JP2006106029A - 複合顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、対物レンズ及びＳＰＭユニットの切り替えするときにＳＰＭユニットに影響を及ぼすことがなくスムーズに切り替え動作をすること。
【解決手段】各レボルバ穴「１」〜「５」とこれらレボルバ穴「１」〜「５」に取り付けられた各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４との各取り付け位置の情報に従ってＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触しない回転方向にレボルバ４を回転制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、試料の光学像の情報を測定する光学顕微鏡と試料の物性情報を測定する走査型プローブ顕微鏡（以下、ＳＰＭと称する）とを有する複合顕微鏡に係わり、光学顕微鏡の対物レンズ及びＳＰＭにおける探針などを備えたＳＰＭユニットを光学顕微鏡のレボルバに取り付けて対物レンズとＳＰＭユニットとの切り替えを行う複合顕微鏡に関する。

ＳＰＭは、ｎｍのオーダーで試料の凹凸を測定することのできる非常に分解能の高い測定器であるが、その反面、観察領域が狭い。このような事から複合顕微鏡では、通常、低倍率の光学顕微鏡で試料を観察し、この光学顕微鏡で観察される光学像からＳＰＭの観察領域の特定を行い、この特定された観察領域をＳＰＭにより測定を行う。

特許文献１は、通常の光学顕微鏡の対物レンズとＳＰＭの一つである走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）のＳＴＭ検出部とをレボルバに取り付け、このレボルバの回転により対物レンズとＳＴＭ検出部とを切り替え、対物レンズ又はＳＴＭ検出部を試料に対峙させて観察を行うことを開示している。ＳＴＭ検出部には、電気的信号を供給するためのケーブルが接続されている。このケーブルは、レボルバを回転させて対物レンズとＳＴＭ検出部とを切り替えるときに試料等に影響を及ぼすことがないように、特許文献１中の図面第５図に示すようにレボルバから巻き取り機構を介して引き出されるケーブルに対して一定の張力で引き出し及び巻き取りを行うようにしてＳＴＭ検出部と巻き取り機構との間のケーブルの長さを保っている。なお、レボルバから引き出されるケーブルの張力により対物レンズの位置出しに悪影響を及ぼす可能性があるので、特許文献１は、対物レンズとＳＴＭ検出部とが位置決めできる移動機構にレボルバが支持されていることが開示されている。
特許第２６９６１０６号公報

特許文献１では、レボルバを回転させて各対物レンズ及びＳＴＭ検出部を切り替える場合、通常の対物レンズのみを接続した状態と違い、レボルバを１回転させると、その時点でレボルバにケーブルが絡んだり、ケーブルが試料に接触するなどの不具合が起こる。又、例えばＳＴＭ検出部自体が大きかったり、一部に突出部を備えていた場合、レボルバを回転させた際に、筐体のコラム等にぶつかり、それにより切り替えに支障が出る等の可能性も考えられる。

又、特許文献１では、移動機構を動かす必要が有るため、精密な位置合わせを行った試料の位置がずれる可能性がある。又、通常の光学顕微鏡にＳＴＭ検出部を保持する部分を付加するので、その分複雑な構成が必要になり、装置全体が大型化する。

本発明は、対物レンズを通して試料の光学像を測定する光学顕微鏡と、走査型プローブ顕微鏡ユニットにより試料の物性情報を測定する走査型プローブ顕微鏡とを有し、対物レンズ及び走査型プローブ顕微鏡ユニットをレボルバに取り付け、レボルバの回転により対物レンズ又は走査型プローブ顕微鏡ユニットのいずれか一方を試料に対峙するように切り替え動作する複合顕微鏡において、対物レンズ及び走査型プローブ顕微鏡ユニットの切り替え動作時に、走査型プローブ顕微鏡ユニットが予め設定された移動禁止経路を通過させずにレボルバの回転を制御する切替え制御部を具備した複合顕微鏡である。

本発明は、簡単な構成で、対物レンズ及びＳＰＭユニットの切り替えするときにＳＰＭユニットに影響を及ぼすことなくスムーズに切り替え動作が行える複合顕微鏡を提供することを目的とする。

以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は複合顕微鏡の主要部の構成図を示す。コ字形状の筐体１の下部には、ステージ２が設けられている。このステージ２は、焦準ハンドルの回転操作に応じて昇降する。このステージ２上には、試料３が載置される。

