(57)【要約】【課題】従来の光学顕微鏡ステージの構成において高倍率でも試料の微小な傾斜を補正して、観察視野内で焦点の合った画像データを得る装置を提供する。【解決手段】基材上に、基材の周囲に設けられたフィルムスペーサーを介して、変形可能なフィルムを配し、前記フィルムスペーサーによって作られた前記基材と前記フィルムとの間の空隙に磁性流体が封入された光学顕微鏡用傾斜補正装置であって、前記フィルム上に観察試料を設置し、外部から強磁石を近づけ、前記磁性流体を偏らせることにより前記フィルムに傾斜をつけ、観察視野内を焦点深度内に調整することを特徴とする傾斜補正装置を提供する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に、基材の周囲に設けられたフィルムスペーサーを介して、変形可能なフィルムを配し、前記フィルムスペーサーによって作られた前記基材と前記フィルムとの間の空隙に磁性流体が封入された光学顕微鏡用傾斜補正装置であって、前記フィルム上に観察試料を設置し、外部から強磁石を近づけ、前記磁性流体を偏らせることにより前記フィルムに傾斜をつけ、観察視野内を焦点深度内に調整することを特徴とする傾斜補正装置。
【請求項２】
基材上に、基材の周囲に設けられたフィルムスペーサーを介して、一方の面にマグネットラバーを接着した変形可能なフィルムを、前記マグネットラバーが基材側となるように配し、前記フィルムスペーサーによって前記基材と前記マグネットラバーとの間に空隙が作られた光学顕微鏡用傾斜補正装置であって、前記フィルム上に観察試料を設置し、外部から強磁石を近づけ、前記マグネットラバーをたわませることにより前記フィルムに傾斜をつけ、観察視野内を焦点深度内に調整することを特徴とする傾斜補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学顕微鏡観察に用いる観察試料の傾斜補正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学顕微鏡を用いて試料を観察する際に、５００倍以上の高倍率において顕微鏡の焦点深度が小さくなるために、試料がわずかに傾斜していると観察視野や画像取り込み領域内にて焦点が合わなくなる部分が生ずる。
【０００３】
試料の形状は粉末状、固体、薄膜など多種多様であるが、特に高倍率で観察が必要とされるのはウルトラミクロトームなどで断面を作成した薄膜多層構造の試料であり、膜厚を高精度で測定することが要求されており、高倍率で観察視野内で断面構造の焦点のあったデータが必要である。
【０００４】
この問題を解決する方法として共焦点方式の顕微鏡があり、光学素子と光電変換素子、駆動可能な対物レンズまたは試料ステージ、パソコンによる画像取り込み手法により、従来は焦点からずれた部分も焦点の合った画像データが得られるが（非特許文献１、特許文献１）、高価な装置となっており、従来の顕微鏡を改造することはできない。
【０００５】
図１は、光学顕微鏡の構成図を示してあり、簡単な観察方法を以下に記載すると、観察試料１０をステージ５上の対物レンズ４直下に置き、眼１１を接眼レンズに近づけ、対物レンズ４をレボルバー３を回して倍率を選択し、ステージ上下粗調節ノブ８および微調節ノブ９を回して観察サンプルに焦点を合わせて観察を行う。
【０００６】
観察試料が透明または薄い場合は、反射鏡７を調整し透過光で観察し、光を通さない不透明な試料や厚い試料は対物レンズ４付近からスポットライトや散乱光を試料に当てて反射光による観察を行う。
【０００７】
図２は、観察試料をセットする試料ステージ付近の立体図である。ステージ５の中央には反射鏡７からの光を通過させるために丸い穴が開いており、スライドガラス上の微小試料などを観察可能であり、上下調節ノブ８、９にてＺ軸方向に移動させ焦点をあわせることができ、本図ではステージが固定タイプであるが、Ｘ、Ｙ方向に可動なものも普及している。
【０００８】
光学顕微鏡のステージにメカニカルな５軸の移動装置が付いていない場合は、試料を粘土などに仮止めして、ビンセットで回転方向やｘ、ｙ位置を微調整し、試料の傾斜は薄い紙などを試料と光学顕微鏡のステージの間に挟むなどして試料面の平行度を出す必要がある。
【０００９】
市販の機械的なステージでは、５軸（ｘｙｚθα）タイプのもので高さが９４ｍｍあり、ｘ、ｙを手で移動させ、ｚ軸を光学顕微鏡の上下調整ノブ８、９で動かすとした薄型の３軸（αβθ）タイプのもので高さが１６ｍｍある（シグマ光機株式会社製  「ＸＹＺθα軸ステージ」、「θαβ軸小型薄型ステージ」）ので、光学顕微鏡の対物レンズ４とステージ５の間の高さは最大でも５０ｍｍ程度であり、市販ステージではサンプルの高さが制約を受ける。
