JP2006108005A - 電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、複雑な操作画面からオペレータの要求を実現するボタンやスライダ等のコントロールをオペレータに視覚的にわかり易く示すと共に、観察中に問題が発生した場合には、その時点の操作状態を解析し、最も有効な操作をオペレータに指示することのできる電子顕微鏡を提供することにある。
【解決手段】
本発明は、コンピュータを搭載することによりグラフィカルユーザーインターフェイスを表示装置による操作画面に使用し観察条件の制御を行う電子顕微鏡おいて、コンピュータは、次々刻々変化する前記観察条件の状態を予め設定された条件に沿って自動的に判断する操作判定処理回路と、操作画面上のマウスカーソルが操作対象オブジェクトに自動的に移動し、オペレータに適切な操作を指示する操作ガイド機能とを有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンピュータ操作による新規な操作ガイド機能を有する電子顕微鏡に関する。

近年、電子顕微鏡の操作はパソコン（ＰＣ）を搭載することによりグラフィカルユーザーインターフェイス（以下ＧＵＩと略す）を操作画面に使用しているが、多機能化に伴い操作画面が複雑化し、オペレータは目的の操作を実行するボタン、スライダなどのコントロールを見つけることが困難なケースが多い。

たとえば、電子顕微鏡操作中にオペレータの不適切な設定操作により像観察が不可能になってしまった場合、問題を解決するため、オペレータはヘルプや取扱い説明書を確認するが、時々刻々と変化する電子顕微鏡の操作状態において、記載された操作が必ずしも問題を解決する最も有効な操作とはいえない場合もある。

特許文献１には、パラメータチェックのプログラム内で設定されている判定条件と合致しない場合にアラームを発生し、判定条件の中の異常であるチェック項目を画面に表示すると共に、アラームとなった項目を選択したとき、パラメータチェックによってユーザに修正すべき個所を指示する自動分析装置が示されている。

特許文献２には、表示画像上にポイントを表示すると共に、ポイントを移動させるポインテングデバイスを有し、オペレータが画像から目を離すことなくポイントを移動できる走査電子顕微鏡が示されている。

特開平８-２７１５１８号公報 特開平９-２３１９３４号公報

電子顕微鏡の操作においては、その複雑な操作画面の中からオペレータが必要とする最も有効なコントロールをオペレータに示すことである。また、操作中に問題が発生した場合には、オペレータからの要求により、その時点の電子顕微鏡の状態における最も有効な設定を可能とするコントロールをオペレータに指示することである。

しかし、特許文献１には、電子顕微鏡についての開示はなく、又、観察中に問題が発生した場合には、その時点の操作状態を解析し、最も有効な操作をオペレータに指示することは示されていない。

又、特許文献２には、同様に観察中に問題が発生した場合には、その時点の操作状態を解析し、最も有効な操作をオペレータに指示することは示されていない。

本発明の目的は、複雑な操作画面からオペレータの要求を実現するボタンやスライダ等のコントロールをオペレータに視覚的にわかり易く示すと共に、観察中に問題が発生した場合には、その時点の操作状態を解析し、最も有効な操作をオペレータに指示することのできる電子顕微鏡を提供することにある。

本発明は、電子顕微鏡の制御のためのグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）操作において、適切な観察条件（倍率の変更・焦点の調整・各種アライメント調整等）の設定を実現するために、次々刻々変化する操作の状態を自動的に判断し、ＧＵＩ上の操作対象オブジェクト(ボタン、スライダ、又は関連するコントロールが配置されているエリア)へマウスカーソルが自動的に移動し、オペレータに適切な操作を指示する操作ガイド機能を表示する表示装置を備えた電子顕微鏡にあり、特に走査電子顕微鏡において好ましいものである。

