JP2012018814A - Magnification observation device and method, magnification observation program and computer-readable recording medium - Google Patents
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Description
本発明は、SEM等の電子顕微鏡に、光学顕微鏡等の光学系の観察手段で光学画像を取得可能な光学系撮像手段を付加した拡大観察装置及びこの装置を用いた拡大観察方法、拡大観察用プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体に関する。 The present invention relates to a magnification observation apparatus in which an optical imaging means capable of acquiring an optical image with an observation means of an optical system such as an optical microscope is added to an electron microscope such as an SEM, a magnification observation method using this apparatus, and magnification observation The present invention relates to a program and a computer-readable recording medium.
荷電粒子線で観察対象の試料を照射して得られる信号を検出して観察像を得る荷電粒子線装置として、例えば電子線を用いた透過電子顕微鏡や走査電子顕微鏡がある。例えば電子顕微鏡は、電子の進行方向を自由に屈折させ、光学顕微鏡のような結像システムを電子光学的に設計したものである。電子顕微鏡には、試料や標本を透過した電子を電子レンズを用いて結像する透過型の他、試料表面で反射した電子を結像する反射型、集束電子線を試料表面上に走査して各走査点からの二次電子を用いて結像する走査型電子顕微鏡、加熱あるいはイオン照射によって試料から放出される電子を結像する表面放出型(電界イオン顕微鏡)等がある(例えば特許文献1)。 As a charged particle beam apparatus that obtains an observation image by detecting a signal obtained by irradiating a sample to be observed with a charged particle beam, for example, there are a transmission electron microscope and a scanning electron microscope using an electron beam. For example, an electron microscope freely refracts the traveling direction of electrons, and an imaging system such as an optical microscope is designed electro-optically. The electron microscope includes a transmission type that forms an image of electrons that have passed through a sample or specimen using an electron lens, a reflection type that forms an image of electrons reflected on the sample surface, and a focused electron beam that is scanned on the sample surface. There are a scanning electron microscope that forms an image using secondary electrons from each scanning point, a surface emission type (field ion microscope) that forms an image of electrons emitted from a sample by heating or ion irradiation (for example, Patent Document 1). ).
電子顕微鏡(SEM)の例として、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)は、観察対象となる試料に細い電子線(電子プローブ)を照射した際に発生する二次電子や反射電子を、二次電子検出器、反射電子検出器等それぞれの検出器を用いて取り出し、CRTやLCD等の表示画面上に表示して、主として試料の表面形態を観察する装置である。一方、透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)は、薄膜試料に電子線を透過させ、その際に試料中で原子により散乱、回折された電子を電子回折パターン又は透過電子顕微鏡画像として得ることによって主に物質の内部構造を観察できる。 As an example of an electron microscope (SEM), a scanning electron microscope (SEM) scans secondary electrons and reflected electrons generated when a sample to be observed is irradiated with a thin electron beam (electron probe). This is an apparatus that is taken out by using respective detectors such as a secondary electron detector and a backscattered electron detector and displayed on a display screen such as a CRT or LCD to mainly observe the surface form of the sample. On the other hand, a transmission electron microscope (TEM) transmits an electron beam through a thin film sample, and at that time, electrons scattered and diffracted by atoms in the sample are obtained as an electron diffraction pattern or a transmission electron microscope image. Can mainly observe the internal structure of the substance.
電子線が固体試料に照射されたとき、電子のエネルギーによって固体中を透過するが、その際に試料を構成する原子核や電子との相互作用によって弾性的な衝突、弾性散乱やエネルギー損失を伴う非弾性散乱を生じる。非弾性散乱によって試料元素の殻内電子を励起したり、X線等を励起したり、また二次電子を放出し、それに相当するエネルギーを損失する。二次電子は衝突する角度によって放出される量が異なる。一方、弾性散乱によって後方に散乱し、試料から再び放出される反射電子は、原子番号に固有の量が放出される。SEMはこの二次電子や反射電子を利用する。SEMは電子を試料に照射し、放出される二次電子や反射電子を検出して観察像を結像している。また走査型電子顕微鏡の一種として、試料透過光を検出器に受ける走査−透過電子顕微鏡(Scanning Transmission Electron Microscope:STEM)等もある。 When an electron beam is irradiated onto a solid sample, it is transmitted through the solid by the energy of the electrons. At that time, due to the interaction with the nuclei and electrons that make up the sample, elastic collision, elastic scattering, and energy loss occur. Causes elastic scattering. By inelastic scattering, electrons in the shell of the sample element are excited, X-rays are excited, secondary electrons are emitted, and the corresponding energy is lost. The amount of secondary electrons emitted varies depending on the angle of collision. On the other hand, the reflected electrons scattered back by elastic scattering and emitted again from the sample are emitted in an amount specific to the atomic number. The SEM uses these secondary electrons and reflected electrons. The SEM irradiates a sample with electrons and detects emitted secondary electrons and reflected electrons to form an observation image. Further, as a kind of scanning electron microscope, there is a scanning transmission electron microscope (STEM) that receives a sample transmission light on a detector.
