複合顕微鏡および複合顕微鏡のケーブル支持装置
【課題】装着されるケーブル付きの付属機器に制約を生じることなく、安価で汎用性の高い複合顕微鏡を実現する。
【解決手段】レボルバ１５に対物レンズ１８と、ケーブル３１が接続されるＳＴＭ検出部３０を混在させて装着する複合顕微鏡１０において、レボルバ１５の回転中心軸１５ａの近傍でケーブル３１を保持するケーブル保持部材４３を設け、ＳＴＭ検出部３０に特別な改造等を必要とすることなく、低コストかつ高い汎用性にてレボルバ１５の回動時のケーブル３１の遊動による経路変動等によるケーブル３１やＳＴＭ検出部３０における好ましくない負荷の発生を防止する。
【解決手段】レボルバ１５に対物レンズ１８と、ケーブル３１が接続されるＳＴＭ検出部３０を混在させて装着する複合顕微鏡１０において、レボルバ１５の回転中心軸１５ａの近傍でケーブル３１を保持するケーブル保持部材４３を設け、ＳＴＭ検出部３０に特別な改造等を必要とすることなく、低コストかつ高い汎用性にてレボルバ１５の回動時のケーブル３１の遊動による経路変動等によるケーブル３１やＳＴＭ検出部３０における好ましくない負荷の発生を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合顕微鏡および複合顕微鏡のケーブル支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微小試料を観察できる光学顕微鏡と併用すべく、走査型プローブ顕微鏡等に代表されるような様々な計測器ユニットが小型化され、光学顕微鏡に装備されているレボルバに対して、一部の対物レンズの代わりに計測器ユニットを装着して使用される機会が増えてきた。
これにより光学顕微鏡の持つ観察方法に加えて、試料を様々な方法により観察することが可能となる。
【０００３】
しかし、計測器ユニットを装着するには計測器ユニットと外部に設けられたコントローラとの間で信号や電力のやり取りが必要であり、信号や電力の伝達を、ケーブル等を用いて行う場合が多い。
【０００４】
例えば、計測器ユニットとして、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）の一種である走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ検出部）と、一般的な光学顕微鏡を複合的に用いた複合顕微鏡として以下の特許文献１に開示された例がある。
【０００５】
ここで一般的なＳＴＭ（走査型トンネル顕微鏡）について説明する。
ＳＴＭは、ＳＴＭ検出部に装着されたカンチレバーと呼ばれる深針で試料面上を走査し、カンチレバーと試料間に発生するトンネル電流を用いて、原子レベルの３次元表面形状測定を可能とする顕微鏡である。
【０００６】
このＳＴＭ検出部にはＸＹＺの各軸方向に屈曲、伸縮可能な微動素子が搭載され、この微動素子にバイアス電圧を印加し、試料に対してＺ方向にアプローチしてある領域に達すると、カンチレバーと試料との間にトンネル電流が発生する。
【０００７】
そして、微動素子を用いてカンチレバーが試料面を走査し、例えば、カンチレバーと試料との間のトンネル電流値が一定になるようにフィードバックすることで試料の表面形状を画像化する。
このフィードバックはＳＴＭ検出部内の微動素子とコントローラの間で行うため、信号や電力のやり取りが必須で外部との間で信号等の伝達が必要となる。
【０００８】
このため、特許文献１では、レボルバ側に、複数の微動素子を駆動するためのリード線に接続された複数の接点と、カンチレバーに対する電圧印加のためのリード線に接続された接点を備えた支持部を固定する。
【０００９】
そして、微動素子およびカンチレバーを備え、支持部に着脱される微動素子ブロックの側には、前記支持部に対向する端面に、微動素子に接続される複数のコンタクトピンと、カンチレバーに接続されるコンタクトピンを配置し、微動素子ブロックが支持部に装着される際に、複数の微動素子を駆動するためのリード線に接続された接点と微動素子に接続される複数のコンタクトピン、およびカンチレバーに対する電圧印加のためのリード線に接続された接点とカンチレバーに接続されるコンタクトピンが同時に接触して導通状態となる構成としている。
【００１０】
このような特許文献１の構成によれば、外部との間における信号および電力のやり取りを接点方式によって実現することでＳＴＭ観察が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平２−６４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述の従来技術は接点方式であるため、例えばレボルバの回転時の衝撃や振動等の外的要因によって機器の動作が不安定となる懸念がある。
【００１３】
また、信号のやり取りにはコンタクトピンと接点を用いているが、微動素子の制御には高電圧の印加が必要であるため、接点接続部におけるＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）等のノイズ防止のためシールド対策が別途必要になり、コスト高になるという技術的課題もある。
【００１４】
さらに、計測機器の市場では、ケーブル付きの計測器ユニットが一般的であり、このような一般のケーブル付きの計測機器製品を、特許文献１のような接点接続機構に装着可能とするためには、計測機器の側に大規模な設計変更が必要となり、使用可能な計測機器製品が限定され、汎用性が低い。
【００１５】
本発明の目的は、装着されるケーブル付きの付属機器に制約を生じることなく、安価で汎用性の高い複合顕微鏡を実現することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の観点は、複数の対物レンズが着脱可能で回転可能なレボルバを備え、前記レボルバに付属機器が装着可能な複合顕微鏡であって、
前記付属機器に接続されたケーブルを前記レボルバの回転中心部に引き回すケーブル支持手段を具備した複合顕微鏡を提供する。
【００１７】
本発明の第２の観点は、複数の対物レンズが着脱可能で回転可能なレボルバに付属機器が装着される複合顕微鏡のケーブル支持装置であって、
前記付属機器に接続されるケーブルが挿通されるケーブル保持部材と、
前記付属機器が着脱自在に装着される前記レボルバの第１装着穴とは異なる第２装着穴に着脱自在に装着される基体部と、
一端部が前記基体部に支持され、他端部に前記ケーブル保持部材を保持し、当該ケーブル保持部材を前記レボルバの回転中心部に位置決めする支持アームと、
を含む複合顕微鏡のケーブル支持装置を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、装着されるケーブル付きの付属機器に制約を生じることなく、安価で汎用性の高い複合顕微鏡を実現することが可能な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態である複合顕微鏡の構成例を示す略側面図である。
【図２】本発明の一実施の形態である複合顕微鏡の構成例の一部を拡大して示す略側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態である複合顕微鏡の構成例の一部を、レボルバの軸方向からみた略平面図である。
【図４】本発明の一実施の形態の変形例である複合顕微鏡におけるケーブル支持装置の構成例を示す略側面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態である複合顕微鏡の構成例を示す一部破断略側面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態である複合顕微鏡におけるレボルバの構成例を示す略平面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態である複合顕微鏡の構成例を示す一部破断略側面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態である複合顕微鏡の構成例の一部を取り出して示す略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本実施の形態では、一態様として、対物レンズを複数装着可能で回転可能なレボルバと、顕微鏡と組み合わせて複合的に使用される付属機器と、付属機器を制御するためのケーブルと、付属機器から引き出されたケーブルをレボルバの回転中心で引き回し、ステージもしくはステージ上に配置された試料にケーブルが接触することを防止するための機構を備える。
【００２１】
このような構成によれば、既存の顕微鏡や付属機器等に大きな変更を加えることなく、安価で汎用性および信頼性の高い複合顕微鏡を提供することができる。
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
なお、以下の本実施の形態の説明では、各図において、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向は図示の通りとし、上下方向をＺ方向、Ｘ−Ｙ平面は水平面とする。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態である複合顕微鏡の構成例を示す略側面図である。