【００１０】
また、顕微鏡などの観察に特化した傾斜ステージも市販されており、試料設置面に発泡性の微粘着テープが貼ってあり、観察試料を置くだけで固定でき、角度範囲は回転角度３６０度、傾斜角度０〜９０度であるが、高さが３７ｍｍ程度ある（株式会社高井精器製  回転傾斜ステージ「ＲＩＳ２−３０」）。
【００１１】
図３は、断面試料を観察する際の設置方法であり、５ｍｍ×５ｍｍ×２ｍｍｔ程度の２個の断面観察サンプルが“くの字”状の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）断面観察用冶具に導電性両面テープで固定されており、スライドガラスの上に設置され、平行度は“くの字”冶具の端とスライドガラス１２の間に紙などを挟んで微小な傾斜をつけたり、ピンセットで観察試料の貼り付け位置を移動させたりする。
【００１２】
本発明の磁性流体を使用した同様の微動装置については、精密機械のステージを磁性流体で制御する方式が提案されており、ステージを支持材に可動ベアリングなどで支持し、ステージに接続された変形可能な磁性流体を封入した容器を電磁石により変形させることでＸ、Ｙ方向の直線的な微小移動を行うものである（特許文献２）。
【００１３】
また、ステージ移動の際の防振対策として、磁性流体に磁石の付いたステージを自己浮揚させ、ステージに接続したシャフトで移動させるシステムも提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第４９１４７１５号
【特許文献２】特開昭５８−４６８７７号公報
【特許文献３】特開昭６２−１１４８４０号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】「生命現象をみるレーザ共焦点顕微鏡」、北川純一、精密工学会誌  Ｖｏｌ．７２,Ｎｏ．１１,２００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、従来の光学顕微鏡ステージの構成において高倍率でも試料の微小な傾斜を補正して、観察視野内で焦点の合った画像データを得る装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、基材上に、基材の周囲に設けられたフィルムスペーサーを介して、変形可能なフィルムを配し、前記フィルムスペーサーによって作られた前記基材と前記フィルムとの間の空隙に磁性流体が封入された光学顕微鏡用傾斜補正装置であって、前記フィルム上に観察試料を設置し、外部から強磁石を近づけ、前記磁性流体を偏らせることにより前記フィルムに傾斜をつけ、観察視野内を焦点深度内に調整することを特徴とする傾斜補正装置である。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、基材上に、基材の周囲に設けられたフィルムスペーサーを介して、一方の面にマグネットラバーを接着した変形可能なフィルムを、前記マグネットラバーが基材側となるように配し、前記フィルムスペーサーによって前記基材と前記マグネットラバーとの間に空隙が作られた光学顕微鏡用傾斜補正装置であって、前記フィルム上に観察試料を設置し、外部から強磁石を近づけ、前記マグネットラバーをたわませることにより前記フィルムに傾斜をつけ、観察視野内を焦点深度内に調整することを特徴とする傾斜補正装置である。
【発明の効果】
【００１９】
従来のピンセットや紙による傾斜補正は、試行錯誤的な方法であったが、磁石による制御では再現性が得やすい方法であり、さらに機械的なステージよりも装置の容積を小さくできるので、大きな試料を扱えることも利点である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】光学顕微鏡の一例を示す構成図である。
【図２】光学顕微鏡のステージ付近を示す立体図である。
【図３】従来の観察方法を示す概略図である。
【図４】本発明の第一の実施例を示す概略図である。
【図５】本発明の傾斜補正装置の断面と動作の一例を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施例の傾斜補正装置の断面と動作の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図４に本発明の傾斜補正装置の全体図を示す。装置は薄く丸い形状をしており、観察サンプル１０は試料台１５に断面が上になるように導電性粘着テープやカーボンペーストで固定され本装置の中央に置かれており、θ回転やＸ、Ｙ方向の移動に装置移動・回転アーム１４が対向した位置につけられている。
