(57)【要約】【課題】  偏光顕微鏡において、被測定物に比較的大きな磁界を効率的に印加し、それにより被測定物の動的な磁化応答を観測することを可能とすることにある。【解決手段】  被測定物の磁化状態の観察が可能な偏光顕微鏡１０である。そして、被測定物が配置されるステージ４０と、偏平形状で中央に貫通孔３２ａを有したパンケーキコイル３２と、中央に光を透過可能な透過口が形成され該透過口の部分にパンケーキコイル３２を保持する平板形状のコイルホルダ３１と、コイルホルダ３１をステージ４０と対物レンズ１４との間でステージ面に対して垂直方向に位置調整可能な状態で固定する調整ネジ３６…とを備え、被測定物５０からの光がコイルホルダ３１の中央の透過口とパンケーキコイル３２の貫通孔３２ａを通過して対物レンズ１４により集光される構成とした。【選択図】        図２
2007285881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に対して第１の偏光状態の光を照射するとともに、該被測定物からの光を対物レンズで集光して第２の偏光状態の光を抽出し結像させることで、被測定物の磁化の状態を観察可能な偏光顕微鏡において、
被測定物が配置されるステージと、
偏平形状で中央部に貫通孔を有するパンケーキコイルと、
中央に光を透過可能な透過口を有し該透過口の部分に前記パンケーキコイルを保持する平板形状のコイルホルダと、
該コイルホルダを前記ステージと前記対物レンズとの間でステージ面に対して垂直方向に位置調整可能な状態で固定する固定手段とを備え、
前記被測定物からの光が前記コイルホルダ中央の透過口と前記パンケーキコイルの貫通孔を通過して前記対物レンズにより集光されるように構成され、
さらに、
前記固定手段は、前記コイルホルダに回転可能な状態で且つ前記ステージ側に先端を突出させた状態で固定される複数のネジを有し、これら複数のネジを回転させることで前記ステージと前記コイルホルダの間隔が調整可能にされていることを特徴とする偏光顕微鏡。
【請求項２】
被測定物に対して第１の偏光状態の光を照射するとともに、該被測定物からの光を対物レンズで集光して第２の偏光状態の光を抽出し結像させることで、被測定物の磁化の状態を観察可能な偏光顕微鏡において、
被測定物が配置されるステージと、
偏平形状で中央部に貫通孔が形成された電磁コイルと、
中央に光を透過可能な透過口が形成され該透過口の部分に前記電磁コイルを保持する平板形状のコイルホルダと、
該コイルホルダを前記ステージと前記対物レンズとの間でステージ面に対して垂直方向に位置調整可能な状態で固定する固定手段とを備え、
前記被測定物からの光が前記コイルホルダ中央の透過口と前記電磁コイルの前記貫通孔を通過して前記対物レンズにより集光されるように構成されていることを特徴とする偏光顕微鏡。
【請求項３】
前記電磁コイルはパンケーキコイルであることを特徴とする請求項２記載の偏光顕微鏡。
【請求項４】
前記固定手段は、
前記コイルホルダに回転可能な状態で且つ前記ステージ側に先端を突出させた状態で固定される複数のネジを有し、
これら複数のネジを回転させることで前記ステージと前記コイルホルダの間隔が調整可能にされていることを特徴とする請求項２又は３に記載の偏光顕微鏡。
【請求項５】
偏光顕微鏡の対物レンズとステージとの間に固定して使用される偏光顕微鏡用の磁界印加部品であって、
偏平形状で中央に貫通孔を有するパンケーキコイルと、
中央に光を透過可能な透過口を有し該透過口の部分に前記パンケーキコイルを保持する平板形状のコイルホルダと、
該コイルホルダに回転可能な状態で且つ該コイルホルダの底面側に先端を突出させた状態で固定される複数のネジとを備え、
前記パンケーキコイルに電流を流すことで前記ステージ上の被測定物に磁界を印加するとともに、前記複数のネジを回転させることで前記コイルホルダと前記ステージとの間隔が変更されることを特徴とする偏光顕微鏡用の磁界印加部品。
【請求項６】