筐体１の上部には、レボルバ４が回転可能に設けられている。このレボルバ４には、複数の対物レンズ、例えば４つの対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５と、１つのＳＰＭユニット５−４が取り付けられている。これら対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５は、互いに倍率が異なっている。これら対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５は、試料３の光学像を測定する光学顕微鏡、例えば走査型レーザー顕微鏡、落射型顕微鏡、透過型顕微鏡、偏向顕微鏡、干渉顕微鏡等の観察に用いられる。

ＳＰＭユニット５−４は、試料３の三次元の形状情報を含む物性情報を測定する。図２はＳＰＭユニット５−４の構成図を示す。スキャナ６の下部には、カンチレバー７が設けられている。このカンチレバー７の先端部には、探針８が設けられている。スキャナ６は、探針８を試料３の表面上に走査させる。カンチレバー７の先端部の上方には、光源９及び２分割フォトダイオード等の光検出器１０が設けられている。光源９から放射された光は、カンチレバー７の先端部における探針８を設けた背面側に照射する。光検出器１０は、カンチレバー７の先端部の背面側で反射した光を受光する。

探針８がスキャナ６によって試料３の表面上を走査するとき、カンチレバー７は、試料３の表面形状の状態に応じて撓みを生じる。この状態で、光源９から放射された光がカンチレバー７の背面側に照射されると、カンチレバー７の撓みに応じてカンチレバー７の先端部の背面側で反射する光の反射角に微小な変化が生じる。光検出器１０は、カンチレバー７の背面側で反射した光の反射角の微小な変化を検出し、この微小な反射角の変化に応じた光電変換を行って変位信号として出力する。

ＳＰＭユニット５−４には、ケーブル１１が接続されている。ＳＰＭユニット５−４は、ケーブル１１を通してＳＰＭ測定の動作制御に必要な信号が入力され、かつ試料３の表面形状の状態に応じた変位信号を出力する。しかるに、ＳＰＭユニット５−４から出力された変位信号を解析処理することにより試料３の三次元の表面形状などを含む物性情報が測定される。

レボルバ４は、回転動作することにより各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５又はＳＰＭユニット５−４のうちいずれか１つを試料３に対峙させる。試料３に対峙させる各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５又はＳＰＭユニット５−４は、光学顕微鏡の光軸上に設定される。なお、レボルバ４は、回転動作するので、各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の移動経路は、円形の軌跡を辿る。

ここで、レボルバ４は、図３に示すように例えば５つのレボルバ穴「１」〜「５」が設けられている。このうちレボルバ穴「１」に対物レンズ５−１、レボルバ穴「２」に対物レンズ５−２、レボルバ穴「３」に対物レンズ５−３、レボルバ穴「４」にＳＰＭユニット５−４、レボルバ穴「５」に対物レンズ５−５がそれぞれ取り付けられている。

切替え制御部１２は、各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の切り替え動作時に、ＳＰＭユニット５−４が予め設定された移動禁止経路、すなわちＳＰＭユニット５−４を筐体１に接触させない移動禁止経路を通過させない回転方向にレボルバ４の回転動作を制御する。この切替え制御部１２には、ＣＰＵを有し、キーボードやマウス等の操作部１３が接続され、かつ登録部１４とレボルバ回転制御部１５とを有する。

操作部１３は、オペレータの操作によって所望の観察に必要な各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５又はＳＰＭユニット５−４に切り替えるための切り替え指示や、レボルバ４の各レボルバ穴「１」〜「５」に取り付ける各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の各取り付け位置の情報を予め登録するための登録指示を行う。この操作部１３は、レボルバ４を回転させて各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４を切り替えるための操作ボックスのスイッチであってもよいし、パーソナルコンピュータに接続されたモニタ画面上のアイコン等などであってもよい。

登録部１４は、レボルバ４の各レボルバ穴「１」〜「５」と、これらレボルバ穴「１」〜「５」に取り付ける各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の各取り付け位置の情報をテーブル化して予め記憶する。図４は登録部１４に記憶された取り付け位置の情報のテーブル１６の模式図を示す。このテーブル１６には、レボルバ穴「１」に対物レンズ５−１、レボルバ穴「２」に対物レンズ５−２、レボルバ穴「３」に対物レンズ５−３、レボルバ穴「４」にＳＰＭユニット５−４、レボルバ穴「５」に対物レンズ５−５がそれぞれ対応付けらている情報が記憶されている。

