WO2006085391A1

WO2006085391A1 - 可干渉な波動による観察技術

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Publication number: WO2006085391A1
Application number: PCT/JP2005/002384
Authority: WO
Inventors: Tsukasa Hirayama; Kazuo Yamamoto; Keishin Ota
Original assignee: Japan Fine Ceramics Center; Microphase Co., Ltd.
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2005-02-09
Publication date: 2006-08-17

Description

明細書

可干渉な波動による観察技術技術分野

この発明は、観察対象に可干渉な波動を作用させて観察対象を観察する技術に関する。背景技術

光学顕微鏡や電子顕微鏡等で試料を観察する場合、試料に光線や電子線等を照射し、試料と相互作用した光線や電子線等を観測することにより試料の観察が行われる。

しかしながら、観察対象となる試料は、照射された光線や電子線等との相互作用により損傷を受ける。特に、ゼ才ライト等のメソポーラス材料や病原菌、ウイルス等の生物関係試料を電子顕微鏡で観察する場合、試料の損傷は大きくなり観察中に試料が破壊されてしまう場合がある。このような試料の損傷として、 L.A. Bursill, E.A. Lodge and J.M. Thomas, Nature, Volume 286 (1980) p.111 113には、電子顕微鏡観察によるゼォライ卜の損傷が報告されている。

そこで、このような観察中の試料の損傷を低減させるため、試料を冷却し低温とすることにより損傷の度合いを減少させる方法が行われている。また、写真撮影に必要最小限の電子線だけを照射することにより試料の損傷を抑える、ロードーズ法またはミニマムドーズ法（例えば、 M. Pan, Micron, Volume 27, No.3-4 (1996) p.219-238参照。）と呼ばれる方法も開発されている。

図 1は、従来の透過電子顕微鏡の構成図である。この透過電子顕微鏡は、観察対象である試料 S P C 1に電子線を照射する電子線照射装置 1 0 0と、試料 S P C 1と相互作用した電子線から試料 S P C 1の像を取得する観測部 2 0 0とを備えている。電子線照射装置 1 0 0は、電子源 1 1 0と集束レンズ 1 2 0とを備え、観測部 2 0 0ば、対物レンズ 2 1 0と撮像装置 2 2 0とを備えている。なお、実際の透過電子顕微鏡の結像部は、対物レンズ、中間レンズ、投射レンズなど複数の電子レンズで構成されているが、図 1では 1枚の対物レンズ 2 1 0として簡略化して描かれている。

所定の加速電圧で加速され電子源 1 1 0から射出された電子線は、集束レンズ 1 2 0によってほぼ平行な電子線となる。この電子線と試料面に配置された試料 S P C 1との相互作用により、電子線の波動としての振幅と位相とが変化する。試料 S P C 1と相互作用した電子線は、対物レンズ 2 1 0により拡大結像され、観察面上に試料 S P C 1の像 I M G 1を形成する。そして、撮像装置 2 2 0により、観察面上に形成された像 I M G 1が取得される。

撮像装置 2 2 0としてフイルムよりも高感度な電荷結合素子（C C D )を用い、電子線強度を像 I M G 1の取得に必要最小限とすることにより、試料 S P C 1 に照射される電子線量はフイルムを用いた通常の電子顕微鏡観察よりも小さくなる。このように、高感度の撮像装置を用いれば、試料 S P C 1 に照射される電子線量が低減され、試料に与える損傷を小さくすることができる。

図 2は、従来の透過電子顕微鏡を用いた試料の観察像を示す図である。観察対象の試料は、電子線が透過する程度に薄いカーボン膜上に付着した直径 1 5 n m の金の微粒子である。図 2に示されるように、電子顕微鏡観察により、金の微粒子の形態は明瞭に観察できる。

しかしながら、このような従来の観察技術では、一定量以上の光線や電子線等を照射する必要がある。そのため、照射損傷の深刻な試料では、照射損傷の影響はこれらの方法によっても無視できない場合がある。

