(57)【要約】【課題】近接場測定予定領域と近接場測定領域の間に生じ得る位置のずれを未然に防止し、正しい位置での近接場測定を可能にする近接場測定方法およびその顕微鏡の提供。【解決手段】本発明の近接場測定方法（Ｓ１０）は、対物レンズの光軸に近接場プローブを挿入する工程（Ｓ１２）と、対物レンズの焦点に、光ファイバーの上端の中心を整合する工程（Ｓ１４）と、光ファイバーの下端の高さの位置に対物レンズのピントを整合する工程（Ｓ１６）と、光ファイバーの下端の高さ位置に対物レンズのピントを整合した状態で、顕微測定画像上の光ファイバー下端の中心の位置を判断する工程（Ｓ１８）と、対物レンズの焦点と印の位置のずれ量を演算する工程（Ｓ２０）と、を備え、光ファイバーの取付け方に応じた光ファイバーの上端の中心から下端の中心に至るずれ量を求めることを特徴とする。【選択図】      図４
2016080494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料測定面上に設定した近接場測定予定領域を、近接場プローブを用いて走査する際に、当該プローブにおける光ファイバーの取付け方に応じ、前記近接場測定予定領域に対する近接場測定の位置がずれることを、未然に防ぐための近接場測定方法において、
対物レンズの光軸に前記近接場プローブを挿入する工程（Ｓ１２）と、
前記対物レンズの焦点に、前記光ファイバーの上端の中心を整合する工程（Ｓ１４）と、
前記プローブを直上方向に移動させ、前記光ファイバーの下端の高さの位置に前記対物レンズのピントを整合する工程（Ｓ１６）と、
前記光ファイバーの下端の高さ位置に前記対物レンズのピントを整合した状態で、顕微測定画像上の当該光ファイバー下端の中心の位置を判断し、かつ当該中心の位置に印を付加する工程（Ｓ１８）と、
前記対物レンズの焦点と前記印の位置のずれ量を演算する工程（Ｓ２０）と、を備え
前記近接場プローブにおける光ファイバーの取付け方に応じ、前記光ファイバーの上端の中心から前記光ファイバーの下端の中心に至るずれ量を、顕微測定下で求めることを特徴とする近接場測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の近接場測定方法において、
前記光ファイバーを直上方向に移動し、当該光ファイバー越しに、前記印の位置に前記近接場測定予定領域の特定位置を、前記ずれ量に基づいて整合する工程（Ｓ２２）と、
前記光ファイバーと前記試料測定面を、それぞれ直下方向へ移動させ、前記対物レンズの焦点には当該光ファイバーの上端の中心を整合し、かつ当該光ファイバーの下端の中心には前記近接場測定予定領域の特定位置を整合する工程（Ｓ２４）と、を備え、
前記光ファイバーの下端の中心と前記近接場測定予定領域の特定位置とを整合した状態で、近接場測定を開始することによって、前記光ファイバーの取付け方に応じた近接場測定位置のずれを防ぐことを特徴とする近接場測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の近接場測定方法において、前記近接場測定予定領域の特定位置は、近接場測定予定領域の測定開始位置であることを特徴とする近接場測定方法。
【請求項４】
試料測定面上に設定した近接場測定予定領域を、近接場プローブを用いて走査する際に、当該プローブにおける光ファイバーの取付け方に応じ、前記近接場測定予定領域に対する近接場測定の位置がずれることを、未然に防ぐための近接場光学顕微鏡であって、
顕微測定時に可視光を出射する可視光源と、
前記近接場測定時に近接場光を生起させるための励起光を出射する励起光源と、
前記顕微測定時、および前記近接場測定時に、前記対象物の上方から当該対象物に向け、前記各光源から出射される光を集光する対物レンズと、
測定試料を載置するステージと、
前記測定試料の位置を調整するステージ位置調整手段と、
前記対物レンズと前記測定試料の間に挿入される近接場プローブと、
前記近接場プローブを支持するアームと、
前記顕微測定時に、前記対象物によって反射し、かつ前記対物レンズによって集光される光を検出する可視光検出手段と、
前記近接場測定時に、前記測定試料の表面と近接場光との相互作用によって生じた光のうち、前記対物レンズによって集光される光を分光検出する分光検出手段と、
前記可視光検出手段および前記分光検出手段によって検出される各種の光学情報を解析する解析手段と、
前記解析手段によって解析される顕微測画像果、および近接場測定画像を、それぞれ表示するモニターと、
記測定に応じて、前記各光源から当該光源に対応する検出手段に至る光路を切換える導光手段と、を備え、
前記近接場プローブは、光ファイバー、および細いロッドを有し、
前記対象物は、前記測定試料および前記光ファイバーであって、
前記モニターに顕微測定画像を表示させながら、
前記解析手段は、前記アームを使用して、前記光ファイバーを上下方向に移動させ、当該光ファイバーの上端の中心から下端の中心に至るずれ量を演算することを特徴とする近接場光学顕微鏡。
【請求項５】
請求項４に記載の近接場光学顕微鏡において、
さらに、前記解析手段は、当該ずれ量に基づき前記ステージ位置調整手段を用いて、近接場測定予定領域の特定位置を、前記光ファイバーの下端の中心に整合し、その状態で近接場測定に移行することにより、光ファイバーの取付け方に応じ近接場測定の位置がずれることを未然に防ぐことを特徴とする近接場光学顕微鏡。
