(57)【要約】【課題】位相物体試料の測定とＳ／Ｎ比の向上を、複雑な光学系構成を伴うことなく可能とする光ファイバプローブと、それを備えた光検出装置を実現する。【解決手段】本発明は、光源１１から射出された光を伝搬させるコア３１を有する光ファイバ２１の、通常伝搬光を射出する射出面２０ａと近接場光を滲出させる射出面２０ｂを同心面状に有し、近接場光を滲出させる射出面に、滲出のための被覆層３３が形成され、通常伝搬光を射出する射出面に、該射出面に入射した光の一部を反射し、別の一部を透過させる被覆層３３を備える光ファイバープローブ１３において、通常伝搬光を射出する射出面に入射した光のうち、該射出面にて反射され、光ファイバに再度戻り伝搬する光の強度と、射出面から射出され、被測定面２ａにて反射し、射出面を透過した後、光ファイバに再度戻り伝搬する光の強度とが、同一になるような被覆層３３を備える構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された光を伝搬させるコアを有する光ファイバの、通常伝搬光を射出する射出面と近接場光を滲出させる射出面を同心面状に有し、前記近接場光を滲出させる射出面に、前記滲出のための被覆層が形成され、さらに前記通常伝搬光を射出する射出面に、前記射出面に入射した光の一部を反射し、別の一部を透過させる被覆層を備える光ファイバープローブにおいて、
前記通常伝搬光を射出する射出面に入射した光のうち、前記射出面にて反射され、前記光ファイバに再度戻り伝搬する光の強度と、前記射出面から射出され、被測定面にて反射し、前記射出面を透過した後、前記光ファイバに再度戻り伝搬する光の強度とが、同一になるような前記被覆層を備えることを特徴とする光ファイバープローブ。
【請求項２】
請求項１記載の光ファイバプローブにおいて、
前記通常伝搬光を射出する射出面と、前記近接場光を滲出させる射出面とを同心面状に有し、前記近接場光を滲出させる射出面に、前記滲出のための被覆層が形成され、さらに前記通常伝搬光を射出する射出面に、前記射出面に入射した光の一部を反射し、別の一部を透過させる被覆層を備え、前記通常伝搬光を射出する射出面が外周側で、かつ光の伝搬する光軸に対する射出面における法線の傾斜角が各射出面で異なることを特徴とする光ファイバープローブ。
【請求項３】
請求項１または２記載の光ファイバープローブにおいて、
前記通常伝搬光を射出する射出面の被覆層は、金属の薄膜によって形成されて成ることを特徴とする光ファイバープローブ。
【請求項４】
請求項１または２記載の光ファイバープローブにおいて、
前記通常伝搬光を射出する射出面の被覆層は、誘電体の単層膜もしくは多層膜によって形成されて成ることを特徴とする光ファイバープローブ。
【請求項５】
光を射出する光源と、
前記射出された光を伝搬させるコアを有する光ファイバの前記コア先端に光を射出する光プローブが形成されて成る光ファイバプローブと、
前記光ファイバのコアを伝搬した伝搬光、あるいは前記コア先端から滲出した近接場光の何れかに基づくスポットが被測定面に形成されるように、前記光ファイバプローブを前記被測定面に対して近接・離間する方向へ移動させる移動制御手段、あるいは前記被測定面を前記光ファイバプローブに対して近接・離間する方向へ移動させる移動制御手段と、
前記被測定面からの戻り光を検出する検出手段と、
を備える光検出装置において、
前記光ファイバプローブが、通常伝搬光を射出する射出面と近接場光を滲出させる射出面を同心面状に有し、前記近接場光を滲出させる射出面に、前記滲出のための被覆層が形成され、さらに前記通常伝搬光を射出する射出面に、前記射出面に入射した光の一部を反射し、別の一部を透過させる被覆層を備える光ファイバープローブであって、
前記通常伝搬光を射出する射出面に入射した光のうち、前記射出面にて反射され、前記光ファイバに再度戻り伝搬する光の強度と、前記射出面から射出され、前記被測定面にて反射し、前記射出面を透過した後、前記光ファイバに再度戻り伝搬する光の強度とが、同一になるような前記被覆層を備える光ファイバプローブであることを特徴とする光検出装置。
【請求項６】
請求項５記載の光検出装置において、
前記光ファイバプローブが、前記通常伝搬光を射出する射出面と、前記近接場光を滲出させる射出面とを同心面状に有し、前記近接場光を滲出させる射出面に、前記滲出のための被覆層が形成され、さらに前記通常伝搬光を射出する射出面に、前記射出面に入射した光の一部を反射し、別の一部を透過させる被覆層を備え、前記通常伝搬光を射出する射出面が外周側で、かつ光の伝搬する光軸に対する射出面における法線の傾斜角が各射出面で異なる構成の光ファイバプローブであることを特徴とする光検出装置。
【請求項７】
請求項５記載の光検出装置において、
前記光ファイバープローブのコアに前記光源から射出された光を伝搬させ、
前記コアを伝搬した伝搬光に基づくスポットが被測定面に形成されるように、前記移動制御手段により、前記光ファイバプローブを前記被測定面に対して近接・離間する方向へ移動させるか、あるいは前記被測定面を前記光ファイバプローブに対して近接・離間する方向へ移動させ、
前記２つの光における干渉光強度変化を検出することを特徴とする光検出装置。
【請求項８】
請求項６記載の光検出装置において、
前記光ファイバープローブのコアに前記光源から射出された光を伝搬させ、
前記コアを伝搬した伝搬光に基づくスポットが被測定面に形成されるように、前記移動制御手段により、前記光ファイバプローブを前記被測定面に対して近接・離間する方向へ移動させるか、あるいは前記被測定面を前記光ファイバプローブに対して近接・離間する方向へ移動させ、
前記２つの光における干渉光強度変化を検出することを特徴とする光検出装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の光検出装置において、
前記干渉光強度が一定の値となるように、前記光ファイバプローブを前記被測定面に対して近接・離間する方向へ移動させるか、あるいは前記被測定面を前記光ファイバプローブに対して近接・離間する方向へ移動させながら、前記被測定面の表面方向に、前記光ファイバプローブと前記被測定面を相対移動させることを特徴とする光検出装置。
【請求項１０】
請求項９記載の光検出装置において、
前記一定の値を、前記光ファイバプローブと前記被測定面とを近接・離間する方向へ相対移動させた際に生じる干渉光強度信号変化の極小値、極大値の中間・中央値とすることを特徴とする光検出装置。
