光学測定装置及び光学測定方法

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発明の名称	光学測定装置及び光学測定方法
技術分野	ものづくり, ナノテクノロジー
出願日	平成26年8月5日
出願番号	特願2014-159837
公開番号	特開2016-38218
登録番号
出願人	国立大学法人電気通信大学
発明者	小林孝嘉王楠
特許公報	PDFのダウンロードはこちらから
概要	【課題】　サブトラクション超解像法で機械的要素を低減または排除して、信頼性の高い超解像イメージングを実現する。【解決手段】　光源からの光を２つに分割し、一方のビームをそのままガウスビームとして用いて第１の変調周波数で変調し、他方のビームを第２の変調周波数で変調するとともにドーナツビームにモード変換し、第１の変調周波数で変調されたガウスビームと、第２の変調周変調で変調されたドーナツビームを重畳して試料を照射し、試料からの蛍光のうち、ガウスビームの照射による第１の蛍光成分とドーナツビームの照射による第２の蛍光成分を、前記第１の変調周波数と前記第２の変調周波数のそれぞれで同時に復調し、第１の蛍光成分と第２の蛍光成分の差分を算出することで迅速かつ信頼性の高い超高解像の光学測定を実現する。【特許請求の範囲】【請求項１】　光源と、　前記光源から出射される光を第１ビームと第２ビームに分割するビームスプリッタと、前記第１ビームを第１の変調周波数で変調する第１の光変調器と、前記第２ビームを第２の変調周波数で変調する第２の光変調器と、前記第２ビームを、焦点面でドーナツ型の強度分布を有するドーナツモードのビームに変換するモード変換素子と、前記第１の変調周波数で変調された前記第１ビームと、前記第２の変調周変調で変調され、かつ前記ドーナツモードに変換された前記第２ビームを重畳して試料に導く光学素子と、前記試料からの蛍光を前記第１の変調周波数で復調する第１のロックイン増幅器と、前記試料からの蛍光を前記第２の変調周波数で復調する第２のロックイン増幅器と、前記第１のロックイン増幅器で復調された蛍光成分と、前記第２のロックイン増幅器で復調された蛍光成分の差分を測定結果として算出する演算装置と、を有することを特徴とする光学測定装置。【請求項２】　前記第１及び第２の光変調器は電気光学変調器であり、前記モード変換器は、前記第２の光変調器の後段に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。【請求項３】　前記第１及び第２の光変調器は光チョッパーであり、前記モード変換器は、前記第２の光変調器の前段に挿入されることを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。【請求項４】　前記試料からの蛍光を検出する蛍光検出器、をさらに有し、前記蛍光検出器で検出された蛍光が、前記第１のロックイン増幅器と前記第２のロックイン増幅器に入力されることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の光学測定装置。【請求項５】　前記試料を１次元的、２次元的、または３次元的に駆動する駆動メカニズム、をさらに有し、前記演算装置は、前記第１の蛍光成分と前記第２の蛍光成分の差分を前記重畳されたビームのスポット位置ごとに算出することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の光学測定装置。【請求項６】　光源からの光を第１ビームと第２ビームに分割し、前記第１ビームを第１の変調周波数で変調し、前記第２ビームを第２の変調周波数で変調するとともに、焦点面でドーナツ型の強度分布を有するドーナツモードのビームに変換し、前記第１の変調周波数で変調された前記第１ビームと、前記第２の変調周変調で変調され、かつ前記ドーナツモードに変換された前記第２ビームを重畳して試料を照射し、前記試料からの蛍光のうち、前記第１ビームにより励起され放出された第１の蛍光成分を前記第１の変調周波数で復調し、前記試料からの蛍光のうち、前記ドーナツモードのビームに変換された前記第２ビームにより励起され放出された第２の蛍光成分を前記第２の変調周波数で復調し、前記第１の蛍光成分と前記第２の蛍光成分の差分を算出する、工程を有することを特徴とする光学測定方法。【請求項７】　前記第１の変調周波数による変調と、前記第２の変調周波数による変調を電気光学変調器によって行い、前記第２ビームを前記第２の変調周波数で変調した後に、前記ドーナツモードのビームに変換する、ことを特徴とする請求項６に記載の光学測定方法。【請求項８】　前記第１の変調周波数による変調と、前記第２の変調周波数による変調を光チョッパーによって行い、前記第２ビームを前記ドーナツモードのビームに変換した後に、前記第２の変調周波数で変調する、ことを特徴とする請求項６に記載の光学測定方法。【請求項９】　前記試料からの蛍光を検出し、前記検出された蛍光を、第１のロックイン増幅器と第２のロックイン増幅器に入力し、前記第１のロックイン増幅器で前記第１の蛍光成分を復調し、前記第２のロックイン増幅器で前記第２の蛍光成分を復調する、ことを特徴とする請求６～８のいずれか１項に記載の光学測定方法。（以下省略）

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