波によりオブジェクトを照らすための、又は波によりオブジェクトをイメージ化するためのシステム
レンズ（１０）と、複数の変換器（２０）と、前記複数の変換器に接続された制御ユニット（３０）とを備え、波によりオブジェクトを照らすための、或いは波によりオブジェクトをイメージ化するためのシステム。レンズは、媒体（１１）内に組み込まれた複数の共振素子（１２）を備え、また、レンズの近傍界波を遠方界波に、又は相互に変換することができる。共振素子は、互いにサブ波長の距離だけ離れている。制御ユニットは、要求に応じてオブジェクトの複数点が照らされるように変換器に対して信号を提供し、或いは、オブジェクトの複数点のイメージを構築するために変換器から信号を取得する。それらの点は互いにサブ波長の距離だけ離れている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波によりオブジェクトを照らすための、又は波によりオブジェクトをイメージ化するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の金属拡散器によって囲まれた反応タイプのアンテナ素子を有するデバイスが、出願人自身の特許出願ＷＯ−２００８／００７０２４により知られている。この装置のために、電磁波は、サブ波長の距離でアンテナ素子に近接する位置ｉに焦点が合わされる。
【０００３】
このデバイスは効率的であるが、反応アンテナ素子のコアへの、即ち、金属拡散器から短距離にある単一点のみへの波の焦点合わせに限られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の第１の目的は、波によりオブジェクトを照らすためのシステムであり、前記オブジェクトがそのシステムのレンズからサブ波長の距離にあるものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この効果のために、波によりオブジェクトを照らすためのシステムは、
・遠方界波を近傍界波に収束させるレンズを備え、
前記レンズは、媒体と、当該媒体内に組み込まれる複数の共振素子とを備え、各共振素子は媒体内で他の共振素子から第１の距離ｄ１に満たない距離だけ離されており、かつ、
・前記第１の距離ｄ１より短い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲと、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲとを有し、
・前記レンズから離れた複数の変換器を備え、前記複数の変換器は変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、かつ、インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）に基づいてレンズに向けて遠方界波を放射するために適合されており、また、
・前記変換器に接続された制御ユニットを備え、前記制御ユニットは変換器に対してインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）を提供して、その結果、その信号に対応する遠方界波を変換器が放射し、かつ、所望の近傍界波をレンズが生成し、前記近傍界波はオブジェクトに属する少なくともインデックス番号ｉの複数の点Ｐｉに焦点が合わされ、その結果、前記所望の近傍界波により前記オブジェクトが照射され、
そこにおいて、
・共振波長λＲは変換器波長バンド幅ΔλＴ内のλｍｉｎとλｍａｘの間から成り、その結果、近傍界波はλｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤに広がり、
・第１の距離ｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合され、かつ、
・当該システムは、第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離にオブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉを位置決めするために適合された位置決め手段を更に備え、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短い。
【０００６】
これらの特徴のため、システムは、レンズから短いサブ波長の距離に置かれたオブジェクト上の複数の点Ｐｉを照らすことができる。
【０００７】
照射のためのシステムの各種実施形態において、以下の特徴の一つ、及び／又はその他は、任意に組み込まれることができる。
・所望の近傍界波は、前記複数の点上に同時に焦点が合わされる。
・幅ｗＲはｄ１／５より短く、また、好ましくはｄ１／２０より短い。
・第１の距離ｄ１はλｍａｘ／２０より短く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い。
・第２の距離ｄ２はλｍａｘ／２０より短く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い。
・共振素子の長さｌＲは概ねλＲ／２又はその倍数に等しい。
・共振素子は複数の長さを有し、その結果、レンズがλｍｉｎとλｍａｘの間に複数の共振波長λＲを有する。
・システムが、前記レンズに組み込まれた少なくとも一つのレンズ変換器を更に備え、前記レンズ変換器がレンズ信号ｌ（ｔ）の供給を受け、制御ユニットが、前記レンズ変換器に接続され、かつ、前記レンズ信号ｌ（ｔ）を供給する。
・制御ユニットが、以下の式の何れか一つにより、インデックス番号ｊの変換器の信号ｔｊ（ｔ）を計算する。
時間領域において、ｔｊ（ｔ）＝ｈｉｊ−１（ｔ）＊ｏｉ（ｔ）
周波数領域において、ｔｊ（ｔ）＝ＩＦＦＴ（Ｈｉｊ−１（ω）・Ｏｉ（ω））
但し、
ｏｉ（ｔ）は、オブジェクト上の所望の近傍界波に対応するオブジェクト信号、
ｈｉｊ（ｔ）は、オブジェクトのインデックス番号ｉの点上に近傍界波の焦点を合わせるために設計された所定のフィルタ、
ｔは時間値、
＊はコンボリューション積の演算子、
Ｏｉ（ω）はオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）のフーリエ変換、
Ｈｉｊ（ω）は所定フィルタｈｉｊ（ｔ）のフーリエ変換、
ＩＦＦＴは逆フーリエ変換、また、
ωは、ｆが所望の近傍界波の周波数であるところの、２・π・ｆに等しい周波数脈動である。
・所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は、以下のうちの一つである。
・遅延フィルタであり、その結果、制御ユニットがビーム形成式を演算する。また、
・オブジェクトのインデックス番号ｉの点とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）に基づいて決定されるフィルタ。また、
・オブジェクトのインデックス番号ｉの点とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）の時間的反転ｇｉｊ（−ｔ）。
・インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、インデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に少なくとも一つの校正変換器が置かれ、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器との間で少なくとも校正信号が交換される初期学習ステップの間に決定される。
・インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、コンピュータで作動中のシミュレーションツールがシステムのモデルで満たされる初期学習ステップの間に決定され、前記モデルはインデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に置かれた少なくとも一つの校正変換器を備え、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器との間で少なくとも校正信号が交換される。
・変換器が電磁遠方界波を放射するために適合された電磁アンテナ素子であり、また、共振素子が電磁遠方界波を受信して電磁近傍界波を放射するために適合された導電ワイヤである。
・変換器が光の遠方界波を放射するために適合されたフォトエミッタであり、また、共振素子が、前記光の遠方界波を受信し、かつ、光の近傍界波を放射するために適合された導電素子である。
・導電素子は５０ｎｍより狭い幅ｗＲを有するナノ粒子又は導電素子である。
・導電素子は第１の波長λ１の波を受信し、かつ、前記第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の波を放射するために適合された活性物質を備える。
・前記活性物質は、量子ドット、及び染料、及び蛍光分子のうちの一つである。
【０００８】
本発明の別の目的は、波によりオブジェクトをイメージ化するためのシステムを提供することであり、前記オブジェクトはシステムのレンズからサブ波長の距離にある。
【０００９】
この効果のため、波によりオブジェクトをイメージ化するためのシステムは、
・近傍界波を遠方界波に発散させるためのレンズを備え、
前記レンズは、媒体と、当該媒体内に組み込まれる複数の共振素子とを備え、各共振素子は他の共振素子から第１の距離ｄ１に満たない距離だけ離されており、かつ、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲと、
・前記第１の距離ｄ１より短い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲとを有し、
・前記レンズから離れた複数の変換器を備え、前記複数の変換器は変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、また、レンズから遠方界波を受け取り、かつ、前記遠方界波を表すインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）を提供するために適合されており、また、
・前記変換器に接続された制御ユニットを備え、当該制御ユニットは、前記変換器からインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）の供給を受け、かつ、それらによってオブジェクトに属するインデックス番号ｉの複数の点Ｐｉにおける近傍界波を決定し、その結果、前記オブジェクトのイメージを取得するように適合されており、
そこにおいて、
・共振波長λＲは変換器波長バンド幅ΔλＴの内のλｍｉｎとλｍａｘの間から成り、その結果、遠方界波はλｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤに広がり、
・第１のｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合され、かつ、
・当該システムは、第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離にオブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉを位置決めするために適合された位置決め手段を更に備え、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短い。
【００１０】
これらの特徴のため、システムは、レンズから短いサブ波長の距離に置かれたオブジェクト上の複数の点Ｐｉのイメージを提供することができる。
【００１１】
本発明により提案されるイメージ化のためのシステムの各種実施形態において、以下の特徴の一つ、及び／又はその他は、任意に組み込まれることができる。
・近傍界波は、前記複数の点上で同時に決定される。
・幅ｗＲはｄ１／５より短く、また、好ましくはｄ１／２０より短い。
・第１の距離ｄ１はλｍａｘ／２０より低く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い。
・第２の距離ｄ２はλｍａｘ／２０より短く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い。
・共振素子の長さｌＲは概ねλＲ／２又はその倍数に等しい。
・共振素子は複数の長さを有し、その結果、レンズがλｍｉｎとλｍａｘの間に複数の共振波長λＲを有する。
・システムが、前記オブジェクトに向けてλｍｉｎとλｍａｘの間からなる波長を有する波を放射するための放射手段を更に備え、その結果、近傍界波が前記オブジェクトから屈折され又は反射され、前記近傍界波が、λｍｉｎとλｍａｘの間からなる波長を備え、かつ、レンズによって遠方界波に発散される。
・システムが、前記オブジェクトに接続された放射手段を更に備え、その結果、λｍｉｎとλｍａｘの間からなる波長を備え、かつ、レンズによって遠方界波に発散される近傍界波をオブジェクトそれ自身が放射する。
・システムが、前記レンズに組み込まれた少なくとも一つのレンズ変換器を更に備え、前記レンズ変換器がレンズ信号ｌ（ｔ）の供給を受け、制御ユニットが、前記レンズ変換器に接続され、かつ、前記レンズ信号ｌ（ｔ）を供給する。
・制御ユニットが、
・変換器から信号ｔｊ（ｔ）を受信し、
・下記の式に従ってインデックス番号ｉの点の各々のオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）を計算し、
ｏｉ（ｔ）＝ｈｉｊ（ｔ）＊ｔｊ（ｔ）
但し、
ｈｉｊ（ｔ）はインデックス番号ｉの点上の近傍界波を決定するために設計された所定のフィルタ、
＊はコンボリューション積の演算子である。また、
・インデックス番号ｉの点の各々のオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）の起点時間の値ｏｉ（０）によりオブジェクトのイメージを構築する。
・所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は、以下のうちの一つである。
・遅延フィルタであり、その結果、制御ユニットがビーム形成式を演算する。また、
・オブジェクトのインデックス番号ｉの位置とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）に基づいて決定されるフィルタ。また、
・オブジェクトのインデックス番号ｉの位置とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）の時間的反転ｇｉｊ（−ｔ）。
・インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、インデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に少なくとも一つの校正変換器が置かれ、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器の間で少なくとも校正信号が交換される初期学習ステップの間に決定される。
・インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、コンピュータで作動中のシミュレーションツールがシステムのモデルで満たされる初期学習ステップの間に決定され、前記モデルはインデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に置かれた少なくとも一つの校正変換器を備え、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器との間で少なくとも校正信号が交換される。
・変換器が電磁遠方界波を受信するために適合された電磁アンテナ素子であり、また、共振素子が電磁近傍界波を受信して電磁遠方界波を放射するために適合された導電ワイヤである。
・変換器が光の遠方界波を受信するのに適したフォトレシーバであり、また、共振素子が、前記光の近傍界波を受信し、かつ、光の遠方界波を放射するために適合された導電素子である。
・導電素子は５０ｎｍより狭い幅ｗＲを有するナノ粒子又は導電素子である。
・導電素子は第１の波長λ１の波を受信し、かつ、前記第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の波を放射するのに適した活性物質を備える。
・前記活性物質は、量子ドット、及び染料、及び蛍光分子のうちの一つである。
【００１２】
本発明の他の目的は、波でオブジェクトを照らすための方法を提供することにある。そこにおいて、
