顕微鏡装置
【課題】試料の振動を防止することができる走査型プローブ顕微鏡を備える顕微鏡装置を提供することである。
【解決手段】原子間力顕微鏡は、ＡＦＭスキャナおよび試料載置台を備える。試料載置台は、移動プレート、Ｚ方向移動機構およびＸＹ方向移動機構３０ｃを含む。ＸＹ方向移動機構３０ｃは、２つのモータＭａ，Ｍｂ、Ｙ方向移動機構３８０およびＸ方向移動機構３９０を有する。Ｙ方向移動機構３８０およびＸ方向移動機構３９０には、あり溝ガイド方式が用いられている。
【解決手段】原子間力顕微鏡は、ＡＦＭスキャナおよび試料載置台を備える。試料載置台は、移動プレート、Ｚ方向移動機構およびＸＹ方向移動機構３０ｃを含む。ＸＹ方向移動機構３０ｃは、２つのモータＭａ，Ｍｂ、Ｙ方向移動機構３８０およびＸ方向移動機構３９０を有する。Ｙ方向移動機構３８０およびＸ方向移動機構３９０には、あり溝ガイド方式が用いられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型プローブ顕微鏡を備えた顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来の光学顕微鏡または電子顕微鏡等とは全く異なる原理を利用した走査型プローブ顕微鏡（Scanning Probe Microscope:ＳＰＭ）が開発され、注目を浴びている。
【０００３】
走査型プローブ顕微鏡は、プローブと呼ばれる鋭く尖った探針を自由端に有するカンチレバーを備えている。上記の走査型プローブ顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope:ＡＦＭ）においては、探針を試料に近づけると、探針の先端を構成している原子と試料を構成している原子との間に原子間力が生じる。この原子間力によりカンチレバーの自由端が変位する。
【０００４】
このカンチレバーの自由端の変位量変位を電気的に測定しながら、探針を試料に沿って走査させることにより、試料の表面形状を示す三次元的な情報を得ることができる。例えば、カンチレバーの自由端の変位を一定に保つように探針と試料との距離を制御しながら探針を走査させると、探針の先端は試料表面の凹凸に沿って移動するので、探針の先端の位置情報から試料の表面形状を示す三次元的な情報を得ることができる。
【０００５】
なお、走査型プローブ顕微鏡のその他の例としては、探針の原子と試料表面の原子との間に生じる原子間力を用いる代わりに、探針と試料との間に流れるトンネル電流を利用することにより試料表面の三次元的な情報を得ることも可能な走査型トンネル顕微鏡もある。
【０００６】
また、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡とが一体化された顕微鏡装置が開発されている。
【０００７】
ここで、従来のプローブ走査装置の概略を図面を参照しながら説明する。なお、下記に示す顕微鏡装置は、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡とが一体的に構成されたものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図２６は、従来の顕微鏡装置を示す模式図である。
【０００９】
図２６に示すように、支持台９０１には、図示しないリニアガイドを介して光学系支持台９０２が上下方向に移動可能に設けられている。
【００１０】
光学系支持台９０２には、対物レンズ９０７、変位計測光学系９０６および観察光学系９０４が取り付けられている。
【００１１】
光学系支持台９０２上に設けられた光学系支持台粗動マイクロメーター９０３を調整することにより、対物レンズ９０７、変位計測光学系９０６および観察光学系９０４を一体的に上下に移動させることができる。
【００１２】
また、光学系支持台９０２には、図示しないリニアガイドを介してスキャナ支持台９１５が上下方向に移動可能に設けられている。
【００１３】
スキャナ支持台９１５には、探針微動用円筒型圧電素子９０８が固定されている。探針微動用円筒型圧電素子９０８の下端に探針支持リング９０９が設けられている。
【００１４】
この探針支持リング９０９にカンチレバー９１８が取り付けられており、カンチレバー９１８の自由端に探針９１０が設けられている。なお、探針９１０は、探針支持リング９０９の中央の開口部分から突出するように設けられている。
【００１５】
スキャナ支持台９１５上に設けられたスキャナ支持台粗動マイクロメーター９１４を調整することにより、スキャナ支持台９１５を光学系支持台９０２に対して上下方向に移動させることができる。
【００１６】
一方、支持台９０１上には、試料台９１２が固定されている。試料台９１２上に試料９１１が載置される。
【００１７】
上記のような構成により、光学顕微鏡による試料の観察と走査型プローブ顕微鏡による試料の観察とを一台の顕微鏡装置により行うことができる。
【００１８】
一般に、顕微鏡装置においては試料の観察時に試料を移動させる必要があるため、試料台９１２はＸＹステージ上に設けられる。ＸＹステージとしては、通常、クロスローラ方式のステージを組み合わせたものが用いられる。図２７は、一般的なクロスローラ方式のＸＹステージの斜視図であり、図２８は、図２７のＸＹステージの正面図である。
【００１９】
図２７に示すように、クロスローラ方式のＸＹステージにおいては、上板９５１および下板９５２が、クロスローラガイドＣＲＧを介して連結されている。クロスローラガイドＣＲＧは、互いに対向するＶ字溝ｖ１，ｖ２を有するガイドロッド９５３，９５４、および複数のローラ９５５を回転可能に支持するローラ支持板９５６から構成される。
【特許文献１】特開平５−１５７５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、図２７に示されるようなクロスローラガイドＣＲＧを用いた場合、ガイドロッド９５３，９５４とローラ９５５との接触面積は非常に小さくなる。そのため、図２８に矢印で示すように、各ローラ９５５の外周面に圧力集中が生じ、弾性変形が起こる。
【００２１】
したがって、図２６に示すような顕微鏡装置に図２７に示すクロスローラ方式のＸＹステージを用いると、外乱等の影響により支持台９０１に振動が発生した場合、その振動圧が上記の応力集中部に集中し、弾性変形が生じる。その弾性変形により、試料台９１２とともに試料が振動し、正確な観察を行うことができない。
【００２２】
本発明の目的は、試料の振動を防止することができる走査型プローブ顕微鏡を備える顕微鏡装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
（１）本発明に係る顕微鏡装置は、設置部材と、設置部材上に設置される走査型プローブ顕微鏡とを備え、走査型プローブ顕微鏡は、試料が載置される載置台と、載置台を水平方向に移動させる第１の移動機構と、第１の移動機構上に設けられ、載置台を垂直方向に移動させる第２の移動機構とを有し、第１の移動機構は、第１の移動部材および第１の移動部材上に設けられる第２の移動部材を有し、第１および第２の移動部材のうちいずれか一方の移動部材は溝部を有し、第１および第２の移動部材のうち他方の移動部材は、一方の移動部材に対して相対的に水平方向に摺動可能に前記溝部に嵌合される突出部を有し、第１の移動部材の上面と第２の移動部材の下面とが接触しかつ溝部の側面が突出部の側面に接触しているものである。
【００２４】
本発明に係る顕微鏡装置においては、設置部材上に走査型プローブ顕微鏡が設置される。走査型プローブ顕微鏡は、試料が載置される載置台、載置台を水平方向に移動させる第１の移動機構および第１の移動機構上に設けられ載置台を垂直方向に移動させる第２の移動機構を有する。
【００２５】
第１の移動機構は、第１の移動部材および第１の移動部材上に設けられる第２の移動部材を有する。第１および第２の移動部材のうち一方の移動部材には溝部が形成されている。第１および第２の移動部材のうち他方の移動部材には、突出部が形成されている。他方の移動部材が一方の移動部材に対して相対的に水平方向に摺動するように、突出部が溝部に嵌合される。第１の移動部材の上面と第２の移動部材の下面とが接触するとともに、溝部の側面と突出部の側面とが接触している。
【００２６】
この場合、第１の移動部材の上面と第２の移動部材の下面とが接触するとともに、溝部の側面と突出部の側面とが接触しているので、第１の移動部材と第２の移動部材との接触面は十分な面積を有する。そのため、第１および第２の移動部材の少なくとも一方に振動が発生しても、その振動圧は接触面において効率よく分散される。したがって、第１の移動部材と第２の移動部材との接触面において弾性変形が生じることを防止することができる。それにより、第１の移動部材および第２の移動部材に、弾性変形による振動が発生することを防止することができる。その結果、第１の移動機構上に設けられる第２の移動機構および載置台に弾性変形による振動が発生することを防止することができる。
【００２７】
また、載置台を垂直方向に移動させる第２の移動機構は、第１の移動機構上に設けられている。この場合、第２の移動機構に大きな荷重がかかることがない。それにより、第２の移動機構が受ける振動の影響を低減することができる。
【００２８】
これらの結果、載置台に載置される試料の振動を防止することができる。それにより、試料の正確な観察を行うことができる。
【００２９】
（２）溝部はあり溝であってもよい。この場合、溝部の側面と突出部の側面とを確実に接触させることができる。そのため、第１および第２の移動部材の少なくとも一方に振動が発生しても、その振動圧を接触面においてさらに効率よく分散することができる。それにより、第１の移動機構、第２の移動機構および載置台に弾性変形による振動が発生することを確実に防止することができる。その結果、試料の振動を確実に防止することができる。
【００３０】
（３）設置部材は、第１の設置部材および第２の設置部材を有し、査型プローブ顕微鏡は第２の設置部材上に設置され、第２の設置部材は第１の設置部材上に弾性部材を介して支持されてもよい。
【００３１】
この場合、第１の設置部材に生じる振動は、弾性部材において減衰される。それにより、第１の設置部材の振動が、第２の設置部材および走査型プローブ顕微鏡に伝達されることを防止することができる。その結果、試料の振動を確実に防止することができる。
【００３２】
（４）顕微鏡装置は、第１の設置部材に設けられ、走査型プローブ顕微鏡および第２の設置部材に接触しないように走査型プローブ顕微鏡および第２の設置部材を覆うカバー部材をさらに備えてもよい。
【００３３】
この場合、騒音および風等の外乱によって第２の設置部材および走査型プローブ顕微鏡に振動が生じることを防止することができる。また、カバー部材は、第２の設置部材および走査型プローブ顕微鏡に接触していない。そのため、騒音および風等の外乱によってカバー部材に振動が生じても、その振動が第２の設置部材および走査型プローブ顕微鏡に伝達されることを防止することができる。これらの結果、走査型プローブ顕微鏡に振動が生じることを確実に防止することができる。それにより、試料に振動が生じることをより正確に防止することができる。
【００３４】
（５）顕微鏡装置は、第２の設置部材上に設置される光学顕微鏡をさらに備えてもよい。この場合、使用者は走査型プローブ顕微鏡により試料の表面形状を高倍率でミクロ的に観察することができるとともに、光学顕微鏡により試料の表面形状を低倍率でマクロ的に観察することができる。
【００３５】
（６）光学顕微鏡は、光学顕微鏡を移動させるための第３の移動機構を有し、カバー部材は、第３の移動機構を操作するための操作部を有し、操作部は、第３の移動機構と連結および切断可能であってもよい。
【００３６】
この場合、光学顕微鏡を移動させる際にのみ、操作部と第３の移動機構とを連結させて、光学顕微鏡を移動させることができる。また、試料の測定および観察時には、操作部と第３の移動機構とを切断することができる。それにより、試料の観察時にカバー部材に生じた振動が走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡に伝達されることを防止することができる。その結果、試料の振動を確実に防止することができる。
【００３７】
また、光学顕微鏡を移動させる際に、カバー部材を第１の設置部材から取り外す必要がないので、試料の迅速な観察が可能になる。
【００３８】
なお、光学顕微鏡の位置調整は、走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーの移動可能な領域の中心と、光学顕微鏡による観察視野の中心とを一致させるために行われる。
【００３９】
（７）操作部は、嵌合部を有し、第３の移動機構は、嵌合部に嵌合される被嵌合部を有し、嵌合部は第１の磁石を有し、被嵌合部は第２の磁石を有し、嵌合部が被嵌合部に誘導されるように第１および第２の磁石が設けられてもよい。
【００４０】
この場合、操作部を第３の移動機構に連結する際に、嵌合部が被嵌合部に誘導されるので、操作部と第３の移動機構との連結を迅速かつ確実に行うことができる。
【００４１】
（８）第１の設置部材は、第２の設置部材の揺動を制限する制限部材を備えてもよい。この場合、制限部材により第２の設置部材の揺動が制限されるので、顕微鏡装置を持ち運ぶ際に、第２の設置部材が大きく振動することを防止することができる。それにより、走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡の故障を確実に防止できるとともに、顕微鏡装置を容易に持ち運ぶことができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、第１の移動機構の第１および第２の移動部材の少なくとも一方に振動が発生しても、その振動圧は接触面において効率よく分散される。したがって、第１の移動部材と第２の移動部材との接触面において弾性変形が生じることを防止することができる。それにより、第１の移動部材および第２の移動部材に、弾性変形による振動が発生することを防止することができる。その結果、第１の移動機構、第２の移動機構および載置台に弾性変形による振動が発生することを防止することができる。
【００４３】
また、載置台を垂直方向に移動させる第２の移動機構は、第１の移動機構上に設けられている。この場合、第２の移動機構に大きな荷重がかかることがない。それにより、第２の移動機構が受ける振動の影響を低減することができる。
【００４４】
これらの結果、載置台に載置される試料の振動を防止することができる。それにより、試料の正確な観察を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡装置について図面を参照しながら説明する。
【００４６】
（１） 顕微鏡装置の構成
図１は、本実施の形態に係る顕微鏡装置の外観を示す図である。図１に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡装置１は、装置部７００および外装部８００により構成される。外装部８００は、例えばプラスチックにより形成される。顕微鏡装置１は、ケーブルｃａにより、パーソナルコンピュータ９００に接続されている。
【００４７】
なお、図１では、顕微鏡装置１が斜視図で示され、パーソナルコンピュータ９００は正面図で示されている。ここで、顕微鏡装置１の斜視図において、水平面内で直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向をＺ方向とする。特に、矢印の向く方向を＋で表し、矢印と逆の方向を−で表す。また、後述する図２、図３、図５〜図７、図９〜図１６、図１８、図１９および図２１〜図２５においても同様にＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定義する。
【００４８】
図２は、装置部７００を示す斜視図であり、図３は、図１の顕微鏡装置１の組立て斜視図である。
【００４９】
図２および図３に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡装置１は、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope:ＡＦＭ）１０および光学顕微鏡２０を一体的に備える。原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０は、顕微鏡連結部材４０に取り付けられ、ベース筐体部５０により保持される。
【００５０】
図３に示すように、ベース筐体部５０は、ＸＹ平面に平行となるように配置される底板５１を有する。底板５１の四隅には、Ｚ方向に延びる支持脚５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄが取り付けられている。また、底板５１の四辺には、４つの支持脚５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄおよび底板５１を取り囲むように補強板５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄが取り付けられている。
【００５１】
顕微鏡装置１の背面側の補強板５２ｃには、顕微鏡装置１と外部装置とを接続するためのインターフェイスボード８０が取り付けられる。本実施の形態においては、インターフェイスボード８０には、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０から図示しないケーブルが接続されるとともに、パーソナルコンピュータ９００からケーブルｃａ（図１）が接続される。これにより、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０とパーソナルコンピュータ９００との間での通信が可能となる。
【００５２】
装置部７００の組立て時において、４つの支持脚５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄの上端部には、それぞれ弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄが取り付けられる。弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの詳細は後述する。
【００５３】
顕微鏡連結部材４０は、ＡＦＭ固定部材４１と光学顕微鏡固定部材４２とが一体的に形成された構造を有する。ＡＦＭ固定部材４１は、略箱形状を有し、内部に試料載置台収容空間４１ｓを有する。光学顕微鏡固定部材４２は角筒形状を有し、内部に光学顕微鏡収容空間４２ｓを有する。
【００５４】
顕微鏡連結部材４０においては、ＡＦＭ固定部材４１に原子間力顕微鏡１０が取り付けられ、光学顕微鏡固定部材４２に光学顕微鏡２０が取り付けられる。これにより、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０が一体的に連結される。
【００５５】
顕微鏡連結部材４０への原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０の取り付けの詳細は後述する。
【００５６】
原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０が連結された状態で、ＸＹ平面内における顕微鏡連結部材４０の上端部側の四隅が被支持部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄとして各弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの上端部に取り付けられる。
【００５７】
これにより、図２に示すように、顕微鏡連結部材４０により互いに連結された原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０が、ベース筐体部５０により弾性的に保持される。
【００５８】
原子間力顕微鏡１０は、ＡＦＭスキャナ１１および試料載置台３０を備える。ＡＦＭスキャナ１１は、顕微鏡連結部材４０のＡＦＭ固定部材４１上に取り付けられる。
【００５９】
具体的には、図３に示すように、ＡＦＭ固定部材４１の上端部にＡＦＭスキャナ支持部４４が形成されている。ＡＦＭスキャナ支持部４４は、平面視でＬ字状をなし、水平な上面を有する。この上面上にＡＦＭスキャナ１１が取り付けられる。
【００６０】
ＡＦＭスキャナ１１の下部には、図２に示すように、ミラーホルダ２６および図示しないカンチレバー保持部が設けられている。ミラーホルダ２６は光学顕微鏡２０のミラー２５を保持し、カンチレバー保持部は後述する探針が設けられたカンチレバーを保持する。
【００６１】
原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察時には、カンチレバーのＺ方向の変位、すなわち後述する圧電素子１１０（図５）に連結されたカンチレバー保持部のＺ方向の変位がケーブルｃａ（図１）を通じてパーソナルコンピュータ９００に送られる。それにより、パーソナルコンピュータ９００は後述する表示装置にカンチレバーの変位に基づく画像を表示する。
【００６２】
ＡＦＭスキャナ１１のカンチレバーに設けられている探針を試料Ｍの表面に沿って走査させる構成の詳細は後述する。