図２は、本発明の一実施の形態である複合顕微鏡の構成例の一部を拡大して示す略側面図である。
図３は、本発明の一実施の形態である複合顕微鏡の構成例の一部を、レボルバの軸方向からみた略平面図である。
【００２４】
図１に例示されるように、本実施の形態の複合顕微鏡１０は、ベース１１に立設された略逆Ｌ字形のコラム１２には鏡筒１６がＺ方向に設けられ、鏡筒１６の上端側には、接眼レンズ１７が傾斜して設けられている。
【００２５】
鏡筒１６の下端側を支持するコラム１２の下面には、Ｚ方向に所望の角度に傾斜した回転中心軸１５ａ（回転中心部）を有する略凸欠球形のレボルバ１５が回転自在に設けられている。
【００２６】
ベース１１における鏡筒１６の光軸上には、ＸＹステージ１３およびＺステージ１４が設けられ、Ｚステージ１４に載置される試料９０のＸ−Ｙ−Ｚの三次元的な変位による位置決めが可能になっている。
【００２７】
コラム１２には、例えばマイコン等で構成される内部コントローラ１９が設けられている。そして、この内部コントローラ１９が、外部に設けられたコントローラ２０からケーブル２１を介して指令を受けることにより、ＸＹステージ１３、Ｚステージ１４やレボルバ１５の変位動作の制御を行う構成となっている。
【００２８】
本実施の形態の場合、レボルバ１５には、図３に例示されるように、回転中心軸１５ａの回りの同心円上に、周方向に等間隔で複数のレンズ装着穴Ａ（第１装着穴）〜レンズ装着穴Ｆが設けられている。
【００２９】
これらのレンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆの各々の内周部には、図示しない雌ねじ部が、回転中心軸１５ａに対して放射状に傾斜した中心軸を持つように形成されており、所望の対物レンズ１８の基端部が螺着されることにより、当該対物レンズ１８を着脱自在に装着することが可能になっている。
【００３０】
なお、以下の説明では、対物レンズを総称する場合に対物レンズ１８と記し、個別の対物レンズについては対物レンズ１８ａ〜対物レンズ１８ｃ等と記す。
【００３１】
レンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆの中心軸の回転中心軸１５ａに対する傾斜角度は、回転中心軸１５ａのＺ軸方向に対する傾斜角度と一致するように構成され、これにより、レンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆの任意の一つが選択的に鏡筒１６の光軸（Ｚ軸）上に位置決めされたときに、選択された対物レンズ１８の光軸が、鏡筒１６の光軸（Ｚ軸）と一致する構成となっている。
【００３２】
本実施の形態の場合、一例として、レンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆのうち、レンズ装着穴Ａには、対物レンズ１８の代わりに、例えば、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）の一種である走査型トンネル顕微鏡のプローブ部分を構成するＳＴＭ検出部３０（付属機器）が、螺着されることによって着脱自在に装着されている。
【００３３】
なお、ＳＴＭ検出部３０は、一例であり、任意の走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）のプローブ部分であるＳＰＭ検出部を、ＳＴＭ検出部３０の代わりに装着することができる。
【００３４】
また、他のレンズ装着穴Ｂ〜レンズ装着穴Ｄの各々において、レンズ装着穴Ｂには倍率×１００の対物レンズ１８ａが装着され、レンズ装着穴Ｃには×２０の対物レンズ１８ｂが装着されている。
【００３５】
また、本実施の形態の場合、ＳＴＭ検出部３０が装着されたレンズ装着穴Ａと回転中心軸１５ａを挟んで対角となるレンズ装着穴Ｄには、視野範囲の広い倍率×５の低倍用の対物レンズ１８ｃが装着されている。
【００３６】
レンズ装着穴Ａに装着されたＳＴＭ検出部３０にはＸＹＺの各軸方向に屈曲、伸縮可能なピエゾ素子等の微動素子が搭載されているとともに、ＳＴＭ検出部３０の試料９０に面する下端面には探針（カンチレバー）が装着されている。
ＳＴＭ検出部３０の側面からは、ケーブル３１（ケーブル）が引き出され、外部のコントローラ２０に接続されている。
【００３７】
このケーブル３１は、例えば、ＳＴＭ検出部３０の内部に設けられた微動素子を駆動するための電力を供給する電源線や、ＳＴＭ検出部３０の下端に突設される図示しない探針に電気信号を供給する信号線を含んでいる。
【００３８】
なお、ＳＴＭ検出部３０のケーブル３１は、レボルバ１５を回動させ、ＳＴＭ検出部３０が鏡筒１６の光軸（Ｚ軸）上の試料観察位置に配置された際に最もケーブル３１の負荷が小さくなるように引き出されている。
【００３９】
本実施の形態の複合顕微鏡１０の場合、このＳＴＭ検出部３０のケーブル３１を、回転中心軸１５ａ上で引き回すためのケーブル支持装置４０（ケーブル支持手段）を備えている。
【００４０】
すなわち、レボルバ１５の回転中心軸１５ａ上には、ケーブル支持装置４０のケーブル保持部材４３が設けられ、ＳＴＭ検出部３０に接続されたケーブル３１を、回転中心軸１５ａ上の近傍に位置決めして保持するように構成されている。
【００４１】
図２に例示されるように、本実施の形態のケーブル支持装置４０は、ケーブル保持部材４３をレボルバ１５の回転中心軸１５ａ上に支持する支持穴４２ａが形成された支持アーム４２と、レボルバ１５の空いているレンズ装着穴Ｅ（第２装着穴）に螺着され、支持アーム４２の基端部を支持する基体部４１で構成されている。
【００４２】
基体部４１は、対物レンズ１８と同じ雄ねじ部を備えており、レンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｅの任意の位置に着脱自在に装着可能となっている。
【００４３】
ケーブル保持部材４３は、軸方向にケーブルガイド穴４３ａが貫通して形成された筒体からなり、このケーブルガイド穴４３ａの中心軸がレボルバ１５の回転中心軸１５ａとほぼ一致するように、支持アーム４２および基体部４１によって支持されている。
【００４４】
そして、ＳＴＭ検出部３０のケーブル３１は、ケーブル保持部材４３のケーブルガイド穴４３ａに挿通されることにより、レボルバ１５が回動しても、常にレボルバ１５の中心である回転中心軸１５ａ上の引き回し経路に位置する構成となっている。
【００４５】
また、複合顕微鏡１０のコラム１２には、ケーブル保持部材４３を経由してコントローラ２０に至るケーブル３１を支持するケーブル受け部材４４が装着され、リング状のケーブル止め部４５によって、ケーブル３１がケーブル受け部材４４に沿うように固定されている。
【００４６】
このケーブル受け部材４４は、コラム１２に対して、ベルトやねじ留め等で着脱自在に装着されている。
これにより、ケーブル保持部材４３を経由してコントローラ２０に至るケーブル３１が垂れ下がって下方のＺステージ１４や試料９０等に接触することが防止されている。
【００４７】
このように、本実施の形態の複合顕微鏡１０では、ＳＴＭ検出部３０より出たケーブル３１はケーブル保持部材４３により、レボルバ１５が回転した際でもレボルバの回転中心軸１５ａに沿うように保持されている。
【００４８】
次に、本実施の形態の複合顕微鏡１０の作用について説明する。
最初に、対物レンズ１８とＳＴＭ検出部３０が図３に例示されるように混在して装着された本実施の形態のレボルバ１５の動きの一例について説明する。以下では、必要に応じてレンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆの位置を単にＡ〜Ｆと記す。
【００４９】
内部コントローラ１９は、複合顕微鏡１０の電源投入時にはＤの×５の対物レンズ１８ｃが試料観察位置にあるように、レボルバ１５を制御するものとする。
内部コントローラ１９が、対物レンズ１８ｃを切り替える際には、図３において、時計回りにＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆという順に切り替えられる。
【００５０】
内部コントローラ１９は、レボルバ１５をＦからＡに切り替える際にはＦ→Ｅ→Ｄ→Ｃ→Ｂ→Ａという順に切り替える。
よって、本実施の形態の複合顕微鏡１０では、レボルバ１５は、最大でも３００°以上は回動しないものとする。
【００５１】
また、内部コントローラ１９は、レボルバ１５が、Ａ→Ｆ、もしくはＦ→Ａには動かないようにし、その他の切り替えに関しては最短距離を動くようにレボルバ１５を制御するものとする。
これにより、ケーブル３１がレボルバ１５の回動動作によって受ける負荷が最小となる。
【００５２】
次に、上述のように一般的な光学顕微鏡機能とＳＴＭ検出部３０を具備した構成の本実施の形態の複合顕微鏡１０において、ＳＴＭ検出部３０を用いて試料９０の観察を行う手順の一例を説明する。
【００５３】
複合顕微鏡１０の電源を投入すると、まず、内部コントローラ１９により、最も低倍率であるＤの×５の対物レンズ１８ｃが鏡筒１６の光軸上の観察位置に移動され、試料９０の表面上に配置される。
【００５４】