SEMやTEM、STEM等の電子顕微鏡は、高い倍率での観察に有効であるものの、逆に低い倍率での表示を不得手とする。一般的には電子顕微鏡の倍率は、最大で数万倍〜数十万倍あるいは数百万倍程度の表示が可能であるが、一方で最低倍率は、数倍〜数十倍程度となる。例えばSEMで観察可能な最も低い倍率は一般的に5倍〜50倍程度である。このように、電子顕微鏡等での観察は開始時からいきなり高倍率での表示となるため、観察視野は非常に狭い範囲となってしまう。このため、試料上の最終的に観察したい場所を見つける作業である視野探しは困難となる。視野探しは、視野を広くした状態、すなわち低倍率にて表示させた状態から、徐々に高倍率に移行して視野を絞り込んで特定する手順が望ましい。 Although electron microscopes such as SEM, TEM, and STEM are effective for observation at a high magnification, they are not good at displaying at a low magnification. In general, the magnification of an electron microscope can be displayed up to several tens of thousands to several hundred thousand times or several million times, while the minimum magnification is several times to several tens of times. For example, the lowest magnification that can be observed by SEM is generally about 5 to 50 times. In this way, observation with an electron microscope or the like suddenly becomes a display at a high magnification from the start, and the observation field of view becomes a very narrow range. For this reason, it is difficult to find a field of view, which is an operation for finding a place to be finally observed on the sample. The search for the visual field is preferably a procedure in which the visual field is gradually specified from the state in which the visual field is widened, that is, the state in which the visual field is displayed at a low magnification, to gradually narrow the field of view.
このような電子顕微鏡の視野探しを容易にするため、可視波長や赤外波長の光を利用する光学顕微鏡や光学カメラ等の光学観察装置(光学系撮像手段)を利用する方法が知られている(例えば特許文献1)。光学系撮像手段での観察は一般に1倍以下の倍率といった低倍率での表示が可能である。そこで、試料を光学系撮像手段を用いて低倍率で観察し、大体の視野探しを行った上で、電子顕微鏡での観察に移行することが行われている。これを実現するため、電子顕微鏡に、より低倍率での表示が可能な観察光学系を併用する。C−MOSカメラ等の観察光学系での低倍率表示に基づいて視野探しを行い、その後SEM等の電子線撮像手段に切り替えて、高倍率での観察を行う。 In order to facilitate the search for the field of view of such an electron microscope, a method using an optical observation device (optical imaging means) such as an optical microscope or an optical camera using light of visible wavelength or infrared wavelength is known. (For example, patent document 1). The observation with the optical system imaging means can generally display at a low magnification such as a magnification of 1 or less. In view of this, a sample is observed at low magnification using an optical imaging means, and after searching for an approximate field of view, the process proceeds to observation with an electron microscope. In order to realize this, an observation optical system capable of displaying at a lower magnification is used in combination with an electron microscope. A field of view is searched based on low magnification display in an observation optical system such as a C-MOS camera, and then switched to electron beam imaging means such as SEM to perform observation at high magnification.
また、電子顕微鏡にて取得した電子顕微鏡画像に含まれるコントラスト情報と、光学顕微鏡にて取得した光学画像に含まれる色彩情報とを合成したカラーの合成画像を表示することが知られている(特許文献3参照)。このようなカラー合成画像は、二つの顕微鏡で取得した画像を合成することにより、電子顕微鏡画像の精細さと光学画像のカラーとを兼ね備えることで、画像の視認性を向上させている。 It is also known to display a color composite image obtained by combining contrast information included in an electron microscope image acquired with an electron microscope and color information included in an optical image acquired with an optical microscope (patent) Reference 3). Such a color composite image combines the images acquired by two microscopes to combine the fineness of the electron microscope image and the color of the optical image, thereby improving the visibility of the image.
このような画像合成を行う際には、光学画像と電子顕微鏡画像を同一の倍率で、同一の姿勢(傾斜角度又は観察角度)で撮像した同一視野の画像同士を重ね合わせる必要がある。しかしながら、光学画像と電子顕微鏡画像とを完全に重ね合わせできるように一致させることは容易でなく、例えば撮像時に視野のずれや傾きが生じることがある。また、両者のレンズ収差等の撮像特性が異なるため、同一視野、同一倍率であっても完全に一致させることができない。このため、これら視野ずれや撮像特性の違いによる位置ずれが発生する結果、これらの画像を合成した合成画像に偽像が発生することがあった。また、このような位置ずれを補正するためのパラメータをユーザが調整する方法もあるが、パラメータの調節が難しく、かつ作業自体も面倒であるという問題があった。さらに自動で重ねるように演算する方法も考えられるが、電子顕微鏡画像と光学画像では画像特性が大きく異なるため、テンプレートマッチング等を用いた自動位置合わせは容易でない。 When such image composition is performed, it is necessary to superimpose images of the same field of view obtained by capturing the optical image and the electron microscope image at the same magnification and in the same posture (tilt angle or observation angle). However, it is not easy to match the optical image and the electron microscope image so that they can be completely overlapped. For example, the field of view may be shifted or tilted during imaging. Further, since the imaging characteristics such as the lens aberration of the two are different, they cannot be completely matched even with the same field of view and the same magnification. For this reason, as a result of the positional deviation due to the visual field deviation and the difference in the imaging characteristics, a false image may occur in the synthesized image obtained by synthesizing these images. In addition, there is a method in which the user adjusts parameters for correcting such a positional deviation, but there is a problem that adjustment of the parameters is difficult and the work itself is troublesome. Further, a method of calculating so as to automatically overlap is conceivable, but since the image characteristics of the electron microscope image and the optical image are greatly different, automatic alignment using template matching or the like is not easy.