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、観察対象に作用する波動の影響を低減する技術を提供することを目的とする。発明の開示

上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の観察装置は観察対象である物体もしくは場に波動を作用させて前記観察対象を観察する観察装置であつて、可干渉性を有する複数の波動を発生し、この際、前記複数の波動の干渉により前記観察対象に作用する波動の強度を前記観察対象の位置における波動の平均強度の 2分の 1以下とするように前記複数の波動を発生する波動源と、前記観察対象と相互作用した前記複数の波動の少なくとも 1つを観測することにより、前記観察対象の観察結果を取得する観測部と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、観察対象に作用する波動の強度が観察対象の位置における波動の平均強度の 2分の 1以下とできるので、観察対象に作用する波動の影響を低減することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、観察方法および観察装置、その装置または方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、等の態様で実現することができる。

図面の簡単な説明

図 1は、従来の透過電子顕微鏡の構成図である。

図 2は、従来の透過電子顕微鏡を用いた試料の観察像を示す図である。

図 3は、本発明の第 1実施例としての透過電子顕微鏡の構成図である。

図 4は、第 1実施例の透過電子顕微鏡で試料面を透過した 2つの電子線により観察面上に形成される像を示す図である。

図 5は、第 1実施例の透過電子顕微鏡による試料の観察像を示す図である。図 6は、第 2の実施例における電子線プリズ厶の構成図である。

図 7は、本発明の第 3実施例としての光学顕微鏡の構成図である。

図 8は、第 3実施例の光学顕微鏡による試料の観察像を示す図である。

図 9は、本発明の第 4実施例としての光学顕微鏡の構成図である。図 1 0は、第 4実施例の光学顕微鏡による試料の観察像を示す図である。

図 1 1は、本発明の第 5実施例としての音波による観察装置による観察の様子を示す模式図である。

図 1 2は、本発明の第 6実施例としての電波による観察装置による観察の様子を示す模式図である。

発明を実施するための最良の形態

本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。

A . 第 1実施例：

B . 第 2実施例：

C . 第 3実施例：

D . 第 4実施例：

E . 第 5実施例：

F . 第 6実施例：

G . 変形例：に第 1実施例：

図 3は、本発明の第 1実施例としての透過電子顕微鏡の構成図である。この透過電子顕微鏡は従来の透過電子顕微鏡（図 1 ) と同様に、観察対象である試料 S P C 2に電子線を照射する電子線照射装置 1 0 2と、試料 S P C 2と相互作用した電子線から試料 S P C 2の像を取得する観測部 2 0 2とを備えている。電子線照射装置 1 0 2は、電子源 1 1 0と集束レンズ 1 2 0とを備え、観測部 2 0 2は、対物レンズ 2 1 0と撮像装置 2 2 0とを備えている。

第 1実施例の透過電子顕微鏡の電子線照射装置 1 0 2は、集束レンズ 1 2 0と試料面との間に電子線プリズム 1 3 0が設けられている点で図 1に示される従来の透過電子顕微鏡の電子線源 1 0 0と異なっている。ここで、電子線プリズムとは、電子線の経路に設置された一対の接地された平行平板と、平行平板の間に設けられた細い導電性のワイヤとからなる装置である。なお、本実施例の電子線プリズム（一般に、「電子線バイプリズム」と呼ばれる）については、平山司，「電子波干渉による電場'磁場の直視と材料科学への応用」（まてりあ，社団法人日本金属学会， 1 9 9 8年，第 3 7巻， p . 4 5 4— 4 6 0 ) 等に記載がある。電子線プリズム 1 3 0のワイヤに正の電圧を印加すると負の電荷を持つ電子の波はワイヤに引き寄せられるので、電子線は進行方向の異なる 2つの電子線に分割される。電子源 1 1 0で発生する電子線が可干渉であれば、電子線プリズム 1 3 0により分割された 2つの電子線は可干渉となる。なお、可干渉な電子源としては、電界放出型の電子銃などを使用することができる。

