(57)【要約】【課題】  観察対象に波動を作用させることで観察を行う際に、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。【解決手段】  可干渉性を有する複数の波動を発生し、この複数の波動を干渉させることにより観察対象に作用する波動の強度を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。そして、観察対象と相互作用した複数の波動の少なくとも１つを観測する。【選択図】  図３
2005106472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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ムとを備え、
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。
【請求項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。
【請求項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ーと、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ームスプリッタと、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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
請求項１０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。
【請求項１２】
請求項１１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。
【請求項１３】
請求項１１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。
【請求項１４】
請求項１１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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
請求項１５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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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】
【０００２】
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。
【０００３】
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、ゼオ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（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
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、非特許文献２参照。）と呼ばれる方法も開発されている。
【０００５】
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ＳＰＣ１に電子線を照射する電子線照射装置１００と、試料ＳＰＣ１と相互作用した電子線から試料ＳＰＣ１の像を取得する観測部２００とを備えている。電子線照射装置１００は、電子源１１０と集束レンズ１２０とを備え、観測部２００は、対物レンズ２１０と撮像装置２２０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２１０として簡略化して描かれている。
【０００６】
所定の加速電圧で加速され電子源１１０から射出された電子線は、集束レンズ１２０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ＳＰＣ１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ＳＰＣ１と相互作用した電子線は、対物レンズ２１０により拡大結像され、観察面上に試料ＳＰＣ１の像ＩＭＧ１を形成する。そして、撮像装置２２０により、観察面上に形成された像ＩＭＧ１が取得される。
【０００７】
撮像装置２２０としてフィルムよりも高感度な電荷結合素子（ＣＣＤ）を用い、電子線強度を像ＩＭＧ１の取得に必要最小限とすることにより、試料ＳＰＣ１に照射される電子線量はフィ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ＳＰＣ１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。
【０００８】
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１５ｎｍ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。
【０００９】
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。
【００１０】
【非特許文献１】L.A. Bursill, E.A. Lodge and J.M. Thomas, Nature, Volume 286 (1980) p.111-113
【非特許文献２】M. Pan, Micron, Volume 27, No.3-4 (1996) p.219-238
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、を備えることを特徴とする。
【００１３】
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。
【００１４】
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ものとしても良い。
【００１５】
この構成によれば、観察対象を画像として観察できるので、観察結果の解釈が容易となる。
【００１６】
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ものとしても良い。
【００１７】
この構成によれば、明瞭な画像が形成されるので、観察対象の観察が容易となる。
【００１８】
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ムとを備え、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ものとしても良い。
【００１９】
この構成によれば、電子顕微鏡による観察において電子線の照射量を低減できるので、電子線による試料の照射損傷を抑えることができる。
【００２０】
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ものとしても良い。
【００２１】
この構成によれば、光学顕微鏡による観察において光線の照射量を低減できるので、光線による試料の照射損傷を抑えることができる。
【００２２】
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進行方向の異なる２つの光線に分割するビームスプリッタと、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ものとしても良い。
【００２３】
この構成によれば、観察対象の像が非対称性を有さないので、観察結果の解釈が容易となる。
【００２４】
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ものとしても良い。
【００２５】
この構成によれば、観察対象に作用させた波動を検知されることなく観察対象を観察することができる。
【００２６】
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ものとしてもよい。
【００２７】
この構成によれば、任意の位置にある観察対象に対して、観察対象に作用させた波動を検知されることなく観察対象を観察することができる。
【００２８】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、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：
【００３０】
Ａ．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ＳＰＣ２に電子線を照射する電子線照射装置１０２と、試料ＳＰＣ２と相互作用した電子線から試料ＳＰＣ２の像を取得する観測部２０２とを備えている。電子線照射装置１０２は、電子源１１０と集束レンズ１２０とを備え、観測部２０２は、対物レンズ２１０と撮像装置２２０とを備えている。
【００３１】
