(57)【要約】【課題】観察画像が明るく、高い空間分解能で対象物の観察が可能となる二次元近接場分光顕微鏡を提供すること【解決手段】対物レンズ１４の先端に装着されるホールアレイ１３と、対物レンズ１４の観察光を拡大して結像する結像レンズ１６を有する入射光学系と、入射光学系と分光器４０を接続するバンドル型光ファイバーケーブル３０とを備え、バンドル型光ファイバーケーブル３０の端面は、入射光学系側の光ファイバーケーブル端面３２は二次元状に配置され、分光器４０側の光ファイバーケーブル端面３４は一次元状に配置されており、ホールアレイ１３は二次元状に配置された微細ホールが形成されていると共に、微細ホールの二次元状に配置は光ファイバーケーブル端面３２の二次元状配置に対応している。【選択図】図１
2014202784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料片に装着されるホールアレイと、
前記試料片からの観察光を前記ホールアレイと前記対物レンズを介して入射すると共に、前記対物レンズの観察光を拡大して結像する結像レンズを有する入射光学系と、
前記入射光学系から入射した光を分光する分光器と、
前記入射光学系と前記分光器を接続するバンドル型光ファイバーケーブルと、
を備える二次元近接場分光顕微鏡であって、
前記バンドル型光ファイバーケーブルの端面は、前記入射光学系側の光ファイバーケーブル端面は二次元状に配置され、前記分光器側の光ファイバーケーブル端面は一次元状に配置されており、
前記ホールアレイは、二次元状に配置された微細ホールが形成されていると共に、前記微細ホールの二次元状に配置は前記入射光学系側の光ファイバーケーブル端面の二次元状配置に対応しており、且つ隣接微細ホールとの間隔（ＨＤ）は、前記バンドル型光ファイバーケーブルの個別ケーブル外径（ＦＤ）と、前記対物レンズと前記結像レンズでの拡大率（ＥＬ）を用いて、
０．８ｘＦＤ≦ＨＤｘＥＬ≦１．３ｘＦＤ
が成立することを特徴とする二次元近接場分光顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の二次元近接場分光顕微鏡において、
さらに、照明光発光部と、
前記入射光学系の前記バンドル型光ファイバーケーブルとの接続側の光路に設けられたビームスピリッタ部と、
を備え、前記照明光発光部からの照明光を、前記ビームスピリッタ部を介して前記入射光学系の光路を用いて、前記対物レンズと前記ホールアレイを介して前記試料片を照明することを特徴とする二次元近接場分光顕微鏡。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の二次元近接場分光顕微鏡において、
前記微細ホールの内径は、前記試料片を観察する光の波長領域に含まれる値、又は当該波長の四半波長から半波長までの範囲に含まれる値であることを特徴とする二次元近接場分光顕微鏡。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の二次元近接場分光顕微鏡において、
前記微細ホールと前記試料片との距離が、観察する光の波長領域に含まれる値よりも小さいことを特徴とする二次元近接場分光顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象の形状と光学成分とを同時に取得できる二次元近接場分光顕微鏡に関し、特に明るい画像が得られるように改良した近接場光を用いた二次元近接場分光顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次元近接場分光顕微鏡は、被写体のイメージ（像）と分光スペクトルを測定できる分光器であって、フォトルミネッセンス、ラマン、顕微鏡下での細胞の蛍光局所などへの応用されている。さらなる二次元近接場分光顕微鏡の応用分野として、リーモートセンシングの分野では、特許文献１に示すような空中マルチバンド撮像スペクトルメータが用いられている。特許文献１の分光装置では、波長選択フィルタや回析格子等の分光手段によって選択された特定波長成分に基づいて、被写体像を撮影する方法が用いられている。
