(57)【要約】【課題】近接場分光装置のバックグラウンド光による影響を低減すること。【解決手段】所定波長のレーザ光を照射する光照射手段１０と、表面が金属又は誘電体で被覆され先端部に微小な開口部を持つ光ファイバプローブ１２と、試料による発光を分光する分光手段１４と、を備え、前記レーザー光を前記光ファイバプローブ開口部から試料２２に近接場として照射し、該近接場による試料２２の発光を集光し前記分光手段１４へと送る近接場分光装置において、前記レーザ光の波長を含む波長領域を除去するフィルタ１６を備え、前記光ファイバプローブ１２の開口部近傍で光密度を高くし、試料からの発光を前記フィルタ１６に透過させることにより多光子励起に伴う発光を選択的に前記分光手段１４に送ることを特徴とする近接場分光装置。【選択図】　　　図１
2004125454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長のレーザ光を照射する光照射手段と、表面が金属又は誘電体で被覆され先端部に微小な開口部を持つ光ファイバプローブと、試料による発光をスペクトル測定する分光手段と、を備え、前記レーザー光を前記光ファイバプローブ開口部から試料に近接場として照射し、該近接場による試料の発光を集光し前記分光手段へと送る近接場分光装置において、
前記レーザ光の波長を含む波長領域を除去するフィルタを備え、
前記光ファイバプローブの開口部近傍で光密度を高くし、
試料からの発光を前記フィルタに透過させることにより多光子励起に伴う発光を選択的に前記分光手段に送ることを特徴とする近接場分光装置。
【請求項２】
請求項１記載の近接場分光装置において、前記光照射手段が波長可変であり、前記フィルタは該光源の波長を含む所定範囲の波長領域を除去するフィルタであることを特徴とする近接場分光装置。
【請求項３】
請求項２記載の近接場分光装置において、前記フィルタが干渉フィルタであり、該干渉フィルタに入射する光の該干渉フィルタへの入射角度を変化させることにより除去する波長領域を変動させることを特徴とする近接場分光装置。
【請求項４】
請求項２〜３記載の近接場分光装置において、異なる対応波長領域を持つ複数のフィルタを備え、測定に使用する光の波長に対応して、該フィルタを切り替えて使用することを特徴とする近接場分光装置。
【請求項５】
請求項１〜４記載の近接場分光装置において、前記光ファイバプローブとして、その中心部に導光路としての中空部を備えた光ファイバプローブを用いたことを特徴とする近接場分光装置。
【請求項６】
請求項１〜５記載の近接場分光装置において、
プローブとなる光ファイバの導光路の直径より大きな直径の導光路を持つ光伝送手段となる光ファイバを備え、前記プローブの端面を前記光伝送手段のコア断面に接続し、光源からの光が前記光伝送手段を通して前記プローブへ入射することを特徴とする近接場分光装置。
【請求項７】
光ファイバの端面に先鋭化されたコア先端部を形成する工程と、前記光ファイバプローブの周囲に金属膜または誘電体膜を被覆する工程と、前記先端部に開口を形成する工程と、を含む光ファイバプローブの作成方法において、
コア部を選択的に除去するエッチング液に前記開口部を備えた光ファイバプローブを浸すことにより光ファイバプローブ中心部に中空部を形成する工程を含むことを特徴とする光ファイバプローブの作成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は近接場分光装置、特にそのバックグラウンド光の低減に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近接場分光装置では、試料への近接場の照射、近接場による試料の発光の集光、を行うために、先端を先鋭化した光ファイバの表面を金属などで被覆し先端部に微小な開口部を設けたプローブが用いられている。この開口部の口径は使用する光の波長よりも小さく、照射される近接場は該開口部近傍に局在している。このため、近接場分光装置は、使用する光による回折限界を超えた微小領域を測定することが可能である（例えば非特許文献１、２を参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