【００２２】
光学顕微鏡の焦点深度は、１０００倍では約０．７３μｍであり、傾斜は０．７３μｍ以内に観察視野内を補正する必要がある。
【００２３】
図５（ａ）は本発明の傾斜補正装置の断面図であり、試料１０は断面サンプル用試料台１５に導電性粘着テープで固定されており、装置中央に置かれている。基材はポリプロピレン・シート２ｍｍ厚みであり、厚み５０μｍのフィルムスペーサー１８を介して、柔らかい素材の１００μｍ厚みの低密度ポリエチレン１６と１μｍ厚みのエポキシ系接着剤層で接着されている。
ここで、基材やフィルムスペーサーの材質としては、圧力によって変形せず、さらに下記に述べる磁性流体の成分（水、四ホウ酸ナトリウム）に溶けないものであればよい。例えば、ポリプロピレンやポリエチレン類などのプラスチックを使用することが可能である。一方、磁性流体の成分に腐食性を発現する木材などのセルロース系、鉄などの金属は不適である。
【００２４】
このフィルムスペーサーによって作られた空隙に磁性流体１７が充填されており、図５（ｂ）にその動作を示すが、磁石を近づけることにより、磁性流体は磁石へ引き付けられ磁石側の試料高さが高くなる。
【００２５】
磁性流体の成分としては、安価な素材としてＰＶＡを使う方法があり、洗濯糊に使われているＰＶＡ（ポリビニールアルコール）、ほう砂（四ホウ酸ナトリウム）、中性洗剤（界面活性剤）、磁性粉（または鉄粉）を混合したものが挙げられる。
【００２６】
次に本発明を実施例に基づいて説明する。本発明は、後述する実施例に限定されるものではない。
【００２７】
＜実施例１＞
磁性流体として、水：ＰＶＡ：ほう砂：磁性粉：界面活性剤＝３０ｍｌ：１０ｍｌ：７．５ｍｌ：１０ｍｌ（約１０ｇ）：０．５ｍｌ（約０．５ｇ）の容量で混合したものを使用した。
【００２８】
本装置の製作は２０ｍｍ×２０ｍｍの装置移動・回転アーム１４付きの外径約１３０ｍｍの円形のポリプロピレン基材の上にグラビヤ印刷で約１μｍのエポキシ系接着剤２０を塗布し、外形１３０ｍｍ、内径７０ｍｍのフィルムスペーサー１８を貼り付け、その上に同様に約１μｍのエポキシ系接着剤２０を塗布する、そして磁性流体１７を約０．８ｍｌ滴下し、外形約１３０ｍｍの低密度ポリエチレンを貼り付け、真空中でラミネートした。
【００２９】
磁石材質は磁力の強力なネオジム磁石を用い、光学顕微鏡のステージ５の材質はＡｌ−Ｍｇ合金が一般的に使用され、断面試料台はカーボン（炭素）製、平面観察用の試料台はＡｌが用いられ、磁石がステージ、試料台に及ぼす影響は小さい。
【００３０】
＜実施例２＞
第１の実施例としては、磁性流体を用いたが、片面多極着磁タイプの薄く柔軟性のあるマグネットラバー（シート）を用いることもできる。低密度ポリエチレン１６とマグネットラバー２２とを空隙２３を設けて貼り付けることにより、可動となるようにした。
【００３１】
マグネットラバーは酸化鉄主成分でバリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）を添加したものでポリブタジエン系やニトリル系、クロロプレン系の合成ゴムに混練したものである。
【００３２】
市販品ではインクジェット用紙０．１ｍｍ、マグネットラバー０．１ｍｍのあわせて０．２ｍｍのものがあり、マグネットラバーを本発明の円形１３０ｍｍ直径の可動部分に接着剤２０にて低密度ポリエチレン１６に固定し、フィルムスペーサー１８を０．２ｍｍ、低密度ポリエチレン１６を０．１ｍｍ、マグネットラバー２２を０．１ｍｍの構成とした。
【符号の説明】
【００３３】
１  ・・・接眼レンズ
２  ・・・鏡筒
３  ・・・レボルバー
４  ・・・対物レンズ
５  ・・・ステージ
６  ・・・しぼり
７  ・・・反射鏡
８  ・・・ステージ上下粗調節ノブ
９  ・・・ステージ上下微調節ノブ
１０・・・観察サンプル
１１・・・眼
１２・・・スライドガラス
１３・・・傾斜補正装置
１４・・・装置移動・回転アーム
１５・・・断面観察試料台
１６・・・低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）
１７・・・磁性流体
１８・・・フィルムスペーサー
１９・・・基材シート（ＰＰ）
２０・・・接着剤
２１・・・ネオジム磁石
２２・・・マグネットラバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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