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、画像合成を行う際の位置合わせ作業を容易にした拡大観察装置及び拡大観察方法、拡大観察用プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and its main purpose is a magnification observation apparatus, a magnification observation method, and magnification observation for facilitating alignment work when performing image composition. To provide a program and a computer-readable recording medium.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の側面に係る拡大観察装置によれば、観察対象の電子顕微鏡画像を取得するための電子線撮像手段と、観察対象の光学画像を取得するための光学系撮像手段と、前記電子顕微鏡画像と光学画像とを合成して合成画像を生成する画像合成手段と、前記電子顕微鏡画像を表示させる第一表示領域と、前記光学画像を表示させる第二表示領域と、前記電子顕微鏡画像と光学画像とを前記画像合成手段で合成させた合成画像を表示させる第三表示領域とを有し、少なくとも前記第一表示領域及び第二表示領域を、同一の画面上で表示可能とした表示手段とを備える拡大観察装置であって、観察対象の任意の観察位置について、略同一の視野方向と略同一の倍率で取得した電子顕微鏡画像と光学画像とを、それぞれを前記第一表示領域及び前記第二表示領域に表示させた状態で、いずれか一方の画像上にて任意の位置にて第一対応点を指定し、他方の画像上で該第一対応点に対応する位置にて第二対応点を指定するための対応点指定手段と、前記対応点指定手段により指定された複数の第一対応点と、該複数の第一対応点それぞれに対応する複数の第二対応点とを、各々略一致させるように画像の少なくとも一方を補正するための補正パラメータを算出する補正パラメータ算出手段とを備えており、前記画像合成手段が、前記補正パラメータ算出手段で算出された補正パラメータに基づいて、電子顕微鏡画像と光学画像を一致させるように合成して合成画像を生成するよう構成できる。これにより、電子顕微鏡画像と光学画像から合成画像を生成する際に、各画像上の対応する対応点を個別に指定することで、画像の位置ずれ補正を容易に行うことができる。 In order to achieve the above object, according to the magnifying observation apparatus according to the first aspect of the present invention, an electron beam imaging means for acquiring an electron microscope image of an observation object and an optical image of the observation object are acquired. Optical system imaging means, image synthesizing means for synthesizing the electron microscope image and the optical image to generate a synthesized image, a first display area for displaying the electron microscope image, and a first display for displaying the optical image Two display regions, and a third display region for displaying a composite image obtained by combining the electron microscope image and the optical image by the image combining unit, and at least the first display region and the second display region are the same An observing device capable of displaying on the screen, and for an arbitrary observation position of the observation object, an electron microscope image and an optical image acquired at substantially the same viewing direction and substantially the same magnification. , That In a state where each is displayed in the first display area and the second display area, a first corresponding point is designated at an arbitrary position on one of the images, and the first corresponding point is displayed on the other image. Corresponding point designating means for designating a second corresponding point at a position corresponding to the corresponding point, a plurality of first corresponding points designated by the corresponding point designating means, and corresponding to each of the plurality of first corresponding points Correction parameter calculation means for calculating a correction parameter for correcting at least one of the images so that each of the plurality of second corresponding points substantially matches each other, and the image synthesis means calculates the correction parameter Based on the correction parameter calculated by the means, the electron microscope image and the optical image can be combined to generate a combined image. Thus, when generating a composite image from an electron microscope image and an optical image, it is possible to easily perform image misalignment correction by individually specifying corresponding points on each image.
また、第2の側面に係る拡大観察装置によれば、前記対応点指定手段は、指定済みの対応点を削除、又は位置の修正が可能であり、前記画像合成手段は、前記対応点指定手段で修正された対応点に従って、合成画像を更新できる。これにより、対応点指定手段に対応点の編集機能を付加することで、ユーザは第三表示領域に表示される合成画像の生成結果を参照して、指定済みの対応点の微調整や削除が可能となり、より正確な合成画像に修正して仕上げることが可能となる。 Further, according to the magnification observation apparatus according to the second aspect, the corresponding point designating unit can delete the designated corresponding point or correct the position, and the image synthesizing unit includes the corresponding point designating unit. The composite image can be updated according to the corresponding points corrected in. Thus, by adding a corresponding point editing function to the corresponding point designating means, the user can fine-tune or delete the specified corresponding points by referring to the generation result of the composite image displayed in the third display area. It becomes possible, and it becomes possible to correct and finish the composite image more accurately.
さらに、第3の側面に係る拡大観察装置によれば、前記表示手段は、前記第三表示領域を、前記第一表示領域、第二表示領域と略同一の画面上で表示可能であり、前記第一表示領域、第二表示領域上で、前記対応点指定手段により指定された複数の第一対応点及び第二対応点に基づいて、前記補正パラメータ算出手段にて算出される補正パラメータに基づいて、前記画像合成手段で合成した合成画像を、前記第三表示領域上にて、前記対応点指定手段により追加の対応点が指定される度にリアルタイムに更新して表示可能に構成できる。これにより、同一画面上で対応点を指定、追加する度に合成画像が更新され、ユーザはリアルタイムで対応点を指定した結果が反映された合成画像を確認できるので、対応点の指定や修正、削除等を容易に行える利点が得られる。 Furthermore, according to the magnifying observation device according to the third aspect, the display means can display the third display area on the same screen as the first display area and the second display area, Based on the correction parameter calculated by the correction parameter calculation means based on the plurality of first corresponding points and second corresponding points specified by the corresponding point specifying means on the first display area and the second display area. Thus, the synthesized image synthesized by the image synthesizing means can be configured to be updated and displayed in real time on the third display area whenever an additional corresponding point is designated by the corresponding point designating means. As a result, each time a corresponding point is specified and added on the same screen, the composite image is updated, and the user can check the composite image reflecting the result of specifying the corresponding point in real time. There is an advantage that deletion and the like can be easily performed.
