JPH0438326B2 - - Google Patents

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JPH0438326B2
JPH0438326B2 JP60177785A JP17778585A JPH0438326B2 JP H0438326 B2 JPH0438326 B2 JP H0438326B2 JP 60177785 A JP60177785 A JP 60177785A JP 17778585 A JP17778585 A JP 17778585A JP H0438326 B2 JPH0438326 B2 JP H0438326B2
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Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は光学顕微鏡の分野及び特に光学近視野
走査顕微鏡のための対物開孔の設計に関する。
Ｂ 開示の概要 本発明に従う導波管（導波体）は一端に極めて
鋭い先端を有し、金属の如き第１の不透明層で被
覆された透明な円筒部を含む。上記第１の不透明
層は光学的に透明な材料の層を支持し、この透明
層は次に第２の不透明層によつて覆われている。
先端の頂点は除去されていて第１の開口部の上記
透明な円筒（本体）部を露出し、第２の開口部の
上記透明層を露出している。上記第１の開口は
0.01μm2以下の面積を占めている。
遠い端から透明な円筒部に入射する光は物体を
照射し、反射光が第２の開口に入射して、処理の
ために光検出器に案内される。
Ｃ 従来技術 光学顕微鏡の歴史は長く、その応用は研究及び
医者の実用の範囲を越えて拡大した。ビールス及
びバクテリアの研究のみならず電子回路の製造に
はより良い解像力の顕微鏡を必要とする。光学顕
微鏡の理論的限界は使用される光の波長の範囲内
にある。それは人間の肉眼による検査が当然可視
光を必要とするからである。照射光がインコヒー
レントで、顕微鏡の開口が円形の時に、光学顕微
鏡が丁度区別出来る２つの物体点間の距離は約
0.61λ／ｎ・sinΘである。ここでｎ・sinΘは対物
レンズの開口数、即ちガラスの屈折率ｎ及び物体
の空間の円錐状の光線の半角Θの積である。もし
高い解像力を得たい場合には明らかに開口数が大
きくなくてはならない（1959年ロンドン、ペルガ
モン社刊のエム・ボーン及びイー・ウルフ著「光
学の原理」の第417f頁：M.Born and E.Wolf、
Principles of Optics、Pergamon Press、
London 1959、P.417fを参照）。顕微鏡の解像力
を増大させる多くの試みが従来なされた。本発明
の主題に関連する最も重要な技術はEP（ヨーロツ
パ特許）−A1第0112401号及びEP−A1第0112402
号に開示されている。最初に述べられた文献は光
導波体が先端に開口を有し、金属で覆われた透明
な結晶より成り、開口の直径が物体を照射する光
の一波長よりも著しく短い光学近視野走査顕微鏡
を開示している。
第２の文献EP−A1第0112402号は直径が10及
び500nｍの間にある開口を有する光導波体、及
びこの様な光導波体を製造する方法を開示してい
る。この導波体も又多くの層の金属薄膜で被覆さ
れた光学的に透明な円筒（本体）部を含む。
上述の文献は或る外部の光源によつて照射され
る物体を眺める観測装置として光導波体を使用す
るか、もしくは物体によつて反射される光線を個
別の検出器によつて検出する観測装置として光導
波体を使用する事を提示している。両方の場合、
光導波体の直径を減少する事によつて解像力を増
大しているが、一方では極めて雑音の多い画像を
与え、他方では装置がかさばるという欠点があ
る。
Ｄ 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は画像の雑音が少なく、かさばら
なく同時に開口の狭さが保持され且製造が容易な
光学導波管を与える事にある。
Ｅ 問題点を解決するための手段 本発明の導波体は一端に微細な先端を有する光
学的に透明な円筒部（筒部もしくは本体）を含
む。円筒部は第１の不透明層で覆われ、該第１の
不透明層は少なく共部分的に光学的に透明な媒体
の層で覆われ、この透明な媒体の層は第２の不透
明層で覆われている。上記透明な円筒部の微細な
先端の頂点は、該円筒部を覆う不透明及び透明層
を含めて除去され、背後から透明円筒部に入射し
た光が、先端位置にある開口を通して出て物体上
に指向され、物体によつて反射した光が上記透明
層にその少なく共一つの開口を通して導入され、
透明層に光学的に接続された光検出器に案内され
る。
Ｆ 実施例 第２図は上記EP−A1第0112401号に開示され
た光学近視野走査顕微鏡の基本的素子を示してい
る。簡単に説明すると、フレーム１はベンチ２に
固定され、ベンチ２は又検査さるべき物体４をＸ
及びＹ方向に移動させるために配置された支持体