レボルバ回転制御部１５は、登録部１４に登録された各レボルバ穴「１」〜「５」と、これらレボルバ穴「１」〜「５」に取り付けられた各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４との各取り付け位置の情報に従ってＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触しないようにレボルバ４を回転させるためにレボルバ４のモータを駆動制御する。

次に、上記の如く構成された複合顕微鏡の切り替え動作（レボルバの回転動作）について図５に示す切り替え制御フローチャートに従って説明する。

図３に示すように例えばレボルバ穴「１」に対物レンズ５−１、レボルバ穴「２」に対物レンズ５−２、レボルバ穴「３」に対物レンズ５−３、レボルバ穴「４」にＳＰＭユニット５−４、レボルバ穴「５」に対物レンズ５−５がそれぞれ取り付けられている。これらレボルバ穴「１」〜「５」と各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の各取り付け位置との関係の情報は、オペレータによって予め操作部１３から入力される。

切替え制御部１２は、操作部１３から入力された各レボルバ穴「１」〜「５」と各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の各取り付け位置との関係の情報を登録部１４に登録し、例えば図４に示すような取り付け位置の情報のテーブル１６を記憶する。

このような各レボルバ穴「１」〜「５」と各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の各取り付け位置との関係を有する状態で、例えばレボルバ穴「１」が選択されて同レボルバ穴「１」が光学顕微鏡の光軸上に配置されている（ステップ＃１）。従って、対物レンズ５−１が光学顕微鏡の光軸上に配置され、試料３に対峙している。この状態であれば、対物レンズ５−１を通して光学顕微鏡により試料３の光学像が測定できる。

この状態で、オペレータによって操作部１３から対物レンズ５−２に切り替える指示すなわちレボルバ穴「２」に切り替える指示が入力されると、レボルバ回転制御部１５は、ステップ＃２からステップ＃３に移り、レボルバ４を図３に示す矢印Ａ方向（レボルバ４を上方から見て左回転方向）に回転させ、レボルバ穴「５」を光軸上に配置し、さらに続けてステップ＃４〜＃６を実行してレボルバ４を矢印Ａ方向に回転し続けて各レボルバ穴「４」「３」を順次光軸上に配置し、最終的にレボルバ穴「２」を光軸上に配置する。

このようにレボルバ穴「１」からレボルバ穴「２」に切り替える場合、レボルバ４を矢印Ａ方向に自動的に回転させることによりレボルバ穴「４」に取り付けられたＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触することがない。すなわち、レボルバ穴「１」が光軸上に配置されている状態からレボルバ４を矢印Ｂ方向に回転させると、ＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触するが、このような移動禁止経路上にＳＰＭユニット５−４が移動することはない。

又、レボルバ穴「１」からレボルバ穴「３」に切り替える場合、レボルバ回転制御部１５は、ステップ＃２からステップ＃７に移り、レボルバ４を図３に示す矢印Ａ方向に回転させてレボルバ穴「５」を光軸上に配置し、さらに続けてステップ＃８、＃９を実行してレボルバ４を矢印Ａ方向に回転し続けて最終的にレボルバ穴「３」を光軸上に配置する。この場合もレボルバ穴「４」に取り付けられたＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触することがない。

又、レボルバ穴「１」からレボルバ穴「４」に切り替える場合、レボルバ回転制御部１５は、ステップ＃２からステップ＃１０に移り、レボルバ４を図３に示す矢印Ａ方向に回転させてレボルバ穴「５」を光軸上に配置し、続けてステップ＃１１を実行してレボルバ４を矢印Ａ方向に回転し続けて最終的にレボルバ穴「４」を光軸上に配置する。この場合もレボルバ穴「４」に取り付けられたＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触することがない。このレボルバ穴「４」には、ＳＰＭユニット５−４が取り付けられているので、このＳＰＭユニット５−４によって試料３の三次元の表面形状などを含む物性情報が測定される。

又、レボルバ穴「１」からレボルバ穴「５」に切り替える場合、レボルバ回転制御部１５は、ステップ＃２からステップ＃１２に移り、レボルバ４を図３に示す矢印Ａ方向に回転させてレボルバ穴「５」を光軸上に配置する。この場合もレボルバ穴「４」に取り付けられたＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触することがない。

次に、レボルバ穴「４」すなわちＳＰＭユニット５−４が図６に示すように光学顕微鏡の光軸上に配置されている状態で、各レボルバ穴「１」「２」「３」「５」に切り替えるときの動作について図７に示す切り替え制御フローチャートに従って説明する。