【請求項１１】
光を射出する光源と、請求項１記載の光ファイバープローブを用い、
前記光ファイバープローブのコアに光源から射出された光を伝搬させ、
前記コアを伝搬した伝搬光に基づくスポットが被測定面に形成されるように、前記光ファイバプローブを前記被測定面に対して近接・離間する方向へ移動させるか、あるいは前記被測定面を前記光ファイバプローブに対して近接・離間する方向へ移動させ、
前記２つの光における干渉光強度変化を検出することを特徴とする光検出方法。
【請求項１２】
光を射出する光源と、請求項２記載の光ファイバープローブを用い、
前記光ファイバープローブのコアに前記光源から射出された光を伝搬させ、
前記コアを伝搬した伝搬光に基づくスポットが被測定面に形成されるように、前記光ファイバプローブを前記被測定面に対して近接・離間する方向へ移動させるか、あるいは前記被測定面を前記光ファイバプローブに対して近接・離間する方向へ移動させ、
前記２つの光における干渉光強度変化を検出することを特徴とする光検出方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２記載の光検出方法において、
前記干渉光強度が一定の値となるように、前記光ファイバプローブを前記被測定面に対して近接・離間する方向へ移動させるか、あるいは前記被測定面を前記光ファイバプローブに対して近接・離間する方向へ移動させながら、前記被測定面の表面方向に、前記光ファイバプローブと前記被測定面を相対移動させることを特徴とする光検出方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の光検出方法において、
前記一定の値を、前記光ファイバプローブと前記被測定面とを近接・離間する方向へ相対移動させた際に生じる干渉光強度信号変化の極小値、極大値の中間・中央値とすることを特徴とする光検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノオーダの計測・加工を目的とした、光ファイバープローブ及び光検出装置及び光検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＳＴＭ（走査型トンネル顕微鏡）、ＡＦＭ（走査型原子間力顕微鏡）をはじめとするＳＰＭ（走査型プローブ顕微鏡）技術により、ナノオーダの計測・加工が行われている。このＳＰＭの中にあって、回折限界以下の微小領域での光学的特性を検出することが可能な近接場光学顕微鏡は、バイオテクノロジーなど様々な分野での測定・評価装置として用いられている。また、上記の近接場光学顕微鏡の技術を応用した、光記録装置や微細加工装置の研究開発も進められている。
【０００３】
近接場光学顕微鏡では、回折限界以下の寸法の微細構造体をプローブとして用い、プローブ先端部を照明することでその近傍に近接場光を発生させる。この状態でプローブを試料面上で走査させることにより、プローブ近傍に局在している近接場光と試料面との電磁気的な相互作用により散乱あるいは試料面を透過した近接場光を検出することで、試料面の光学的情報（光強度、スペクトル、偏光等）を得ることができる。
【０００４】
近接場光学顕微鏡は、一般に、コア周囲にクラッドが設けられた光ファイバの一端に先鋭化した上記コアを突出させた突出部を有し、当該突出部に例えば金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）等の金属により被覆された光プローブを備え、光の波長を越えた分解能を有する光学像を得ることができる。
【０００５】
また、上記近接場光学顕微鏡により試料の微小領域における物性を測定する場合には、試料表面の光の波長より小さい領域に局在するエバネッセント光を検出して試料の形状を測定する。そして、全反射条件下で試料に光が照射されることにより生じたエバネッセント光を上述した光プローブにより散乱させ、散乱光に変換する。上記散乱光は、光プローブが形成されている突出部を通じ光ファイバのコアに導かれ、光ファイバのもう一方の射出端に接続された検出器により検出される。すなわちこの近接場光学顕微鏡は、光プローブにより散乱と検出の双方を行うことができる。
【０００６】
従来の近接場光学顕微鏡においては、高分解能で測定ができるものの測定範囲が数十μｍ程度と非常に狭いというデメリットがある。
近年、シリコンウエハ欠陥検査等の用途において、先に示した低分解能の測定の後、近接場光を利用した高分解能の測定へ切り替え、同一試料の測定・検査を継続して行えることが求められており、このような要求に対して、対物レンズによる観察系を含む通常の光学顕微鏡装置に、近接場光検出用光プローブを組み込んだ構成の装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１に記載の従来技術においては、対物レンズによる広範囲測定により特定した、物性測定を望む微小領域に対して、近接場光検出用の光プローブを位置合わせした上で近接場光測定（高分解能測定）を実施する装置であるが、先に述べた位置合わせは非常に困難であり、長時間を要すると考えられる。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−５５８１８公報
【特許文献２】特開２００６−２９８３１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の問題点に対して、本発明者らによる先願技術１（特許文献２及び先願１（特願２００５−２９６５２））では、その解決案を提供している。すなわち、この先願技術１では、通常の伝搬光を利用した広範囲測定に必要な光スポットと、高分解能測定に必要な近接場光スポットのそれぞれを射出可能な射出面を備えた光プローブを用いて測定を行う構成とすることにより、困難な光プローブ位置合わせ工程が不要となるため、測定・検査工程の高速化を実現できる。
【０００９】
また、本発明者による別の先願技術２（先願２（特願２００５−３８０２７３））では、通常伝搬光による測定の更なる高Ｓ／Ｎ比化を実現している。上述の先願技術１における通常伝搬光による測定では、試料に射出した光の試料面における反射、散乱、透過光量の変化を検出するものであり、特にバイオ試料のような、位相物体を測定する場合には、Ｓ／Ｎ比の確保が難しいことが考えられる。これに対して先願技術２（先願２）では、干渉光学系の導入により、試料透過光の位相変化を検出できる構成とすることで、通常伝搬光による測定の際、反射、散乱、透過光量変化が発生しにくい位相物体試料である場合にも測定を行なうことができ、Ｓ／Ｎ比の向上が可能な光検出装置を提供することができる。