【０００３】
また、特許文献２では、位置や形状等が時間的に変化する物体を記録対象とする場合に好適な、複数の同一分光画像を同時に生成する分光装置と、発生した分光画像を記録する分光画像記録装置が提案されている。
特許文献３では、近接場光（エバネッセント場、evanescent field）を用いたニアフィールド顕微鏡装置が提案されている。これによると、開口部を小さくすることなく開口径が５０〜５００ｎｍの比較的大きな開口部で、従来の光学顕微鏡の分解能を越えながら、しかも走査速度を高速化した顕微鏡装置が得られる。
さらに、特許文献４では、超高真空に適合する二次元近接場分光顕微鏡で、例えばカーボンナノチューブでの近接場光を観測するのに適した装置が開示されている。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４８９５５号公報
【特許文献２】特開平８−２３３６５８号公報
【特許文献３】特開平５−１６４９６８号公報
【特許文献４】特開２０１０−６６０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば特許文献４の装置では、カーボンナノチューブでの近接場光を観測する場合の明度が不十分であるという課題があった。
本発明は、上記課題を解決するもので、観察画像が明るく、高い空間分解能で対象物の観察が可能となる近接場光を用いた二次元近接場分光顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の二次元近接場分光顕微鏡は、例えば図１に示すように、試料片１１に装着されるホールアレイ１３と、試料片１１からの観察光をホールアレイ１３と対物レンズ１４を介して入射すると共に、対物レンズ１４の観察光を拡大して結像する結像レンズ１６を有する入射光学系と、入射光学系から入射した光を分光する分光器４０と、入射光学系と分光器４０を接続するバンドル型光ファイバーケーブル３０とを備える二次元近接場分光顕微鏡であって、次の構成としたものである。
即ち、バンドル型光ファイバーケーブル３０の端面は、入射光学系側の光ファイバーケーブル端面３２は二次元状に配置され、分光器４０側の光ファイバーケーブル端面３４は一次元状に配置されており、ホールアレイ１３は、二次元状に配置された微細ホールが形成されていると共に、前記微細ホールの二次元状に配置は入射光学系側の光ファイバーケーブル端面３２の二次元状配置に対応しており、且つ隣接微細ホールとの間隔（ＨＤ）は、前記バンドル型光ファイバーケーブルの個別ケーブル外径（ＦＤ）と、対物レンズ１４と前記結像レンズでの拡大率（ＥＬ）を用いて、
０．８ｘＦＤ≦ＨＤｘＥＬ≦１．３ｘＦＤ    （１）
が成立することを特徴とする。
【０００７】
このように構成された装置において、ホールアレイ１３には、二次元状に配置された微細ホールが形成されていると共に、前記微細ホールの二次元状に配置は入射光学系側の光ファイバーケーブル端面３２の二次元状配置に対応しているため、試料片からの観察光がホールアレイの二次元状配置で効果的に集光されて、明るい観察像が光ファイバーケーブル端面３２に入射される。ここで、ホールアレイは近接場光を伝播光に変換するのに用いられている。
また、分光器４０側の光ファイバーケーブル端面３４は一次元状に配置されているので、分光器４０側で個別の微細ホールに対応する観察像が個別に識別できる。ここで、隣接微細ホールとの間隔（ＨＤ）は、バンドル型光ファイバーケーブルの個別ケーブル外径（ＦＤ）と、対物レンズ１４と前記結像レンズでの拡大率（ＥＬ）を用いた上記（１）式が成立するように定めているので、微細ホールでの光学的情報はバンドル型光ファイバーケーブルに適切に伝達される。ここで、上下限の係数値を定めているのは、個別微細ホールの光学的情報を単一の光ファイバーケーブルに伝達するのに適切な範囲を定める為である。下限の係数値を０．８としているのは、光ファイバーケーブルの光学的情報の最低値を定めて、明るい画像を得る為である。上限の係数値を１．３としているのは、隣接の光ファイバーケーブルに漏れることによる光学情報の干渉を最小化するためである。