レボルバ穴「４」からレボルバ穴「１」に切り替える場合、レボルバ回転制御部１５は、ステップ＃２からステップ＃１３に移り、レボルバ４を図６に示す矢印Ｂ方向に回転させてレボルバ穴「５」を光軸上に配置し、続けてステップ＃１４を実行してレボルバ４を矢印Ａ方向に回転し続けて最終的にレボルバ穴「１」を光軸上に配置する。この場合もレボルバ穴「４」に取り付けられたＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触することがない。

又、レボルバ穴「４」からレボルバ穴「２」に切り替える場合、レボルバ回転制御部１５は、ステップ＃２からステップ＃１５に移り、レボルバ４を矢印Ａ方向に回転させてレボルバ穴「３」を光軸上に配置し、続けてステップ＃１６を実行してレボルバ４を矢印Ｂ方向に回転し続けて最終的にレボルバ穴「２」を光軸上に配置する。この場合もレボルバ穴「４」に取り付けられたＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触することがない。

又、レボルバ穴「４」からレボルバ穴「３」に切り替える場合、レボルバ回転制御部１５は、ステップ＃２からステップ＃１７に移り、レボルバ４を矢印Ｂ方向に回転させてレボルバ穴「３」を光軸上に配置する。この場合もレボルバ穴「４」に取り付けられたＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触することがない。

又、レボルバ穴「４」からレボルバ穴「５」に切り替える場合、レボルバ回転制御部１５は、ステップ＃２からステップ＃１８に移り、レボルバ４を矢印Ｂ方向に回転させてレボルバ穴「５」を光軸上に配置する。この場合もレボルバ穴「４」に取り付けられたＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触することがない。

このように上記第１の実施の形態によれば、各レボルバ穴「１」〜「５」とこれらレボルバ穴「１」〜「５」に取り付けられた各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４との各取り付け位置の情報に従ってＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触しない回転方向にレボルバ４を回転制御する。

これにより、レボルバ４にＳＰＭユニット５−４を取り付けた複合顕微鏡において、簡単な機構にて、ケーブル１１の長さを一定に保ち、筐体１に接触しないように各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の切り替えができる。各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４を切り替えるとき、レボルバ４を１回転することがないので、ケーブル１１がレボルバ４に絡んだり、試料３に接触するなどの不具合も生じない。従って、ＳＰＭユニット５−４の形状が大きかったり、一部に突起があっても、ＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触することがない。

レボルバ４の回転は、図５及び図７に示す各切り替え制御フローチャートのプログラムを処理すればよいので、顕微鏡の構成が複雑化したり、大型化することもない。しかるに、複合顕微鏡の形状上の設計の自由度も広がる。

又、図５及び図７に示す各切り替え制御フローチャートに従った各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の切り替えであれば、これら各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４間の切り替えを最短の移動経路で行え、効率的に各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４間の切り替えができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

図８は複合顕微鏡の主要部の構成図を示す。第１と第２の通過センサ２０、２１が設けられている。第１及び第２の通過センサ２０、２１は、例えば筐体１に設けられている。第１と第２の通過センサ２０、２１は、それぞれレボルバ４の回転によってＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触し得る移動経路に進入する直前の位置でＳＰＭユニット５−４を検出する。

第１の通過センサ２０は、レボルバ４が矢印Ａ方向に回転にしているときにＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触し得る移動経路に進入する直前の位置でＳＰＭユニット５−４を検出する。第２の通過センサ２１は、レボルバ４が矢印Ｂ方向に回転にしているときにＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触し得る移動経路に進入する直前の位置でＳＰＭユニット５−４を検出する。

第１及び第２の通過センサ２０、２１は、例えば接触センサ又は非接触センサである。接触センサであれば、ワイヤタッチセンサ等である。非接触センサであれば、例えば光学式等である。

なお、第１及び第２の通過センサ２０、２１は、ＳＰＭユニット５−４を検出するが、各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５を検出することはない。すなわち、各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５とＳＰＭユニット５−４とは、それぞれ外形の大きさが異なり、ＳＰＭユニット５−４の外形の方が各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５の外形よりも大きく形成されている。従って、第１及び第２の通過センサ２０、２１は、各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５とＳＰＭユニット５−４とは、それぞれ外形の大きさの相違からＳＰＭユニット５−４を検出し、各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５を検出することはない。