さらにまた、第4の側面に係る拡大観察装置によれば、前記対応点指定手段が、前記表示手段の第一表示領域及び第二表示領域中で対応点を指定するための位置指定ポインタを含んでおり、前記対応点指定手段により、一方の画像上で第一対応点が指定された後、他方の画像上で第二対応点が指定されるまでの間、該一方の画像の少なくとも一部を半透明にした半透明画像を、前記位置指定ポインタに追随させて表示させ、かつ前記半透明画像は、指定済みの第一対応点に前記位置指定ポインタが位置する態様にて表示されており、前記位置指定ポインタの移動に伴って前記半透明画像も移動するように、前記表示手段上の表示が更新させることができる。これにより、第一対応点と対応する第二対応点を指定する際に、位置指定ポインタにて選択中の第二対応点の候補位置に対応して、半透明画像の位置も移動するため、ユーザが画像同士の重ね合わせの様子をリアルタイムで確認でき、位置の調整作業を行いやすいという利点が得られる。 Furthermore, according to the magnifying observation device according to the fourth aspect, the corresponding point designating means includes a position designation pointer for designating corresponding points in the first display area and the second display area of the display means. And after the first corresponding point is specified on one image by the corresponding point specifying means, until the second corresponding point is specified on the other image, at least a part of the one image A semi-transparent image in which the position designation pointer is displayed following the position designation pointer, and the translucent image is displayed in such a manner that the position designation pointer is located at the designated first corresponding point. The display on the display means can be updated so that the translucent image also moves with the movement of the position designation pointer. Thereby, when designating the second corresponding point corresponding to the first corresponding point, the position of the translucent image is also moved in correspondence with the candidate position of the second corresponding point being selected by the position designation pointer. There is an advantage that the user can confirm the superposition of the images in real time and can easily perform the position adjustment operation.
さらにまた、第5の側面に係る拡大観察装置によれば、前記対応点指定手段が、前記半透明画像の透過度を調整可能に構成できる。これにより、重ね合わせたい画像の表面模様や色等に応じて、透過度を調整して画像同士の重ね合わせ状態を適切に調整できる。 Furthermore, according to the magnifying observation device according to the fifth aspect, the corresponding point designating unit can be configured to be able to adjust the translucency of the translucent image. Thereby, according to the surface pattern, color, etc. of the image to be superimposed, the transparency can be adjusted to appropriately adjust the superimposed state of the images.
さらにまた、第6の側面に係る拡大観察装置によれば、前記対応点指定手段が、対応する第一対応点と第二対応点に対して、それぞれ、対応関係を示す個別の対応点情報を付与すると共に、該対応点情報に基づいて、各第一対応点と第二対応点について、各々の対応関係を示す対応点表示を、互いに異なる表示態様にて、第一対応点と第二対応点に各々付加して前記表示手段上にて表示させることができる。これにより、複数の対応点を指定する場合でも、対応する第一対応点と第二対応点の対応点表示を、他の対応点表示と互いに異ならせて表示させることによって、これらを容易に区別できる利点が得られる。 Furthermore, according to the magnifying observation device according to the sixth aspect, the corresponding point designating unit provides individual corresponding point information indicating the corresponding relationship with respect to the corresponding first corresponding point and the second corresponding point, respectively. At the same time, based on the corresponding point information, for each first corresponding point and second corresponding point, the corresponding point display indicating the corresponding relationship is displayed in a different display mode from the first corresponding point and the second corresponding point. Each can be added to a point and displayed on the display means. As a result, even when a plurality of corresponding points are designated, the corresponding point display of the corresponding first corresponding point and the second corresponding point is displayed differently from the other corresponding point display, thereby easily distinguishing them. Benefits that can be obtained.
さらにまた、第7の側面に係る拡大観察装置によれば、前記補正パラメータ算出手段又は画像合成手段が、前記対応点指定手段で指定された対応点の対応関係が画像合成を行うには不適切であると判断した際には、斯かる対応点に基づいた画像合成を行わず、画像合成が不可能である旨を告知するよう構成できる。これにより、不適切な対応点が指定された際にユーザに対して警告を行い、正しい対応点の再設定等を促すことが可能となる。 Furthermore, according to the magnifying observation device according to the seventh aspect, the correction parameter calculating means or the image synthesizing means is inadequate for performing the image synthesis when the correspondence between the corresponding points designated by the corresponding point designating means. When it is determined that the image is not, image composition based on such corresponding points is not performed, and it can be configured to notify that image composition is impossible. This makes it possible to warn the user when an inappropriate corresponding point is specified, and to prompt the user to reset the correct corresponding point.
さらにまた、第8の側面に係る拡大観察装置によれば、前記補正パラメータ算出手段又は画像合成手段は、前記対応点指定手段で指定された対応点を略一致させる際に、位置合わせの誤差が少なくなるような態様で補正パラメータを演算し、又は画像合成を行うよう構成できる。これにより、対応点同士を必ずしも完全に一致させずとも適切な画像合成が可能であり、合成画像をより柔軟に生成できる利点が得られる。 Furthermore, according to the magnifying observation device according to the eighth aspect, when the correction parameter calculating means or the image synthesizing means substantially matches the corresponding points designated by the corresponding point designating means, there is an alignment error. The correction parameters can be calculated or image synthesis can be performed in a manner that reduces the number of correction parameters. Accordingly, it is possible to perform appropriate image synthesis without necessarily matching the corresponding points completely, and an advantage that a synthesized image can be generated more flexibly is obtained.