可干渉な 2つの電子線の干渉により、試料面での電子線強度（電子波の振幅の 2乗）は電子線の屈曲方向にサインカーブ状に変化する。このように電子線強度分布がサインカーブ状となることにより、試料面上には電子の干渉縞が形成される。試料面上で形成された干渉縞の暗部は、このサインカーブの底部に相当する。そのため、観察対象である試料 S P C 2を干渉縞の暗部に配置すると試料 S P C 2に照射される電子線強度は、試料面における電子線の平均強度の 2分の 1以下 (以下、「ほぼゼロ」という）となるので、試料 S P C 2の電子線照射による損傷を抑えることができる。

試料 S P C 2に照射される電子線強度をほぼゼロとし試料 S P C 2の照射損傷を抑えるためには、試料面上での干渉縞の間隔を試料 S P C 2の大きさの 3倍以上とすればよい。より好ましくは、試料 S P C 2に照射される電子線の最大強度が試料面上での電子線の平均強度の 1 0分の 1以下とされる。この観察条件は、試料面上での干渉縞の間隔を試料 S P C 2の大きさの 7倍以上とすることにより実現することができる。さらに好ましくは、試料 S P C 2に照射される電子線の最大強度は、試料面上での電子線の平均強度の 2 0分の 1以下とされる。この平均強度の 2 0分の 1以下の照射電子線強度は、試料面上での干渉縞の間隔を試料の大きさの 1 0倍以上とすることで実現される。

なお、試料面上に形成される干渉縞の間隔は、電子線プリズム 1 3 0により分割された 2つの電子線の進行方向と電子線の波長によって決定される。そのため、電子線プリズム 1 3 0のワイヤに印加する電圧と電子線の加速電圧とを適宜調整することにより、干渉縞の間隔を所望の値とすることができる。

さらに、第 1実施例の透過電子顕微鏡の観測部 2 0 2は、対物レンズ 2 1 0と撮像装置 2 2 0との間にビームストッパー 2 3 0が設けられている点で図 1に示される従来の透過電子顕微鏡の観測部 2 0 0と異なっている。

試料面を透過した 2つの電子線は、対物レンズ 2 1 0により対物レンズ 2 1 0 の後焦点面上で 2つのスポッ卜を形成する。この 2つのスポッ卜のうち一方は、対物レンズ 2 1 4と撮像装置 2 2 0との間に設けられたビームストッパー 2 3 0 を用いて遮蔽される。そして、ビームストッパー 2 3 0によって遮蔽されなかつた電子線は、観察面上で試料 S P C 2の像 I M G 2を形成する。

なお、ビ一厶ストッパー 2 3 0の位置は、電子線が 2つのスポッ卜となる後焦点面の位置とされることが望ましいが、対物レンズ 2 1 0の射出側で 2つの電子線のビームが分離しビ一厶ストッパー 2 3 0で一方の電子線のみが遮蔽できる位置であればよい。

図 4は、第 1実施例の透過電子顕微鏡で試料面を透過した 2つの電子線により観察面上に形成される像を示す図である。観察対象の試料は、図 2の従来の電子顕微鏡観察と同一の試料である。電子線プリズム 1 3 0のワイヤに適当な電圧を加えることにより、電子源 1 1 0からの電子線は分割され 2つの電子線が試料に照射されている。ワイヤへの印加電圧を調整することにより、試料面での干渉縞の間隔は約 1 5 0 n mとなっている。なお、照射電子線強度等の各観察条件は、図 2と同一である。

ビームストッパー 2 3 0による電子線の遮蔽を行わない場合、図 4に示されるように観察面上には試料面に形成された干渉縞の像が形成される。そして、図 4 中の白い点線で示される領域にある金の微粒子は、電子線強度が弱い干渉縞の暗部にあるため観察されない。このように、干渉縞の暗部に配置された試料に照射される電子線量は従来の電子顕微鏡観察の場合よりも少なくなるので、電子線の照射による試料の損傷を抑えることができる。