即ち、本発明は、観察に悪影響を及ぼす要因と、それに対する調整方法のすべてのケースを網羅した判定プログラムを持ち、ユーザから操作状態の改善要求があった場合には操作状態と判定プログラムより、その時点で最も有効な操作を選び、その操作を可能とするコントロールにマウスカーソルを自動移動しオペレータへ操作の指示を出すものである。そして、表示装置による画面を通してＧＵＩ操作される電子顕微鏡の制御において、予め設定された操作手順に従って画面上のマウスカーソルを自動的に移動させ、その移動に従ってオペレータに逐次操作を指示する操作ガイド機能を有するものである。

又、本発明は、観察中のトラブルを解決するための画面操作を電子顕微鏡の操作状態を解析し最も有効な操作を選び、マウスカーソルを自動でコントロール(ボタン、スライダ等)し、移動することで、オペレータに的確な操作をガイドする機能を有し、一例として、先ずオペレータが使用する一連の操作をリスト表示する。オペレータの操作を実現するためのコントロールを知りたいという要求により、項目をマウスクリックした場合には各々の操作を実現するコントロール（ボタン、スライダなど）にマウスカーソルを自動移動させ、オペレータに示す。更に、表示した各操作リストの間に、陥りやすいトラブル（像が暗く見えないなど）の項目を表示し、オペレータが問題解決の手段を知るために項目をクリックした場合にはその時点の操作状態から要因を解析し、問題を解決するためのコントロール（明るさを変更するスライダなど）にマウスカーソルを自動移動させユーザに示すものである。

本発明によれば、複雑な操作画面からオペレータの要求を実現するボタンやスライダ等のコントロールをオペレータに視覚的にわかり易く示すことができると共に、観察中に問題が発生した場合には、その時点の操作状態を解析し、最も有効な操作をオペレータに指示することのできる電子顕微鏡を提供することができる。

図１は、本発明に係る走査形電子顕微鏡の装置構成図である。中央演算処理装置２（以下ＣＰＵと呼ぶ）は、走査形電子顕微鏡の全ての制御回路をコントロールするものであり、高圧制御回路４を制御することにより、フィラメント１５、ウェーネルト１６、アノード１７からなる電子銃より電子線２３を発生させる。電子銃から発生された電子線２３は、必ずしもレンズ系の中心を通過するとは限らず、ガン１アライメントコイル１８及びガン２アライメントコイル１９をガンアライメントコイル制御回路７によって制御することで、電子線２３がレンズ系の中心を通過するように補正が行われる。

次に、電子線２３は収束レンズ制御回路８によって制御される収束（コンデンサ）レンズ２０、２１で細く絞られる。収束された電子線２３は、走査速度等を制御する走査発振回路１０及び電子線を偏向する偏向制御回路１１、偏向コイル２２の作用によって試料２４上を走査する。

試料２４上を電子線２３が走査することにより、試料２３から二次電子２６という情報信号が発生され、この情報信号は二次電子検出器１４により検出される。その後、情報信号は表示回路１３、コンピュータ１を経てブラウン管によるＣＲＴ１２上に表示される。

オペレータに適切な操作を指示する操作ガイド機能は図１のコンピュータ１のグラフィカルユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）上で使用する。図１のコンピュータ１に備えられた電子顕微鏡操作プログラムは電子顕微鏡の操作のみならず電子顕微鏡を構成しているエミッション電流検出器３、ガンアライメントコイル１８、１９などの各処理装置全ての状態を取得する。

本実施例において、コンピュータ１を搭載することによりＧＵＩを表示装置であるＣＲＴ１２による操作画面に使用し観察条件の制御を行う電子顕微鏡は、コンピュータ１が、次々刻々変化する観察条件の状態を予め設定された条件に沿って自動的に判断する操作判定処理機能を有すると共に、ＣＲＴ１２において操作画面上のマウスカーソルを操作対象オブジェクトに自動的に移動し、オペレータに適切な操作を指示する操作ガイド機能を有するものである。