・遠方界波を近傍界波に収束させるためのレンズを形成するために媒体の内部に共振素子が組み込まれ、前記共振素子は媒体内の他の共振素子から第１の距離ｄ１に満たない距離だけ離されており、かつ、
・前記第１の距離ｄ１より短い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲと、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲとを有し、前記共振波長λＲはλｍｉｎとλｍａｘの間から成り、また、第１の距離ｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合される。
・第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離にオブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉが位置決めされ、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短い。
・複数の変換器が前記レンズから離れて位置決めされ、前記複数の変換器は、λｍｉｎとλｍａｘを備える変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、かつ、インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）に基づいてレンズに向かう遠方界波を放射するように適合されている。また、
・インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）が変換器に提供され、その結果、変換器がその信号に対応する遠方界波を放射し、かつ、レンズが所望の近傍界波を生成する。前記近傍界波は、λｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤの中に含まれる波長を有し、かつ、前記オブジェクトに属するインデックス番号ｉの少なくとも複数の点Ｐｉに焦点が合わされ、その結果、当該所望の近傍界波によって前記オブジェクトが照らされる。
【００１３】
本発明の他の目的は、波でオブジェクトをイメージ化するための方法を提供することにある。そこにおいて、
・オブジェクトは近傍界波を放射し、かつ、
・近傍界波を遠方界波に発散させるレンズを形成するために媒体内部に共振素子が組み込まれ、前記共振素子は、第１の距離ｄ１より短い距離だけ媒体内の他の共振素子から間隔を置いて配置されており、かつ、
・前記第１の距離ｄ１より狭い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲと、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲと、を備え、前記共振波長λＲはλｍｉｎとλｍａｘの間に含まれ、また、第１の距離ｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合され、また、前記遠方界波はλｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤの中に含まれる波長を有し、
・オブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉは、第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離だけ離れたところに配置され、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短く、
・複数の変換器は前記レンズから離れて配置され、前記複数の変換器は、λｍｉｎとλｍａｘを備える変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、かつ、レンズから遠方界波を受信するために、また、前記遠方界波を表すインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）を提供するために、適合されており、また、
・インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）は、オブジェクトに属するインデックス番号ｉの複数の点Ｐｉで、それらによって近傍界波を決定し、その結果、前記オブジェクトのイメージを取得するために、制御ユニットに提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明の他の特徴及び効果は、添付の図面を参照して、限定的でない例の手法で与えられる、その二つの実施形態に関する以下の詳細な説明により明らかになると思われる。図面の説明は以下の通りである。
【図１】オブジェクトを照らすシステム、又はオブジェクトをイメージ化するシステムの概略図である。
【図２】図１のレンズの詳細図である。
【図３】近傍界波及び遠方界波に関する波長のバンド幅を理解するためのプロットである。
【図４ａ】図１のレンズ内部の３つのＴＥＭ(Transverse Electro-magnetic)モードの１つの図である。
【図４ｂ】図１のレンズ内部の３つのＴＥＭモードの１つの図である。
【図４ｃ】図１のレンズ内部の３つのＴＥＭモードの１つの図である。
【図５】レンズ有り及び無しで図1のシステムによりオブジェクトを照らした場合の結果に関するプロットである。
【図６】図１のシステムによりオブジェクトをイメージ化した場合の結果に関するプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、第１に波でオブジェクトを照らすシステムに、また、第２に波でオブジェクトをイメージ化するシステムに関する。
【００１６】
以下にオブジェクトを照らすシステムを記載する。オブジェクトをイメージ化するシステムはこの記載の後に記載する。
【００１７】
波は如何なるタイプの波でもよい。音波、電磁波、光学波であり得る。少なくとも変換器に関する僅かな相違を伴うことで、システムは各タイプの波に適応させることができる。変換器は、実際、波の一つのタイプに関して特定の波長バンド幅ΔλＴに通常適合される。
【００１８】
図１を参照して、以下、電磁波に適合されたシステムを例示する実施の形態１を記載する。
【００１９】
オブジェクトを照らすためのシステムは、
・遠方界波ＷＦＦを近傍界波ＷＮＦに収束させるレンズ１０と、
・複数の変換器２０と、を備え、前記変換器は、個々にＴｊで示され（ｊは複数のうちの一つの変換器のインデックス番号）、かつ、レンズ１０に向けて遠方界波ＷＦＦを放射するために適合されており、また、
・前記変換器２０に接続され、かつ、信号ｔｊ（ｔ）をインデックス番号ｊの変換器Ｔｊに提供する制御ユニット３０を備える。
【００２０】
制御ユニット３０は、以下に基づいて信号ｔｊ（ｔ）を演算するように適合されている。
・例えば複数の点Ｐｉで要求されるオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）によって定義されるオブジェクト１に焦点が合わされる所望の近傍界波ＷＤＮＦ（ｉはインデックス番号）、及び、
・システム、例えば近傍界波ＷＮＦを点Ｐｉに焦点合わせするために設計された所定のフィルタｈｉｊ（ｔ）フィルタについての知識。
【００２１】
各点Ｐｉは前記オブジェクト１の表面２に帰属している。前記表面２は平面であってもそうでなくてもよい。
【００２２】
制御ユニット３０は、従って、以下の数式を演算する。
時間領域において、ｔｊ（ｔ）＝ｈｉｊ−１（ｔ）＊ｏｉ（ｔ）、又は (１)
周波数領域において、ｔｊ（ｔ）＝ＩＦＦＴ（Ｈｉｊ−１（ω）・Ｏｉ（ω））(２)
但し、
ｏｉ（ｔ）は、オブジェクト上の所望の近傍界波に対応するオブジェクト信号、
ｈｉｊ（ｔ）は、オブジェクトのインデックス番号ｉの点上に近傍界波の焦点を合わせるために設計された所定のフィルタ、
ｔは時間値、
＊はコンボリューション積の演算子、
Ｏｉ（ω）はオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）のフーリエ変換、
Ｈｉｊ（ω）は所定フィルタｈｉｊ（ｔ）のフーリエ変換、
ＩＦＦＴは逆フーリエ変換、また、
ωは、ｆが所望の近傍界波の周波数であるところの、２・π・ｆに等しい周波数脈動である。
【００２３】
上記の所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は多数の公知方法により決定することができる。
【００２４】
第１の変形によれば、上記の所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は遅延フィルタであり、その結果、上記（１）式は公知のビーム形成焦点合わせに対応する。
【００２５】
第２の変形例によれば、上記の所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は、変換器ｊと点Ｐｉとの間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）でそれら自身が演算される。
【００２６】
第３の変形例によれば、上記の所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は、時間的反転に関してとりわけＦＲ−２７４８１３７及びＷＯ−２００８／００７０２４において説明されているように、変換器ｊと点Ｐｉとの間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）の時間的反転ｇｉｊ（−ｔ）でそれら自身が演算される。
【００２７】
複数の変換器２０は、レンズ２０から離れており、かつ、レンズ２０に向けて遠方界波ＷＦＦを放射する。各変換器Ｔｊは制御ユニット３０により提供される信号ｔｊ（ｔ）の供給を受け、その結果、複数の変換器２０が遠方界波ＷＦＦを放射する。
【００２８】
前記複数のうちの一つの変換器Ｔｊは波長バンド幅ΔλＴを有する。
【００２９】
電磁波の場合には、変換器Ｔｊは電磁アンテナ素子である。電磁波は、３００ＧＨｚと３００ＭＨｚとの間の周波数に対応して、１ｍｍと１ｍとの間の波長λを例えば有している。
【００３０】
レンズ１０は、媒体１１と、前記媒体１１の中に組み込まれる複数の共振素子１２とを備える。媒体１１は、固体誘電材料とすることができ、また、活性材料を備えてもよい。
【００３１】
電磁波の場合には、共振素子１２は、伝導性のワイヤ、例えば金属又は銅のワイヤである。レンズ１０は、オブジェクト１に面する第１表面１０ａと前記第１表面と反対側の第２表面１０ｂとを伴う平行６面体形状を有してもよい。遠方界波ＷＦＦは、少なくとも、変換器２０と、レンズ１０の第２表面との間を伝播する。レンズ１０は、その遠方界波ＷＦＦを近傍界波ＷＮＦに変換する。近傍界波ＷＮＦは、少なくともレンズ１０の第１表面１０ａとオブジェクト１との間を伝播する。
【００３２】
共振素子１２は、レンズ１０の第１表面１０ａと第２表面１０ｂとの間に延在する。それらは（図２参照）、
・前記第１の距離ｄ１より短い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲと、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲとを有している。
【００３３】
図２の場合は、上記の方向は平面ＸＹの方向であり、また、上記他の方向はＺ方向である。
【００３４】
共振素子の共振波長λＲは、λｍｉｎとλｍａｘとの間に含まれ、例えば、２・ｌＲの倍数である。共振素子１２の長さＩＲは、凡そλ／２又はその倍数に等しく、従って、ファブリー・ペロー共振に対応している。
【００３５】
共振波長λＲは、変換器波長バンド幅ΔλＴにも含まれており、その結果、近傍界波ＷＮＦは前記λｍｉｎとλｍａｘとの間の所望の波長バンド幅ΔλＤの中に広がる。図３は、波長のこれらの間隔を表す。
【００３６】
共振素子１２は、第１の距離ｄ１より低い距離だけ互いに離れて配置されている。第１の距離はサブ波長距離であり、通常はλｍａｘ／５より短く、その結果、共振素子が互いに結合される。しかし、第１の距離ｄ１は、λｍａｘ／２０より短く、好ましくはλｍａｘ／５０より短く、その結果、共振素子が互いに極めて近接し、かつ、互いに高度に連結されていてもよい。
【００３７】
共振素子１２は、図２に示すように、Ｚ方向に第１表面１０ａから第２表面に延びる直線であり、かつ、Ｘ又はＹ方向に第１の距離ｄ１だけ互いに規則的に離れて配置されていてもよい。しかし、共振素子１２は異なる形状を有してもよく、互いに傾斜していてもよく、また、互いに不規則に離れて配置されていてもよい。
【００３８】
図２の場合、共振素子１２はＺ方向に長さＩＲを有している。それらは、第１表面１０ａに第１の端部１２ａを、また、第２表面１０ｂに第２の端部１２ｂを有しており、これらの平面１０ａ，１０ｂはＺ方向に凡そ垂直な平面である。第１の端部１２ａ及び第２の端１２ｂは、前記表面に小さなディスクのグリッドを形成する。これらのディスクは幅ｗＲを有しており、それらの中心は凡そ第１の距離ｄ１に等しい距離だけ近隣のディスクから間隔を置いて配置される。
【００３９】
共振素子１２の幅ｗＲは、ｄ１／５より短く、また、好ましくはｄ１／２０短い。従って、共振素子１２の幅ｗＲは極めて小さく、また、λｍａｘ／２５より短く、更に好ましくはλｍａｘ／１００より短い。
【００４０】
この種のレンズはワイヤ媒体としても公知である。ワイヤ導電素子１２を備えるこの種のワイヤ媒体では、磁場ベクトルＢと電界ベクトルＥがＺ方向に対して垂直であり、また、伝搬波ベクトルＫが前記Ｚ方向と共線的な伝播ベクトルである。ワイヤ媒体の内部において、電磁波は、Ｚ方向に沿って媒体１１内部を伝播する平面波である。
【００４１】
磁場ベクトルＢおよび電界ベクトルＥは、波節と波腹を伴い、前記媒体１１の内部でトランスバース・エレクトロマグネティックモード（ＴＥＭ）を有する。これらのＴＥＭモードはＸ及びＹ方向に沿ってサブ波長変化を有する。図４ａ、図４ｂ及び図４ｃは、３つの異なるモードに従う媒体１１内部の電界ベクトルＥの振幅変化の例を表している。各モードは、媒体１１内部に異なるパターンを有し、かつ、他のモードに対して直角である。磁場ベクトルＢ及び電界ベクトルＥのＺ成分は媒体１１内部においてゼロである。
【００４２】
媒体１１は従って異方性の媒体である。各ＴＥＭモードは同じ伝搬速度と同じ共振周波数を有している。それらは同じ位相速度を有し、また、ＴＥＭモードは分散するものではない。
【００４３】
近傍界波ＷＮＦは振幅及び位相の固有な組みを有するこれらのＴＥＭモードに分解し、その結果、近傍界波ＷＮＦは、レンズ１０内部の固有な特定スペクトルに、また、電界の特定の固有な時間的特徴(signature)に変換される。レンズは、固有な特定の方法に従って近傍界波をコード化する。
【００４４】
近傍界波空間解像度は、その後共振子間の第１の距離ｄ１及びレンズ１０内での損失により制限される。
【００４５】
ＴＥＭモードは横波数ｋｉを有しており、また、それらは貫通距離ｄｋまで媒体の外部を貫通する。
ｄｋ＝１／κ＝１／√（｜ｋｔ｜２−｜ｋ｜２）
但し、
ｋｔはＴＥＭモードの横波数、
ｋは自由空間波数、例えば、ｋ＝２・π・ｆ／ｃ、
ｆは波の周波数、また、
ｃは真空内での電磁波速度である。
【００４６】
ＴＥＭモード伝播のための長さは、共振素子１２の長さｌＲでなく、下記に等しい実効長さＬｅｆｆである。
Ｌｅｆｆ＝（２／κ）＋ｌＲ
【００４７】
この実効長さＬｅｆｆは、次に共振の条件を定義するために用いることができ（ファブリー・ペロー同様の条件のためにはＬｅｆｆ＝λ０／２）、また、以下の分散関係を与える。
ｆ０／ｆ＝１＋２／π・１／√｛（｜ｋｔ｜／ｋ０）２−（ｆ／ｆ０）２｝
但し、
ｆは共振周波数、
ｆ０はファブリー・ペロー共振周波数、
ｋｔはＴＥＭモードの横波数、また、
ｋ０はファブリー・ペロー波数である。
【００４８】
レンズ１０のＴＥＭモードは、エバネッセント波を生成するだけのサブ波長モードであり、遠方界までレンズの外側を伝播するものではない。
【００４９】
しかしながら、電界ベクトルＥのＺ成分ＥＺは、レンズ１０の長手方向の境界（第１表面１０ａ及び第２表面１０ｂの付近）においてゼロではない。この成分ＥＺは、内部ＴＥＭモードに連結される。それは、レンズ１０内部のＴＥＭモードに見合う程度の周期性を有し、かつ、遠方界波ＷＦＦとして放射される。
【００５０】
上記の連結は、従って、遠方界波ＷＦＦをレンズ１０の近傍界波ＷＮＦに変換し、また、その逆の変換を行う。このような連結又は変換は、あまり効率的ではなく、また、横波数ｋｔに反比例又は関連する。しかし、ＴＥＭモードは、非常に効率的であり、かつ、同じ横波数ｋｔと比例した品質因子Ｑを有する。この品質因子は、レンズ内のロスによって減少される。それから、レンズ内部の近傍界ＴＥＭモードを介して近傍界波ＷＮＦから伝送される信号が、遠方界波Ｗｆｆに放射され、また、その逆の放射が生ずる。近傍界波のコーディング又は特徴は、遠方界波内に見られることがある。