偏光顕微鏡のステージに固定された被測定物に対して磁界を印加する偏光顕微鏡用の磁界印加方法であって、
偏平形状で中央に貫通孔を有するパンケーキコイルを中央に透過口を有した平板形状のコイルホルダに保持させ、
このコイルホルダを前記ステージと前記被測定物からの光を集光する対物レンズとの間に固定して前記パンケーキコイルに電流を流すことで前記被測定物に磁界を印加し、
前記被測定物からの光は前記コイルホルダの透過口と前記パンケーキコイルの貫通孔を介して前記対物レンズに集光されるようにしたことを特徴とする偏光顕微鏡用の磁界印加方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、偏光顕微鏡、並びに、被測定物に磁界を印加する偏光顕微鏡用の磁界印加部品および磁界印加方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、光磁気記録媒体に用いられる磁性体の磁区などを観察するのに偏光顕微鏡が用いられている。偏光顕微鏡によれば、磁性体の表面を反射する光が磁性体の磁化の具合により偏光面を回転させる性質を利用して、磁性体の磁化の状態を観察することが出来る。
【０００３】
また、このような偏光顕微鏡において、被測定物に外部から磁界を印加する手段を備えたものも以前より提案されている。例えば特許文献１や特許文献２には、対物レンズの側方やステージの下側に永久磁石や電磁コイルを設けて、これらにより被測定物に磁界を印加するようにした偏光顕微鏡が開示されている。
【０００４】
また、本願発明に関連する従来技術として、特許文献３には、カンチレバーにより試料の磁区構造を観察する磁気力顕微鏡において、カンチレバーの先端を磁化させるのに磁界発生装置を設けた技術が開示されている。
【特許文献１】特開昭６２−２８８５８５号公報
【特許文献２】特開昭５８−１９９４８７号公報
【特許文献３】特開平１０−２３９４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の偏光顕微鏡では、被測定物である磁性体に対してその表面の微小な磁区を変化させるような比較的大きな磁界を効率良く印加する手段がなかったため、磁界印加による動的な磁区の応答を観察したいというような場合でも、それを実現することは困難であった。
【０００６】
例えば、上記特許文献１，２に記載されている外部磁界の印加方法は、磁気転写板の転写特性を改善したり、この磁気転写板上の迷路状磁区を消失させる程度の磁界を発生させるものであったり、或いは、磁気バブルメモリを被測定物としたときにこの磁気バブルメモリにバイアス磁界を与える程度の磁界を発生させるものであり、磁性体表面の微小な磁区に比較的大きな磁界を効率良く印加することは困難であった。
【０００７】
この発明の目的は、偏光顕微鏡において、被測定物に効率的に所定の磁界を印加することを可能とし、被測定物の動的な磁化応答を観測する技術を提供することにある。さらに、被測定物に印加する磁界の強度や角度の微細な調整を可能とする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、被測定物に対して第１の偏光状態の光を照射するとともに、該被測定物からの光を対物レンズで集光して第２の偏光状態の光を抽出し結像させることで、被測定物の磁化の状態を観察可能な偏光顕微鏡において、被測定物が配置されるステージと、偏平形状で中央部に貫通孔が形成された電磁コイルと、中央に光を透過可能な透過口が形成され該透過口の部分に前記電磁コイルを保持する平板形状のコイルホルダと、該コイルホルダを前記ステージと前記対物レンズとの間でステージ面に対して垂直方向に位置調整可能な状態で固定する固定手段とを備え、前記被測定物からの光が前記コイルホルダ中央の透過口と前記電磁コイルの前記貫通孔を通過して前記対物レンズにより集光される構成とした。
【０００９】