【００６３】
図３に示すように、試料載置台３０は顕微鏡連結部材４０の試料載置台収容空間４１ｓに収容される。試料載置台３０は、移動プレート３０ａ、Ｚ方向移動機構３０ｂおよびＸＹ方向移動機構３０ｃを含む。
【００６４】
図３によれば、ＸＹ方向移動機構３０ｃ上にＺ方向移動機構３０ｂが設けられ、Ｚ方向移動機構３０ｂ上に移動プレート３０ａが設けられている。
【００６５】
ＸＹ方向移動機構３０ｃは２つのモータＭａ，Ｍｂを有する。また、Ｚ方向移動機構３０ｂは図示しない１つのモータを有する。これらの３つのモータは、後述の図４の動作制御部８１に接続されている。動作制御部８１には、後述の図４のＸ方向電動スイッチＳＷ１、Ｙ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３が接続されている。これらのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、図３に示すように、外装部８００の正面側に設けられる。ＸＹ方向移動機構３０ｃの詳細は後述する。
【００６６】
上記のＸ方向電動スイッチＳＷ１、Ｙ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３に代えて、移動プレート下降スイッチ、最下点スイッチおよび照明スイッチを設けてもよい。
【００６７】
この場合、移動プレート下降スイッチは、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａを下降させるために用いられる。最下点スイッチは、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａを移動プレート３０ａがＺ方向で移動可能な最下点に移動させるために用いられる。照明スイッチは、顕微鏡装置１に設けられる照明（図示せず）をオンまたはオフするために用いられる。
【００６８】
使用者は、Ｚ方向電動スイッチＳＷ３を操作することによりＺ方向移動機構３０ｂを動作させる。これにより、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａをＺ方向（鉛直方向）に移動させることができる。
【００６９】
また、使用者は、Ｘ方向電動スイッチＳＷ１およびＹ方向電動スイッチＳＷ２を操作することによりＸＹ方向移動機構３０ｃを動作させる。これにより、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａをＸ方向およびＹ方向（水平方向）に移動させることができる。
【００７０】
光学顕微鏡２０は、レンズ格納部２１、光軸変換部２２、電動ズーム鏡筒２３、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラボックス２４、ミラー２５（図２）、ミラーホルダ２６（図２）および遊動台座２７を備える。光軸変換部２２は光軸変換ミラー２２ａを内蔵する。遊動台座２７の詳細は後述する。
【００７１】
電動ズーム鏡筒２３は、後述の図４のズーム調整装置２３１およびフォーカス調整装置２３２を内蔵する。また、ＣＣＤカメラボックス２４は後述の図４のＣＣＤカメラ２４１を内蔵する。
【００７２】
光学顕微鏡２０のレンズ格納部２１は、光軸変換部２２に取り付けられ、光軸変換部２２は、電動ズーム鏡筒２３の上端部に取り付けられている。電動ズーム鏡筒２３の下端部にＣＣＤカメラボックス２４が設けられている。光軸変換部２２の内部では、光軸変換ミラー２２ａが電動ズーム鏡筒２３の軸心の延長線上に配置されている。
【００７３】
光学顕微鏡２０の電動ズーム鏡筒２３は、遊動台座２７により支持される。
【００７４】
遊動台座２７は、Ｚ方向に平行な軸に対してやや傾斜するように顕微鏡連結部材４０の光学顕微鏡固定部材４２上に取り付けられる。これにより、遊動台座２７に支持された電動ズーム鏡筒２３が光学顕微鏡収容空間４２ｓ内に収容される。
【００７５】
なお、遊動台座２７の光学顕微鏡固定部材４２上への取り付けは、接続部材４２ｃ（図２）および後述する接続部材４２ｄ（図１５参照）を光学顕微鏡固定部材４２の上面にネジ止めし、固定された接続部材４２ｃ，４２ｄ遊動台座２７を取り付けることにより行う。
【００７６】
外装部８００（図１）は、図３に示すようにフロントケース８００Ａおよびリアケース８００Ｂから構成される。フロントケース８００Ａは、補強板５２ａ，５２ｂ，５２ｄにネジ止めすることにより装置部７００の正面側に取り付けられる。リアケース８００Ｂは、補強板５２ｂ，５２ｃ，５２ｄにネジ止めすることにより装置部７００の背面側に取り付けられる。それにより、図１に示すように、原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０、顕微鏡連結部材４０およびベース筐体部５０の正面、背面、両側面および上面が外装部８００によって覆われる。なお、フロントケース８００Ａおよびリアケース８００Ｂは互いに密接している。
【００７７】
フロントケース８００Ａには、略長方形の窓部８０１が形成されている。窓部８０１には、略長方形の嵌合部材８０２が着脱可能に取り付けられている。嵌合部材８０２が窓部８０１に取り付けられている状態においては、窓部８０１の内周面と嵌合部材８０２の外周面とが互いに密接している。
【００７８】
試料Ｍを観察する場合には、使用者は、嵌合部材８０２を窓部８０１から取り外し、窓部８０１を通して試料Ｍを試料載置台３０に載置する。その後、嵌合部材８０２を窓部８０１に取り付ける。
【００７９】
リアケース８００Ｂには、窓部８０３が形成されている。この窓部８０３により、インターフェイスボード８０の背面側の所定の領域が外部に露出する。この露出する領域に、顕微鏡装置１と外部装置とを電気的に接続するためのコネクタ（図示せず）が設けられる。本例では、ケーブルｃａ（図１参照）がコネクタに接続されている。
【００８０】
フロントケース８００Ａの正面側にはＹ方向操作ノブ６０ａおよび上下方向操作ノブ６０ｂを有する光学顕微鏡移動操作部６０が設けられる。
【００８１】
光学顕微鏡２０の遊動台座２７は、２つの移動機構を有する。一方の移動機構は、電動ズーム鏡筒２３およびそれに取り付けられた各構成部をＹ方向に移動させ、他方の移動機構は、電動ズーム鏡筒２３およびそれに取り付けられた各構成部を電動ズーム鏡筒２３の軸心に沿う方向に移動させる。
【００８２】
これら２つの移動機構は、ともに光学顕微鏡固定部材４２上に設けられる連結機構７０に接続される。この連結機構７０は、光学顕微鏡移動操作部６０に対して着脱可能に設けられている。
【００８３】
光学顕微鏡２０を移動させる場合、使用者は、光学顕微鏡移動操作部６０と連結機構７０とを連結させる。そして、Ｙ方向操作ノブ６０ａを操作することにより光学顕微鏡２０をＹ方向に移動させることができる。また、上下方向操作ノブ６０ｂを操作することにより光学顕微鏡２０を電動ズーム鏡筒２３の軸心に沿う方向に移動させることができる。詳細は後述する。
【００８４】
ここで、試料Ｍが試料載置台３０上に載置された状態で、ミラー２５は試料Ｍの上方に位置する。この場合、図示しない光源から発せられる照明光が試料Ｍに照射され、その試料Ｍからの反射光がミラー２５に照射される。
【００８５】
試料Ｍからの反射光は、ミラー２５により反射され、レンズ格納部２１内のレンズを通して光軸変換部２２内の光軸変換ミラー２２ａにより反射される。光軸変換ミラー２２ａによる反射光は、電動ズーム鏡筒２３を通してＣＣＤカメラボックス２４に取り込まれる。それにより、ＣＣＤカメラボックス２４内のＣＣＤカメラに試料Ｍの画像が形成される。
【００８６】
光学顕微鏡２０による試料Ｍの観察時には、ＣＣＤカメラに形成された試料Ｍの画像がケーブルｃａを通じてパーソナルコンピュータ９００に送られる。それにより、パーソナルコンピュータ９００は後述する表示装置に試料Ｍの画像を表示する。
【００８７】
（２） 顕微鏡装置の制御系
顕微鏡装置１の制御系について説明する。図４は、顕微鏡装置１の制御系を説明するためのブロック図である。図４に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡装置１は、原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０、インターフェイスボード８０、動作制御部８１、記憶部８２、Ｘ方向電動スイッチＳＷ１、Ｙ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３を備える。
【００８８】
また、原子間力顕微鏡１０はＡＦＭスキャナ１１および試料載置台３０を含み、光学顕微鏡２０はズーム調整装置２３１、フォーカス調整装置２３２およびＣＣＤカメラ２４１を含む。
【００８９】
顕微鏡装置１において、上記の各構成部は互いに電気的に接続されている。インターフェイスボード８０はケーブルｃａを介してパーソナルコンピュータ９００に接続されている。
【００９０】
動作制御部８１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）またはマイクロコンピュータ等を含み、顕微鏡装置１内の他の構成部の動作を制御する。
【００９１】
記憶部８２は、例えばメモリからなり、各構成部の動作に関するプログラムを記憶する。
【００９２】
試料載置台３０は、Ｘ方向移動モータ、Ｙ方向移動モータおよびＺ方向移動モータを有する。これらのモータは、それぞれ、図３のモータＭａ、モータＭｂおよびＺ方向移動機構３０ｂのモータに相当する。
【００９３】
使用者によりＸ方向電動スイッチＳＷ１が操作されると、動作制御部８１はＸ方向移動モータを動作させる。使用者によりＹ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３が操作された場合も同様に、動作制御部８１はＹ方向移動モータおよびＺ方向移動モータを動作させる。
【００９４】
その結果、上述のように、図２の試料Ｍが載置された移動プレート３０ａをＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動させることが可能となる。
【００９５】
図４において、光学顕微鏡２０に含まれるズーム調整装置２３１は光学顕微鏡２０の倍率を調整する。また、フォーカス調整装置２３２は光学顕微鏡２０の焦点位置を調整する。
【００９６】
使用者が後述するパーソナルコンピュータ９００の入力装置９５により光学顕微鏡２０の倍率を入力すると、パーソナルコンピュータ９００から動作制御部８１に光学顕微鏡２０の倍率を示す信号が与えられる。これにより、動作制御部８１は、与えられた信号に基づいてズーム調整装置２３１を動作させる。その結果、光学顕微鏡２０の倍率が調整される。
【００９７】
また、使用者が後述するパーソナルコンピュータ９００の入力装置９５により光学顕微鏡２０の焦点位置を入力すると、パーソナルコンピュータ９００から動作制御部８１に光学顕微鏡２０の焦点位置を示す信号が与えられる。これにより、動作制御部８１は、与えられた信号に基づいてフォーカス調整装置２３２を動作させる。その結果、光学顕微鏡２０の焦点位置が調整される。
【００９８】
光学顕微鏡２０のＣＣＤカメラ２４１は、試料Ｍの画像をパーソナルコンピュータ９００に出力する。これにより、後述するパーソナルコンピュータ９００の表示装置９１に光学顕微鏡２０により観察される試料Ｍの画像が表示される。
【００９９】
パーソナルコンピュータ９００は、インターフェイスボード９０、表示装置９１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）９２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）９３、ＣＰＵ９４、入力装置９５、記録媒体駆動装置９６および外部記憶装置９７を備える。
【０１００】
インターフェイスボード９０は、ケーブルｃａを介して顕微鏡装置１のインターフェイスボード８０に接続されている。
【０１０１】
表示装置９１は、液晶表示パネルまたはＣＲＴ（陰極線管）等からなり、原子間力顕微鏡１０により観察される試料Ｍの画像および光学顕微鏡２０により観察された試料Ｍの画像を表示する。
【０１０２】
ＲＯＭ９２にはシステムプログラムが記憶される。記録媒体駆動装置９６は、ＣＤ（コンパクトディスク）ドライブ、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）ドライブ等からなり、ＣＤ、ＤＶＤドライブ等の記録媒体９８に対してデータの読み書きを行う。
【０１０３】
入力装置９５は、キーボードおよびマウス等からなり、使用者が種々の指令およびデータの入力をするために用いられる。本実施の形態では、例えば光学顕微鏡２０の倍率がキーボードにより入力され、原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察位置がマウスにより指定される。詳細は後述する。
【０１０４】
外部記憶装置９７は、ハードディスク装置等からなり、記録媒体駆動装置９６を介して記録媒体９８から読み込まれたプログラムを記憶する。
【０１０５】
ＣＰＵ９４は、外部記憶装置９７に記憶されたプログラムをＲＡＭ９３上で実行し、パーソナルコンピュータ９００の各構成部を制御するとともに、顕微鏡装置１に種々の信号を出力する。
【０１０６】
なお、記録媒体９８の代わりにＲＯＭ等の半導体メモリ、ハードディスク装置等の他の記録媒体を用いてもよい。また、プログラムをインターネットを通して外部記憶装置９７にダウンロードしてもよい。
【０１０７】
（３） コンタクトモードを用いる原子間力顕微鏡の制御系の詳細
顕微鏡装置１の原子間力顕微鏡１０の制御系の詳細を説明する。ここで、コンタクトモードとは、原子間力顕微鏡１０において、後述の探針を試料Ｍに接触する位置まで近付けて試料表面に沿って走査させる測定モードである。
【０１０８】
図５は、図２の原子間力顕微鏡１０のコンタクトモードを用いる場合の制御系を示すブロック図である。
【０１０９】
原子間力顕微鏡１０は、板バネ状のカンチレバー１００、探針１０１および圧電素子１１０を含む。
【０１１０】
カンチレバー１００の先端に探針１０１が設けられている。この探針１０１を試料Ｍに近付けると、探針１０１と試料Ｍとの間に原子間力が生じ、カンチレバー１００が上下方向にたわむ。
【０１１１】
ＡＦＭスキャナ１１内に設けられた圧電素子１１０により試料Ｍ表面に沿った探針１０１の走査が行われる。圧電素子１１０は、試料Ｍ表面に沿って探針１０１を走査させるために、カンチレバー１００をＸ方向およびＹ方向に移動させる。
【０１１２】
なお、探針１０１を固定した状態で試料載置台３０の移動プレート３０ａ（図２参照）をＸ方向およびＹ方向に移動させることにより、試料Ｍ表面に沿った探針１０１の走査を行ってもよい。また、圧電素子１１０の代わりにボイスコイルモータを用いてもよい。
【０１１３】
圧電素子１１０は、カンチレバー１００のたわみ量を一定に保つように、すなわち、探針１０１と試料Ｍとの間に生じる原子間力を一定に保つようにカンチレバー１００をＺ軸方向に動作させる。探針１０１と試料Ｍとの間の原子間力を一定に保つために圧電素子１１０に印加した電圧値の変化に基づいて、Ｚ方向におけるカンチレバー１００の位置情報が取得される。この位置情報から試料Ｍの表面形状に関する形状情報が取得される。その結果、試料Ｍの３次元的な形状情報を画像化することが可能となる。
【０１１４】
なお、圧電素子１１０は、動作制御部８１により制御される。動作制御部８１は、ＣＰＵ１３１、変位検出部１３２、Ｚ方向サーボ回路１３３およびＸ−Ｙ方向サーボ回路１３４を含む。
【０１１５】
Ｚ方向サーボ回路１３３は、カンチレバー１００の探針１０１がＺ方向に動作するように圧電素子１１０を制御する。また、Ｘ−Ｙ方向サーボ回路１３４は、カンチレバー１００の探針１０１がＸ方向およびＹ方向に移動するように圧電素子１１０を制御する。変位検出部１３２については後述する。
【０１１６】
ここで、試料Ｍ表面の凹凸により生じるカンチレバー１００のたわみ量を一定に保つための原子間力顕微鏡１０における動作について説明する。
【０１１７】
カンチレバー１００には、例えば歪ゲージ等を含む変位センサが内蔵される。これにより、カンチレバー１００の微小な変位に応じた信号が出力される。
【０１１８】
変位センサの出力信号は、動作制御部８１の変位検出部１３２に与えられる。それにより変位検出部１３２は、カンチレバー１００のたわみ量を検出する。
【０１１９】
動作制御部８１のＣＰＵ１３１は、変位検出部１３２により検出されたカンチレバー１００の変位に基づいて、この変位を一定に保つように圧電素子１１０を制御する。
【０１２０】
動作制御部８１のＣＰＵ１３１は、変位検出部１３２により検出されたカンチレバー１００のたわみ量に基づいて、このたわみ量を一定に保つように圧電素子１１０を制御する。
【０１２１】
動作制御部８１は、インターフェイスボード８０（図３および図４参照）を介してパーソナルコンピュータ９００に接続されている。これにより、上述のように、カンチレバー１００のＺ方向の変位（カンチレバー保持部のＺ方向の変位）がケーブルｃａを通じてパーソナルコンピュータ９００に送られる。それにより、パーソナルコンピュータ９００の図４の表示装置９１に、試料Ｍの３次元的な形状情報に基づく画像が映し出される。
【０１２２】
なお、本実施の形態においては、原子間力顕微鏡１０の観察モードとして、コンタクトモードを用いているが、これに限定されるものではなく、探針１０１を試料Ｍに接触させることなく探針１０１を共振させ、試料Ｍ表面の近傍を走査させるノンコンタクトモード（ダンピングモード）を用いてもよい。
【０１２３】
上記では、カンチレバー１００のたわみ量を検出するために、カンチレバー１００に変位センサを内蔵する自己検知方式が用いられているが、レーザ光をカンチレバー１００に照射し、カンチレバー１００からの反射光を光検出器により検出してカンチレバー１００のたわみ量を検出する光てこ方式を用いてもよい。
【０１２４】
（４） ＸＹ方向移動機構
次に、図３のＸＹ方向移動機構３０ｃについて図面を用いて詳細に説明する。図６は（ａ）は、ＸＹ方向移動機構３０ｃの斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に点線丸で示す部分の拡大斜視図である。図６に示すように、ＸＹ方向移動機構３０ｃは、２つのモータＭａ，Ｍｂ、Ｙ方向移動機構３８０およびＸ方向移動機構３９０を有する。
【０１２５】
Ｙ方向移動機構３８０は、上板３８１および下板３８２を有する。略四角形の上板３８１の下面側には、Ｙ方向に延びるように断面逆台形のあり溝３８１ａが形成されている。それにより、図６に示すように、上板３８１の下面側の内側には、Ｙ方向に延びる２つの斜面３８１ｂが対向するように形成される。
【０１２６】
略四角形の下板３８２の上面側には、Ｙ方向に延びるように断面逆台形の突出部３８２ａが形成されている。それにより、突出部３８２ａの両側面には、斜面３８２ａが形成される。このような形状により、突出部３８２ｂがあり溝３８１ｂに嵌合されるように、上板３８１と下板３８２とが連結される。つまり、あり溝ガイド方式が用いられている。
【０１２７】
このような構成において、モータＭｂが回転することにより、上板３８１が下板３８２に対してＹ方向に摺動する。それにより、図３に示すＺ方向移動機構３０ｂおよび移動プレート３０ａがＹ方向に移動し、試料ＭがＹ方向に移動する。
【０１２８】
ここで、上板３８１と下板３８２とは、上板３８１の下面と下板３８２の上面とで接触するとともに、斜面３８１ｂと斜面３８２ｂとで接触している。この場合、上板３８１と下板３８２との接触面は十分な面積を有するので、下板３８２に振動が発生しても、その振動圧は接触面において効率よく分散される。したがって、上板３８１と下板３８２との接触面において弾性変形が生じることを防止することができる。それにより、上板３８１に弾性変形による振動が発生することを防止することができるので、図２に示す移動プレート３０ａおよびそれに載置される試料Ｍに弾性変形による振動が発生することを防止することができる。なお、下板３８２の上面側に断面台形のあり溝を形成し、上板３８１の下面側に断面台形の突出部を形成してもよい。
【０１２９】
Ｘ方向移動機構３９０は、Ｙ方向移動機構３８０と同様の構成を有し、モータＭａが回転することにより、Ｙ方向移動機構３８０、Ｚ方向移動機構３０ｂ（図３）および移動プレート３０ａがＸ方向に移動する。それにより、試料ＭがＸ方向に移動する。
【０１３０】
なお、図３に示すように、本実施の形態においては、ＸＹ方向移動機構３０ｃ上にＺ方向移動機構３０ｂが配置されている。ここで、原子間力顕微鏡１０等の走査型プローブ顕微鏡においては、カンチレバーによる走査を行うため、Ｚ方向の精度が特に重要になる。そこで、本実施の形態においては、ＸＹ方向移動機構３０ｃ上にＺ方向移動機構３０ｂを配置することにより、Ｚ方向の精度を向上させている。また、この場合、ＸＹ方向移動機構３０ｃにＺ方向移動機構３０ｂの荷重がかかるが、図６で説明したように、ＸＹ方向移動機構３０ｃにおいては、上板３８１の下面と下板３８２の上面とが接触している。それにより、ＸＹ方向移動機構３０ｃにかかる荷重を接触面において分散させることができる。その結果、図２に示す移動プレート３０ａおよびそれに載置される試料Ｍに弾性変形による振動が発生することを確実に防止することができる。