図 5は、第 1実施例の透過電子顕微鏡による試料の観察像を示す図である。図 5の像は、図 4と同一の観察条件でビームストッパー 2 3 0により電子線の 1つを遮蔽し、試料面を透過した 2つの電子線のうち一方の電子線を結像することにより観察面上に形成されている。図 5に示されるように、金の微粒子の形態は、従来法による観察結果（図 2 ) と同様に明瞭に観察できる。なお、図 5では、電子線の 1つを対物レンズ 2 1 4の後焦点面上で遮蔽しているため、観察される像は左右非対称となっている。

なお、第 1実施例の透過電子顕微鏡（図 3 ) では、図 5の観察例に示されるように、物体（金の微粒子）の明瞭な像が取得できるが、観察対象は電子線と相互作用するものであれば良い。例えば、電場や磁場と相互作用した電子線の一部を結像させることにより、観察対象である電場および磁場の像を形成し観察することができる。

B . 第 2実施例：

図 6は、第 2実施例における電子線プリズ厶の構成図である。第 2実施例では、入射電子線を 2つに分割する電子線プリズム 1 3 0 (図 3 ) に代えて、入射電子線を 3つに分割する電子線プリズム 1 3 0 aが使用されている点で第 1実施例と異なる。なお、他の構成および作用については第 1実施例とほぼ同様であるので、ここではその説明を省略する。

第 2実施例における電子線プリズム 1 3 0 aは、外部電極 1 3 2の間に 2つの導電性のワイヤ 1 3 4， 1 3 6が設けられている。この 2つのワイヤ 1 3 4， 1 3 6には、それぞれ同一の正電圧が印加されている。このとき、ワイヤ 1 3 4とワイヤ 1 3 6に印加される電圧が同一であるので、ワイヤ 1 3 4とワイヤ 1 3 6 は同電位となる。

図 6中上方からワイヤ 1 3 4 , 1 3 6と外部電極 1 3 2の間に入射する電子線は、電子線プリズム 1 3 0 aの中心方向に屈曲させられる。一方、ワイヤ 1 3 4， 1 3 6は同電位であるので、その間に入射する電子線は試料面に向かって直進する。このように、 2つのワイヤ 1 3 4， 1 3 6を備えた電子線プリズム 1 3 0 a に入射する電子線は、 3つの電子線 t, Ψο, に分割される。

3つに分割された電子線 Ψο, の干渉により、試料面での電子線強度は電子線の屈曲方向に沿って変化する。このように電子線強度が変化することにより、試料面上には干渉縞が形成される。この干渉縞の暗部に観測対象である試料 S P C 2 aを配置すると、試料 S P C 2 aの位置では電子線強度が低くなるので、試料 S P C 2 aに照射される電子線の強度はほぼゼロとなる。

試料面を透過した 3つの電子線 Ψ_{1 ;} Wo, .ιは、対物レンズ（図示しない）により 3つのスポットを形成する。この 3つのスポッ卜のうち少なくとも 1つをビ一ムス卜ッパ（図示しない）によって遮蔽することにより、 3つの電子線

Ψο, Ψ·ιのうち少なくとも 1つが遮蔽される。そして、 3つの電子線 Ψι， Ψο, W-iのうち遮蔽されない電子線によって、結像面上に試料 S P C 2 aの像が形成される。