河田聡、井上康志　「近接場と非線形のナノフォトニクス」　“応用物理”　２００２年　第７１巻　第６号　ｐ．６５３〜６６３
【非特許文献２】
Ｔｏｓｈｉｈａｒｕ　Ｓａｉｋｉ，　Ｙｏｓｈｉｈｉｔｏ　Ｎａｒｉｔａ　“ジェイエスエーピー　インターナショナル（ＪＳＡＰ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）”　２００２年１月　５号　ｐ．２２〜２９
【非特許文献３】
西澤典彦、後藤俊夫　「光ファイバーにおける非線形効果を用いた広帯域波長可変超短パルス光の発生」　“応用物理”　２００１年　第７０巻　第１１号　ｐ．１３１３〜１３１６
【非特許文献４】
西澤典彦、後藤俊夫　「波長可変超短パルスファイバレーザー」　“レーザ研究”　２００１年　第２９巻　第２号　ｐ．８４〜８９
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ファイバに含まれる不純物などに起因する発光がバックグラウンドとなり、試料からの発光と重なり合って正確な測定を困難にするという問題があった。このため、従来は発光の少ない光ファイバを使用する、発光の少ないレーザ波長を選択する、などの対応策が取られていた。しかし、そのため光透過率の低い光ファイバを使用しなければならなかったり、測定対象の試料から要請される励起波長を使用できないなどの問題があった。また、集光する光のうち、試料の特性に依存する発光は非常に微細であるため、反射光や弾性散乱された光に埋もれてしまい測定が困難であった。
本発明は近接場分光装置において、以上のようなバックグラウンドの影響を低減するための改良を目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の近接場分光装置は、所定波長のレーザ光を照射する光照射手段と、表面が金属又は誘電体で被覆され先端部に微小な開口部を持つ光ファイバプローブと、試料による発光を分光する分光手段と、前記レーザ光の波長を含む波長領域を除去するフィルタと、を備えている。前記レーザー光を前記光ファイバプローブ開口部から試料に近接場として照射し、該近接場による試料の発光を集光し前記分光手段へと送り、スペクトルを測定する。ここで、前記光ファイバプローブの開口部近傍で光密度を高くし、前記光ファイバプローブで集光した試料からの発光を前記フィルタに透過させることにより多光子励起に伴う発光を選択的に前記分光手段に送ることを特徴とする
【０００６】
また、上記の近接場分光装置で、前記光照射手段が波長可変であり、前記フィルタは該光源の波長を含む所定範囲の波長領域を除去する除去領域が可変なフィルタとすることも可能である。この前記フィルタが干渉フィルタであり、該干渉フィルタに入射する光の該干渉フィルタへの入射角度を変化させることにより除去する波長領域を変動させることも望ましい。また、異なる対応波長領域を持つ複数のフィルタを備え、測定に使用する光の波長に対応して、該フィルタを切り替えて使用することも好適である。
【０００７】
前記光ファイバプローブとして、その中心部に導光路としての中空部を備えた光ファイバプローブを用いることも好適である。
プローブとなる光ファイバの導光路の直径より大きな直径の導光路を持つ光伝送手段となる光ファイバを備え、前記プローブの端面を前記光伝送手段のコア断面に接続し、光源からの光が前記光伝送手段を通して前記プローブへ入射させることも好適である。
【０００８】
中心部が中空の光ファイバの作成方法は、光ファイバの端面に先鋭化されたコア先端部を形成する工程と、前記光ファイバプローブの周囲に金属膜または誘電体膜を被覆する工程と、前記先端部に開口を形成する工程と、コア部を選択的に除去するエッチング液に前記開口部を備えた光ファイバプローブを浸すことにより光ファイバプローブ中心部に中空部を形成する工程と、を含んでいる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明では試料の発光に際して、多光子励起に伴う発光に着目した。一般に、一光子励起に伴う発光の波長は、使用する測定光の波長と同程度であり、多光子励起に伴う波長は測定光の波長よりも短い波長となる。例えば測定光の波長をλとすると、二光子励起に伴う発光の波長は、λ／２前後のものとなる。しかし、一光子励起に対し、多光子励起が起こる確率は桁違いに小さい。そのため、光ファイバからのバックグラウンド発光や試料からの発光はその大部分が入射波長よりも長い波長をもった光となり、多光子励起による発光を測定するためには試料への照射領域で十分な大きさの光密度が必要となる。また、光密度が高ければ多光子励起に伴う発光の強度は、集光された他の光と比べて相対的に強くなる。