切替え制御部１２は、第１又は第２の通過センサ２０、２１のうちいずれか一方からＳＰＭユニット５−４の検出信号が出力された場合、その検出信号を入力したときにレボルバ４の回転を停止又は逆回転させる。

次に、上記の如く構成された複合顕微鏡の切り替え動作について図９に示す切り替え制御フローチャートに従って説明する。

オペレータによって操作部１３から各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５又はＳＰＭユニット５−４への切り替え指示が入力されると、切替え制御部１２は、ステップ＃２０において、切り替え指示された各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５又はＳＰＭユニット５−４に切り替えるためにレボルバ４を矢印Ａ方向又は矢印Ｂ方向に回転させる。

これと共に切替え制御部１２は、ステップ＃２１において、第１又は第２の通過センサ２０、２１からの検出信号を入力するか否かを判断する。この判断の結果、第１及び第２の両通過センサ２０、２１からの検出信号を入力しなければ、切替え制御部１２は、ステップ＃２２に移り、最短の移動距離の方向で各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５又はＳＰＭユニット５−４に切り替える。例えば、レボルバ穴「１」からレボルバ穴「４」に切り替える場合、切替え制御部１２は、レボルバ４を図８に示す矢印Ａ方向に回転させてレボルバ穴「５」を介してレボルバ穴「４」を光軸上に配置する。

第１及び第２の通過センサ２０、２１からの検出信号を入力するか否かの判断の結果、第１又は第２の通過センサ２０、２１からの検出信号を入力すれば、切替え制御部１２は、ステップ＃２４又は＃２６に移る。

例えば第１の通過センサ２０からの検出信号を入力すれば、切替え制御部１２は、ステップ＃２４に移り、ＳＰＭユニット５−４がレボルバ４の矢印Ａ方向への回転時に筐体１に接触し得る移動経路に進入する直前の位置まで移動していると判断し、この判断時にレボルバ４に対して回転の停止の指示を発するか、又は逆回転（矢印Ｂ方向への回転）の指示を発する。

この後、レボルバ４が回転停止、又は逆回転し、切り替え指示された各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５又はＳＰＭユニット５−４が光軸上に配置されると、切替え制御部１２は、ステップ＃２５において切り替えを完了する。

一方、第２の通過センサ２１からの検出信号を入力すれば、切替え制御部１２は、ステップ＃２６に移り、ＳＰＭユニット５−４がレボルバ４の矢印Ｂ方向への回転時に筐体１に接触し得る移動経路に進入する直前の位置まで移動していると判断し、この判断時にレボルバ４に対して回転の停止の指示を発するか、又は逆回転（矢印Ａ方向への回転）の指示を発する。

この後、レボルバ４が回転停止、又は逆回転し、切り替え指示された各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５又はＳＰＭユニット５−４が光軸上に配置されると、切替え制御部１２は、ステップ＃２７において切り替えを完了する。

例えば、図８に示すようにレボルバ穴「１」が光軸上に配置されている状態で、レボルバ穴「３」を光軸上に配置するように切り替える場合、レボルバ４が矢印Ｂ方向に回転すると、第２の通過センサ２１は、ＳＰＭユニット５−４がレボルバ４の矢印Ｂ方向への回転時に筐体１に接触し得る移動経路に進入する直前の位置まで移動していることを検出してその検出信号を出力する。

切替え制御部１２は、ステップ＃２６において、第２の通過センサ２１から出力される検出信号を入力し、この入力時にレボルバ４に対して回転の停止の指示を発するか、又は逆回転（矢印Ａ方向への回転）の指示を発する。

ここでは、レボルバ４は、矢印Ａ方向に逆回転してレボルバ穴「３」を光軸上に配置し、ステップ＃２７において切り替えを完了する。

このように上記第２の実施の形態によれば、レボルバ４の回転によってＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触する移動経路に進入しようとする直前の位置でＳＰＭユニット５−４を検出する第１と第２の通過センサ２０、２１を設け、第１又は第２の通過センサ２０、２１のうちいずれか一方からＳＰＭユニット５−４の検出信号が出力された場合、その検出信号を入力したときにレボルバ４の回転を停止又は逆回転させる。