【００１０】
本発明は上記先願技術２における光検出装置に更に改良を施したものである。しかし、上述の先願技術２における光学系は、多数の部品で構成されるマルチパスの干渉光学系であり、高Ｓ／Ｎ比測定を実現するためには、光学調整誤差や振動、環境変動（空気擾乱など）への慎重な対策を講じる必要があることから、このことが高コスト化の要因となる。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みなされてものであり、上述の先願技術２における光検出装置に更に改良を施して、簡便かつ環境変動に対して強い干渉光学系を実現し、低コストな光検出装置を提供することを目的としている。
より詳しく述べると、本発明は、通常伝搬光による測定の際、反射、散乱、透過光量変化が発生しにくい位相物体試料の測定とＳ／Ｎ比の向上を、複雑な光学系構成を伴うことなく可能とする光ファイバプローブを提供することを目的とし、さらには、上記光ファイバプローブを用いることにより、通常伝搬光による測定の際、反射、散乱、透過光量変化が発生しにくい位相物体試料の測定とＳ／Ｎ比の向上を簡便な光学系構成にて可能とする光検出装置及び光検出方法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】
上述の目的を達成するため、本発明は以下のような技術的手段を採っている。
本発明の第１の手段は、光源から射出された光を伝搬させるコアを有する光ファイバの、通常伝搬光を射出する射出面と近接場光を滲出させる射出面を同心面状に有し、前記近接場光を滲出させる射出面に、前記滲出のための被覆層が形成され、さらに前記通常伝搬光を射出する射出面に、前記射出面に入射した光の一部を反射し、別の一部を透過させる被覆層を備える光ファイバープローブにおいて、前記通常伝搬光を射出する射出面に入射した光のうち、前記射出面にて反射され、前記光ファイバに再度戻り伝搬する光の強度と、前記射出面から射出され、被測定面にて反射し、前記射出面を透過した後、前記光ファイバに再度戻り伝搬する光の強度とが、同一になるような前記被覆層を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の手段は、第１の手段の光ファイバプローブにおいて、前記通常伝搬光を射出する射出面と、前記近接場光を滲出させる射出面とを同心面状に有し、前記近接場光を滲出させる射出面に、前記滲出のための被覆層が形成され、さらに前記通常伝搬光を射出する射出面に、前記射出面に入射した光の一部を反射し、別の一部を透過させる被覆層を備え、前記通常伝搬光を射出する射出面が外周側で、かつ光の伝搬する光軸に対する射出面における法線の傾斜角が各射出面で異なることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の光ファイバープローブにおいて、前記通常伝搬光を射出する射出面の被覆層は、金属の薄膜によって形成されて成ることを特徴とする。
また、本発明の第４の手段は、第１または第２の手段の光ファイバープローブにおいて、前記通常伝搬光を射出する射出面の被覆層は、誘電体の単層膜もしくは多層膜によって形成されて成ることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第５の手段は、「光を射出する光源」と、「前記射出された光を伝搬させるコアを有する光ファイバの前記コア先端に光を射出する光プローブが形成されて成る光ファイバプローブ」と、「前記光ファイバのコアを伝搬した伝搬光、あるいは前記コア先端から滲出した近接場光の何れかに基づくスポットが被測定面に形成されるように、前記光ファイバプローブを前記被測定面に対して近接・離間する方向へ移動させる移動制御手段、あるいは前記被測定面を前記光ファイバプローブに対して近接・離間する方向へ移動させる移動制御手段」と、「前記被測定面からの戻り光を検出する検出手段」と、を備える光検出装置において、前記光ファイバプローブが、「通常伝搬光を射出する射出面と近接場光を滲出させる射出面を同心面状に有し、前記近接場光を滲出させる射出面に、前記滲出のための被覆層が形成され、さらに前記通常伝搬光を射出する射出面に、前記射出面に入射した光の一部を反射し、別の一部を透過させる被覆層を備える光ファイバープローブ」であって、「前記通常伝搬光を射出する射出面に入射した光のうち、前記射出面にて反射され、前記光ファイバに再度戻り伝搬する光の強度と、前記射出面から射出され、前記被測定面にて反射し、前記射出面を透過した後、前記光ファイバに再度戻り伝搬する光の強度とが、同一になるような前記被覆層を備える光ファイバプローブ」であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第６の手段は、第５の手段の光検出装置において、前記光ファイバプローブが、「前記通常伝搬光を射出する射出面と、前記近接場光を滲出させる射出面とを同心面状に有し、前記近接場光を滲出させる射出面に、前記滲出のための被覆層が形成され、さらに前記通常伝搬光を射出する射出面に、前記射出面に入射した光の一部を反射し、別の一部を透過させる被覆層を備え、前記通常伝搬光を射出する射出面が外周側で、かつ光の伝搬する光軸に対する射出面における法線の傾斜角が各射出面で異なる構成の光ファイバプローブ」であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第７の手段は、第５の手段の光検出装置において、前記光ファイバープローブのコアに前記光源から射出された光を伝搬させ、前記コアを伝搬した伝搬光に基づくスポットが被測定面に形成されるように、前記移動制御手段により、前記光ファイバプローブを前記被測定面に対して近接・離間する方向へ移動させるか、あるいは前記被測定面を前記光ファイバプローブに対して近接・離間する方向へ移動させ、前記２つの光における干渉光強度変化を検出することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