さらにまた、第9の側面に係る拡大観察装置によれば、前記補正パラメータ算出手段又は画像合成手段が、前記電子顕微鏡画像及び光学画像を解析して、これらを一致させるように画像合成のための初期パラメータを自動的に演算し、前記初期パラメータに基づいて画像合成を行い、初期合成画像を前記表示手段の第三表示領域上に表示させた状態で、前記対応点指定手段で指定された対応点に従って前記補正パラメータ算出手段で演算された補正パラメータに基づき、前記初期合成画像を補正して、補正後の合成画像を、前記第三表示領域上に表示させることができる。これにより、まず初期画像合成を自動で行うと共に、対応点を指定することで、得られた初期合成画像を指定された対応点に従って補正し、補正後の合成画像を合成、表示させることができる。 Furthermore, according to the magnification observation apparatus according to the ninth aspect, the correction parameter calculation means or the image synthesis means analyzes the electron microscope image and the optical image, and performs image synthesis so as to match them. An initial parameter is automatically calculated, an image is synthesized based on the initial parameter, and the initial composite image is displayed on the third display area of the display unit, and the correspondence specified by the corresponding point designation unit The initial composite image can be corrected based on the correction parameter calculated by the correction parameter calculation means according to the points, and the corrected composite image can be displayed on the third display area. As a result, initial image synthesis is automatically performed, and corresponding points are designated, whereby the obtained initial synthesized image is corrected according to the designated corresponding points, and the corrected synthesized image can be synthesized and displayed. .
さらにまた、第10の側面に係る拡大観察装置によれば、前記補正パラメータ算出手段が算出する補正パラメータに基づく、画像の少なくとも一方の補正が、対応点の位置情報に基づいた画像の平行移動、拡大/縮小、回転、奥行き移動の少なくともいずれかを含むことができる。これにより、具体的な補正パラメータを基づいて画像を変形させ、画像同士を一致させる方向に近付けることが可能となる。 Furthermore, according to the magnifying observation device according to the tenth aspect, at least one of the corrections of the image based on the correction parameter calculated by the correction parameter calculation means is an image translation based on the position information of the corresponding point, Enlargement / reduction, rotation, and / or depth movement can be included. This makes it possible to deform the images based on specific correction parameters and bring them closer to the direction in which the images match.
さらにまた、第11の側面に係る拡大観察方法によれば、観察対象を撮像した電子顕微鏡画像と、同じ観察対象を撮像した光学画像とを合成して合成画像を生成して、表示手段に表示させる拡大観察方法であって、前記電子顕微鏡画像を表示させる第一表示領域と、前記光学画像を表示させる第二表示領域において、それぞれ対応する位置に、対応点指定手段で対応点を個別に複数指定する工程と、指定された対応点の対応関係に基づいて、補正パラメータ算出手段が、各対応する対応点を略一致させるように画像の少なくとも一方を補正するための補正パラメータを算出する工程と、算出された補正パラメータに基づいて、画像合成手段が合成画像を生成し、前記表示手段上に表示させる工程とを含むことができる。これにより、電子顕微鏡画像と光学画像から合成画像を生成する際に、各画像上の対応する対応点を個別に指定することで、画像の位置ずれ補正を容易に行うことができる。 Furthermore, according to the magnification observation method according to the eleventh aspect, a composite image is generated by synthesizing the electron microscope image obtained by imaging the observation object and the optical image obtained by imaging the same observation object, and displayed on the display means. In the first observation region for displaying the electron microscope image and the second display region for displaying the optical image, a plurality of corresponding points are individually provided by corresponding point designating means at respective corresponding positions. A step of specifying, and a step of calculating a correction parameter for correcting at least one of the images so that the corresponding corresponding points substantially coincide with each other based on the corresponding relationship between the specified corresponding points; The image synthesizing unit generates a synthesized image based on the calculated correction parameter and displays the synthesized image on the display unit. Thus, when generating a composite image from an electron microscope image and an optical image, it is possible to easily perform image misalignment correction by individually specifying corresponding points on each image.
さらにまた、第12の側面に係る拡大観察用プログラムによれば、観察対象を撮像した電子顕微鏡画像と、同じ観察対象を撮像した光学画像とを合成して合成画像を生成して、表示手段に表示させる拡大観察用プログラムであって、前記電子顕微鏡画像を表示させる第一表示領域と、前記光学画像を表示させる第二表示領域において、それぞれ対応する位置に、対応点指定手段で対応点を個別に複数指定する機能と、指定された対応点の対応関係に基づいて、補正パラメータ算出手段が、各対応する対応点を略一致させるように画像の少なくとも一方を補正するための補正パラメータを算出する機能と、算出された補正パラメータに基づいて、画像合成手段が合成画像を生成し、前記表示手段上に表示させる機能と、指定された対応点の位置を変更し、又は対応点を削除し、あるいは新たな対応点を追加する対応点編集機能とをコンピュータに実現させることができる。これにより、電子顕微鏡画像と光学画像から合成画像を生成する際に、各画像上の対応する対応点を個別に指定することで、画像の位置ずれ補正を容易に行うことができる。 Furthermore, according to the magnifying observation program according to the twelfth aspect, a composite image is generated by synthesizing the electron microscope image obtained by imaging the observation object and the optical image obtained by imaging the same observation object, and is displayed on the display means. A program for magnifying observation to be displayed, wherein corresponding points are individually identified by corresponding point designation means at corresponding positions in a first display area for displaying the electron microscope image and a second display area for displaying the optical image. The correction parameter calculation means calculates a correction parameter for correcting at least one of the images so as to substantially match each corresponding corresponding point based on the correspondence between the plurality of specified points and the corresponding corresponding point. Based on the function and the calculated correction parameter, the image synthesizing unit generates a synthesized image and displays it on the display unit, and the position of the designated corresponding point Change or delete the corresponding point, or a corresponding point editing function can be implemented in a computer to add a new corresponding points. Thus, when generating a composite image from an electron microscope image and an optical image, it is possible to easily perform image misalignment correction by individually specifying corresponding points on each image.
