入射した光軸に対してＡ2Ｃ2の線と同じ傾きを持
つ。第１の光路変換部材１３７もθ2傾くことになる。
このときの第１の光路変換部材１３７への入射光と反射
光の光軸のなす角度は、２θ2となる。よって、第１の
光路変換部材１３７によって反射された光は、Ｂ2に到
達する。その証明は、次の通りである。
【０１５１】三角形Ｏ2Ａ2Ｃ2と三角形Ｂ2Ａ2Ｃ2とに着
眼すると、 角Ｏ2Ｃ2Ａ2と角Ｂ2Ｃ2Ａ2はそれぞれ同じであり、か
つ直角である、 Ｏ2Ｃ2との距離とＣ2Ｂ2との距離とは同じである、 また、三角形Ｏ2Ａ2Ｃ2のＡ2Ｃ2と三角形Ｂ2Ａ2Ｃ2の
Ａ2Ｃ2とは、共通である。
眼すると、 角Ｏ2Ｃ2Ａ2と角Ｂ2Ｃ2Ａ2はそれぞれ同じであり、か
つ直角である、 Ｏ2Ｃ2との距離とＣ2Ｂ2との距離とは同じである、 また、三角形Ｏ2Ａ2Ｃ2のＡ2Ｃ2と三角形Ｂ2Ａ2Ｃ2の
Ａ2Ｃ2とは、共通である。
【０１５２】以上の、、から、三角形Ｏ2Ａ2Ｃ2
と三角形Ｂ2Ａ2Ｃ2とは合同である。そして、三角形Ｏ2
Ａ2Ｃ2と三角形Ｂ2Ａ2Ｃ2は線Ａ2Ｃ2に対し線対称であ
る。ここで、レーザー光が第１の光路変換部材１３７の
反射面Ａ2Ｃ2により反射されなければ、レーザー光はＯ
2に達する。そのＯ2に達するレーザー光が、反射面Ａ2
Ｃ2により反射されたなら、Ｏ2の線Ａ2Ｃ2に対し線対称
な点Ｂ2に反射されるのである。よって、第２の圧電駆
動部材１３２の変位量がどのくらいでも（すなわち、第
１の圧電駆動部材１３１の傾き角θ2がどのくらいで
も）、第２の光路変換部材９６に第１の光路変換部材１
３７からの反射光を照射することができる。
と三角形Ｂ2Ａ2Ｃ2とは合同である。そして、三角形Ｏ2
Ａ2Ｃ2と三角形Ｂ2Ａ2Ｃ2は線Ａ2Ｃ2に対し線対称であ
る。ここで、レーザー光が第１の光路変換部材１３７の
反射面Ａ2Ｃ2により反射されなければ、レーザー光はＯ
2に達する。そのＯ2に達するレーザー光が、反射面Ａ2
Ｃ2により反射されたなら、Ｏ2の線Ａ2Ｃ2に対し線対称
な点Ｂ2に反射されるのである。よって、第２の圧電駆
動部材１３２の変位量がどのくらいでも（すなわち、第
１の圧電駆動部材１３１の傾き角θ2がどのくらいで
も）、第２の光路変換部材９６に第１の光路変換部材１
３７からの反射光を照射することができる。
【０１５３】ところで、第１の圧電駆動部材１３１を駆
動した場合については、駆動量が第２の圧電駆動部材１
３２に比べ十分に小さいので、第１の光路変換部材１３
７は、常に第１のヒンジ１３３の屈曲する中心からカン
チレバー３１までの距離のほぼ中央に位置するため、レ
ーザー光源９０ａからの光をカンチレバー２１の梁部２
１ｂに照射することができる。
動した場合については、駆動量が第２の圧電駆動部材１
３２に比べ十分に小さいので、第１の光路変換部材１３
７は、常に第１のヒンジ１３３の屈曲する中心からカン
チレバー３１までの距離のほぼ中央に位置するため、レ
ーザー光源９０ａからの光をカンチレバー２１の梁部２
１ｂに照射することができる。
【０１５４】ところで、本実施の形態においても、前記
第３の実施の形態と同様に第３の光路変換部材９７から
第１の光路変換部材１３７へレーザー光源９０ａからの
光を反射する際、第３の光路変換部材９７で反射した光
は、図１３に示すように第１の圧電駆動部材１３１の伸
縮方向に必ずしも平行に第１の光路変換部材１３７に入
射しない。しかしながら、前記第３の実施の形態で図６
を用いて説明したとおり、第３の光路変換部材９７で反
射した光は、第１の圧電駆動部材１３１の軸とは、ほと
んど誤差範囲内で入射するので問題ない。しかし、この
誤差が問題になるような場合は、前記第３の実施の形態
と同様な方法でその誤差を補正することができる。
第３の実施の形態と同様に第３の光路変換部材９７から
第１の光路変換部材１３７へレーザー光源９０ａからの
光を反射する際、第３の光路変換部材９７で反射した光
は、図１３に示すように第１の圧電駆動部材１３１の伸
縮方向に必ずしも平行に第１の光路変換部材１３７に入
射しない。しかしながら、前記第３の実施の形態で図６
を用いて説明したとおり、第３の光路変換部材９７で反
射した光は、第１の圧電駆動部材１３１の軸とは、ほと
んど誤差範囲内で入射するので問題ない。しかし、この
誤差が問題になるような場合は、前記第３の実施の形態
と同様な方法でその誤差を補正することができる。
【０１５５】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、前記偏光ビームスプリッター９３、１／４波長
板９４、第１乃至第３の光路変換部材１３７，９６，９
７が、前記探針駆動装置によるカンチレバー２１の移動
にかかわらず、カンチレバー２１へのレーザー光源９０
ａからの照射光の光軸が実質的に変わらないとともに、
カンチレバー２１の撓み量が一定である場合にカンチレ
バー２１からの反射光の４分割ポジションセンサーフォ
トダイオード５１における受光位置が実質的に変わらな
いように、前記照射光及び前記反射光を導く導光手段
を、構成している。
態では、前記偏光ビームスプリッター９３、１／４波長
板９４、第１乃至第３の光路変換部材１３７，９６，９
７が、前記探針駆動装置によるカンチレバー２１の移動
にかかわらず、カンチレバー２１へのレーザー光源９０
ａからの照射光の光軸が実質的に変わらないとともに、
カンチレバー２１の撓み量が一定である場合にカンチレ
バー２１からの反射光の４分割ポジションセンサーフォ
トダイオード５１における受光位置が実質的に変わらな
いように、前記照射光及び前記反射光を導く導光手段
を、構成している。
【０１５６】なお、図１１中では省略しているが、本実
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡も、前記第１の
実施の形態と同様に、図１中のレンズ２３，２４、光検
出器２５，２６、制御部２７、処理部２８、表示部２
９、集光レンズ４０及び光源４１に相当するものを備え
ている。