さらに、分光器と撮像装置を用いると、２次元画像およびスペクトルを同時に得ることが可能な装置である。
【０００８】
本発明の二次元近接場分光顕微鏡において、好ましくは、さらに、照明光発光部２４と、入射光学系の前記バンドル型光ファイバーケーブルとの接続側の光路に設けられたビームスピリッタ部２０とを備え、前記照明光発光部からの照明光を、ビームスピリッタ部２０を介して入射光学系の光路を用いて、対物レンズ１４とホールアレイ１３を介して試料片１１を照明することを特徴とする。
【０００９】
本発明の二次元近接場分光顕微鏡において、好ましくは、微細ホールの内径は、前記試料片を観察する光の波長領域に含まれる値、又は当該波長の四半波長（λ／４）から半波長（λ／２）までの範囲に含まれる値であることを特徴とする。微細ホールの内径は、観察波長の四半波長以上なので、試料片を観察する開口部が広く、観察面が明るくなる。微細ホールの内径は、観察波長の半波長以下なので、試料片の近接場光を効果的に採光できる。
【００１０】
本発明の二次元近接場分光顕微鏡において、好ましくは、微細ホールと前記試料片との距離が、観察する光の波長領域に含まれる値よりも小さいことを特徴とする。微細ホールと前記試料片との距離が、観察する光の波長領域に含まれる値よりも小さいので、二次元近接場分光顕微鏡は、前記試料片の発光する近接場光を観察できる。好ましくは、微細ホールと前記試料片との距離が、当該波長の四半波長（λ／４)以下であるとよい。
なお、近接場光は次の原理に基づいて生成される。即ち、光は波長以下の極微細な穴を通すことで近接場となり、試料に作用して近接場光が発生する。これにより光の波長による光学分解能の限界を超えた光学的観察が可能となる。ただ、近接場はその名のとおり発生点の近くでしか存在しないため、近接場光を発生するには穴そのものを観察対象となる試料に近付ける必要がある。またそのままでは試料の点データしか得られない為、平面の画像データを得るためには近くで縦横２次元的に動かしてやる必要がある。試料を反射したり透過した散乱光や蛍光の強弱を、表面（反射型）または裏面（透過型）から検出し近接場光の位置データと合わせる事で、試料の２次元画像が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の二次元近接場分光顕微鏡においては、入射光に比較して画像が明るいため、カーボンナノチューブでの近接場光を観測する場合や、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）化合物のように空気中では特性が極めて不安定な物質を観察するのに用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】試料を含めた装置全体図である。
【図２】ホールアレイを用いて近接場光を複数ホールから同時取得することを説明する図である。
【図３】ホールアレイ仕様例を示す概略図である。
【図４】ホールアレイと光ファイバーの相互位置決めを示す図面である。
【図５】バンドル型光ファイバーの透過特性を示す概略図である。
【図６】ＣＣＤ検出器仕様例を示す概略図である。
【図７】試料に対する対物レンズの焦点合わせ方を示す概略図で、比較例を示してある。
【図８】試料に対する対物レンズの焦点合わせ方を示す概略図で、比較例を示してある。
【図９】試料に対する対物レンズの焦点合わせ方を示す概略図で、実施例を示してある。
【図１０】試料に対する対物レンズの焦点合わせ方を示す概略図で、実施例を示してある。