この第 2実施例の透過電子顕微鏡によっても、第 1実施例の透過電子顕微鏡（図 3 ) と同様の効果を得ることができる。

C . 第 3実施例：

図 7は、本発明の第 3実施例としての光学顕微鏡の構成図である。第 1実施例では観察対象に作用させる波動として電子線を用いているが、第 3実施例では光線を用いている。第 3実施例の光線源 1 0 4は、可干渉な平行光線の発生源であるレーザー 1 1 4とマッハ 'ツェンダー型の干渉装置 1 4 0とを備えている。観測部 2 0 4では、対物レンズ 2 1 4として第 1実施例での電子レンズに換えて光学レンズが用いられている。また、ビームストッパー 2 3 4と撮像装置 2 2 4も光線による観察に適当なものが使用されている。なお、観測部 2 0 4の構成および機能は、第〗実施例の観測部 2 0 2 (図 3 ) とほぼ同じであるので、ここではその説明を省略する。

干渉装置 1 4 0は、 2つの半透鏡 1 4 2， 1 4 8と 2つの鏡 1 4 4， 1 4 6とを備えている。干渉装置 1 4 0に入射した光線は、第 1の半透鏡 1 4 2により 2 つの光線に分割され、第 2の半透鏡 1 4 8と 2つの鏡 1 4 4， 1 4 6とによって光路が転換される。このように干渉装置 1 4 0によって、レーザー 1 1 4からの光線は、進行方向の異なる可干渉な 2つの光線に分割される。

第 1実施例と同様に、可干渉な 2つの光線の干渉により試料面での光の強度分布がサインカーブ状になり、試料面上に干渉縞が形成される。そして、試料面上の干渉縞の暗部に配置された試料 S P C 3に照射される光量はほぼゼロとなり、試料 S P C 3への光の影響を抑えることができる。なお、試料面上に形成される干渉縞の間隔は、干渉装置 1 4 0に設けられた第 1の半透鏡 1 4 2または反射鏡 1 4 6の角度を調整することにより調整できる。

なお、第 3実施例では、干渉装置としてマッハ，ツェンダー型の干渉装置 1 4 0を用いているが、干渉装置としてはレーザー 1 1 4からの光線を 2つに分割し、分割された 2つの光線の光路をそれぞれ試料 S P C 3の方向に転換できればよい。また、光線を 2つに分割するビ一ムスプリッタとしては、上記の半透鏡 1 4 2のほか、回折格子や偏光ビームスプリッタ等を使用することも可能である。

図 8は、第 3実施例の光学顕微鏡による試料の観察像を示す図である。観察対象の試料は、現像済みの写真フイルムに形成された一辺が 1 Ο Ο μΓΠ程度の方形をした黒色の感光部である。この黒色の感光部は、フイルムの位置を調整することにより干渉縞の暗部に配置されている。また、半透鏡 1 4 2の角度は、試料面での干渉縞の間隔が約 1 m mとなるよう調整されている。

試料を透過した 2つの光線のうち一方の光線を結像させることにより、第 1実施例で得られた試料の像（図 5 ) と同様に、図 8に示されるように明瞭な試料の像が形成される。また、観察される像が左右非対称となっている点においても、第 1実施例で得られた試料の像と同様である。

D . 第 4実施例：

図 9は、本発明の第 4実施例としての光学顕微鏡の構成図である。第 3実施例と同様に、第 4実施例では光学顕微鏡の光源としてレーザ一 1 1 6を用いている。レーザー 1 1 6から出射した可干渉な平行光線 L Qは、干渉装置 1 5 0により進行方向の異なる 2つの光線に分割され、試料 S P C 4に照射される。平行光線 L o は、ビームスプリッタである第 1の半透鏡 1 5 2で進行方向の異なる 2つの光線 L i， L ₂に分割される。第 1の半透鏡 1 5 2で分割された光線 L ₂は、 2つの半透鏡 1 5 4， 1 5 6によって観測対象である試料 S P C 4の方向にそれぞれ反射される。このように光路が転換させられることにより、進行方向が互いに反対方向である 2つの光線し ₃， L ₄が生成される。

進行方向が互いに反対方向である 2つの光線 L ₃， L ₄は、干渉して 2つの半透鏡 1 5 4， 1 5 6の間で定在波を発生させる。定在波の節の位置では光の強度はゼロになるので、試料 S P C 4をこの節の位置に配置することにより、試料 S P C 4に照射される光量をほぼゼロとすることができる。