記観察条件は、倍率の変更、焦点の調整及び各種アライメント調整であり、操作対象オブジェクトは、ボタン、スライダ又は関連するコントロールが配置されているエリアである。

操作ガイド機能は、オペレータから観察の途中で操作の指示があった際、その時点での前記観察条件の状態を自動的に解析し、オペレータにその後の操作を行えるようにカーソルを操作対象オブジェクトに自動的に移動する機能を有するものである。本発明はこの特徴を利用し、以下に説明する操作状態の自動解析を行う。

図２は、電子顕微鏡操作メニューと操作ガイド機能用ダイアログを有するパーソナルコンピュータ画面の例を示すイメージ図である。図２に示すように、電子顕微鏡の操作メニュー２７とは独立して表示する操作ガイド機能用ダイアログ２８を有する。操作ガイド機能用ダイアログ２８は、［機能習得を目的］の項目２９と、［観察中のトラブル］の項目３０の構成を有する。

［機能習得を目的］の項目２９は、一般的に電子顕微鏡を使用する場合の観察開始から終了までの操作内容を項目としてリスト表示する項目である。オペレータがその項目の文字列、又は、項目の先頭に配置されるボタンなどをマウスクリックすると、説明されている機能を実現するために使用する電子顕微鏡操作メニュー２７上のボタンやスライダなどのコントロールへマウスカーソルが自動的に移動する。この動作によりオペレータが目的のコントロールを電子顕微鏡の複雑なＧＵＩから瞬時に見つけることができる。

［観察中のトラブル］の項目３０は、各操作ステップで起こりうるトラブル事例を表示する。オペレータが観察中に該当するトラブルに陥った場合、トラブル表示項目の文字列、又は、項目の先頭に配置されるボタンなどをマウスクリックすると、アプリケーションは現在の電子顕微鏡の操作状態を自動解析し、トラブル解決のための最も有効な操作を判定し、その操作を実行する電子顕微鏡操作メニュー２７上のボタン、スライダなどのコントロールへマウスカーソルを自動的に移動する。例えば、オペレータが観察中に像をＣＲＴ１２上で観察できなくなってしまった場合、オペレータは図２の操作ガイド機能用ダイアログ２８の中から「画像が表示しない」３０の項目をマウスカーソルでクリックする。前述のように電子顕微鏡の各処理装置の設定状態を取得しているので、各処理装置状態よりトラブル要因を解析する処理を行う。

図３は、「画像が表示しない」場合の操作判定処理による解析手順の一例を示すフローチャートである。以下の条件を装置の状態より自動判定する。

項目マウスクリック３０１する。加速電圧は印加されているか?３０２、ＹＥＳの場合；エミツション電流は流れているか?３０３、ＹＥＳの場合；アライメントは大きくずれていないか?３０４、ＹＥＳの場合；明るさの設定が暗すぎないか?３０５、ＹＥＳの場合；電子顕微鏡制御アプリケーション付属ヘルプの「一般的な観察手順」を表示３０６する各工程を経て、終了する。

又、各前述の判定項目において、加速電圧は印加されているか?３０２、ＮＯの場合、「加速電圧印加ボタン」にマウスカーソルを自動的に移動３０８し、終了；エミツション電流は流れているか?３０３、Ｎｏの場合、「フィラメント電流設定スライダ」にマウスカーソルを自動的に移動３０９し、終了；アライメントは大きくずれていないか?３０４、Ｎｏの場合、「アライメント設定用コントロールエリア」にマウスカーソルを自動的に移動３１０し、終了；明るさの設定が暗すぎないか?３０５、ＮＯの場合、「明るさ自動補正実行ボタン」にマウスカーソルを自動的に移動３１１し、終了する。

以上のフローチャートの判定より問題解決の操作が見つかった場合は、対象のコントロールにマウスカーソルが自動移動する。又、装置状態解析の過程でハードウエア的な問題が検出された場合は、ＧＵＩ上にエラーメッセージなどを表示し、オペレータへ装置のメンテナンスを促す。