第１実施例の透過電子顕微鏡の電子線照射装置１０２は、集束レンズ１２０と試料面との間に電子線プリズム１３０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１００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ー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，１９９８年，第３７巻，ｐ．４５４−４６０）等に記載がある。
【００３２】
電子線プリズム１３０のワイヤー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ー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１１０で発生する電子線が可干渉であれば、電子線プリズム１３０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。
【００３３】
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ＳＰＣ２を干渉縞の暗部に配置すると試料ＳＰＣ２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ＳＰＣ２の電子線照射による損傷を抑えることができる。
【００３４】
試料ＳＰＣ２に照射される電子線強度をほぼゼロとし試料ＳＰＣ２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ＳＰＣ２の大きさの３倍以上とすればよい。より好ましくは、試料ＳＰＣ２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１０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ＳＰＣ２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ＳＰＣ２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２０分の１以下とされる。この平均強度の２０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１０倍以上とすることで実現される。
【００３５】
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１３０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１３０のワイヤー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。
【００３６】
さらに、第１実施例の透過電子顕微鏡の観測部２０２は、対物レンズ２１０と撮像装置２２０との間にビームストッパー２３０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２００と異なっている。
【００３７】
試料面を透過した２つの電子線は、対物レンズ２１０により対物レンズ２１０の後焦点面上で２つのスポットを形成する。この２つのスポットのうち一方は、対物レンズ２１４と撮像装置２２０との間に設けられたビームストッパー２３０を用いて遮蔽される。そして、ビームストッパー２３０によって遮蔽されなかった電子線は、観察面上で試料ＳＰＣ２の像ＩＭＧ２を形成する。
【００３８】
なお、ビームストッパー２３０の位置は、電子線が２つのスポット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２１０の射出側で２つの電子線のビームが分離しビームストッパー２３０で一方の電子線のみが遮蔽できる位置であればよい。
【００３９】
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１３０のワイヤーに適当な電圧を加えることにより、電子源１１０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１５０ｎｍ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。
【００４０】
ビームストッパー２３０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。
【００４１】
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２３０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２１４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。
【００４２】
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。
【００４３】
Ｂ．第２実施例：
図６は、第２実施例における電子線プリズムの構成図である。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１３０（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１３０ａ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。
【００４４】
第２実施例における電子線プリズム１３０ａは、外部電極１３２の間に２つの導電性のワイヤ１３４，１３６が設けられている。この２つのワイヤ１３４，１３６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１３４とワイヤ１３６に印加される電圧が同一であるので、ワイヤ１３４とワイヤ１３６は同電位となる。
【００４５】
図６中上方からワイヤ１３４，１３６と外部電極１３２の間に入射する電子線は、電子線プリズム１３０ａの中心方向に屈曲させられる。一方、ワイヤ１３４，１３６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１３４，１３６を備えた電子線プリズム１３０ａに入射する電子線は、３つの電子線Ψ1，Ψ0，Ψ-1に分割される。
【００４６】
３つに分割された電子線Ψ1，Ψ0，Ψ-1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ＳＰＣ２ａを配置すると、試料ＳＰＣ２ａの位置では電子線強度が低くなるので、試料ＳＰＣ２ａに照射される電子線の強度はほぼゼロとなる。
【００４７】
試料面を透過した３つの電子線Ψ1，Ψ0，Ψ-1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つのスポットのうち少なくとも１つをビームストッパ（図示しない）によって遮蔽することにより、３つの電子線Ψ1，Ψ0，Ψ-1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Ψ1，Ψ0，Ψ-1のうち遮蔽されない電子線によって、結像面上に試料ＳＰＣ２ａの像が形成される。
【００４８】
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。
【００４９】
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１０４は、可干渉な平行光線の発生源であるレーザー１１４とマッハ・ツェンダー型の干渉装置１４０とを備えている。観測部２０４では、対物レンズ２１４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２３４と撮像装置２２４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２０４の構成および機能は、第１実施例の観測部２０２（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。
【００５０】
干渉装置１４０は、２つの半透鏡１４２，１４８と２つの鏡１４４，１４６とを備えている。干渉装置１４０に入射した光線は、第１の半透鏡１４２により２つの光線に分割され、第２の半透鏡１４８と２つの鏡１４４，１４６とによって光路が転換される。このように干渉装置１４０によって、レーザー１１４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。
【００５１】
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ＳＰＣ３に照射される光量はほぼゼロとなり、試料ＳＰＣ３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１４０に設けられた第１の半透鏡１４２または反射鏡１４６の角度を調整することにより調整できる。
【００５２】