試料を透過した 2つの光線 L ₃， L ₄は、図 9に示されるように互いに反対方向に進む。そのため、第 4実施例では、ビ一厶ストッパーを用いて光線の 1つを遮蔽することなく 1つの光線による試料の像 I M G 4を形成することができる。具体的には、 2つの半透鏡 1 5 4， 1 5 6のうち一方から出射する光線を対物レンズ 2 1 6を用いて結像させることにより、観察面上には試料 S P C 4の像 I M G 4が形成される。なお、第 4実施例の場合、ビームストッパーによる光線の遮蔽を行わないため、得られる像 I M G 4に非対称性が発生しない。そのため第 4実施例では、像 I M G 4が試料 S P C 4の光線透過率の分布を正確に反映する点で第 3実施例よリも好ましい。一方、第 4実施例では定在波の波長が光線の波長の半分であり暗部である節の領域が狭いのに対し、第 3実施例は干渉縞の間隔を適宜調整して暗部を所望の大きさとできる点でより好ましい。

また、第 4実施例では、 2つの光線 L ₃， L ₄の進行方向は互いに反対方向とされているが、 2つの光線 L ₃， L ₄のうちいずれか一方のみが対物レンズ 2 1 6に導入できればよい。すなわち、 2つの光線 L ₃， L ₄のなす角度が、対物レンズ 2 1 6の開口角よりも大きい適当な角度になるようにしても良い。

図 1 0は、第 4実施例の光学顕微鏡による試料の観察像を示す図である。観察対象の試料は、銅メッシュ上の厚さ 1 0 n m程度のカーボン膜に形成された厚さが 0 . 1 pm、大きさ 1 Ο μηι程度の金の薄膜である。試料は銅メッシュの位置を調整することにより、定在波の節の位置に配置されている。第 4の実施例においても、図 1 0に示されるように試料の像は明瞭に観察できる。また、上述の通り、第 1および第 3実施例の場合と異なり、試料の像に非対称性が生じていない。

Ε . 第 5実施例：

図 1 1は、本発明の第 5実施例としての音波による観察装置による観察の様子を示す模式図である。第 5実施例の観察装置は、音源（図示しない）と 2つのスリット S i, S ₂を有する遮蔽板 1 6 0とを備えている。音源は、図 1 1の下方から遮蔽板 1 6 0に向けて音波 Ψ を発生させている。このとき、遮蔽板 1 6 0を通過した音波は、スリット S】， S ₂をそれぞれ基点とする 2つの音波 Ψ₂となって伝播する。なお、図 1 1の実線は音波の位相がスリット S i， S ₂とそれぞれ同じ位相（0 °) となる位置を表しており、図 1 1の碑線は音波の位相がスリツ卜 S ₂とそれぞれ反対の位相（1 8 0 °) となる位置を表している。そして、実線と破線の交点では、位相が反対の音波， Ψ₂が重ね合わされるため音波の強度がゼロとなる。

上述のように、図 1 1の遮蔽板 1 60上方の領域では、音波 Ψ₂の干渉により、音波の強度が大きい部分と音波の強度がゼロとなる部分（以下「節部」と呼ぶ。）が発生する。具体的には、点 PAのようにスリット S₂からの距離の差が音波の半波長の偶数倍である点では、音波 ι， ₂音波の位相差が 0°となるので、音波の強度が大きくなる。一方、点 PB, Pcのようにスリット S₂ からの距離の差が音波の半波長の奇数倍である点では、音波 Ψι， Ψ₂音波の位相差が 1 80°となるので、音波の強度はゼロとなる。