【請求項６】
請求項４または５のいずれかに記載の近接場光学顕微鏡において、
前記アームは前記近接場プローブを支持するプローブ支持端部と、
前記近接場プローブと前記対物レンズの相対的な位置関係を調整する近接場プローブ位置調整部と、
前記対物レンズが有するねじ部分の形状、または前記対物レンズの側周面に適合する形状を有する対物レンズ接合端部と、を備えていることを特徴とする近接場光学顕微鏡。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載の近接場光学顕微鏡において、
前記光ファイバーの長手方向の長さは、前記対物レンズの焦点距離の半分以下であり、
前記近接場プローブを直上方向に移動させることにより、前記近接場プローブ越しに、前記測定試料が顕微観察可能であることを特徴とする近接場光学顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場測定方法および近接場光学顕微鏡に関し、特にプローブ位置制御方式の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な光学顕微鏡は、測定対象に対して、非接触、非破壊で微細な部位の観察が行なえる。さらに分光分析器等を併用することにより、測定対象の成分分析を行うことも可能であることから、光学顕微鏡は各種の分野で応用されている。
しかし、一般的な光学顕微鏡では、光の波長よりも小さな分解能で物体を視察することはできない。
【０００３】
他方で、電子顕微鏡は上記光学顕微鏡よりも分解能を大きく向上させることができるものの、電子線の光路上に大気、あるいは溶媒等が存在すると、それらの媒体によって電子が散乱し、その観測精度は極端に下がる。
そのため、電子顕微鏡は、特に生体試料を扱う分野において、必ずしも満足のゆく精度の観測を行うことができるものではなかった。
【０００４】
近年、それら光学顕微鏡や電子顕微鏡とは異なる原理に基づく近接場光学顕微鏡が開発され、その応用が期待されている。そこで、近接場光学顕微鏡について説明する。
まず近接場光とは、全反射の条件で対象の表面に光を照射した場合や、光の波長よりも小さな径を有する対象に光を照射した場合に、その対象から対象の内部に向けて、もしくはその対象から対象の外部に向けて滲み出す光（エネルギー）の場の総称である。
近接場光学顕微鏡は、近接場光と試料測定面の間の相互作用の結果生じる光を、検出光として集光し、その検出光を定量的に分析することによって、測定対象の表面の微細な組成評価を可能にしている。
【０００５】
ここで、その近接場光学顕微鏡で使用するプローブは、開口型と散乱型の２つに分けられる。
前者は先端に微小開口を設けた光ファイバーをプローブとして利用するものであり、後者は先端部を先鋭化した金属製の針をプローブとして利用するものである。
特に、近年の近接場光学顕微鏡の開発分野においては、前者の開口型のプローブを利用する装置の改良が頻繁に行われている。
【０００６】
その光ファイバーの先端に微小開口を形成する代表的な技術としては、例えば特許文献１の図３に示されているような、先端部２２を金属膜６４で覆う（マスクする）ことによって微小開口６２を形成するものや、特許文献２の図６のようにクラッド部１１４に対してコア部１１２の溶解速度が異なるように調整した複数のフッ酸緩衝液１２０に、それらクラッド部１１４に対してコア部１１２を段階的に浸していき、３段テーパ型の先鋭部１１６を作成し、その先鋭部を微小開口に利用するものが知られている。
そして、それら特許文献１および２に記載されているような技術等を、適宣使用することによって、光ファイバーの先端には励起光の波長よりも短い径（数十〜百ｎｍ）を持つ微小開口が形成され、その光ファイバーが近接場プローブに利用される。
【０００７】
他方で、上記微小開口を有するプローブを用いた近接場測定には、イルミネーション‐コレクションモード、イルミネーションモード、およびコレクションモード、の３つの方法が知られている。
イルミネーション‐コレクションモードでは、まず微小開口に励起光を導入することによって、その微小開口の近傍に励起光波長と同程度の大きさの近接場光を生起させる。
次いで、その近接場光近傍に試料測定面を近づけていき、近接場光と試料測定面の間の距離が数十ｎｍまで近接した段階で、試料測定面によって散乱される光が生じるようになる。
その後、その散乱される光を検出光として、プローブの微小開口を通して集光し、集光した検出光が励起光に対して、どの程度波長シフトしているか等、光の物理的な変化を解析することによって、試料表面の組成を明らかにすることが出来る。
【０００８】
イルミネーションモードでは、上述した励起光を試料測定面に対して（全反射の条件を満たす角度で）照射することによって、その試料測定面の近傍に近接場光を生起させる。
その近接場光近傍にプローブの微小開口を近づけていき、近接場光と微小開口の間の距離が数十ｎｍまで近接した段階で、その微小開口によって散乱される近接場光の一部が、その微小開口を介して光ファイバー内を透過するようになる。
このイルミネーションモードでは、その光ファイバー内を透過する散乱光を検出光として集光する。
【０００９】
コレクションモードでは、上記イルミネーション‐コレクションモードと同様に、プローブの微小開口近傍に近接場光を生起した状態で、その近接場光と試料測定面の間を近づけていく。