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡も、前記第１の
実施の形態と同様に、図１中のレンズ２３，２４、光検
出器２５，２６、制御部２７、処理部２８、表示部２
９、集光レンズ４０及び光源４１に相当するものを備え
ている。
【０１５７】なお、集光レンズ４０に相当する集光レン
ズは、第１の圧電駆動部材１３１の前記他端（圧電駆動
部材８４側の端部）に対して固定される。第１及び第２
の圧電駆動部材１３１，１３２が撓むと、厳密には前記
集光レンズの光軸の方向が若干変化するが、その変化量
は小さいので、常に前記集光レンズの焦点はカンチレバ
ー２１の探針２１ａの背面と実質的に一致した状態を保
ち、探針２１ａの走査中に常に、光源４１に相当する光
源からの光が探針２１ａの背面に集光され、探針２１ａ
の先端から近接場光が発生することになる。
ズは、第１の圧電駆動部材１３１の前記他端（圧電駆動
部材８４側の端部）に対して固定される。第１及び第２
の圧電駆動部材１３１，１３２が撓むと、厳密には前記
集光レンズの光軸の方向が若干変化するが、その変化量
は小さいので、常に前記集光レンズの焦点はカンチレバ
ー２１の探針２１ａの背面と実質的に一致した状態を保
ち、探針２１ａの走査中に常に、光源４１に相当する光
源からの光が探針２１ａの背面に集光され、探針２１ａ
の先端から近接場光が発生することになる。
【０１５８】本実施の形態によっても、前記第１の実施
の形態と同様の利点が得られることは、明らかである。
の形態と同様の利点が得られることは、明らかである。
【０１５９】（実施の形態７）次に、本発明の第７の実
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡について、図図
１４及び図１５を参照して説明する。
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡について、図図
１４及び図１５を参照して説明する。
【０１６０】図１４は、本発明の第７の実施の形態によ
る走査型近接場光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略
構成図である。図１５はその一部拡大図である。図１４
及び図１５において、図１、図２、図４及び図１１中の
構成要素と同一又は対応する構成要素には同一符号を付
し、その説明は省略する。
る走査型近接場光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略
構成図である。図１５はその一部拡大図である。図１４
及び図１５において、図１、図２、図４及び図１１中の
構成要素と同一又は対応する構成要素には同一符号を付
し、その説明は省略する。
【０１６１】本実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡が前記第６の実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡と異なる所は、主として撓み検出光学系における導光
手段の一部の構成のみであり、具体的には以下の点であ
る。
鏡が前記第６の実施の形態による走査型近接場光学顕微
鏡と異なる所は、主として撓み検出光学系における導光
手段の一部の構成のみであり、具体的には以下の点であ
る。
【０１６２】本実施の形態では、４分割ポジションセン
サーダイオード５１及び偏光ビームスプリッター５３に
は、それぞれ４分割ポジションセンサーフォトダイオー
ド用微動機構１５１及び偏光ビームスプリッター用微動
機構１５２が設けられていて、４分割ポジションセンサ
ーフォトダイオード用微動機構１５１によって、４分割
ポジションセンサーフォトダイオード５１の受光面の位
置及び受光面の角度を調整することができ、この偏光ビ
ームスプリッター用微動機構１５２によって、偏光ビー
ムスプリッター５３からの反射光の光軸を調整すること
ができるようになっている。勿論、これらの微動機構１
５１，１５２は前述した各実施の形態においても設けて
おくことができる。
サーダイオード５１及び偏光ビームスプリッター５３に
は、それぞれ４分割ポジションセンサーフォトダイオー
ド用微動機構１５１及び偏光ビームスプリッター用微動
機構１５２が設けられていて、４分割ポジションセンサ
ーフォトダイオード用微動機構１５１によって、４分割
ポジションセンサーフォトダイオード５１の受光面の位
置及び受光面の角度を調整することができ、この偏光ビ
ームスプリッター用微動機構１５２によって、偏光ビー
ムスプリッター５３からの反射光の光軸を調整すること
ができるようになっている。勿論、これらの微動機構１
５１，１５２は前述した各実施の形態においても設けて
おくことができる。
【０１６３】本実施の形態では、前記第６の態様におけ
る図１１中の第１及び第３の光路変換部材１３７，９７
が取り除かれ、代わりに、反射面を有する第１の光路変
換部材１４０が、第１のヒンジ１３３の屈曲の中心線
（本実施の形態では、Ｚ方向に延びている）上に前記反
射面が位置するように、第１の圧電駆動部材１３１の前
記一端に対して第１のヒンジ１３３を介することなく
（すなわち、第１のヒンジ１３３の屈曲の中心に対して
第１の圧電駆動部材１３１側に）固定されている。この
ようにすることで、第１のヒンジ１３３が第２の圧電駆
動部材１３２の伸縮変化によって屈曲するときに、その
屈曲した角度と同じく、第１の光路変換部材１４０の反
射面も同じ角度変化するようになっている。第１の光路
変換部材１４０及び第２の光路変換部材９６は、レーザ
ー光源５１からのレーザー光が第１及び第２の光路変換
部材９６を順次経てカンチレバー２１の梁部２１ｂに略
垂直に照射されるとともに、カンチレバー２１からの反
射光が当該経路と逆の経路を経て４分割ポジションセン
サーフォトダイオード５１に受光され、かつ、レーザー
光源５１からのレーザー光が第１の光路変換部材１４０
を経た後に第１の圧電駆動部材１３１の伸縮方向に進む
ように、配置されている。なお、レーザー光源５０から