次に、ＸＹステージ１３とＺステージ１４を用いて試料９０の表面上に対物レンズ１８ｃの焦点を合わせる。
低倍率の対物レンズ１８ｃから徐々に高倍率の対物レンズの方向へとレボルバ１５を回転させ、最後にＳＴＭ検出部３０を試料９０の直上の観察位置へ配置する。
【００５５】
このとき、本実施の形態の場合には、上述のように、ＳＴＭ検出部３０のケーブル３１がケーブル保持部材４３によってレボルバ１５の回転中心軸１５ａ上に保持されているため、レボルバ１５の回転に伴うケーブル３１の引き回し経路におけるレボルバ１５の半径方向等の遊動変位が最小となり、ケーブル３１および当該ケーブル３１が接続されるＳＴＭ検出部３０に作用する負荷を大幅に軽減することができる。
【００５６】
次に、Ｚステージ１４を用いて、トンネル電流が発生する領域までＳＴＭ検出部３０の探針を試料９０に近づける。
【００５７】
ＳＴＭ検出部３０に備えられた上述の図示しない微動素子を用いて探針が試料９０の表面上を走査し、例えば、探針と試料９０の表面のトンネル電流が一定になるようにフィードバック制御することで、コントローラ２０において、試料９０の表面形状を画像化する。
【００５８】
上述のように、レボルバ１５が回転する際には、そのままではケーブル３１が大きく遊動するが、本実施の形態の複合顕微鏡１０では、レボルバ１５の回転中心である回転中心軸１５ａ上にケーブル保持部材４３を設け、ケーブル３１をレボルバ１５の回転中心近傍に保持することで遊動を抑制し、ケーブル３１やＳＴＭ検出部３０に作用する負荷を大幅に軽減することができる。
【００５９】
また、ケーブル保持部材４３を経由してコントローラ２０に至るケーブル３１の経路に、コラム１２に支持されたケーブル受け部材４４を設けることでケーブル３１が試料９０の表面やＺステージ１４等に接触することが確実に防止される。
【００６０】
さらに、ケーブル３１が付随するＳＴＭ検出部３０において、対物レンズ１８と同様にレボルバ１５のレンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆに装着可能な構成であれば、ケーブル３１を、ケーブル保持部材４３によってレボルバ１５の回転中心に引き回すように装着可能であり、ＳＴＭ検出部３０に接点等の特別な接続構造を設けるための改造が不要であり、ＳＴＭ検出部３０を低コストで汎用性を損なうことなく製作できる。
【００６１】
また、複合顕微鏡１０の側では、既存のレンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆの一つを利用してケーブル支持装置４０の基体部４１を装着するだけで済み、複合顕微鏡１０の既存の本体構造自体に改造を加える必要がないので、低コストで汎用性の高い複合顕微鏡１０を実現できる。
【００６２】
さらに、レボルバ１５において、ＳＴＭ検出部３０が装着されるレンズ装着穴Ａの対角位置（すなわち、回転中心軸１５ａを挟んで反対側の位置）に、最も低い倍率（×５）の対物レンズ１８ｃを配置したことにより、レボルバ１５の回動によるケーブル３１のストレス負荷によって位置再現性が悪くなるという技術的課題も解消される。
【００６３】
また、ＳＴＭ検出部３０が鏡筒１６の光軸上の試料観察位置の配置された際に最もケーブル３１の負荷が小さくなる配置にすることで、試料９０に対するＳＴＭ観察時の視野ズレ軽減を実現できる。
【００６４】
さらに、レボルバ１５の切替動作において、回動角度が、例えば３００°以下に制限されるように、上述のような規則性を設けることでケーブル３１やＳＴＭ検出部３０に作用する負荷を軽減できる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態の複合顕微鏡１０によれば、既存の光学顕微鏡に対して小さい変更規模で安価に、任意のＳＴＭ検出部３０等の走査型プローブ顕微鏡の機能を付加した汎用性の高い複合顕微鏡を実現できる。
【００６６】
図４は、本実施の形態の変形例である複合顕微鏡におけるケーブル支持装置の構成例を示す略側面図である。
この図４の変形例のケーブル支持装置４０Ａ（ケーブル支持手段）では、支持アーム４２に対して、上述のケーブル保持部材４３の代わりに、中央部に、ケーブル３１が挿通されるスリット４６ａが貫通して形成されたケーブルブッシュ４６を、ベアリング４７を介して空転自在に配置した構成となっている。
【００６７】
ケーブルブッシュ４６は、例えばゴムや樹脂等の弾性体で構成され、スリット４６ａが弾性変形して拡開することにより、任意の太さのケーブル３１を挿通して保持させることが可能である。
【００６８】
この変形例のケーブル支持装置４０Ａの場合には、上述のケーブル支持装置４０の効果に加えて、ケーブル３１を保持するケーブルブッシュ４６が支持アーム４２に対して空転するので、レボルバ１５の回動に伴ってケーブル３１に作用する捻りストレス等が一層軽減される等の利点がある。
【００６９】
また、ケーブルブッシュ４６は、ケーブル保持部材４３よりも薄くできるため、ケーブル支持装置４０Ａの全体を一層小形化できる利点もある。
すなわち、本実施の形態の複合顕微鏡１０によれば、装着されるＳＴＭ検出部３０等のケーブル付きの付属機器に制約を生じることなく、安価で汎用性の高い複合顕微鏡１０を実現することができる。
【００７０】
（実施の形態２）
図５は、本発明の他の実施の形態である複合顕微鏡の構成例を示す一部破断略側面図である。
図６は、本発明の他の実施の形態である複合顕微鏡におけるレボルバの構成例を示す略平面図である。
【００７１】
この実施の形態２の複合顕微鏡１０Ａでは、上述した複合顕微鏡１０の構成において、ケーブル支持装置４０の代わりに、ケーブル支持構造５０（ケーブル支持手段）を設けた点が異なり、他は同様である。
従って、本実施の形態２の複合顕微鏡１０Ａでは、上述の実施の形態１の複合顕微鏡１０と共通する構成には同一の符号を付して、重複した説明は割愛する。
【００７２】
本実施の形態２の複合顕微鏡１０Ａでは、ケーブル支持構造５０として、レボルバ１５の中央部の回転中心軸１５ａの方向に貫通するレボルバケーブル穴５１と、このレボルバケーブル穴５１に連通するように、鏡筒１６を支持するコラム１２の側に貫通して形成された筐体ケーブル穴５２を具備した構成となっている。
【００７３】
この場合、レボルバ１５は、外周部を図示しないベアリング等でコラム１２に回動自在に支持され、同じく、レボルバ１５の外遊部に設けられた図示しないギア等によって回転駆動される構成となっている。
【００７４】
このため、本実施の形態のレボルバ１５の回転中心軸１５ａの近傍は、可動機構等が存在しないため、顕微鏡本来の機能になんら支障なく、簡便にレボルバ１５の中心部にレボルバケーブル穴５１を形成することが可能である。
【００７５】
また、コラム１２の側の筐体ケーブル穴５２は、コラム１２に支持される鏡筒１６と干渉しない位置に設けられており、やはり、顕微鏡本来の機能になんら支障を生じることはない。
【００７６】
そして、レボルバ１５に一部の対物レンズ１８の代わりに装着されたＳＴＭ検出部３０のケーブル３１は、このケーブル支持構造５０のレボルバケーブル穴５１および筐体ケーブル穴５２に挿通されて外部に引き出され、外部のコントローラ２０に接続されている。
【００７７】
これにより、ＳＴＭ検出部３０に接続されるケーブル３１は、レボルバ１５の回転中心軸１５ａ上を経由して外部に引き回されるため、ＳＴＭ検出部３０や対物レンズ１８の切換のためにレボルバ１５が回動しても、ケーブル３１やＳＴＭ検出部３０に大きな負荷が作用することが確実に防止される。
【００７８】
この場合、ケーブル３１は、レボルバケーブル穴５１を通じてレボルバ１５の背面側の上方で引き回されるので、ケーブル３１が下方の試料９０やＺステージ１４に接触することも確実に防止される。
すなわち、本実施の形態２の複合顕微鏡１０Ａによれば、上述の実施の形態１の場合と同様の効果が得られる。
【００７９】
さらに、この複合顕微鏡１０Ａによれば、レボルバ１５に設けられたレンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆのすべてを、対物レンズ１８やＳＴＭ検出部３０の装着に利用できる、という利点がある。
【００８０】
また、ケーブル支持構造５０は、レボルバケーブル穴５１および筐体ケーブル穴５２を、レボルバ１５およびコラム１２にそれぞれ形成するだけなので、製作が簡単であり、既存の複合顕微鏡１０Ａの構造の簡単かつ低コストの改造で実現できる利点もある。
【００８１】
（実施の形態３）
図７は、本発明のさらに他の実施の形態である複合顕微鏡の構成例を示す一部破断略側面図である。
【００８２】
この実施の形態３の複合顕微鏡１０Ｂは、ケーブル支持装置４０の代わりに、レボルバ１５の中央部に、回転中心軸１５ａと同軸に突設された円柱棒６１を具備するケーブル支持構造６０（ケーブル支持手段）を備えた点が、上述の実施の形態１の複合顕微鏡１０と異なり、他の構成は同様である。
【００８３】
すなわち、ケーブル支持構造６０の円柱棒６１は、基端部がベアリング６２を介してレボルバ１５の回転中心軸１５ａの同軸に、空転自在に支持されている。
そして、ＳＴＭ検出部３０に接続されるケーブル３１は、円柱棒６１の外周に沿って軸方向に引き回され、ケーブル止め部材６３によって円柱棒６１に固定される。