それによって、近接場光と微小開口の間の距離が数十ｎｍまで近接した段階で、その試料測定面によって散乱される光の一部が、試料測定面を介して試料内を透過するようになる。
このコレクションモードでは、その試料内を透過する散乱光を検出光として集光する。
【００１０】
以上が、開口型のプローブを使用する近接場測定方法であり、近接場光学顕微鏡では、それら各種の測定方法によって得られる検出光と励起光との間で、物理的な変化量を分析することにより、測定試料表面の微細な組成評価を可能としている。
【００１１】
ここで、従来の近接場プローブでは、上記特許文献１の図２に示されているような長尺の光ファイバーを用いることが主流となっていたが、本発明者らはショート化した光ファイバーを用いることによって近接場測定の精度の向上が図れることを見出し、その発明を特許文献３として公知にしている。
その特許文献３の最大の特徴は、長手方向の長さが７ｍｍのショートプローブ１４（特許文献３の図２参照）を採用したことにあり、そのショートプローブ１４の使用によって、被測定光のエネルギーロスを防ぎ、かつノイズの混入を防ぐことを可能にしている。
更に、特許文献３の図３においては、プローブ切替手段４２を採用したことによって、対物レンズ１６から試料３２に至る光路内へショートプローブ１４の挿入、およびその光路からショートプローブ１４の退避を行うことができる。
すなわち、プローブ切替手段４２の使用によって、顕微測定と近接場測定の両測定を、一台の顕微鏡装置で行うことを可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１０６９７８号公報
【特許文献２】特開２００３−４６２３号公報
【特許文献３】特開２００９−６３４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、本発明者らは、上記特許文献３の発明の実施を重ねていく中で、近接場測定によって得られる測定領域の画像が、試料測定面上に設定した近接場測定予定の領域に対して、最大数百ナノメートル程度ずれる場合があることを見出した。
そして、近接場光学顕微鏡の分解能は最高で数ナノメートルのオーダーであって、上記の測定予定領域と実際の測定領域との間のずれは、近接場測定において許容されるものではなく、早急にこの問題を解決する技術の開発が求められた。
【００１４】
従って、本発明は上記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は近接場測定予定領域と近接場測定領域の間に生じ得る位置のずれを未然に防止し、正しい位置での近接場測定を可能にする近接場測定方法、およびその近接場測定方法を実施するための近接場光学顕微鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明は、
試料測定面上に設定した近接場測定予定領域を、近接場プローブを用いて走査する際に、当該プローブにおける光ファイバーの取付け方に応じ、前記近接場測定予定領域に対する近接場測定の位置がずれることを、未然に防ぐための近接場測定方法（Ｓ１０）において、
対物レンズの光軸に前記近接場プローブを挿入する工程（Ｓ１２）と、
前記対物レンズの焦点に、前記光ファイバーの上端の中心を整合する工程（Ｓ１４）と、
前記プローブを直上方向に移動させ、前記光ファイバーの下端の高さの位置に前記対物レンズのピントを整合する工程（Ｓ１６）と、
前記光ファイバーの下端の高さ位置に前記対物レンズのピントを整合した状態で、顕微測定画像上の当該光ファイバー下端の中心の位置を判断し、かつ当該中心の位置に印を付加する工程（Ｓ１８）と、
前記対物レンズの焦点と前記印の位置のずれ量を演算する工程（Ｓ２０）と、を備え
前記近接場プローブにおける光ファイバーの取付け方に応じ、前記光ファイバーの上端の中心から前記光ファイバーの下端の中心に至るずれ量を、顕微測定下で求めることを特徴とする。
【００１６】
さらに、前記近接場測定方法において、
前記光ファイバーを直上方向に移動し、当該光ファイバー越しに、前記印の位置に前記近接場測定予定領域の特定位置を、前記ずれ量に基づいて整合する工程（Ｓ２２）と、
前記光ファイバーと前記試料測定面を、それぞれ直下方向へ移動させ、前記対物レンズの焦点には当該光ファイバーの上端の中心を整合し、かつ当該光ファイバーの下端の中心には前記近接場測定予定領域の特定位置を整合する工程（Ｓ２４）と、を備え、
前記光ファイバーの下端の中心と前記近接場測定予定領域の特定位置とを整合した状態で、近接場測定を開始することによって、前記光ファイバーの取付け方に応じた近接場測定位置のずれを防ぐことを特徴とする。
前記近接場測定予定領域の特定位置は、近接場測定予定領域の測定開始位置であることが好適である。
【００１７】
そして、試料測定面上に設定した近接場測定予定領域を、近接場プローブを用いて走査する際に、当該プローブにおける光ファイバーの取付け方に応じ、前記近接場測定予定領域に対する近接場測定の位置がずれることを、未然に防ぐための近接場光学顕微鏡２００であって、
顕微測定時に可視光を出射する可視光源（６０）と、
前記近接場測定時に近接場光を生起させるための励起光を出射する励起光源（７０）と、
前記顕微測定時、および前記近接場測定時に、対象物の上方から当該対象物に向け、前記各光源から出射される光を集光する対物レンズ（８０）と、