【００５１】
これは、近傍界波ＷＮＦがどのように、レンズ内部で特定の電界Ｅに変換され、次いでレンズから遠方界波ＷＦＦに放射されるか、つまり自由空間放射されるかを説明している。反対に、遠方界波ＷＦＦは、レンズのＴＥＭモードによって、レンズの内部又は近くで、近傍界波ＷＮＦにレンズ１０によって変形又は変換される。
【００５２】
上記のシステムは、更に、短いサブ波長の距離でレンズ１０と関連してオブジェクト１を配置するために適合された位置決め手段（図示せず）を備えている。オブジェクト１の表面２の１点Ｐｉは、従って、レンズ（少なくともレンズの共振素子１２）から第２の距離ｄ２の位置に配置される。前記第２の距離はサブ波長距離であり、かつ、λｍａｘ／５より短い。
【００５３】
第２の距離ｄ２は、λｍａｘ／２０より、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短くてもよく、その結果、オブジェクト１の点Ｐｉはレンズ１０に非常に近接し、また、近傍界波ＷＮＦによって照らされる。
【００５４】
オブジェクトを照らすためのこの種のシステムは、オブジェクト１上に所望の近傍界波ＷＤＮＦを焦点合わせし、或いは前記所望の近傍界波ＷＤＮＦでオブジェクト１を照らすこととしてもよい。オブジェクト１の点Ｐｉは、異なる所望の近傍界波ＷＤＮＦで同時に全て照らされることとしてもよい。
【００５５】
点Ｐｉは、夫々から互いにサブ波長の距離、即ち、λｍａｘ／２０より、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い所定の距離だけ離れている。
【００５６】
レンズのこの種のふるまいを示すために実験を行った。
【００５７】
Ｎ×Ｎ（Ｎ＝２０）の平行な導電性ワイヤの正方形周期的格子を構成した。各ワイヤは、３ｍｍの直径又は幅ｗＲと、Ｚ方向における４０ｃｍの長さｌＲとを有している。横方向（ＸＹ平面）におけるワイヤ間の第１の距離ｄ１は１．２ｃｍである。従って、ワイヤは、互いに、λ／６６より短い第１の距離だけ離れている。媒体１１は空気である。
【００５８】
アンテナ素子（小さい横方向電気双極子）は、複数の点Ｐｉにおいて、レンズから２ｍｍの第２の距離ｄ２だけ離れて置かれている。
【００５９】
初期の学習ステップの間、アンテナ素子には、各点Ｐｉに対して３００ＭＨｚ周辺を中心とする５ｎｓのパルスが供給される。遠方界波の中で変換器２０によって受信される変換器信号ｔｉｊ（ｔ）は、点Ｐｉと変換器Ｔｊの間にインパルス応答にｇｉｊ（ｔ）を与える（ｇｉｊ（ｔ）＝ｔｉｊ（ｔ））。レンズのＴＥＭモードへの放射せられた信号の分解は独特であり、その結果、インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）又はそのフーリエ変換は点Ｐｉの素子の位置に依存し、特有の特徴を与える。
【００６０】
次に、照明ステップの間、時間反転実験を実施するために、先の信号の時間的反転である変換信号ｔｉｊ（ｔ）（ｔｉｊ（ｔ）＝ｇｉｊ（−ｔ））が、ここでは変換器２０に供給される。図５のプロットは、レンズから２ｍｍの位置に定期的に整列配置された複数の点Ｐｉ（プロットの横座標又はｘ軸）で受信された信号振幅（プロットの縦軸又はｙ軸）を示す。第１の曲線５１は、レンズ有りでの受信振幅を示す。
【００６１】
これは、λ／２５の波長幅Δの焦点スポットが経験されたことを実証している。近傍界波ＷＮＦのこの種の焦点合わせは、従って、異なる無相関な値で各位置Ｐｉを照らすために適用される。第２の曲線５２は、レンズなしで受信された振幅を示す。
【００６２】
オブジェクトを照らすためのこの種のシステムは、遠方界変換器２０と近傍界オブジェクト１の間に同時に複数のデータを正確に送信するために用いることができる。
【００６３】
以下、ここに、光学波に適応するシステムを例示する第２実施形態について説明する。
【００６４】
この第２実施形態のシステムは、第１実施形態と類似しており、また、同様に機能する。以下、相違点だけを説明する。
【００６５】
変換器２０は、光の遠方界波ＷＦＦを放射するために適合されたフォトエミッタである。
【００６６】
共振素子１２は、遠方界波ＷＦＦの波長より短い、例えば５０ｎｍより短いサイズ又は幅ｗＲを有する小さな導電素子である。この種の小さな導電素子は、入射遠方界波ＷＦＦと相互に影響し合う共振周波数をも有しており、また、修正近傍界波ＷＮＦを屈折させる。
【００６７】
この種の導電素子は、ナノ粒子であってもよい。
【００６８】
上記の導電素子は、第１波長λ１で波を受信し、前記第１波長とは異なる第２波長λ２で波を放射するように適合された活性物質で構成することができる。この種の活性物質は、量子ドット、又は染料、又は蛍光分子等でであってもよい。
【００６９】
オブジェクトを照らすためのこの種のシステムは、サブ波長解像度を伴う光波の焦点合わせのために、例えば、２０ｎｍより小さい、好ましくは１０ｎｍより小さい解像度のために用いることができる。このシステムは、近傍界波の中で、単一の点を、又は同時に複数の点を、又はイメージを伴う完全な面を照射することができる。
【００７０】
このため、オブジェクトを照らすこの種のシステムは、例えば半導体デバイスを正確かつ迅速にエッチングするために用いることができる。
【００７１】
以下、音波に適応するシステムを例示する第３実施形態を説明する。
【００７２】
音響サブ波長レンズ１０は、第１の側から第２の側への複数の孔を有する空気中の剛性構造とすることができる。上記の孔はヘルムホルツ共鳴を有し、かつ、レンズ１０の共振素子１２であり、その一方で、上記の剛性構造は媒体１１である。例えば、厚さ１０ｃｍの構造を有することで、１５００Ｈｚ周辺のモードを伴うレンズが提供される。
【００７３】
この種の音響レンズ１０は、ワイヤ媒体電磁レンズのように振る舞い、サブ波長近傍界波ＷＮＦを近傍界波の時間的及びスペクトル的サインを備える放射遠方界波ＷＦＦに、またそれらを相互に、変換する。
【００７４】
以下、オブジェクトをイメージ化するためのシステムについて説明する。
【００７５】
図１にも関連しつつ、電磁波に適応するシステムを例示している第１実施形態について説明する。
【００７６】
このシステムは、オブジェクトを照らすためのシステムと非常に類似しており、波が逆方向に伝播する。それは、
・近傍界波ＷＮＦを遠方界波ＷＦＦに発散させるためのレンズ１０と、
・レンズ１０から遠方界波ＷＦＦを受信するために適合された複数の変換器２０と、
・前記変換器に接続され、当該変換器から信号ｔｊ（ｔ）の供給を受け、それによって、オブジェクトに属する複数の点Ｐｉでの近傍界波ＷＮＦを決定し、前記オブジェクトのイメージを取得する制御ユニット３０と、を備えている。
【００７７】
各位置は、オブジェクト１の表面２に属している。点Ｐｉは、お互いからサブ波長の距離だけ離れている。
【００７８】
システムは、レンズ１０の少なくとも一つの共振素子１２から第２の距離ｄ２だけ離れた位置でレンズ１０との関係でオブジェクト１を位置決めするために適合された位置決め手段（図示せず）を更に備えている。第２の距離ｄ２は、短い距離であって、本発明の第１実施形態に関して、同じ条件を確認する。
【００７９】
システムは、更に放射手段を備えている。
【００８０】
第１の変形によれば、近傍界波ＷＮＦは、オブジェクト１によって間接的に放射せられる。放射手段はオブジェクト１に向けて放射波を放射し、近傍界波ＷＮＦは、オブジェクトからレンズ１０に向けて反映又は屈折させられる。放射波及び近傍界波は、λｍｉｎとλｍａｘの間の波長を有している。
【００８１】
第２の変形によれば、近傍界波ＷＮＦは、オブジェクト１によって直接放射せられる。放射手段はオブジェクト１に接続され、オブジェクト１自身が、λｍｉｎとλｍａｘの間の波長を有する近傍界波ＷＮＦを放射する。
【００８２】
オブジェクト１は、レンズ１０に向けて直接的又は間接的に近傍界波ＷＮＦを放射する。レンズ１０は、上述した通り、レンズのＴＥＭモードによってこの種の近傍界波ＷＮＦを遠方界波ＷＦＦに変換又は変性する。
【００８３】
レンズは、第１実施形態のものと同一である。
【００８４】
複数の変換器２０は、レンズから離れており、レンズ１０から遠方界波ＷＦＦを受信する。各変換器Ｔｊは、制御ユニット３０に対して変換器信号ｔｊ（ｔ）を分配する。
【００８５】
制御ユニット３０は、以下の式に従って、各点Ｐｉでのオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）を演算する。
ｏｉ（ｔ）＝ｈｉｊ（ｔ）＊ｔｊ（ｔ）
但し、
ｈｉｊ（ｔ）はインデックス番号ｉの点上の近傍界波を決定するために設計された所定のフィルタであり、この種のフィルタは、上述した通り初期学習ステップにおいて決定される。
また、＊はコンボリューション積の演算子である。
【００８６】
オブジェクトのイメージは、次いで、オブジェクト信号ｏｉ（ｔ）の起点時の値ｏｉ（０）で構築される。
【００８７】
レンズのイメージ化能力を実演するために他の実験が実行された。
【００８８】
全ての点Ｐｉのアンテナ素子と共に、同じ正方形の周期的格子又はグリッドが用いられる。インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）を決定するために同じ学習ステップが用いられ、また、制御ユニット３０において所定のフィルタが用いられる。所定のフィルタｈｉｊ（ｔ）は、例えばインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）と等しい。
【００８９】
次いで、異なる所定の励起がレンズ１０前方の各位置Ｐｉで生成され、また、制御ユニット３０が、オブジェクト信号ｏｉ（ｔ）と、オブジェクト１のイメージ値を演算する。図６のプロットにおいて、ｘ軸はオブジェクト上の複数の点Ｐｉであり、また、ｙ軸は信号の振幅である。図６の点６１は前記励起を表しており、また、図６の曲線６２は演算されたオブジェクト１のイメージを表している。
【００９０】
これらの点と曲線との良好な一致は、システムが、無相関なピクセルを備えるオブジェクト１の正確なイメージを演算し得ること、その結果イメージがλ／８０より小さい解像度を有することを実証する。
【００９１】
オブジェクトをイメージ化するこの種のシステムは、従って、電子顕微鏡として小さなオブジェクトを正確にイメージ化するために用いることができる。しかしながら、走査型トンネル効果顕微鏡において不可欠であるところ、この種のシステムでは先端（ｔｉｐ）をオブジェクトの表面上方に移動させる必要がない。
【００９２】
イメージ化のためのシステムの第２実施形態は、光学波に適合させてもよい。この種の光学システムは、上述した電磁装置と比較して同様の変化を有する。
【００９３】
イメージ化のためのシステムの第３実施形態は、音波に適合させてもよい。
【００９４】
前述した実施形態及び変形の全ての改良として、システムは、レンズ１０に組み込まれ、かつ、制御ユニット３０に接続される少なくとも一つのレンズ変換器を備えてもよい。
【００９５】
このレンズ変換器は、レンズ１０の特性を修正するために制御ユニットによって提供されるレンズ信号ｌ（ｔ）の供給を受けてもよい。例えば、電磁装置の場合は、レンズ変換器は、要求通りにＴＥＭモードを修正するレンズ１０内部で電界を生成することができる。
【００９６】
このレンズ変換器は、レンズ１０内部で情報を回収するために制御ユニット３０にレンズ信号ｌ（ｔ）を提供することもできる。この種のレンズ信号は他の変換器が扱われるように制御ユニットによって用いられてもよい。例えば、オブジェクトを構築するイメージはこの種の追加情報により改良することとしてもよい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波によりオブジェクトを照らすための、又は波によりオブジェクトをイメージ化するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の金属拡散器によって囲まれた反応タイプのアンテナ素子を有するデバイスが、出願人自身の特許出願ＷＯ−２００８／００７０２４により知られている。この装置のために、電磁波は、サブ波長の距離でアンテナ素子に近接する位置ｉに焦点が合わされる。
【０００３】
このデバイスは効率的であるが、反応アンテナ素子のコアへの、即ち、金属拡散器から短距離にある単一点のみへの波の焦点合わせに限られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の第１の目的は、波によりオブジェクトを照らすためのシステムであり、前記オブジェクトがそのシステムのレンズからサブ波長の距離にあるものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この効果のために、波によりオブジェクトを照らすためのシステムは、
・遠方界波を近傍界波に収束させるレンズを備え、
前記レンズは、媒体と、当該媒体内に組み込まれる複数の共振素子とを備え、各共振素子は媒体内で他の共振素子から第１の距離ｄ１に満たない距離だけ離されており、かつ、
・前記第１の距離ｄ１より短い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲと、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲとを有し、
・前記レンズから離れた複数の変換器を備え、前記複数の変換器は変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、かつ、インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）に基づいてレンズに向けて遠方界波を放射するために適合されており、また、
・前記変換器に接続された制御ユニットを備え、前記制御ユニットは変換器に対してインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）を提供して、その結果、その信号に対応する遠方界波を変換器が放射し、かつ、所望の近傍界波をレンズが生成し、前記近傍界波はオブジェクトに属する少なくともインデックス番号ｉの複数の点Ｐｉに焦点が合わされ、その結果、前記所望の近傍界波により前記オブジェクトが照射され、
そこにおいて、
・共振波長λＲは変換器波長バンド幅ΔλＴ内のλｍｉｎとλｍａｘの間から成り、その結果、近傍界波はλｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤに広がり、
・第１の距離ｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合され、かつ、
・当該システムは、第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離にオブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉを位置決めするために適合された位置決め手段を更に備え、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短い。
【０００６】
これらの特徴のため、システムは、レンズから短いサブ波長の距離に置かれたオブジェクト上の複数の点Ｐｉを照らすことができる。
【０００７】
照射のためのシステムの各種実施形態において、以下の特徴の一つ、及び／又はその他は、任意に組み込まれることができる。
・所望の近傍界波は、前記複数の点上に同時に焦点が合わされる。
・幅ｗＲはｄ１／５より短く、また、好ましくはｄ１／２０より短い。
・第１の距離ｄ１はλｍａｘ／２０より短く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い。
・第２の距離ｄ２はλｍａｘ／２０より短く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い。
・共振素子の長さｌＲは概ねλＲ／２又はその倍数に等しい。
・共振素子は複数の長さを有し、その結果、レンズがλｍｉｎとλｍａｘの間に複数の共振波長λＲを有する。
・システムが、前記レンズに組み込まれた少なくとも一つのレンズ変換器を更に備え、前記レンズ変換器がレンズ信号ｌ（ｔ）の供給を受け、制御ユニットが、前記レンズ変換器に接続され、かつ、前記レンズ信号ｌ（ｔ）を供給する。
・制御ユニットが、以下の式の何れか一つにより、インデックス番号ｊの変換器の信号ｔｊ（ｔ）を計算する。
時間領域において、ｔｊ（ｔ）＝ｈｉｊ−１（ｔ）＊ｏｉ（ｔ）
周波数領域において、ｔｊ（ｔ）＝ＩＦＦＴ（Ｈｉｊ−１（ω）・Ｏｉ（ω））