【００８４】
また、円柱棒６１からコントローラ２０に至るケーブル３１は、コラム１２の側に設けられたケーブル受け部材４４およびケーブル止め部４５によって固定されることは、上述の実施の形態１と同様である。
この実施の形態３の複合顕微鏡１０Ｂでも、上述の実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００８５】
なお、上述の実施の形態１では、ケーブル３１とケーブル受け部材４４を締結するケーブル止め部４５を設けたが、ケーブル受け部材４４に、ケーブル３１が嵌合して固定される溝や突起壁を設けて、ガイドのような構造にしてケーブル止め部４５を省略する構成としてもよい。
【００８６】
（実施の形態４）
図８は、本発明のさらに他の実施の形態である複合顕微鏡の構成例の一部を取り出して示す略側面図である。
【００８７】
この実施の形態４では、上述の実施の形態１の複合顕微鏡１０において、レボルバ１５に対して、付属機器として、ＳＴＭ検出部３０の代わりに、ケーブル７１（ケーブル）が接続される対物レンズ用ピエゾスキャナ７０（付属機器）を介して対物レンズ１８を装着する場合を例示する。
【００８８】
この対物レンズ用ピエゾスキャナ７０は、一端に、レボルバ１５のレンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆのいずれかに螺着される雄ねじ部７３が形成され、他端部には、対物レンズ１８が螺着される雌ねじ部７２が同軸に形成されるとともに、光路となる貫通穴７４が軸方向に貫通して形成された中空の筒構造となっている。
【００８９】
また、対物レンズ用ピエゾスキャナ７０の壁面には、図示しないピエゾ素子等の複数の微動素子が配置され、ケーブル７１を介して、外部から個々の微動素子に対して電圧を印加することにより、対物レンズ用ピエゾスキャナ７０をＸ−Ｙ−Ｚの各軸方向に独立に微小変形させることで、この対物レンズ用ピエゾスキャナ７０に搭載された対物レンズ１８のＺ方向の微動による焦点調整や、鏡筒１６の光軸方向に対する傾きの制御等が可能になっている。
【００９０】
この対物レンズ用ピエゾスキャナ７０におけるＸ−Ｙ−Ｚの各軸方向に微動の分解能は、Ｚステージ１４、ＸＹステージ１３よりも小さく、高精度である。
従って、対物レンズ用ピエゾスキャナ７０は、Ｚステージ１４、ＸＹステージ１３よりも高い解像度で対物レンズ１８の変位を微小制御する等の用途に用いられる。
【００９１】
すなわち、本実施の形態４に例示されるように、複合顕微鏡１０に装着される付属機器としては、上述の走査プローブ顕微鏡等のＳＴＭ検出部３０に限らず、ケーブル７１を備えた対物レンズ用ピエゾスキャナ７０等にも適用できるものである。
【００９２】
なお、特に図示しないが、図８に例示されたケーブル支持装置４０の代わりに、上述のケーブル支持装置４０Ａ、ケーブル支持構造５０、ケーブル支持構造６０等の手段を用いてケーブル７１を保持してもよいことは言うまでもない。
【００９３】
この場合にも、ケーブル保持部材４３等によってレボルバ１５の回動変位においてケーブル７１に作用する負荷を大幅に軽減できるので、ケーブル７１に作用する負荷の反作用で、対物レンズ用ピエゾスキャナ７０やレボルバ１５が歪むこと等に起因する障害や、観察精度の低下を防止できる利点がある。
【００９４】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、レボルバに装着される付属機器としては、走査プローブ顕微鏡や対物レンズ用ピエゾスキャナに限らず、ケーブルが接続された状態でレボルバに装着される一般の付属機器を広く用いることができる。
【００９５】
（付記１）
対物レンズを複数装着可能で回転可能なレボルバと、
前記レボルバに計測器ユニットを装着可能な複合顕微鏡において、
前記レボルバの回転中心に計測器ユニットから出た計測器ユニット用制御コードを引き回す機構を有することを特徴とする前記複合顕微鏡。
【００９６】
（付記２）
前記レボルバの回転中心に前記計測器ユニットから出た前記計測器ユニット用制御コードを保持するコード保持部材と、
前記コード保持部材を前記レボルバの回転中心に保持するコード保持部材保持部と、
前記計測器ユニットより引き出された前記計測器ユニット制御用コードと試料面もしくはステージ面との接触防止用コード受け部材と、を有することを特徴とする付記１記載の複合顕微鏡。
【００９７】
（付記３）
前記接触防止用コード受け部材に、前記計測器ユニットより引き出された前記計測器ユニット制御用コードの暴れ防止用コード止め部を有することを特徴とする付記１，２記載の複合顕微鏡。
【００９８】
（付記４）
前記レボルバの回転中心に穴を設け、前記計測器ユニットより引き出された前記計測器ユニット制御用コードを前記レボルバの回転中心の穴を通して引き回す機構を特徴とする付記１記載の複合顕微鏡。
【００９９】
（付記５）
前記計測器ユニットより引き出された前記計測器ユニット制御用コードのレボルバ回転時のコードストレスによる視野ズレを防止するため、
前記レボルバの前記計測器ユニット装着部の対角に視野範囲の広い低倍用の対物レンズを配置することを特徴とする付記１〜４記載の複合顕微鏡。
【符号の説明】
【０１００】
１０ 複合顕微鏡
１０Ａ 複合顕微鏡
１０Ｂ 複合顕微鏡
１１ ベース
１２ コラム
１３ ＸＹステージ
１４ Ｚステージ
１５ レボルバ
１５ａ 回転中心軸
１６ 鏡筒
１７ 接眼レンズ
１８（１８ａ〜１８ｃ） 対物レンズ
１９ 内部コントローラ
２０ コントローラ
２１ ケーブル
３０ ＳＴＭ検出部
３１ ケーブル
４０ ケーブル支持装置
４０Ａ ケーブル支持装置
４１ 基体部
４２ 支持アーム
４２ａ 支持穴
４３ ケーブル保持部材
４３ａ ケーブルガイド穴
４４ ケーブル受け部材
４５ ケーブル止め部
４６ ケーブルブッシュ
４６ａ スリット
４７ ベアリング
５０ ケーブル支持構造
５１ レボルバケーブル穴
５２ 筐体ケーブル穴
６０ ケーブル支持構造
６１ 円柱棒
６２ ベアリング
６３ ケーブル止め部材
７０ 対物レンズ用ピエゾスキャナ
７１ ケーブル
７２ 雌ねじ部
７３ 雄ねじ部
７４ 貫通穴
９０ 試料
Ａ〜Ｆ レンズ装着穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合顕微鏡および複合顕微鏡のケーブル支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微小試料を観察できる光学顕微鏡と併用すべく、走査型プローブ顕微鏡等に代表されるような様々な計測器ユニットが小型化され、光学顕微鏡に装備されているレボルバに対して、一部の対物レンズの代わりに計測器ユニットを装着して使用される機会が増えてきた。
これにより光学顕微鏡の持つ観察方法に加えて、試料を様々な方法により観察することが可能となる。
【０００３】
しかし、計測器ユニットを装着するには計測器ユニットと外部に設けられたコントローラとの間で信号や電力のやり取りが必要であり、信号や電力の伝達を、ケーブル等を用いて行う場合が多い。
【０００４】
例えば、計測器ユニットとして、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）の一種である走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ検出部）と、一般的な光学顕微鏡を複合的に用いた複合顕微鏡として以下の特許文献１に開示された例がある。
【０００５】
ここで一般的なＳＴＭ（走査型トンネル顕微鏡）について説明する。
ＳＴＭは、ＳＴＭ検出部に装着されたカンチレバーと呼ばれる深針で試料面上を走査し、カンチレバーと試料間に発生するトンネル電流を用いて、原子レベルの３次元表面形状測定を可能とする顕微鏡である。
【０００６】
このＳＴＭ検出部にはＸＹＺの各軸方向に屈曲、伸縮可能な微動素子が搭載され、この微動素子にバイアス電圧を印加し、試料に対してＺ方向にアプローチしてある領域に達すると、カンチレバーと試料との間にトンネル電流が発生する。
【０００７】
そして、微動素子を用いてカンチレバーが試料面を走査し、例えば、カンチレバーと試料との間のトンネル電流値が一定になるようにフィードバックすることで試料の表面形状を画像化する。
このフィードバックはＳＴＭ検出部内の微動素子とコントローラの間で行うため、信号や電力のやり取りが必須で外部との間で信号等の伝達が必要となる。
【０００８】
このため、特許文献１では、レボルバ側に、複数の微動素子を駆動するためのリード線に接続された複数の接点と、カンチレバーに対する電圧印加のためのリード線に接続された接点を備えた支持部を固定する。
【０００９】
そして、微動素子およびカンチレバーを備え、支持部に着脱される微動素子ブロックの側には、前記支持部に対向する端面に、微動素子に接続される複数のコンタクトピンと、カンチレバーに接続されるコンタクトピンを配置し、微動素子ブロックが支持部に装着される際に、複数の微動素子を駆動するためのリード線に接続された接点と微動素子に接続される複数のコンタクトピン、およびカンチレバーに対する電圧印加のためのリード線に接続された接点とカンチレバーに接続されるコンタクトピンが同時に接触して導通状態となる構成としている。