測定試料（２０）を載置するステージ（３０）と、
前記測定試料（２０）の位置を調整するステージ位置調整手段（４０）と、
前記対物レンズ（８０）と前記測定試料（２０）の間に挿入される近接場プローブ（１０）と、
前記近接場プローブを支持するアーム（５０）と、
前記顕微測定時に、前記対象物によって反射され、かつ前記対物レンズによって集光される光を検出する可視光検出手段（９０）と、
前記近接場測定時に、前記測定試料の表面と近接場光との相互作用によって生じた光のうち、前記対物レンズによって集光される光を分光検出する分光検出手段（１００）と、
前記可視光検出手段および前記分光検出手段によって検出される各種の光学情報を解析する解析手段（１１０）と、
前記解析手段によって解析される顕微測画像果、および近接場測定画像を、それぞれ表示するモニター（１２０）と、
前記各測定に応じて、前記各光源から当該光源に対応する検出手段に至る光路を切換える導光手段（１３０）と、を備え、
前記近接場プローブ（１０）は、光ファイバー（１２）、および細いロッド（１４）を有し、
前記対象物は、前記測定試料（２０）および前記光ファイバー（１２）であって、
前記解析手段（１１０）は、前記モニター（１２０）に顕微測定画像を表示させた状態で、前記アーム（５０）によって、前記光ファイバーを上下方向に移動させ、当該光ファイバーの上端の中心から下端の中心に至るずれ量を演算することを特徴とする。
【００１８】
さらに、前記解析手段（１１０）は、前記ずれ量に基づき前記ステージ位置調整手段（４０）を用いて、近接場測定予定領域の特定位置を、前記光ファイバーの下端の中心に整合し、
その状態で近接場測定に移行することによって、光ファイバーの取付け方に応じ近接場測定の位置がずれることを未然に防ぐことを特徴とする。
また、前記アーム（５０）は前記近接場プローブ（１０）を支持するプローブ支持端部（５２）と、
前記近接場プローブと前記対物レンズの相対的な位置関係を調整する近接場プローブ位置調整部（５６）と、
前記対物レンズが有するねじ部分の形状、または前記対物レンズの側周面に適合する形状を有する対物レンズ接合端部（５４）と、
を備えている。
【００１９】
前記光ファイバー（１２）の長手方向の長さは、前記対物レンズ（８０）の焦点距離の半分以下であり、
前記近接場プローブ（１０）を直上方向に移動させることにより、前記近接場プローブ（１０）越しに、前記測定試料が顕微観察可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の近接場光学顕微鏡は、測定試料の位置の調整をステージ位置調整手段で行い、また、近接場プローブの位置の調整をアームで行うことにした。それによって、顕微測定中に、測定試料と近接場プローブとは独立して可動することができる。
そして、本発明の近接場測定方法では、顕微測定において、対物レンズの焦点を基準にして、光ファイバーの傾きに応じた光ファイバーの上端の中心から下端の中心に至るずれ量を求めることとした。なお、ずれ量を求めるため、光ファイバーの下端の中心位置に印を付加する工程を規定したが、後工程でレンズの焦点位置と光ファイバーの下端の中心位置とのずれ量を演算できさえすれば良いので、この印を付加する工程では、光ファイバーの下端中心の位置を解析手段に認識させることなどが実行される。
それによって、人の目視観察では確認できない程度の傾きを持った状態で、光ファイバーが近接場プローブに取り付けられていたとしても、そのずれ量に基づいて、光ファイバーの下端の中心（すなわち微小開口）に、近接場測定予定領域の特定位置または測定開始位置を整合することができる。
以上の構成によって、本発明は近接場プローブに対する光ファイバーの傾きの影響を受けることなく、正しい位置での近接場測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の近接場光学顕微鏡の各構成要素の位置関係を示す図である。
【図２】前記近接場光学顕微鏡に取付ける近接場プローブの構成を示す図である。
【図３】本発明の近接場光学顕微鏡を使用した顕微測定の様子を示す図である。
【図４】本発明の近接場測定方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の近接場測定方法の詳細を、近接場光学顕微鏡を用いて示す図である。
【図６】本発明の近接場測定方法の変形例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態の説明として、イルミネーション‐コレクションモードの近接場測定を行い得る近接場光学顕微鏡２００を、図１および図２を参照しつつ、説明する。
実施形態
図１は本発明の近接場光学顕微鏡２００の各構成を示す図であり、近接場プローブ１０と、測定試料２０と、ステージ３０と、ステージ位置調整手段４０と、近接場プローブを支持するアーム５０と、可視光源６０と、励起光源７０と、対物レンズ８０と、可視光検出手段９０と、分光検出手段１００と、解析手段１１０と、モニター１２０と、導光手段１３０と、を備えている。
【００２３】
ここで、近接場プローブ１０は、図２（Ａ）に示すように光ファイバー１２、および細いロッド１４、を備え、光ファイバー１２は細いロッド１４の先端に取り付けられている。