但し、
ｏｉ（ｔ）は、オブジェクト上の所望の近傍界波に対応するオブジェクト信号、
ｈｉｊ（ｔ）は、オブジェクトのインデックス番号ｉの点上に近傍界波の焦点を合わせるために設計された所定のフィルタ、
ｔは時間値、
＊はコンボリューション積の演算子、
Ｏｉ（ω）はオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）のフーリエ変換、
Ｈｉｊ（ω）は所定フィルタｈｉｊ（ｔ）のフーリエ変換、
ＩＦＦＴは逆フーリエ変換、また、
ωは、ｆが所望の近傍界波の周波数であるところの、２・π・ｆに等しい周波数脈動である。
・所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は、以下のうちの一つである。
・遅延フィルタであり、その結果、制御ユニットがビーム形成式を演算する。また、
・オブジェクトのインデックス番号ｉの点とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）に基づいて決定されるフィルタ。また、
・オブジェクトのインデックス番号ｉの点とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）の時間的反転ｇｉｊ（−ｔ）。
・インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、インデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に少なくとも一つの校正変換器が置かれ、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器との間で少なくとも校正信号が交換される初期学習ステップの間に決定される。
・インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、コンピュータで作動中のシミュレーションツールがシステムのモデルで満たされる初期学習ステップの間に決定され、前記モデルはインデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に置かれた少なくとも一つの校正変換器を備え、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器との間で少なくとも校正信号が交換される。
・変換器が電磁遠方界波を放射するために適合された電磁アンテナ素子であり、また、共振素子が電磁遠方界波を受信して電磁近傍界波を放射するために適合された導電ワイヤである。
・変換器が光の遠方界波を放射するために適合されたフォトエミッタであり、また、共振素子が、前記光の遠方界波を受信し、かつ、光の近傍界波を放射するために適合された導電素子である。
・導電素子は５０ｎｍより狭い幅ｗＲを有するナノ粒子又は導電素子である。
・導電素子は第１の波長λ１の波を受信し、かつ、前記第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の波を放射するために適合された活性物質を備える。
・前記活性物質は、量子ドット、及び染料、及び蛍光分子のうちの一つである。
【０００８】
本発明の別の目的は、波によりオブジェクトをイメージ化するためのシステムを提供することであり、前記オブジェクトはシステムのレンズからサブ波長の距離にある。
【０００９】
この効果のため、波によりオブジェクトをイメージ化するためのシステムは、
・近傍界波を遠方界波に発散させるためのレンズを備え、
前記レンズは、媒体と、当該媒体内に組み込まれる複数の共振素子とを備え、各共振素子は他の共振素子から第１の距離ｄ１に満たない距離だけ離されており、かつ、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲと、
・前記第１の距離ｄ１より短い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲとを有し、
・前記レンズから離れた複数の変換器を備え、前記複数の変換器は変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、また、レンズから遠方界波を受け取り、かつ、前記遠方界波を表すインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）を提供するために適合されており、また、
・前記変換器に接続された制御ユニットを備え、当該制御ユニットは、前記変換器からインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）の供給を受け、かつ、それらによってオブジェクトに属するインデックス番号ｉの複数の点Ｐｉにおける近傍界波を決定し、その結果、前記オブジェクトのイメージを取得するように適合されており、
そこにおいて、
・共振波長λＲは変換器波長バンド幅ΔλＴの内のλｍｉｎとλｍａｘの間から成り、その結果、遠方界波はλｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤに広がり、
・第１のｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合され、かつ、
・当該システムは、第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離にオブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉを位置決めするために適合された位置決め手段を更に備え、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短い。
【００１０】
これらの特徴のため、システムは、レンズから短いサブ波長の距離に置かれたオブジェクト上の複数の点Ｐｉのイメージを提供することができる。
【００１１】
本発明により提案されるイメージ化のためのシステムの各種実施形態において、以下の特徴の一つ、及び／又はその他は、任意に組み込まれることができる。
・近傍界波は、前記複数の点上で同時に決定される。
・幅ｗＲはｄ１／５より短く、また、好ましくはｄ１／２０より短い。
・第１の距離ｄ１はλｍａｘ／２０より低く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い。
・第２の距離ｄ２はλｍａｘ／２０より短く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い。
・共振素子の長さｌＲは概ねλＲ／２又はその倍数に等しい。
・共振素子は複数の長さを有し、その結果、レンズがλｍｉｎとλｍａｘの間に複数の共振波長λＲを有する。
・システムが、前記オブジェクトに向けてλｍｉｎとλｍａｘの間からなる波長を有する波を放射するための放射手段を更に備え、その結果、近傍界波が前記オブジェクトから屈折され又は反射され、前記近傍界波が、λｍｉｎとλｍａｘの間からなる波長を備え、かつ、レンズによって遠方界波に発散される。
・システムが、前記オブジェクトに接続された放射手段を更に備え、その結果、λｍｉｎとλｍａｘの間からなる波長を備え、かつ、レンズによって遠方界波に発散される近傍界波をオブジェクトそれ自身が放射する。
・システムが、前記レンズに組み込まれた少なくとも一つのレンズ変換器を更に備え、前記レンズ変換器がレンズ信号ｌ（ｔ）の供給を受け、制御ユニットが、前記レンズ変換器に接続され、かつ、前記レンズ信号ｌ（ｔ）を供給する。
・制御ユニットが、
・変換器から信号ｔｊ（ｔ）を受信し、
・下記の式に従ってインデックス番号ｉの点の各々のオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）を計算し、
ｏｉ（ｔ）＝ｈｉｊ（ｔ）＊ｔｊ（ｔ）
但し、
ｈｉｊ（ｔ）はインデックス番号ｉの点上の近傍界波を決定するために設計された所定のフィルタ、
＊はコンボリューション積の演算子である。また、
・インデックス番号ｉの点の各々のオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）の起点時間の値ｏｉ（０）によりオブジェクトのイメージを構築する。
・所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は、以下のうちの一つである。
・遅延フィルタであり、その結果、制御ユニットがビーム形成式を演算する。また、
・オブジェクトのインデックス番号ｉの位置とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）に基づいて決定されるフィルタ。また、
・オブジェクトのインデックス番号ｉの位置とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）の時間的反転ｇｉｊ（−ｔ）。
・インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、インデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に少なくとも一つの校正変換器が置かれ、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器の間で少なくとも校正信号が交換される初期学習ステップの間に決定される。
・インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、コンピュータで作動中のシミュレーションツールがシステムのモデルで満たされる初期学習ステップの間に決定され、前記モデルはインデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に置かれた少なくとも一つの校正変換器を備え、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器との間で少なくとも校正信号が交換される。
・変換器が電磁遠方界波を受信するために適合された電磁アンテナ素子であり、また、共振素子が電磁近傍界波を受信して電磁遠方界波を放射するために適合された導電ワイヤである。
・変換器が光の遠方界波を受信するのに適したフォトレシーバであり、また、共振素子が、前記光の近傍界波を受信し、かつ、光の遠方界波を放射するために適合された導電素子である。
・導電素子は５０ｎｍより狭い幅ｗＲを有するナノ粒子又は導電素子である。
・導電素子は第１の波長λ１の波を受信し、かつ、前記第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の波を放射するのに適した活性物質を備える。
・前記活性物質は、量子ドット、及び染料、及び蛍光分子のうちの一つである。
【００１２】
本発明の他の目的は、波でオブジェクトを照らすための方法を提供することにある。そこにおいて、
・遠方界波を近傍界波に収束させるためのレンズを形成するために媒体の内部に共振素子が組み込まれ、前記共振素子は媒体内の他の共振素子から第１の距離ｄ１に満たない距離だけ離されており、かつ、
・前記第１の距離ｄ１より短い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲと、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲとを有し、前記共振波長λＲはλｍｉｎとλｍａｘの間から成り、また、第１の距離ｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合される。
・第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離にオブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉが位置決めされ、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短い。
・複数の変換器が前記レンズから離れて位置決めされ、前記複数の変換器は、λｍｉｎとλｍａｘを備える変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、かつ、インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）に基づいてレンズに向かう遠方界波を放射するように適合されている。また、
・インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）が変換器に提供され、その結果、変換器がその信号に対応する遠方界波を放射し、かつ、レンズが所望の近傍界波を生成する。前記近傍界波は、λｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤの中に含まれる波長を有し、かつ、前記オブジェクトに属するインデックス番号ｉの少なくとも複数の点Ｐｉに焦点が合わされ、その結果、当該所望の近傍界波によって前記オブジェクトが照らされる。
【００１３】
本発明の他の目的は、波でオブジェクトをイメージ化するための方法を提供することにある。そこにおいて、
・オブジェクトは近傍界波を放射し、かつ、
・近傍界波を遠方界波に発散させるレンズを形成するために媒体内部に共振素子が組み込まれ、前記共振素子は、第１の距離ｄ１より短い距離だけ媒体内の他の共振素子から間隔を置いて配置されており、かつ、
・前記第１の距離ｄ１より狭い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲと、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲと、を備え、前記共振波長λＲはλｍｉｎとλｍａｘの間に含まれ、また、第１の距離ｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合され、また、前記遠方界波はλｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤの中に含まれる波長を有し、
・オブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉは、第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離だけ離れたところに配置され、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短く、
・複数の変換器は前記レンズから離れて配置され、前記複数の変換器は、λｍｉｎとλｍａｘを備える変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、かつ、レンズから遠方界波を受信するために、また、前記遠方界波を表すインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）を提供するために、適合されており、また、
・インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）は、オブジェクトに属するインデックス番号ｉの複数の点Ｐｉで、それらによって近傍界波を決定し、その結果、前記オブジェクトのイメージを取得するために、制御ユニットに提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明の他の特徴及び効果は、添付の図面を参照して、限定的でない例の手法で与えられる、その二つの実施形態に関する以下の詳細な説明により明らかになると思われる。図面の説明は以下の通りである。
【図１】オブジェクトを照らすシステム、又はオブジェクトをイメージ化するシステムの概略図である。
【図２】図１のレンズの詳細図である。
【図３】近傍界波及び遠方界波に関する波長のバンド幅を理解するためのプロットである。
【図４ａ】図１のレンズ内部の３つのＴＥＭ(Transverse Electro-magnetic)モードの１つの図である。
【図４ｂ】図１のレンズ内部の３つのＴＥＭモードの１つの図である。
【図４ｃ】図１のレンズ内部の３つのＴＥＭモードの１つの図である。
【図５】レンズ有り及び無しで図1のシステムによりオブジェクトを照らした場合の結果に関するプロットである。
【図６】図１のシステムによりオブジェクトをイメージ化した場合の結果に関するプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、第１に波でオブジェクトを照らすシステムに、また、第２に波でオブジェクトをイメージ化するシステムに関する。
【００１６】