【００１０】
このような特許文献１の構成によれば、外部との間における信号および電力のやり取りを接点方式によって実現することでＳＴＭ観察が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平２−６４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述の従来技術は接点方式であるため、例えばレボルバの回転時の衝撃や振動等の外的要因によって機器の動作が不安定となる懸念がある。
【００１３】
また、信号のやり取りにはコンタクトピンと接点を用いているが、微動素子の制御には高電圧の印加が必要であるため、接点接続部におけるＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）等のノイズ防止のためシールド対策が別途必要になり、コスト高になるという技術的課題もある。
【００１４】
さらに、計測機器の市場では、ケーブル付きの計測器ユニットが一般的であり、このような一般のケーブル付きの計測機器製品を、特許文献１のような接点接続機構に装着可能とするためには、計測機器の側に大規模な設計変更が必要となり、使用可能な計測機器製品が限定され、汎用性が低い。
【００１５】
本発明の目的は、装着されるケーブル付きの付属機器に制約を生じることなく、安価で汎用性の高い複合顕微鏡を実現することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の観点は、複数の対物レンズが着脱可能で回転可能なレボルバを備え、前記レボルバに付属機器が装着可能な複合顕微鏡であって、
前記付属機器に接続されたケーブルを前記レボルバの回転中心部に引き回すケーブル支持手段を具備した複合顕微鏡を提供する。
【００１７】
本発明の第２の観点は、複数の対物レンズが着脱可能で回転可能なレボルバに付属機器が装着される複合顕微鏡のケーブル支持装置であって、
前記付属機器に接続されるケーブルが挿通されるケーブル保持部材と、
前記付属機器が着脱自在に装着される前記レボルバの第１装着穴とは異なる第２装着穴に着脱自在に装着される基体部と、
一端部が前記基体部に支持され、他端部に前記ケーブル保持部材を保持し、当該ケーブル保持部材を前記レボルバの回転中心部に位置決めする支持アームと、
を含む複合顕微鏡のケーブル支持装置を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、装着されるケーブル付きの付属機器に制約を生じることなく、安価で汎用性の高い複合顕微鏡を実現することが可能な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態である複合顕微鏡の構成例を示す略側面図である。
【図２】本発明の一実施の形態である複合顕微鏡の構成例の一部を拡大して示す略側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態である複合顕微鏡の構成例の一部を、レボルバの軸方向からみた略平面図である。
【図４】本発明の一実施の形態の変形例である複合顕微鏡におけるケーブル支持装置の構成例を示す略側面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態である複合顕微鏡の構成例を示す一部破断略側面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態である複合顕微鏡におけるレボルバの構成例を示す略平面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態である複合顕微鏡の構成例を示す一部破断略側面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態である複合顕微鏡の構成例の一部を取り出して示す略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本実施の形態では、一態様として、対物レンズを複数装着可能で回転可能なレボルバと、顕微鏡と組み合わせて複合的に使用される付属機器と、付属機器を制御するためのケーブルと、付属機器から引き出されたケーブルをレボルバの回転中心で引き回し、ステージもしくはステージ上に配置された試料にケーブルが接触することを防止するための機構を備える。
【００２１】
このような構成によれば、既存の顕微鏡や付属機器等に大きな変更を加えることなく、安価で汎用性および信頼性の高い複合顕微鏡を提供することができる。
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
なお、以下の本実施の形態の説明では、各図において、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向は図示の通りとし、上下方向をＺ方向、Ｘ−Ｙ平面は水平面とする。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態である複合顕微鏡の構成例を示す略側面図である。
図２は、本発明の一実施の形態である複合顕微鏡の構成例の一部を拡大して示す略側面図である。
図３は、本発明の一実施の形態である複合顕微鏡の構成例の一部を、レボルバの軸方向からみた略平面図である。
【００２４】
図１に例示されるように、本実施の形態の複合顕微鏡１０は、ベース１１に立設された略逆Ｌ字形のコラム１２には鏡筒１６がＺ方向に設けられ、鏡筒１６の上端側には、接眼レンズ１７が傾斜して設けられている。
【００２５】
鏡筒１６の下端側を支持するコラム１２の下面には、Ｚ方向に所望の角度に傾斜した回転中心軸１５ａ（回転中心部）を有する略凸欠球形のレボルバ１５が回転自在に設けられている。
【００２６】
ベース１１における鏡筒１６の光軸上には、ＸＹステージ１３およびＺステージ１４が設けられ、Ｚステージ１４に載置される試料９０のＸ−Ｙ−Ｚの三次元的な変位による位置決めが可能になっている。
【００２７】
コラム１２には、例えばマイコン等で構成される内部コントローラ１９が設けられている。そして、この内部コントローラ１９が、外部に設けられたコントローラ２０からケーブル２１を介して指令を受けることにより、ＸＹステージ１３、Ｚステージ１４やレボルバ１５の変位動作の制御を行う構成となっている。
【００２８】
本実施の形態の場合、レボルバ１５には、図３に例示されるように、回転中心軸１５ａの回りの同心円上に、周方向に等間隔で複数のレンズ装着穴Ａ（第１装着穴）〜レンズ装着穴Ｆが設けられている。
【００２９】
これらのレンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆの各々の内周部には、図示しない雌ねじ部が、回転中心軸１５ａに対して放射状に傾斜した中心軸を持つように形成されており、所望の対物レンズ１８の基端部が螺着されることにより、当該対物レンズ１８を着脱自在に装着することが可能になっている。
【００３０】
なお、以下の説明では、対物レンズを総称する場合に対物レンズ１８と記し、個別の対物レンズについては対物レンズ１８ａ〜対物レンズ１８ｃ等と記す。
【００３１】
レンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆの中心軸の回転中心軸１５ａに対する傾斜角度は、回転中心軸１５ａのＺ軸方向に対する傾斜角度と一致するように構成され、これにより、レンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆの任意の一つが選択的に鏡筒１６の光軸（Ｚ軸）上に位置決めされたときに、選択された対物レンズ１８の光軸が、鏡筒１６の光軸（Ｚ軸）と一致する構成となっている。
【００３２】
本実施の形態の場合、一例として、レンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆのうち、レンズ装着穴Ａには、対物レンズ１８の代わりに、例えば、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）の一種である走査型トンネル顕微鏡のプローブ部分を構成するＳＴＭ検出部３０（付属機器）が、螺着されることによって着脱自在に装着されている。
【００３３】
なお、ＳＴＭ検出部３０は、一例であり、任意の走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）のプローブ部分であるＳＰＭ検出部を、ＳＴＭ検出部３０の代わりに装着することができる。
【００３４】
また、他のレンズ装着穴Ｂ〜レンズ装着穴Ｄの各々において、レンズ装着穴Ｂには倍率×１００の対物レンズ１８ａが装着され、レンズ装着穴Ｃには×２０の対物レンズ１８ｂが装着されている。
【００３５】
また、本実施の形態の場合、ＳＴＭ検出部３０が装着されたレンズ装着穴Ａと回転中心軸１５ａを挟んで対角となるレンズ装着穴Ｄには、視野範囲の広い倍率×５の低倍用の対物レンズ１８ｃが装着されている。
【００３６】
レンズ装着穴Ａに装着されたＳＴＭ検出部３０にはＸＹＺの各軸方向に屈曲、伸縮可能なピエゾ素子等の微動素子が搭載されているとともに、ＳＴＭ検出部３０の試料９０に面する下端面には探針（カンチレバー）が装着されている。