また、図２（Ａ）に示す光ファイバー１２は上端面１２ａと、下端面１２ｂと、下端面１２ｂの略中央に位置する円錐状突起１２ｃと、その円錐状突起１２ｃの先端に形成された微小開口１２ｄと、からなる。
また、同図に示しているように、１００μｍの径をもつ微小開口１２ｄは、上記特許文献１と同様に、そのコア部分を金属膜でマスクする方法で形成している。
【００２４】
光ファイバー１２の長手方向の長さは、対物レンズ８０の焦点距離よりも短いことが好ましく、特に光ファイバー１２の長手方向の長さは、焦点距離の半分以下であることが好適である。より具体的には、光ファイバー１２の長手方向の長さは、２ｍｍ以下である。
図２（Ｂ）に示す光ファイバー１２の上端面１２ａの直径は、光ファイバー１２の長手方向、および細いロッド１４の長手方向の両方向に垂直な方向（すなわち図中Ｙ軸方向）で対向する、細いロッドの２つの側面の間の距離よりも短いことが好適である。
上記の特徴を有する光ファイバーを使用することによって、対物レンズの焦点を光ファイバー１２の上端面１２ａ、または下端面１２ｂに、それぞれ整合することができる。また、その光ファイバー越しに物体を観察することも可能である。
【００２５】
測定試料２０はステージ３０上に載置した後は、ステージ位置調整手段４０によって、その測定試料２０と対物レンズ８０の間の相対的な位置関係が調整される。
アーム５０は、近接場プローブ１０を支持する近接場プローブ支持端部５２と、対物レンズ８０が有するねじ部分８２の形状、または対物レンズの側周面８４の形状、に適合する対物レンズ接合端部５４と、近接場プローブ１０と前記対物レンズ８０の相対的な位置関係を調整する近接場プローブ位置調整部５６と、を備えている。
【００２６】
ここで、近接場プローブ支持端部５２には、近接場プローブ１０をスライド形式で支持する機構を採用している。それによって、近接場プローブ１０の支持および取り外しを易容に行ない得る。なお、プローブ支持端部５２は、上記スライド式以外にも、対向する二枚の板でプローブを挟み込んで支持するものや、磁力を使用するものなどを、適宣使用することもできる。
【００２７】
また、一般的な顕微鏡の対物レンズは、その側周面の形状や、レンズ半径等が、規格化されているため、対物レンズ接合端部５４は使用するレンズの側周面の形状に合わせて、その接合端部の形状を調節するだけで、種々の対物レンズにアーム５０を取付けることができる。
【００２８】
近接場プローブ位置調整部５６は、近接場プローブ１０の位置を、Ｘ軸方向で調整する部分と、Ｚ軸方向で調整する部分と、からなるものであって、その近接場プローブ１０の位置を、二次元的に調整可能である。
なお、顕微鏡の開発分野では、Ｚ軸方向調整部分にＹ軸方向の調節機構を付属させることや、Ｘ軸方向調整部分にＹ軸方向の調節機構を付属させることは、適宣行い得る技術である。
【００２９】
可視光源６０は、顕微測定時に対物レンズ８０に向けて可視光を出射するものである。
励起光源７０は、近接場測定時に対物レンズ８０に向けて励起光を出射するものである。
対物レンズ８０は、測定試料２０の測定面上を顕微測定する場合、可視光源５０から出射される光を測定試料２０の測定面上に集光する（図３参照）。また、近接場測定を行う場合、対物レンズ８０は励起光源７０から出射される光を光ファイバーの上端面１２ａに集光する。これによって、微小開口１２ｄの近傍に近接場光を生起することができる。
【００３０】
可視光検出手段９０は、一般的な可視光学顕微鏡が備える可視観察用の撮像素子からなる。
また、分光情報検出手段１００は、近接場測定時に、測定試料から散乱される光（検出光）を分光検出するためのものであり、プリズム等の分光器と、アレイ型検出器等の分光用の撮像素子と、からなる。
そして、可視光検出手段９０または分光情報検出手段１００を使用して得られる各光学情報は、解析手段１１０に向けて送信される。
【００３１】
解析手段１１０は、上記の光学情報に基づき顕微測定に関する情報の処理や、近接場測定に関する情報の処理を行うものであるとともに、解析手段１１０はモニター１２０にその情報処理の結果を送信すると共に、その処理結果をモニター１２０上に表示させる。
そして、使用者は、そのモニター画面に表示される情報処理結果に基づき、測定試料２０上に近接場測定予定領域を設定する。
【００３２】
なお、近接場測定中は、近接場プローブ１０と測定試料２０との間の距離が、最短で数ｎｍまで近接させる必要があるため、解析手段１１０には、それら近接場プローブ１０と測定試料２０の間の位置情報を監視させることも重要である。
すなわち、その位置監視情報に基づき、ステージ位置調整手段４０に向けて位置調整信号を送信させるように解析手段１１０を設定する。特に、近接場プローブ１０と測定試料２０の間を所定の距離に保つように位置調整を行うよう、解析手段１１０に監視させることが好適である。
そして、図１に示す導光手段１３０は、測定に応じて光路の切換えを行うためのものであり、その導光手段１３０を使用することで、一台の近接場光学顕微鏡２００で、顕微測定と近接場測とを行うことが可能である。
【００３３】
本発明の近接場光学顕微鏡２００は以上のように構成され、以下にその近接場光学顕微鏡２００の作用について説明する。
＜顕微測定（Ｓ０）＞
本発明の近接場光学顕微鏡２００では、顕微測定（Ｓ０）は図３のように行われる。すなわち、導光手段１３０を使用し、可視光源６０から出射した可視光を、対物レンズ８０に導光した後、対物レンズ８０はその可視光を測定試料２０の表面に集光する。