【００１０】
光ファイバの先端部以外の部分で光密度が小さければ、光ファイバに含まれる不純物によるバックグラウンド発光は主に１光子励起による発光となり、バックグラウンド発光の波長は測定光の波長と同程度のものとなる。また、集光した光のうちの大部分が、試料やプローブ先端部からの単なる反射光もしくは弾性散乱された光であり、それらの光は測定光の波長と同じものとなる。このため、試料から集光した光をフィルタに通し、測定レーザ光の波長を含む波長領域の光を除去することで、バックグラウンド発光の影響を小さくでき、試料の性質に依存した発光部分を効率的に取り出せる。このため、プローブとして使用する光ファイバの特性によらずに、バックグラウンドを低減することができる。
【００１１】
以下に図１を参照して本発明の１実施形態を説明する。
図１の近接場分光装置は、光照射手段としてパルスレーザを照射する光源１０と、表面が金属または誘電体などで被覆され、先端部に微小な開口部を備えた光ファイバプローブ１２と、試料による発光をスペクトルに分解するための分光器等から構成される分光手段１４と、所定の波長領域を除去するフィルタ１６と、を備える。ＣＷレーザよりパルスレーザの方が絶対強度（光密度）を非常に強くすることができるため、ここでの光源１０としてパルスレーザを用いている。
【００１２】
光源１０から照射されたレーザ光はハーフミラー１８で反射され、レンズ２０により集光され、光ファイバプローブの端面に入射する。光ファイバプローブに入射した光はその先端の開口部から近接場として漏れだし、この近接場光を試料２２に照射する。試料内では近接場光による発光が起こり、この発光を再びプローブの先端部から集光する。この集光された光はプローブ１２のもとの方向へと進み、ハーフミラー１８を透過しフィルタ１６へ入射する。フィルタ１６に入射した光は、図２のように光源からのレーザ光の波長λを含む波長領域内の光を除去し、それ以外の波長域の光を透過する。もしくは、測定光の波長より長い波長領域をすべて除去してもよい。
【００１３】
図３はプローブ１２のコア先端部３０の概念図である。開口部３２以外の表面は金属または誘電体で形成された被覆部３４を備える。また、開口部３２の口径は光の波長以下の微小なものであり、この開口部３２に光源からの光が集光されるので、多光子励起による発光が十分な強度で起こる程度に光密度が大きくなっている。しかし、プローブ１２の先端部以外では光密度は小さく多光子励起による発光はほとんどない。そのため、フィルタにより測定に使用するレーザ光の波長と同程度の波長を持つ光を除去することにより、光ファイバからのバックグラウンド発光や単なる反射光による測定への影響を低減し、被測定物である試料に特有の発光をより正確に測定することが可能となる。
【００１４】
図４は図１の実施形態において、光源１１０を波長可変なレーザ光源とし、測定に使用する波長に応じて波長フィルタ１１６の除去領域が可変となるようにしたものである。波長可変なパルスレーザ光源については、例えば非特許文献３、４等に記載された波長可変超短パルスファイバレーザー等を用いればよい。図１と対応する構成要素には符号１００を加え、説明を省く。図４の実施形態ではフィルタ１１６として干渉フィルタを使用している。この干渉フィルタ１１６の傾きを光軸に対し傾けることで、図５のように波長の除去領域を変更させる。
【００１５】
さらに、異なる対応波長領域を持つ複数のフィルタを備えすることも好適である。使用測定に使用する光の波長に応じた除去領域を持つフィルタに切り替えて測定を行うことで、より広い励起波長での測定を確保できる。
