JPH07208963A - 複合型顕微鏡 - Google Patents

複合型顕微鏡

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JPH07208963A
JPH07208963A JP6004717A JP471794A JPH07208963A JP H07208963 A JPH07208963 A JP H07208963A JP 6004717 A JP6004717 A JP 6004717A JP 471794 A JP471794 A JP 471794A JP H07208963 A JPH07208963 A JP H07208963A
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JP
Japan
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microscope
light
sample
filter
compound
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JP6004717A
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English (en)
Inventor
Nobuhito Ishii
信人 石井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】光を用いて試料の特徴を検出する2以上の顕微
鏡の機能を備えた複合型顕微鏡であって、2以上の機能
で同時に観察を行うことができる複合型顕微鏡を提供す
る。 【構成】第1の顕微鏡に装着された照明光学系1と試料
9との間の光路上に、第2の顕微鏡に装着される検出光
学系10、11が検出可能な波長の光の通過を妨げるフ
ィルタ3を配置する。または、第2の顕微鏡に装着され
た検出光学系11と試料9との間の光路上に、第1の顕
微鏡に装着された照明光学系1、3が照射する波長の光
の通過を妨げるフィルタ10を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光を用いて試料の特徴
を検出し、それを観察するための顕微鏡、例えば、光学
顕微鏡、レーザ顕微鏡、原子間力顕微鏡、静電気力顕微
鏡、近視野顕微鏡等のうち、少なくとも2つの顕微鏡の
機能を備えた複合型顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、試料に近接させたカンチレバーの
変位を光を用いて検出することにより、試料とカンチレ
バーとのあいだの原子間力、磁気力、静電気力等を検出
する顕微鏡が開発されている。また、出射端を試料に近
接させた光ファイバーから照明光を試料に出射させ、試
料での反射光を再び光ファイバの出射端から入射させて
光ファイバを伝搬させて入射端から取り出し、この反射
光の強度によって、出射端と試料との距離を検出する近
視野顕微鏡が知られている。
【0003】これらの顕微鏡は、カンチレバーや光ファ
イバーを、観察したい試料の特定部位に正確に位置させ
る必要がある。そのため、例えば特開平5−40034
号公報では、原子間力顕微鏡と光学顕微鏡とを組み合わ
せて、原子間力顕微鏡のカンチレバーの先端部と試料と
を光学顕微鏡で観察できるようにした複合型顕微鏡が提
案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開平5−40034号公報に記載されているような複
合型顕微鏡では、光学顕微鏡の照明光が、試料やカンチ
レバーなどの様々な場所で反射し、その一部が原子間力
顕微鏡の検出光学系に入射してしまう。そのため、光学
顕微鏡を観察しながら、同時に原子間力顕微鏡を使用す
ると、光学顕微鏡の照明光の反射光の一部を原子間力顕
微鏡が検出し、原子間力顕微鏡が使用不能となったり、
検出能力が劣化してしまうという問題があった。したが
って、従来の複合型顕微鏡では、まず、光学顕微鏡でカ
ンチレバーの位置を確認した後、光学顕微鏡での観察を
中止し、その上で原子間力顕微鏡で試料を観察するとい
う手順をとる必要があった。
【0005】本発明は、光を用いて試料の特徴を検出す