その後、測定試料２０の表面によって反射される光の一部を、対物レンズ８０によって集光し、かつその集光光を導光手段１３０で可視光検出手段９０へ導光する。
【００３４】
その後、可視光検出手段９０によって得られる可視光学情報は、解析手段１１０に送信された後、その解析手段１１０によって顕微測定画像に変換される。その変換された顕微測定画像がモニター１２０上に表示され、使用者はそのモニター上の顕微測定画像に基づいて、近接場測定予定領域を設定する。
なお、この顕微測定（Ｓ０）の間、近接場プローブ１０は種々の方法を用いて対物レンズ８０の光路から退避させておけばよく、例えば図３に示したようにプローブ位置調整手段５６のＸ軸方向調整部分を使用して、その光路から近接場プローブ１０を退避させることができる。
【００３５】
続いて、使用者によって、上記近接場測定予定領域が設定された後は、以下に示すイルミネーション‐コレクションモードによる近接場測定（Ｓ３０）が行われる。
＜近接場測定（Ｓ３０）＞
近接場測定（Ｓ３０）は、導光手段１３０を使用し、図３に示した光路から、図１に示した光路への切換えを行った後、近接場プローブ１０の上端の中心に、対物レンズ８０の焦点を整合することによって、開始する。すなわち、その励起光源７０から出射された励起光は光ファイバー１２の上端面１２ａに集光されたことによって、微小開口１２ｄ近傍からは近接場光が生起する。
【００３６】
その後、ステージ位置調整手段４０を使用して、微小開口１２ｄに近接場測定開始位置が整合するよう、測定試料２０を移動する。
この時、微小開口１２ｄに測定試料２０を徐々に近接させていくが、それら微小開口１２ｄに測定試料２０の間の距離が数十ｎｍまで接近した段階で、微小開口１２ｄ近傍の近接場光と、測定試料２０の表面とが相互作用を起こし、近接場光の一部が測定試料２０の表面によって散乱される。
【００３７】
その測定試料２０の表面によって散乱される光（検出光）の一部を、微小開口１２ｄ、対物レンズ８０、および導光手段１３０を使用して、分光検出手段１００に導光することによって、検出光の光学情報を取得し、その後、その光学情報は分光検出手段１００から解析手段１１０へと送信される。
解析手段１１０では、例えば励起光の波長に対する検出光の波長シフト量などが分析され、近接場光測定開始位置における測定試料２０の組成が決定される。
以下同様にして、ステージ位置調整手段４０を使用し、近接場測定予定領域上の全ての測定位置での組成評価が行われ、モニター１２０上にはその近接場測定結果が表示され、この近接場測定（Ｓ３０）は終了する。
【００３８】
以上、本発明の近接場光学顕微鏡２００の作用効果として、一般的な顕微測定（Ｓ０）、および近接場測定（Ｓ３０）、を顕微鏡一台で行い得ることを説明した。
ここで、従来は、上記顕微測定（Ｓ０）の結果を用いて設定した近接場測定予定領域に対して、顕微装置の各部分に対して調整を行うことなく、その状態で近接場プローブ１０を使用した近接場測定（Ｓ３０）を行うものであった。
しかしながら、実際に近接場測定（Ｓ３０）を行った結果得られる測定試料表面像は、近接場測定予定領域に対して最大で数百ｎｍ程度ずれることがあり、本発明者らはそのずれを補正する方法として、近接場測定方法（Ｓ１０）を開発した。
以下に、本発明の近接場測定方法（Ｓ１０）の詳細について、図４および図５を用いて説明する。
【００３９】
＜近接場測定方法（Ｓ１０）＞
まず、図４に示すように本実施形態の近接場測定方法（Ｓ１０）は、対物レンズの光軸に近接場プローブを挿入する工程（Ｓ１２）と、対物レンズの焦点に、光ファイバーの上端の中心を整合する工程（Ｓ１４）と、近接場プローブを直上方向に移動させ、光ファイバーの下端の高さの位置に対物レンズのピントを整合する工程（Ｓ１６）と、顕微測定画像上の光ファイバー下端の中心の位置を判断し、かつ当該中心の位置に印を付加する工程（Ｓ１８）と、対物レンズの焦点と印の位置のずれ量を演算する工程（Ｓ２０）と、ずれ量を用いて、印の位置に近接場測定予定領域の特定位置を整合する工程（Ｓ２２）と、対物レンズの焦点に光ファイバーの上端の中心を整合し、かつ当該光ファイバーの下端の中心に近接場測定予定領域の特定位置を整合する工程（Ｓ２４）と、を備えている。
【００４０】
そして、光ファイバーの傾きに応じたずれ量の補正を行った後は、顕微測定から近接場測定に顕微鏡装置の光源と光路を切り替える工程（Ｓ２６）を実施することで、顕微測定（Ｓ３０）の実施に向けた準備が行われる。それら、各種の準備が終わった後は、顕微鏡２００によって上述の近接場測定（Ｓ３０）が行われる。
すなわち、近接場測定方法（Ｓ１０）は、上記工程（Ｓ１２）〜（Ｓ２０）に至る、光ファイバーの傾きに応じたずれ量の演算部分と、上記工程（Ｓ２２）〜（Ｓ２４）に至る、ずれ量を利用した光ファイバーの傾き補正部分と、からなり、特に工程（Ｓ１２）〜（Ｓ２０）に至る光ファイバーの傾きに応じたずれ量の演算部分が重要である。
【００４１】
図５（Ａ）〜（Ｈ）は、上記の工程（Ｓ１２）〜（Ｓ２６）における各部材の動作と、各部材の位置の調整の様子を示しているものであり、モニター１２０上には図５（Ａ）〜（Ｈ）中の顕微測定画像を逐次表示している。