音波を散乱する程度の大きさを有する観察対象が節部上の点 PBに配置されると、散乱した音波が節部上の他の点 Pcで観測されるようになる。一方、観察対象の位置を節部となるようにすることで、観察対象が観察に用いられている音波を検知できないようにすることができる。このように、 2つの音波の合成波 OF_{1+ 2)}を点 Pcで測定することにより、点 PBにある観察対象に音波の影響を与えることなく観察対象の有無を判別することができる。

F. 第 6実施例：

図 1 2は、本発明の第 6実施例としての電波による観察装置による観察の様子を示す模式図である。第 6実施例では、第 5実施例の音波に換えて電波を観測対象に作用させている。第 6実施例の観測装置は、同周波数で適当な位相差を有する 2つの電波 Ψ , Ψ₂を発生させるアンテナ A A₂を備えている。また、 2つのアンテナ A_lt A₂が発生する電波 Ψ2の強度比は、観察対象の位置において電波 ^ϊ^, ₂の強度が略等しくなるように適宜調整される。なお、図 1 2では、 2つのアンテナ Ai， A₂で発生する電波 Ψ₂の位相差が 1 80°の場合の観察の様子を示している。

第 5実施例のように 2つのアンテナ Α A₂での電波 Ψ₂の位相が同じであれば、節部の発生する位置はアンテナ A i， A ₂の空間的配置によって決まる。これに対し、第 6実施例では、観察対象が任意の位置 P _Bにあっても電波 ₂ の位相差を適宜調整することにより、点 P Bが節部となるようにすることができる。そして、電波 Ft, Ψ₂の合成波を節部上の他の点 P cで測定することにより、点 P _Bにある観察対象に電波を検知されることなく観察対象の観察をすることができる。

G . 変形例：

なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

G 1 . 変形例 1 ：

上記各実施例では、観察対象に作用させる波動を 2つまたは 3つとしているが、観察対象に作用させる波動を 2以上の任意の数とすることができる。このようにしても、複数の波動の干渉により、観察対象に作用する波動の強度が観察対象の位置における波動の平均強度の 2分の 1以下とできるので、観察対象に作用する波動の影響を低減することができる。

G 2 . 変形例 2 ：

上記各実施例では、観察対象に作用させる波動として、電子線、光線、音波および電波を用いているが、干渉性を有する波であれば古典力学的波動や量子力学的波動のいずれであっても本発明の観察装置および観察方法に適用できる。例えば、水面波、原子波や中性子波等を使用することも可能である。また、上記各実施例では電磁波として光線と電波とを用いているが、波長によらず本発明の観察装置および観察方法に適用できる。例えば、 γ線、 X線、紫外線、可視光線、赤外線、電波のいずれもが本発明の観察装置および観察方法に使用可能である。産業上の利用可能性

この発明は、光学顕微鏡や電子顕微鏡などの各種の観察装置や、レーダゃソナ一などの各種の探索装置に適用可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 観察対象である物体もしくは場に波動を作用させて前記観察対象を観察する観察装置であって、

可干渉性を有する複数の波動を発生し、この際、前記複数の波動の干渉により前記観察対象に作用する波動の強度を前記観察対象の位置における波動の平均強度の 2分の 1以下とするように前記複数の波動を発生する波動源と、

前記観察対象と相互作用した前記複数の波動の少なくとも 1つを観測することにより、前記観察対象の観察結果を取得する観測部と、

を備える観察装置。

2 . 請求項 1記載の観察装置であって、

前記観測部は、前記観察対象と相互作用した波動から画像を形成する結像部を備える、観察装置。

3 . 請求項 2記載の観察装置であって、

前記複数の波動は、それぞれ異なる進行方向を有し、

前記結像部は、前記複数の波動のうち少なくとも 1つの波動から画像を形成する、観察装置。

4 . 請求項 3記載の観察装置であって、

前記波動源は、可干渉性の 1つの電子線を発生する電子源と、前記電子線の経路に設置され前記電子線を進行方向の異なる複数の電子線に分割する電子線プリズ厶とを備え、

前記観測部は、観察対象を透過した電子線を結像させる対物レンズと、前記対物レンズの射出側において前記複数の電子線の一部を遮蔽するビームストッパーとを備える、観察装置