このような手段によれば、僅かな空間しかない対物レンズとステージの間に電磁コイルを配置して、被測定物に比較的大きな磁界を効率良く印加させることが出来る。さらに、ステージとコイルホルダの間隔を変位させることで磁界の強度や強度勾配等の調整も行うことが出来る。
【００１０】
具体的には、前記電磁コイルとしてはパンケーキコイルを適用すると良い。さらに、前記固定手段としては、前記コイルホルダに回転可能な状態で且つ前記ステージ側に先端を突出させた状態で固定される複数のネジを有し、これら複数のネジを回転させることで前記ステージと前記コイルホルダの間隔を調整可能な構成を適用すると良い。
【００１１】
このような構成により、より大きな磁界を効率良く被測定物に印加することが出来る。また、ネジを回すことでコイルホルダの位置や角度の微細な調整、すなわち、被測定物に印加する磁界の強度、強度勾配、向きなどの微細な調整が可能となる。
【００１２】
また、本発明の偏光顕微鏡用の磁界印加部品は、偏光顕微鏡の対物レンズとステージとの間に固定して使用される偏光顕微鏡用の磁界印加部品であって、偏平形状で中央に貫通孔を有するパンケーキコイルと、中央に光を透過可能な透過口を有し該透過口の部分に前記パンケーキコイルを保持する平板形状のコイルホルダと、該コイルホルダに回転可能な状態で且つ該コイルホルダの底面側に先端を突出させた状態で固定される複数のネジとを備え、前記パンケーキコイルに電流を流すことで前記ステージ上の被測定物に磁界を印加するとともに、前記複数のネジを回転させることで前記コイルホルダと前記ステージとの間隔が変更される構成としたものである。
【００１３】
また、本発明の偏光顕微鏡用の磁界印加方法は、偏平形状で中央に貫通孔を有するパンケーキコイルを中央に透過口を有した平板形状のコイルホルダに保持させ、このコイルホルダをステージと被測定物からの光を集光する対物レンズとの間に固定して前記パンケーキコイルに電流を流すことで前記被測定物に磁界を印加し、前記被測定物からの光は前記コイルホルダの透過口と前記パンケーキコイルの貫通孔を介して前記対物レンズに集光されるようにしたものである。
【００１４】
このような手段により、被測定物に比較的大きな磁界を効率良く印加することができ、また、その磁界の強度や向きの調整も行うことが出来る。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明に従うと、被測定物の近傍に比較的大きな磁界を効率良く印加することが出来るので、それにより、例えば、磁性体の動的な磁区の応答などの観測が出来るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態の偏光顕微鏡の構成図、図２は、磁界印加プレートの固定構造を示した分離斜視図である。
【００１８】
この実施の形態の偏光顕微鏡１０は、被測定物に所定の偏光状態の光を照射し、その反射光のうち所定の偏光状態の光を抽出して結像させることで、被測定物の磁化の状態を観察可能とするとともに、観測中に被測定物に対して比較的大きな磁界の印加を行うことを可能としたものである。
【００１９】
この偏光顕微鏡１０は、光源１１と、光源からの光を直線偏光にする第１偏光子１２と、被測定物５０へ向う光と被測定物５０から反射された光の光路を分けるビームスプリッタ１３と、鏡筒１４ａの下端に設けられ被測定物５０の反射光を集光する対物レンズ１４と、被測定物５０の反射光から所定の偏光状態の光のみを抽出する第２偏光子１５と、第２偏光子１５を通過した光を結像させて画像データとして取り込む撮像手段としてのデジタルカメラ１６と、被測定物５０が中央にセットされるステージ２０と、被測定物（磁性体）５０を加熱して磁化状態をリセットさせるためのヒーター２１と、被測定物５０に磁界を印加する磁界印加部品としての磁界印加プレート３０と、光源１１、デジタルカメラ１６およびヒーター２１の駆動制御と磁界印加プレート３０の通電制御を行う制御部４０等を備えている。
【００２０】