のレーザー光は、１／４波長板５４を透過した後に、第
１の光路変換部材１４０の反射面と第１のヒンジ１３３
の屈曲の中心線との交点に入射するようになっている。
る図１１中の第１及び第３の光路変換部材１３７，９７
が取り除かれ、代わりに、反射面を有する第１の光路変
換部材１４０が、第１のヒンジ１３３の屈曲の中心線
（本実施の形態では、Ｚ方向に延びている）上に前記反
射面が位置するように、第１の圧電駆動部材１３１の前
記一端に対して第１のヒンジ１３３を介することなく
（すなわち、第１のヒンジ１３３の屈曲の中心に対して
第１の圧電駆動部材１３１側に）固定されている。この
ようにすることで、第１のヒンジ１３３が第２の圧電駆
動部材１３２の伸縮変化によって屈曲するときに、その
屈曲した角度と同じく、第１の光路変換部材１４０の反
射面も同じ角度変化するようになっている。第１の光路
変換部材１４０及び第２の光路変換部材９６は、レーザ
ー光源５１からのレーザー光が第１及び第２の光路変換
部材９６を順次経てカンチレバー２１の梁部２１ｂに略
垂直に照射されるとともに、カンチレバー２１からの反
射光が当該経路と逆の経路を経て４分割ポジションセン
サーフォトダイオード５１に受光され、かつ、レーザー
光源５１からのレーザー光が第１の光路変換部材１４０
を経た後に第１の圧電駆動部材１３１の伸縮方向に進む
ように、配置されている。なお、レーザー光源５０から
のレーザー光は、１／４波長板５４を透過した後に、第
１の光路変換部材１４０の反射面と第１のヒンジ１３３
の屈曲の中心線との交点に入射するようになっている。
【０１６４】次に、第２の圧電駆動部材１３２が駆動し
た場合について、以下に説明する。
た場合について、以下に説明する。
【０１６５】第２の圧電駆動部材１３２が駆動した場合
を図１５に示す。点線で示した部分は、第２の圧電駆動
部材１３２が駆動していないときの状態を示しており、
実線で示した部分は、第２の圧電駆動部材１３２が駆動
した後の状態を示している。第２の圧電駆動部材１３２
が変位（伸縮）すると、第１の圧電駆動部材１３１が第
１のヒンジ１３３の屈曲の中心を中心にしてＸＹ平面に
おいて傾く。それと同時に、第１の光路変換部材１４０
が第１のヒンジ１３３を介することなく第１の圧電駆動
部材１３１の前記一端に対して固定されているため、第
１の光路変換部材１４０も、第１の圧電駆動部材１３１
が傾いた角度と同じ角度傾くことになる。したがって、
第２の圧電駆動部材１３２の変位後も、第１の圧電駆動
部材１３１の伸縮方向と第１の光路変換部材１４０で反
射された光の光軸との関係は変わらない。また、第２の
光路変換部材９６は第１の圧電駆動部材１３１の前記他
端に対して固定されているため、第２の光路変換部材９
６と第１の光路変換部材１４０で反射された光の光軸と
の関係は変わらない。よって、第２の圧電駆動部材１３
２が変位しても、常にカンチレバー２１の梁部２１ｂに
レーザー光を照射することができる。
を図１５に示す。点線で示した部分は、第２の圧電駆動
部材１３２が駆動していないときの状態を示しており、
実線で示した部分は、第２の圧電駆動部材１３２が駆動
した後の状態を示している。第２の圧電駆動部材１３２
が変位（伸縮）すると、第１の圧電駆動部材１３１が第
１のヒンジ１３３の屈曲の中心を中心にしてＸＹ平面に
おいて傾く。それと同時に、第１の光路変換部材１４０
が第１のヒンジ１３３を介することなく第１の圧電駆動
部材１３１の前記一端に対して固定されているため、第
１の光路変換部材１４０も、第１の圧電駆動部材１３１
が傾いた角度と同じ角度傾くことになる。したがって、
第２の圧電駆動部材１３２の変位後も、第１の圧電駆動
部材１３１の伸縮方向と第１の光路変換部材１４０で反
射された光の光軸との関係は変わらない。また、第２の
光路変換部材９６は第１の圧電駆動部材１３１の前記他
端に対して固定されているため、第２の光路変換部材９
６と第１の光路変換部材１４０で反射された光の光軸と
の関係は変わらない。よって、第２の圧電駆動部材１３
２が変位しても、常にカンチレバー２１の梁部２１ｂに
レーザー光を照射することができる。
【０１６６】次に、第１の圧電駆動部材１３１が変位し
た場合について説明する。第１の圧電駆動部材１３１が
変位した場合は、第２の光路変換部材９６と第１の光路
変換部材１４０との間の距離が変わるだけで、第１の光
路変換部材１４０で反射された光の光軸と第２の光路変
換部材９６の反射面との関係は一切変わらない。よっ
て、レーザー光は常にカンチレバー２１の梁部２１ｂに
照射することができる。
た場合について説明する。第１の圧電駆動部材１３１が
変位した場合は、第２の光路変換部材９６と第１の光路
変換部材１４０との間の距離が変わるだけで、第１の光
路変換部材１４０で反射された光の光軸と第２の光路変
換部材９６の反射面との関係は一切変わらない。よっ
て、レーザー光は常にカンチレバー２１の梁部２１ｂに
照射することができる。
【０１６７】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、前記偏光ビームスプリッター５３、１／４波長
板５４、第１及び第２の光路変換部材１４０，９６が、
前記探針駆動装置によるカンチレバー２１の移動にかか
わらず、カンチレバー２１へのレーザー光源５０からの
照射光の光軸が実質的に変わらないとともに、カンチレ
バー２１の撓み量が一定である場合にカンチレバー２１
からの反射光の４分割ポジションセンサーフォトダイオ
ード５１における受光位置が実質的に変わらないよう
に、前記照射光及び前記反射光を導く導光手段を、構成
している。
態では、前記偏光ビームスプリッター５３、１／４波長
板５４、第１及び第２の光路変換部材１４０，９６が、
前記探針駆動装置によるカンチレバー２１の移動にかか
わらず、カンチレバー２１へのレーザー光源５０からの
照射光の光軸が実質的に変わらないとともに、カンチレ
バー２１の撓み量が一定である場合にカンチレバー２１
からの反射光の４分割ポジションセンサーフォトダイオ