また広い幅の除去領域をもつフィルタをもちいることによってバックグラウンド発光を除去することも可能である。この場合、光源の波長の変更領域をフィルタの除去領域内に制限することにより、単なる反射光や弾性散乱された光などを除去することができる。
【００１６】
図６のようなコア部が中空のプローブを用いることも好適である。このプローブは、クラッド部４０と、金属または誘電体により形成された被覆部３４と、中心部に導光路としての中空部４２と、開口部３２と、を備えている。導光路であるコア部を除去したプローブを用いることにより、導光路で発生するバックグラウンド光がなくなる。
【００１７】
図７はコア部が除去され導光部としての中空部を持つプローブの作成過程を示した図である。この製造方法は、化学エッチング等により光ファイバの先鋭化された先端部を形成する工程と、先端部が形成された光ファイバの表面に金属や誘電体などをスパッタリング法などで被覆処理する工程と、押し付け法などで先端部の被覆を延ばし開口を形成する工程と、化学エッチング法でコア部を除去する工程と、を含んでいる。
【００１８】
先端部を加工する工程、被覆工程、開口工程は通常の手順に従い行われる。ここでは、クラッドがＳｉＯ２から成り、コアがＳｉＯ２にＧｅＯ２をドープされた光ファイバを使用している。まず、フッ酸緩衝溶液をクラッド部の溶解速度がコア部の溶解速度より速くなるような組成比に調節し、そのエッチング溶液に光ファイバの端面を浸す。その結果、クラッド部が選択的に除去され、コア部が突出し先鋭化した先端部が形成される。また、さらにフッ酸緩衝溶液の組成比を変更してコア部とクラッド部との相対的な溶解速度を調節し、そのエッチング溶液に再び光ファイバを浸漬することにより先端部の形状をコントロールすることができる。例えば、最初のエッチング液よりもクラッド部に対するコア部の溶解速度が遅いエッチング液を用意し、それに光ファイバを浸漬することにより、コア部の先端部が２段目の角度が１段目の角度より小さな２段テーパ型の先端部が形成される。
【００１９】
上記のように先端部を形成した光ファイバの表面に金属や誘電体の被覆部を形成する。このように被覆された光ファイバの先端部に微小な開口を作成する。開口の作成方法としては、例えば先端部を平坦な板に押し付け被覆部を延ばすことにより開口部を形成する押し付け法などを用いればよい。また、被膜を形成する工程で、斜め蒸着法などにより同時に開口部を形成させてもよい。
【００２０】
図７（ａ）は以上のように形成された光ファイバプローブである。光ファイバの表面に被覆部３４を備え、その端面においてクラッド部より突出した先鋭化したコア部４８が先端部を形成し、コア先端部に微小な開口部３２が設けられている。　次にコア部を除去する工程に移る。コア部４８の溶解速度がクラッド部４０の溶解速度より速くなるように組成比を調節したフッ酸緩衝溶液のエッチング液に上記に光ファイバを浸漬する。すると、図７（ｂ）に示すように、開口部からエッチング液が浸透し、光ファイバのコア部４８が選択的に除去されていく。そして、最終的に図７（ｃ）のような先端部が金属または誘電体の膜から形成され、中心に中空部４２を備えたプローブが形成される。
【００２１】
中心部分が中空のプローブを作成にあたり、光ファイバとして初めから中心部に細い穴を備えているものを使用することが望ましい。この穴のため、コア部の除去工程において、エッチング液が光ファイバの中心部に浸透しやすくなり、より長い光ファイバにも上記の作成方法を適用できる。また、上記の穴を備えた光ファイバは、中空のガラス管を熱して引き伸ばすことなどにより形成されるが、そのままでは内面の面精度が悪く、導光路としての光透過率が低い。そのため、この場合もエッチングによりコア部を除去することが必要となる。以上のように、化学エッチング法により光ファイバの中心部に中空部を形成しているため、内面の面精度のよいものが形成できる。
【００２２】
光源からの光をプローブへと導く光伝送部とプローブの接続には、光ファイバに直接カップルする方法と、プローブと同じ仕様の光ファイバを接続する方法がある。前者では、プローブの交換ごとに光カップルを繰り返す必要があり交換に時間がかかっていた。後者では、光ファイバのコアの芯ずれにより光ロスが大きく透過効率の低下を招いていた。