磁界印加プレート３０は、剛性を有する板状のコイルホルダ３１の中央部分に偏平形状の電磁コイル３２を保持したものである。電磁コイル３２はパンケーキコイルであり、中央部分に上下に貫通する空洞部（貫通孔）３２ａが形成されている。また、コイルホルダ３１の中央部分には貫通口が設けられ、この貫通口の部分に電磁コイル３２が嵌合されて保持された構成になっている。このような構成により、薄型で比較的大きな磁界を中央部位に発生させること可能となり、さらに、中央部分の空洞部３２ａを介して被測定物５０へ光を照射したり被測定物５０の反射光を対物レンズ１４まで導くことが可能になっている。
【００２１】
コイルホルダ３１は、矩形板状で、四隅部分に４個の微調ネジ３６…が配設され、これらの微調ネジ３６…によりステージ２０への固定と、ステージ２０との間隔や角度の微調整が可能になっている。微調ネジ３６…は、コイルホルダ３１の板面に対して垂直の向きに伸びるようにコイルホルダ３１の下面側に突出した状態に固定され、ステージ２０の対応する位置に設けられたネジ孔２０ｂ…にそれぞれ螺合するようになっている。
【００２２】
図３には、コイルホルダ３１の微調ネジ３６…の固定構造部分を詳細に示した縦断面図を示す。図３（ａ）に示すように、各微調ネジ３６…は、コイルホルダ３１のネジ挿通孔３１ｂに空回りする状態に挿通されるとともに、各微調ネジ３６のコイルホルダ３１の底面側には固定リング（例えばＥリングなど）３６ａが固着され、微調ネジ３６に対してコイルホルダ３１が高さ方向に位置決めされた状態にされている。それゆえ、微調ネジ３６を回してその先端をステージ２０のネジ孔２０ｂに螺合させていくことで、ステージ２０と磁界印加プレート３０との間隔を変化させることが可能になっている。また、左右や前後の微調ネジ３６…の螺合量を異ならせることで磁界印加プレート３０の角度を微調整することも可能になっている。
【００２３】
なお、微調ネジ３６の固定構造は、図３（ｂ）のようにしても良い。すなわち、コイルホルダ３１側に微調ネジ３６と螺号するネジ孔３１ｃを設ける一方、ステージ２０に微調ネジ３６の先端部分を受ける窪み２０ｃ等を設ける。このような構成としても、微調ネジ３６を回転させてステージ２０と磁界印加プレート３０との間隔を変化させたり、磁界印加プレート３０の角度を調整することが可能である。
【００２４】
次に、上記構成の偏光顕微鏡を用いて磁性体の動的な磁区応答を観察する処理について説明する。
【００２５】
図４には、磁性体の動的な磁区応答の観察処理を説明する動作波形図を示す。
【００２６】
先ず、この観察処理の前工程として、被測定物５０をステージ２０にセットした後、磁界印加プレート３０の高さや角度の調整を行う。この調整は、高さや角度を計測しながら微調ネジ３６を回すことで行う。この磁界印加プレート３０の高さや角度の調整により、被測定物５０に印加される磁界の強度勾配や角度を微細に変化させることが出来る。なお、磁界の強度は、電磁コイル３２に流す電流の大きさによっても調整することが可能である。
【００２７】
次に、制御部４０に対して、電磁コイル３２への通電量（パルス電流の大きさやパルス幅）、並びに、観察タイミング（磁界印加タイミングから写真撮影までの時間長）の設定を行う。そして、このような設定が済んだら、制御部４０に観測処理の開始指令を与えて処理を実行させる。
【００２８】
観察処理が開始されると、制御部４０は、先ず、デジタルカメラ１６のシャッターを開状態にするとともに、図４に示すような動作タイミングで、ヒーター２１の駆動、電磁コイル３２への通電、光源１１のフラッシュ照射を実行させる。ここで、ヒーター２１の駆動とは、被測定物５０の磁性体の磁化状態をリセットさせるためのものである。そして、磁性体の磁化状態がリセットされた状態で、図４のコイル電流の出力により、所定パルスの磁界が磁性体に印加され、この印加タイミングから所定時間経過後にフラッシュがたかれて磁性体の磁化状態の像がデジタルカメラ１６の撮像素子に入力される。
【００２９】