ード５１における受光位置が実質的に変わらないよう
に、前記照射光及び前記反射光を導く導光手段を、構成
している。
【０１６８】また、本実施の形態においても、前記第１
の実施の形態と同様に、前記近接場光発生用光学系は、
集光レンズ４０と、光源４１とを備えている。ただし、
本実施の形態では、集光レンズ４０は、第１の圧電駆動
部材１３１の前記他端に、ブロック１３６及びこれに設
けられた支持腕４２を介して固定されており、集光レン
ズ４０の光軸が実質的に変わらずに探針駆動装置による
カンチレバー２１の移動に実質的に追従して移動するよ
うになっている。第２の圧電駆動部材１３２が伸縮して
第１の圧電駆動部材１３１が傾くと、厳密には集光レン
ズ４０の光軸の方向が若干変化するが、その変化量は小
さいので、常に集光レンズ４０の焦点はカンチレバー２
１の探針２１ａの背面と実質的に一致した状態を保ち、
探針２１ａの走査中に常に、光源４１に相当する光源か
らの光が探針２１ａの背面に集光され、探針２１ａの先
端から近接場光が発生することになる。
の実施の形態と同様に、前記近接場光発生用光学系は、
集光レンズ４０と、光源４１とを備えている。ただし、
本実施の形態では、集光レンズ４０は、第１の圧電駆動
部材１３１の前記他端に、ブロック１３６及びこれに設
けられた支持腕４２を介して固定されており、集光レン
ズ４０の光軸が実質的に変わらずに探針駆動装置による
カンチレバー２１の移動に実質的に追従して移動するよ
うになっている。第２の圧電駆動部材１３２が伸縮して
第１の圧電駆動部材１３１が傾くと、厳密には集光レン
ズ４０の光軸の方向が若干変化するが、その変化量は小
さいので、常に集光レンズ４０の焦点はカンチレバー２
１の探針２１ａの背面と実質的に一致した状態を保ち、
探針２１ａの走査中に常に、光源４１に相当する光源か
らの光が探針２１ａの背面に集光され、探針２１ａの先
端から近接場光が発生することになる。
【０１６９】なお、図１４中では省略しているが、本実
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡も、前記第１の
実施の形態と同様に、図１中の制御部２７、処理部２
８、表示部２９に相当するものを備えている。
施の形態による走査型近接場光学顕微鏡も、前記第１の
実施の形態と同様に、図１中の制御部２７、処理部２
８、表示部２９に相当するものを備えている。
【０１７０】本実施の形態によっても、前記第１の実施
の形態と同様の利点が得られることは、明らかである。
の形態と同様の利点が得られることは、明らかである。
【０１７１】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。
【０１７２】例えば、本発明では、前記第１の実施の形
態を前記第２の実施の形態に変形したのと同様な方法
で、前記第３乃至第７の実施の形態を試料側から近接場
光が発生するタイプに変形してもよい。
態を前記第２の実施の形態に変形したのと同様な方法
で、前記第３乃至第７の実施の形態を試料側から近接場
光が発生するタイプに変形してもよい。
【０１７３】
【発明の効果】本発明によれば、大面積の試料や質量の
大きい試料の観察が可能であるとともに、高速走査が可
能でコンパクトとなる。
大きい試料の観察が可能であるとともに、高速走査が可
能でコンパクトとなる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による走査型近接場
光学顕微鏡を示す概略構成図である。
光学顕微鏡を示す概略構成図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による走査型近接場
光学顕微鏡を示す概略構成図である。
光学顕微鏡を示す概略構成図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態による走査型近接場
光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構成図である。
光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構成図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態におけるバイモルフ
型圧電駆動部材を動作させた場合の状態を模式的に表し
た図である。
型圧電駆動部材を動作させた場合の状態を模式的に表し
た図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における第３の光路
変換部材からの反射光が第１の光路変換部材に入射し、
そして反射されたときの光の光軸を示す図である。
変換部材からの反射光が第１の光路変換部材に入射し、
そして反射されたときの光の光軸を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態による走査型近接場
光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構成図である。
光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構成図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態による走査型近接場
光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構成図である。
光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構成図である。
【図９】図８の一部拡大図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態における第１の圧
電駆動部材に発生する撓み方の説明図である。
電駆動部材に発生する撓み方の説明図である。
【図１１】本発明の第６の実施の形態による走査型近接