さらにまた第13の側面に係るコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、上記プログラムを格納したものである。記録媒体には、CD−ROM、CD−R、CD−RWやフレキシブルディスク、磁気テープ、MO、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−R、DVD+R、DVD−RW、DVD+RW、Blu−ray、HD DVD(AOD)等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録媒体にはプログラムを記録可能な機器、例えば上記プログラムがソフトウエアやファームウエア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ(FPGA、ASIC)等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウエアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。 Furthermore, a computer-readable recording medium according to the thirteenth aspect stores the above program. Recording media include CD-ROM, CD-R, CD-RW, flexible disk, magnetic tape, MO, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD + R, DVD-RW, DVD + RW, Blu-ray, HD A medium that can store a program such as a magnetic disk such as a DVD (AOD), an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like is included. The program includes a program distributed in a download manner through a network line such as the Internet, in addition to a program stored and distributed in the recording medium. Furthermore, the recording medium includes a device capable of recording the program, for example, a general purpose or dedicated device in which the program is mounted in a state where the program can be executed in the form of software, firmware, or the like. Furthermore, each process and function included in the program may be executed by computer-executable program software, or each part of the process or hardware may be executed by hardware such as a predetermined gate array (FPGA, ASIC), or program software. And a partial hardware module that realizes a part of hardware elements may be mixed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための拡大観察装置及び拡大観察方法、拡大観察用プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を例示するものであって、本発明は拡大観察装置及び拡大観察方法、拡大観察用プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a magnifying observation apparatus and a magnifying observation method, a magnifying observation program, and a computer-readable recording medium for embodying the technical idea of the present invention. The invention does not specify a magnification observation apparatus, a magnification observation method, a magnification observation program, and a computer-readable recording medium as follows. Further, the present specification by no means specifies the members shown in the claims to the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanations. It is just an example. Note that the size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same name and symbol indicate the same or the same members, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured such that a plurality of elements are constituted by the same member and the plurality of elements are shared by one member, and conversely, the function of one member is constituted by a plurality of members. It can also be realized by sharing.
本発明の実施例において使用される拡大観察装置とこれに接続される操作、制御、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばIEEE1394、RS−232xやRS−422、RS−423、RS−485、USB等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは10BASE−T、100BASE−TX、1000BASE−T等のネットワークを介して電気的、あるいは磁気的、光学的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、IEEE802.1x等の無線LANやBluetooth(登録商標)等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらにデータの交換や設定の保存等を行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。なお本明細書において拡大観察装置とは、拡大観察装置本体のみならず、これにコンピュータ、外部記憶装置等の周辺機器を組み合わせた拡大観察システムも含む意味で使用する。 The connection between the magnification observation apparatus used in the embodiment of the present invention and the computer, printer, external storage device and other peripheral devices for operation, control, display, and other processing connected thereto is, for example, IEEE 1394, RS-232x, RS-422, RS-423, RS-485, serial connection such as USB, parallel connection, or electrical or magnetic via a network such as 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, Communication is performed by optical connection. The connection is not limited to a physical connection using a wire, but may be a wireless connection using a wireless LAN such as IEEE802.1x, radio waves such as Bluetooth (registered trademark), infrared light, optical communication, or the like. Furthermore, a memory card, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like can be used as a recording medium for exchanging data or storing settings. In this specification, the term “magnification observation device” is used to include not only the magnification observation device body but also a magnification observation system in which peripheral devices such as a computer and an external storage device are combined.
また、本明細書において拡大観察装置、拡大観察方法、拡大観察用プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、拡大観察を行うシステムそのもの、ならびに画像生成に関連する入出力、表示、演算、通信その他の処理をハードウエア的に行う装置や方法に限定するものではない。ソフトウエア的に処理を実現する装置や方法も本発明の範囲内に包含する。例えば汎用の回路やコンピュータにソフトウエアやプログラム、プラグイン、オブジェクト、ライブラリ、アプレット、コンパイラ、モジュール、特定のプログラム上で動作するマクロ等を組み込んで画像生成そのものあるいはこれに関連する処理を可能とした装置やシステムも、本発明の拡大観察装置、拡大観察方法、拡大観察用プログラム及びコンピュータで読み取り可能な記録媒体に該当する。また本明細書においてコンピュータには、汎用あるいは専用の電子計算機の他、ワークステーション、端末、携帯型電子機器、PDCやCDMA、W−CDMA、FOMA(登録商標)、GSM、IMT2000や第4世代等の携帯電話、PHS、PDA、ページャ、スマートフォンその他の電子デバイスも包含する。さらに本明細書においてプログラムとは、単体で使用されるものに限られず、特定のコンピュータプログラムやソフトウエア、サービス等の一部として機能する態様や、必要時に呼び出されて機能する態様、OS等の環境においてサービスとして提供される態様、環境に常駐して動作する態様、バックグラウンドで動作する態様やその他の支援プログラムという位置付けで使用することもできる。 Further, in this specification, the magnification observation apparatus, the magnification observation method, the magnification observation program, and the computer-readable recording medium include a system for performing magnification observation, and input / output, display, calculation, communication, etc. related to image generation. However, the present invention is not limited to an apparatus or a method that performs the above processing in hardware. Apparatuses and methods for realizing processing by software are also included in the scope of the present invention. For example, software or programs, plug-ins, objects, libraries, applets, compilers, modules, macros that run on specific programs, etc. can be incorporated into general-purpose circuits or computers to enable image generation itself or related processing. The apparatus and system also correspond to the magnification observation apparatus, the magnification observation method, the magnification observation program, and the computer-readable recording medium of the present invention. In this specification, the computer includes a general-purpose or dedicated computer, a workstation, a terminal, a portable electronic device, PDC, CDMA, W-CDMA, FOMA (registered trademark), GSM, IMT2000, fourth generation, and the like. Mobile phones, PHS, PDAs, pagers, smartphones and other electronic devices. Further, in this specification, the program is not limited to a program that is used alone, such as a mode that functions as a part of a specific computer program, software, or service, a mode that is called and functions when necessary, an OS, and the like. It can also be used as an aspect provided as a service in the environment, an aspect that operates resident in the environment, an aspect that operates in the background, and other support programs.