第８の手段は、第６の手段の光検出装置において、前記光ファイバープローブのコアに前記光源から射出された光を伝搬させ、前記コアを伝搬した伝搬光に基づくスポットが被測定面に形成されるように、前記移動制御手段により、前記光ファイバプローブを前記被測定面に対して近接・離間する方向へ移動させるか、あるいは前記被測定面を前記光ファイバプローブに対して近接・離間する方向へ移動させ、前記２つの光における干渉光強度変化を検出することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第９の手段は、第７または第８の手段の光検出装置において、前記干渉光強度が一定の値となるように、前記光ファイバプローブを前記被測定面に対して近接・離間する方向へ移動させるか、あるいは前記被測定面を前記光ファイバプローブに対して近接・離間する方向へ移動させながら、前記被測定面の表面方向に、前記光ファイバプローブと前記被測定面を相対移動させることを特徴とする。
また、本発明の第１０の手段は、第９の手段の光検出装置において、前記一定の値を、前記光ファイバプローブと前記被測定面とを近接・離間する方向へ相対移動させた際に生じる干渉光強度信号変化の極小値、極大値の中間・中央値とすることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第１１の手段は、光検出方法であって、光を射出する光源と、第１の手段の光ファイバープローブを用い、前記光ファイバープローブのコアに光源から射出された光を伝搬させ、前記コアを伝搬した伝搬光に基づくスポットが被測定面に形成されるように、前記光ファイバプローブを前記被測定面に対して近接・離間する方向へ移動させるか、あるいは前記被測定面を前記光ファイバプローブに対して近接・離間する方向へ移動させ、前記２つの光における干渉光強度変化を検出することを特徴とする。
【００２１】
本発明の第１２の手段は、光検出方法であって、光を射出する光源と、第２の手段の光ファイバープローブを用い、前記光ファイバープローブのコアに前記光源から射出された光を伝搬させ、前記コアを伝搬した伝搬光に基づくスポットが被測定面に形成されるように、前記光ファイバプローブを前記被測定面に対して近接・離間する方向へ移動させるか、あるいは前記被測定面を前記光ファイバプローブに対して近接・離間する方向へ移動させ、前記２つの光における干渉光強度変化を検出することを特徴とする。
【００２２】
本発明の第１３の手段は、第１１または第１２の手段の光検出方法において、前記干渉光強度が一定の値となるように、前記光ファイバプローブを前記被測定面に対して近接・離間する方向へ移動させるか、あるいは前記被測定面を前記光ファイバプローブに対して近接・離間する方向へ移動させながら、前記被測定面の表面方向に、前記光ファイバプローブと前記被測定面を相対移動させることを特徴とする。
また、本発明の第１４の手段は、第１３の手段の光検出方法において、前記一定の値を、前記光ファイバプローブと前記被測定面とを近接・離間する方向へ相対移動させた際に生じる干渉光強度信号変化の極小値、極大値の中間・中央値とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の光ファイバプローブでは、プローブから射出された後、試料にて反射し再度プローブにて収集された光と、プローブから射出されずに、プローブの内面（被覆薄膜）にて反射された光との干渉光強度の変化を検出することを可能とする被覆層を備えることにより、通常伝搬光による測定の際、反射、散乱、透過光量変化が発生しにくい位相物体試料の測定とＳ／Ｎ比の向上を、複雑な光学系構成を伴うことなく可能とすることができる。
そして、本発明では、前記被覆層を金属膜で形成することにより、単層膜の簡便な膜構成にて所望の反射・透過特性を備える被覆層を実現可能な光ファイバプローブを提供することができる。
また、本発明では、前記被覆層を誘電体で形成することにより、吸収損失のない、所望の反射・透過特性を備える被覆層を実現可能な光ファイバプローブを提供することができる。
【００２４】
本発明の光検出装置では、プローブから射出された後、試料にて反射し再度プローブにて収集された光と、プローブから射出されずにプローブの内面（被覆薄膜）にて反射された光との干渉光強度の変化を検出することを可能とする被覆層を有する光ファイバプローブを備えることにより、通常伝搬光による測定の際、反射、散乱、透過光量変化が発生しにくい位相物体試料の測定とＳ／Ｎ比の向上を簡便な光学系構成にて可能とすることができる。
そして、本発明では、干渉光強度が一定の値となるように光ファイバプローブと被測定面を相対移動させることにより、干渉信号のダイナミックレンジの範囲以上の高低差を有する試料の形状計測が可能な光検出装置を提供することができる（なお、干渉光信号は、プローブ−試料間距離が入射光波長の１／２を周期とした正弦波信号であるため、干渉信号測定においては１／４波長分の距離変化が測定ダイナミックレンジとなる）。
また、本発明では、上記の「一定の値」を、光ファイバプローブと被測定面とを近接・離間する方向へ相対移動させた際に生じる干渉光強度信号変化の極小値、極大値の中間・中央値とすることにより、プローブ−試料間距離の変化に対する干渉信号感度が最高となるため、より高感度な測定が可能な光検出装置を提供することができる。
【００２５】
本発明の光検出方法では、プローブから射出された後、試料にて反射し再度プローブにて収集された光と、プローブから射出されずにプローブの内面（被覆薄膜）にて反射された光との干渉光強度の変化を検出することを可能とする被覆層を有する光ファイバプローブを用いることにより、通常伝搬光による測定の際、反射、散乱、透過光量変化が発生しにくい位相物体試料の測定とＳ／Ｎ比の向上を簡便な光学系構成にて可能とすることができる。
そして、本発明では、干渉光強度が一定の値となるように光ファイバプローブと被測定面を相対移動させることにより、干渉信号のダイナミックレンジの範囲以上の高低差を有する試料の形状計測が可能な光検出方法を実現することができる。
また、本発明では、上記の「一定の値」を、光ファイバプローブと被測定面とを近接・離間する方向へ相対移動させた際に生じる干渉光強度信号変化の極小値、極大値の中間・中央値とすることにより、プローブ−試料間距離の変化に対する干渉信号感度が最高となるため、より高感度な測定が可能な光検出方法を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】