【００２３】
そこで、本発明では図８のように光伝送部５０として、プローブ１２のコア部４８の直径よりも大きな直径のコア部５４を持つ光ファイバを使用した。ここで、５２は光伝送部５０のクラッド部、４０はプローブ１２のクラッド部である。光伝送部である光ファイバ５０の端面に表出したコア部５４にプローブとなる光ファイバ１２の端面のコア部４８が重なるように密着させる。光伝送部５０のコア５４の直径は十分に大きいため、プローブと光伝送部とに同じ径をもつ光ファイバを使用した場合と異なり、コアの芯ずれが起こりにくく、プローブで集光した光のロスが少なくなる。また、光伝送部のコア径が大きいため光源からの光を光伝送部に集光させることが容易になる。
【００２４】
光源から光伝送部５０を通り、プローブ１２へ導かれる光の一部はプローブ１２のコア４８へと導かれずロスとなるものもある。しかし、光源からの光の強度は十分に強く、試料の発光による微小な光をロスするのに比べると大きな問題とはならない。
【００２５】
【実施例】
図９は本発明の好適な一実施例の概念図である。図１と同様のものは符号２００をつけて詳しい説明を省略する。図９の近接場分光装置２２４の各機器はコンピュータ２２６と接続され、各種の設定が行われる。例えば、スペクトル測定、トポグラフマッピング測定、スペクトルマッピング測定の設定と開始、ハードウェアの設定条件、分光器の中心波長、電子冷却ＣＣＤ検出器の設定温度、プローブと試料のフィードバックの開始と終了、プローブと試料との粗動接近、プローブの共振周波数の測定、共振周波数でのプローブの加振の開始と終了、等をコンピュータ２２６の表示画面にあるウインドウ上のアイコン又はメニューから選択し設定を行うことができる。
【００２６】
フィルタ手段２１６は、除去可能な波長域がそれぞれ異なる複数のフィルタ２１６１〜２１６ｎを含んでいる。測定に使用する光の波長に応じてそれらのフィルタを切り替えて使用することができる。
光照射手段２１０は特性の異なる複数の励起用光源２１０１〜２１０ｎを備え、電動の光学素子を操作することにより、測定に使用する励起用光源を選択することができる。また、分離フィルタ２２８は、波長または偏光依存のフィルタであり、この分離フィルタ２２８を用いることにより、使用する励起光の切り替えを行ったり、複数の光源を同時に使用することが可能となる。
【００２７】
回転型フィルタ２３０は、その回転角によりフィルタ濃度が変化し、回転角に応じて光源からの光の強度を５段階以上に変化させることができる。この回転型フィルタ２３０を複数用いて光源からの光の強度をより細かく変更させることも好適である。また、プローブ２１２へのレーザー光の集光は、光伝送手段である光ファイバ２５０を通して行われている。
補正用光源２３２は分光手段２１４の波長補正用の標準光源であり、Ｎｅランプなどが使用される。波長補正時には図のように反射板２３４が光路に挿入され補正用光源の光が分光手段２１４へと送られる。
【００２８】
プローブ２１２から近接場を試料に照射し、試料を透過した光を集光するイルミネーションモードでの測定のために、試料ステージ２２２の下部に光ファイバ２４８が備えられている。このイルミネーションモードでの光ファイバ２４８の光信号は電動の光学素子を操作することで分光手段２１４に送られる。また、光ファイバ２４８の集光面と試料との間に集光レンズを設置することが望ましい。
【００２９】
試料ステージ２２２と光ファイバ２４８との取り付け時に光ファイバがよじれて切れてしまわないよう注意する必要がある。そこで、図１０のような器具を使用することが望ましい。試料台側取り付け器具７８を試料ステージの下部に取り付ける。光ファイバ２４８はファイバ側取り付け器具７６に固定されているが、試料台側取り付け器具７８とファイバ側取り付け器具７６は互いに回転することができるので、試料側取り付け器具７８が試料ステージに取り付ける際に回転しても光ファイバ２４８はねじれてしまうことがない。
【００３０】