【０１３１】
（５） 光学顕微鏡の移動方法
次に、光学顕微鏡２０（図２および図３参照）の移動方法について図を参照しながら説明する。なお、光学顕微鏡２０の位置調整は、上述の圧電素子１１０により探針１０１が移動可能な領域の中心と、光学顕微鏡２０による観察視野の中心とを一致させるために行われる。
【０１３２】
上述したように、本実施の形態に係る顕微鏡装置１においては、光学顕微鏡２０の遊動台座２７を操作する場合、使用者は、光学顕微鏡移動操作部６０と連結機構７０とを連結させる。そこで、まず光学顕微鏡移動操作部６０の機構について説明する。
【０１３３】
（５−１） 光学顕微鏡移動操作部
図７は、光学顕微鏡移動操作部６０の正面側の拡大斜視図であり、図８および図９は、光学顕微鏡移動操作部６０と連結機構７０との関係を示す図である。また、図１０および図１１は、光学顕微鏡移動操作部６０の背面側の拡大斜視図であり、図１２および図１３は、光学顕微鏡移動操作部６０の構成部品の一部を示した図である。また、図１４は、連結機構７０の上面図である。
【０１３４】
図７に示すように、光学顕微鏡移動操作部６０は、フロントケース８００Ａの正面側において、Ｙ方向操作ノブ６０ａ、上下方向操作ノブ６０ｂおよび押下部６０ｃを有する。Ｙ方向操作ノブ６０ａおよび上下方向操作ノブ６０ｂは、周方向に回転可能に設けられている。押下部６０ｃは、フロントケース８００Ａに対してＹ方向に移動可能に設けられている。
【０１３５】
図８および図９に示すように、Ｙ方向操作ノブ６０ａの一端部には、固定筒６１ａが取り付けられている。また、Ｙ方向操作ノブ６０ａには、連結軸６２ａが設けられている。連結軸６２ａは、固定筒６１ａ内を挿通し、Ｙ方向操作ノブ６０ａに対して周方向に固定されるとともにＸ方向に移動可能に設けられている。固定筒６１ａは、フロントケース８００Ａに固定される。Ｙ方向操作ノブ６０ａは固定筒６１ａに対して回転可能に設けられている。
【０１３６】
このような構成により、フロントケース８００Ａの正面側でＹ方向操作ノブ６０ａを回転させることにより、フロントケース８００Ａの背面側で連結軸６２ａを回転させることができる。同様の構成で、上下方向操作ノブ６０ｂ内に連結軸６２ｂが設けられるとともに、上下方向操作ノブ６０ｂの一端部に固定筒６１ｂが設けられる。また、固定筒６１ａと同様に、固定筒６１ｂがフロントケース８００Ａに固定される。
【０１３７】
連結軸６２ａの所定の位置には、嵌合リング６３ａが固定され、連結軸６２ｂの所定の位置には、嵌合リング６３ｂが固定される。これらの嵌合リング６３ａ，６３ｂはそれぞれ嵌合溝を有しており、後述するように、この嵌合溝に移動板６９が嵌合される（図９、図１０および図１１参照）。
【０１３８】
また、連結軸６２ａおよび連結軸６２ｂの先端部には、係止棒６４ａ，６４ｂがそれぞれ設けられている（図８、図１０および図１１参照）。これらの係止棒６４ａ，６４ｂは、後述するように、連結機構７０の回転部材７１，７２に連結軸６２ａ，６２ｂをそれぞれ係止するために設けられている。
【０１３９】
図１０および図１１に示すように、フロントケース８００Ａの背面側で、固定部材６１ａ，６１ｂには、長方形状の固定板６５（図１２（ａ）参照）が取り付けられる。固定板６５の両端部近傍の上部には、２本の規制棒６５ａおよび２本の規制棒６５ｂがそれぞれ設けられる。固定板６５の規制棒６５ａの下方および規制棒６５ｂの下方には貫通孔６５ｃ，６５ｄがそれぞれ形成されている。連結軸６２ａおよび連結軸６２ｂが貫通孔６５ｃおよび貫通孔６５ｄをそれぞれ挿通する。
【０１４０】
押下部６０ｃの背面側には長方形状の連結板６７（図１２（ｂ）参照）が取り付けられる。連結板６７の両端部近傍には、バネ止め部６７ａ，６７ｂがそれぞれ形成されている。また、バネ止め部６７ａ，６７ｂには貫通孔６７ｃ，６７ｄがそれぞれ形成されている。連結板６７の中央部には、連結用凸部６７ｅ，６７ｆが形成されている。なお、押下部６０ｃと連結板６７とは、別個の部品として形成されてもよく、一体形成されてもよい。
【０１４１】
フロントケース８００Ａの背面側で押下部６０ｃの両側方には、棒状の支持部材６６ａ，６６ｂが固定されている。支持部材６６ａ，６６ｂは、貫通孔６７ｃ，６７ｄにそれぞれ挿通されている。これにより、連結板６７はフロントケース８００Ａの背面側において、Ｘ方向およびＺ方向に固定されるとともに、Ｙ方向に移動可能に指示される。
【０１４２】
図１０および図１１に示すように、フロントケース８００Ａの背面側で、連結板６７の側方および下方を覆うように固定部材６８（図１３（ｄ）参照）が取り付けられる。固定部材６８は、長方形状のベース部６８ａを有する。ベース部６８ａの正面側の両端部には、かぎ状部６８ｂ，６８ｃが形成される。また、ベース部６８ａの背面側の両端部より内側の位置には、かぎ状部６８ｄ，６８ｅが形成され、ベース部６８ａの背面側の中央部には、背面側に突出するように載置部６８ｆが形成されている。
【０１４３】
図１０および図１１に示すように、固定部材６８は、かぎ状部６８ｂ，６８ｃをフロントケース８００Ａにねじ止めすることにより固定される。かぎ状部６８ｄ，６８ｅには、支持部材６６ａ，６６ｂの一端部がそれぞれねじ止めされる。かぎ状部６８ｃ，６８ｄと連結板６７のバネ止め部６７ａ，６７ｂとの間の支持部材６６ａ，６６ｂにそれぞれバネ部材ＳＰが取り付けられる。
【０１４４】
固定部材６８の載置部６８ｆには、摺動補助体６８ｇ（図１３（ｅ））が固定される。摺動補助体６８ｇには、補助溝６８ｈが形成されている。また、補助溝６８ｈの背面側の中央部には、係止部６８ｉが形成されている。係止部６８ｉの役割については後述する。
【０１４５】
図１０および図１１に示すように、連結板６７の背面側には、移動板６９（図１３（ｆ）参照）が取り付けられる。移動板６９は、略長方形状のベース部６９ｑ、ならびにベース部６９ｑから−Ｚ方向に突出する連結部６９ｒ，６９ｓを有する。図１０および図１１に示すように、連結部６９ｒ，６９ｓには連結板６７（図１２（ｂ））の連結用凸部６７ｅ，６７ｆがねじ止めされる。ベース部６９ｑ（図１３（ｆ））の上部の近傍には、２つの貫通孔６９ａおよび２つの貫通孔６９ｂがそれぞれ形成されている。また、貫通孔６９ａ，６９ｂの下方には、楕円形の貫通孔６９ｃ，６９ｄがそれぞれ形成されている。移動板６９の貫通孔６９ａ，６９ｂは、図１０および図１１に示すように、規制棒６５ａ，６５ｂが挿脱可能に設けられている。
【０１４６】
貫通孔６９ｃ，６９ｄには、連結軸６２ａ，６２ｂに設けられている嵌合リング６３ａ，６３ｂがはめ込まれる。これにより、連結軸６２ａ，６２ｂは、移動板６９に対して、Ｘ方向およびＹ方向において固定される。
【０１４７】
連結部６９ｒの側部には、摺動ピン６９ｔがＹＺ平面において回動可能に取り付けられている。摺動ピン６９ｔの端部の突起が補助溝６８ｈに嵌合されている。これにより、摺動ピン６９ｔの端部を補助溝６８ｈに添って摺動させることができる。
【０１４８】
なお、図１０は図７の押下部６０ｃが押下されていない状態を示し、図１１は図７の押下部６０ｃが一度押下された後の状態の図を示す。本実施の形態においては、図１０の状態から使用者が押下部６０ｃを押下すると、押下部６０ｃの背面側に設けられた連結板６７が押下部６０ｃとともに背面側に移動する。また、連結板６７に取り付けられた移動板６９も同様に移動し、Ｙ方向操作ノブ６０ａおよび上下方向操作ノブ６０ｂに設けられた連結軸６２ａ，６２ｂが背面側に引き出される。
【０１４９】
ここで、移動板６９が前後に移動するとき、移動板６９に取り付けられた摺動ピン６９ｔの端部の突起は、摺動補助体６８ｇの補助溝６８ｈ内を摺動する。図１０の状態から、使用者が押下部６０ｃを一度押下すると、摺動ピン６９ｔの端部は、点線Ａ１で示す位置まで移動する。このとき、バネ部材ＳＰは徐々に圧縮され、バネ部材ＳＰには連結板６７を正面側に押し返そうとする反力が発生する。摺動ピン６９ｔの端部がＡ１まで移動すると、押下部６０ｃをそれ以上背面側へ押し込むことができなくなるので、使用者は押下部６０ｃから手を放す。それにより、バネ部材ＳＰが与える反力により、連結板６７および移動板６９とともに補助ピン６９ｔは正面側に押し返される。このとき、摺動ピン６９ｔの端部の突起は補助溝６８ｈにより補助溝６８ｈ内に設けられた係止部６８ｉに誘導され、そこで係止される。これにより、連結板６７および移動板６９の位置が保持されるので、連結軸６２ａ，６２ｂが背面側に引き出された状態を維持することができる。
【０１５０】
次に、使用者が押下部６０ｃをもう一度押下すると、摺動ピン６９ｔの端部の突起は補助溝６８ｈにより点線Ａ２で示す位置に誘導される。摺動ピン６９ｔの端部がＡ２まで移動すると、押下部６０ｃをそれ以上背面側へ押し込むことができなくなるので、使用者は押下部６０ｃから手を放す。このとき、バネ部材ＳＰには連結板６７を正面側に押し返そうとする力が働いているので、その力により摺動ピン６９ｔ、連結板６７および移動板６９は図１０に示す位置に戻る。
【０１５１】
このように、使用者が押下部６０ｃを一度押下することにより、連結軸６２ａ，６２ｂを背面側に導き出すことができ、さらにもう一度押下部６０ｃを押下することにより、連結軸６２ａ，６２ｂを元の状態に戻すことができる。それにより、後述する連結機構７０の回転部材７１，７２への連結軸６２ａ，６２ｂの挿脱が可能になる。
【０１５２】
（５−２） 連結機構
次に、連結機構７０について図８、図９および図１４を参照しながら説明する。連結機構７０の正面側には、Ｙ方向操作ノブ６０ａおよび上下方向操作ノブ６０ｂに対向する位置に回転部材７１，７２が設けられる。回転部材７１には、連結軸６２ａが挿脱可能な嵌合穴７３が形成されている（図８参照）。嵌合穴７３は、中央部に連結軸６２ａよりやや大きめの直径を有する断面円形の穴部７３ａを有し、その穴部７３ａの両側に係止棒６４ａが挿脱可能な断面略長方形の穴部７３ｂを有する。
【０１５３】
なお、図９に示すように、回転部材７１の穴部７３ａの上方および下方には、磁石Ｍ１，Ｍ２が埋設されている。また、連結軸６２ａの先端部にも磁石Ｍ３が埋設されている。これにより、連結軸６２ａの係止棒６４ａを穴部７３ｂ，７３ｃに容易に導くことができる。それにより、回転部材７１への連結軸６２ａの挿脱を容易かつ確実に行うことができる。なお、回転部材７２にも同様に、連結軸６２ｂが挿脱可能な嵌合穴７４が形成されている。嵌合穴７４は、穴部７３ａ，７３ｂと同様の穴部７４ａ，７４ｂを有する。
【０１５４】
また、上述したように、光学顕微鏡移動操作部６０の固定板６５には規制棒６５ａ，６５ｂ（図１０および図１１参照）が設けられている。これらの規制棒６５ａ，６５ｂは、連結軸６２ａ，６２ｂが回転部材７１，７２に挿入されている状態（図１１の状態）では連結軸６２ａ，６２ｂの回転を妨げないが、連結軸６２ａ，６２ｂが回転部材７１，７２に挿入されていない状態（図１０の状態）では、連結軸６２ａ，６２ｂの回転を防止することができる。したがって、回転部材７１，７２から連結軸６２ａ，６２ｂが抜き出されたときの係止棒６４ａ，６４ｂの周方向の位置を容易に保持することができる。それにより、連結軸６２ａの係止棒６４ａ，６４ｂを穴部７３ｂ，７４ｂにさらに容易に導くことができる。
【０１５５】
回転部材７１の背面側には、シャフトＳＦ１（図９および図１４参照）が一体的に形成されている。回転部材７１は、シャフトＳＦ１が支持板７５ａの一端部および基板７６を貫通するように基板７６に取り付けられる。なお、回転部材７１は、支持板７５ａおよび基板７６に対して回転可能に取り付けられており、支持板７５ａは基板７６に固定されている。シャフトＳＦ１の一端部には、ギアＧ１が固定されている。したがって、回転部材７１を回転させることにより、ギアＧ１を回転させることができる。
【０１５６】
支持板７５ａの他端部の近傍には、シャフトＳＦ２の一端部が回転可能に支持されている。シャフトＳＦ２の他端部は、支持板７５ｂの一端部の近傍に回転可能に支持されている。支持板７５ａと支持板７５ｂの間において、シャフトＳＦ２には、３つのギアＧ２，Ｇ３，Ｇ４が固定されている。ギアＧ２とギアＧ１とは噛み合っており、ギアＧ１が回転することにより、その回転がギアＧ２を介してシャフトＳＦ２に伝達される。それにより、シャフトＳＦ２が回転し、ギアＧ３およびギアＧ４が回転する。
【０１５７】
支持板７５ｂの他端部の近傍には、シャフトＳＦ３が回転可能に支持されている。シャフトＳＦ３には、ギアＧ５が固定されている。ギアＧ５とギアＧ４とは噛み合っており、ギアＧ４が回転することにより、その回転がギアＧ５を介してシャフトＳＦ３に伝達される。このシャフトＳＦ３の回転により、後述するように光学顕微鏡２０がＹ方向に移動する。したがって、光学顕微鏡移動操作部６０の連結軸６２ａ（図８参照）を連結機構７０の回転部材７１に挿入した状態でＹ方向操作ノブ６０ａを回転させることにより、光学顕微鏡２０をＹ方向に移動させることができる。
【０１５８】
回転部材７２の背面側にはシャフトＳＦ４（図１４参照）が一体的に形成されている。回転部材７２は、シャフトＳＦ４が支持板７５ｃの一端部近傍および基板７６を貫通するように基板７６に取り付けられる。なお、回転部材７２は、支持板７５ｃおよび基板７６に対して回転可能に取り付けられており、支持板７５ｃは基板７６に固定されている。シャフトＳＦ４の一端部には、ギアＧ６が固定されている。したがって、回転部材７２を回転させることにより、ギアＧ６を回転させることができる。
【０１５９】
支持板７５ｃの他端部の近傍には、シャフトＳＦ５の一端部が回転可能に支持されるとともに、支持板７５ｄの一端部の近傍が固定されている。シャフトＳＦ５には、３つのギアＧ７，Ｇ８，Ｇ９が固定されている。ギアＧ７とギアＧ６とは噛み合っており、ギアＧ６が回転することにより、その回転がギアＧ７を介してシャフトＳＦ５に伝達される。それにより、シャフトＳＦ５が回転し、ギアＧ８およびギアＧ９が回転する。
【０１６０】
支持板７５ｄの他端部の近傍には、シャフトＳＦ６が回転可能かつＹ方向に移動可能に支持されている。シャフトＳＦ３には、ギアＧ１０が固定されている。ギアＧ１０は、ギアＧ７，Ｇ８，Ｇ９のうち少なくとも一つと噛み合っており、ギアＧ７，Ｇ８，Ｇ９が回転することにより、その回転がギアＧ１０を介してシャフトＳＦ６に伝達される。このシャフトＳＦ１０の回転により、後述するように光学顕微鏡２０が上下方向に移動する。したがって、光学顕微鏡移動操作部６０の連結軸６２ｂ（図８参照）を連結機構７０の回転部材７２に挿入した状態で上下方向操作ノブ６０ｂを回転させることにより、光学顕微鏡２０を上下方向に移動させることができる。
【０１６１】
（５−３） 誘導台座の構成
次に、光学顕微鏡２０の遊動台座２７（図３参照）について図１４〜図１９を参照しながら説明する。
【０１６２】
図１５は図２の光学顕微鏡２０を略−Ｘ方向から見た斜視図であり、図１６は光学顕微鏡２０の側面図であり、図１７は光学顕微鏡２０の正面図であり、図１８および図１９は、遊動台座２７の詳細を説明するための図である。
【０１６３】
図１５〜図１７に示すように、光学顕微鏡２０の遊動台座２７は、Ｙ方向移動部材２７ａおよび上下移動補助部材２７ｂ，２７ｃから構成される。Ｙ方向移動部材２７ａおよび上下移動補助部材２７ｂ，２７ｃの中央部には、電動ズーム鏡筒２３が挿通される貫通孔（図１８参照）が形成されている。遊動台座２７上への光学顕微鏡２０の装着は、電動ズーム鏡筒２３を遊動台座２７に形成された上記の貫通孔に挿通しつつ、光軸変換部２２を固定部材２２１により上下移動補助部材２７ｃ上に固定することにより行なわれる。
【０１６４】
Ｙ方向移動部材２７ａは、遊動台座支持台４６によって摺動可能に支持されている。誘導台座２７には、電動ズーム鏡筒２３の直径よりも大きい直径を有する断面円形の貫通穴４６ａ（図１５参照）が形成されている。この貫通穴４６ａに電動ズーム鏡筒２３が挿通される。遊動台座支持台４６はＬ字状の傾斜固定部材４５ａおよび板状の傾斜固定部材４５ｂにより支持されている。
【０１６５】
傾斜固定部材４５ａと傾斜固定部材４５ｂとの間には２本の誘導軸４５ｃ，４５ｄが設けられている。誘導軸４５ｃ，４５ｄはＹ方向移動部材２７ａに挿通されている。この誘導軸４５ｃ，４５ｄにより、Ｙ方向移動部材２７ａの移動方向がＹ方向に制限されている。
【０１６６】
傾斜固定部材４５ａおよび傾斜固定部材４５ｂは、Ｚ方向に平行な軸に対してやや傾斜するように接続部材４２ｃおよび接続部材４２ｄに固定される。接続部材４２ｃおよび接続部材４２ｄは、上述したように図２の光学顕微鏡固定部材４２の上面に固定される。これにより、光学顕微鏡２０を光学顕微鏡固定部材４２上へ傾斜した状態で設置することができる。
【０１６７】
以下、図面を参照しながら遊動台座２７の構成についてさらに詳細に説明する。図１８（ａ）に示すように、Ｙ方向移動部材２７ａのＹ方向の一端側の側面には、ねじ穴Ｎ１が形成されている。このねじ穴Ｎ１には、シャフトＳＦ３（図１５参照）の一端部が螺合される。また、Ｙ方向移動部材２７ａのＹ方向の他端側の上面には、Ｚ方向に延びるように２本の補助軸２７１，２７２が形成されている。また、Ｙ方向移動部材２７ａのＸ方向の両側部の上面には、Ｚ方向に延びるようには補助軸２７３，２７４がそれぞれ形成されている。また、Ｙ方向移動部材２７ａの他端側の上面には、シャフト支持部材２７５が固定されている。シャフト固定部材２７５は、シャフトＳＦ６を回転可能かつＹ方向に移動可能に支持する。
【０１６８】
図１８（ｂ）に示すように、上下移動補助部材２７ｂは、Ｙ方向移動部材２７ａ上に載置される。上下移動補助部材２７ｂのＹ方向の一方側には、断面略三角形状で上面に傾斜面Ｂ２を有するくさび部Ｂ１が形成されている。くさび部Ｂ１には、２つの断面楕円形の貫通孔２８１，２８２が形成されている。貫通孔２８１，２８２には、Ｙ方向移動部材２７ａの補助軸２７３，２７４がそれぞれ挿通される。なお、貫通孔２８１，２８２の楕円の短径は補助軸２７３，２７４の直径とほぼ等しい。これにより、上下移動補助部材２７ｂはＹ方向には移動できるが、Ｘ方向への移動は防止される。上下移動補助部材２７ｂのＹ方向の他端側の側面には、ねじ穴Ｎ２が形成されている。このねじ穴Ｎ２には、シャフトＳＦ６の一端部が螺合される。
【０１６９】
図１９（ｃ）に示すように、上下移動補助部材２７ｃは、上下移動補助部材２７ｂ上に載置される。上下移動補助部材２７ｃのＹ方向の一方側の上面には、断面円形の貫通孔２９１，２９２が形成されている。貫通孔２９１，２９２には補助軸２７１，２７２が挿通される。上下移動補助部材２７ｂのＹ方向の他方側には、断面略三角形状で下面に傾斜面Ｃ２を有するくさび部Ｃ１が形成されている。くさび部Ｃ１には、２つの断面円形の貫通孔２９３，２９４が形成されている。貫通孔２９３，２９４には補助軸２７３，２７４がそれぞれ挿通される。なお、貫通孔２９１〜２９４の直径は、補助軸２７１〜２７４の直径とほぼ等しい。それにより、上下移動補助部材２７ｃは、Ｚ方向には移動できるが、Ｘ方向およびＹ方向への移動は防止される。
【０１７０】
また、上下移動補助部材２７ｂと上下移動補助部材２７ｃとは、傾斜面Ｂ２と傾斜面Ｃ２とで接している。この場合、上下移動補助部材２７ｂが−Ｙ方向に移動することにより、上下移動補助部材２７ｃは上方に移動する。また、上下移動補助部材２７ｂが＋Ｙ方向に移動することにより、上下移動補助部材２７ｃは下方に移動する。
【０１７１】
最後に、図１９（ｄ）に示すように、上下移動補助部材２７ｃの上下移動を補助するためのリニアガイド２９５，２９６が取り付けられる。
【０１７２】
このような構成において、使用者が光学顕微鏡２０をＹ方向に移動させる場合には、Ｙ方向操作ノブ６０ａ（図７参照）を回転させることによりシャフトＳＦ３（図１５参照）を回転させる。この場合、シャフトＳＦ３は、Ｙ方向移動部材２７ａの側面に螺合されているので、Ｙ方向移動部材２７ａはシャフトＳＦ３の回転に応じて、＋Ｙ方向または−Ｙ方向に移動する。ここで、上下移動補助部材２７ｂ，２７ｃはＹ方向移動部材２７ａ上に載置されているので、Ｙ方向移動部材２７ａの移動とともに、＋Ｙ方向または−Ｙ方向に移動する。それにより、光学顕微鏡２０が＋Ｙ方向または−Ｙ方向に移動する。なお、光学顕微鏡２０がＹ方向に移動する際には、シャフトＳＦ６は上下移動補助部材２７ｂとともにＹ方向に移動できるようになっている。
【０１７３】
また、使用者が光学顕微鏡２０を上下に移動させようとする場合には、上下方向操作ノブ６０ｂを（図７参照）を回転させることにより、シャフトＳＦ６（図１５参照）を回転させる。この場合、シャフトＳＦ６は、上下移動補助部材２７ｂの側面に螺合されているので、上下移動補助部材２７ｂはシャフトＳＦ６の回転に応じて、＋Ｙ方向または−Ｙ方向に移動する。この上下移動補助部材２７ｂの移動に伴い、上述したように、上下移動補助部材２７ｃが上下に移動する。それにより、光学顕微鏡２０が電動ズーム鏡筒２３の軸心に沿う方向で上下に移動する。
【０１７４】
（５−４） 弾性部材
次に、図３の弾性部材５４ａについて説明する。なお、弾性部材５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの構成は以下に説明する弾性部材５４ａと同様である。
【０１７５】
図２０（ａ）は弾性部材５４ａの斜視図であり、図２０（ｂ）は弾性部材５４ａの断面図である。
【０１７６】
図２０に示すように、弾性部材５４ａは、連結部４０１，４０２および弾性体４０３を有する。連結部４０１は、支持脚５３ａ（図３参照）上に取り付けられる。連結部４０２は、被支持部４３ａ（図３参照）に取り付けられる。