３を支持している。フレーム１の腕５はセンサ８
の助けによつて物体４から開口７迄の距離を制御
する垂直調節装置６を支持している。開口７には
光学フイルタ９が取付けられていて、フイルタは
光導波管（導波体）１０を介して光検出器１１に
接続されている。この装置は反射モードもしくは
透明モードのいずれの場合にも外部光源による物
体４の照射を仮定している。
逆の配列では光検出器１１はレーザの様な適切
な光源によつて置換えられ、物体からの反射光が
個別の光検出器１２によつて収集される様になつ
ている。
上述の如く本発明な光源及び光検出器を物体の
近くに一体に配置して、周囲の光もしくは開口が
向合う物体の部分以外の物体の部分から生ずる撹
乱を減少する事を配慮している。
第１図を参照するに、光学的に透明な円筒（本
体）部１３は通常の如く不透明な層１４で被覆さ
れている。円筒部１３は例えば石英の結晶より成
り、光学的侵入深さの数倍、即ち可視光の場合約
λ／10の厚さの金属の被覆で覆われている。円筒
部１３はさやが除去された光学フアイバの端でも
よい。円筒部１３は出来るだけ鋭く尖つている事
が必要条件である。例えばその先端の曲率半径は
略20nｍである。この様な鋭く尖つた透明円筒部
を製造する方法はEP−A1第0112402号に開示さ
れている。代替方法はイオン・ミリングである。
不透明層１４自体はEP−A1第0112402号に開
示された如く、結晶もしくはフアイバ材料に対し
て良好な接着性を示す単一の金属の被覆もしくは
複数の金属の被覆より成る。層１４は、非過減衰
光導波を与えるに十分な丁度の厚さ、即ちλ／２
程度の厚さの、頂点に向つて約λ／20の厚さに先
細りになつた透明な層１５を支持している。第２
の不透明層１６が透明層１５のまわりを覆つてい
る。この層１６も又金属より成る。第２の金属層
の厚さは厳密である必要はないが、使用される金
属の侵入深さの10倍程度である必要がある。勿論
この層１６も層１４の場合と同様に異なる金属の
いくつかの層でよい。円筒部１３によつて支持さ
れるこれ等の層１４乃至１６のすべては蒸着、ス
パタリングもしくは他の通常の薄膜技術によつて
形成される。
不透明層１４及び１６間にはさまれた透明層１
５は中央の開口１８から出て物体４によつて反射
され、環状開口１７に導入される放射線のための
光導波管を形成する。使用される光の波長以下の
厚さの透明層１５が先細りになつている事は波長
以下の範囲で鋭いカツトオフを示さないTEM01
モードの形の反射光の伝搬に都合がよい
（TEM01モードについては、1972年４月１日刊の
アプライド・フイジツクス・レターズ、第20巻第
７号、第266f頁のデイ・ポール著の論文「純粋な
TE01モードでのルービ・レーザの動作」：D.
Pohl、Operation of ａ Ruby Laser
Transverse Electric Mode TE01、Appl.Phys.
Lett.、Vol.20、No.７、April １、1972 P.266fを
参照されたい。
導波体１４，１５，１６は透明円筒部１３のま
わりに同心円状に分布して配置された光検出器の
組もしくは環状光検出器１９に直接接続されてい
る。
第１図の実施例は特に光フアイバに適用され
る、透明な円筒部１３が円形の断面である事を仮
定しているが、第３、４及び５図は正方形の断面
の透明な筒部（本体部）を示している。第３図で
筒部２０は金属層（図示されず）で覆われ、その
上を透明層２１が覆つている。透明層２１は先細
りになつていて、４辺を有する開口２２を通つて
導入した光が光検出器２３に案内される様になつ
ている。層２１の外の金属層は図面を簡単にする
ために図示されていない。
他の実施例が第４図に示されている。この図で
正方形の筒部は４つの独立した導波体２４，２
５，２６（導波体２７は図示されていない）を支
持し、各導波体は個別の光検出器２８，２９，３
０（光検出器３１は図示されず）に終つている。
中央開口３２から出て、物体によつて反射された
光は４つの長方形の開口３３乃至３６に導入し、
関連する導波体２４乃至２７の各一つによつて上
記光検出器２８乃至３１の一つに導かれる。この
配列体は特に、異なる顕微鏡を使用して、反対側
に位置付けられた光検出器の出力信号を比較する
場合に使用される。
第５図は正方形の断面を有する透明な筒部３７
を有するさらに他の実施例を示している。筒体３
７の中央開孔３８を通して出た光は物体によつて
反射された後、開口３９及び４０に導入される。
導波体４１，４２を上方に伝搬する光波は導波体
４１及び４２の結合部４３で干渉する。電子光学
的移相器４４が到着する光波の相対位相を調節す
る。導波体４１及び４２の結合部４３は単一モー
ド断面を有する事が好ましい。この配列体は差分
位相情報を与える。換言すれば、この配列体は光
学的近視野走査顕微鏡に位相差コントラスト法を
導入する。この位相コントラスト信号を測定する
ために、光検出器４５が結合部４３に接続されて
いる。
第６図及び第７図に示された本発明の実施例は