なお本明細書において、電子顕微鏡画像とは、電子顕微鏡等の電子線撮像手段で撮像された主に観察対象の輝度情報を含む、濃淡で表示されるモノクロ画像を指す。また光学画像とは、可視光や紫外光等を利用した光学系撮像手段で撮像された、主に色情報を含むカラー画像を指す。また光学画像には、可視光カメラによる可視光観察像の他、赤外線カメラによる赤外線観察像も利用できる。また、後述するように光学画像の色情報に基づいて電子顕微鏡画像を着色することも可能である。さらに、電子線撮像手段や光学系撮像手段が画像を取得するとは、一般にはこれらの部材で撮像する意味であるが、他の部材で撮像された画像を電子顕微鏡に取り込むことも包含する概念であり、このような概念を包括する意味で画像の取得という。 In the present specification, an electron microscope image refers to a monochrome image that is displayed with shading, mainly including luminance information of an observation target, which is captured by an electron beam imaging means such as an electron microscope. The optical image refers to a color image mainly including color information, which is imaged by an optical imaging means using visible light, ultraviolet light, or the like. In addition to the visible light observation image obtained by the visible light camera, an infrared observation image obtained by the infrared camera can be used as the optical image. Further, as will be described later, the electron microscope image can be colored based on the color information of the optical image. Furthermore, the acquisition of an image by the electron beam imaging unit or the optical system imaging unit generally means that the image is captured by these members, but it is a concept that includes capturing an image captured by another member into an electron microscope. Yes, it is called image acquisition in a sense that encompasses such concepts.
以下の実施例では、本発明を具現化した拡大観察装置の一例として、電子顕微鏡の一であるSEMを採用した例を説明する。但し、本発明はTEMやSTEM、その他の荷電粒子線装置においても利用できる。この場合、電子線系撮像手段は荷電粒子線系撮像手段に置換できる。また近視野顕微鏡、原子間力顕微鏡、静電気力顕微鏡等に適用することもできる。さらに光学系撮像手段としては、光学顕微鏡、レーザ顕微鏡、デジタルマイクロスコープ等に適用することもできる。 In the following embodiments, an example will be described in which an SEM that is one of electron microscopes is adopted as an example of a magnification observation apparatus that embodies the present invention. However, the present invention can also be used in TEM, STEM, and other charged particle beam devices. In this case, the electron beam imaging unit can be replaced with a charged particle beam imaging unit. It can also be applied to a near-field microscope, an atomic force microscope, an electrostatic force microscope, and the like. Furthermore, the optical imaging means can be applied to an optical microscope, a laser microscope, a digital microscope, and the like.
図1〜図8は、本発明の実施の形態に係る拡大観察装置である。これらの図において、図1は拡大観察システムの概要を示す概略図、図2Aは拡大観察装置の外観斜視図、図2Bは変形例に係る拡大観察装置の外観斜視図、図2Cは図2Bの拡大観察装置を右側から見た外観斜視図、図3は拡大観察装置の試料室内を示す正面断面図、図4は図3のIV−IV線から見た側面断面図、図5は図4のV−V線における断面図、図6は試料台33の水平面移動機構を説明するための右斜め前方から見た一部断面斜視図、図7は図6を上から見た一部断面平面図、図8は図6を右斜め後方から見た一部断面斜視図を、それぞれ示す。
(拡大観察システム)
1 to 8 show a magnification observation apparatus according to an embodiment of the present invention. In these drawings, FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a magnification observation system, FIG. 2A is an external perspective view of a magnification observation device, FIG. 2B is an external perspective view of a magnification observation device according to a modification, and FIG. FIG. 3 is a front sectional view showing the sample chamber of the magnifying observation apparatus, FIG. 4 is a side sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3, and FIG. FIG. 6 is a partial cross-sectional perspective view seen from the right front side for explaining the horizontal plane moving mechanism of the sample stage 33, and FIG. 7 is a partial cross-sectional plan view seen from the top of FIG. FIG. 8 is a partial cross-sectional perspective view of FIG.