【０１７７】
弾性体４０３は、コイル状のバネＣＳＰをゲル材料ＧＬで覆うように形成されている。ゲル材料ＧＬとしては、例えば衝撃吸収材料および防振用材料の２液混合で成型されるポリウレタンゲルを用いることができる。なお、ゲル材料ＧＬは低硬度のものが好ましい。
【０１７８】
（６） 効果
以上のように、本実施の形態に係る顕微鏡装置１においては、図６に示すように、Ｙ方向移動機構３８０はあり溝ガイド方式を用いている。この場合、Ｙ方向移動機構３８０の上板３８１と下板３８２との接触面は十分な面積を有するので、下板３８２に振動が発生しても、その振動圧は接触面において効率よく分散される。したがって、上板３８１と下板３８２との接触面において発生する弾性変形を防止することができる。それにより、上板３８１に弾性変形による振動が発生することを防止することができるので、図２に示す移動プレート３０ａおよびそれに載置される試料Ｍに弾性変形による振動が発生することを防止することができる。同様に、Ｘ方向移動機構３９０にもあり溝ガイド方式が用いられているので、試料Ｍに弾性変形による振動が発生することを確実に防止することができる。
【０１７９】
また、Ｚ方向移動機構３０ｂはＸＹ方向移動機構３０ｃ上に設置されている。この場合、Ｚ方向移動機構３０ｂに大きな荷重がかかることがない。それにより、Ｚ方向移動機構３０ｂが振動の影響を受けることを防止することができる。
【０１８０】
これらの結果、試料Ｍの振動をより確実に防止することができる。
【０１８１】
また、図３に示すように原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０が設置された顕微鏡連結部材４０は、弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄによって支持されている。この場合、ベース筐体部５０に発生した振動は、弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄにおいて減衰されるので、試料の測定および観察時に、顕微鏡装置１および光学顕微鏡２０に振動が発生することを防止することができる。それにより、試料の正確な測定および観察が可能となる。
【０１８２】
また、顕微鏡連結部材４０は弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄのみによって支持されている。つまり、原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０および顕微鏡連結部材４０は、ベース筐体部５０と接触していない。この場合、ベース筐体部５０の振動が原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０に伝達することを確実に防止することができる。
【０１８３】
また、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０とパーソナルコンピュータ９００とは、ベース筐体部５０に設けられたインターフェイスボード８０を介して電気的に接続されている。この場合、パーソナルコンピュータ９００およびそれに接続されるケーブルｃａに振動が発生したとしても、インターフェイスボード８０で振動が減衰される。また、インターフェイスボード８０はベース筐体部５０に取り付けられているので、インターフェイスボード８０の振動は、弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄによって減衰される。つまり、本実施の形態においては、インターフェイスボード８０に接続される外部装置からの振動が、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０に伝達されることを十分に防止することができる。
【０１８４】
また、ベース筐体部５０には、ベース筐体部５０の底面を除く領域を覆うように外装部８００（フロントケース８００Ａおよびリアケース８００Ｂ）が取り付けられている。この場合、外装部８００は、原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０および顕微鏡連結部材４０と接触していないので、騒音および風等の外乱による振動が外装部８００に発生したとしても、その振動は弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄにおいて減衰される。
【０１８５】
これらの結果、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０に振動が発生することを確実に防止することができるので、試料の測定および観察を確実かつ正確に行うことができる。
【０１８６】
また、本実施の形態においては、光学顕微鏡２０を操作するための光学顕微鏡移動操作部６０がフロントケース８００Ａに設けられている。したがって、光学顕微鏡２０を移動させる際にフロントケース８００Ａおよびリアケース８００Ｂを取り外す必要がないので、試料の測定および観察を迅速に行うことができる。
【０１８７】
また、光学顕微鏡移動操作部６０と連結機構７０とは、挿脱可能に設けられている。この場合、光学顕微鏡２０を移動させるときのみ光学顕微鏡移動操作部６０と連結機構７０とを接続することができるので、試料の測定および観察時にフロントケース８００Ａに発生した振動が原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０および顕微鏡連結部材４０に伝達されることを確実に防止することができる。
【０１８８】
また、弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄは、バネＣＳＰおよびゲル材料ＧＬが一体的に形成された弾性体９３を有している。この場合、弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄにおいてより確実に振動を減衰することができる。
【０１８９】
なお、上記実施の形態においては、試料載置台３０の移動をＸ方向電動スイッチＳＷ１、Ｙ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３によって行っているが、図７〜図１９で説明した遊動台座２７、光学顕微鏡移動操作部６０および連結機構７０と同様の構成で行ってもよい。この場合、原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０および顕微鏡連結部材４０に振動が発生することをより確実に防止することができる。また、光学顕微鏡２０の可変絞り（図示せず）を同様の構成で操作してもよい。
【０１９０】
（７） 他の実施の形態
図２１は本発明の他の実施の形態に係る顕微鏡装置１の顕微鏡連結部材４０およびベース筐体部５０を示した図である。図２１の顕微鏡連結部材４０の底面の任意の位置には、おもりＷが取り付けられている。このおもりＷの取り付け位置および重量は、顕微鏡装置１の各構成要素の重量、設置位置等を考慮して、各構成要素に発生する振動を確実に減衰できるように設定されている。このように、各構成要素に応じて、顕微鏡連結部材４０におもりＷを取り付けることにより、原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０および顕微鏡連結部材４０に発生する振動を確実に減衰させることができる。特に、弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの固有振動数を考慮することにより、顕微鏡装置１の各構成要素の所望の周波数の振動を除去することが可能になる。なお、おもりＷはベース筐体部５０と接触していない。
【０１９１】
また、おもりＷには、断面円形でＸ方向に貫通する貫通孔３０１が形成されている。この貫通孔３０１には、貫通孔３０１の直径より短い直径の制限軸３０２が挿通される。また、顕微鏡連結部材４０が弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄに取り付けられる際に、制限軸３０２の一端部は、補強板５２ｂに形成された取り付け穴３０３に固定され、制限軸３０２の他端部は、取り付け穴３０３と対向する位置で補強板５２ｄに形成された取り付け穴（図示せず）に固定される。このとき、貫通孔３０１内で制限軸３０２はおもりＷには接触していない。
【０１９２】
このような構成により、本実施の形態においては、制限軸３０２により、顕微鏡連結部材４０の移動が制限される。したがって、顕微鏡装置１を持ち運ぶ際に、顕微鏡連結部材４０が大きく振動することを防止することができる。それにより、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０の故障を確実に防止できるとともに、顕微鏡装置１を容易に持ち運ぶことができる。
【０１９３】
なお、おもりＷが設けられない場合には、貫通孔３０１は顕微鏡連結部材４０に形成してもよい。また、顕微鏡連結部材４０に凹部を形成し、その凹部に対応する凸部をベース筐体部５０に形成することにより顕微鏡連結部材４０の移動を制限してもよい。なお、ベース筐体部５０の凸部は、顕微鏡連結部材４０の凹部に接触しないように形成する。
【０１９４】
また、おもりＷの個数および形状は、図２１で示した形状に限定されず、各構成要素の所望の周波数の振動を除去できるように、個数および形状を適宜決定することが好ましい。
【０１９５】
図２２に、おもりＷの取り付け位置の他の例を示す。例えば、光学顕微鏡２０（図３）の重量が原子間力顕微鏡１０（図３）よりも小さい場合には、図２２に示すように、顕微鏡連結部材４０の光学顕微鏡固定部材４２の下面におもりＷを取り付けてもよい。この場合、弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ（図２１）にかかる荷重を均一にすることができるので、顕微鏡装置１（図１）の振動を確実に除去することができる。
【０１９６】
また、図２２においては、おもりＷおよび顕微鏡連結部材４０をＸ方向に貫通する貫通孔３１１が形成されている。また、おもりＷをＹ方向に貫通する貫通孔３１２が形成されている。これら貫通孔３１１，３１２にそれぞれ制限軸（図示せず）を挿通し、各制限軸の両端部を図２１と同様に補強板５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄに固定する。
【０１９７】
この場合、制限軸により、顕微鏡連結部材４０のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の移動が確実に制限される。したがって、顕微鏡装置１（図１）を持ち運ぶ際に、顕微鏡連結部材４０が大きく振動することを確実に防止することができる。それにより、原子間力顕微鏡１０（図３）および光学顕微鏡２０（図３）の故障をより確実に防止できるとともに、顕微鏡装置１をさらに容易に持ち運ぶことができる。
【０１９８】
また、上記実施の形態においては、図８、図１０および図１１に示したように、回転部材７１，７２の嵌合穴７３，７４に連結軸６２ａ，６２ｂの先端部をそれぞれ嵌合することにより、連結軸６２ａ，６２ｂと回転部材７１，７２とをそれぞれ連結しているが、連結軸６２ａ，６２ｂおよび回転部材７１，７２の形状は上記の例に限定されない。
【０１９９】
図２３〜図２５は、連結軸６２ａ，６２ｂおよび回転部材７１，７２の他の例を示す図である。図２３〜図２５に示すように、本例においては、連結軸６２ａ，６２ｂの先端部には、略長方形状の回転板６０１ａ，６０１ｂがそれぞれ設けられている。回転板６０１ａ，６０１ｂの両端部には、略扇型の係合部６０２ａ，６０２ｂがそれぞれ設けられている。また、回転部材７１，７２にも、連結軸６２ａ，６２ｂと同様に、回転板７０１ａ，７０１ｂおよび係合部７０２ａ，７０２ｂが設けられている。なお、シャフトＳＦ１，ＳＦ４（図１４）は、回転板７０１ａ，７０１ｂの背面側にそれぞれ一体的に形成されている。
【０２００】
このような構成において、使用者が、押下部６０ｃ（図３）を押下することにより、回転板６０１ａ，６０１ｂと回転板７０１ａ，７０１ｂとがそれぞれ近接する。その状態で、使用者がＹ方向操作ノブ６０ａおよび上下方向操作ノブ６０ｂを回動させることにより、回転板６０１ａ，６０１ｂがそれぞれ回動する。それにより、係合部６０２ａ，６０２ｂと係合部７０２ａ，７０２ｂとが係合し、回転板６０１ａ，６０１ｂの回動に連動して回転板７０１ａ，７０１ｂがそれぞれ回動する。その結果、シャフトＳＦ１，ＳＦ４（図１４）が回動し、光学顕微鏡２０を移動させることができる。
【０２０１】
なお、回転板６０１ａ，６０１ｂにおいて、連結軸６２ａ，６２ｂを中心として互いに対称な位置には、それぞれ２つの磁石Ｍ４が埋設されている。また、図２３に示すように、回転板７０１ａ，７０１ｂにおいて、シャフトＳＦ１，ＳＦ４（図１４）を中心として互いに対称な位置には、それぞれ２つの磁石Ｍ５が埋設されている。また、磁石Ｍ４と磁石Ｍ５とは、同じ極が向かい合うように設けられている。例えば、Ｎ極が背面側になるように磁石Ｍ４が設けられた場合には、磁石Ｍ５はＮ極が正面側になるように設けられる。
【０２０２】
この場合、回転板６０１ａ，６０１ｂと回転板７０１ａ，７０１ｂとがそれぞれ近接した際には、磁石Ｍ４および磁石Ｍ５により、回転板６０１ａ，６０１ｂと回転板７０１ａ，７０１ｂとが互いに直交する位置にそれぞれ誘導される。それにより、使用者が、図３の押下部６０ｃを押下して連結軸６２ａ，６２ｂと回転部材７１，７２とを連結しようとするときに、係合部６０２ａ，６０２ｂと係合部７０２ａ，７０２ｂとが接触することを防止することができる。その結果、光学顕微鏡移動操作部６０と連結機構７０との連結を容易かつ確実に行うことができる。
【０２０３】
（８） 請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応
上記実施の形態においては、ベース筐体部５０および顕微鏡連結部材４０が設置部材に相当し、原子間力顕微鏡１０が走査型プローブ顕微鏡に相当し、移動プレート３０ａが載置台に相当し、ＸＹ方向移動機構３０ｃが第１の移動機構に相当し、Ｚ方向移動機構３０ｂが第２の移動機構に相当し、下板３８１が第１の移動部材に相当し、上板３８０が第２の移動部材に相当し、あり溝３８１ａが溝部に相当し、突出部３８２ａが突出部に相当し、ベース筐体部５０が第１の設置部材に相当し、顕微鏡連結部材４０が第２の設置部材に相当し、外装部８００がカバー部材に相当し、遊動台座２７および連結機構７０が第３の移動機構に相当し、光学顕微鏡移動操作部６０が操作部に相当し、連結軸６２ａおよび連結軸６２ｂが嵌合部に相当し、回転部材７１および回転部材７２が被嵌合部に相当し、磁石Ｍ３および磁石Ｍ４が第１の磁石に相当し、磁石Ｍ１、磁石Ｍ２および磁石Ｍ５が第２の磁石に相当し、制限軸３０２が制限部材に相当する。
【産業上の利用可能性】
【０２０４】
本発明は、各種材料の表面形状の測定等に有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２０５】
【図１】本実施の形態に係る顕微鏡装置の外観を示す図である。
【図２】装置部を示す斜視図である。
【図３】図１の顕微鏡装置の組立て斜視図である。
【図４】顕微鏡装置の制御系を説明するためのブロック図である。
【図５】図２の原子間力顕微鏡のコンタクトモードを用いる場合の制御系を示すブロック図である。
【図６】ＸＹ方向移動機構を示す図である。
【図７】光学顕微鏡移動操作部の正面側の拡大斜視図である。
【図８】光学顕微鏡移動操作部と連結機構との関係を示す図である。
【図９】光学顕微鏡移動操作部と連結機構との関係を示す図である。
【図１０】光学顕微鏡移動操作部の背面側の拡大斜視図である。
【図１１】光学顕微鏡移動操作部の背面側の拡大斜視図である。
【図１２】光学顕微鏡移動操作部の構成部品の一部を示した図である。
【図１３】光学顕微鏡移動操作部の構成部品の一部を示した図である。
【図１４】連結機構の上面図である。
【図１５】図２の光学顕微鏡を略−Ｘ方向から見た斜視図である。
【図１６】光学顕微鏡の側面図である。
【図１７】光学顕微鏡の正面図である。
【図１８】遊動台座の詳細を説明するための図である。
【図１９】遊動台座の詳細を説明するための図である。
【図２０】（ａ）は弾性部材の斜視図であり、（ｂ）は弾性部材の断面図である。
【図２１】本発明の他の実施の形態に係る顕微鏡装置の顕微鏡連結部材およびベース筐体部を示した図である。
【図２２】おもりの取り付け位置の他の例を示す図である。
【図２３】連結軸および回転部材の他の例を示す図である。
【図２４】連結軸および回転部材の他の例を示す図である。
【図２５】連結軸および回転部材の他の例を示す図である。
【図２６】従来の顕微鏡装置を示す模式図である。
【図２７】一般的なクロスローラ方式のＸＹステージの斜視図である。
【図２８】図２７のＸＹステージの正面図である。
【符号の説明】
【０２０６】
１ 顕微鏡装置
１０ 原子間力顕微鏡
１１ ＡＦＭスキャナ
２０ 光学顕微鏡
２３ 電動ズーム鏡筒
２７ 遊動台座
２７ａ Ｙ方向移動部材
２７ｂ，２７ｃ 上下移動補助部材
３０ 試料載置台
３０ａ 移動プレート
３０ｂ Ｚ方向移動機構
３０ｃ ＸＹ方向移動機構３０ｃ
４０ 顕微鏡連結部材
５０ ベース筐体部
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ 補強板
５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ 支持脚
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ 弾性部材
６０ 光学顕微鏡移動操作部
６０ａ Ｙ方向操作ノブ
６０ｂ 上下方向操作ノブ
６０ｃ 押下部
６２ａ，６２ｂ 連結軸
７０ 連結機構
７１，７２ 回転部材
７３，７４ 嵌合穴
７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄ 支持板
８０，９０ インターフェイスボード
１００ カンチレバー
１０１ 探針
３８０ Ｙ方向移動機構
３８１ 上板
３８２ 下板
３８１ａ あり溝
３８２ａ 突出部
４０３ 弾性体
７００ 装置部
８００ 外装部
８０１ 窓部
８０２ 嵌合部材
８００Ａ フロントケース
８００Ｂ リアケース
９００ パーソナルコンピュータ
ｃａ ケーブル
ＣＳＰ バネ
ＧＬ ゲル材料
Ｍ 試料
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５ 磁石
Ｎ１，Ｎ２ ねじ穴
ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３，ＳＦ４，ＳＦ５，ＳＦ６ シャフト
ＳＰ バネ部材
Ｗ おもり
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型プローブ顕微鏡を備えた顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来の光学顕微鏡または電子顕微鏡等とは全く異なる原理を利用した走査型プローブ顕微鏡（Scanning Probe Microscope:ＳＰＭ）が開発され、注目を浴びている。
【０００３】
走査型プローブ顕微鏡は、プローブと呼ばれる鋭く尖った探針を自由端に有するカンチレバーを備えている。上記の走査型プローブ顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope:ＡＦＭ）においては、探針を試料に近づけると、探針の先端を構成している原子と試料を構成している原子との間に原子間力が生じる。この原子間力によりカンチレバーの自由端が変位する。
【０００４】
このカンチレバーの自由端の変位量変位を電気的に測定しながら、探針を試料に沿って走査させることにより、試料の表面形状を示す三次元的な情報を得ることができる。例えば、カンチレバーの自由端の変位を一定に保つように探針と試料との距離を制御しながら探針を走査させると、探針の先端は試料表面の凹凸に沿って移動するので、探針の先端の位置情報から試料の表面形状を示す三次元的な情報を得ることができる。
【０００５】
なお、走査型プローブ顕微鏡のその他の例としては、探針の原子と試料表面の原子との間に生じる原子間力を用いる代わりに、探針と試料との間に流れるトンネル電流を利用することにより試料表面の三次元的な情報を得ることも可能な走査型トンネル顕微鏡もある。
【０００６】
また、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡とが一体化された顕微鏡装置が開発されている。
【０００７】
ここで、従来のプローブ走査装置の概略を図面を参照しながら説明する。なお、下記に示す顕微鏡装置は、光学顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡とが一体的に構成されたものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図２６は、従来の顕微鏡装置を示す模式図である。
【０００９】