全反射条件で試料の下側から光を照射し、試料表面に発生した近接場をプローブで集光するコレクションモードの測定のため、ＸＹＺステージ２３６上に直角プリズム、ダブプリズムなどのプリズムが設置できる。これらのプリズムは試料ステージ面２２２に対して水平に３６０度の回転が可能なようになっている。
【００３１】
また、試料ステージ２２２はＸＹＺステージ２３６に取り付けられており、このＸＹＺステージ２３６はステージコントローラ２３８に接続され、試料面と水平なＸＹ方向への移動や垂直なＺ軸方向への移動を行うことができる。試料の移動は、比較的大きな移動を行うためのステッピングモータ等による粗動移動や、精密な移動を必要とする微動移動を適切に切り換えることで行われる。図１３はコンピュータ２２６の画面に表示されるダイアログである。図１３に示されたダイアログ上で、ＸＹＺステージ２３６の一回の駆動量を設定し、矢印のボタン（図の▲印等の部分）をクリックすることによってその方向へＸＹＺステージ２３６の移動を行う。
【００３２】
プローブ２１２と試料２２２間の距離制御としてシアフォース制御が用いられる。これは、プローブを共振周波数で振動させ、プローブ先端から照射される近接場と試料との相互作用の結果生じる周波数の変化を観測することにより行うものである。プローブ２１２は加振手段２４０によりその共振周波数で加振される。　プローブ制御手段２４２はプローブ２１２の先端に光を照射し、反射される光の変動をフィードバック信号としてステージコントローラ２３８に送り、その情報をもとに試料とプローブ２１２との間の距離制御を行う。
【００３３】
使用するプローブの共振周波数の測定は以下のように行う。コンピュータ２２６の画面上にダイアログが表示され、周波数の測定範囲、測定点の測定間隔、各測定点での加振周波数の変更を行ってから測定するまでの待ち時間、測定データの積算回数等を設定する。設定された測定範囲の最小値から最大値まで、加振手段２４０が加振周波数を、設定された測定間隔で自動的に変化させる。プローブ制御手段２４２による各測定点でのフィードバック信号から、上記の測定範囲の周波数スペクトルが測定される。この周波数スペクトルからその最大点を読み取り、最大点の周波数をプローブの共振周波数としてコンピュータ２２６の記憶部に登録することができる。以上のようにして共振周波数を測定した後、共振周波数の設定が行われる。また、プローブを共振周波数にて加振した状態で、コンピュータ画面上の矢印ボタン等をクリックすることで、あらかじめ設定しておいたステップで加振周波数を変化させることも可能である。これにより、共振周波数の微調整を行うことができる。
【００３４】
また、プローブ２１２と試料ステージ２２２の微動接近はピエゾ素子に電圧を印加することにより行われる。この印加した電圧とステージの実際の駆動量との関係を算出する関係式をあらかじめコンピュータ２２６の記憶部に記憶しておき、データを表示するときのスケールを電圧から実際の距離に、また逆に実際の距離から電圧に自動変換することが好適である。
プローブ２１２と試料ステージ２２２の接近時には、上で述べたようにプローブ制御手段２４２によりプローブの共振周波数の変化を検知することで、フィードバックをかける。このフィードバックに関連した設定は、以下のように行う。
【００３５】
まず、初期値として、プローブと試料が離れた状態でのフィードバック信号の大きさを設定する。また、目標値の項目では、プローブを試料に近づける際に、目標とするフィードバック信号の大きさを設定する。この目標値は、通常プローブと試料が十分離れた時の信号強度の１０％程度とすればよい。また、フィードバック信号を目標値へと一気に近づけずに、断続的に近づける際の信号間隔の設定や、各移動間の待ち時間の設定などもできる。このような設定を行った後、ＸＹＺステージ２３６の粗動接近機構と微動接近機構を使用してプローブを試料にフィードバックがかかるまで、自動的に近づける。さらに、フィードバック信号の積算回数、ステージの移動間隔、プローブと試料を近づけてからフィードバック信号を取りこむまでの待ち時間、ＸＹＺステージ２３６の微動機構を用いてプローブと試料を離してから、該ステージの粗動機構を駆動するまでの待ち時間、プローブと試料を近づける際の粗動機構と微動機構を切り換える際の待ち時間、等の設定も行うことができる。