【００２６】
以下、本発明の構成、動作及び作用を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２７】
まず、本発明の光ファイバプローブと、その光ファイバプローブを備えた光検出装置の概要及び測定過程（光検出方法）を、図１の光検出装置の概略構成図に基いて説明する。
図１に示す光検出装置１は、例えば試料の微小領域における光学物性を測定する近接場光学顕微鏡等に適用され、光を射出する光源１１と、光源１１から射出された光の光路中に配置されたビームスプリッタ１２と、ビームスプリッタ１２を透過した光の光路中に配置された１／２波長板１８ａ及び１／４波長板１８ｂと、１／２波長板１８ａと１／４波長板１８ｂを通過した光を集光して試料２における被測定面２ａに照射する光ファイバプローブ１３と、被測定面２ａからの戻り光を検出する光検出器１４と、を備えている。
【００２８】
光源１１は、不図示の電源装置を介して受給した駆動電源に基づき光を発振する。また、光波長変換部１７では、光源１１から射出される光の波長を切り替えが可能であり、後述するように、波長を変更することによる光スポット径制御の際に使用する。
【００２９】
ビームスプリッタ１２は、光源１１から射出された光を透過させて、被測定面２ａへ導くとともに、被測定面２ａからの戻り光を反射させて光検出器１４へ導く。このビームスプリッタ１２を透過した光は１／２波長板１８ａ、１／４波長板１８ｂへ入射される。
【００３０】
光源１１から射出された直線偏光の光は、１／２波長板１８ａと１／４波長板１８ｂを通過して偏光状態を調整され、光ファイバプローブのコア３１へ入射される。ここで波長板１８ａ，１８ｂは、光プローブ３１内の光導波部２１が曲率を有する場合に生じる導波光の偏光の乱れ（楕円化及び回転）を調整し、突出部２２に入射する光を直線偏光にする役割を担う。なお、１／２波長板１８ａと１／４波長板１８ｂは、いずれも後述する近接場光測定にて用いる。
【００３１】
光ファイバプローブ１３へ入射した光は、一部がプローブ射出面にて反射し、さらに別の一部がプローブから射出され試料面２ａにて反射した後、プローブ射出面を再度透過し光ファイバプローブ１３の内部へ戻り、２つの光はファイバコア３１内で合波し、干渉しながら共に光検出器１４に入射し、干渉縞を形成する。通常伝搬光においては、干渉縞が形成されていることによる干渉強度信号の変化を検出する。測定の詳細は後述する。
【００３２】
光ファイバプローブ１３は、光導波部２１と、遮光性被覆層３３で覆われた突出部（光プローブ部）２２とを備えている。光導波部２１は、コア３１の周囲にクラッド３２が設けられた光ファイバにて構成されている。コア３１及びクラッド３２は、それぞれ二酸化シリコン系ガラスから成り、ゲルマニウム、リン等を添加することにより、コア３１よりもクラッド３２の屈折率が低くなるように組織制御されている。
【００３３】
突出部（光プローブ部）２２は光導波部２１の一端においてクラッドから突出させた円錐形状のコアによって成り、第１のテーパ部２０ａ（通常伝搬光を射出する射出面）、第２のテーパ部２０ｂ（近接場光を滲出させる射出面）にて構成されている。
【００３４】
光ファイバプローブ１３は、光検出装置１のプローブ制御部１５に装着されている。このプローブ制御部１５は、例えば移動制御手段としての３軸アクチュエータ等により構成され、光ファイバプローブ１３を被測定面２ａに対して近接・離間させる方向に移動させる、あるいは水平方向に走査させる。なお、このプローブ制御部１５は、光ファイバプローブ１３を被測定面２ａに対して近接・離間する方向に移動させる代わりに、被測定面２ａを光ファイバプローブ１３に対して近接・離間する方向へ移動させる構成としても良い。
【００３５】
光検出器１４は、被測定面２ａ（例えば、被測定対象となる位相物体がマウントされている）からの戻り光、及び不図示の参照鏡からの反射光を併せて受光し、干渉縞強度情報を取得する。これを光電変換することにより、干渉光強度分布信号を生成する。この光検出器１４により生成された干渉光強度分布信号を基に作成した画像は、不図示の表示装置上に表示される。ユーザは、不図示の表示装置上に表示される画像に基づき、被測定面２ａ上の位相物体の詳細を測定、観察することができる。
【００３６】
次に、光ファイバプローブ１３の構成についてより詳しく述べる。
図１に示す光検出装置１の光ファイバプローブ１３の拡大説明図を図２に示す。まず、図２（ａ）に基づき、光ファイバプローブ１３の第１テーパ部２０ａ（通常伝搬光を射出する射出面）の構成と、伝搬光により形成される光スポット特性、及び伝搬光による干渉光信号特性について説明する。
【００３７】
まず、光スポット特性について述べる。コア３１内を伝搬する光４１（以下、伝搬光と言う）は、光ファイバプローブ１３に達した後、第１テーパ部２０ａを介して光ファイバプローブ外に射出される。ここで、光ファイバプローブ１３の第１テーパ部２０ａの表面は、円錐テーパ形状であり、第１テーパ部２０ａの表面の法線４３と伝搬光の光軸４２との成す角θ1（以下、傾斜角θ1）が伝搬光における全反射角未満、かつ０度より大きい形状である。このことにより、光ファイバプローブ１３に入射した伝搬光の大部分が、遮光性被覆層３３を透過した後、屈折光として光ファイバプローブ１３の外部に射出され、射出された光は、光ファイバプローブ１３の先端から数百ｎｍ〜数μｍ程度離れた位置で集光し、高い光強度を有する光スポットを形成する。
【００３８】
ちなみに、図２（ａ）のように第１のテーパ部２０ａが円錐テーパ形状を成す光ファイバプローブ１３の代替として、図２（ｂ）に示すように、第１のテーパ部２０ａが曲面形状を成す光ファイバプローブ１３としてもよい。また、先願技術１の特許文献２にて開示されているような近接場光滲出面を持たない、もしくは近接場光滲出面と通常伝搬光射出面が同一角度のテーパ面で構成されている構成でも同様の光スポット形成機能を得ることができる。
【００３９】
光ファイバプローブ１３の先端から離れた位置で集光し、高い光強度を有する光スポットを形成する現象は、傾斜角θが伝搬光における全反射角未満である際に固有の現象である。従来の傾斜角θが全反射角以上に形成されてなる光ファイバプローブにおいては、プローブ先端部近傍で最も高く、プローブ先端から離れるにつれ光強度は急速に低下し、光強度の低い光スポットしか形成し得ない。