場光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構成図であ
る。
場光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構成図であ
る。
【図１２】本発明の第６の実施の形態における第１及び
第２の圧電駆動部材が伸縮したときの状態を示す概略平
面図である。
第２の圧電駆動部材が伸縮したときの状態を示す概略平
面図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態における、第２の
圧電駆動部材が駆動して変位したときの、第１の圧電駆
動部材の様子と第１の光路変換部材によって反射された
光の光軸との関係を示した図である。
圧電駆動部材が駆動して変位したときの、第１の圧電駆
動部材の様子と第１の光路変換部材によって反射された
光の光軸との関係を示した図である。
【図１４】本発明の第７の実施の形態による走査型近接
場光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構成図であ
る。
場光学顕微鏡を示す、一部を省略した概略構成図であ
る。
【図１５】図１４の一部拡大図である。
【図１６】従来の走査型近接場光学顕微鏡を示す概念構
成図である。
成図である。
２１ カンチレバー ２１ａ 探針 ２１ｂ 梁部 ２２ 試料 ２５，２６ 光検出器 ２７ 制御部 ２８ 処理部 ２９ 表示部 ３１，３３，３５，８４，１２１，１２２，１３１，１
３２ 圧電駆動部材 ４０ 集光レンズ ４１ 光源 ５０ 光源 ５１，９１ ４分割ポジションセンサーフォトダイオー
ド ５３，９３ 偏光ビームスプリッター ５４，９４ １／４波長板 ５５，５６，５７，９５，９６，９７ 光路変換部材 ７０ プリズム ７１ 光源 ７３ 光検出器 ８１，１１５，１１６ 支持基板 ８３ バイモルフ型圧電駆動部材 ９０ａ 光源 ９０ｂ コリメータレンズ １１１ チューブ型圧電駆動部材 １１２，１１３，１１４，１３７，１４０ 光路変換部
材 １２３，１２４，１３３，１３４，１３５ ヒンジ
３２ 圧電駆動部材 ４０ 集光レンズ ４１ 光源 ５０ 光源 ５１，９１ ４分割ポジションセンサーフォトダイオー
ド ５３，９３ 偏光ビームスプリッター ５４，９４ １／４波長板 ５５，５６，５７，９５，９６，９７ 光路変換部材 ７０ プリズム ７１ 光源 ７３ 光検出器 ８１，１１５，１１６ 支持基板 ８３ バイモルフ型圧電駆動部材 ９０ａ 光源 ９０ｂ コリメータレンズ １１１ チューブ型圧電駆動部材 １１２，１１３，１１４，１３７，１４０ 光路変換部
材 １２３，１２４，１３３，１３４，１３５ ヒンジ
Claims (17)
- 【請求項１】 近接場光を発生させるための近接場光発
生用光源と、 前記近接場光発生用光源から発する光の波長より小さい
開口径を有した探針と、 前記探針を先端部に有するカンチレバーと、 前記探針から発した近接場光と試料とが相互作用した光
を検出する近接場光検出手段と、 前記チップを前記試料に対して３次元的に移動させる探
針駆動手段と、 前記カンチレバーの撓み量を検出する撓み検出手段とを
備えた走査型近接場光学顕微鏡において、 前記探針に入射する前記近接場光の光源からの光の光軸
上に設けられ、かつ前記探針の試料表面と平行な動きと
ほぼ同様な移動をする前記探針駆動手段の所定位置に固
定され、前記探針に前記近接場光発生用光源の光を集光
する光学特性を有した光学部材とを備えたことを特徴と
する走査型近接場光学顕微鏡。 - 【請求項２】 試料表面に近接場光が発生するように試
料の裏面から全反射条件で近接場光の光源からの光を照
射する近接場光発生用光学系と、 前記近接場光発生用光学系で照射された光の波長より小
さい開口径を有した探針と、 前記探針を先端部に有するカンチレバーと、 前記探針で細くされた近接場光を検出する近接場光検出
手段と、 前記探針を前記試料に対して３次元的に移動させる探針
駆動手段と、 前記カンチレバーの撓み量を検出する撓み検出手段とを
備えた走査型近接場光学顕微鏡において、 前記探針で捕捉された光を前記近接場光検出手段に照射
できる程度の幅を有した光束にする光学特性を有した光
学部材を備えたことを特徴とする走査型近接場光学顕微
鏡。 - 【請求項３】 前記撓み検出手段からの検出信号に基づ
いて前記カンチレバーの撓みが一定になるように前記探
針駆動手段を制御しつつ、前記探針が前記試料表面と平
行な方向に走査するよう前記探針駆動手段を制御する制
御手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載
の走査型近接場光学顕微鏡。 - 【請求項４】 先端部に探針を有するカンチレバーと、 前記探針の先端から近接場光が発生するように前記探針
に光を照射する近接場光発生用光学系と、 試料と相互作用した近接場光を検出する近接場光検出手
段と、 前記試料表面と略垂直な方向及び前記試料表面と略平行
な面の方向に前記カンチレバーを移動させる探針駆動手
段と、 前記カンチレバーの撓みを検出する撓み検出手段と、 前記撓み検出手段からの検出信号に基づいて前記カンチ
レバーの撓みが一定になるように前記探針駆動手段を制
御しつつ、前記試料表面と略平行な面の方向に前記探針
が前記試料表面を走査するように前記探針駆動手段を制
御する制御手段と、 前記試料表面と略平行な面の方向における前記カンチレ
バーの前記試料表面に対する相対位置に応じた、前記近
接場光検出手段からの検出信号に関する情報を得る手段
と、 を備え、 前記近接場光発生用光学系は、光軸方向が実質的に変わ
らずに前記探針駆動手段による前記カンチレバーの移動
に実質的に追従するように、前記探針駆動手段の所定箇
所に対して固定された集光光学系であって、当該集光光
学系の焦点が前記探針の所定箇所と実質的に一致するよ
うに配置された集光光学系と、前記探針駆動手段による
前記カンチレバーの移動に対する固定側に設けられ実質
的な平行光を前記集光光学系に照射する平行光照射手段