【図１１】分光器の入射スリットから得られる一次元配列のスペクトル強度の一実施例を示す概略図である。
【図１２】分光器の入射スリットから得られる一次元配列のスペクトル強度の一実施例を示す概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の二次元近接場分光顕微鏡を説明する。
図１は、試料を含めた装置全体図である。図において、真空室１０は、内部が真空に保持されるもので、観察対象となる試料片１１とホールアレイ１３、二次元近接場分光顕微鏡の対物レンズ１４、反射鏡１５、結像レンズ１６が収容される。なお、真空室１０を設けるのは、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）化合物のように空気中では特性が極めて不安定な物質を観察対象に選択する場合に備えてのことである。そこで、試料片の種類によっては、空気中で迅速に観察することが好まれる場合に適合するように、真空室１０を省略してよい。
【００１４】
試料載置台１２は、試料片１１を載せるのに用いる台座である。ここでは、ホールアレイ１３の微細ホール近傍を照明できるように、試料載置台１２に給電装置を設けても良い。
ホールアレイ１３は、二次元状に配置された微細ホールが形成されている。ホールアレイと微細ホールの詳細は、後で説明する。
【００１５】
入射光学系は、主に対物レンズ１４と結像レンズ１６で構成される。対物レンズ１４と結像レンズ１６は、ホールアレイ１３の微細ホールに現れた光学像を拡大して分光器４０側に送ると共に、対物レンズ１４を介してホールアレイ１３の微細ホールと試料片１１を照射光により照明する。反射鏡１５は、対物レンズ１４と結像レンズ１６の間の光路上に位置するもので、試料片１１の観察光の光軸と分光器４０の光軸とを適合させている。窓部１７は、真空室１０の平面に設けられている。
【００１６】
ビームスプリッタ２０は、窓部１７の大気側に設けられたもので、窓部１７から外部に放射される試料片１１の観察光を分光器４０側とＣＣＤ２６側に二分する。切換ビームスプリッタ２２は、ビームスプリッタ２０とＣＣＤ２６との間に設けられるもので、照明光照射部２４からの照明光の光路変更をして、窓部１７経由でホールアレイ１３の微細ホールと試料片１１を照射光により照明する。照明光照射部２４は、可視光領域である波長３８０ｎｍから８００ｎｍの範囲の光を生成する。ＣＣＤ２６は、画像可視化ＣＣＤ検出器である。
【００１７】
バンドル型光ファイバーケーブル３０は、入射光学系側の光ファイバーケーブル端面３２は二次元状に配置され、分光器４０側の光ファイバーケーブル端面３４は直線状に配置されている。分光器４０は、高空間分解能ポリクロメータともいい、可視光領域の波長領域について分光機能を有するもので、入射スリットを有している。高空間分解能ポリクロメータは、入射スリットに入射するすべてのファイバーからの入射光を入射スリットの位置にかかわらず同一光強度に分光する能力がある。ＣＣＤ４２は分光器４０の分光した信号を撮像する。
【００１８】
このように構成された装置の動作を次に説明する。まず、観察対象となる試料片１１に、ホールアレイ１３を装着して、試料載置台１２の所定位置に置く。次に、対物レンズ１４先端の焦点を、ホールアレイ１３の端面（サファイアの界面）に合わせて、試料片１１を固定する。
照明光照射部２４で照射された照明光は、切換ビームスプリッタ２２、ビームスプリッタ２０、窓部１７、結像レンズ１６、反射鏡１５、対物レンズ１４、ホールアレイ１３を経て試料片１１を照明している。
【００１９】