なお、図５（Ａ）は顕微測定（Ｓ０）の結果を利用し近接場測定予定領域の決定した段階を示すものであり、その予定領域の決定の後は、ステージ位置調整手段４０を使用して、試料３０を直下方向に退避させ、その状態から近接場測定方法（Ｓ１０）を開始している。
【００４２】
図５（Ａ）〜（Ｂ）にかけて示す工程（Ｓ１２）では、対物レンズ８０の光軸上（光路内）に近接場プローブ１０を挿入する。ここで、対物レンズ８０のＸ軸方向と、近接場プローブ１０のスライド方向を一致させておくことで、容易に光ファイバー１２を対物レンズ１４の光路内に挿入することができる。
【００４３】
その後、図５（Ｂ）〜（Ｃ）にかけて示す工程（Ｓ１４）では、プローブ位置調整手段５６のＺ軸方向調整部分のみを使用し、光路上に挿入した近接場プローブ１０を直下方向に移動し、対物レンズ８０の焦点に、光ファイバーの上端面１２ａの中心を整合する（図５（Ｃ）の顕微測定画像）。
【００４４】
続いて、図５（Ｃ）〜（Ｄ）にかけて示す工程（Ｓ１６）では、プローブ位置調整手段５６のＺ方向調整部分のみを使用して近接場プローブ１０を直下方向に移動し、光ファイバーの下端面１２ｂの高さ位置に対物レンズ８０のピントを整合する（図５（Ｄ）の顕微測定画像）。
その後、図５（Ｅ）に示す工程（Ｓ１８）では、解析手段１１０に光ファイバーの下端面１２ｂを認識させ、かつその光ファイバーの下端面１２ｂの中心に印を付加させる。また、工程（Ｓ２０）では、その印と対物レンズ１４の焦点の間の距離、すなわち、ずれ量を、解析手段２４に演算させる。
それによって、近接場プローブ１０に対する光ファイバー１２の傾き量が明確となる。以降の工程は、実際にそのずれ量を用いて正確な近接場測定を実施するための補正の工程である。
【００４５】
すなわち、図５（Ｅ）から（Ｇ）にかけて示す工程（Ｓ２２）では、そのずれ量に基づき、ステージ位置調整手段４０を適宣操作し、顕微画像中の印の中心に測定試料２０の特定位置を整合する。この時、近接場プローブ１０を顕微画像中で像を結ぶことの無い位置まで直上方向に移動しておくことによって、その近接場プローブ１０越しであっても、印の中心に測定試料２０の特定位置を精度良く整合できる（図５（Ｇ）の顕微測定画像）。
図５（Ｇ）から（Ｈ）にかけて示す工程（Ｓ２４）では、近接場プローブ１０および測定試料２０を直下方向に移動し、対物レンズ８０の焦点には光ファイバーの上端面１２ａの中心を整合し、かつ光ファイバーの下端面１２ｂの中心にその近接場測定予定領域の特定位置を整合する。
【００４６】
そして、工程（Ｓ２４）が終了した後は工程（Ｓ２６）が開始され、光源と光路の切り替えが行われる。その後、上述した近接場測定（Ｓ３０）を開始し、ステージ位置調整手段４０を使用して、図５（Ｉ）に示すように光ファイバーの微小開口１２ｄに近接場測定予定領域の測定開始位置を近接させた所で、測定開始位置の組成評価がスタートする。
【００４７】
以上、本発明の近接場測定方法（Ｓ１０）の工程（Ｓ１２）〜（Ｓ２０）では、対物レンズ８０の焦点を基準とした光ファイバー１２の傾きに応じたずれ量を演算し、光ファイバー１２の下端１２ｂの中心、すなわち微小開口１２ｄの位置を正確に決定する。
続く工程（Ｓ２２）〜（Ｓ２４）においては、測定試料２０上の特定位置と微小開口１２ｄの位置とを高精度に整合し、ずれ量を利用した光ファイバーの傾きの補正が行われる。
そして、工程（Ｓ２６）において近接場測定を行うための準備をする。
以上、本発明の近接場測定方法（Ｓ１０）は、光ファイバー１２が人の目では確認できない程度の傾きをもって近接場プローブ１０取り付けられていたとしても、その光ファイバー１２の傾きを適切に捕捉し、補正することができる。
【００４８】
なお、上述した本実施形態の近接場測定方法（Ｓ１０）では、光ファイバー１２ｂの下端の中心位置（微小開口１２ｄ）に、近接場測定予定領域の特定位置を整合させているが、別の実施形態として、その微小開口１２ｄに、直接、近接場測定予定領域の測定開始位置を整合させるよう設定することも出来る。
測定開始位置を整合させるよう設定した場合、上記工程（Ｓ２２）において、印の中心に、近接場測定予定領域の測定開始位置を整合し、かつ上記工程（Ｓ２４）において、近接場測定予定領域の測定開始位置を整合することになる。
【００４９】
すなわち、本発明の別の実施形態では、光ファイバー１２の微小開口１２ｃに近接場測定予定領域の測定開始位置を整合させているため、そのまま近接場測定を開始することができ、特定位置から開始位置への移動を省略することができる。
【００５０】
＜変形例＞
また、本発明の変形例として、上記測定試料の顕微測定（Ｓ０）に先駆けて、工程（１２）〜（２０）に至る光ファイバーの傾きに応じたずれ量の演算を行うよう、その設定を変更することも可能である。この場合を模式的に示したのが図６に示すフローチャートであり、上記実施形態に対応する工程全てに符号１００を足して示し、その説明は省略する。
【００５１】
すなわち、本変形例の近接場測定方法（Ｓ１１０）では、顕微測定（Ｓ１００）に先駆けて、工程（Ｓ１１２）〜（Ｓ１２０）を行い、予め光ファイバーの傾きに応じたずれ量を演算し、そのずれ量を決定しておく。
その後、近接場プローブ１０を、対物レンズ８０の焦点位置から直上に移動させ、その近接場プローブ１０越しで、顕微測定（Ｓ１００）を行うことで、測定試料２０の表面が顕微測定され、その結果がモニター１２０に表示される。その後、使用者によってモニター１２０越しに、近接場測定予定領域が決定される。