これにより、上記第１の実施の形態と同様に、簡単な機構にて、ケーブル１１の長さを一定に保ち、筐体１に接触しないように各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の切り替えができる。各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４を切り替えるとき、レボルバ４を１回転することがないので、ケーブル１１がレボルバ４に絡んだり、試料３に接触するなどの不具合も生じない。従って、ＳＰＭユニット５−４の形状が大きかったり、一部に突起があっても、ＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触することがない。

又、上記第１の実施の形態のように各レボルバ穴「１」〜「５」と各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の各取り付け位置との関係の情報を取り付け位置の情報のテーブル１６として登録する必要がない。

上記第２の実施の形態の変形例について説明する。

操作部１３は、例えば図１０に示すように回転方向指示部としてのレボルバ４の回転ボタンとして正回転ボタン２２と、逆回転ボタン２３とを設けている。

切替え制御部１２は、操作部１３の正回転ボタン２２が操作されると、レボルバ４を例えば矢印Ａ方向に回転させ、逆回転ボタン２３が操作されると、レボルバ４を例えば矢印Ｂ方向に回転させる。

このような操作部１３を設けても、第１又は第２の通過センサ２０、２１のうちいずれか一方からＳＰＭユニット５−４の検出信号が出力された場合、切替え制御部１２は、第１又は第２の通過センサ２０、２１からの検出信号を入力したときにレボルバ４の回転を停止又は逆回転させて、筐体１に接触しないように各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の切り替えができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

図１１及び図１２は複合顕微鏡の主要部の構成図を示すもので、図１１は側面図、図１２は上面図を示す。この複合顕微鏡は、上記第１の実施の形態における切替え制御部１２及び操作部１３を除いて手動によりレボルバ４を回転させて各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の切り替えを行う機構を有する。筐体１には、ＳＰＭユニット５−４が予め設定された移動禁止経路、すなわちＳＰＭユニット５−４を筐体１に接触させない移動禁止経路に通過させないようにレボルバ４の手動による回転を規制する規制部材としての各ストッパ３０、３１が設けられている。

これらストッパ３０、３１は、それぞれＳＰＭユニット５−４と接触することでレボルバ４の回転を阻止する。一方のストッパ３０は、レボルバ４が矢印Ａ方向に回転したときのＳＰＭユニット５−４と接触することでレボルバ４の回転を規制する。他方のストッパ３１は、レボルバ４が矢印Ｂ方向に回転したときのＳＰＭユニット５−４と接触することでレボルバ４の回転を規制する。これらストッパ３０、３１は、例えば弾性部材である樹脂等により形成されている。又は、これらストッパ３０、３１は、金属等により成るベース部材上に弾性部材である樹脂等を設けて形成してもよい。ＳＰＭユニット５−４が接触するのは、樹脂の部分である。

なお、各ストッパ３０、３１は、それぞれＳＰＭユニット５−４に接触するが、各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５には接触しないように設けられている。

このような構成であれば、オペレータが手動によりレボルバ４を回転させて各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の切り替えを行う。このとき、レボルバ４を矢印Ａ方向に回転させた場合、ＳＰＭユニット５−４がストッパ３０に接触すると、ＳＰＭユニット５−４がストッパ３０に移動を規制され、レボルバ４を矢印Ａ方向に回転させることが不可能になる。

一方、レボルバ４を矢印Ｂ方向に回転させた場合、ＳＰＭユニット５−４がストッパ３１に接触すると、ＳＰＭユニット５−４がストッパ３１に移動を止められてレボルバ４を矢印Ｂ方向に回転させることが不可能になる。

従って、手動によりレボルバ４を回転させて各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の切り替えを行う機構であっても、上記第１の実施の形態と同様に、簡単な機構にて、ケーブル１１の長さを一定に保ち、筐体１に接触しないように各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４の切り替えができる。各対物レンズ５−１、５−２、５−３、５−５及びＳＰＭユニット５−４を切り替えるとき、レボルバ４を１回転することがないので、ケーブル１１がレボルバ４に絡んだり、試料３に接触するなどの不具合も生じない。ＳＰＭユニット５−４の形状が大きかったり、一部に突起があっても、ＳＰＭユニット５−４が筐体１に接触することがない。

なお、規制部材として各ストッパ３０、３１を用いたが、これに限らず、ＳＰＭユニット５−４に接触してレボルバ４の回転を規制するものであれば、例えばピンでもよい。規制部材は、板状に形成されたものや、棒状に形成されていてもよい。