図２６に示すように、支持台９０１には、図示しないリニアガイドを介して光学系支持台９０２が上下方向に移動可能に設けられている。
【００１０】
光学系支持台９０２には、対物レンズ９０７、変位計測光学系９０６および観察光学系９０４が取り付けられている。
【００１１】
光学系支持台９０２上に設けられた光学系支持台粗動マイクロメーター９０３を調整することにより、対物レンズ９０７、変位計測光学系９０６および観察光学系９０４を一体的に上下に移動させることができる。
【００１２】
また、光学系支持台９０２には、図示しないリニアガイドを介してスキャナ支持台９１５が上下方向に移動可能に設けられている。
【００１３】
スキャナ支持台９１５には、探針微動用円筒型圧電素子９０８が固定されている。探針微動用円筒型圧電素子９０８の下端に探針支持リング９０９が設けられている。
【００１４】
この探針支持リング９０９にカンチレバー９１８が取り付けられており、カンチレバー９１８の自由端に探針９１０が設けられている。なお、探針９１０は、探針支持リング９０９の中央の開口部分から突出するように設けられている。
【００１５】
スキャナ支持台９１５上に設けられたスキャナ支持台粗動マイクロメーター９１４を調整することにより、スキャナ支持台９１５を光学系支持台９０２に対して上下方向に移動させることができる。
【００１６】
一方、支持台９０１上には、試料台９１２が固定されている。試料台９１２上に試料９１１が載置される。
【００１７】
上記のような構成により、光学顕微鏡による試料の観察と走査型プローブ顕微鏡による試料の観察とを一台の顕微鏡装置により行うことができる。
【００１８】
一般に、顕微鏡装置においては試料の観察時に試料を移動させる必要があるため、試料台９１２はＸＹステージ上に設けられる。ＸＹステージとしては、通常、クロスローラ方式のステージを組み合わせたものが用いられる。図２７は、一般的なクロスローラ方式のＸＹステージの斜視図であり、図２８は、図２７のＸＹステージの正面図である。
【００１９】
図２７に示すように、クロスローラ方式のＸＹステージにおいては、上板９５１および下板９５２が、クロスローラガイドＣＲＧを介して連結されている。クロスローラガイドＣＲＧは、互いに対向するＶ字溝ｖ１，ｖ２を有するガイドロッド９５３，９５４、および複数のローラ９５５を回転可能に支持するローラ支持板９５６から構成される。
【特許文献１】特開平５−１５７５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、図２７に示されるようなクロスローラガイドＣＲＧを用いた場合、ガイドロッド９５３，９５４とローラ９５５との接触面積は非常に小さくなる。そのため、図２８に矢印で示すように、各ローラ９５５の外周面に圧力集中が生じ、弾性変形が起こる。
【００２１】
したがって、図２６に示すような顕微鏡装置に図２７に示すクロスローラ方式のＸＹステージを用いると、外乱等の影響により支持台９０１に振動が発生した場合、その振動圧が上記の応力集中部に集中し、弾性変形が生じる。その弾性変形により、試料台９１２とともに試料が振動し、正確な観察を行うことができない。
【００２２】
本発明の目的は、試料の振動を防止することができる走査型プローブ顕微鏡を備える顕微鏡装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
（１）本発明に係る顕微鏡装置は、設置部材と、設置部材上に設置される走査型プローブ顕微鏡とを備え、走査型プローブ顕微鏡は、試料が載置される載置台と、載置台を水平方向に移動させる第１の移動機構と、第１の移動機構上に設けられ、載置台を垂直方向に移動させる第２の移動機構とを有し、第１の移動機構は、第１の移動部材および第１の移動部材上に設けられる第２の移動部材を有し、第１および第２の移動部材のうちいずれか一方の移動部材は溝部を有し、第１および第２の移動部材のうち他方の移動部材は、一方の移動部材に対して相対的に水平方向に摺動可能に前記溝部に嵌合される突出部を有し、第１の移動部材の上面と第２の移動部材の下面とが接触しかつ溝部の側面が突出部の側面に接触しているものである。
【００２４】
本発明に係る顕微鏡装置においては、設置部材上に走査型プローブ顕微鏡が設置される。走査型プローブ顕微鏡は、試料が載置される載置台、載置台を水平方向に移動させる第１の移動機構および第１の移動機構上に設けられ載置台を垂直方向に移動させる第２の移動機構を有する。
【００２５】
第１の移動機構は、第１の移動部材および第１の移動部材上に設けられる第２の移動部材を有する。第１および第２の移動部材のうち一方の移動部材には溝部が形成されている。第１および第２の移動部材のうち他方の移動部材には、突出部が形成されている。他方の移動部材が一方の移動部材に対して相対的に水平方向に摺動するように、突出部が溝部に嵌合される。第１の移動部材の上面と第２の移動部材の下面とが接触するとともに、溝部の側面と突出部の側面とが接触している。
【００２６】
この場合、第１の移動部材の上面と第２の移動部材の下面とが接触するとともに、溝部の側面と突出部の側面とが接触しているので、第１の移動部材と第２の移動部材との接触面は十分な面積を有する。そのため、第１および第２の移動部材の少なくとも一方に振動が発生しても、その振動圧は接触面において効率よく分散される。したがって、第１の移動部材と第２の移動部材との接触面において弾性変形が生じることを防止することができる。それにより、第１の移動部材および第２の移動部材に、弾性変形による振動が発生することを防止することができる。その結果、第１の移動機構上に設けられる第２の移動機構および載置台に弾性変形による振動が発生することを防止することができる。
【００２７】
また、載置台を垂直方向に移動させる第２の移動機構は、第１の移動機構上に設けられている。この場合、第２の移動機構に大きな荷重がかかることがない。それにより、第２の移動機構が受ける振動の影響を低減することができる。
【００２８】
これらの結果、載置台に載置される試料の振動を防止することができる。それにより、試料の正確な観察を行うことができる。
【００２９】
（２）溝部はあり溝であってもよい。この場合、溝部の側面と突出部の側面とを確実に接触させることができる。そのため、第１および第２の移動部材の少なくとも一方に振動が発生しても、その振動圧を接触面においてさらに効率よく分散することができる。それにより、第１の移動機構、第２の移動機構および載置台に弾性変形による振動が発生することを確実に防止することができる。その結果、試料の振動を確実に防止することができる。
【００３０】
（３）設置部材は、第１の設置部材および第２の設置部材を有し、査型プローブ顕微鏡は第２の設置部材上に設置され、第２の設置部材は第１の設置部材上に弾性部材を介して支持されてもよい。
【００３１】
この場合、第１の設置部材に生じる振動は、弾性部材において減衰される。それにより、第１の設置部材の振動が、第２の設置部材および走査型プローブ顕微鏡に伝達されることを防止することができる。その結果、試料の振動を確実に防止することができる。
【００３２】
（４）顕微鏡装置は、第１の設置部材に設けられ、走査型プローブ顕微鏡および第２の設置部材に接触しないように走査型プローブ顕微鏡および第２の設置部材を覆うカバー部材をさらに備えてもよい。
【００３３】
この場合、騒音および風等の外乱によって第２の設置部材および走査型プローブ顕微鏡に振動が生じることを防止することができる。また、カバー部材は、第２の設置部材および走査型プローブ顕微鏡に接触していない。そのため、騒音および風等の外乱によってカバー部材に振動が生じても、その振動が第２の設置部材および走査型プローブ顕微鏡に伝達されることを防止することができる。これらの結果、走査型プローブ顕微鏡に振動が生じることを確実に防止することができる。それにより、試料に振動が生じることをより正確に防止することができる。
【００３４】
（５）顕微鏡装置は、第２の設置部材上に設置される光学顕微鏡をさらに備えてもよい。この場合、使用者は走査型プローブ顕微鏡により試料の表面形状を高倍率でミクロ的に観察することができるとともに、光学顕微鏡により試料の表面形状を低倍率でマクロ的に観察することができる。
【００３５】
（６）光学顕微鏡は、光学顕微鏡を移動させるための第３の移動機構を有し、カバー部材は、第３の移動機構を操作するための操作部を有し、操作部は、第３の移動機構と連結および切断可能であってもよい。
【００３６】
この場合、光学顕微鏡を移動させる際にのみ、操作部と第３の移動機構とを連結させて、光学顕微鏡を移動させることができる。また、試料の測定および観察時には、操作部と第３の移動機構とを切断することができる。それにより、試料の観察時にカバー部材に生じた振動が走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡に伝達されることを防止することができる。その結果、試料の振動を確実に防止することができる。
【００３７】
また、光学顕微鏡を移動させる際に、カバー部材を第１の設置部材から取り外す必要がないので、試料の迅速な観察が可能になる。
【００３８】
なお、光学顕微鏡の位置調整は、走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーの移動可能な領域の中心と、光学顕微鏡による観察視野の中心とを一致させるために行われる。
【００３９】
（７）操作部は、嵌合部を有し、第３の移動機構は、嵌合部に嵌合される被嵌合部を有し、嵌合部は第１の磁石を有し、被嵌合部は第２の磁石を有し、嵌合部が被嵌合部に誘導されるように第１および第２の磁石が設けられてもよい。
【００４０】
この場合、操作部を第３の移動機構に連結する際に、嵌合部が被嵌合部に誘導されるので、操作部と第３の移動機構との連結を迅速かつ確実に行うことができる。
【００４１】
（８）第１の設置部材は、第２の設置部材の揺動を制限する制限部材を備えてもよい。この場合、制限部材により第２の設置部材の揺動が制限されるので、顕微鏡装置を持ち運ぶ際に、第２の設置部材が大きく振動することを防止することができる。それにより、走査型プローブ顕微鏡および光学顕微鏡の故障を確実に防止できるとともに、顕微鏡装置を容易に持ち運ぶことができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、第１の移動機構の第１および第２の移動部材の少なくとも一方に振動が発生しても、その振動圧は接触面において効率よく分散される。したがって、第１の移動部材と第２の移動部材との接触面において弾性変形が生じることを防止することができる。それにより、第１の移動部材および第２の移動部材に、弾性変形による振動が発生することを防止することができる。その結果、第１の移動機構、第２の移動機構および載置台に弾性変形による振動が発生することを防止することができる。
【００４３】
また、載置台を垂直方向に移動させる第２の移動機構は、第１の移動機構上に設けられている。この場合、第２の移動機構に大きな荷重がかかることがない。それにより、第２の移動機構が受ける振動の影響を低減することができる。
【００４４】
これらの結果、載置台に載置される試料の振動を防止することができる。それにより、試料の正確な観察を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡装置について図面を参照しながら説明する。
【００４６】
（１） 顕微鏡装置の構成
図１は、本実施の形態に係る顕微鏡装置の外観を示す図である。図１に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡装置１は、装置部７００および外装部８００により構成される。外装部８００は、例えばプラスチックにより形成される。顕微鏡装置１は、ケーブルｃａにより、パーソナルコンピュータ９００に接続されている。
【００４７】
なお、図１では、顕微鏡装置１が斜視図で示され、パーソナルコンピュータ９００は正面図で示されている。ここで、顕微鏡装置１の斜視図において、水平面内で直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向をＺ方向とする。特に、矢印の向く方向を＋で表し、矢印と逆の方向を−で表す。また、後述する図２、図３、図５〜図７、図９〜図１６、図１８、図１９および図２１〜図２５においても同様にＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定義する。
【００４８】
図２は、装置部７００を示す斜視図であり、図３は、図１の顕微鏡装置１の組立て斜視図である。
【００４９】
図２および図３に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡装置１は、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope:ＡＦＭ）１０および光学顕微鏡２０を一体的に備える。原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０は、顕微鏡連結部材４０に取り付けられ、ベース筐体部５０により保持される。
【００５０】
図３に示すように、ベース筐体部５０は、ＸＹ平面に平行となるように配置される底板５１を有する。底板５１の四隅には、Ｚ方向に延びる支持脚５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄが取り付けられている。また、底板５１の四辺には、４つの支持脚５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄおよび底板５１を取り囲むように補強板５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄが取り付けられている。
【００５１】
顕微鏡装置１の背面側の補強板５２ｃには、顕微鏡装置１と外部装置とを接続するためのインターフェイスボード８０が取り付けられる。本実施の形態においては、インターフェイスボード８０には、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０から図示しないケーブルが接続されるとともに、パーソナルコンピュータ９００からケーブルｃａ（図１）が接続される。これにより、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０とパーソナルコンピュータ９００との間での通信が可能となる。
【００５２】
装置部７００の組立て時において、４つの支持脚５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄの上端部には、それぞれ弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄが取り付けられる。弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの詳細は後述する。
【００５３】
顕微鏡連結部材４０は、ＡＦＭ固定部材４１と光学顕微鏡固定部材４２とが一体的に形成された構造を有する。ＡＦＭ固定部材４１は、略箱形状を有し、内部に試料載置台収容空間４１ｓを有する。光学顕微鏡固定部材４２は角筒形状を有し、内部に光学顕微鏡収容空間４２ｓを有する。
【００５４】
顕微鏡連結部材４０においては、ＡＦＭ固定部材４１に原子間力顕微鏡１０が取り付けられ、光学顕微鏡固定部材４２に光学顕微鏡２０が取り付けられる。これにより、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０が一体的に連結される。
【００５５】
顕微鏡連結部材４０への原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０の取り付けの詳細は後述する。
【００５６】
原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０が連結された状態で、ＸＹ平面内における顕微鏡連結部材４０の上端部側の四隅が被支持部４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄとして各弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの上端部に取り付けられる。
【００５７】
これにより、図２に示すように、顕微鏡連結部材４０により互いに連結された原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０が、ベース筐体部５０により弾性的に保持される。
【００５８】
原子間力顕微鏡１０は、ＡＦＭスキャナ１１および試料載置台３０を備える。ＡＦＭスキャナ１１は、顕微鏡連結部材４０のＡＦＭ固定部材４１上に取り付けられる。
【００５９】
具体的には、図３に示すように、ＡＦＭ固定部材４１の上端部にＡＦＭスキャナ支持部４４が形成されている。ＡＦＭスキャナ支持部４４は、平面視でＬ字状をなし、水平な上面を有する。この上面上にＡＦＭスキャナ１１が取り付けられる。
【００６０】
ＡＦＭスキャナ１１の下部には、図２に示すように、ミラーホルダ２６および図示しないカンチレバー保持部が設けられている。ミラーホルダ２６は光学顕微鏡２０のミラー２５を保持し、カンチレバー保持部は後述する探針が設けられたカンチレバーを保持する。
【００６１】
原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察時には、カンチレバーのＺ方向の変位、すなわち後述する圧電素子１１０（図５）に連結されたカンチレバー保持部のＺ方向の変位がケーブルｃａ（図１）を通じてパーソナルコンピュータ９００に送られる。それにより、パーソナルコンピュータ９００は後述する表示装置にカンチレバーの変位に基づく画像を表示する。
【００６２】
ＡＦＭスキャナ１１のカンチレバーに設けられている探針を試料Ｍの表面に沿って走査させる構成の詳細は後述する。
【００６３】
図３に示すように、試料載置台３０は顕微鏡連結部材４０の試料載置台収容空間４１ｓに収容される。試料載置台３０は、移動プレート３０ａ、Ｚ方向移動機構３０ｂおよびＸＹ方向移動機構３０ｃを含む。
【００６４】
図３によれば、ＸＹ方向移動機構３０ｃ上にＺ方向移動機構３０ｂが設けられ、Ｚ方向移動機構３０ｂ上に移動プレート３０ａが設けられている。
【００６５】
ＸＹ方向移動機構３０ｃは２つのモータＭａ，Ｍｂを有する。また、Ｚ方向移動機構３０ｂは図示しない１つのモータを有する。これらの３つのモータは、後述の図４の動作制御部８１に接続されている。動作制御部８１には、後述の図４のＸ方向電動スイッチＳＷ１、Ｙ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３が接続されている。これらのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、図３に示すように、外装部８００の正面側に設けられる。ＸＹ方向移動機構３０ｃの詳細は後述する。
【００６６】
上記のＸ方向電動スイッチＳＷ１、Ｙ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３に代えて、移動プレート下降スイッチ、最下点スイッチおよび照明スイッチを設けてもよい。
【００６７】
この場合、移動プレート下降スイッチは、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａを下降させるために用いられる。最下点スイッチは、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａを移動プレート３０ａがＺ方向で移動可能な最下点に移動させるために用いられる。照明スイッチは、顕微鏡装置１に設けられる照明（図示せず）をオンまたはオフするために用いられる。
【００６８】
使用者は、Ｚ方向電動スイッチＳＷ３を操作することによりＺ方向移動機構３０ｂを動作させる。これにより、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａをＺ方向（鉛直方向）に移動させることができる。
【００６９】
また、使用者は、Ｘ方向電動スイッチＳＷ１およびＹ方向電動スイッチＳＷ２を操作することによりＸＹ方向移動機構３０ｃを動作させる。これにより、試料Ｍが載置された移動プレート３０ａをＸ方向およびＹ方向（水平方向）に移動させることができる。
【００７０】
光学顕微鏡２０は、レンズ格納部２１、光軸変換部２２、電動ズーム鏡筒２３、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラボックス２４、ミラー２５（図２）、ミラーホルダ２６（図２）および遊動台座２７を備える。光軸変換部２２は光軸変換ミラー２２ａを内蔵する。遊動台座２７の詳細は後述する。
【００７１】
電動ズーム鏡筒２３は、後述の図４のズーム調整装置２３１およびフォーカス調整装置２３２を内蔵する。また、ＣＣＤカメラボックス２４は後述の図４のＣＣＤカメラ２４１を内蔵する。
【００７２】
光学顕微鏡２０のレンズ格納部２１は、光軸変換部２２に取り付けられ、光軸変換部２２は、電動ズーム鏡筒２３の上端部に取り付けられている。電動ズーム鏡筒２３の下端部にＣＣＤカメラボックス２４が設けられている。光軸変換部２２の内部では、光軸変換ミラー２２ａが電動ズーム鏡筒２３の軸心の延長線上に配置されている。