る2以上の顕微鏡の機能を備えた複合型顕微鏡であっ
て、2以上の機能で同時に観察を行うことができる複合
型顕微鏡を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の態様では、1の試料の特徴を、光を
用いて検出するための第1および第2の顕微鏡を備えた
複合型顕微鏡において、第1の顕微鏡に装着された照明
光学系と試料との間の光路上に、第2の顕微鏡に装着さ
れる検出光学系が検出可能な波長の光の通過を妨げるフ
ィルタを配置した。
【0007】また、本発明の第2の態様では、1の試料
の特徴を、光を用いて検出するための第1および第2の
顕微鏡を備えた複合型顕微鏡において、前記第2の顕微
鏡に装着された検出光学系と試料との間の光路上に、第
1の顕微鏡に装着される検出光学系が検出可能な波長の
光の通過を妨げるフィルタを配置した。
【0008】
【作用】本発明の第1の態様の複合型顕微鏡では、第1
の顕微鏡の光路のうち、装着された光源と試料との間
に、第2の顕微鏡に装着される検出光学系が検出可能な
波長の光の通過を妨げるフィルタが配置されている。し
たがって、第1の顕微鏡の照明光は、第2の顕微鏡で検
出可能な波長の光を含まない。よって、第1の顕微鏡の
照明光の反射光が、第2の顕微鏡に装着される検出光学
系に入射した場合でも検出されることがないため、第2
の顕微鏡を用いた試料の特徴の検出には影響を及ぼさな
い。よって、第1の顕微鏡と第2の顕微鏡を同時に使用
して、試料の特徴を両機能で検出することが可能であ
る。
【0009】また、本発明の第2の態様の複合型顕微鏡
では、第2の顕微鏡の光路のうち、装着された検出光学
系と試料との間の光路上に、第1の顕微鏡に装着された
照明光学系が照射する波長の光の通過を妨げるフィルタ
が配置されている。したがって、第1の顕微鏡の照明光
の反射光の一部が、第2の顕微鏡に装着された検出光学
系に入射しようとした場合、フィルタによって通過を妨
げられるため、検出光学系には入射しない。よって、第
2の顕微鏡を用いた試料の特徴の検出には、影響を及ぼ
さない。したがって、第1の顕微鏡と第2の顕微鏡を、
同時に使用して両機能で試料の特徴を検出することがで
きる。
【0010】
【実施例】本発明の一実施例の複合型顕微鏡を図1を用
いて説明する。
【0011】本実施例の複合型顕微鏡は、光学顕微鏡の
機能と原子間力顕微鏡の機能とを備えたものである。そ
の構成を図1を用いて説明する。
【0012】本実施例の複合型顕微鏡には、2つの光軸
21、22が設けられている。光軸21上には、光源
1、コリメートレンズ2、フィルタ3、レンズ4、ハー
フミラー5、対物レンズ6、試料9、レンズ12、検出
素子13が順に配置され、光学顕微鏡の光学系を構成し
ている。また、光軸22上には、光源7、カンチレバー
8、フィルタ10、検出素子11が順に配置され、原子
間力顕微鏡のカンチレバー8の変位を検出する光学系を
構成している。
【0013】カンチレバー8は、針状部8aと、針状部
8aが一端に取り付けられた可撓性のプレート8bと、
プレート8bの他端を片持ち支持する不図示の支持部と
を備えている。支持部は、針状部8aの先端部を、試料
から原子間力を受ける位置に支持し、プレート8bは、
針状部8bの受けた原子間力によって撓みを生じる。こ
の撓みを検出光学系で検出する。
【0014】本実施例では、光学顕微鏡の光学系の光源
1として白色光を出射するランプを用い、検出素子13
は、CCD(電荷結合素子)で構成している。一方、原
子間力顕微鏡のカンチレバー8の変位を検出する光学系
の光源7として波長670〜680nmの半導体レーザ
ダイオードを用い、検出素子11として波長670〜6
80nmを含む波長領域に検出感度を有する半導体受光
素子を用いている。
【0015】また、フィルタ3、フィルタ10の波長透
過特性を図2(a)、(b)を用いて説明する。フィル
タ3およびフィルタ10は、干渉フィルタで構成されて
いる。光学顕微鏡の光学系において、試料9と光源1と
の間に配置されているフィルタ3は、図2(a)に示す
ように、波長670〜680nmの光をカットし、他の
波長の光を透過させる特性である。したがって、光学顕
微鏡の光学系において、試料9に照射される照明光は、