5 . 請求項 3記載の観察装置であって、

前記波動源は、可干渉性の 1つの光線を発生するレーザーと、前記光線の経路に設置され前記光線を異なる進行方向に沿って前記観察対象に向かう複数の光線に分割する光線分割部とを備え、

前記観測部は、観察対象を透過した光線を結像させる対物レンズと、前記対物レンズの射出側において前記複数の光線の一部を遮蔽するビームストッパーとを備える、観察装置。

6 . 請求項 3記載の観察装置であって、

前記波動源は、可干渉性の 1つの光線を発生するレーザ一と、前記光線の経路に設置され前記光線を進行方向の異なる 2つの光線に分割するビ一ムスプリッタと、前記分割された光線を前記観測対象の方向に反射するとともに前記分割された 2つの光線の進行方向を互いに反対方向とする光線転換部とを備える、観察装置。

7 . 請求項 1記載の観察装置であって、

前記観測部は、前記観察対象と相互作用した複数の波動の合成波を測定する、観察装置。

8 . 請求項 7記載の観察装置であって、

前記波動源は、第 1の波動を発生する第 1の波動源と、前記第 1の波動に対して位相差と振幅比が所定の値に設定された第 2の波動を発生する第 2の波動源とを備える、観察装置。

9 . 観察対象である物体もしくは場に波動を作用させて前記観察対象を観察する観察方法であって、

( a ) 可干渉性を有する複数の波動を発生し、前記複数の波動を干渉させて前記観察対象に作用する波動の強度を前記観察対象の位置における波動の平均強度の 2分の 1以下とする工程と、

( b ) 前記観察対象と相互作用した前記複数の波動の少なくとも 1つを観測することにより、前記観察対象を観察する工程と、

を備える観察方法。

1 0 . 請求項 9記載の観察方法であって、

前記工程（b ) は、前記観察対象と相互作用した波動から画像を形成する結像工程を備える、観察方法。

1 1 . 請求項 1 0記載の観察方法であって、

前記工程（a ) は、前記複数の波動としてそれぞれ進行方向が異なる複数の波動を発生する工程を備え、

前記結像工程は、前記複数の波動のうち少なくとも 1つの波動から画像を形成する、観察方法。

1 2 . 請求項 1 1記載の観察方法であって、

前記工程（a ) は、可干渉性の 1つの電子線を準備する工程と、前記電子線を進行方向の異なる複数の電子線に分割する工程と、を備え、

前記結像工程は、観察対象を透過した前記複数の電子線の一方を遮蔽し、前記複数の電子線のうち一部の電子線を結像させる、観察方法。

1 3 . 請求項 1 1記載の観察方法であって、前記工程（a ) は、可干渉性の 1つの平行光線を準備する工程と、前記光線を異なる進行方向に沿って前記観察対象に向かう複数の光線に分割する工程と、を備え、

前記結像工程は、観察対象を透過した前記複数の光線の一部を遮蔽し、前記複数の光線のうち一部の光線を結像させる、観察方法。

1 4 . 請求項 1 1記載の観察方法であって、

前記工程（a ) は、可干渉性の 1つの平行光線を準備する工程と、前記光線を進行方向の異なる 2つの光線に分割する工程と、前記分割された光線を前記観測対象の方向に反射するとともに前記分割された 2つの光線の進行方向を互いに反対方向とする工程と、を備える観察方法。

1 5 . 請求項 9記載の観察方法であって、

前記工程（b ) は、前記観察対象と相互作用した複数の波動の合成波を測定する工程を備える、観察方法。

1 6 . 請求項 1 5記載の観察方法であって、

前記工程（a ) は、位相差と振幅比が所定の値に設定された 2つの波動を発生する工程を備える、観察方法。