装置状態に問題が無く、オペレータに指示するコントロールが無いと判定した場合は、電子顕微鏡操作プログラム付属ヘルプ中の関連説明箇所を表示３０６する。図２の例では図３のフロー判定で明るさの設定が暗すぎると判定３０５し、自動移動前のマウスカーソル３１（[観察中のトラブル]項目をクリックした位置）から「明るさ自動補正実行ボタン」にマウスカーソルを自動的に移動３１１している。引き続きオペレータはマウスカーソルが示したボタンをクリックすることにより、明るさが適切に設定され、像観察が可能となる。

マウスカーソルを自動移動させる際、移動先のコントロール上に他のダイアログ等が重なっており、目的のコントロールを正確に指定できない場合には、移動先コントロールが最前面に表示、又は上に重なっているダイアログを閉じる処理を行う。また、電子顕微鏡がある調整モードになっており、図３のフローで判定されたコントロールによる処理が実行不可能な場合は、まず調整モードを解除した後にマウスカーソルを対象のコントロールに移動させる。

本実施例においては、操作ガイド機能は、オペレータからのトラブルによる中断要求があった場合は、その時点での観察条件の状態を自動的に解析し、オペレータにその後の操作を行えるようにカーソルを操作対象オブジェクトに自動的に移動する機能を有すること、又、トラブル要因が複数あると判断した場合、予め設定された条件に沿って一つ一つ解消するよう前記カーソルを操作対象オブジェクトに自動的に移動する機能を有するものである。

更に、操作ガイド機能は、オペレータに指示する操作対象オブジェクトを正確に認識できるようマウスカーソルを指定位置での点滅、形状の変化及び絵柄の変化にいずれかに変える動作を行う機能を有すること、又、オペレータに指示する操作が実行できない場合、そのモードを自動的に解除し指定の操作を実行できるようにするか、又はメッセージ・ブザーを表示して前記オペレータに知らせる機能を有するものである。

更に、操作ガイド機能は、予め設定された操作手順項目を集約して表示し、操作手順項目が選択された場合はさらに詳しい操作オブジェクトへ移動する機能を有し、又、予め設定された操作手順に従ってマウスカーソルが自動的に移動し、オペレータによってマウスクリックの人的操作を行わなくても自動的にマウスクリックされ、各種操作を実行する機能を有するものである。

以上、本実施例によれば、複雑な操作画面からオペレータの要求を実現するボタンやスライダ等のコントロールをオペレータに視覚的にわかり易く示すことができると共に、観察中に問題が発生した場合には、その時点の操作状態を解析し、最も有効な操作をオペレータに指示することができる。

又、本実施例においては、電子顕微鏡の操作方法の習得において、操作ガイド機能にリスト表示された一連の操作項目を順に自動実行することにより電子顕微鏡操作ＧＵＩの操作方法がマウスカーソルを確認することにより学習することができる。

更に、予め電子顕微鏡を像観察が不可能な状態に設定し、トラブルケースの項目をクリックした場合に順次操作ガイド機能から指定される操作により像観察が可能となれば、電子顕微鏡を構成している各種処理装置が正常に動作していると判定できるので、電子顕微鏡の動作を検査する目的に利用できる。

更に、本実施例においては、操作ガイド機能は、操作手順が順次オペレータに指示されることになり、装置の操作手順を習得することができ、又、観察中のトラブルを解決する操作も装置の状態を解析して指示されるため、装置不良の場合などは、装置状態解析の段階で不良箇所を特定できる。