上記第３の実施の形態の変形例について説明する。

上記第３の実施の形態は、手動によりレボルバ４を回転させる構成であるが、切替え制御部を備えて自動によりレボルバ４を回転させてもよい。この場合、切替え制御部は、ＳＰＭユニット５−４が各ストッパ３０、３１に接触すると、このときのレボルバ４のモータに加わる負荷の増加を検出してＳＰＭユニット５−４が各ストッパ３０、３１に接触したことを判断し、レボルバ４の回転を停止又は逆回転させる。

又、上記第３の実施の形態は、例えば図１０に示すようなレボルバ４の正回転ボタン２２と逆回転ボタン２３とを設け、例えば正回転ボタン２２の操作によりレボルバ４が例えば矢印Ａ方向に回転したときに、ＳＰＭユニット５−４がストッパ３０に接触すると、このときのレボルバ４のモータに加わる負荷の増加を検出してレボルバ４の回転を停止又は逆回転させてもよい。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、次のように変形してもよい。

例えば、ＳＰＭユニット５−４がレボルバ４に取り付けられ、かつＳＰＭユニット５−４に切り替わったことを判別したり、その設定を行ってもよい。又、ＳＰＭユニット５−４を示すボタンを設け、このボタンを押すことにより制御の切り替えを行うようにしてもよい。

上記第２の実施の形態では、第１及び第２の通過センサ２０、２１を用いているが、これらを上記第３の実施の形態に示す各ストッパ３０、３１に代えてもよい。この場合、切替え制御部１２は、ＳＰＭユニット５−４が各ストッパ３０又は３１に接触したときのレボルバ４のモータに加わる負荷の増加からＳＰＭユニット５−４がストッパ３０又は３１に接触したことを判断し、このときにレボルバ４の回転を停止又は逆回転させる。

本発明は、ＳＰＭユニット５−４を筐体１に接触しないように二重の保護策をとってもよく、例えば上記第１の実施の形態に図１１及び図１２に示すような各ストッパ３０又は３１を設けてもよい。

ＳＰＭユニット５−４の移動禁止経路は、筐体１と接触するところに限らず、例えば外部部品と干渉するところがあれば、当該ＳＰＭユニット５−４の移動経路を任意に移動禁止経路に設定してもよい。

以下、本発明の他の特徴とするところについて説明する。

本発明において前記通過センサは、前記レボルバの回転によって前記走査型プローブ顕微鏡ユニットが左回転方向又は右回転方向への移動により前記移動禁止経路に通過しようとするところを検出することを特徴とする請求項６記載の複合顕微鏡である。

本発明において前記通過センサは、接触センサ又は非接触センサであることを特徴とする請求項６記載の複合顕微鏡である。

本発明において前記レボルバを正転又は逆回転させる指示を行うための回転方向指示部を有し、前記切替え制御部は、前記回転方向指示部により指示された正転又は逆回転の指示に従って前記レボルバを回転制御し、前記通過センサから出力された検出信号を入力したときに、前記レボルバの回転を停止又は逆回転させることを特徴とする請求項１記載の複合顕微鏡である。

本発明に係る複合顕微鏡の第１の実施の形態の主要部を示す構成図。 同複合顕微鏡におけるＳＰＭユニットの構成図。 同複合顕微鏡における各レボルバ穴と各対物レンズ及びＳＰＭユニットとの取り付け位置関係を示す図。 同複合顕微鏡における登録部に記憶された取り付け位置の情報のテーブルの模式図。 同複合顕微鏡における切り替え制御フローチャート。 同複合顕微鏡におけるＳＰＭユニットが光学顕微鏡の光軸上に配置されている状態を示す図。 同複合顕微鏡における切り替え制御フローチャート。 本発明に係る複合顕微鏡の第２の実施の形態の主要部を示す構成図。 同複合顕微鏡における切り替え制御フローチャート。 同複合顕微鏡における操作部の変形列を示す図。 本発明に係る複合顕微鏡の第３の実施の形態の主要部を示す側面図。 同複合顕微鏡の上面図。

符号の説明

１：筐体、２：ステージ、３：試料、４：レボルバ、５−１，５−２，５−３，５−５：対物レンズ、５−４：ＳＰＭユニット、６：スキャナ、７：カンチレバー、８：探針、９：光源、１０：光検出器、１１：ケーブル、１２：切替え制御部、１３：操作部、１４：登録部、１５：レボルバ回転制御部、１６：取り付け位置の情報のテーブル、２０：第１の通過センサ、２１：第２の通過センサ、２２：正回転ボタン、２３：逆回転ボタン、３０，３１：ストッパ。