【００４０】
光ファイバプローブ先端−集光スポット間距離は、第１のテーパ部２０ａの傾斜角により制御できる。
図６に、第１テーパ部の傾斜角毎の、光プローブ先端−集光スポット間距離の推移の一例を示す。同図は第１テーパ部２０ａの屈折率１．５３、射出媒質が空気である場合であり、全反射角４０°を境にそれを下回る入射角度において、光ファイバプローブ１３の先端から数百ｎｍ〜数μｍ程度離れた位置で集光していることを表している。
また、集光スポットを光ファイバプローブ１３の先端から離れた位置に形成するには、第１テーパ部２０ａ（通常伝搬光を射出する射出面）と第２テーパ部２０ｂ（近接場光を滲出させる射出面）の直径比（図２（ａ）中のＡでＢを除したもの）を比較的小さい値に留める必要がある。図７に、前記直径比（Ｂ／Ａ）を変化させた際の、光ファイバプローブ先端−集光スポット間距離の推移の一例を示す。図７から、直径比を０．２５以下とすることで、集光スポットを光ファイバプローブの先端から離れた位置に形成できることがわかる。
【００４１】
また、上記光スポット径は、第１テーパ部２０ａの根元の径Ｄ、傾斜角θ、及び、伝搬光の波長によって制御できる。このことを利用し、必要な測定分解能と同程度の光スポット径をとるように第１テーパ部２０ａの根元の径Ｄ、傾斜角θ、及び、伝搬光の波長を決定する。
光スポット径を小さくする場合、第１テーパ部２０ａの根元の径Ｄを小さく、傾斜角θを大きくすること、及び、伝搬光に波長の短い光を用いることにより実現できる。逆に、光スポット径を大きくする場合には、第１テーパ部２０ａの根元の径Ｄを大きく、傾斜角θを小さくすること、及び、伝搬光に波長の長い光を用いればよい。
【００４２】
図８に、第１テーパ部２０ａの傾斜角が１０°の場合における、伝搬光の波長を変化させた際の、光スポット径の推移を示す。任意のスポット径を形成する一例として数値の具体例を示すと、屈折率が１．５３の第１テーパ部２０ａから空気中に光が射出される場合において、光スポット径を０．４μｍ（半値全幅）に制御する際は、第１テーパ部２０ａの根元径Ｄを２μｍ、傾斜角２０度、伝搬光の波長を０．４μｍとすればよい。ちなみに、この場合において、光ファイバプローブ先端−集光スポット間距離は１．２μｍとなる。
【００４３】
次に、光プローブ干渉光信号の特性について説明する。
本発明の光ファイバプローブにおいては、図３（ａ）のような原理で光干渉が生じることを利用する。光ファイバプローブに入射した光は、通常伝搬光射出面２０ａに付設された被覆膜により、(1) のプローブ内部反射光と、(2) の試料表面反射光に分離される。(2) の光は先に述べたように集光され試料表面上に光スポットを形成し、試料によって反射され、再度前記被覆膜を透過し、(1) の光と共にファイバ内を導波し戻る。この際、同一の光路をとる(1)及び(2)の光は互いに干渉することで、先に示した図１における光検出器１４では干渉光信号が検出される。この干渉光信号は図３（ａ）におけるＷＤの変化に対し、入射光波長の１／２周期で正弦波状に変化する信号であり、図３（ｂ）の式におけるＩとして表わされる。ＷＤの微小な変化や試料面上に配置された微小な位相物体の有無により、式におけるφ２が変化することで、Ｉの変化として検出することができる。
【００４４】
ここで、本発明の測定方法を実施するには、干渉光強度変化のコントラストを高い値とする必要がある。図３（ｂ）の式から、コントラストを最大とする条件はＩ1＝Ｉ2である。このことを考慮し、例えば図３（ａ）における射出面２０ａの被覆層が金属単層膜であれば、その膜厚を調整することで先の条件を実現できる。一例として図４に、被測定面の反射率が１００％、プローブの傾斜角を１５deg、被覆層の材質をＡｕとした場合の、被覆層の膜厚に対してのＩ1とＩ2の差、及び干渉光強度のコントラストの変化を示す。図４より、膜厚が１８ｎｍ程度の際に、光強度差がゼロとなりコントラストが極大値をとることがわかる。この図に基づき、例えばコントラストを０．５以上とする膜厚範囲（図より１０〜２６ｎｍ程度）の膜厚を選択することで、高感度、高Ｓ／Ｎ比での測定が可能になる。
【００４５】
ちなみに、射出面２０ａの被覆層の材質を、先に述べたような金属ではなく誘電体膜とすることで、膜での吸収損失が無いことにより、金属の場合と同等の高いコントラストを得ることができる。この場合は、誘電体膜を多層膜とし、層数、積層材質を適切に選択することで実現できる。
【００４６】
被覆層が金属であることにより吸収損失が生じることについて述べたが、この場合においても、遮光性被覆層３３の複素屈折率の分散特性を考慮し、光透過率を最大値あるいはその近傍の値とする波長を選択することで、光ファイバプローブ１３から射出される光の光強度を向上させることができ、吸収損失による光干渉強度の低下を最小限に抑制することができる。一般に、光透過率分布は図９のような凸形状を成す。ここで、本発明の光検出装置及び光検出方法に係る「光透過率を最大値の近傍の値とする波長」とは、光透過率が、最大値Ｔ０の１／２の値（Ｔ1）をとる際の波長をλ11、λ12、とした場合の、λ11以上λ12以下の波長帯（図９における灰色の網掛け部）に収まる波長のことをいう。例えばＡｕの場合には、４８０〜７００ｎｍ程度の波長帯に収まる波長の光を選択することが望ましい。
【００４７】
上述の光スポット特性、及び干渉光信号特性を考慮した上で光ファイバプローブ１３の各パラメータ（入射光波長、テーパ角、膜厚、等）を調整することにより、高い横分解能でかつ高感度、高Ｓ／Ｎ比の伝搬光（広範囲）測定が可能となる。
【００４８】
次に、図２（ａ）に基づき、光ファイバプローブ１３の第２テーパ部２０ｂ（近接場光を滲出させる射出面）の構成について説明する。
コア３１内を伝搬する光４１（以下、伝搬光と言う）のうち、ファイバ光軸近傍の成分は、光ファイバプローブ１３に達した後、第２テーパ部２０ｂに入射する。ここで、光ファイバプローブ１３の第２テーパ部２０ｂの表面は、円錐テーパ形状であり、第２テーパ部２０ｂの表面の法線４３と伝搬光の光軸４２との成す角θ2（以下、傾斜角θ2）が伝搬光における全反射角以上、かつ９０度未満となる形状である。このことにより、光ファイバプローブ１３に入射した伝搬光の大部分が、遮光性被覆層３３と光ファイバプローブ１３のコア３１との界面で反射するが、この際、一部の光は遮光性被覆層３３の表面に滲出し、遮光性被覆層３３に沿って光ファイバプローブ１３の先端部に向けて伝搬し、前記先端部に局在する表面プラズモンとなる。以上の過程で得られた表面プラズモンにより、光ファイバプローブ１３の先端部近傍において近接場光スポットを形成できる。