波長670〜680nmの光を含まない白色光となる。
【0016】フィルタ10は、原子間力顕微鏡の検出光
学系において、試料9と検出素子11との間に配置され
る。フィルタ10の波長透過特性は、図2(b)に示す
ように、波長670〜680nmの光のみを透過させ、
他の波長の光を透過させない。したがって、原子間力顕
微鏡の検出光学系において、検出素子11に入射する光
は、波長670〜680nmの光のみである。
【0017】つぎに、本実施例の複合型顕微鏡を用いて
試料を光学顕微鏡機能と原子間力顕微鏡機能で観察する
場合の各部の動作について説明する。
【0018】まず、試料9を試料台23の上に搭載す
る。光源1を点灯すると、光源1から出射された白色光
は、コリメートレンズ2でコリメートされ、フィルター
3を通過する。この時、白色光のうち波長670〜68
0nmの光は、フィルター3でカットされ、波長670
〜680nmの光を含まない白色光となる。その後、光
は、レンズ4を通過し、ハーフミラー5で偏向され、対
物レンズ6で集光されて、カンチレバー8および試料9
に照射される。カンチレバー8および試料9で反射、散
乱された光の大部分は、再び対物レンズ6を通過し、ハ
ーフミラー5、レンズ12を通過し、検出素子13上に
結像する。検出素子13上に結像した波長670〜68
0nmの光を含まない白色光は、検出素子13で検出さ
れ、観察者は、検出素子13に接続された図示しないモ
ニターによって、試料9及びカンチレバー8の像を観察
することができる。
【0019】ここで観察者は、試料9及びカンチレバー
8の像を観察しながら、試料9を移動させ、カンチレバ
ー8の針状部8aの先端を原子間力顕微鏡で観察したい
試料9の部位に持っていき、原子間力が検出可能な距離
まで針状部8aの先端を試料9の表面に接近させる。こ
れで原子間力顕微鏡の機能で試料9を観察することが可
能になる。
【0020】つぎに、観察者は、光源7を発光させる。
この時、従来のように光学顕微鏡の光源1を消灯する必
要はない。光源7からは、波長670〜680nmの光
のみが出射され、カンチレバー8のプレート8bで反射
される。反射光は波長670〜680nmの光のみであ
るので、フィルタ10を通過し、検出素子11で検出さ
れる。検出素子11は、反射光が検出素子11に入射す
る位置によって、プレート8bの撓みを検出する。検出
素子11に接続されている不図示の処理回路で、原子間
力の大きさを検出する。そして、試料9を走査すること
により、原子間力顕微鏡の機能で試料9の表面像を得る
ことが可能になる。
【0021】光学顕微鏡の光学系によって、試料9およ
びカンチレバー8に照射された光の反射光および散乱光
の一部は、フィルター10に入射する。しかしながら、
フィルター10は、波長670〜680nmの光のみを
通過させる特性であるのに対し、光学顕微鏡の光学系に
よって照射された光は、上述のように波長670〜68
0nmの光を含まない。よって、光学顕微鏡の光学系に
よって照射された光は、フィルター10を通過すること
ができないので、検出素子11に検出されることはな
く、カンチレバー8の変位の検出に影響を及ぼすことは
ない。
【0022】したがって、光学顕微鏡の光源1と、原子
間力顕微鏡の光源7を同時に点灯しても、両顕微鏡機能
に差し支えることがなく、原子間力顕微鏡で観察しなが
ら、同時に、光学顕微鏡の機能で試料19の画像を観察
することができる。よって、試料9の経時変化や観察部
位の特定等を容易に行うことが可能になる。
【0023】また、従来のように、光学顕微鏡で、カン
チレバー8の位置を定めた後、光源1を消灯する必要が
なくなるので、カンチレバー8の位置を定めた後すぐに
原子間力顕微鏡での観察を開始することができ、使い勝
手がよくなる。
【0024】上述の実施例では、光学顕微鏡の光軸21
上にフィルタ3を、原子間力顕微鏡の光軸22上にフィ
ルタ10を置く構成にしたが、どちらか一方のフィルタ
を配置することによっても、同様の効果が得られる。例
えば、フィルタ3のみを用い、フィルタ10を用いない
場合には、検出素子11が検出可能な波長をすべてカッ
トする透過特性のフィルタをフィルタ3として用いて、
光学顕微鏡の照明光が検出素子3が検出可能な波長の光
を含まないようにする。また、例えば、フィルタ10の