【００３６】
ＣＣＤ検出器２４４は分光手段２１４に接続されており、設定露光時間と経過露光時間、設定積算時間と経過積算回数がコンピュータの画面のウインドウ上に表示される。
近接場分光装置２２４は、外部の機器と同期する２チャンネル以上の外部入出力トリガ機能を持ち、その同期設定をソフトウエアにより行うことができる。また、外部の顕微鏡などの機器から送られる光信号を、マルチモードファイバなどを通し、電動の光学素子を操作することで分光手段に導入することも可能である。
【００３７】
上記のような測定に使用される光学系（光源２１０、試料部２４６、分光手段２１４、ＣＣＤ検出器２４４等）の設定は、コンピュータの画面上に図１４に示すような模式図として表示され、表示されたアイコンをクリックすることにより視覚的に切り替えを行う。例えば、使用する光源の波長や強度の設定、波長補正用標準光源からの光の分光器への導入、ビームスプリッタの切換、光源の強度を調節するＮＤフィルタ等の切換、分光器の前に挿入するフィルタの設定、光源の前の設けられたシャッターの開閉、プローブの端面へ光源からの光をカップリングするためのファイバ端面観察モニタの起動、等を行うことができる。また、実装されていない機器の場合はダミーとして選択できる。これらの機器の電源電圧状態を確認し、機器が正常に動作するか否かの結果も表示させることもできる。さらに近接場分光装置内の機器はソフトウエアを立ち上げたままで、装置をソフトウエア的に初期化または再起動することができる。
【００３８】
また、上記の光学系の設定や、光路の設定、光源の強度や波長などの測定条件などは使用者が設定したファイル、または予め用意されたパターンファイルとしてコンピュータ２２６に記憶しておくことができ、そのファイルの情報によって上記の設定を行うことも可能である。
次にプローブを試料面上で移動させ、測定を行うマッピング測定について説明する。マッピング測定のＸ、Ｙ方向の範囲や測定点の数は使用者が設定入力することができる。また、測定条件は予め複数個設定でき、その後自動的に複数の測定を連続して、またはあらかじめ指定した時間スケジュールに基き測定を行うことが可能である。
【００３９】
また、図１５に示したようなダイアログ上で、あらかじめ用意したビットマップ画像を用い、近接場が露光される試料の点の位置設定、露光時間設定等を行うことができる。つまり、ビットマップ画像（図１５の枠９０の部分に表示される）を読み込み、その画像ファイルの各点の色、彩度または輝度に従い試料の各点に照射する光の強度や露光時間を設定する。例えば、白色を最大の露光時間、黒色を最小の露光時間とし、その中間色は階調に比例した露光時間で、画像の点と対応した試料上の点に光を照射する。
【００４０】
以上のようにして測定されたマッピング測定、スペクトルマッピング測定等のデータは、コンピュータ２２６の記憶部に記憶される。それらの測定データは、画像情報として、コンピュータの画面上にスペクトルマッピング結果のピーク強度、ピーク位置、ピーク半値幅等を表示する２次元図（図１６参照）又は３次元図（図１７参照）として表示され、また様々な画像処理がおこなわれる。図１６、１７に示すように上記の２次元図や３次元図においては、スペクトルの強度（スペクトルマッピング測定）や、試料の凹凸の高さ（トポグラフマッピング測定）等によって色分けがなされている。
【００４１】
画像処理としては、通常良く知られているものが可能である。例えば、輪郭のぼかし、輪郭の強調、エンボスフィルタにかけ立体感をだすこと、モザイクフィルタによって画像の分解能を落とすこと、画像のノイズの除去、画像の回転及び反転、画像の拡大縮小、色数や彩度の変更、ＲＧＢの強度の変更、使用者が独自に定義したフィルタによる画像処理、等がある。
このような２次元図または３次元図のデータを表示する際のコンピュータ処理としては、ＸＹ上の１点を指定し、その点をその周囲の点の平均値でおきかえること、Ｘ軸に平行またはＹ軸に平行な１列の点列を指定し、それぞれの点をその上下または左右の点列の平均値で置き換えること、Ｚ軸の値にある閾値を設け、閾値を超えた点をすべて、その点の周囲にある点の平均値をとり、その値で置き換えること、等がある。