以下にオブジェクトを照らすシステムを記載する。オブジェクトをイメージ化するシステムはこの記載の後に記載する。
【００１７】
波は如何なるタイプの波でもよい。音波、電磁波、光学波であり得る。少なくとも変換器に関する僅かな相違を伴うことで、システムは各タイプの波に適応させることができる。変換器は、実際、波の一つのタイプに関して特定の波長バンド幅ΔλＴに通常適合される。
【００１８】
図１を参照して、以下、電磁波に適合されたシステムを例示する実施の形態１を記載する。
【００１９】
オブジェクトを照らすためのシステムは、
・遠方界波ＷＦＦを近傍界波ＷＮＦに収束させるレンズ１０と、
・複数の変換器２０と、を備え、前記変換器は、個々にＴｊで示され（ｊは複数のうちの一つの変換器のインデックス番号）、かつ、レンズ１０に向けて遠方界波ＷＦＦを放射するために適合されており、また、
・前記変換器２０に接続され、かつ、信号ｔｊ（ｔ）をインデックス番号ｊの変換器Ｔｊに提供する制御ユニット３０を備える。
【００２０】
制御ユニット３０は、以下に基づいて信号ｔｊ（ｔ）を演算するように適合されている。
・例えば複数の点Ｐｉで要求されるオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）によって定義されるオブジェクト１に焦点が合わされる所望の近傍界波ＷＤＮＦ（ｉはインデックス番号）、及び、
・システム、例えば近傍界波ＷＮＦを点Ｐｉに焦点合わせするために設計された所定のフィルタｈｉｊ（ｔ）フィルタについての知識。
【００２１】
各点Ｐｉは前記オブジェクト１の表面２に帰属している。前記表面２は平面であってもそうでなくてもよい。
【００２２】
制御ユニット３０は、従って、以下の数式を演算する。
時間領域において、ｔｊ（ｔ）＝ｈｉｊ−１（ｔ）＊ｏｉ（ｔ）、又は (１)
周波数領域において、ｔｊ（ｔ）＝ＩＦＦＴ（Ｈｉｊ−１（ω）・Ｏｉ（ω））(２)
但し、
ｏｉ（ｔ）は、オブジェクト上の所望の近傍界波に対応するオブジェクト信号、
ｈｉｊ（ｔ）は、オブジェクトのインデックス番号ｉの点上に近傍界波の焦点を合わせるために設計された所定のフィルタ、
ｔは時間値、
＊はコンボリューション積の演算子、
Ｏｉ（ω）はオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）のフーリエ変換、
Ｈｉｊ（ω）は所定フィルタｈｉｊ（ｔ）のフーリエ変換、
ＩＦＦＴは逆フーリエ変換、また、
ωは、ｆが所望の近傍界波の周波数であるところの、２・π・ｆに等しい周波数脈動である。
【００２３】
上記の所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は多数の公知方法により決定することができる。
【００２４】
第１の変形によれば、上記の所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は遅延フィルタであり、その結果、上記（１）式は公知のビーム形成焦点合わせに対応する。
【００２５】
第２の変形例によれば、上記の所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は、変換器ｊと点Ｐｉとの間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）でそれら自身が演算される。
【００２６】
第３の変形例によれば、上記の所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は、時間的反転に関してとりわけＦＲ−２７４８１３７及びＷＯ−２００８／００７０２４において説明されているように、変換器ｊと点Ｐｉとの間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）の時間的反転ｇｉｊ（−ｔ）でそれら自身が演算される。
【００２７】
複数の変換器２０は、レンズ２０から離れており、かつ、レンズ２０に向けて遠方界波ＷＦＦを放射する。各変換器Ｔｊは制御ユニット３０により提供される信号ｔｊ（ｔ）の供給を受け、その結果、複数の変換器２０が遠方界波ＷＦＦを放射する。
【００２８】
前記複数のうちの一つの変換器Ｔｊは波長バンド幅ΔλＴを有する。
【００２９】
電磁波の場合には、変換器Ｔｊは電磁アンテナ素子である。電磁波は、３００ＧＨｚと３００ＭＨｚとの間の周波数に対応して、１ｍｍと１ｍとの間の波長λを例えば有している。
【００３０】
レンズ１０は、媒体１１と、前記媒体１１の中に組み込まれる複数の共振素子１２とを備える。媒体１１は、固体誘電材料とすることができ、また、活性材料を備えてもよい。
【００３１】
電磁波の場合には、共振素子１２は、伝導性のワイヤ、例えば金属又は銅のワイヤである。レンズ１０は、オブジェクト１に面する第１表面１０ａと前記第１表面と反対側の第２表面１０ｂとを伴う平行６面体形状を有してもよい。遠方界波ＷＦＦは、少なくとも、変換器２０と、レンズ１０の第２表面との間を伝播する。レンズ１０は、その遠方界波ＷＦＦを近傍界波ＷＮＦに変換する。近傍界波ＷＮＦは、少なくともレンズ１０の第１表面１０ａとオブジェクト１との間を伝播する。
【００３２】
共振素子１２は、レンズ１０の第１表面１０ａと第２表面１０ｂとの間に延在する。それらは（図２参照）、
・前記第１の距離ｄ１より短い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲと、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲとを有している。
【００３３】
図２の場合は、上記の方向は平面ＸＹの方向であり、また、上記他の方向はＺ方向である。
【００３４】
共振素子の共振波長λＲは、λｍｉｎとλｍａｘとの間に含まれ、例えば、２・ｌＲの倍数である。共振素子１２の長さＩＲは、凡そλ／２又はその倍数に等しく、従って、ファブリー・ペロー共振に対応している。
【００３５】
共振波長λＲは、変換器波長バンド幅ΔλＴにも含まれており、その結果、近傍界波ＷＮＦは前記λｍｉｎとλｍａｘとの間の所望の波長バンド幅ΔλＤの中に広がる。図３は、波長のこれらの間隔を表す。
【００３６】
共振素子１２は、第１の距離ｄ１より低い距離だけ互いに離れて配置されている。第１の距離はサブ波長距離であり、通常はλｍａｘ／５より短く、その結果、共振素子が互いに結合される。しかし、第１の距離ｄ１は、λｍａｘ／２０より短く、好ましくはλｍａｘ／５０より短く、その結果、共振素子が互いに極めて近接し、かつ、互いに高度に連結されていてもよい。
【００３７】
共振素子１２は、図２に示すように、Ｚ方向に第１表面１０ａから第２表面に延びる直線であり、かつ、Ｘ又はＹ方向に第１の距離ｄ１だけ互いに規則的に離れて配置されていてもよい。しかし、共振素子１２は異なる形状を有してもよく、互いに傾斜していてもよく、また、互いに不規則に離れて配置されていてもよい。
【００３８】
図２の場合、共振素子１２はＺ方向に長さＩＲを有している。それらは、第１表面１０ａに第１の端部１２ａを、また、第２表面１０ｂに第２の端部１２ｂを有しており、これらの平面１０ａ，１０ｂはＺ方向に凡そ垂直な平面である。第１の端部１２ａ及び第２の端１２ｂは、前記表面に小さなディスクのグリッドを形成する。これらのディスクは幅ｗＲを有しており、それらの中心は凡そ第１の距離ｄ１に等しい距離だけ近隣のディスクから間隔を置いて配置される。
【００３９】
共振素子１２の幅ｗＲは、ｄ１／５より短く、また、好ましくはｄ１／２０短い。従って、共振素子１２の幅ｗＲは極めて小さく、また、λｍａｘ／２５より短く、更に好ましくはλｍａｘ／１００より短い。
【００４０】
この種のレンズはワイヤ媒体としても公知である。ワイヤ導電素子１２を備えるこの種のワイヤ媒体では、磁場ベクトルＢと電界ベクトルＥがＺ方向に対して垂直であり、また、伝搬波ベクトルＫが前記Ｚ方向と共線的な伝播ベクトルである。ワイヤ媒体の内部において、電磁波は、Ｚ方向に沿って媒体１１内部を伝播する平面波である。
【００４１】
磁場ベクトルＢおよび電界ベクトルＥは、波節と波腹を伴い、前記媒体１１の内部でトランスバース・エレクトロマグネティックモード（ＴＥＭ）を有する。これらのＴＥＭモードはＸ及びＹ方向に沿ってサブ波長変化を有する。図４ａ、図４ｂ及び図４ｃは、３つの異なるモードに従う媒体１１内部の電界ベクトルＥの振幅変化の例を表している。各モードは、媒体１１内部に異なるパターンを有し、かつ、他のモードに対して直角である。磁場ベクトルＢ及び電界ベクトルＥのＺ成分は媒体１１内部においてゼロである。
【００４２】
媒体１１は従って異方性の媒体である。各ＴＥＭモードは同じ伝搬速度と同じ共振周波数を有している。それらは同じ位相速度を有し、また、ＴＥＭモードは分散するものではない。
【００４３】
近傍界波ＷＮＦは振幅及び位相の固有な組みを有するこれらのＴＥＭモードに分解し、その結果、近傍界波ＷＮＦは、レンズ１０内部の固有な特定スペクトルに、また、電界の特定の固有な時間的特徴(signature)に変換される。レンズは、固有な特定の方法に従って近傍界波をコード化する。
【００４４】
近傍界波空間解像度は、その後共振子間の第１の距離ｄ１及びレンズ１０内での損失により制限される。
【００４５】
ＴＥＭモードは横波数ｋｉを有しており、また、それらは貫通距離ｄｋまで媒体の外部を貫通する。
ｄｋ＝１／κ＝１／√（｜ｋｔ｜２−｜ｋ｜２）
但し、
ｋｔはＴＥＭモードの横波数、
ｋは自由空間波数、例えば、ｋ＝２・π・ｆ／ｃ、
ｆは波の周波数、また、
ｃは真空内での電磁波速度である。
【００４６】
ＴＥＭモード伝播のための長さは、共振素子１２の長さｌＲでなく、下記に等しい実効長さＬｅｆｆである。
Ｌｅｆｆ＝（２／κ）＋ｌＲ
【００４７】
この実効長さＬｅｆｆは、次に共振の条件を定義するために用いることができ（ファブリー・ペロー同様の条件のためにはＬｅｆｆ＝λ０／２）、また、以下の分散関係を与える。
ｆ０／ｆ＝１＋２／π・１／√｛（｜ｋｔ｜／ｋ０）２−（ｆ／ｆ０）２｝
但し、
ｆは共振周波数、
ｆ０はファブリー・ペロー共振周波数、
ｋｔはＴＥＭモードの横波数、また、
ｋ０はファブリー・ペロー波数である。
【００４８】
レンズ１０のＴＥＭモードは、エバネッセント波を生成するだけのサブ波長モードであり、遠方界までレンズの外側を伝播するものではない。
【００４９】
しかしながら、電界ベクトルＥのＺ成分ＥＺは、レンズ１０の長手方向の境界（第１表面１０ａ及び第２表面１０ｂの付近）においてゼロではない。この成分ＥＺは、内部ＴＥＭモードに連結される。それは、レンズ１０内部のＴＥＭモードに見合う程度の周期性を有し、かつ、遠方界波ＷＦＦとして放射される。
【００５０】
上記の連結は、従って、遠方界波ＷＦＦをレンズ１０の近傍界波ＷＮＦに変換し、また、その逆の変換を行う。このような連結又は変換は、あまり効率的ではなく、また、横波数ｋｔに反比例又は関連する。しかし、ＴＥＭモードは、非常に効率的であり、かつ、同じ横波数ｋｔと比例した品質因子Ｑを有する。この品質因子は、レンズ内のロスによって減少される。それから、レンズ内部の近傍界ＴＥＭモードを介して近傍界波ＷＮＦから伝送される信号が、遠方界波Ｗｆｆに放射され、また、その逆の放射が生ずる。近傍界波のコーディング又は特徴は、遠方界波内に見られることがある。
【００５１】
これは、近傍界波ＷＮＦがどのように、レンズ内部で特定の電界Ｅに変換され、次いでレンズから遠方界波ＷＦＦに放射されるか、つまり自由空間放射されるかを説明している。反対に、遠方界波ＷＦＦは、レンズのＴＥＭモードによって、レンズの内部又は近くで、近傍界波ＷＮＦにレンズ１０によって変形又は変換される。
【００５２】
上記のシステムは、更に、短いサブ波長の距離でレンズ１０と関連してオブジェクト１を配置するために適合された位置決め手段（図示せず）を備えている。オブジェクト１の表面２の１点Ｐｉは、従って、レンズ（少なくともレンズの共振素子１２）から第２の距離ｄ２の位置に配置される。前記第２の距離はサブ波長距離であり、かつ、λｍａｘ／５より短い。
【００５３】
第２の距離ｄ２は、λｍａｘ／２０より、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短くてもよく、その結果、オブジェクト１の点Ｐｉはレンズ１０に非常に近接し、また、近傍界波ＷＮＦによって照らされる。
【００５４】
オブジェクトを照らすためのこの種のシステムは、オブジェクト１上に所望の近傍界波ＷＤＮＦを焦点合わせし、或いは前記所望の近傍界波ＷＤＮＦでオブジェクト１を照らすこととしてもよい。オブジェクト１の点Ｐｉは、異なる所望の近傍界波ＷＤＮＦで同時に全て照らされることとしてもよい。
【００５５】
点Ｐｉは、夫々から互いにサブ波長の距離、即ち、λｍａｘ／２０より、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い所定の距離だけ離れている。
【００５６】
レンズのこの種のふるまいを示すために実験を行った。
【００５７】
Ｎ×Ｎ（Ｎ＝２０）の平行な導電性ワイヤの正方形周期的格子を構成した。各ワイヤは、３ｍｍの直径又は幅ｗＲと、Ｚ方向における４０ｃｍの長さｌＲとを有している。横方向（ＸＹ平面）におけるワイヤ間の第１の距離ｄ１は１．２ｃｍである。従って、ワイヤは、互いに、λ／６６より短い第１の距離だけ離れている。媒体１１は空気である。
【００５８】
アンテナ素子（小さい横方向電気双極子）は、複数の点Ｐｉにおいて、レンズから２ｍｍの第２の距離ｄ２だけ離れて置かれている。
【００５９】
初期の学習ステップの間、アンテナ素子には、各点Ｐｉに対して３００ＭＨｚ周辺を中心とする５ｎｓのパルスが供給される。遠方界波の中で変換器２０によって受信される変換器信号ｔｉｊ（ｔ）は、点Ｐｉと変換器Ｔｊの間にインパルス応答にｇｉｊ（ｔ）を与える（ｇｉｊ（ｔ）＝ｔｉｊ（ｔ））。レンズのＴＥＭモードへの放射せられた信号の分解は独特であり、その結果、インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）又はそのフーリエ変換は点Ｐｉの素子の位置に依存し、特有の特徴を与える。
【００６０】
次に、照明ステップの間、時間反転実験を実施するために、先の信号の時間的反転である変換信号ｔｉｊ（ｔ）（ｔｉｊ（ｔ）＝ｇｉｊ（−ｔ））が、ここでは変換器２０に供給される。図５のプロットは、レンズから２ｍｍの位置に定期的に整列配置された複数の点Ｐｉ（プロットの横座標又はｘ軸）で受信された信号振幅（プロットの縦軸又はｙ軸）を示す。第１の曲線５１は、レンズ有りでの受信振幅を示す。
【００６１】
これは、λ／２５の波長幅Δの焦点スポットが経験されたことを実証している。近傍界波ＷＮＦのこの種の焦点合わせは、従って、異なる無相関な値で各位置Ｐｉを照らすために適用される。第２の曲線５２は、レンズなしで受信された振幅を示す。
【００６２】
オブジェクトを照らすためのこの種のシステムは、遠方界変換器２０と近傍界オブジェクト１の間に同時に複数のデータを正確に送信するために用いることができる。
【００６３】
以下、ここに、光学波に適応するシステムを例示する第２実施形態について説明する。
【００６４】
この第２実施形態のシステムは、第１実施形態と類似しており、また、同様に機能する。以下、相違点だけを説明する。
【００６５】
変換器２０は、光の遠方界波ＷＦＦを放射するために適合されたフォトエミッタである。
【００６６】
共振素子１２は、遠方界波ＷＦＦの波長より短い、例えば５０ｎｍより短いサイズ又は幅ｗＲを有する小さな導電素子である。この種の小さな導電素子は、入射遠方界波ＷＦＦと相互に影響し合う共振周波数をも有しており、また、修正近傍界波ＷＮＦを屈折させる。
【００６７】
この種の導電素子は、ナノ粒子であってもよい。
【００６８】
上記の導電素子は、第１波長λ１で波を受信し、前記第１波長とは異なる第２波長λ２で波を放射するように適合された活性物質で構成することができる。この種の活性物質は、量子ドット、又は染料、又は蛍光分子等でであってもよい。
【００６９】
オブジェクトを照らすためのこの種のシステムは、サブ波長解像度を伴う光波の焦点合わせのために、例えば、２０ｎｍより小さい、好ましくは１０ｎｍより小さい解像度のために用いることができる。このシステムは、近傍界波の中で、単一の点を、又は同時に複数の点を、又はイメージを伴う完全な面を照射することができる。
【００７０】
このため、オブジェクトを照らすこの種のシステムは、例えば半導体デバイスを正確かつ迅速にエッチングするために用いることができる。
【００７１】
以下、音波に適応するシステムを例示する第３実施形態を説明する。
【００７２】
音響サブ波長レンズ１０は、第１の側から第２の側への複数の孔を有する空気中の剛性構造とすることができる。上記の孔はヘルムホルツ共鳴を有し、かつ、レンズ１０の共振素子１２であり、その一方で、上記の剛性構造は媒体１１である。例えば、厚さ１０ｃｍの構造を有することで、１５００Ｈｚ周辺のモードを伴うレンズが提供される。