すると、試料片１１では反射光や蛍光・近接場光が発生するので、ホールアレイ１３の微細ホールが明るく輝く。そこで、対物レンズ１４、反射鏡１５、結像レンズ１６、窓部１７をへて、像が拡大されて、試料片１１の観察光がビームスプリッタ２０に導かれる。ビームスプリッタ２０では、画像可視化ＣＣＤ検出器のＣＣＤ２６とバンドル型光ファイバーケーブル３０に光信号が分岐される。バンドル型光ファイバーケーブル３０では、入射光学系側の光ファイバーケーブル端面３２から試料片１１の観察光が入射され、分光器４０側の光ファイバーケーブル端面３４から直線状に出射されて、分光器４０の入射スリットに入る。
【００２０】
そして、試料片１１の観察光について、分光器４０では分光分散し、ＣＣＤ検出器で分光検出する。分光器４０では、２次元光学スペクトルを得ておくことで、次の３類型のデータを適宜のデータ処理を施して得ることができる。
（ｉ）  ２次元画像（全波長に渡る積算）。
（ｉｉ）  試料のある１点におけるスペクトル。
（ｉｉｉ）  ある望みの波長における２次元画像。
【００２１】
図２は、ホールアレイを用いて近接場光を複数ホールから同時取得することを説明する図である。
例えば、試料片として有機ＥＬ発光素子を例に説明する。試料片１１を構成する基板１１２上に、発光分子１１６を分子架橋によりカーボンナノチューブ１１４の分子に接続する。分子架橋の仕方から、カーボンナノチューブ１１４の分子相互の相互作用はすべて異なる。このカーボンナノチューブ１１４と発光分子１１６の分子系を基板１１２上に担持し、その上に２次元の微細ホール１３２を配列したホールアレイ１３ではさむ。上記分子系が電子注入されて発光すると、その発光はホールアレイ１３中の架橋の複雑な相互作用および近接場光１３４の相互作用などによって、多様な発光スペクトルを出す構造を有している。
【００２２】
これら多様な発光スペクトルを各微細ホール１３２で分光して、スペクトルを同時に測定する。この同時測定したスペクトル値を、適切な敷居値と比較して、１か０の符号化コードにし、当該符号化コードを当該ホールアレイ１３２の一つが持つコードとする。このコードがホール１３２ごとに違うならば、それはホール１３２のアイデンティティーあるいは暗号になる。ホール一つを読むとコードが取り出せる性質は、ローカル刺激グローバル読み出しメモリーの原理となる。
【実施例】
【００２３】
図３は、ホールアレイ仕様例を示す概略図である。ホールアレイの機能は、近接場系を遠接場系に変換する空間分解能改善のための変換素子である。ホールアレイの第一の仕様は、サファイア基板上のクローム膜に穴径２６０ｎｍ、間隔４３５ｎｍの２次元ホールアレイを加工することにある。
加工パターンは、次のとおりである。四角形一辺長（光取り込み口）は２６０ｎｍ、四角間隔は４３５ｎｍ、孔の材質はクロームであり、クローム膜厚は８０〜９０ｎｍである。基板の材質はサファイアであり、基板厚さは＝０．４３ｍｍである。微細ホールを有する領域の有効エリアは５０×５０μｍ２以上とする。
【００２４】
ホールアレイの第２の仕様は、サファイア基板上のクローム膜に穴径１５０ｎｍ、間隔５００ｎｍの２次元ホールアレイを加工することにある。
加工パターンは、次のとおりである。円筒径（光取り込み口）は１５０ｎｍ、円筒間隔は５００ｎｍ、孔の材質はクロームであり、クローム膜厚は６０〜１００ｎｍである。基板の材質はサファイアであり、基板厚さは＝０．６ｍｍ又は１ｍｍである。微細ホールを有する領域の有効エリアは５０×５０μｍ２以上とする。
【００２５】
図４は、ホールアレイと光ファイバーの相互位置決めを示す図面である。図４の左側には、超高真空内部のホールアレイ１３が位置し、図４の右側には大気中のバンドル型光ファイバーケーブル３０の光ファイバーケーブル端面３２が位置している。ホールアレイ１３とバンドル型光ファイバーケーブル３０の間に位置する入射光学系は、ここでは像の拡大機能として表してある。
まず、幾何学的な形状関係について検討する。バンドル型光ファイバーケーブル３０のコア径は、微細ホール径ファイ１２０ｎｍを対物レンズ１００×で結像できるとすると、結像径ファイ１２μｍとなる。他方で、対物レンズの空間分解能は、０．６１×６００ｎｍ÷０．８＝約４６０ｎｍとなる。従って、結像径は、約４６μｍである。