ＳＴＭ検出部３０の側面からは、ケーブル３１（ケーブル）が引き出され、外部のコントローラ２０に接続されている。
【００３７】
このケーブル３１は、例えば、ＳＴＭ検出部３０の内部に設けられた微動素子を駆動するための電力を供給する電源線や、ＳＴＭ検出部３０の下端に突設される図示しない探針に電気信号を供給する信号線を含んでいる。
【００３８】
なお、ＳＴＭ検出部３０のケーブル３１は、レボルバ１５を回動させ、ＳＴＭ検出部３０が鏡筒１６の光軸（Ｚ軸）上の試料観察位置に配置された際に最もケーブル３１の負荷が小さくなるように引き出されている。
【００３９】
本実施の形態の複合顕微鏡１０の場合、このＳＴＭ検出部３０のケーブル３１を、回転中心軸１５ａ上で引き回すためのケーブル支持装置４０（ケーブル支持手段）を備えている。
【００４０】
すなわち、レボルバ１５の回転中心軸１５ａ上には、ケーブル支持装置４０のケーブル保持部材４３が設けられ、ＳＴＭ検出部３０に接続されたケーブル３１を、回転中心軸１５ａ上の近傍に位置決めして保持するように構成されている。
【００４１】
図２に例示されるように、本実施の形態のケーブル支持装置４０は、ケーブル保持部材４３をレボルバ１５の回転中心軸１５ａ上に支持する支持穴４２ａが形成された支持アーム４２と、レボルバ１５の空いているレンズ装着穴Ｅ（第２装着穴）に螺着され、支持アーム４２の基端部を支持する基体部４１で構成されている。
【００４２】
基体部４１は、対物レンズ１８と同じ雄ねじ部を備えており、レンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｅの任意の位置に着脱自在に装着可能となっている。
【００４３】
ケーブル保持部材４３は、軸方向にケーブルガイド穴４３ａが貫通して形成された筒体からなり、このケーブルガイド穴４３ａの中心軸がレボルバ１５の回転中心軸１５ａとほぼ一致するように、支持アーム４２および基体部４１によって支持されている。
【００４４】
そして、ＳＴＭ検出部３０のケーブル３１は、ケーブル保持部材４３のケーブルガイド穴４３ａに挿通されることにより、レボルバ１５が回動しても、常にレボルバ１５の中心である回転中心軸１５ａ上の引き回し経路に位置する構成となっている。
【００４５】
また、複合顕微鏡１０のコラム１２には、ケーブル保持部材４３を経由してコントローラ２０に至るケーブル３１を支持するケーブル受け部材４４が装着され、リング状のケーブル止め部４５によって、ケーブル３１がケーブル受け部材４４に沿うように固定されている。
【００４６】
このケーブル受け部材４４は、コラム１２に対して、ベルトやねじ留め等で着脱自在に装着されている。
これにより、ケーブル保持部材４３を経由してコントローラ２０に至るケーブル３１が垂れ下がって下方のＺステージ１４や試料９０等に接触することが防止されている。
【００４７】
このように、本実施の形態の複合顕微鏡１０では、ＳＴＭ検出部３０より出たケーブル３１はケーブル保持部材４３により、レボルバ１５が回転した際でもレボルバの回転中心軸１５ａに沿うように保持されている。
【００４８】
次に、本実施の形態の複合顕微鏡１０の作用について説明する。
最初に、対物レンズ１８とＳＴＭ検出部３０が図３に例示されるように混在して装着された本実施の形態のレボルバ１５の動きの一例について説明する。以下では、必要に応じてレンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆの位置を単にＡ〜Ｆと記す。
【００４９】
内部コントローラ１９は、複合顕微鏡１０の電源投入時にはＤの×５の対物レンズ１８ｃが試料観察位置にあるように、レボルバ１５を制御するものとする。
内部コントローラ１９が、対物レンズ１８ｃを切り替える際には、図３において、時計回りにＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆという順に切り替えられる。
【００５０】
内部コントローラ１９は、レボルバ１５をＦからＡに切り替える際にはＦ→Ｅ→Ｄ→Ｃ→Ｂ→Ａという順に切り替える。
よって、本実施の形態の複合顕微鏡１０では、レボルバ１５は、最大でも３００°以上は回動しないものとする。
【００５１】
また、内部コントローラ１９は、レボルバ１５が、Ａ→Ｆ、もしくはＦ→Ａには動かないようにし、その他の切り替えに関しては最短距離を動くようにレボルバ１５を制御するものとする。
これにより、ケーブル３１がレボルバ１５の回動動作によって受ける負荷が最小となる。
【００５２】
次に、上述のように一般的な光学顕微鏡機能とＳＴＭ検出部３０を具備した構成の本実施の形態の複合顕微鏡１０において、ＳＴＭ検出部３０を用いて試料９０の観察を行う手順の一例を説明する。
【００５３】
複合顕微鏡１０の電源を投入すると、まず、内部コントローラ１９により、最も低倍率であるＤの×５の対物レンズ１８ｃが鏡筒１６の光軸上の観察位置に移動され、試料９０の表面上に配置される。
【００５４】
次に、ＸＹステージ１３とＺステージ１４を用いて試料９０の表面上に対物レンズ１８ｃの焦点を合わせる。
低倍率の対物レンズ１８ｃから徐々に高倍率の対物レンズの方向へとレボルバ１５を回転させ、最後にＳＴＭ検出部３０を試料９０の直上の観察位置へ配置する。
【００５５】
このとき、本実施の形態の場合には、上述のように、ＳＴＭ検出部３０のケーブル３１がケーブル保持部材４３によってレボルバ１５の回転中心軸１５ａ上に保持されているため、レボルバ１５の回転に伴うケーブル３１の引き回し経路におけるレボルバ１５の半径方向等の遊動変位が最小となり、ケーブル３１および当該ケーブル３１が接続されるＳＴＭ検出部３０に作用する負荷を大幅に軽減することができる。
【００５６】
次に、Ｚステージ１４を用いて、トンネル電流が発生する領域までＳＴＭ検出部３０の探針を試料９０に近づける。
【００５７】
ＳＴＭ検出部３０に備えられた上述の図示しない微動素子を用いて探針が試料９０の表面上を走査し、例えば、探針と試料９０の表面のトンネル電流が一定になるようにフィードバック制御することで、コントローラ２０において、試料９０の表面形状を画像化する。
【００５８】
上述のように、レボルバ１５が回転する際には、そのままではケーブル３１が大きく遊動するが、本実施の形態の複合顕微鏡１０では、レボルバ１５の回転中心である回転中心軸１５ａ上にケーブル保持部材４３を設け、ケーブル３１をレボルバ１５の回転中心近傍に保持することで遊動を抑制し、ケーブル３１やＳＴＭ検出部３０に作用する負荷を大幅に軽減することができる。
【００５９】
また、ケーブル保持部材４３を経由してコントローラ２０に至るケーブル３１の経路に、コラム１２に支持されたケーブル受け部材４４を設けることでケーブル３１が試料９０の表面やＺステージ１４等に接触することが確実に防止される。
【００６０】
さらに、ケーブル３１が付随するＳＴＭ検出部３０において、対物レンズ１８と同様にレボルバ１５のレンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆに装着可能な構成であれば、ケーブル３１を、ケーブル保持部材４３によってレボルバ１５の回転中心に引き回すように装着可能であり、ＳＴＭ検出部３０に接点等の特別な接続構造を設けるための改造が不要であり、ＳＴＭ検出部３０を低コストで汎用性を損なうことなく製作できる。
【００６１】
また、複合顕微鏡１０の側では、既存のレンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆの一つを利用してケーブル支持装置４０の基体部４１を装着するだけで済み、複合顕微鏡１０の既存の本体構造自体に改造を加える必要がないので、低コストで汎用性の高い複合顕微鏡１０を実現できる。
【００６２】
さらに、レボルバ１５において、ＳＴＭ検出部３０が装着されるレンズ装着穴Ａの対角位置（すなわち、回転中心軸１５ａを挟んで反対側の位置）に、最も低い倍率（×５）の対物レンズ１８ｃを配置したことにより、レボルバ１５の回動によるケーブル３１のストレス負荷によって位置再現性が悪くなるという技術的課題も解消される。
【００６３】
また、ＳＴＭ検出部３０が鏡筒１６の光軸上の試料観察位置の配置された際に最もケーブル３１の負荷が小さくなる配置にすることで、試料９０に対するＳＴＭ観察時の視野ズレ軽減を実現できる。
【００６４】
さらに、レボルバ１５の切替動作において、回動角度が、例えば３００°以下に制限されるように、上述のような規則性を設けることでケーブル３１やＳＴＭ検出部３０に作用する負荷を軽減できる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態の複合顕微鏡１０によれば、既存の光学顕微鏡に対して小さい変更規模で安価に、任意のＳＴＭ検出部３０等の走査型プローブ顕微鏡の機能を付加した汎用性の高い複合顕微鏡を実現できる。
【００６６】
図４は、本実施の形態の変形例である複合顕微鏡におけるケーブル支持装置の構成例を示す略側面図である。