本発明に係る走査形電子顕微鏡の構成図である。 電子顕微鏡の操作メニューと操作ガイド機能用ダイアログを有するパーソナルコンピュータ画面の例を示す図である。 「画像が表示しない」場合の操作判定処理の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…コンピュータ、２…中央演算処理装置、３…エミッション電流検出器、４…高圧制御回路、５…フィラメント回路、６…バイアス回路、７…ガンアライメントコイル制御回路、８…収束レンズ制御回路、９…可動絞り、１０…走査発振回路、１１…偏向制御回路、１２…ＣＲＴ、１３…表示回路、１４…二次電子検出器、１５…フィラメント、１６…ウェーネルト、１７…アノード、１８…ガン１アライメントコイル、１９…ガン２アライメントコイル、２０…収束（コンデンサ）１レンズ、２１…収束（コンデンサ）２レンズ、２２…偏向コイル、２３…電子線、２４…試料、２５…試料台、２６…二次電子、２７…走査形電子顕微鏡操作メニュー、２８…操作ガイド機能用ダイアログ、２９…［機能習得を目的］の項目、３０…［観察中のトラブル］の項目、３１…自動移動前のマウスカーソル（［観察中のトラブル］項目をクリックした位置）、３２…自動移動後のマウスカーソル（明るさ自動補正実行ボタンの位置）、３０１…ユーザ操作開始、３０２、３０３、３０４、３０５…状態判定条件例、３０６、３０８、３０９、３１０、３１１…判定による処理例、３０７…処理終了。

Claims (9)

1. 表示装置における画面を操作画面として使用しコンピュータによるグラフィカルユーザーインターフェイス操作によって観察条件の制御を行う電子顕微鏡おいて、前記コンピュータは、次々刻々変化する前記観察条件の状態を予め設定された条件に沿って自動的に判断する操作判定処理機能を有すると共に、前記表示装置において操作画面上のマウスカーソルを操作対象オブジェクトに自動的に移動し、オペレータに適切な操作を指示する操作ガイド機能を有することを特徴とする電子顕微鏡。
2. 請求項１において、前記観察条件は、倍率の変更、焦点の調整及び各種アライメント調整であり、前記操作対象オブジェクトは、ボタン、スライダ又は関連するコントロールが配置されているエリアであることを特徴とする電子顕微鏡。
3. 請求項１又は２において、前記操作ガイド機能は、前記オペレータから観察の途中で前記操作の指示があった際、その時点での前記観察条件の状態を自動的に解析し、前記オペレータにその後の操作を行えるように前記カーソルを前記操作対象オブジェクトに自動的に移動する機能を備えたことを特徴とする電子顕微鏡。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記操作ガイド機能は、前記オペレータからのトラブルによる中断要求があった場合は、その時点での前記観察条件の状態を自動的に解析し、前記オペレータにその後の操作を行えるように前記カーソルを前記操作対象オブジェクトに自動的に移動する機能を有することを特徴とする電子顕微鏡。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記操作ガイド機能は、トラブル要因が複数あると判断した場合、前記予め設定された条件に沿って一つ一つ解消するよう前記カーソルを前記操作対象オブジェクトに自動的に移動する機能を有することを特徴とする電子顕微鏡。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記操作ガイド機能は、前記オペレータに指示する前記操作対象オブジェクトを正確に認識できるよう前記マウスカーソルを指定位置での点滅、形状の変化及び絵柄の変化にいずれかに変える動作を行う機能を有することを特徴とする電子顕微鏡。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記操作ガイド機能は、前記オペレータに指示する操作が実行できない場合、そのモードを自動的に解除し指定の操作を実行できるようにするか、又はメッセージ・ブザーを表示して前記オペレータに知らせる機能を有することを特徴とする電子顕微鏡。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、前記操作ガイド機能は、前記予め設定された操作手順項目を集約して表示し、前記操作手順項目が選択された場合はさらに詳しい前記操作オブジェクトへ移動する機能を有することを特徴とする電子顕微鏡。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、前記操作ガイド機能は、前記予め設定された操作手順に従って前記マウスカーソルが自動的に移動し、前記オペレータによってマウスクリックの人的操作を行わなくても自動的にマウスクリックされ、各種操作を実行する機能を有することを特徴とする電子顕微鏡。
   

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