みを用い、フィルタ3を用いない場合には、光源1が発
光する白色光に含まれる波長をすべて透過させない透過
特性のフィルタをフィルタ10として用いる。そして、
フィルタ10を透過可能な波長の光(例えば赤外光)を
発光する半導体レーザを光源7として用いる。
【0025】また、本実施例では、光学顕微鏡機能と原
子間力顕微鏡機能とを備えた複合型顕微鏡について説明
したが、この組合せに限らず、光を用いる顕微鏡機能を
2以上備えた複合型顕微鏡であれば、本実施例と同様に
フィルタを用いることにより両機能を同時に用いること
が可能になる。例えば、本実施例の原子間力顕微鏡機能
を磁気力顕微鏡、静電気力顕微鏡、近視野顕微鏡、レー
ザ顕微鏡と置き換えることが可能である。
【0026】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、光を用
いて試料の特徴を検出する2以上の顕微鏡の機能を備え
た複合型顕微鏡で、2以上の顕微鏡機能で同時に観察を
行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の複合型顕微鏡の構成を
示すブロック図。
【図2】(a)図1の複合型顕微鏡のフィルタ3の光透
過特性を示すグラフ。 (b)図1の複合型顕微鏡のフィルタ10の光透過特性
を示すグラフ。
【符号の説明】
1…光学顕微鏡光学系の光源、2…コリメートレンズ、
3…フィルタ、4…レンズ、5…ハーフミラー、6…レ
ンズ、7…原子間力顕微鏡の検出光学系の光源、8…カ
ンチレバー、9…試料、10…フィルター、11…検出
素子、12…レンズ、13…検出素子、21、22…光
軸、23…試料台。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1の試料の特徴を、光を用いて検出するた
    めの第1および第2の顕微鏡を備えた複合型顕微鏡にお
    いて、 前記第1の顕微鏡に装着された照明光学系と前記試料と
    の間の光路上には、第2の顕微鏡に装着される検出光学
    系が検出可能な波長の光の透過を妨げるフィルタが配置
    されていることを特徴とする複合型顕微鏡。
  2. 【請求項2】1の試料の特徴を、光を用いて検出するた
    めの第1および第2の顕微鏡を備えた複合型顕微鏡にお
    いて、 前記第2の顕微鏡に装着された検出光学系と前記試料と
    の間の光路上には、第1の顕微鏡に装着された照明光学
    系が照射する波長の光の通過を妨げるフィルタが配置さ
    れていることを特徴とする複合型顕微鏡。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、前記第1の顕
    微鏡は、光学顕微鏡であることを特徴とする複合型顕微
    鏡。
  4. 【請求項4】請求項3において、前記第2の顕微鏡は、
    カンチレバーと、前記カンチレバーの変位を光を用いて
    用いて検出する顕微鏡であることを特徴とする複合型顕
    微鏡。
  5. 【請求項5】1の試料の特徴を、光を用いて検出するた
    めの第1および第2の顕微鏡を備えた複合型顕微鏡の第
    1の顕微鏡用照明装置であって、 第2の顕微鏡で用いられる波長の光の通過を妨げるフィ
    ルタを有することを特徴とする複合型顕微鏡の第1の顕
    微鏡用照明装置。
  6. 【請求項6】1の試料の特徴を、光を用いて検出するた
    めの第1および第2の顕微鏡を備えた複合型顕微鏡の第
    1の顕微鏡用光検出装置であって、 第2の顕微鏡で用いられる波長の光の通過を妨げるフィ
    ルタを有することを特徴とする複合型顕微鏡の第1の顕
    微鏡用光検出装置。
JP6004717A 1994-01-20 1994-01-20 複合型顕微鏡 Withdrawn JPH07208963A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010157393A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Topcon Corp 電子顕微鏡装置
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