【００７３】
この種の音響レンズ１０は、ワイヤ媒体電磁レンズのように振る舞い、サブ波長近傍界波ＷＮＦを近傍界波の時間的及びスペクトル的サインを備える放射遠方界波ＷＦＦに、またそれらを相互に、変換する。
【００７４】
以下、オブジェクトをイメージ化するためのシステムについて説明する。
【００７５】
図１にも関連しつつ、電磁波に適応するシステムを例示している第１実施形態について説明する。
【００７６】
このシステムは、オブジェクトを照らすためのシステムと非常に類似しており、波が逆方向に伝播する。それは、
・近傍界波ＷＮＦを遠方界波ＷＦＦに発散させるためのレンズ１０と、
・レンズ１０から遠方界波ＷＦＦを受信するために適合された複数の変換器２０と、
・前記変換器に接続され、当該変換器から信号ｔｊ（ｔ）の供給を受け、それによって、オブジェクトに属する複数の点Ｐｉでの近傍界波ＷＮＦを決定し、前記オブジェクトのイメージを取得する制御ユニット３０と、を備えている。
【００７７】
各位置は、オブジェクト１の表面２に属している。点Ｐｉは、お互いからサブ波長の距離だけ離れている。
【００７８】
システムは、レンズ１０の少なくとも一つの共振素子１２から第２の距離ｄ２だけ離れた位置でレンズ１０との関係でオブジェクト１を位置決めするために適合された位置決め手段（図示せず）を更に備えている。第２の距離ｄ２は、短い距離であって、本発明の第１実施形態に関して、同じ条件を確認する。
【００７９】
システムは、更に放射手段を備えている。
【００８０】
第１の変形によれば、近傍界波ＷＮＦは、オブジェクト１によって間接的に放射せられる。放射手段はオブジェクト１に向けて放射波を放射し、近傍界波ＷＮＦは、オブジェクトからレンズ１０に向けて反映又は屈折させられる。放射波及び近傍界波は、λｍｉｎとλｍａｘの間の波長を有している。
【００８１】
第２の変形によれば、近傍界波ＷＮＦは、オブジェクト１によって直接放射せられる。放射手段はオブジェクト１に接続され、オブジェクト１自身が、λｍｉｎとλｍａｘの間の波長を有する近傍界波ＷＮＦを放射する。
【００８２】
オブジェクト１は、レンズ１０に向けて直接的又は間接的に近傍界波ＷＮＦを放射する。レンズ１０は、上述した通り、レンズのＴＥＭモードによってこの種の近傍界波ＷＮＦを遠方界波ＷＦＦに変換又は変性する。
【００８３】
レンズは、第１実施形態のものと同一である。
【００８４】
複数の変換器２０は、レンズから離れており、レンズ１０から遠方界波ＷＦＦを受信する。各変換器Ｔｊは、制御ユニット３０に対して変換器信号ｔｊ（ｔ）を分配する。
【００８５】
制御ユニット３０は、以下の式に従って、各点Ｐｉでのオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）を演算する。
ｏｉ（ｔ）＝ｈｉｊ（ｔ）＊ｔｊ（ｔ）
但し、
ｈｉｊ（ｔ）はインデックス番号ｉの点上の近傍界波を決定するために設計された所定のフィルタであり、この種のフィルタは、上述した通り初期学習ステップにおいて決定される。
また、＊はコンボリューション積の演算子である。
【００８６】
オブジェクトのイメージは、次いで、オブジェクト信号ｏｉ（ｔ）の起点時の値ｏｉ（０）で構築される。
【００８７】
レンズのイメージ化能力を実演するために他の実験が実行された。
【００８８】
全ての点Ｐｉのアンテナ素子と共に、同じ正方形の周期的格子又はグリッドが用いられる。インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）を決定するために同じ学習ステップが用いられ、また、制御ユニット３０において所定のフィルタが用いられる。所定のフィルタｈｉｊ（ｔ）は、例えばインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）と等しい。
【００８９】
次いで、異なる所定の励起がレンズ１０前方の各位置Ｐｉで生成され、また、制御ユニット３０が、オブジェクト信号ｏｉ（ｔ）と、オブジェクト１のイメージ値を演算する。図６のプロットにおいて、ｘ軸はオブジェクト上の複数の点Ｐｉであり、また、ｙ軸は信号の振幅である。図６の点６１は前記励起を表しており、また、図６の曲線６２は演算されたオブジェクト１のイメージを表している。
【００９０】
これらの点と曲線との良好な一致は、システムが、無相関なピクセルを備えるオブジェクト１の正確なイメージを演算し得ること、その結果イメージがλ／８０より小さい解像度を有することを実証する。
【００９１】
オブジェクトをイメージ化するこの種のシステムは、従って、電子顕微鏡として小さなオブジェクトを正確にイメージ化するために用いることができる。しかしながら、走査型トンネル効果顕微鏡において不可欠であるところ、この種のシステムでは先端（ｔｉｐ）をオブジェクトの表面上方に移動させる必要がない。
【００９２】
イメージ化のためのシステムの第２実施形態は、光学波に適合させてもよい。この種の光学システムは、上述した電磁装置と比較して同様の変化を有する。
【００９３】
イメージ化のためのシステムの第３実施形態は、音波に適合させてもよい。
【００９４】
前述した実施形態及び変形の全ての改良として、システムは、レンズ１０に組み込まれ、かつ、制御ユニット３０に接続される少なくとも一つのレンズ変換器を備えてもよい。
【００９５】
このレンズ変換器は、レンズ１０の特性を修正するために制御ユニットによって提供されるレンズ信号ｌ（ｔ）の供給を受けてもよい。例えば、電磁装置の場合は、レンズ変換器は、要求通りにＴＥＭモードを修正するレンズ１０内部で電界を生成することができる。
【００９６】
このレンズ変換器は、レンズ１０内部で情報を回収するために制御ユニット３０にレンズ信号ｌ（ｔ）を提供することもできる。この種のレンズ信号は他の変換器が扱われるように制御ユニットによって用いられてもよい。例えば、オブジェクトを構築するイメージはこの種の追加情報により改良することとしてもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
・遠方界波を近傍界波に収束させるレンズを備え、
前記レンズは、媒体と、当該媒体内に組み込まれる複数の共振素子とを備え、
各共振素子は媒体内で他の共振素子から第１の距離ｄ１に満たない距離だけ離されており、かつ、
・前記第１の距離ｄ１より短い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲと、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲとを有し、
・前記レンズから離れた複数の変換器を備え、前記複数の変換器は変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、かつ、インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）に基づいてレンズに向けて遠方界波を放射するために適合されており、また、
・前記変換器に接続された制御ユニットを備え、前記制御ユニットは変換器に対してインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）を提供して、その結果、その信号に対応する遠方界波を変換器が放射し、かつ、所望の近傍界波をレンズが生成し、前記近傍界波はオブジェクトに属する少なくともインデックス番号ｉの複数の点Ｐｉに焦点が合わされ、その結果、前記所望の近傍界波により前記オブジェクトが照射され、
そこにおいて、
・共振波長λＲは変換器波長バンド幅ΔλＴ内のλｍｉｎとλｍａｘの間から成り、その結果、近傍界波はλｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤに広がり、
・第１の距離ｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合され、かつ、
・当該システムは、第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離にオブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉを位置決めするために適合された位置決め手段を更に備え、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短い、
波によりオブジェクトを照らすためのシステム。
【請求項２】
上記所望の近傍界波は前記複数の点上に同時に焦点が合わされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記幅ｗＲはｄ１／５より短く、また、好ましくはｄ１／２０より短い、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
上記第１の距離ｄ１はλｍａｘ／２０より短く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
上記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／２０より短く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
上記共振素子の長さｌＲは概ねλＲ／２又はその倍数に等しい、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
上記共振素子は複数の長さを有し、その結果、レンズがλｍｉｎとλｍａｘの間に複数の共振波長λＲを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記レンズに組み込まれた少なくとも一つのレンズ変換器を更に備え、前記レンズ変換器がレンズ信号ｌ（ｔ）の供給を受け、上記制御ユニットが、前記レンズ変換器に接続され、かつ、前記レンズ信号ｌ（ｔ）を供給する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
上記制御ユニットが、以下の式
時間領域において、 ｔｊ（ｔ）＝ｈｉｊ−１（ｔ）＊ｏｉ（ｔ）
周波数領域において、ｔｊ（ｔ）＝ＩＦＦＴ（Ｈｉｊ−１（ω）・Ｏｉ（ω））
の何れか一つにより、インデックス番号ｊの変換器の信号ｔｊ（ｔ）を計算し、
但し、
ｏｉ（ｔ）は、オブジェクト上の上記所望の近傍界波に対応するオブジェクト信号、
ｈｉｊ（ｔ）は、オブジェクトのインデックス番号ｉの点上に上記近傍界波の焦点を合わせるために設計された所定フィルタ、
ｔは時間値、
＊はコンボリューション積の演算子、
Ｏｉ（ω）はオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）のフーリエ変換、
Ｈｉｊ（ω）は所定フィルタｈｉｊ（ｔ）のフーリエ変換、
ＩＦＦＴは逆フーリエ変換、また、
ωは、ｆが上記所望の近傍界波の周波数であるところの、２・π・ｆに等しい周波数脈動である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
上記所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は、
・上記制御ユニットがビーム形成式を演算するように遅延フィルタ、
・オブジェクトのインデックス番号ｉの点とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）に基づいて決定されるフィルタ、及び
・オブジェクトのインデックス番号ｉの位置とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）の時間的反転ｇｉｊ（−ｔ）、
のうちの一つである、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
上記インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、インデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に少なくとも一つの校正変換器が置かれ、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器との間で少なくとも校正信号が交換される初期学習ステップの間に決定される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
上記インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、コンピュータで作動中のシミュレーションツールがシステムのモデルで満たされる初期学習ステップの間に決定され、前記モデルはインデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に置かれた少なくとも一つの校正変換器を備え、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器との間で少なくとも校正信号が交換される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
上記変換器が電磁遠方界波を放射するために適合された電磁アンテナ素子であり、また、上記共振素子が電磁遠方界波を受信して電磁近傍界波を放射するために適合された導電ワイヤである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
上記変換器が光の遠方界波を放射するために適合されたフォトエミッタであり、また、上記共振素子が、前記光の遠方界波を受信し、かつ、光の近傍界波を放射するために適合された導電素子である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
上記導電素子は５０ｎｍより狭い幅ｗＲを有するナノ粒子又は導電素子である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
上記導電素子は第１の波長λ１の波を受信し、かつ、前記第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の波を放射するために適合された活性物質を備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記活性物質は、量子ドット、染料、及び蛍光分子のうちの一つである、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
・近傍界波を遠方界波に発散させるためのレンズを備え、
前記レンズは、媒体と、当該媒体内に組み込まれる複数の共振素子とを備え、
各共振素子は他の共振素子から第１の距離ｄ１に満たない距離だけ離されており、かつ、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲと、
・前記第１の距離ｄ１より短い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲとを有し、
・前記レンズから離れた複数の変換器を備え、前記複数の変換器は変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、また、レンズから遠方界波を受け取り、かつ、前記遠方界波を表すインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）を提供するために適合されており、また、
・前記変換器に接続された制御ユニットを備え、当該制御ユニットは、前記変換器からインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）の供給を受け、かつ、それらによってオブジェクトに属するインデックス番号ｉの複数の点Ｐｉにおける近傍界波を決定し、その結果、前記オブジェクトのイメージを取得するように適合されており、
そこにおいて、
・共振波長λＲは変換器波長バンド幅ΔλＴの内のλｍｉｎとλｍａｘの間から成り、その結果、遠方界波はλｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤに広がり、
・第１のｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合され、かつ、
・当該システムは、第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離にオブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉを位置決めするために適合された位置決め手段を更に備え、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短い、