であって、前記実質的な平行光の照射方向が前記集光光
学系の前記光軸方向と実質的に一致する平行光照射手段
と、を有する、 ことを特徴とする走査型近接場光学顕微鏡。 - 【請求項５】 先端部に探針を有するカンチレバーと、 試料表面に近接場光が発生するように試料裏面から全反
射条件で光を照射する近接場光発生用光学系と、 前記探針により捕捉された近接場光を検出する近接場光
検出手段と、 前記試料表面と略垂直な方向及び前記試料表面と略平行
な面の方向に前記カンチレバーを移動させる探針駆動手
段と、 前記カンチレバーの撓みを検出する撓み検出手段と、 前記撓み検出手段からの検出信号に基づいて前記カンチ
レバーの撓みが一定になるように前記探針駆動手段を制
御しつつ、前記試料表面と略平行な面の方向に前記探針
が前記試料表面を走査するように前記探針駆動手段を制
御する制御手段と、 前記試料表面と略平行な面の方向における前記カンチレ
バーの前記試料表面に対する相対位置に応じた、前記近
接場光検出手段からの検出信号に関する情報を得る手段
と、 を備え、 前記近接場光検出手段は、光軸方向が実質的に変わらず
に前記探針駆動手段による前記カンチレバーの移動に実
質的に追従するように、前記探針駆動手段の所定箇所に
対して固定された集光光学系であって、当該集光光学系
の焦点が前記探針の所定箇所と実質的に一致するように
配置され、前記探針により捕捉された近接場光を実質的
な平行光にする集光光学系と、前記探針駆動手段による
前記カンチレバーの移動に対する固定側に設けられ前記
実質的な平行光にされた近接場光を検出する検出手段
と、を有する、 ことを特徴とする走査型近接場光学顕微鏡。 - 【請求項６】 前記試料表面と略平行な面の方向におけ
る前記カンチレバーの前記試料表面に対する相対位置に
応じた、前記試料表面と略垂直な方向の前記カンチレバ
ーの前記試料表面に対する相対位置に関する情報を得る
手段を、更に備えたことを特徴とする請求項１乃至５の
いずれかに記載の走査型近接場光学顕微鏡。 - 【請求項７】 前記撓み検出手段は、 前記探針駆動手段による前記カンチレバーの移動に対す
る固定側に設けられ、前記カンチレバーの梁部に照射す
るための照射光を発する光源と、 前記探針駆動手段による前記カンチレバーの移動に対す
る固定側に設けられ、複数に分割された受光面を有し、
前記梁部からの反射光を受光する光検出器と、 前記探針駆動手段による前記カンチレバーの移動にかか
わらず、前記カンチレバーへの前記照射光の光軸が実質
的に変わらないとともに、前記カンチレバーの撓み量が
一定である場合に前記反射光の前記光検出器における受
光位置が実質的に変わらないように、前記照射光及び前
記反射光を導く導光手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに
記載の走査型近接場光学顕微鏡。 - 【請求項８】 前記探針駆動手段は、 第１の伸縮方向に伸縮可能な第１の圧電駆動部材であっ
て、前記第１の伸縮方向の一端が支持部材に対して固定
された第１の圧電駆動部材と、 第２の伸縮方向に伸縮可能な第２の圧電駆動部材であっ
て、前記第２の伸縮方向が前記第１の伸縮方向と異なる
方向となるように、前記第２の伸縮方向の一端が前記第
１の圧電駆動部材の前記第１の伸縮方向の他端に対して
固定された第２の圧電駆動部材と、 第３の伸縮方向に伸縮可能な第３の圧電駆動部材であっ
て、前記第３の伸縮方向が、前記第１及び第２の伸縮方
向がなす平面と交差する方向となるように、前記第３の
伸縮方向の一端が前記第２の圧電駆動部材の前記第２の
伸縮方向の他端に対して固定され、かつ、前記第３の伸
縮方向の他端に対しては前記カンチレバーが固定された
第３の圧電駆動部材と、 を備えたことを特徴とする請求項７記載の走査型近接場
光学顕微鏡。 - 【請求項９】 前記導光手段は、前記第１の圧電駆動部
材の前記一端に対して固定された第１の光路変換部材
と、前記第１の圧電駆動部材の前記他端に対して固定さ
れた第２の光路変換部材と、前記第２の圧電駆動部材の
前記他端に対して固定された第３の光路変換部材と、を
備え、 前記光源からの前記照射光が前記第１乃至第３の光路変
換部材を順次経て前記カンチレバーの前記梁部に略垂直
に照射されるとともに、前記カンチレバーからの前記反
射光が当該経路と逆の経路を経て前記光検出器に受光さ
れ、かつ、前記照射光が前記第１の光路変換部材を経た
後に前記第１の伸縮方向に進み前記第２の光路変換部材
を経た後に前記第２の伸縮方向に進むように、前記第１
乃至第３の光路変換部材が配置された、 ことを特徴とする請求項８記載の走査型近接場光学顕微
鏡。 - 【請求項１０】 前記探針駆動手段は、 一端が支持部材に固定され、所定平面において変位可能
なバイモルフ型圧電駆動部材と、 所定の伸縮方向に伸縮可能な圧電駆動部材であって、前
記伸縮方向が前記所定平面と交差する方向となるよう
に、前記伸縮方向の一端が前記バイモルフ型圧電駆動部
材の他端に対して固定され、かつ、前記伸縮方向の他端
に対しては前記カンチレバーが固定された圧電駆動部材
と、 を備え、 前記導光手段は、反射面を有する第１の光路変換部材で
あって、前記バイモルフ型圧電駆動部材の全長の略中心
位置上に前記反射面が位置するように、前記バイモルフ
型圧電駆動部材の全長の前記略中心位置に対して固定さ
れた第１の光路変換部材と、前記バイモルフ型圧電駆動
部材の前記他端に対して固定された第２の光路変換部材
と、を備え、 前記光源からの前記照射光が前記第１及び第２の光路変
換部材を順次経て前記カンチレバーの前記梁部に略垂直
に照射されるとともに、前記カンチレバーからの前記反
射光が当該経路とは逆の経路を経て前記光検出器に受光
され、かつ、前記照射光が前記第１の光路変換部材を経
た後に前記所定平面と平行な方向に進むように、前記第
１及び第２の光路変換部材が配置された、 ことを特徴とする請求項７記載の走査型近接場光学顕微
鏡。 - 【請求項１１】 前記探針駆動手段は、軸方向の一端が