【００７３】
光学顕微鏡２０の電動ズーム鏡筒２３は、遊動台座２７により支持される。
【００７４】
遊動台座２７は、Ｚ方向に平行な軸に対してやや傾斜するように顕微鏡連結部材４０の光学顕微鏡固定部材４２上に取り付けられる。これにより、遊動台座２７に支持された電動ズーム鏡筒２３が光学顕微鏡収容空間４２ｓ内に収容される。
【００７５】
なお、遊動台座２７の光学顕微鏡固定部材４２上への取り付けは、接続部材４２ｃ（図２）および後述する接続部材４２ｄ（図１５参照）を光学顕微鏡固定部材４２の上面にネジ止めし、固定された接続部材４２ｃ，４２ｄ遊動台座２７を取り付けることにより行う。
【００７６】
外装部８００（図１）は、図３に示すようにフロントケース８００Ａおよびリアケース８００Ｂから構成される。フロントケース８００Ａは、補強板５２ａ，５２ｂ，５２ｄにネジ止めすることにより装置部７００の正面側に取り付けられる。リアケース８００Ｂは、補強板５２ｂ，５２ｃ，５２ｄにネジ止めすることにより装置部７００の背面側に取り付けられる。それにより、図１に示すように、原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０、顕微鏡連結部材４０およびベース筐体部５０の正面、背面、両側面および上面が外装部８００によって覆われる。なお、フロントケース８００Ａおよびリアケース８００Ｂは互いに密接している。
【００７７】
フロントケース８００Ａには、略長方形の窓部８０１が形成されている。窓部８０１には、略長方形の嵌合部材８０２が着脱可能に取り付けられている。嵌合部材８０２が窓部８０１に取り付けられている状態においては、窓部８０１の内周面と嵌合部材８０２の外周面とが互いに密接している。
【００７８】
試料Ｍを観察する場合には、使用者は、嵌合部材８０２を窓部８０１から取り外し、窓部８０１を通して試料Ｍを試料載置台３０に載置する。その後、嵌合部材８０２を窓部８０１に取り付ける。
【００７９】
リアケース８００Ｂには、窓部８０３が形成されている。この窓部８０３により、インターフェイスボード８０の背面側の所定の領域が外部に露出する。この露出する領域に、顕微鏡装置１と外部装置とを電気的に接続するためのコネクタ（図示せず）が設けられる。本例では、ケーブルｃａ（図１参照）がコネクタに接続されている。
【００８０】
フロントケース８００Ａの正面側にはＹ方向操作ノブ６０ａおよび上下方向操作ノブ６０ｂを有する光学顕微鏡移動操作部６０が設けられる。
【００８１】
光学顕微鏡２０の遊動台座２７は、２つの移動機構を有する。一方の移動機構は、電動ズーム鏡筒２３およびそれに取り付けられた各構成部をＹ方向に移動させ、他方の移動機構は、電動ズーム鏡筒２３およびそれに取り付けられた各構成部を電動ズーム鏡筒２３の軸心に沿う方向に移動させる。
【００８２】
これら２つの移動機構は、ともに光学顕微鏡固定部材４２上に設けられる連結機構７０に接続される。この連結機構７０は、光学顕微鏡移動操作部６０に対して着脱可能に設けられている。
【００８３】
光学顕微鏡２０を移動させる場合、使用者は、光学顕微鏡移動操作部６０と連結機構７０とを連結させる。そして、Ｙ方向操作ノブ６０ａを操作することにより光学顕微鏡２０をＹ方向に移動させることができる。また、上下方向操作ノブ６０ｂを操作することにより光学顕微鏡２０を電動ズーム鏡筒２３の軸心に沿う方向に移動させることができる。詳細は後述する。
【００８４】
ここで、試料Ｍが試料載置台３０上に載置された状態で、ミラー２５は試料Ｍの上方に位置する。この場合、図示しない光源から発せられる照明光が試料Ｍに照射され、その試料Ｍからの反射光がミラー２５に照射される。
【００８５】
試料Ｍからの反射光は、ミラー２５により反射され、レンズ格納部２１内のレンズを通して光軸変換部２２内の光軸変換ミラー２２ａにより反射される。光軸変換ミラー２２ａによる反射光は、電動ズーム鏡筒２３を通してＣＣＤカメラボックス２４に取り込まれる。それにより、ＣＣＤカメラボックス２４内のＣＣＤカメラに試料Ｍの画像が形成される。
【００８６】
光学顕微鏡２０による試料Ｍの観察時には、ＣＣＤカメラに形成された試料Ｍの画像がケーブルｃａを通じてパーソナルコンピュータ９００に送られる。それにより、パーソナルコンピュータ９００は後述する表示装置に試料Ｍの画像を表示する。
【００８７】
（２） 顕微鏡装置の制御系
顕微鏡装置１の制御系について説明する。図４は、顕微鏡装置１の制御系を説明するためのブロック図である。図４に示すように、本実施の形態に係る顕微鏡装置１は、原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０、インターフェイスボード８０、動作制御部８１、記憶部８２、Ｘ方向電動スイッチＳＷ１、Ｙ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３を備える。
【００８８】
また、原子間力顕微鏡１０はＡＦＭスキャナ１１および試料載置台３０を含み、光学顕微鏡２０はズーム調整装置２３１、フォーカス調整装置２３２およびＣＣＤカメラ２４１を含む。
【００８９】
顕微鏡装置１において、上記の各構成部は互いに電気的に接続されている。インターフェイスボード８０はケーブルｃａを介してパーソナルコンピュータ９００に接続されている。
【００９０】
動作制御部８１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）またはマイクロコンピュータ等を含み、顕微鏡装置１内の他の構成部の動作を制御する。
【００９１】
記憶部８２は、例えばメモリからなり、各構成部の動作に関するプログラムを記憶する。
【００９２】
試料載置台３０は、Ｘ方向移動モータ、Ｙ方向移動モータおよびＺ方向移動モータを有する。これらのモータは、それぞれ、図３のモータＭａ、モータＭｂおよびＺ方向移動機構３０ｂのモータに相当する。
【００９３】
使用者によりＸ方向電動スイッチＳＷ１が操作されると、動作制御部８１はＸ方向移動モータを動作させる。使用者によりＹ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３が操作された場合も同様に、動作制御部８１はＹ方向移動モータおよびＺ方向移動モータを動作させる。
【００９４】
その結果、上述のように、図２の試料Ｍが載置された移動プレート３０ａをＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動させることが可能となる。
【００９５】
図４において、光学顕微鏡２０に含まれるズーム調整装置２３１は光学顕微鏡２０の倍率を調整する。また、フォーカス調整装置２３２は光学顕微鏡２０の焦点位置を調整する。
【００９６】
使用者が後述するパーソナルコンピュータ９００の入力装置９５により光学顕微鏡２０の倍率を入力すると、パーソナルコンピュータ９００から動作制御部８１に光学顕微鏡２０の倍率を示す信号が与えられる。これにより、動作制御部８１は、与えられた信号に基づいてズーム調整装置２３１を動作させる。その結果、光学顕微鏡２０の倍率が調整される。
【００９７】
また、使用者が後述するパーソナルコンピュータ９００の入力装置９５により光学顕微鏡２０の焦点位置を入力すると、パーソナルコンピュータ９００から動作制御部８１に光学顕微鏡２０の焦点位置を示す信号が与えられる。これにより、動作制御部８１は、与えられた信号に基づいてフォーカス調整装置２３２を動作させる。その結果、光学顕微鏡２０の焦点位置が調整される。
【００９８】
光学顕微鏡２０のＣＣＤカメラ２４１は、試料Ｍの画像をパーソナルコンピュータ９００に出力する。これにより、後述するパーソナルコンピュータ９００の表示装置９１に光学顕微鏡２０により観察される試料Ｍの画像が表示される。
【００９９】
パーソナルコンピュータ９００は、インターフェイスボード９０、表示装置９１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）９２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）９３、ＣＰＵ９４、入力装置９５、記録媒体駆動装置９６および外部記憶装置９７を備える。
【０１００】
インターフェイスボード９０は、ケーブルｃａを介して顕微鏡装置１のインターフェイスボード８０に接続されている。
【０１０１】
表示装置９１は、液晶表示パネルまたはＣＲＴ（陰極線管）等からなり、原子間力顕微鏡１０により観察される試料Ｍの画像および光学顕微鏡２０により観察された試料Ｍの画像を表示する。
【０１０２】
ＲＯＭ９２にはシステムプログラムが記憶される。記録媒体駆動装置９６は、ＣＤ（コンパクトディスク）ドライブ、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）ドライブ等からなり、ＣＤ、ＤＶＤドライブ等の記録媒体９８に対してデータの読み書きを行う。
【０１０３】
入力装置９５は、キーボードおよびマウス等からなり、使用者が種々の指令およびデータの入力をするために用いられる。本実施の形態では、例えば光学顕微鏡２０の倍率がキーボードにより入力され、原子間力顕微鏡１０による試料Ｍの観察位置がマウスにより指定される。詳細は後述する。
【０１０４】
外部記憶装置９７は、ハードディスク装置等からなり、記録媒体駆動装置９６を介して記録媒体９８から読み込まれたプログラムを記憶する。
【０１０５】
ＣＰＵ９４は、外部記憶装置９７に記憶されたプログラムをＲＡＭ９３上で実行し、パーソナルコンピュータ９００の各構成部を制御するとともに、顕微鏡装置１に種々の信号を出力する。
【０１０６】
なお、記録媒体９８の代わりにＲＯＭ等の半導体メモリ、ハードディスク装置等の他の記録媒体を用いてもよい。また、プログラムをインターネットを通して外部記憶装置９７にダウンロードしてもよい。
【０１０７】
（３） コンタクトモードを用いる原子間力顕微鏡の制御系の詳細
顕微鏡装置１の原子間力顕微鏡１０の制御系の詳細を説明する。ここで、コンタクトモードとは、原子間力顕微鏡１０において、後述の探針を試料Ｍに接触する位置まで近付けて試料表面に沿って走査させる測定モードである。
【０１０８】
図５は、図２の原子間力顕微鏡１０のコンタクトモードを用いる場合の制御系を示すブロック図である。
【０１０９】
原子間力顕微鏡１０は、板バネ状のカンチレバー１００、探針１０１および圧電素子１１０を含む。
【０１１０】
カンチレバー１００の先端に探針１０１が設けられている。この探針１０１を試料Ｍに近付けると、探針１０１と試料Ｍとの間に原子間力が生じ、カンチレバー１００が上下方向にたわむ。
【０１１１】
ＡＦＭスキャナ１１内に設けられた圧電素子１１０により試料Ｍ表面に沿った探針１０１の走査が行われる。圧電素子１１０は、試料Ｍ表面に沿って探針１０１を走査させるために、カンチレバー１００をＸ方向およびＹ方向に移動させる。
【０１１２】
なお、探針１０１を固定した状態で試料載置台３０の移動プレート３０ａ（図２参照）をＸ方向およびＹ方向に移動させることにより、試料Ｍ表面に沿った探針１０１の走査を行ってもよい。また、圧電素子１１０の代わりにボイスコイルモータを用いてもよい。
【０１１３】
圧電素子１１０は、カンチレバー１００のたわみ量を一定に保つように、すなわち、探針１０１と試料Ｍとの間に生じる原子間力を一定に保つようにカンチレバー１００をＺ軸方向に動作させる。探針１０１と試料Ｍとの間の原子間力を一定に保つために圧電素子１１０に印加した電圧値の変化に基づいて、Ｚ方向におけるカンチレバー１００の位置情報が取得される。この位置情報から試料Ｍの表面形状に関する形状情報が取得される。その結果、試料Ｍの３次元的な形状情報を画像化することが可能となる。
【０１１４】
なお、圧電素子１１０は、動作制御部８１により制御される。動作制御部８１は、ＣＰＵ１３１、変位検出部１３２、Ｚ方向サーボ回路１３３およびＸ−Ｙ方向サーボ回路１３４を含む。
【０１１５】
Ｚ方向サーボ回路１３３は、カンチレバー１００の探針１０１がＺ方向に動作するように圧電素子１１０を制御する。また、Ｘ−Ｙ方向サーボ回路１３４は、カンチレバー１００の探針１０１がＸ方向およびＹ方向に移動するように圧電素子１１０を制御する。変位検出部１３２については後述する。
【０１１６】
ここで、試料Ｍ表面の凹凸により生じるカンチレバー１００のたわみ量を一定に保つための原子間力顕微鏡１０における動作について説明する。
【０１１７】
カンチレバー１００には、例えば歪ゲージ等を含む変位センサが内蔵される。これにより、カンチレバー１００の微小な変位に応じた信号が出力される。
【０１１８】
変位センサの出力信号は、動作制御部８１の変位検出部１３２に与えられる。それにより変位検出部１３２は、カンチレバー１００のたわみ量を検出する。
【０１１９】
動作制御部８１のＣＰＵ１３１は、変位検出部１３２により検出されたカンチレバー１００の変位に基づいて、この変位を一定に保つように圧電素子１１０を制御する。
【０１２０】
動作制御部８１のＣＰＵ１３１は、変位検出部１３２により検出されたカンチレバー１００のたわみ量に基づいて、このたわみ量を一定に保つように圧電素子１１０を制御する。
【０１２１】
動作制御部８１は、インターフェイスボード８０（図３および図４参照）を介してパーソナルコンピュータ９００に接続されている。これにより、上述のように、カンチレバー１００のＺ方向の変位（カンチレバー保持部のＺ方向の変位）がケーブルｃａを通じてパーソナルコンピュータ９００に送られる。それにより、パーソナルコンピュータ９００の図４の表示装置９１に、試料Ｍの３次元的な形状情報に基づく画像が映し出される。
【０１２２】
なお、本実施の形態においては、原子間力顕微鏡１０の観察モードとして、コンタクトモードを用いているが、これに限定されるものではなく、探針１０１を試料Ｍに接触させることなく探針１０１を共振させ、試料Ｍ表面の近傍を走査させるノンコンタクトモード（ダンピングモード）を用いてもよい。
【０１２３】
上記では、カンチレバー１００のたわみ量を検出するために、カンチレバー１００に変位センサを内蔵する自己検知方式が用いられているが、レーザ光をカンチレバー１００に照射し、カンチレバー１００からの反射光を光検出器により検出してカンチレバー１００のたわみ量を検出する光てこ方式を用いてもよい。
【０１２４】
（４） ＸＹ方向移動機構
次に、図３のＸＹ方向移動機構３０ｃについて図面を用いて詳細に説明する。図６は（ａ）は、ＸＹ方向移動機構３０ｃの斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に点線丸で示す部分の拡大斜視図である。図６に示すように、ＸＹ方向移動機構３０ｃは、２つのモータＭａ，Ｍｂ、Ｙ方向移動機構３８０およびＸ方向移動機構３９０を有する。
【０１２５】
Ｙ方向移動機構３８０は、上板３８１および下板３８２を有する。略四角形の上板３８１の下面側には、Ｙ方向に延びるように断面逆台形のあり溝３８１ａが形成されている。それにより、図６に示すように、上板３８１の下面側の内側には、Ｙ方向に延びる２つの斜面３８１ｂが対向するように形成される。
【０１２６】
略四角形の下板３８２の上面側には、Ｙ方向に延びるように断面逆台形の突出部３８２ａが形成されている。それにより、突出部３８２ａの両側面には、斜面３８２ａが形成される。このような形状により、突出部３８２ｂがあり溝３８１ｂに嵌合されるように、上板３８１と下板３８２とが連結される。つまり、あり溝ガイド方式が用いられている。
【０１２７】
このような構成において、モータＭｂが回転することにより、上板３８１が下板３８２に対してＹ方向に摺動する。それにより、図３に示すＺ方向移動機構３０ｂおよび移動プレート３０ａがＹ方向に移動し、試料ＭがＹ方向に移動する。
【０１２８】
ここで、上板３８１と下板３８２とは、上板３８１の下面と下板３８２の上面とで接触するとともに、斜面３８１ｂと斜面３８２ｂとで接触している。この場合、上板３８１と下板３８２との接触面は十分な面積を有するので、下板３８２に振動が発生しても、その振動圧は接触面において効率よく分散される。したがって、上板３８１と下板３８２との接触面において弾性変形が生じることを防止することができる。それにより、上板３８１に弾性変形による振動が発生することを防止することができるので、図２に示す移動プレート３０ａおよびそれに載置される試料Ｍに弾性変形による振動が発生することを防止することができる。なお、下板３８２の上面側に断面台形のあり溝を形成し、上板３８１の下面側に断面台形の突出部を形成してもよい。
【０１２９】
Ｘ方向移動機構３９０は、Ｙ方向移動機構３８０と同様の構成を有し、モータＭａが回転することにより、Ｙ方向移動機構３８０、Ｚ方向移動機構３０ｂ（図３）および移動プレート３０ａがＸ方向に移動する。それにより、試料ＭがＸ方向に移動する。
【０１３０】
なお、図３に示すように、本実施の形態においては、ＸＹ方向移動機構３０ｃ上にＺ方向移動機構３０ｂが配置されている。ここで、原子間力顕微鏡１０等の走査型プローブ顕微鏡においては、カンチレバーによる走査を行うため、Ｚ方向の精度が特に重要になる。そこで、本実施の形態においては、ＸＹ方向移動機構３０ｃ上にＺ方向移動機構３０ｂを配置することにより、Ｚ方向の精度を向上させている。また、この場合、ＸＹ方向移動機構３０ｃにＺ方向移動機構３０ｂの荷重がかかるが、図６で説明したように、ＸＹ方向移動機構３０ｃにおいては、上板３８１の下面と下板３８２の上面とが接触している。それにより、ＸＹ方向移動機構３０ｃにかかる荷重を接触面において分散させることができる。その結果、図２に示す移動プレート３０ａおよびそれに載置される試料Ｍに弾性変形による振動が発生することを確実に防止することができる。
【０１３１】
（５） 光学顕微鏡の移動方法
次に、光学顕微鏡２０（図２および図３参照）の移動方法について図を参照しながら説明する。なお、光学顕微鏡２０の位置調整は、上述の圧電素子１１０により探針１０１が移動可能な領域の中心と、光学顕微鏡２０による観察視野の中心とを一致させるために行われる。
【０１３２】
上述したように、本実施の形態に係る顕微鏡装置１においては、光学顕微鏡２０の遊動台座２７を操作する場合、使用者は、光学顕微鏡移動操作部６０と連結機構７０とを連結させる。そこで、まず光学顕微鏡移動操作部６０の機構について説明する。
【０１３３】
（５−１） 光学顕微鏡移動操作部
図７は、光学顕微鏡移動操作部６０の正面側の拡大斜視図であり、図８および図９は、光学顕微鏡移動操作部６０と連結機構７０との関係を示す図である。また、図１０および図１１は、光学顕微鏡移動操作部６０の背面側の拡大斜視図であり、図１２および図１３は、光学顕微鏡移動操作部６０の構成部品の一部を示した図である。また、図１４は、連結機構７０の上面図である。
【０１３４】
図７に示すように、光学顕微鏡移動操作部６０は、フロントケース８００Ａの正面側において、Ｙ方向操作ノブ６０ａ、上下方向操作ノブ６０ｂおよび押下部６０ｃを有する。Ｙ方向操作ノブ６０ａおよび上下方向操作ノブ６０ｂは、周方向に回転可能に設けられている。押下部６０ｃは、フロントケース８００Ａに対してＹ方向に移動可能に設けられている。
【０１３５】
図８および図９に示すように、Ｙ方向操作ノブ６０ａの一端部には、固定筒６１ａが取り付けられている。また、Ｙ方向操作ノブ６０ａには、連結軸６２ａが設けられている。連結軸６２ａは、固定筒６１ａ内を挿通し、Ｙ方向操作ノブ６０ａに対して周方向に固定されるとともにＸ方向に移動可能に設けられている。固定筒６１ａは、フロントケース８００Ａに固定される。Ｙ方向操作ノブ６０ａは固定筒６１ａに対して回転可能に設けられている。
【０１３６】
このような構成により、フロントケース８００Ａの正面側でＹ方向操作ノブ６０ａを回転させることにより、フロントケース８００Ａの背面側で連結軸６２ａを回転させることができる。同様の構成で、上下方向操作ノブ６０ｂ内に連結軸６２ｂが設けられるとともに、上下方向操作ノブ６０ｂの一端部に固定筒６１ｂが設けられる。また、固定筒６１ａと同様に、固定筒６１ｂがフロントケース８００Ａに固定される。
【０１３７】
連結軸６２ａの所定の位置には、嵌合リング６３ａが固定され、連結軸６２ｂの所定の位置には、嵌合リング６３ｂが固定される。これらの嵌合リング６３ａ，６３ｂはそれぞれ嵌合溝を有しており、後述するように、この嵌合溝に移動板６９が嵌合される（図９、図１０および図１１参照）。
【０１３８】
また、連結軸６２ａおよび連結軸６２ｂの先端部には、係止棒６４ａ，６４ｂがそれぞれ設けられている（図８、図１０および図１１参照）。これらの係止棒６４ａ，６４ｂは、後述するように、連結機構７０の回転部材７１，７２に連結軸６２ａ，６２ｂをそれぞれ係止するために設けられている。
【０１３９】
図１０および図１１に示すように、フロントケース８００Ａの背面側で、固定部材６１ａ，６１ｂには、長方形状の固定板６５（図１２（ａ）参照）が取り付けられる。固定板６５の両端部近傍の上部には、２本の規制棒６５ａおよび２本の規制棒６５ｂがそれぞれ設けられる。固定板６５の規制棒６５ａの下方および規制棒６５ｂの下方には貫通孔６５ｃ，６５ｄがそれぞれ形成されている。連結軸６２ａおよび連結軸６２ｂが貫通孔６５ｃおよび貫通孔６５ｄをそれぞれ挿通する。
【０１４０】