波によりオブジェクトをイメージ化するためのシステム。
【請求項１９】
上記近傍界波は、前記複数の点上で同時に決定される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
上記幅ｗＲはｄ１／５より短く、また、好ましくはｄ１／２０より短い、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
上記第１の距離ｄ１はλｍａｘ／２０より低く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
上記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／２０より短く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
上記共振素子の長さｌＲは概ねλＲ／２又はその倍数に等しい、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２４】
上記共振素子は複数の長さを有し、その結果、レンズがλｍｉｎとλｍａｘの間に複数の共振波長λＲを有する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２５】
前記オブジェクトに向けてλｍｉｎとλｍａｘの間からなる波長を有する波を放射するための放射手段を更に備え、その結果、近傍界波が前記オブジェクトから屈折され又は反射され、前記近傍界波が、λｍｉｎとλｍａｘの間からなる波長を備え、かつ、レンズによって遠方界波に発散される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２６】
前記オブジェクトに接続された放射手段を更に備え、その結果、λｍｉｎとλｍａｘの間からなる波長を備え、かつ、レンズによって遠方界波に発散される近傍界波をオブジェクトそれ自身が放射する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２７】
前記レンズに組み込まれた少なくとも一つのレンズ変換器を更に備え、前記レンズ変換器がレンズ信号ｌ（ｔ）の供給を受け、上記制御ユニットが、前記レンズ変換器に接続され、かつ、前記レンズ信号ｌ（ｔ）を供給する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２８】
上記制御ユニットが、
・変換器から信号ｔｊ（ｔ）を受信し、
・下記の式
ｏｉ（ｔ）＝ｈｉｊ（ｔ）＊ｔｊ（ｔ）
に従ってインデックス番号ｉの点の各々のオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）を計算し、
但し、
ｈｉｊ（ｔ）はインデックス番号ｉの点上の近傍界波を決定するために設計された所定のフィルタであり、
＊はコンボリューション積の演算子であり、また、
・インデックス番号ｉの点の各々のオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）の起点時間の値ｏｉ（０）によりオブジェクトのイメージを構築する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２９】
上記所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は、
・制御ユニットがビーム形成式を演算するように遅延フィルタ、
・オブジェクトのインデックス番号ｉの位置とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）に基づいて決定されるフィルタ、及び
・オブジェクトのインデックス番号ｉの位置とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）の時間的反転ｇｉｊ（−ｔ）、
のうちの一つである、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
上記インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、インデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に少なくとも一つの校正変換器が置かれ、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器の間で少なくとも校正信号が交換される初期学習ステップの間に決定される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
上記インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、コンピュータで作動中のシミュレーションツールがシステムのモデルで満たされる初期学習ステップの間に決定され、前記モデルはインデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に置かれた少なくとも一つの校正変換器を備え、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器との間で少なくとも校正信号が交換される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３２】
上記変換器が電磁遠方界波を受信するために適合された電磁アンテナ素子であり、また、上記共振素子が電磁近傍界波を受信して電磁遠方界波を放射するために適合された導電ワイヤである、請求項１８に記載のシステム。
【請求項３３】
上記変換器が光の遠方界波を受信するのに適したフォトレシーバであり、また、上記共振素子が、前記光の近傍界波を受信し、かつ、光の遠方界波を放射するために適合された導電素子である、請求項１８のシステム。
【請求項３４】
上記導電素子は５０ｎｍより狭い幅ｗＲを有するナノ粒子又は導電素子である、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
上記導電素子は第１の波長λ１の波を受信し、かつ、前記第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の波を放射するのに適した活性物質を備える、請求項３４のシステム。
【請求項３６】
前記活性物質は、量子ドット、染料、及び蛍光分子のうちの一つである、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
・遠方界波を近傍界波に収束させるためのレンズを形成するために媒体の内部に共振素子が組み込まれ、前記共振素子は媒体内で他の共振素子から第１の距離ｄ１に満たない距離だけ離されており、かつ、
・前記第１の距離ｄ１より短い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲと、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲとを有し、前記共振波長λＲはλｍｉｎとλｍａｘの間から成り、また、第１の距離ｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合され、
・第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離にオブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉが位置決めされ、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短く、
・複数の変換器が前記レンズから離れて位置決めされ、前記複数の変換器は、λｍｉｎとλｍａｘを備える変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、かつ、インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）に基づいてレンズに向かう遠方界波を放射するように適合されており、また、
・インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）が変換器に提供され、その結果、変換器がその信号に対応する遠方界波を放射し、かつ、レンズが所望の近傍界波を生成し、
前記近傍界波は、λｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤの中に含まれる波長を有し、かつ、前記オブジェクトに属するインデックス番号ｉの少なくとも複数の点Ｐｉに焦点が合わされ、その結果、当該所望の近傍界波によって前記オブジェクトが照らされる、
波でオブジェクトを照らすための方法。
【請求項３８】
・オブジェクトは近傍界波を放射し、かつ、
・近傍界波を遠方界波に発散させるレンズを形成するために媒体内部に共振素子が組み込まれ、前記共振素子は、第１の距離ｄ１より短い距離だけ媒体内で他の共振素子から間隔を置いて配置されており、かつ、
・前記第１の距離ｄ１より狭い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲと、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲと、を備え、前記共振波長λＲはλｍｉｎとλｍａｘの間に含まれ、また、第１の距離ｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合され、また、前記遠方界波はλｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤの中に含まれる波長を有し、
・オブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉは、第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離だけ離れたところに配置され、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短く、
・複数の変換器は前記レンズから離れて配置され、前記複数の変換器は、λｍｉｎとλｍａｘを備える変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、かつ、レンズから遠方界波を受信するために、また、前記遠方界波を表すインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）を提供するために、適合されており、また、
・インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）は、オブジェクトに属するインデックス番号ｉの複数の点Ｐｉで、それらによって近傍界波を決定し、その結果、前記オブジェクトのイメージを取得するために、制御ユニットに提供される、
波でオブジェクトをイメージ化するための方法。
【請求項１】
・遠方界波を近傍界波に収束させるレンズを備え、
前記レンズは、媒体と、当該媒体内に組み込まれる複数の共振素子とを備え、
各共振素子は媒体内で他の共振素子から第１の距離ｄ１に満たない距離だけ離されており、かつ、
・前記第１の距離ｄ１より短い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲと、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲとを有し、
・前記レンズから離れた複数の変換器を備え、前記複数の変換器は変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、かつ、インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）に基づいてレンズに向けて遠方界波を放射するために適合されており、また、
・前記変換器に接続された制御ユニットを備え、前記制御ユニットは変換器に対してインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）を提供して、その結果、その信号に対応する遠方界波を変換器が放射し、かつ、所望の近傍界波をレンズが生成し、前記近傍界波はオブジェクトに属する少なくともインデックス番号ｉの複数の点Ｐｉに焦点が合わされ、その結果、前記所望の近傍界波により前記オブジェクトが照射され、
そこにおいて、
・共振波長λＲは変換器波長バンド幅ΔλＴ内のλｍｉｎとλｍａｘの間から成り、その結果、近傍界波はλｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤに広がり、
・第１の距離ｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合され、かつ、
・当該システムは、第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離にオブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉを位置決めするために適合された位置決め手段を更に備え、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短い、
波によりオブジェクトを照らすためのシステム。
【請求項２】
上記所望の近傍界波は前記複数の点上に同時に焦点が合わされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記幅ｗＲはｄ１／５より短く、また、好ましくはｄ１／２０より短い、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
上記第１の距離ｄ１はλｍａｘ／２０より短く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
上記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／２０より短く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
上記共振素子の長さｌＲは概ねλＲ／２又はその倍数に等しい、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
上記共振素子は複数の長さを有し、その結果、レンズがλｍｉｎとλｍａｘの間に複数の共振波長λＲを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記レンズに組み込まれた少なくとも一つのレンズ変換器を更に備え、前記レンズ変換器がレンズ信号ｌ（ｔ）の供給を受け、上記制御ユニットが、前記レンズ変換器に接続され、かつ、前記レンズ信号ｌ（ｔ）を供給する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
上記制御ユニットが、以下の式
時間領域において、 ｔｊ（ｔ）＝ｈｉｊ−１（ｔ）＊ｏｉ（ｔ）
周波数領域において、ｔｊ（ｔ）＝ＩＦＦＴ（Ｈｉｊ−１（ω）・Ｏｉ（ω））
の何れか一つにより、インデックス番号ｊの変換器の信号ｔｊ（ｔ）を計算し、
但し、
ｏｉ（ｔ）は、オブジェクト上の上記所望の近傍界波に対応するオブジェクト信号、
ｈｉｊ（ｔ）は、オブジェクトのインデックス番号ｉの点上に上記近傍界波の焦点を合わせるために設計された所定フィルタ、
ｔは時間値、
＊はコンボリューション積の演算子、
Ｏｉ（ω）はオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）のフーリエ変換、
Ｈｉｊ（ω）は所定フィルタｈｉｊ（ｔ）のフーリエ変換、
ＩＦＦＴは逆フーリエ変換、また、
ωは、ｆが上記所望の近傍界波の周波数であるところの、２・π・ｆに等しい周波数脈動である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
上記所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は、
・上記制御ユニットがビーム形成式を演算するように遅延フィルタ、
・オブジェクトのインデックス番号ｉの点とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）に基づいて決定されるフィルタ、及び
・オブジェクトのインデックス番号ｉの位置とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）の時間的反転ｇｉｊ（−ｔ）、