グラス・フアイバを使用している。ガラス棒４６
（第６図）が光源（図示されず）に接続され、開
口４７を通して光を放出している。棒４６はグラ
ス・フアイバによつて実現する事が出来る。棒４
６には金属めつきされ、その端が約λ／20の寸法
に先細りになつたグラス・フアイバ４８が付着さ
れている。その開口４９が反射光を受取り、反射
光が図示されていない光検出器に案内される。
第７図は第４図に示されたものと類似の構造の
グラス・フアイバによる配列体を示している。一
端に開口５０を有する中央のガラス棒もしくはフ
アイバ５１のまわりには第６図に関連して説明さ
れた様に約λ／20に先細りになつた端を有し、開
口５６乃至５９を有する４本の受光グラス・フア
イバ５２乃至５５が配置されている。この配列体
は反射率差顕微鏡及び位相コントラスト差顕微鏡
のためのものである。
もし物体を照射するのに使用される光源がレー
ザである場合には、レーザを第１図、第３図乃至
第５図の筒部に一体に出来る事が明らかであろ
う。この一体化はEP−A1第0112002号に開示さ
れている様に半導体レーザで容易に行われる。
本発明は光学近視野走査顕微鏡に関連して説明
されたが、本発明に従う導波体は生体系もしくは
自然の産物もしくは人工の装置及び機械中の空洞
を検査する内視鏡に使用される事は明らかであろ
う。
Ｇ 発明の効果 本発明に従い、画像の雑音が少なく、容積が小
さく、開口が狭く、製造が容易な光学顕微鏡のた
めの導波体が与えられる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従う導波体の一実施例の断面
図である。第２図は通常の光学近視野走査顕微鏡
の概略図である。第３図、第４図及び第５図は正
方形の断面を有する導波体の斜視図である。第６
図及び第７図は光フアイバを使用した導波体の実
施例の斜視図である。 １……フレーム、２……ベンチ、３……支持
体、４……物体、５……腕、６……垂直調節装
置、７……開口、８……センサ、９……光学フイ
ルタ、１０……光導波体、１１……光検出器、１
２……光検出器、１３……円筒部、１４……不透
明層、１５……透明層、１６……不透明層、１７
……環状開口、１８……中央開口、１９……光検
出器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 一端にテーパ状先端部を有する光学的に透明
    な本体部に第１の不透明層が被覆されて成る光学
    顕微鏡のための導波体であつて、 (a) 上記第１の不透明層を少なくとも部分的に覆
    う光学的に透明な物質の層と、 (b) 上記透明な物質の層を覆う第２の不透明層と
    より成り、 (c) 上記本体部のテーパ状先端部並びに当該テー
    パ状先端部を覆う上記第１の不透明層、上記第
    ２の不透明層及び上記透明な物質の層が重なる
    部分の頂点が第一の開口及び第二の開口を形成
    するようにそれぞれ除去されていて、 (d) 上記透明な本体部を通つて導入した光が上記
    第一の開口を介して出て、物体に指向され、上
    記物体による反射光が上記第二の開口を通して
    上記透明な物質の層中に導入され、該透明な物
    質の層に光学的に結合された光検出器に案内さ
    れるように構成されていて、 (e) 上記光学的に透明な物質の層が上記第二の開
    口に向かつて上記物体による反射光の波長の約
    20分の１の厚さに先細りになつている事を特徴
    とする光学顕微鏡のための導波体。
JP60177785A 1984-12-28 1985-08-14 光学顕微鏡のための導波体 Granted JPS61158312A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP84115848A EP0185782B1 (en) 1984-12-28 1984-12-28 Waveguide for an optical near-field microscope
EP84115848.8 1984-12-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61158312A JPS61158312A (ja) 1986-07-18
JPH0438326B2 true JPH0438326B2 (ja) 1992-06-24

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JP60177785A Granted JPS61158312A (ja) 1984-12-28 1985-08-14 光学顕微鏡のための導波体

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EP (1) EP0185782B1 (ja)
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