押下部６０ｃの背面側には長方形状の連結板６７（図１２（ｂ）参照）が取り付けられる。連結板６７の両端部近傍には、バネ止め部６７ａ，６７ｂがそれぞれ形成されている。また、バネ止め部６７ａ，６７ｂには貫通孔６７ｃ，６７ｄがそれぞれ形成されている。連結板６７の中央部には、連結用凸部６７ｅ，６７ｆが形成されている。なお、押下部６０ｃと連結板６７とは、別個の部品として形成されてもよく、一体形成されてもよい。
【０１４１】
フロントケース８００Ａの背面側で押下部６０ｃの両側方には、棒状の支持部材６６ａ，６６ｂが固定されている。支持部材６６ａ，６６ｂは、貫通孔６７ｃ，６７ｄにそれぞれ挿通されている。これにより、連結板６７はフロントケース８００Ａの背面側において、Ｘ方向およびＺ方向に固定されるとともに、Ｙ方向に移動可能に指示される。
【０１４２】
図１０および図１１に示すように、フロントケース８００Ａの背面側で、連結板６７の側方および下方を覆うように固定部材６８（図１３（ｄ）参照）が取り付けられる。固定部材６８は、長方形状のベース部６８ａを有する。ベース部６８ａの正面側の両端部には、かぎ状部６８ｂ，６８ｃが形成される。また、ベース部６８ａの背面側の両端部より内側の位置には、かぎ状部６８ｄ，６８ｅが形成され、ベース部６８ａの背面側の中央部には、背面側に突出するように載置部６８ｆが形成されている。
【０１４３】
図１０および図１１に示すように、固定部材６８は、かぎ状部６８ｂ，６８ｃをフロントケース８００Ａにねじ止めすることにより固定される。かぎ状部６８ｄ，６８ｅには、支持部材６６ａ，６６ｂの一端部がそれぞれねじ止めされる。かぎ状部６８ｃ，６８ｄと連結板６７のバネ止め部６７ａ，６７ｂとの間の支持部材６６ａ，６６ｂにそれぞれバネ部材ＳＰが取り付けられる。
【０１４４】
固定部材６８の載置部６８ｆには、摺動補助体６８ｇ（図１３（ｅ））が固定される。摺動補助体６８ｇには、補助溝６８ｈが形成されている。また、補助溝６８ｈの背面側の中央部には、係止部６８ｉが形成されている。係止部６８ｉの役割については後述する。
【０１４５】
図１０および図１１に示すように、連結板６７の背面側には、移動板６９（図１３（ｆ）参照）が取り付けられる。移動板６９は、略長方形状のベース部６９ｑ、ならびにベース部６９ｑから−Ｚ方向に突出する連結部６９ｒ，６９ｓを有する。図１０および図１１に示すように、連結部６９ｒ，６９ｓには連結板６７（図１２（ｂ））の連結用凸部６７ｅ，６７ｆがねじ止めされる。ベース部６９ｑ（図１３（ｆ））の上部の近傍には、２つの貫通孔６９ａおよび２つの貫通孔６９ｂがそれぞれ形成されている。また、貫通孔６９ａ，６９ｂの下方には、楕円形の貫通孔６９ｃ，６９ｄがそれぞれ形成されている。移動板６９の貫通孔６９ａ，６９ｂは、図１０および図１１に示すように、規制棒６５ａ，６５ｂが挿脱可能に設けられている。
【０１４６】
貫通孔６９ｃ，６９ｄには、連結軸６２ａ，６２ｂに設けられている嵌合リング６３ａ，６３ｂがはめ込まれる。これにより、連結軸６２ａ，６２ｂは、移動板６９に対して、Ｘ方向およびＹ方向において固定される。
【０１４７】
連結部６９ｒの側部には、摺動ピン６９ｔがＹＺ平面において回動可能に取り付けられている。摺動ピン６９ｔの端部の突起が補助溝６８ｈに嵌合されている。これにより、摺動ピン６９ｔの端部を補助溝６８ｈに添って摺動させることができる。
【０１４８】
なお、図１０は図７の押下部６０ｃが押下されていない状態を示し、図１１は図７の押下部６０ｃが一度押下された後の状態の図を示す。本実施の形態においては、図１０の状態から使用者が押下部６０ｃを押下すると、押下部６０ｃの背面側に設けられた連結板６７が押下部６０ｃとともに背面側に移動する。また、連結板６７に取り付けられた移動板６９も同様に移動し、Ｙ方向操作ノブ６０ａおよび上下方向操作ノブ６０ｂに設けられた連結軸６２ａ，６２ｂが背面側に引き出される。
【０１４９】
ここで、移動板６９が前後に移動するとき、移動板６９に取り付けられた摺動ピン６９ｔの端部の突起は、摺動補助体６８ｇの補助溝６８ｈ内を摺動する。図１０の状態から、使用者が押下部６０ｃを一度押下すると、摺動ピン６９ｔの端部は、点線Ａ１で示す位置まで移動する。このとき、バネ部材ＳＰは徐々に圧縮され、バネ部材ＳＰには連結板６７を正面側に押し返そうとする反力が発生する。摺動ピン６９ｔの端部がＡ１まで移動すると、押下部６０ｃをそれ以上背面側へ押し込むことができなくなるので、使用者は押下部６０ｃから手を放す。それにより、バネ部材ＳＰが与える反力により、連結板６７および移動板６９とともに補助ピン６９ｔは正面側に押し返される。このとき、摺動ピン６９ｔの端部の突起は補助溝６８ｈにより補助溝６８ｈ内に設けられた係止部６８ｉに誘導され、そこで係止される。これにより、連結板６７および移動板６９の位置が保持されるので、連結軸６２ａ，６２ｂが背面側に引き出された状態を維持することができる。
【０１５０】
次に、使用者が押下部６０ｃをもう一度押下すると、摺動ピン６９ｔの端部の突起は補助溝６８ｈにより点線Ａ２で示す位置に誘導される。摺動ピン６９ｔの端部がＡ２まで移動すると、押下部６０ｃをそれ以上背面側へ押し込むことができなくなるので、使用者は押下部６０ｃから手を放す。このとき、バネ部材ＳＰには連結板６７を正面側に押し返そうとする力が働いているので、その力により摺動ピン６９ｔ、連結板６７および移動板６９は図１０に示す位置に戻る。
【０１５１】
このように、使用者が押下部６０ｃを一度押下することにより、連結軸６２ａ，６２ｂを背面側に導き出すことができ、さらにもう一度押下部６０ｃを押下することにより、連結軸６２ａ，６２ｂを元の状態に戻すことができる。それにより、後述する連結機構７０の回転部材７１，７２への連結軸６２ａ，６２ｂの挿脱が可能になる。
【０１５２】
（５−２） 連結機構
次に、連結機構７０について図８、図９および図１４を参照しながら説明する。連結機構７０の正面側には、Ｙ方向操作ノブ６０ａおよび上下方向操作ノブ６０ｂに対向する位置に回転部材７１，７２が設けられる。回転部材７１には、連結軸６２ａが挿脱可能な嵌合穴７３が形成されている（図８参照）。嵌合穴７３は、中央部に連結軸６２ａよりやや大きめの直径を有する断面円形の穴部７３ａを有し、その穴部７３ａの両側に係止棒６４ａが挿脱可能な断面略長方形の穴部７３ｂを有する。
【０１５３】
なお、図９に示すように、回転部材７１の穴部７３ａの上方および下方には、磁石Ｍ１，Ｍ２が埋設されている。また、連結軸６２ａの先端部にも磁石Ｍ３が埋設されている。これにより、連結軸６２ａの係止棒６４ａを穴部７３ｂ，７３ｃに容易に導くことができる。それにより、回転部材７１への連結軸６２ａの挿脱を容易かつ確実に行うことができる。なお、回転部材７２にも同様に、連結軸６２ｂが挿脱可能な嵌合穴７４が形成されている。嵌合穴７４は、穴部７３ａ，７３ｂと同様の穴部７４ａ，７４ｂを有する。
【０１５４】
また、上述したように、光学顕微鏡移動操作部６０の固定板６５には規制棒６５ａ，６５ｂ（図１０および図１１参照）が設けられている。これらの規制棒６５ａ，６５ｂは、連結軸６２ａ，６２ｂが回転部材７１，７２に挿入されている状態（図１１の状態）では連結軸６２ａ，６２ｂの回転を妨げないが、連結軸６２ａ，６２ｂが回転部材７１，７２に挿入されていない状態（図１０の状態）では、連結軸６２ａ，６２ｂの回転を防止することができる。したがって、回転部材７１，７２から連結軸６２ａ，６２ｂが抜き出されたときの係止棒６４ａ，６４ｂの周方向の位置を容易に保持することができる。それにより、連結軸６２ａの係止棒６４ａ，６４ｂを穴部７３ｂ，７４ｂにさらに容易に導くことができる。
【０１５５】
回転部材７１の背面側には、シャフトＳＦ１（図９および図１４参照）が一体的に形成されている。回転部材７１は、シャフトＳＦ１が支持板７５ａの一端部および基板７６を貫通するように基板７６に取り付けられる。なお、回転部材７１は、支持板７５ａおよび基板７６に対して回転可能に取り付けられており、支持板７５ａは基板７６に固定されている。シャフトＳＦ１の一端部には、ギアＧ１が固定されている。したがって、回転部材７１を回転させることにより、ギアＧ１を回転させることができる。
【０１５６】
支持板７５ａの他端部の近傍には、シャフトＳＦ２の一端部が回転可能に支持されている。シャフトＳＦ２の他端部は、支持板７５ｂの一端部の近傍に回転可能に支持されている。支持板７５ａと支持板７５ｂの間において、シャフトＳＦ２には、３つのギアＧ２，Ｇ３，Ｇ４が固定されている。ギアＧ２とギアＧ１とは噛み合っており、ギアＧ１が回転することにより、その回転がギアＧ２を介してシャフトＳＦ２に伝達される。それにより、シャフトＳＦ２が回転し、ギアＧ３およびギアＧ４が回転する。
【０１５７】
支持板７５ｂの他端部の近傍には、シャフトＳＦ３が回転可能に支持されている。シャフトＳＦ３には、ギアＧ５が固定されている。ギアＧ５とギアＧ４とは噛み合っており、ギアＧ４が回転することにより、その回転がギアＧ５を介してシャフトＳＦ３に伝達される。このシャフトＳＦ３の回転により、後述するように光学顕微鏡２０がＹ方向に移動する。したがって、光学顕微鏡移動操作部６０の連結軸６２ａ（図８参照）を連結機構７０の回転部材７１に挿入した状態でＹ方向操作ノブ６０ａを回転させることにより、光学顕微鏡２０をＹ方向に移動させることができる。
【０１５８】
回転部材７２の背面側にはシャフトＳＦ４（図１４参照）が一体的に形成されている。回転部材７２は、シャフトＳＦ４が支持板７５ｃの一端部近傍および基板７６を貫通するように基板７６に取り付けられる。なお、回転部材７２は、支持板７５ｃおよび基板７６に対して回転可能に取り付けられており、支持板７５ｃは基板７６に固定されている。シャフトＳＦ４の一端部には、ギアＧ６が固定されている。したがって、回転部材７２を回転させることにより、ギアＧ６を回転させることができる。
【０１５９】
支持板７５ｃの他端部の近傍には、シャフトＳＦ５の一端部が回転可能に支持されるとともに、支持板７５ｄの一端部の近傍が固定されている。シャフトＳＦ５には、３つのギアＧ７，Ｇ８，Ｇ９が固定されている。ギアＧ７とギアＧ６とは噛み合っており、ギアＧ６が回転することにより、その回転がギアＧ７を介してシャフトＳＦ５に伝達される。それにより、シャフトＳＦ５が回転し、ギアＧ８およびギアＧ９が回転する。
【０１６０】
支持板７５ｄの他端部の近傍には、シャフトＳＦ６が回転可能かつＹ方向に移動可能に支持されている。シャフトＳＦ３には、ギアＧ１０が固定されている。ギアＧ１０は、ギアＧ７，Ｇ８，Ｇ９のうち少なくとも一つと噛み合っており、ギアＧ７，Ｇ８，Ｇ９が回転することにより、その回転がギアＧ１０を介してシャフトＳＦ６に伝達される。このシャフトＳＦ１０の回転により、後述するように光学顕微鏡２０が上下方向に移動する。したがって、光学顕微鏡移動操作部６０の連結軸６２ｂ（図８参照）を連結機構７０の回転部材７２に挿入した状態で上下方向操作ノブ６０ｂを回転させることにより、光学顕微鏡２０を上下方向に移動させることができる。
【０１６１】
（５−３） 誘導台座の構成
次に、光学顕微鏡２０の遊動台座２７（図３参照）について図１４〜図１９を参照しながら説明する。
【０１６２】
図１５は図２の光学顕微鏡２０を略−Ｘ方向から見た斜視図であり、図１６は光学顕微鏡２０の側面図であり、図１７は光学顕微鏡２０の正面図であり、図１８および図１９は、遊動台座２７の詳細を説明するための図である。
【０１６３】
図１５〜図１７に示すように、光学顕微鏡２０の遊動台座２７は、Ｙ方向移動部材２７ａおよび上下移動補助部材２７ｂ，２７ｃから構成される。Ｙ方向移動部材２７ａおよび上下移動補助部材２７ｂ，２７ｃの中央部には、電動ズーム鏡筒２３が挿通される貫通孔（図１８参照）が形成されている。遊動台座２７上への光学顕微鏡２０の装着は、電動ズーム鏡筒２３を遊動台座２７に形成された上記の貫通孔に挿通しつつ、光軸変換部２２を固定部材２２１により上下移動補助部材２７ｃ上に固定することにより行なわれる。
【０１６４】
Ｙ方向移動部材２７ａは、遊動台座支持台４６によって摺動可能に支持されている。誘導台座２７には、電動ズーム鏡筒２３の直径よりも大きい直径を有する断面円形の貫通穴４６ａ（図１５参照）が形成されている。この貫通穴４６ａに電動ズーム鏡筒２３が挿通される。遊動台座支持台４６はＬ字状の傾斜固定部材４５ａおよび板状の傾斜固定部材４５ｂにより支持されている。
【０１６５】
傾斜固定部材４５ａと傾斜固定部材４５ｂとの間には２本の誘導軸４５ｃ，４５ｄが設けられている。誘導軸４５ｃ，４５ｄはＹ方向移動部材２７ａに挿通されている。この誘導軸４５ｃ，４５ｄにより、Ｙ方向移動部材２７ａの移動方向がＹ方向に制限されている。
【０１６６】
傾斜固定部材４５ａおよび傾斜固定部材４５ｂは、Ｚ方向に平行な軸に対してやや傾斜するように接続部材４２ｃおよび接続部材４２ｄに固定される。接続部材４２ｃおよび接続部材４２ｄは、上述したように図２の光学顕微鏡固定部材４２の上面に固定される。これにより、光学顕微鏡２０を光学顕微鏡固定部材４２上へ傾斜した状態で設置することができる。
【０１６７】
以下、図面を参照しながら遊動台座２７の構成についてさらに詳細に説明する。図１８（ａ）に示すように、Ｙ方向移動部材２７ａのＹ方向の一端側の側面には、ねじ穴Ｎ１が形成されている。このねじ穴Ｎ１には、シャフトＳＦ３（図１５参照）の一端部が螺合される。また、Ｙ方向移動部材２７ａのＹ方向の他端側の上面には、Ｚ方向に延びるように２本の補助軸２７１，２７２が形成されている。また、Ｙ方向移動部材２７ａのＸ方向の両側部の上面には、Ｚ方向に延びるようには補助軸２７３，２７４がそれぞれ形成されている。また、Ｙ方向移動部材２７ａの他端側の上面には、シャフト支持部材２７５が固定されている。シャフト固定部材２７５は、シャフトＳＦ６を回転可能かつＹ方向に移動可能に支持する。
【０１６８】
図１８（ｂ）に示すように、上下移動補助部材２７ｂは、Ｙ方向移動部材２７ａ上に載置される。上下移動補助部材２７ｂのＹ方向の一方側には、断面略三角形状で上面に傾斜面Ｂ２を有するくさび部Ｂ１が形成されている。くさび部Ｂ１には、２つの断面楕円形の貫通孔２８１，２８２が形成されている。貫通孔２８１，２８２には、Ｙ方向移動部材２７ａの補助軸２７３，２７４がそれぞれ挿通される。なお、貫通孔２８１，２８２の楕円の短径は補助軸２７３，２７４の直径とほぼ等しい。これにより、上下移動補助部材２７ｂはＹ方向には移動できるが、Ｘ方向への移動は防止される。上下移動補助部材２７ｂのＹ方向の他端側の側面には、ねじ穴Ｎ２が形成されている。このねじ穴Ｎ２には、シャフトＳＦ６の一端部が螺合される。
【０１６９】
図１９（ｃ）に示すように、上下移動補助部材２７ｃは、上下移動補助部材２７ｂ上に載置される。上下移動補助部材２７ｃのＹ方向の一方側の上面には、断面円形の貫通孔２９１，２９２が形成されている。貫通孔２９１，２９２には補助軸２７１，２７２が挿通される。上下移動補助部材２７ｂのＹ方向の他方側には、断面略三角形状で下面に傾斜面Ｃ２を有するくさび部Ｃ１が形成されている。くさび部Ｃ１には、２つの断面円形の貫通孔２９３，２９４が形成されている。貫通孔２９３，２９４には補助軸２７３，２７４がそれぞれ挿通される。なお、貫通孔２９１〜２９４の直径は、補助軸２７１〜２７４の直径とほぼ等しい。それにより、上下移動補助部材２７ｃは、Ｚ方向には移動できるが、Ｘ方向およびＹ方向への移動は防止される。
【０１７０】
また、上下移動補助部材２７ｂと上下移動補助部材２７ｃとは、傾斜面Ｂ２と傾斜面Ｃ２とで接している。この場合、上下移動補助部材２７ｂが−Ｙ方向に移動することにより、上下移動補助部材２７ｃは上方に移動する。また、上下移動補助部材２７ｂが＋Ｙ方向に移動することにより、上下移動補助部材２７ｃは下方に移動する。
【０１７１】
最後に、図１９（ｄ）に示すように、上下移動補助部材２７ｃの上下移動を補助するためのリニアガイド２９５，２９６が取り付けられる。
【０１７２】
このような構成において、使用者が光学顕微鏡２０をＹ方向に移動させる場合には、Ｙ方向操作ノブ６０ａ（図７参照）を回転させることによりシャフトＳＦ３（図１５参照）を回転させる。この場合、シャフトＳＦ３は、Ｙ方向移動部材２７ａの側面に螺合されているので、Ｙ方向移動部材２７ａはシャフトＳＦ３の回転に応じて、＋Ｙ方向または−Ｙ方向に移動する。ここで、上下移動補助部材２７ｂ，２７ｃはＹ方向移動部材２７ａ上に載置されているので、Ｙ方向移動部材２７ａの移動とともに、＋Ｙ方向または−Ｙ方向に移動する。それにより、光学顕微鏡２０が＋Ｙ方向または−Ｙ方向に移動する。なお、光学顕微鏡２０がＹ方向に移動する際には、シャフトＳＦ６は上下移動補助部材２７ｂとともにＹ方向に移動できるようになっている。
【０１７３】
また、使用者が光学顕微鏡２０を上下に移動させようとする場合には、上下方向操作ノブ６０ｂを（図７参照）を回転させることにより、シャフトＳＦ６（図１５参照）を回転させる。この場合、シャフトＳＦ６は、上下移動補助部材２７ｂの側面に螺合されているので、上下移動補助部材２７ｂはシャフトＳＦ６の回転に応じて、＋Ｙ方向または−Ｙ方向に移動する。この上下移動補助部材２７ｂの移動に伴い、上述したように、上下移動補助部材２７ｃが上下に移動する。それにより、光学顕微鏡２０が電動ズーム鏡筒２３の軸心に沿う方向で上下に移動する。
【０１７４】
（５−４） 弾性部材
次に、図３の弾性部材５４ａについて説明する。なお、弾性部材５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの構成は以下に説明する弾性部材５４ａと同様である。
【０１７５】
図２０（ａ）は弾性部材５４ａの斜視図であり、図２０（ｂ）は弾性部材５４ａの断面図である。
【０１７６】
図２０に示すように、弾性部材５４ａは、連結部４０１，４０２および弾性体４０３を有する。連結部４０１は、支持脚５３ａ（図３参照）上に取り付けられる。連結部４０２は、被支持部４３ａ（図３参照）に取り付けられる。
【０１７７】
弾性体４０３は、コイル状のバネＣＳＰをゲル材料ＧＬで覆うように形成されている。ゲル材料ＧＬとしては、例えば衝撃吸収材料および防振用材料の２液混合で成型されるポリウレタンゲルを用いることができる。なお、ゲル材料ＧＬは低硬度のものが好ましい。
【０１７８】
（６） 効果
以上のように、本実施の形態に係る顕微鏡装置１においては、図６に示すように、Ｙ方向移動機構３８０はあり溝ガイド方式を用いている。この場合、Ｙ方向移動機構３８０の上板３８１と下板３８２との接触面は十分な面積を有するので、下板３８２に振動が発生しても、その振動圧は接触面において効率よく分散される。したがって、上板３８１と下板３８２との接触面において発生する弾性変形を防止することができる。それにより、上板３８１に弾性変形による振動が発生することを防止することができるので、図２に示す移動プレート３０ａおよびそれに載置される試料Ｍに弾性変形による振動が発生することを防止することができる。同様に、Ｘ方向移動機構３９０にもあり溝ガイド方式が用いられているので、試料Ｍに弾性変形による振動が発生することを確実に防止することができる。
【０１７９】
また、Ｚ方向移動機構３０ｂはＸＹ方向移動機構３０ｃ上に設置されている。この場合、Ｚ方向移動機構３０ｂに大きな荷重がかかることがない。それにより、Ｚ方向移動機構３０ｂが振動の影響を受けることを防止することができる。
【０１８０】
これらの結果、試料Ｍの振動をより確実に防止することができる。
【０１８１】
また、図３に示すように原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０が設置された顕微鏡連結部材４０は、弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄによって支持されている。この場合、ベース筐体部５０に発生した振動は、弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄにおいて減衰されるので、試料の測定および観察時に、顕微鏡装置１および光学顕微鏡２０に振動が発生することを防止することができる。それにより、試料の正確な測定および観察が可能となる。
【０１８２】
また、顕微鏡連結部材４０は弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄのみによって支持されている。つまり、原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０および顕微鏡連結部材４０は、ベース筐体部５０と接触していない。この場合、ベース筐体部５０の振動が原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０に伝達することを確実に防止することができる。
【０１８３】
また、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０とパーソナルコンピュータ９００とは、ベース筐体部５０に設けられたインターフェイスボード８０を介して電気的に接続されている。この場合、パーソナルコンピュータ９００およびそれに接続されるケーブルｃａに振動が発生したとしても、インターフェイスボード８０で振動が減衰される。また、インターフェイスボード８０はベース筐体部５０に取り付けられているので、インターフェイスボード８０の振動は、弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄによって減衰される。つまり、本実施の形態においては、インターフェイスボード８０に接続される外部装置からの振動が、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０に伝達されることを十分に防止することができる。