支持部材に固定され前記軸方向の他端に対しては前記カ
ンチレバーが固定されたチューブ型圧電駆動部材を備
え、 前記導光手段は、反射面を有する第１の光路変換部材で
あって、前記チューブ型圧電駆動部材の前記軸方向の全
長の略中心位置上に前記反射面が位置するように、前記
チューブ型圧電駆動部材の全長の前記略中心位置に対し
て固定された第１の光路変換部材を備え、 前記光源からの前記照射光が前記第１の光路変換部材を
経て前記カンチレバーの前記梁部に略垂直に照射される
とともに、前記カンチレバーからの前記反射光が当該経
路とは逆の経路を経て前記光検出器に受光されるよう
に、前記第１の光路変換部材が配置された、 ことを特徴とする請求項７記載の走査型近接場光学顕微
鏡。 - 【請求項１２】 前記探針駆動手段は、 第１の伸縮方向に伸縮可能な第１の圧電駆動部材であっ
て、前記第１の伸縮方向が所定平面と平行な方向となる
ように、前記第１の伸縮方向の一端が支持部材に対して
固定された第１の圧電駆動部材と、 第２の伸縮方向に伸縮可能な第２の圧電駆動部材であっ
て、前記第２の伸縮方向が前記所定平面と平行な方向と
なるとともに前記第１の伸縮方向と異なる方向となるよ
うに、前記第２の伸縮方向の一端が前記所定平面におい
て屈曲可能な第１のヒンジを介して前記支持部材に対し
て固定され、かつ、前記第２の伸縮方向の他端が前記所
定平面において屈曲可能な第２のヒンジを介して前記第
１の圧電駆動部材の前記第１の伸縮方向の他端に対して
固定された第２の圧電駆動部材と、 第３の伸縮方向に伸縮可能な第３の圧電駆動部材であっ
て、前記第３の伸縮方向が、前記所定平面と交差する方
向となるように、前記第３の伸縮方向の一端が前記第１
の圧電駆動部材の前記第１の伸縮方向の前記他端に対し
て固定され、かつ、前記第３の伸縮方向の他端に対して
は前記カンチレバーが固定された第３の圧電駆動部材
と、 を備え、 前記導光手段は、反射面を有する第１の光路変換部材で
あって、前記第１の圧電駆動部材の全長の略中心位置上
に前記反射面が位置するように、前記第１の圧電駆動部
材の全長の前記略中心位置に対して固定された第１の光
路変換部材と、前記第１の圧電駆動部材の前記他端に対
して固定された第２の光路変換部材と、を備え、 前記光源からの前記照射光が前記第１及び第２の光路変
換部材を順次経て前記カンチレバーの前記梁部に略垂直
に照射されるとともに、前記カンチレバーからの前記反
射光が当該経路とは逆の経路を経て前記光検出器に受光
され、かつ、前記照射光が前記第１の光路変換部材を経
た後に前記所定平面と平行な方向に進むように、前記第
１及び第２の光路変換部材が配置された、 ことを特徴とする請求項７記載の走査型近接場光学顕微
鏡。 - 【請求項１３】 前記探針駆動手段は、 第１の伸縮方向に伸縮可能な第１の圧電駆動部材であっ
て、前記第１の伸縮方向が所定平面と平行な方向となる
ように、前記第１の伸縮方向の一端が、前記所定平面に
おいて屈曲可能な第１のヒンジを介して支持部材に対し
て固定された第１の圧電駆動部材と、 第２の伸縮方向に伸縮可能な第２の圧電駆動部材であっ
て、前記第２の伸縮方向が前記所定平面と平行な方向と
なるとともに前記第１の伸縮方向と異なる方向となるよ
うに、前記第２の伸縮方向の一端が前記所定平面におい
て屈曲可能な第２のヒンジを介して前記支持部材に対し
て固定され、かつ、前記第２の伸縮方向の他端が前記所
定平面において屈曲可能な第３のヒンジを介して前記第
１の圧電駆動部材の前記第１の伸縮方向の他端に対して
固定された第２の圧電駆動部材と、 第３の伸縮方向に伸縮可能な第３の圧電駆動部材であっ
て、前記第３の伸縮方向が、前記所定平面と交差する方
向となるように、前記第３の伸縮方向の一端が前記第１
の圧電駆動部材の前記第１の伸縮方向の前記他端に対し
て固定され、かつ、前記第３の伸縮方向の他端に対して
は前記カンチレバーが固定された第３の圧電駆動部材
と、 を備えたことを特徴とする請求項７記載の走査型近接場
光学顕微鏡。 - 【請求項１４】 前記導光手段は、反射面を有する第１
の光路変換部材であって、前記第１の圧電駆動部材の所
定位置上に前記反射面が位置するように、前記第１の圧
電駆動部材の前記所定位置に対して固定された第１の光
路変換部材と、前記第１の圧電駆動部材の前記他端に対
して固定された第２の圧電駆動部材と、を備え、 前記光源からの前記照射光が前記第１及び第２の光路変
換部材を順次経て前記カンチレバーの前記梁部に略垂直
に照射されるとともに、前記カンチレバーからの前記反
射光が当該経路とは逆の経路を経て前記光検出器に受光
され、かつ、前記照射光が前記第１の光路変換部材を経
た後に前記所定平面と平行な方向に進むように、前記第
１及び第２の光路変換部材が配置され、 前記所定位置は、前記第１のヒンジの屈曲する中心線上
の位置から前記第１の光路変換部材の前記反射面までの
前記第１の伸縮方向の距離と、前記第１の光路変換部材
で反射された前記照射光の経路における前記第１の光路
変換部材の前記反射面から前記第２の光路変換部材を経
た前記カンチレバーの前記梁部までの距離とが、実質的
に等しい位置である、 ことを特徴とする請求項１３記載の走査型近接場光学顕
微鏡。 - 【請求項１５】 前記導光手段は、前記探針駆動手段に
よる前記カンチレバーの移動に対する固定側に設けられ
た第３の光路変換部材であって、前記光源からの前記照
射光を前記第１の光路変換部材に照射し、かつ前記第１
の光路変換部材を反射した前記カンチレバーからの前記
反射光を前記光検出器へ向かわせる第３の光路変換部材
を、更に備えたことを特徴とする請求項１０、１１、１
２、１４のいずれかに記載の走査型近接場光学顕微鏡。 - 【請求項１６】 前記導光手段は、反射面を有する第１
の光路変換部材であって、前記第１のヒンジの屈曲の中
心線上に前記反射面が位置するように、前記第１の圧電
駆動部材の前記一端に対して前記第１のヒンジを介する
ことなく固定された第１の光路変換部材と、前記第１の
圧電駆動部材の前記他端に固定された第２の光路変換部