Claims (10)

1. 対物レンズを通して試料の光学像を測定する光学顕微鏡と、走査型プローブ顕微鏡ユニットにより前記試料の物性情報を測定する走査型プローブ顕微鏡とを有し、前記対物レンズ及び前記走査型プローブ顕微鏡ユニットをレボルバに取り付け、前記レボルバの回転により前記対物レンズ又は前記走査型プローブ顕微鏡ユニットのいずれか一方を前記試料に対峙するように切り替え動作する複合顕微鏡において、
   前記光学顕微鏡と前記走査型プローブ顕微鏡ユニットとを切り替える際、予め設定された移動禁止経路を前記走査型プローブ顕微鏡ユニットが通過しないように前記レボルバの回転を制御する切替え制御部、
   を具備したことを特徴とする複合顕微鏡。
2. 前記切替え制御部は、前記走査型プローブ顕微鏡ユニットが前記移動禁止経路を通過しない回転方向に前記レボルバを回転制御することを特徴とする請求項１記載の複合顕微鏡。
3. 前記切替え制御部は、前記走査型プローブ顕微鏡ユニットが前記移動禁止経路を通過しようとすると、前記レボルバの回転を停止又は逆回転させることを特徴とする請求項１記載の複合顕微鏡。
4. 前記切替え制御部は、前記レボルバに取り付ける前記対物レンズ及び前記走査型プローブ顕微鏡ユニットの各取り付け位置の情報を予め登録する登録部と、
   前記登録部に登録された前記各取り付け位置の情報に従って前記走査型プローブ顕微鏡ユニットが前記移動禁止経路を通過しないように回転方向に前記レボルバを回転制御するレボルバ回転制御部と、
   を有することを特徴とする請求項１記載の複合顕微鏡。
5. 前記対物レンズ又は前記走査型プローブ顕微鏡ユニットを前記試料に対峙するように切り替え指示するための操作部を有し、
   前記切替え制御部は、前記操作部からの前記切り替え指示と前記登録部に登録された前記各取り付け位置の情報とに基づいて前記レボルバの回転を停止又は逆回転させる、
   ことを特徴とする請求項４記載の複合顕微鏡。
6. 前記走査型プローブ顕微鏡ユニットが前記移動禁止経路を通過しようとするところを検出する通過センサを有し、
   前記切替え制御部は、前記通過センサから出力された検出信号を入力したときに、前記レボルバの回転を停止又は逆回転させる、
   ことを特徴とする請求項１記載の複合顕微鏡。
7. 対物レンズを通して試料の光学像を測定する光学顕微鏡と、走査型プローブ顕微鏡ユニットにより前記試料の物性情報を測定する走査型プローブ顕微鏡とを有し、前記対物レンズ及び前記走査型プローブ顕微鏡ユニットをレボルバに取り付け、前記レボルバの回転により前記対物レンズ又は前記走査型プローブ顕微鏡ユニットのいずれか一方を前記試料に対峙するように切り替え動作する複合顕微鏡において、
   前記走査型プローブ顕微鏡ユニットが移動禁止経路を通過するのを規制する規制部材、
   を具備したことを特徴とする複合顕微鏡。
8. 前記規制部材は、前記レボルバの回転によって前記走査型プローブ顕微鏡ユニットが左回転方向又は右回転方向に移動し、前記移動禁止経路に前記走査型プローブ顕微鏡ユニットが進入するのを規制するストッパである、
   ことを特徴とする請求項７記載の複合顕微鏡。
9. 前記走査型プローブ顕微鏡ユニットが前記規制部材に接触すると、前記レボルバの回転を停止又は逆回転させる切替え制御部、
   を有することを特徴とする請求項７記載の複合顕微鏡。
10. 前記試料を載置するステージと、
    前記対物レンズ及び前記走査型プローブ顕微鏡ユニットが取り付けられ、回転動作により前記対物レンズ又は前記走査型プローブ顕微鏡ユニットのいずれか一方を前記試料に対峙させる前記レボルバと、
    前記ステージと前記レボルバと対向支持するコ字形状の筐体とを有し、
    前記切替え制御部は、前記走査型プローブ顕微鏡ユニットを前記筐体に接触する前記移動禁止経路に通過させずに前記レボルバの回転方向を制御する、
    ことを特徴とする請求項１記載の複合顕微鏡。

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