ここで、遮光性被覆層３３は、如何なる材質であってもよいが、表面プラズモンによる近接場光の増強効果が得られること、及び化学的安定性に優れることからＡｕ薄膜とすることが望ましい。
【００４９】
例えばＡｕ薄膜の場合、図１０に示すように、近接場光強度の波長依存性がある。そこで、上述の依存性に基づいた入射光波長を選択することで、光ファイバプローブ１３から射出される光の光強度を向上させることができる。一般に、光透過率分布は図１０のような凸形状を成す。ここで、本発明の光検出装置及び光検出方法に係る「光透過率を最大値の近傍の値とする波長」とは、光透過率が、最大値Ｐ０の１／２の値（Ｐ1）をとる際の波長をλ11、λ12、とした場合の、λ11以上λ12以下の波長帯（図１０における灰色の網掛け部）に収まる波長のことをいう。例えばＡｕの場合には、４８０〜７００ｎｍ程度の波長帯に収まる波長の光を選択することが望ましい。
【００５０】
また、近接場光スポットの光強度は、上述の光波長依存性と同様、図１１に示すような前記テーパ部の傾斜角θ2に対する依存性が有る。上述の依存性を考慮した傾斜角θ2を選択することで、発生する近接場光強度を向上させることができる。ここで、本発明の光検出装置及び光検出方法に係る「近接場光強度を最大値の近傍の値とする傾斜角」とは、近接場光強度が、最大値Ｐ０の１／２の値（Ｐ1）をとる際の傾斜角をθa、θb、とした場合の、θa以上θb以下の範囲（図１１における灰色の網掛け部）に収まる傾斜角のことをいう。例えば遮光性被覆層３３がＡｕ、入射光波長が５３２ｎｍの場合には、４５°〜５５°程度の傾斜角θ2とすることが望ましい。
【００５１】
さらに、先に挙げた図２（ａ）などの光ファイバプローブ１３のように、第２テーパ部２０ｂ（近接場光を滲出させる射出面）を遮光性被覆層３３によって全て覆うのではなく、図５に示すように、光ファイバプローブ１３の先端だけ遮光性被覆層３３が付いていない（微小開口２３を有している）光ファイバプローブとしてもよい。 
上述の第２テーパ部２０ｂの構成により、高強度な近接場光スポットが得られることから、高Ｓ／Ｎ比での近接場光測定が可能となる。
【００５２】
次に、以上のような構成からなる光検出装置における測定過程について概説する。
まず、光検出装置１における伝搬光測定（広範囲測定）の位相差測定過程を示す。図１において、光源１１から射出された直線偏光成分を有する波長λの光は、ビームスプリッタ１２を透過し、１／２波長板１８ａと１／４波長板１８ｂを透過し、光ファイバプローブ１３へ入射される。光ファイバプローブ１３に入射された光は、そのままコア３１内を伝搬し、光ファイバプローブ１３の突出部２２から射出された光は、光ファイバプローブ１３の先端から離れた位置で集光し、光スポットを形成する。
ここで、プローブ制御部１５により光ファイバプローブ１３を被測定面に対して近接・離間させる方向に移動させ、前述した集光により形成された光スポットの位置に試料２の被測定面２ａの位置を一致させる。この際に用いられる光ファイバプローブ先端−集光スポット間距離の情報については、予め実験等により取得しておく。
【００５３】
次にプローブ制御部１５により、光ファイバプローブ１３を被測定面２ａ（ここで試料２の被測定面２ａは十分に平坦であり、被測定対象である位相物体がマウントされている）に対して水平方向に走査する。光ファイバプローブ１３から射出された光は、被測定面２ａにて反射し再び光ファイバプローブ１３内を戻り光として伝搬し、１／４波長板１８ｂと１／２波長板１８ａを透過し、ビームスプリッタ１２で反射されて光検出器１４に入射する。前記戻り光は、被測定面２ａ上に存在する位相物体試料に入射して透過し、被測定面２ａの表面にて反射し、再び前記位相物体を透過して得られるものであり、前記位相物体の位相差情報を含んでいる。この前記戻り光と、図３（ａ）で示したプローブ内部反射光とを併せて、光検出器１４にて干渉光強度情報として検出することで、ユーザは被測定面２ａ上の位相物体により生じた位相差情報を不図示の表示装置上に表示される画像から得ることができる。
【００５４】
なお、本発明の光検出装置１では、光ファイバプローブ１３を試料２の被測定面２ａに対して水平方向に走査する際、光ファイバプローブ１３の被測定面２ａに対する高さを固定することで（プローブ−試料間距離は試料の凹凸により変化する）、かかる測定中において近接・離間方向への制御が不要となる。これは、先に示したプローブ先端−集光スポット間距離の長さ（数百ｎｍ〜数μｍ程度）と相俟って、より高速な走査が可能となり、測定時間の大幅な短縮につながる。さらに、従来の近接場光測定時と比較した場合、測定点一点当たりの測定範囲が広いことから、同一の測定点数、測定ライン（走査ライン）数において広範囲の測定を実現できる。
【００５５】
さらに、光ファイバプローブ１３からの射出光が集光していない場合と比較して、より多くの被測定面２ａからの戻り光を得られ、その結果、Ｓ／Ｎ比の向上に伴う高コントラストな測定結果をユーザに提供できる。
以上のことにより、伝搬光（広範囲）測定時における、効率的な光検出と高速化を可能とする光検出装置及び光検出方法を実現することができる。
【００５６】
次に、光検出装置１における伝搬光測定（広範囲測定）の形状測定過程の一例を示す。
図１において、光源１１から射出された直線偏光成分を有する波長λの光は、ビームスプリッタ１２を透過し、１／２波長板１８ａと１／４波長板１８ｂを透過し、光ファイバプローブ１３へ入射される。光ファイバプローブ１３に入射された光は、そのままコア３１内を伝搬し、光ファイバプローブ１３の突出部２２から射出された光は、光ファイバプローブ１３の先端から離れた位置で集光し、光スポットを形成する。
ここで、プローブ制御部１５により光ファイバプローブ１３を試料２の被測定面２ａに対して近接・離間させる方向に移動させ、前述した集光により形成された光スポットの位置に被測定面２ａの位置を一致させる。この際に用いられるプローブ先端−集光スポット間距離の情報については、予め実験等により取得しておく。