この図４の変形例のケーブル支持装置４０Ａ（ケーブル支持手段）では、支持アーム４２に対して、上述のケーブル保持部材４３の代わりに、中央部に、ケーブル３１が挿通されるスリット４６ａが貫通して形成されたケーブルブッシュ４６を、ベアリング４７を介して空転自在に配置した構成となっている。
【００６７】
ケーブルブッシュ４６は、例えばゴムや樹脂等の弾性体で構成され、スリット４６ａが弾性変形して拡開することにより、任意の太さのケーブル３１を挿通して保持させることが可能である。
【００６８】
この変形例のケーブル支持装置４０Ａの場合には、上述のケーブル支持装置４０の効果に加えて、ケーブル３１を保持するケーブルブッシュ４６が支持アーム４２に対して空転するので、レボルバ１５の回動に伴ってケーブル３１に作用する捻りストレス等が一層軽減される等の利点がある。
【００６９】
また、ケーブルブッシュ４６は、ケーブル保持部材４３よりも薄くできるため、ケーブル支持装置４０Ａの全体を一層小形化できる利点もある。
すなわち、本実施の形態の複合顕微鏡１０によれば、装着されるＳＴＭ検出部３０等のケーブル付きの付属機器に制約を生じることなく、安価で汎用性の高い複合顕微鏡１０を実現することができる。
【００７０】
（実施の形態２）
図５は、本発明の他の実施の形態である複合顕微鏡の構成例を示す一部破断略側面図である。
図６は、本発明の他の実施の形態である複合顕微鏡におけるレボルバの構成例を示す略平面図である。
【００７１】
この実施の形態２の複合顕微鏡１０Ａでは、上述した複合顕微鏡１０の構成において、ケーブル支持装置４０の代わりに、ケーブル支持構造５０（ケーブル支持手段）を設けた点が異なり、他は同様である。
従って、本実施の形態２の複合顕微鏡１０Ａでは、上述の実施の形態１の複合顕微鏡１０と共通する構成には同一の符号を付して、重複した説明は割愛する。
【００７２】
本実施の形態２の複合顕微鏡１０Ａでは、ケーブル支持構造５０として、レボルバ１５の中央部の回転中心軸１５ａの方向に貫通するレボルバケーブル穴５１と、このレボルバケーブル穴５１に連通するように、鏡筒１６を支持するコラム１２の側に貫通して形成された筐体ケーブル穴５２を具備した構成となっている。
【００７３】
この場合、レボルバ１５は、外周部を図示しないベアリング等でコラム１２に回動自在に支持され、同じく、レボルバ１５の外遊部に設けられた図示しないギア等によって回転駆動される構成となっている。
【００７４】
このため、本実施の形態のレボルバ１５の回転中心軸１５ａの近傍は、可動機構等が存在しないため、顕微鏡本来の機能になんら支障なく、簡便にレボルバ１５の中心部にレボルバケーブル穴５１を形成することが可能である。
【００７５】
また、コラム１２の側の筐体ケーブル穴５２は、コラム１２に支持される鏡筒１６と干渉しない位置に設けられており、やはり、顕微鏡本来の機能になんら支障を生じることはない。
【００７６】
そして、レボルバ１５に一部の対物レンズ１８の代わりに装着されたＳＴＭ検出部３０のケーブル３１は、このケーブル支持構造５０のレボルバケーブル穴５１および筐体ケーブル穴５２に挿通されて外部に引き出され、外部のコントローラ２０に接続されている。
【００７７】
これにより、ＳＴＭ検出部３０に接続されるケーブル３１は、レボルバ１５の回転中心軸１５ａ上を経由して外部に引き回されるため、ＳＴＭ検出部３０や対物レンズ１８の切換のためにレボルバ１５が回動しても、ケーブル３１やＳＴＭ検出部３０に大きな負荷が作用することが確実に防止される。
【００７８】
この場合、ケーブル３１は、レボルバケーブル穴５１を通じてレボルバ１５の背面側の上方で引き回されるので、ケーブル３１が下方の試料９０やＺステージ１４に接触することも確実に防止される。
すなわち、本実施の形態２の複合顕微鏡１０Ａによれば、上述の実施の形態１の場合と同様の効果が得られる。
【００７９】
さらに、この複合顕微鏡１０Ａによれば、レボルバ１５に設けられたレンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆのすべてを、対物レンズ１８やＳＴＭ検出部３０の装着に利用できる、という利点がある。
【００８０】
また、ケーブル支持構造５０は、レボルバケーブル穴５１および筐体ケーブル穴５２を、レボルバ１５およびコラム１２にそれぞれ形成するだけなので、製作が簡単であり、既存の複合顕微鏡１０Ａの構造の簡単かつ低コストの改造で実現できる利点もある。
【００８１】
（実施の形態３）
図７は、本発明のさらに他の実施の形態である複合顕微鏡の構成例を示す一部破断略側面図である。
【００８２】
この実施の形態３の複合顕微鏡１０Ｂは、ケーブル支持装置４０の代わりに、レボルバ１５の中央部に、回転中心軸１５ａと同軸に突設された円柱棒６１を具備するケーブル支持構造６０（ケーブル支持手段）を備えた点が、上述の実施の形態１の複合顕微鏡１０と異なり、他の構成は同様である。
【００８３】
すなわち、ケーブル支持構造６０の円柱棒６１は、基端部がベアリング６２を介してレボルバ１５の回転中心軸１５ａの同軸に、空転自在に支持されている。
そして、ＳＴＭ検出部３０に接続されるケーブル３１は、円柱棒６１の外周に沿って軸方向に引き回され、ケーブル止め部材６３によって円柱棒６１に固定される。
【００８４】
また、円柱棒６１からコントローラ２０に至るケーブル３１は、コラム１２の側に設けられたケーブル受け部材４４およびケーブル止め部４５によって固定されることは、上述の実施の形態１と同様である。
この実施の形態３の複合顕微鏡１０Ｂでも、上述の実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００８５】
なお、上述の実施の形態１では、ケーブル３１とケーブル受け部材４４を締結するケーブル止め部４５を設けたが、ケーブル受け部材４４に、ケーブル３１が嵌合して固定される溝や突起壁を設けて、ガイドのような構造にしてケーブル止め部４５を省略する構成としてもよい。
【００８６】
（実施の形態４）
図８は、本発明のさらに他の実施の形態である複合顕微鏡の構成例の一部を取り出して示す略側面図である。
【００８７】
この実施の形態４では、上述の実施の形態１の複合顕微鏡１０において、レボルバ１５に対して、付属機器として、ＳＴＭ検出部３０の代わりに、ケーブル７１（ケーブル）が接続される対物レンズ用ピエゾスキャナ７０（付属機器）を介して対物レンズ１８を装着する場合を例示する。
【００８８】
この対物レンズ用ピエゾスキャナ７０は、一端に、レボルバ１５のレンズ装着穴Ａ〜レンズ装着穴Ｆのいずれかに螺着される雄ねじ部７３が形成され、他端部には、対物レンズ１８が螺着される雌ねじ部７２が同軸に形成されるとともに、光路となる貫通穴７４が軸方向に貫通して形成された中空の筒構造となっている。
【００８９】
また、対物レンズ用ピエゾスキャナ７０の壁面には、図示しないピエゾ素子等の複数の微動素子が配置され、ケーブル７１を介して、外部から個々の微動素子に対して電圧を印加することにより、対物レンズ用ピエゾスキャナ７０をＸ−Ｙ−Ｚの各軸方向に独立に微小変形させることで、この対物レンズ用ピエゾスキャナ７０に搭載された対物レンズ１８のＺ方向の微動による焦点調整や、鏡筒１６の光軸方向に対する傾きの制御等が可能になっている。
【００９０】
この対物レンズ用ピエゾスキャナ７０におけるＸ−Ｙ−Ｚの各軸方向に微動の分解能は、Ｚステージ１４、ＸＹステージ１３よりも小さく、高精度である。
従って、対物レンズ用ピエゾスキャナ７０は、Ｚステージ１４、ＸＹステージ１３よりも高い解像度で対物レンズ１８の変位を微小制御する等の用途に用いられる。
【００９１】
すなわち、本実施の形態４に例示されるように、複合顕微鏡１０に装着される付属機器としては、上述の走査プローブ顕微鏡等のＳＴＭ検出部３０に限らず、ケーブル７１を備えた対物レンズ用ピエゾスキャナ７０等にも適用できるものである。
【００９２】
なお、特に図示しないが、図８に例示されたケーブル支持装置４０の代わりに、上述のケーブル支持装置４０Ａ、ケーブル支持構造５０、ケーブル支持構造６０等の手段を用いてケーブル７１を保持してもよいことは言うまでもない。
【００９３】
この場合にも、ケーブル保持部材４３等によってレボルバ１５の回動変位においてケーブル７１に作用する負荷を大幅に軽減できるので、ケーブル７１に作用する負荷の反作用で、対物レンズ用ピエゾスキャナ７０やレボルバ１５が歪むこと等に起因する障害や、観察精度の低下を防止できる利点がある。
【００９４】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、レボルバに装着される付属機器としては、走査プローブ顕微鏡や対物レンズ用ピエゾスキャナに限らず、ケーブルが接続された状態でレボルバに装着される一般の付属機器を広く用いることができる。
【００９５】
（付記１）
対物レンズを複数装着可能で回転可能なレボルバと、
前記レボルバに計測器ユニットを装着可能な複合顕微鏡において、
前記レボルバの回転中心に計測器ユニットから出た計測器ユニット用制御コードを引き回す機構を有することを特徴とする前記複合顕微鏡。
【００９６】
（付記２）
前記レボルバの回転中心に前記計測器ユニットから出た前記計測器ユニット用制御コードを保持するコード保持部材と、
前記コード保持部材を前記レボルバの回転中心に保持するコード保持部材保持部と、