また、１回のフラッシュ照射では露光時間が短いため、これらの動作を所定周期（例えば３０Ｈｚ周期）で所定回数（例えば１０秒間）繰り返し実行させる。そして、この間のデジタルカメラ１６の撮像素子の出力を積分させることで、所定パルスの磁界の印加から所定時間後の磁区応答の状態を撮像した１枚の画像を得ることができる。
【００３０】
さらに、このような撮像処理を、コイル電流の出力タイミングの設定パターンを、図４の矢印で示すように前後にずらして複数実行することで、磁界印加から様々な時間経過後の磁区応答の撮像画像を得ることが出来る。また、磁界印加プレート３０の高さや角度、並びに、コイル電流の電流値やパルス幅を変えて複数の撮像処理を行うことで、様々な磁界印加の状態に対する磁性体の磁区応答の撮像画像を得ることが出来る。
【００３１】
以上のように、この実施の形態の偏光顕微鏡１０、その磁界印加プレート３０および磁界印加方法によれば、被測定物５０に比較的大きな磁界を効率良く印加することが出来るので、磁性体の動的な磁区応答の観察等を行うことが出来る。
【００３２】
また、磁界印加プレート３０の高さや角度を微調整できるので、印加する磁界の状態を様々なパターンに変化させて、それぞれのパターンにおける動的な磁区応答の観察も行うことが出来る。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、実施の形態では、コイルホルダの中央部分を開口させてそこに電磁コイルを保持するようにしたが、コイルホルダの中央部分を光を透過する透明板により構成し、そこに電磁コイルを載置し固定するようにしても良い。
【００３４】
また、図３（ａ）のネジ固定構造において、固定リング３６ａを設けずに、コイルホルダ３１とステージ２０との間にバネを介在させ、コイルホルダ３１を微調ネジ３６の頭部側に付勢させることで、コイルホルダ３１を高さの微調整が可能なように固定するようにしても良い。
【００３５】
その他、実施の形態で示した偏光顕微鏡の光学系の構成は様々なパターンに変更しても良いし、被測定物の観察画像の取得方法も様々なパターンに変更可能である。例えば、撮像手段としてデジタルカメラでなくフィルムカメラを用いても良いし、カメラの感度を上げて１回のシャッターの開閉で観察画像を取得するようにしても良い。また、電磁コイル３２に連続的に電流パルスを出力して磁界印加を連続的に行いつつ被測定物を接眼レンズを介して目視により観察するようにしても良い。また、上記実施の形態では、被測定物からの反射光を観測する反射型の偏光顕微鏡を例示したが、被測定物からの透過光を観測する透過型の偏光顕微鏡でも同様に本発明を適用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態の偏光顕微鏡を示す全体構成図である。
【図２】磁界印加プレートの固定構造を示した分離斜視図である。
【図３】コイルホルダの微調ネジの固定構造を詳細に示した縦断面図であり、（ａ）はその第１パターン、（ｂ）は第２パターンである。
【図４】被測定物の動的な磁区応答の状態を撮像する撮像処理の動作を示す動作波形図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    偏光顕微鏡
１１    光源
１２    第１偏光子
１３    ビームスプリッタ
１４    対物レンズ
１４ａ  鏡筒
１５    第２偏光子
１６    デジタルカメラ
２０    ステージ
２０ｂ  ネジ孔
２１    ヒーター
３０    磁界印加プレート（磁界印加部品）
３１    コイルホルダ
３１    ネジ挿通孔
３２    電磁コイル（パンケーキコイル）
３２ａ  空洞部
３６    微調ネジ
３６    固定リング
４０    制御部
５０    被測定物
【図１】
2007285881.tif 000003
【図２】
2007285881.tif 000004
【図３】
2007285881.tif 000005
【図４】
2007285881.tif 000006