材と、を備え、 前記光源からの前記照射光が前記第１及び第２の光路変
換部材を順次経て前記カンチレバーの前記梁部に略垂直
に照射されるとともに、前記カンチレバーからの前記反
射光が当該経路と逆の経路を経て前記光検出器に受光さ
れ、かつ、前記照射光が前記第１の光路変換部材を経た
後に前記第１の伸縮方向に進むように、前記第１及び第
２の光路変換部材が配置された、 ことを特徴とする請求項１３記載の走査型近接場光学顕
微鏡。 - 【請求項１７】 前記導光手段は、前記光源と前記第１
の光路変換部材との間に設けられた分割手段であって、
前記光源からの前記照射光と前記カンチレバーからの前
記反射光とを分割する分割手段を、更に備えたことを特
徴とする請求項９、１０、１１、１２、１４、１５、１
６のいずれかに記載の走査型近接場光学顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7286733A JPH09105865A (ja) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | 走査型近接場光学顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7286733A JPH09105865A (ja) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | 走査型近接場光学顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09105865A true JPH09105865A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=17708323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7286733A Pending JPH09105865A (ja) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | 走査型近接場光学顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09105865A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006072081A (ja) * | 2004-09-03 | 2006-03-16 | Keyence Corp | 顕微鏡装置 |
| JP2008209251A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Hioki Ee Corp | 検査用プローブ |
| JP2008218969A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-09-18 | Seiko Epson Corp | 光源装置、照明装置、画像表示装置及びモニタ装置 |
| US8181268B2 (en) | 2008-03-05 | 2012-05-15 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and method of observing sample using the same |
| US8272068B2 (en) | 2007-03-12 | 2012-09-18 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and sample observing method using the same |
-
1995
- 1995-10-06 JP JP7286733A patent/JPH09105865A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006072081A (ja) * | 2004-09-03 | 2006-03-16 | Keyence Corp | 顕微鏡装置 |
| JP2008218969A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-09-18 | Seiko Epson Corp | 光源装置、照明装置、画像表示装置及びモニタ装置 |
| JP2008209251A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Hioki Ee Corp | 検査用プローブ |
| US8272068B2 (en) | 2007-03-12 | 2012-09-18 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and sample observing method using the same |
| US8695110B2 (en) | 2007-03-12 | 2014-04-08 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and sample observing method using the same |
| US8181268B2 (en) | 2008-03-05 | 2012-05-15 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and method of observing sample using the same |
| US8635710B2 (en) | 2008-03-05 | 2014-01-21 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and method of observing sample using the same |
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