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１４０を用いているが、干渉装置としてはレーザー１１４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ＳＰＣ３の方向に転換できればよい。また、光線を２つに分割するビームスプリッタとしては、上記の半透鏡１４２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。
【００５３】
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、現像済みの写真フィルムに形成された一辺が１００μｍ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、フィ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１４２の角度は、試料面での干渉縞の間隔が約１ｍｍとなるよう調整されている。
【００５４】
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。
【００５５】
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ー１１６を用いている。レーザー１１６から出射した可干渉な平行光線Ｌ0は、干渉装置１５０により進行方向の異なる２つの光線に分割され、試料ＳＰＣ４に照射される。平行光線Ｌ0は、ビームスプリッタである第１の半透鏡１５２で進行方向の異なる２つの光線Ｌ1，Ｌ2に分割される。第１の半透鏡１５２で分割された光線Ｌ1，Ｌ2は、２つの半透鏡１５４，１５６によって観測対象である試料ＳＰＣ４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Ｌ3，Ｌ4が生成される。
【００５６】
進行方向が互いに反対方向である２つの光線Ｌ3，Ｌ4は、干渉して２つの半透鏡１５４，１５６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ＳＰＣ４をこの節の位置に配置することにより、試料ＳＰＣ４に照射される光量をほぼゼロとすることができる。
【００５７】
試料を透過した２つの光線Ｌ3，Ｌ4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、ビーム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ＩＭＧ４を形成することができる。具体的には、２つの半透鏡１５４，１５６のうち一方から出射する光線を対物レンズ２１６を用いて結像させることにより、観察面上には試料ＳＰＣ４の像ＩＭＧ４が形成される。
【００５８】
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ＩＭＧ４に非対称性が発生しない。そのため第４実施例では、像ＩＭＧ４が試料ＳＰＣ４の光線透過率の分布を正確に反映する点で第３実施例よりも好ましい。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。
【００５９】
また、第４実施例では、２つの光線Ｌ3，Ｌ4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Ｌ3，Ｌ4のうちいずれか一方のみが対物レンズ２１６に導入できればよい。すなわち、２つの光線Ｌ3，Ｌ4のなす角度が、対物レンズ２１６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。
【００６０】
図１０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１０ｎｍ程度のカーボン膜に形成された厚さが０．１μｍ、大きさ１０μｍ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１０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。
【００６１】
Ｅ．第５実施例：
図１１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Ｓ1，Ｓ2を有する遮蔽板１６０とを備えている。音源は、図１１の下方から遮蔽板１６０に向けて音波Ψを発生させている。このとき、遮蔽板１６０を通過した音波は、スリットＳ1，Ｓ2をそれぞれ基点とする２つの音波Ψ1，Ψ2となって伝播する。なお、図１１の実線は音波の位相がスリットＳ1，Ｓ2とそれぞれ同じ位相（０°）となる位置を表しており、図１１の破線は音波の位相がスリットＳ1，Ｓ2とそれぞれ反対の位相（１８０°）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Ψ1，Ψ2が重ね合わされるため音波の強度がゼロとなる。
【００６２】
上述のように、図１１の遮蔽板１６０上方の領域では、音波Ψ1，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Ｓ1，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Ψ1，Ψ2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Ｓ1，Ｓ2からの距離の差が音波の反波長の奇数倍である点では、音波Ψ1，Ψ2音波の位相差が１８０°となるので、音波の強度はゼロとなる。
【００６３】
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（Ψ1+Ψ2)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。
【００６４】
Ｆ．第６実施例：
図１２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Ψ1，Ψ2を発生させるアンテナＡ1，Ａ2を備えている。また、２つのアンテナＡ1，Ａ2が発生する電波Ψ1，Ψ2の強度比は、観察対象の位置において電波Ψ1，Ψ2の強度が略等しくなるように適宜調整される。なお、図１２では、２つのアンテナＡ1，Ａ2で発生する電波Ψ1，Ψ2の位相差が１８０°の場合の観察の様子を示している。
【００６５】
第５実施例のように２つのアンテナＡ1，Ａ2での電波Ψ1，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Ａ1，Ａ2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ＰBにあっても電波Ψ1，Ψ2の位相差を適宜調整することにより、点ＰBが節部となるようにすることができる。そして、電波Ψ1，Ψ2の合成波を節部上の他の点ＰCで測定することにより、点ＰB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。
【００６６】
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。
【００６７】
Ｇ１．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。
【００６８】
Ｇ２．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。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】従来の透過電子顕微鏡の構成図。
【図２】従来の透過電子顕微鏡を用いた試料の観察像を示す図。
【図３】本発明の第１実施例としての透過電子顕微鏡の構成図。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】第２の実施例における電子線プリズムの構成図。
【図７】本発明の第３実施例としての光学顕微鏡の構成図。
【図８】第３実施例の光学顕微鏡による試料の観察像を示す図。
【図９】本発明の第４実施例としての光学顕微鏡の構成図。
【図１０】第４実施例の光学顕微鏡による試料の観察像を示す図。
【図１１】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。
【図１２】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。
【符号の説明】
【００７０】
１００，１０２…電子線照射装置
１０４…光線源
１１０…電子源
１１４，１１６…レーザー
１２０…集束レンズ
１３０，１３０ａ…電子線プリズム
１３２…外部電極
１３４，１３６…導電性ワイヤ
１４０，１５０…干渉装置
１４２，１４８…半透鏡
１４４，１４６…鏡
１５２，１５４，１５６…半透鏡
１６０…遮蔽板
２００，２０２，２０４，２０６…観測部
２１０，２１４，２１６…対物レンズ
２２０，２２４，２２６…撮像装置
２３０，２３４…ビームストッパー
Ｓ1，Ｓ2…スリット
Ａ1，Ａ2…アンテナ
【図１】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図１０】
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