【００２６】
以上から、微細ホールと光ファイバーのコアの相対位置が最適化できれば、コア径はファイ５０μｍ。最適化できなければ、ファイ１００μｍが良い。ここで、結像位置における空間分解能は約４６μｍとなる。
コア径ファイ１００μｍの場合には、クラッド径ファイ１２５μｍ（検出器間隔に合わせた場合、１３５μｍ）である。すると、微細ホールの隣接微細ホールとの間隔は、２５μｍであるから、空間分解以下とる。従って、コア径はファイ５０μｍが望ましい。
【００２７】
次に、ホールアレイの間隔を検討する。幾何学的な形状関係から、単純に逆算するとクラッド径１２５μｍから１２５μｍ÷１００＝１．２５μｍとなる。
そこで、検出器間隔（１３．５μｍの倍数）にファイバー間隔を合わせると、
１３５μｍ÷１００＝１．３５μｍ
となる。ホールアレイの間隔は、上記の約数が望ましい。従って、単純計算では、コア径基準では、６２５ｎｍ、４１６．７ｎｍ、３１２．５ｎｍ、２５０ｎｍ・・・がよく、ホールアレイの間隔基準では、６７５ｎｍ、４５０ｎｍ、３３７．５ｎｍ、２７０ｎｍ・・・となる。
【００２８】
他方で、ホールアレイの製作仕様３００ｎｍが存在するから、それ以上とする。また、対物レンズの空間分解能（約４６０ｎｍ）から、コア径基準では、３１２．５ｎｍ又は４１６．７ｎｍがよく、ホールアレイの間隔基準では、３３７．５ｎｍ又は４５０ｎｍが望ましい。
【００２９】
続いて、バンドル型光ファイバーケーブル３０の仕様を説明する。
光ファイバーのコア径はファイ５０μｍとする。
光ファイバーの間隔については、“１２５μｍ（クラッド径）、５ｍ長さ”と“１３５μｍ間隔、３ｍ長さ”とでバンドル型光ファイバーケーブルの価格は、同等である。そこで、測定、ソフトの作成なども考慮して総合的に判定すると、長さが３ｍでよければ、１３５μｍ間隔が望ましい。
ホール間隔は３３７．５ｎｍ又は４５０ｎｍである。
【００３０】
以上を元に、バンドル型光ファイバーケーブル３０の設計例を説明する。入射口は、芯線数が１４×１４芯、矩形（１．７５×１．７５ｍｍ）、外形はファイ１２ｍｍ×７０ｍｍ、ＳＵＳ製である。射出口は、１９６芯１列スリットで、ファイバー間隔は１３５μｍである。外形はファイ４０ｍｍ（先端部矩形）×７０ｍｍ、ＳＵＳ製である。長さは３ｍとし、被覆はＳＵＳ可とう管とする。
図５は、バンドル型光ファイバーケーブルの透過特性を示す概略図である。可視光領域の波長帯域である３８０−８００ｎｍについて、透過率は９９％以上となっている。
【００３１】
図６は、ＣＣＤ検出器仕様例を示すもので、波長と量子効率との関係を表している。実線は本発明の実施形態としての光学特性を示し、破線は比較例としての光学特性を示している。
【００３２】
図７は、試料に対する対物レンズの焦点合わせ方を示す概略図で、比較例の場合を示してある。ホールアレイ上側から照明光を当てて、ホールアレイ１３の金属膜での反射光を用いて対物レンズを移動し焦点を合わせる方法である。バンドル型光ファイバーケーブルの個々のファイバー１９６本を通った照明光の輝点が見える。
【００３３】
図８は、試料に対する対物レンズの焦点合わせ方を示す概略図で、比較例の場合を示してある。試料片（グリッド）下方から照明光を照射して、対物レンズ１４を移動し焦点を合わせる方法である。グリッドのバー（黒い上下左右の棒状の像）の１００倍拡大像が明瞭に観測される。ここでは、グリッドのホールおよびホールアレイの微細ホールを通り抜けた近接場光が観測された例を示している。
【００３４】
図９は、試料に対する対物レンズの焦点合わせ方を示す概略図で、実施例の場合を示してある。この実施例では、前出の比較例に比較して、近接場系を遠接場系に変換する空間分解能改善されている関係で、より明るい像が得られている。そこで、ホールアレイ上側から照明光を当てて、ホールアレイ１３の金属膜での反射光を用いて対物レンズ１４を移動し焦点を合わせる場合に、バンドル型光ファイバーケーブルの個々のファイバー１９６本を通った照明光の輝点が明瞭に見える。