【００５２】
そして、上記決定されたずれ量を利用し、光ファイバーの傾き補正（工程Ｓ１２２〜Ｓ１２４）が行われ、微小開口１２ｄと近接場測定の測定開始位置とが高精度に整合させた状態で、近接場測定（Ｓ１３０）を開始することができる。
以上、本変形例のように試料表面上の顕微測定に先駆けて光ファイバーのずれ量の演算を行っておくことで、例えば反応速度の速い試料に対して、迅速かつ正確な近接場測定の実行が可能である。
【００５３】
＜他の近接場測定方法について＞
また、上記本発明の実施形態では、イルミネーション‐コレクションモードを採用した近接場光学顕微鏡２００について説明してきたが、励起光源７０および分光検出手段１００の位置はそのままに、上記イルミネーションモードや、コレクションモードに対応するように導光手段１３０を再配置することで、各測定方法に応じた近接場光学顕微鏡を製造することができる。
更に、本実施形態では光ファイバーを先端に備える開口型の近接場プローブ１０について説明してきたが、開口型から上記散乱型の近接場プローブに代えた場合であっても、本発明の近接場測定方法（Ｓ１０）を適用することによって、近接場測定領域のずれを未然に防止することができる。
【００５４】
<加振手段およびシアフォース検出手段の付加>
なお、本発明の近接場光学顕微鏡２００には、加振手段およびシアフォース検出手段を付加させることもできる。例えば、近接場プローブ支持端部５２に加振手段を取付け、光ファイバーを振動しながら、微小開口１２ｄに測定試料２０の表面を近づける。
この時、細いロッド１４の一側面を鏡面加工し、その側面にレーザー光を照射する光てこ方式のシアフォース検出手段を利用して、微小開口１２ｄと測定試料２０との間の距離に応じ変化する光ファイバー１２の振動周期および振動振幅を、随時モニターする。
それによって、本発明の近接場光学顕微鏡２００は、従来の近接場光学顕微鏡と同様に、微小開口１２ｄと測定試料２０の表面の間の距離を高精度に一定に制御することが可能である。
なお、シアフォース検出手段の構成としては、上記光てこ式以外にも、光ファイバー１２の振動周期および振動振幅を読み取れる機器であれば適宣使用できる。例えば、その振動に応じて、磁場変化を起こさせ、その変化を読み取る静電容量式の機器や、細いロッドの側面に２枚の圧電素子を対向して取り付け、それら圧電素子における電流の状態変化を読み取る機器等、が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、プローブの先端に取り付けられた光ファイバーが、目視では確認できない程度に傾いていた場合であっても、近接場光学顕微鏡が備える対物レンズと近接場プローブ位置調整手段を適宣使用して、その光ファイバーのずれを補正し、近接場測定予定領域と実際の近接場測定領域の間に生じ得る位置のずれを未然に防止することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
２００    近接場光学顕微鏡                ６０    可視光源
１０    近接場プローブ                  ７０    励起光源
１２    光ファイバー                    ８０    対物レンズ
１２ａ  光ファイバーの上端面            ９０    可視光検出手段
１２ｂ  光ファイバーの下端面          １００    分光検出手段
１２ｃ  円錐状突起                    １１０    解析手段
１２ｄ  光ファイバーの微小開口        １２０    モニター
１４    細いロッド                    １３０    導光手段
２０    測定試料                      
３０    ステージ                      
４０    ステージ位置調整手段          
５０    アーム                        
５２    プローブ支持端部
５４    対物レンズ接合端部
５６    プローブ位置調整手段
Ｓ０        顕微測定                  
Ｓ１０      近接場測定方法            
Ｓ１２      対物レンズの光軸に近接場プローブを挿入する工程
Ｓ１４      対物レンズの焦点に、光ファイバーの上端の中心を整合する工程
Ｓ１６      光ファイバーの下端の高さの位置に対物レンズのピントを整合する工程
Ｓ１８      光ファイバー下端の中心の位置を判断し、かつ光ファイバー下端の中心の位置に印を付加する工程
Ｓ２０      対物レンズの焦点と印の位置のずれ量を演算する工程
Ｓ２２      ずれ量を用い印の位置に近接場測定予定領域の特定位置を整合する工程
Ｓ２４      対物レンズの焦点に光ファイバーの上端の中心を整合し、かつ光ファイバーの下端の中心に近接場測定予定領域の特定位置を整合する工程
Ｓ３０      近接場測定
【図１】
2016080494.tif 000003
【図２】
2016080494.tif 000004
【図３】
2016080494.tif 000005
【図４】
2016080494.tif 000006
【図５】
2016080494.tif 000007
【図６】
2016080494.tif 000008