前記計測器ユニットより引き出された前記計測器ユニット制御用コードと試料面もしくはステージ面との接触防止用コード受け部材と、を有することを特徴とする付記１記載の複合顕微鏡。
【００９７】
（付記３）
前記接触防止用コード受け部材に、前記計測器ユニットより引き出された前記計測器ユニット制御用コードの暴れ防止用コード止め部を有することを特徴とする付記１，２記載の複合顕微鏡。
【００９８】
（付記４）
前記レボルバの回転中心に穴を設け、前記計測器ユニットより引き出された前記計測器ユニット制御用コードを前記レボルバの回転中心の穴を通して引き回す機構を特徴とする付記１記載の複合顕微鏡。
【００９９】
（付記５）
前記計測器ユニットより引き出された前記計測器ユニット制御用コードのレボルバ回転時のコードストレスによる視野ズレを防止するため、
前記レボルバの前記計測器ユニット装着部の対角に視野範囲の広い低倍用の対物レンズを配置することを特徴とする付記１〜４記載の複合顕微鏡。
【符号の説明】
【０１００】
１０ 複合顕微鏡
１０Ａ 複合顕微鏡
１０Ｂ 複合顕微鏡
１１ ベース
１２ コラム
１３ ＸＹステージ
１４ Ｚステージ
１５ レボルバ
１５ａ 回転中心軸
１６ 鏡筒
１７ 接眼レンズ
１８（１８ａ〜１８ｃ） 対物レンズ
１９ 内部コントローラ
２０ コントローラ
２１ ケーブル
３０ ＳＴＭ検出部
３１ ケーブル
４０ ケーブル支持装置
４０Ａ ケーブル支持装置
４１ 基体部
４２ 支持アーム
４２ａ 支持穴
４３ ケーブル保持部材
４３ａ ケーブルガイド穴
４４ ケーブル受け部材
４５ ケーブル止め部
４６ ケーブルブッシュ
４６ａ スリット
４７ ベアリング
５０ ケーブル支持構造
５１ レボルバケーブル穴
５２ 筐体ケーブル穴
６０ ケーブル支持構造
６１ 円柱棒
６２ ベアリング
６３ ケーブル止め部材
７０ 対物レンズ用ピエゾスキャナ
７１ ケーブル
７２ 雌ねじ部
７３ 雄ねじ部
７４ 貫通穴
９０ 試料
Ａ〜Ｆ レンズ装着穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の対物レンズが着脱可能で回転可能なレボルバを備え、前記レボルバに付属機器が装着可能な複合顕微鏡であって、
前記付属機器に接続されたケーブルを前記レボルバの回転中心部に引き回すケーブル支持手段を具備したことを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項２】
請求項１記載の複合顕微鏡において、
前記ケーブル支持手段は、
前記ケーブルが挿通されるケーブル保持部材と、
前記付属機器が着脱自在に装着される前記レボルバの第１装着穴とは異なる第２装着穴に着脱自在に装着される基体部と、
一端部が前記基体部に支持され、他端部に前記ケーブル保持部材を保持し、当該ケーブル保持部材を前記レボルバの前記回転中心部に位置決めする支持アームと、
を含むことを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項３】
請求項２記載の複合顕微鏡において、
さらに、前記ケーブル保持部材を前記支持アームに対して空転可能に支持する空転支持部材を含むことを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の複合顕微鏡において、
前記レボルバが支持される筐体の側に設けられ、前記ケーブル保持部材を経由した前記ケーブルを支持するケーブル受け部材を具備したことを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項５】
請求項１記載の複合顕微鏡において、
前記ケーブル支持手段は、
前記レボルバの前記回転中心部に形成され、前記ケーブルが挿通されるレボルバケーブル穴からなることを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項６】
請求項５記載の複合顕微鏡において、
前記レボルバが支持される筐体には、前記レボルバケーブル穴を前記筐体の外部に連通させる筐体ケーブル穴が設けられ、前記レボルバケーブル穴および前記筐体ケーブル穴を通じて前記ケーブルが前記筐体の外部に引き出されることを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の複合顕微鏡において、
前記付属機器は、走査型プローブ顕微鏡からなることを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の複合顕微鏡において、
前記付属機器は、前記レボルバと前記対物レンズとの間に介在する対物レンズ用ピエゾスキャナからなることを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項９】
複数の対物レンズが着脱可能で回転可能なレボルバに付属機器が装着される複合顕微鏡のケーブル支持装置であって、
前記付属機器に接続されるケーブルが挿通されるケーブル保持部材と、
前記付属機器が着脱自在に装着される前記レボルバの第１装着穴とは異なる第２装着穴に着脱自在に装着される基体部と、
一端部が前記基体部に支持され、他端部に前記ケーブル保持部材を保持し、当該ケーブル保持部材を前記レボルバの回転中心部に位置決めする支持アームと、
を含むことを特徴とする複合顕微鏡のケーブル支持装置。
【請求項１】
複数の対物レンズが着脱可能で回転可能なレボルバを備え、前記レボルバに付属機器が装着可能な複合顕微鏡であって、
前記付属機器に接続されたケーブルを前記レボルバの回転中心部に引き回すケーブル支持手段を具備したことを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項２】
請求項１記載の複合顕微鏡において、
前記ケーブル支持手段は、
前記ケーブルが挿通されるケーブル保持部材と、
前記付属機器が着脱自在に装着される前記レボルバの第１装着穴とは異なる第２装着穴に着脱自在に装着される基体部と、
一端部が前記基体部に支持され、他端部に前記ケーブル保持部材を保持し、当該ケーブル保持部材を前記レボルバの前記回転中心部に位置決めする支持アームと、
を含むことを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項３】
請求項２記載の複合顕微鏡において、
さらに、前記ケーブル保持部材を前記支持アームに対して空転可能に支持する空転支持部材を含むことを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の複合顕微鏡において、
前記レボルバが支持される筐体の側に設けられ、前記ケーブル保持部材を経由した前記ケーブルを支持するケーブル受け部材を具備したことを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項５】
請求項１記載の複合顕微鏡において、
前記ケーブル支持手段は、
前記レボルバの前記回転中心部に形成され、前記ケーブルが挿通されるレボルバケーブル穴からなることを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項６】
請求項５記載の複合顕微鏡において、
前記レボルバが支持される筐体には、前記レボルバケーブル穴を前記筐体の外部に連通させる筐体ケーブル穴が設けられ、前記レボルバケーブル穴および前記筐体ケーブル穴を通じて前記ケーブルが前記筐体の外部に引き出されることを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の複合顕微鏡において、
前記付属機器は、走査型プローブ顕微鏡からなることを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の複合顕微鏡において、
前記付属機器は、前記レボルバと前記対物レンズとの間に介在する対物レンズ用ピエゾスキャナからなることを特徴とする複合顕微鏡。
【請求項９】
複数の対物レンズが着脱可能で回転可能なレボルバに付属機器が装着される複合顕微鏡のケーブル支持装置であって、
前記付属機器に接続されるケーブルが挿通されるケーブル保持部材と、
前記付属機器が着脱自在に装着される前記レボルバの第１装着穴とは異なる第２装着穴に着脱自在に装着される基体部と、
一端部が前記基体部に支持され、他端部に前記ケーブル保持部材を保持し、当該ケーブル保持部材を前記レボルバの回転中心部に位置決めする支持アームと、
を含むことを特徴とする複合顕微鏡のケーブル支持装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２３７５７８（Ｐ２０１１−２３７５７８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０８５２７（Ｐ２０１０−１０８５２７）
【出願日】平成２２年５月１０日（２０１０．５．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１０日（２０１０．５．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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