【００５７】
次にプローブ制御部１５により、光ファイバプローブ１３を被測定面２ａ（ここで試料２の被測定面２ａは凹凸を有する面とする）に対して水平方向に走査する。この際、被測定面２ａの形状分布に応じて光路長（図３（ａ）におけるＷＤ）が変化することに伴い干渉光強度が変動するが、この変動を一定値とするようにＷＤをサーボ制御する。すなわちＷＤを一定に保ちながら水平方向走査を行う。この際の光ファイバプローブ１３の軌跡をマッピングすることで被測定面２ａの形状分布を取得することができる。
【００５８】
また、前記一定値を、上記光ファイバプローブ１３と上記被測定面２ａとを近接・離間する方向へ相対移動させた際に生じる干渉光強度信号変化の極小値、極大値の中間・中央値とすることにより、プローブ−試料間距離の変化に対する干渉信号感度が最高となるため、より高感度な形状測定が可能となる。
【００５９】
なお、前述の位相測定手順のところで述べた、「光ファイバプローブ１３の被測定面２ａに対する高さ（Ｚ座標）を固定」した測定方法を形状測定に適用した場合、干渉光信号変動の周期性から、その半周期分（入射光波長の１／４）の位相変化の範囲に測定ダイナミックレンジが限定されてしまうが、上記の形状測定方法を用いることで、干渉光信号変動の位相変化の範囲に限定されない広い測定ダイナミックレンジを得ることができる。
【００６０】
以上のことにより、伝搬光（広範囲）測定時において、位相物体の分布及び微小な段差形状分布の高感度、高Ｓ／Ｎ比の測定を可能とする光検出装置及び光検出方法を実現することができる。前述の先願技術２では干渉光学系の構築にあたり、参照鏡等の部品の付加が必要であったが、本発明の構成により、光ファイバプローブ１３の被覆層３３に工夫を施すのみの簡便な構成にて干渉光学系を実現することができる。
【００６１】
次に、光検出装置１における近接場光測定（高分解能測定）の測定過程を示す。
図１において、光源１１から射出された直線偏光成分を有する光は、ビームスプリッタ１２を透過し、１／２波長板１８ａと１／４波長板１８ｂにより偏光成分を制御された上で、光ファイバプローブ１３へ入射される。光ファイバプローブ１３に入射された光は、そのままコア３１内を伝搬し、光ファイバプローブ１９の遮光性被覆層３３に入射する。このとき、遮光性被覆層３３の射出端側にエバネッセント波としての近接場光が滲出する。近接場光が滲出している状態で、プローブ制御部１５により、光ファイバプローブ１３を被測定面２ａに対して近接する方向に移動させる。このとき、光ファイバプローブ１３の先端と試料２の被測定面２ａとの距離が、光源１１から射出される光の波長λの１／４以下となる場合において、光ファイバプローブ１３から滲出した近接場光が被測定面２ａ上に照射され、被測定面２ａ上には近接場光による微小な光スポットが形成される。光スポットを形成した近接場光は、遮光性被覆層３３を透過して光ファイバプローブ１３のコア３１内を伝搬し、１／４波長板１８ｂと１／２波長板１８ａを透過し、ビームスプリッタ１２で反射されて光検出器１４に導かれる。以上のようにして、試料２の被測定面２ａの高分解能測定を行う。
【００６２】
以上のことから、本発明の光検出装置１においては、装着された一つの光ファイバプローブ１３を試料２の被測定面２ａに対して近接・離間する方向に移動させることにより、伝搬光によるスポット又は近接場光によるスポットを選択的に切り替えて被測定面２ａ上に形成させることができるため、一つの光ファイバプローブ１３により、伝搬光を利用した広範囲測定と、近接場光を利用した高分解能測定の双方を実現することができる。
【００６３】
上述のように、本発明では、近接場光を利用した高分解能測定を実現し得る測定システムにおいて、広範囲測定のみに使用する光ファイバプローブを別途配置する必要がなくなることから、装置規模、あるいは台数の縮減を図ることが可能となり、ひいては製造コストを大幅に削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施例を示す光検出装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す光検出装置の光ファイバプローブの拡大説明図である。
【図３】本発明の光ファイバプローブにおける光干渉の原理の説明図である。
【図４】被覆層の膜厚に対しての光強度差及び、干渉光強度のコントラストの変化を示す図である。
【図５】図１に示す光検出装置の光ファイバプローブの別の例を示す拡大図である。
【図６】本発明の光ファイバプローブの第１テーパ部の傾斜角毎の、プローブ先端−集光スポット間距離の推移の一例を示す図である。
【図７】本発明の光ファイバプローブの第１テーパ部と第２テーパ部の直径比（Ｂ／Ａ）を変化させた際の、プローブ先端−集光スポット間距離の推移の一例を示す図である。
【図８】光ファイバプローブの第１テーパ部の傾斜角が１０°の場合における、伝搬光の波長を変化させた際の、光スポット径の推移を示す図である。
【図９】本発明の光ファイバプローブの被覆層の光波長に対する光透過率分布を示す図である。
【図１０】光ファイバプローブの被覆層がＡｕ薄膜の場合の、光波長と、プローブ先端における近接場光強度の関係を示す図である。
【図１１】光ファイバプローブのテーパ部の傾斜角と、プローブ先端における近接場光強度の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：光検出装置
２：試料
２ａ：被測定面
１１：光源
１２：ビームスプリッタ
１３：光ファイバプローブ
１４：光検出器
１５：プローブ制御部
１７：光波長変換部
１８ａ：１／２波長板
１８ｂ：１／４波長板
２０ａ：第１テーパ部（通常伝搬光を射出する射出面）
２０ｂ：第２テーパ部（近接場光を滲出させる射出面）
２１：光導波部（光ファイバ）
２２：突出部（光プローブ部）
３１：コア
３２：クラッド
３３：被覆層
４１：コア内を伝搬する光（伝搬光）
４２：伝搬光の光軸
４３：法線
Ａ：第１テーパ部の直径
Ｂ：第２テーパ部の直径
Ｄ：第１テーパ部の根元の径
ＷＤ：プローブ−試料間距離
【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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