【００４２】
上記の画像計測用の二次元図で、そのウインドウ内部または外部に、ウインドウに連動して画像計測用のアイコンや一覧を表示し、選択された画像計測を実行してその計算結果を単独またはタグによる切り替えによって表示することができる。
【００４３】
図１８の左図のようなスペクトルの強度、試料の凹凸の高さ等によって色分けされた画像計測用の２次元図で線分を指定し、その線分に沿った断面を解析し、表示することができる。つまり、画面に表示された２次元図上で線分の端点をアイコンにより指定する（図１８の左図の×印）。すると、その線分に沿った断面図が図１８の右図のように表示される。この断面位置を指定する線分の設定や、その線分の長さの変更、その線分の中心を中心とした回転による変更、線分の角度を変えずに平行移動すること、線分の中心を中心とした長さの変更、などはアイコンをドラッグすることにより行うことができる。
【００４４】
また、複数の２次元図、３次元図を表示しているビューをドラッグ＆ドロップすることにより、一つの図として、スケールを自動的にあわせて合成することもできる。ここで、合成元のないデータ領域は、合成元のデータの最小値で埋めた合成を行う。
【００４５】
＜プローブ用ホルダ＞
図１１はプローブ１２を固定するためのホルダ６０である。円筒状のホルダ６０の中心に穴が形成されており、この穴にプローブ１２を通して接着、圧入、かしめ止めなどで固定する。また、ホルダ６０の下部（プローブ先端部側）は円錐状体となっている。ホルダ６０の上部は装置に固定するための同心円状の耳を備えている。また、プローブ１２が柔軟性のある樹脂、接着剤、シリコンボンド等の固定剤６２で固定されていることが望ましい。このことによりプローブが折れることを防ぐことができる。
【００４６】
また、二つのホルダを用い、大きい方のホルダの穴に小さい方のホルダを接着、圧入、かしめ止めなどで、内側のホルダ上部の面が外側のホルダの面よりも引っ込むように固定する。このとき、小さい方ホルダの穴はプローブ１２の径とほぼ同じものが望ましい。このように、ホルダ６０の形状が円対称であるため、温度や歪みによるプローブの鉛直歪みをなくし、プローブの加振を水平方向に等方的にできるようになる。
【００４７】
＜ファイバ固定コイル＞
図は装置内で光ファイバを配線するときに、光ファイバ７４を固定する固定用コイル７２である。装置本体７０に固定用コイル７２を備えつけ、そのコイル状の固定用コイル７２に光ファイバ７４を通すことにより光ファイバの経路を固定する。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の近接場分光装置によれば、使用する光ファイバプローブの特性によらず、測定時に発生するバックグラウンド光の影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の近接場分光装置の概念図
【図２】フィルタの波長除去領域を示したグラフ
【図３】光ファイバプローブの先端部の概念図
【図４】波長可変の場合における本発明の近接場分光装置の概念図
【図５】波長可変のフィルタの波長除去領域を示したグラフ
【図６】中空部を備えた光ファイバプローブ
【図７】中空部を備えた光ファイバプローブの製造方法
【図８】プローブと光伝送手段との接続を表した図
【図９】本発明の１実施例の概念図
【図１０】光ファイバの取り付け器具
【図１１】プローブ用ホルダ
【図１２】光ファイバ固定具
【図１３】コンピュータの表示画面の一例
【図１４】コンピュータの表示画面の一例
【図１５】コンピュータの表示画面の一例
【図１６】コンピュータの表示画面の一例
【図１７】コンピュータの表示画面の一例
【図１８】コンピュータの表示画面の一例
【符号の説明】
１０…光照射手段
１２…光ファイバプローブ
１４…分光手段
１６…フィルタ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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