のうちの一つである、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
上記インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、インデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に少なくとも一つの校正変換器が置かれ、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器との間で少なくとも校正信号が交換される初期学習ステップの間に決定される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
上記インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、コンピュータで作動中のシミュレーションツールがシステムのモデルで満たされる初期学習ステップの間に決定され、前記モデルはインデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に置かれた少なくとも一つの校正変換器を備え、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器との間で少なくとも校正信号が交換される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
上記変換器が電磁遠方界波を放射するために適合された電磁アンテナ素子であり、また、上記共振素子が電磁遠方界波を受信して電磁近傍界波を放射するために適合された導電ワイヤである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
上記変換器が光の遠方界波を放射するために適合されたフォトエミッタであり、また、上記共振素子が、前記光の遠方界波を受信し、かつ、光の近傍界波を放射するために適合された導電素子である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
上記導電素子は５０ｎｍより狭い幅ｗＲを有するナノ粒子又は導電素子である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
上記導電素子は第１の波長λ１の波を受信し、かつ、前記第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の波を放射するために適合された活性物質を備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記活性物質は、量子ドット、染料、及び蛍光分子のうちの一つである、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
・近傍界波を遠方界波に発散させるためのレンズを備え、
前記レンズは、媒体と、当該媒体内に組み込まれる複数の共振素子とを備え、
各共振素子は他の共振素子から第１の距離ｄ１に満たない距離だけ離されており、かつ、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲと、
・前記第１の距離ｄ１より短い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲとを有し、
・前記レンズから離れた複数の変換器を備え、前記複数の変換器は変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、また、レンズから遠方界波を受け取り、かつ、前記遠方界波を表すインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）を提供するために適合されており、また、
・前記変換器に接続された制御ユニットを備え、当該制御ユニットは、前記変換器からインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）の供給を受け、かつ、それらによってオブジェクトに属するインデックス番号ｉの複数の点Ｐｉにおける近傍界波を決定し、その結果、前記オブジェクトのイメージを取得するように適合されており、
そこにおいて、
・共振波長λＲは変換器波長バンド幅ΔλＴの内のλｍｉｎとλｍａｘの間から成り、その結果、遠方界波はλｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤに広がり、
・第１のｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合され、かつ、
・当該システムは、第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離にオブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉを位置決めするために適合された位置決め手段を更に備え、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短い、
波によりオブジェクトをイメージ化するためのシステム。
【請求項１９】
上記近傍界波は、前記複数の点上で同時に決定される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
上記幅ｗＲはｄ１／５より短く、また、好ましくはｄ１／２０より短い、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
上記第１の距離ｄ１はλｍａｘ／２０より低く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
上記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／２０より短く、また、好ましくはλｍａｘ／５０より短い、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
上記共振素子の長さｌＲは概ねλＲ／２又はその倍数に等しい、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２４】
上記共振素子は複数の長さを有し、その結果、レンズがλｍｉｎとλｍａｘの間に複数の共振波長λＲを有する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２５】
前記オブジェクトに向けてλｍｉｎとλｍａｘの間からなる波長を有する波を放射するための放射手段を更に備え、その結果、近傍界波が前記オブジェクトから屈折され又は反射され、前記近傍界波が、λｍｉｎとλｍａｘの間からなる波長を備え、かつ、レンズによって遠方界波に発散される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２６】
前記オブジェクトに接続された放射手段を更に備え、その結果、λｍｉｎとλｍａｘの間からなる波長を備え、かつ、レンズによって遠方界波に発散される近傍界波をオブジェクトそれ自身が放射する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２７】
前記レンズに組み込まれた少なくとも一つのレンズ変換器を更に備え、前記レンズ変換器がレンズ信号ｌ（ｔ）の供給を受け、上記制御ユニットが、前記レンズ変換器に接続され、かつ、前記レンズ信号ｌ（ｔ）を供給する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２８】
上記制御ユニットが、
・変換器から信号ｔｊ（ｔ）を受信し、
・下記の式
ｏｉ（ｔ）＝ｈｉｊ（ｔ）＊ｔｊ（ｔ）
に従ってインデックス番号ｉの点の各々のオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）を計算し、
但し、
ｈｉｊ（ｔ）はインデックス番号ｉの点上の近傍界波を決定するために設計された所定のフィルタであり、
＊はコンボリューション積の演算子であり、また、
・インデックス番号ｉの点の各々のオブジェクト信号ｏｉ（ｔ）の起点時間の値ｏｉ（０）によりオブジェクトのイメージを構築する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２９】
上記所定フィルタｈｉｊ（ｔ）は、
・制御ユニットがビーム形成式を演算するように遅延フィルタ、
・オブジェクトのインデックス番号ｉの位置とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）に基づいて決定されるフィルタ、及び
・オブジェクトのインデックス番号ｉの位置とインデックス番号ｊの変換器との間のインパルス応答ｇｉｊ（ｔ）の時間的反転ｇｉｊ（−ｔ）、
のうちの一つである、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
上記インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、インデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に少なくとも一つの校正変換器が置かれ、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器の間で少なくとも校正信号が交換される初期学習ステップの間に決定される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
上記インパルス応答ｇｉｊ（ｔ）は、コンピュータで作動中のシミュレーションツールがシステムのモデルで満たされる初期学習ステップの間に決定され、前記モデルはインデックス番号ｉの前記点の各々においてオブジェクトの場所内に置かれた少なくとも一つの校正変換器を備え、かつ、前記校正変換器とインデックス番号ｊの変換器との間で少なくとも校正信号が交換される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３２】
上記変換器が電磁遠方界波を受信するために適合された電磁アンテナ素子であり、また、上記共振素子が電磁近傍界波を受信して電磁遠方界波を放射するために適合された導電ワイヤである、請求項１８に記載のシステム。
【請求項３３】
上記変換器が光の遠方界波を受信するのに適したフォトレシーバであり、また、上記共振素子が、前記光の近傍界波を受信し、かつ、光の遠方界波を放射するために適合された導電素子である、請求項１８のシステム。
【請求項３４】
上記導電素子は５０ｎｍより狭い幅ｗＲを有するナノ粒子又は導電素子である、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
上記導電素子は第１の波長λ１の波を受信し、かつ、前記第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の波を放射するのに適した活性物質を備える、請求項３４のシステム。
【請求項３６】
前記活性物質は、量子ドット、染料、及び蛍光分子のうちの一つである、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
・遠方界波を近傍界波に収束させるためのレンズを形成するために媒体の内部に共振素子が組み込まれ、前記共振素子は媒体内で他の共振素子から第１の距離ｄ１に満たない距離だけ離されており、かつ、
・前記第１の距離ｄ１より短い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲと、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲとを有し、前記共振波長λＲはλｍｉｎとλｍａｘの間から成り、また、第１の距離ｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合され、
・第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離にオブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉが位置決めされ、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短く、
・複数の変換器が前記レンズから離れて位置決めされ、前記複数の変換器は、λｍｉｎとλｍａｘを備える変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、かつ、インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）に基づいてレンズに向かう遠方界波を放射するように適合されており、また、
・インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）が変換器に提供され、その結果、変換器がその信号に対応する遠方界波を放射し、かつ、レンズが所望の近傍界波を生成し、
前記近傍界波は、λｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤの中に含まれる波長を有し、かつ、前記オブジェクトに属するインデックス番号ｉの少なくとも複数の点Ｐｉに焦点が合わされ、その結果、当該所望の近傍界波によって前記オブジェクトが照らされる、
波でオブジェクトを照らすための方法。
【請求項３８】
・オブジェクトは近傍界波を放射し、かつ、
・近傍界波を遠方界波に発散させるレンズを形成するために媒体内部に共振素子が組み込まれ、前記共振素子は、第１の距離ｄ１より短い距離だけ媒体内で他の共振素子から間隔を置いて配置されており、かつ、
・前記第１の距離ｄ１より狭い、近隣の共振素子に向かう方向の幅ｗＲと、
・他の方向の長さｌＲと、
・共振波長λＲに対応する共振周波数ｆＲと、を備え、前記共振波長λＲはλｍｉｎとλｍａｘの間に含まれ、また、第１の距離ｄ１はλｍａｘ／５より短く、その結果、前記共振素子が互いに結合され、また、前記遠方界波はλｍｉｎとλｍａｘの間の所望の波長バンド幅ΔλＤの中に含まれる波長を有し、
・オブジェクトの少なくとも一つの点Ｐｉは、第２の距離ｄ２より短い少なくとも一つの共振素子の距離だけ離れたところに配置され、前記第２の距離ｄ２はλｍａｘ／５より短く、
・複数の変換器は前記レンズから離れて配置され、前記複数の変換器は、λｍｉｎとλｍａｘを備える変換器波長バンド幅ΔλＴを有し、かつ、レンズから遠方界波を受信するために、また、前記遠方界波を表すインデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）を提供するために、適合されており、また、
・インデックス番号ｊの信号ｔｊ（ｔ）は、オブジェクトに属するインデックス番号ｉの複数の点Ｐｉで、それらによって近傍界波を決定し、その結果、前記オブジェクトのイメージを取得するために、制御ユニットに提供される、
波でオブジェクトをイメージ化するための方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１３−５２０９０４（Ｐ２０１３−５２０９０４Ａ）
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５４４２７（Ｐ２０１２−５５４４２７）
【出願日】平成２２年２月２２日（２０１０．２．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０００６２６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０１７０２
【国際公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（５０９０１１４００）サントル ナシオナル デ ラ ルシェルシュ シアンティフィク セエヌエールエス (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２２日（２０１０．２．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０００６２６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０１７０２
【国際公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（５０９０１１４００）サントル ナシオナル デ ラ ルシェルシュ シアンティフィク セエヌエールエス (2)
【Ｆターム（参考）】
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