【００３５】
図１０は、試料に対する対物レンズの焦点合わせ方を示す概略図で、実施例の場合を示してある。試料片（グリッド）下方から照明光を照射して、対物レンズを移動し焦点を合わせる方法である。グリッドのバー（黒い上下左右の棒状の像）の１００倍拡大像が明瞭に観測される。そこで、グリッドのホールおよびホールアレイの微細ホールを通り抜けた近接場光が観測された例を示している。
【００３６】
図１１は、分光器の入射スリットから得られる一次元配列のスペクトル強度の一実施例を示す概略図である。図中、横軸は波長であり、縦軸は１９６点に対応するスペクトル強度を示している。各点の輝度がスペクトルの強度に対応する。１９６本のファイバーのうち、下方からの照明光が到達するグリッドのホールに対応する本数分が明るく、下方からの照明光が到達しないグリッドのバーに対応する本数が暗く写る。ここでは、グリッド下方からＨｅＮｅレーザーで照明している。
【００３７】
図１２は、分光器の入射スリットから得られる一次元配列のスペクトル強度の一実施例を示す概略図である。図中、横軸は波長であり、縦軸は１９６点に対応するスペクトル強度を示している。ここでは、グリッド下方からの照明として、水銀ランプを用いている。
【００３８】
なお、上記の実施の形態は、本発明の一実施例を示したものに過ぎず、当業者であれば各種の変更実施態様が自明である。例えば、上記実施の形態においては、可視光を用いた光学顕微鏡の波長帯域で試料片を観察する場合を示したが、本発明は可視光領域に限定されるものではない。例えば、赤外光や遠赤外光、あるいは紫外光の波長範囲でもよく、波長範囲を４００〜８００ｎｍ以外にしてもよい。赤外光や遠赤外光の場合は、本発明と同様の効果を得るのに適合した特殊レンズを用いるとよい。
また、上記実施の形態においては、ホールアレイの微細ホールの空間分解能として３００〜５００ｎｍの場合を示したが、本発明はこの空間分解能に限定されるものではなく、例えば１００〜３００ｎｍ以下にしても同様な作用効果を発揮させうる。
【００３９】
上記実施の形態においては、超高真空中の１００倍対物レンズ（ＮＡ．０．９５）の場合を示したが、本発明はこの倍率に限定されるものではなく、例えば適宜の倍率にしてもよい。この場合、試料片の像は、対物レンズ、結像レンズで真空窓を介して大気中に結像され、バンドル型光ファイバーケーブルに導入し、分岐ファイバーで分光器の入射スリットに導入され、高空間分解能ポリクロメータ（分光器）で分光分散し、ＣＣＤ検出器で分光検出しても同様な作用効果がえられる。
上記実施の形態においては、バンドル型光ファイバーケーブルの本数を１４本ｘ１４本の格子状の二次元配置の場合を示したが、本発明はこの倍率に限定されるものではなく、要するに二次元配置であればよく、例えば方位角と半径距離の極座標形式でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の二次元近接場分光顕微鏡においては、入射光に比較して画像が明るいため、カーボンナノチューブでの近接場光を観測する場合や、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）化合物のように空気中では特性が極めて不安定な物質を観察する場合に用いて好適である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  真空室
１１  試料片
１４  対物レンズ
１６  結像レンズ
２０、２２  ビームスピリッタ
２４  照明光
３０  バンドル型光ファイバーケーブル
４０  分光器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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