【０１８４】
また、ベース筐体部５０には、ベース筐体部５０の底面を除く領域を覆うように外装部８００（フロントケース８００Ａおよびリアケース８００Ｂ）が取り付けられている。この場合、外装部８００は、原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０および顕微鏡連結部材４０と接触していないので、騒音および風等の外乱による振動が外装部８００に発生したとしても、その振動は弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄにおいて減衰される。
【０１８５】
これらの結果、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０に振動が発生することを確実に防止することができるので、試料の測定および観察を確実かつ正確に行うことができる。
【０１８６】
また、本実施の形態においては、光学顕微鏡２０を操作するための光学顕微鏡移動操作部６０がフロントケース８００Ａに設けられている。したがって、光学顕微鏡２０を移動させる際にフロントケース８００Ａおよびリアケース８００Ｂを取り外す必要がないので、試料の測定および観察を迅速に行うことができる。
【０１８７】
また、光学顕微鏡移動操作部６０と連結機構７０とは、挿脱可能に設けられている。この場合、光学顕微鏡２０を移動させるときのみ光学顕微鏡移動操作部６０と連結機構７０とを接続することができるので、試料の測定および観察時にフロントケース８００Ａに発生した振動が原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０および顕微鏡連結部材４０に伝達されることを確実に防止することができる。
【０１８８】
また、弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄは、バネＣＳＰおよびゲル材料ＧＬが一体的に形成された弾性体９３を有している。この場合、弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄにおいてより確実に振動を減衰することができる。
【０１８９】
なお、上記実施の形態においては、試料載置台３０の移動をＸ方向電動スイッチＳＷ１、Ｙ方向電動スイッチＳＷ２およびＺ方向電動スイッチＳＷ３によって行っているが、図７〜図１９で説明した遊動台座２７、光学顕微鏡移動操作部６０および連結機構７０と同様の構成で行ってもよい。この場合、原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０および顕微鏡連結部材４０に振動が発生することをより確実に防止することができる。また、光学顕微鏡２０の可変絞り（図示せず）を同様の構成で操作してもよい。
【０１９０】
（７） 他の実施の形態
図２１は本発明の他の実施の形態に係る顕微鏡装置１の顕微鏡連結部材４０およびベース筐体部５０を示した図である。図２１の顕微鏡連結部材４０の底面の任意の位置には、おもりＷが取り付けられている。このおもりＷの取り付け位置および重量は、顕微鏡装置１の各構成要素の重量、設置位置等を考慮して、各構成要素に発生する振動を確実に減衰できるように設定されている。このように、各構成要素に応じて、顕微鏡連結部材４０におもりＷを取り付けることにより、原子間力顕微鏡１０、光学顕微鏡２０および顕微鏡連結部材４０に発生する振動を確実に減衰させることができる。特に、弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの固有振動数を考慮することにより、顕微鏡装置１の各構成要素の所望の周波数の振動を除去することが可能になる。なお、おもりＷはベース筐体部５０と接触していない。
【０１９１】
また、おもりＷには、断面円形でＸ方向に貫通する貫通孔３０１が形成されている。この貫通孔３０１には、貫通孔３０１の直径より短い直径の制限軸３０２が挿通される。また、顕微鏡連結部材４０が弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄに取り付けられる際に、制限軸３０２の一端部は、補強板５２ｂに形成された取り付け穴３０３に固定され、制限軸３０２の他端部は、取り付け穴３０３と対向する位置で補強板５２ｄに形成された取り付け穴（図示せず）に固定される。このとき、貫通孔３０１内で制限軸３０２はおもりＷには接触していない。
【０１９２】
このような構成により、本実施の形態においては、制限軸３０２により、顕微鏡連結部材４０の移動が制限される。したがって、顕微鏡装置１を持ち運ぶ際に、顕微鏡連結部材４０が大きく振動することを防止することができる。それにより、原子間力顕微鏡１０および光学顕微鏡２０の故障を確実に防止できるとともに、顕微鏡装置１を容易に持ち運ぶことができる。
【０１９３】
なお、おもりＷが設けられない場合には、貫通孔３０１は顕微鏡連結部材４０に形成してもよい。また、顕微鏡連結部材４０に凹部を形成し、その凹部に対応する凸部をベース筐体部５０に形成することにより顕微鏡連結部材４０の移動を制限してもよい。なお、ベース筐体部５０の凸部は、顕微鏡連結部材４０の凹部に接触しないように形成する。
【０１９４】
また、おもりＷの個数および形状は、図２１で示した形状に限定されず、各構成要素の所望の周波数の振動を除去できるように、個数および形状を適宜決定することが好ましい。
【０１９５】
図２２に、おもりＷの取り付け位置の他の例を示す。例えば、光学顕微鏡２０（図３）の重量が原子間力顕微鏡１０（図３）よりも小さい場合には、図２２に示すように、顕微鏡連結部材４０の光学顕微鏡固定部材４２の下面におもりＷを取り付けてもよい。この場合、弾性部材５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ（図２１）にかかる荷重を均一にすることができるので、顕微鏡装置１（図１）の振動を確実に除去することができる。
【０１９６】
また、図２２においては、おもりＷおよび顕微鏡連結部材４０をＸ方向に貫通する貫通孔３１１が形成されている。また、おもりＷをＹ方向に貫通する貫通孔３１２が形成されている。これら貫通孔３１１，３１２にそれぞれ制限軸（図示せず）を挿通し、各制限軸の両端部を図２１と同様に補強板５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄに固定する。
【０１９７】
この場合、制限軸により、顕微鏡連結部材４０のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の移動が確実に制限される。したがって、顕微鏡装置１（図１）を持ち運ぶ際に、顕微鏡連結部材４０が大きく振動することを確実に防止することができる。それにより、原子間力顕微鏡１０（図３）および光学顕微鏡２０（図３）の故障をより確実に防止できるとともに、顕微鏡装置１をさらに容易に持ち運ぶことができる。
【０１９８】
また、上記実施の形態においては、図８、図１０および図１１に示したように、回転部材７１，７２の嵌合穴７３，７４に連結軸６２ａ，６２ｂの先端部をそれぞれ嵌合することにより、連結軸６２ａ，６２ｂと回転部材７１，７２とをそれぞれ連結しているが、連結軸６２ａ，６２ｂおよび回転部材７１，７２の形状は上記の例に限定されない。
【０１９９】
図２３〜図２５は、連結軸６２ａ，６２ｂおよび回転部材７１，７２の他の例を示す図である。図２３〜図２５に示すように、本例においては、連結軸６２ａ，６２ｂの先端部には、略長方形状の回転板６０１ａ，６０１ｂがそれぞれ設けられている。回転板６０１ａ，６０１ｂの両端部には、略扇型の係合部６０２ａ，６０２ｂがそれぞれ設けられている。また、回転部材７１，７２にも、連結軸６２ａ，６２ｂと同様に、回転板７０１ａ，７０１ｂおよび係合部７０２ａ，７０２ｂが設けられている。なお、シャフトＳＦ１，ＳＦ４（図１４）は、回転板７０１ａ，７０１ｂの背面側にそれぞれ一体的に形成されている。
【０２００】
このような構成において、使用者が、押下部６０ｃ（図３）を押下することにより、回転板６０１ａ，６０１ｂと回転板７０１ａ，７０１ｂとがそれぞれ近接する。その状態で、使用者がＹ方向操作ノブ６０ａおよび上下方向操作ノブ６０ｂを回動させることにより、回転板６０１ａ，６０１ｂがそれぞれ回動する。それにより、係合部６０２ａ，６０２ｂと係合部７０２ａ，７０２ｂとが係合し、回転板６０１ａ，６０１ｂの回動に連動して回転板７０１ａ，７０１ｂがそれぞれ回動する。その結果、シャフトＳＦ１，ＳＦ４（図１４）が回動し、光学顕微鏡２０を移動させることができる。
【０２０１】
なお、回転板６０１ａ，６０１ｂにおいて、連結軸６２ａ，６２ｂを中心として互いに対称な位置には、それぞれ２つの磁石Ｍ４が埋設されている。また、図２３に示すように、回転板７０１ａ，７０１ｂにおいて、シャフトＳＦ１，ＳＦ４（図１４）を中心として互いに対称な位置には、それぞれ２つの磁石Ｍ５が埋設されている。また、磁石Ｍ４と磁石Ｍ５とは、同じ極が向かい合うように設けられている。例えば、Ｎ極が背面側になるように磁石Ｍ４が設けられた場合には、磁石Ｍ５はＮ極が正面側になるように設けられる。
【０２０２】
この場合、回転板６０１ａ，６０１ｂと回転板７０１ａ，７０１ｂとがそれぞれ近接した際には、磁石Ｍ４および磁石Ｍ５により、回転板６０１ａ，６０１ｂと回転板７０１ａ，７０１ｂとが互いに直交する位置にそれぞれ誘導される。それにより、使用者が、図３の押下部６０ｃを押下して連結軸６２ａ，６２ｂと回転部材７１，７２とを連結しようとするときに、係合部６０２ａ，６０２ｂと係合部７０２ａ，７０２ｂとが接触することを防止することができる。その結果、光学顕微鏡移動操作部６０と連結機構７０との連結を容易かつ確実に行うことができる。
【０２０３】
（８） 請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応
上記実施の形態においては、ベース筐体部５０および顕微鏡連結部材４０が設置部材に相当し、原子間力顕微鏡１０が走査型プローブ顕微鏡に相当し、移動プレート３０ａが載置台に相当し、ＸＹ方向移動機構３０ｃが第１の移動機構に相当し、Ｚ方向移動機構３０ｂが第２の移動機構に相当し、下板３８１が第１の移動部材に相当し、上板３８０が第２の移動部材に相当し、あり溝３８１ａが溝部に相当し、突出部３８２ａが突出部に相当し、ベース筐体部５０が第１の設置部材に相当し、顕微鏡連結部材４０が第２の設置部材に相当し、外装部８００がカバー部材に相当し、遊動台座２７および連結機構７０が第３の移動機構に相当し、光学顕微鏡移動操作部６０が操作部に相当し、連結軸６２ａおよび連結軸６２ｂが嵌合部に相当し、回転部材７１および回転部材７２が被嵌合部に相当し、磁石Ｍ３および磁石Ｍ４が第１の磁石に相当し、磁石Ｍ１、磁石Ｍ２および磁石Ｍ５が第２の磁石に相当し、制限軸３０２が制限部材に相当する。
【産業上の利用可能性】
【０２０４】
本発明は、各種材料の表面形状の測定等に有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２０５】
【図１】本実施の形態に係る顕微鏡装置の外観を示す図である。
【図２】装置部を示す斜視図である。
【図３】図１の顕微鏡装置の組立て斜視図である。
【図４】顕微鏡装置の制御系を説明するためのブロック図である。
【図５】図２の原子間力顕微鏡のコンタクトモードを用いる場合の制御系を示すブロック図である。
【図６】ＸＹ方向移動機構を示す図である。
【図７】光学顕微鏡移動操作部の正面側の拡大斜視図である。
【図８】光学顕微鏡移動操作部と連結機構との関係を示す図である。
【図９】光学顕微鏡移動操作部と連結機構との関係を示す図である。
【図１０】光学顕微鏡移動操作部の背面側の拡大斜視図である。
【図１１】光学顕微鏡移動操作部の背面側の拡大斜視図である。
【図１２】光学顕微鏡移動操作部の構成部品の一部を示した図である。
【図１３】光学顕微鏡移動操作部の構成部品の一部を示した図である。
【図１４】連結機構の上面図である。
【図１５】図２の光学顕微鏡を略−Ｘ方向から見た斜視図である。
【図１６】光学顕微鏡の側面図である。
【図１７】光学顕微鏡の正面図である。
【図１８】遊動台座の詳細を説明するための図である。
【図１９】遊動台座の詳細を説明するための図である。
【図２０】（ａ）は弾性部材の斜視図であり、（ｂ）は弾性部材の断面図である。
【図２１】本発明の他の実施の形態に係る顕微鏡装置の顕微鏡連結部材およびベース筐体部を示した図である。
【図２２】おもりの取り付け位置の他の例を示す図である。
【図２３】連結軸および回転部材の他の例を示す図である。
【図２４】連結軸および回転部材の他の例を示す図である。
【図２５】連結軸および回転部材の他の例を示す図である。
【図２６】従来の顕微鏡装置を示す模式図である。
【図２７】一般的なクロスローラ方式のＸＹステージの斜視図である。
【図２８】図２７のＸＹステージの正面図である。
【符号の説明】
【０２０６】
１ 顕微鏡装置
１０ 原子間力顕微鏡
１１ ＡＦＭスキャナ
２０ 光学顕微鏡
２３ 電動ズーム鏡筒
２７ 遊動台座
２７ａ Ｙ方向移動部材
２７ｂ，２７ｃ 上下移動補助部材
３０ 試料載置台
３０ａ 移動プレート
３０ｂ Ｚ方向移動機構
３０ｃ ＸＹ方向移動機構３０ｃ
４０ 顕微鏡連結部材
５０ ベース筐体部
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ 補強板
５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ 支持脚
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ 弾性部材
６０ 光学顕微鏡移動操作部
６０ａ Ｙ方向操作ノブ
６０ｂ 上下方向操作ノブ
６０ｃ 押下部
６２ａ，６２ｂ 連結軸
７０ 連結機構
７１，７２ 回転部材
７３，７４ 嵌合穴
７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄ 支持板
８０，９０ インターフェイスボード
１００ カンチレバー
１０１ 探針
３８０ Ｙ方向移動機構
３８１ 上板
３８２ 下板
３８１ａ あり溝
３８２ａ 突出部
４０３ 弾性体
７００ 装置部
８００ 外装部
８０１ 窓部
８０２ 嵌合部材
８００Ａ フロントケース
８００Ｂ リアケース
９００ パーソナルコンピュータ
ｃａ ケーブル
ＣＳＰ バネ
ＧＬ ゲル材料
Ｍ 試料
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５ 磁石
Ｎ１，Ｎ２ ねじ穴
ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３，ＳＦ４，ＳＦ５，ＳＦ６ シャフト
ＳＰ バネ部材
Ｗ おもり
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置部材と、
前記設置部材上に設置される走査型プローブ顕微鏡とを備え、
前記走査型プローブ顕微鏡は、試料が載置される載置台と、
前記載置台を水平方向に移動させる第１の移動機構と、
前記第１の移動機構上に設けられ、前記載置台を垂直方向に移動させる第２の移動機構とを有し、
前記第１の移動機構は、第１の移動部材および前記第１の移動部材上に設けられる第２の移動部材を有し、
前記第１および第２の移動部材のうちいずれか一方の移動部材は溝部を有し、
前記第１および第２の移動部材のうち他方の移動部材は、前記一方の移動部材に対して相対的に水平方向に摺動可能に前記溝部に嵌合される突出部を有し、
前記第１の移動部材の上面と前記第２の移動部材の下面とが接触しかつ前記溝部の側面が前記突出部の側面に接触していることを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
前記溝部はあり溝であることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記設置部材は、第１の設置部材および第２の設置部材を有し、
前記走査型プローブ顕微鏡は前記第２の設置部材上に設置され、
前記第２の設置部材は前記第１の設置部材上に弾性部材を介して支持されることを特徴とする請求項１または２記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
前記第１の設置部材に設けられ、前記走査型プローブ顕微鏡および前記第２の設置部材に接触しないように前記走査型プローブ顕微鏡および前記第２の設置部材を覆うカバー部材をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記第２の設置部材上に設置される光学顕微鏡をさらに備えることを特徴とする請求項４記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記光学顕微鏡は、当該光学顕微鏡を移動させるための第３の移動機構を有し、
前記カバー部材は、前記第３の移動機構を操作するための操作部を有し、
前記操作部は、前記第３の移動機構と連結および切断可能であることを特徴とする請求項５記載の顕微鏡装置。
【請求項７】
前記操作部は、嵌合部を有し、
前記第３の移動機構は、前記嵌合部に嵌合される被嵌合部を有し、
前記嵌合部は第１の磁石を有し、
前記被嵌合部は第２の磁石を有し、
前記嵌合部が前記被嵌合部に誘導されるように前記第１および第２の磁石が設けられることを特徴とする請求項６記載の顕微鏡装置。
【請求項８】
前記第１の設置部材は、前記第２の設置部材の揺動を制限する制限部材を備えることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の顕微鏡装置。
【請求項１】
設置部材と、
前記設置部材上に設置される走査型プローブ顕微鏡とを備え、
前記走査型プローブ顕微鏡は、試料が載置される載置台と、
前記載置台を水平方向に移動させる第１の移動機構と、
前記第１の移動機構上に設けられ、前記載置台を垂直方向に移動させる第２の移動機構とを有し、
前記第１の移動機構は、第１の移動部材および前記第１の移動部材上に設けられる第２の移動部材を有し、
前記第１および第２の移動部材のうちいずれか一方の移動部材は溝部を有し、
前記第１および第２の移動部材のうち他方の移動部材は、前記一方の移動部材に対して相対的に水平方向に摺動可能に前記溝部に嵌合される突出部を有し、
前記第１の移動部材の上面と前記第２の移動部材の下面とが接触しかつ前記溝部の側面が前記突出部の側面に接触していることを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
前記溝部はあり溝であることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記設置部材は、第１の設置部材および第２の設置部材を有し、
前記走査型プローブ顕微鏡は前記第２の設置部材上に設置され、
前記第２の設置部材は前記第１の設置部材上に弾性部材を介して支持されることを特徴とする請求項１または２記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
前記第１の設置部材に設けられ、前記走査型プローブ顕微鏡および前記第２の設置部材に接触しないように前記走査型プローブ顕微鏡および前記第２の設置部材を覆うカバー部材をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記第２の設置部材上に設置される光学顕微鏡をさらに備えることを特徴とする請求項４記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記光学顕微鏡は、当該光学顕微鏡を移動させるための第３の移動機構を有し、
前記カバー部材は、前記第３の移動機構を操作するための操作部を有し、
前記操作部は、前記第３の移動機構と連結および切断可能であることを特徴とする請求項５記載の顕微鏡装置。
【請求項７】
前記操作部は、嵌合部を有し、
前記第３の移動機構は、前記嵌合部に嵌合される被嵌合部を有し、
前記嵌合部は第１の磁石を有し、
前記被嵌合部は第２の磁石を有し、
前記嵌合部が前記被嵌合部に誘導されるように前記第１および第２の磁石が設けられることを特徴とする請求項６記載の顕微鏡装置。
【請求項８】
前記第１の設置部材は、前記第２の設置部材の揺動を制限する制限部材を備えることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の顕微鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２００７−１７０９６７（Ｐ２００７−１７０９６７Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６８５５６（Ｐ２００５−３６８５５６）
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]