(Magnification observation system)
図1に示す拡大観察システム1000は、拡大観察装置100と、減圧ポンプVPと、電源ユニットPUと、表示手段2とを備える。拡大観察装置100は、試料を気密に保持するチャンバユニット14と、試料室21内を減圧する減圧ユニット15とで構成される。チャンバユニット14には観察手段10として、電子線撮像手段11及び光学系撮像手段12の2本が装着されている。減圧ユニット15は、外部の減圧ポンプVPに接続されて、試料室21内を高真空、低真空等所定の真空度に減圧する排気系ポンプ70を構成する。また各観察手段10は表示手段2に接続されており、取得した画像データを表示手段2に送出する。表示手段2はディスプレイを備えており、電子線撮像手段11で撮像された電子顕微鏡画像や光学系撮像手段12で撮像された光学画像を、ディスプレイ上に表示できる。
(電源ユニットPU)
A magnification observation system 1000 shown in FIG. 1 includes a magnification observation device 100, a decompression pump VP, a power supply unit PU, and a display unit 2. The magnification observation apparatus 100 includes a chamber unit 14 that holds a sample in an airtight manner, and a decompression unit 15 that decompresses the inside of the sample chamber 21. The chamber unit 14 is equipped with two observation means 10, an electron beam imaging means 11 and an optical imaging means 12. The decompression unit 15 is connected to an external decompression pump VP, and constitutes an exhaust system pump 70 that decompresses the sample chamber 21 to a predetermined degree of vacuum such as high vacuum or low vacuum. Each observation means 10 is connected to the display means 2 and sends the acquired image data to the display means 2. The display unit 2 includes a display, and can display an electron microscope image captured by the electron beam imaging unit 11 and an optical image captured by the optical system imaging unit 12 on the display.
(Power supply unit PU)
コントローラ1や拡大観察装置100、減圧ポンプVPは、電源ユニットPUに接続されている。電源ユニットPUは、図示しない外部の商用電源に接続されて拡大観察装置100等に電力を供給する。この例では、電源ユニットPUはコントローラ1からの指示に基づいて拡大観察装置100に所定の電圧を供給し、拡大観察装置100の動作をコントローラ1で制御し、取得した画像を表示手段2に表示する。
(コントローラ1)
The controller 1, the magnification observation device 100, and the decompression pump VP are connected to the power supply unit PU. The power supply unit PU is connected to an external commercial power source (not shown) and supplies power to the magnification observation apparatus 100 and the like. In this example, the power supply unit PU supplies a predetermined voltage to the magnification observation apparatus 100 based on an instruction from the controller 1, controls the operation of the magnification observation apparatus 100 with the controller 1, and displays the acquired image on the display unit 2. To do.
(Controller 1)
コントローラ1は、拡大観察システム1000を構成する各部材を制御するための部材である。このコントローラ1は、専用の機器の他、汎用のコンピュータに拡大観察装置操作プログラムをインストールしたものも利用できる。また必要に応じて、コントローラ1や表示手段2を操作するための外付けのコンソールCSや、電子線撮像手段11の電子銃47に高加速電圧を印加するための高加速電圧ユニットHU等を付加することもできる。さらに図1の例では、コントローラ1が電源ユニットPUを介して拡大観察装置100等の制御を行っているが、電源ユニットをコントローラに統合して直接制御することもできる。
(表示手段2)
The controller 1 is a member for controlling each member constituting the magnification observation system 1000. The controller 1 may be a dedicated device or a general-purpose computer in which a magnification observation apparatus operation program is installed. If necessary, an external console CS for operating the controller 1 and the display means 2 and a high acceleration voltage unit HU for applying a high acceleration voltage to the electron gun 47 of the electron beam imaging means 11 are added. You can also Further, in the example of FIG. 1, the controller 1 controls the magnification observation apparatus 100 and the like via the power supply unit PU. However, the power supply unit can be integrated with the controller and directly controlled.
(Display means 2)
図1の例では、コントローラ1に表示手段2を備えている。表示手段2は、電子顕微鏡画像や光学画像を表示するディスプレイ部102を備える。これらの画像は、同時に一画面に表示させたり、切り替えて表示させることができる。表示の切り替えは、コンソールCSから手動で行う。表示手段2にはCRTやLCD、有機EL等のモニタが利用できる。なお図1の例では、表示手段2とコントローラ1を一体に統合しているが、これらを別部材で構成することも可能である。またコンソールCSも、コントローラ1や表示手段2に組み込んでもよい。例えばタッチパネル式の表示手段を利用できる。さらに図1に示す各部材の接続例は一例であって、異なる接続形態や配線を利用することも可能である。また、必要に応じてワイヤレス接続も可能であることはいうまでもない。 In the example of FIG. 1, the controller 1 includes a display unit 2. The display unit 2 includes a display unit 102 that displays an electron microscope image and an optical image. These images can be displayed on one screen at the same time or can be switched and displayed. The display is switched manually from the console CS. A monitor such as a CRT, LCD, or organic EL can be used as the display means 2. In the example of FIG. 1, the display unit 2 and the controller 1 are integrated together, but they can be configured as separate members. The console CS may also be incorporated in the controller 1 or the display means 2. For example, touch panel display means can be used. Furthermore, the connection example of each member shown in FIG. 1 is an example, and it is also possible to use different connection forms and wirings. Needless to say, wireless connection is possible as required.
図1に示す拡大観察システム1000は、デジタルマイクロスコープ等の光学式レンズを用いた拡大観察と、SEM等の電子顕微鏡を用いた電子顕微鏡観察を組み合わせたものである。すなわち、電子顕微鏡の試料室21内に光学系撮像手段12を付加している。光学系撮像手段12は第一の観察手段として、可視光や赤外光等により光学画像を撮像する。例えば可視波長や赤外波長の光を利用する光学顕微鏡や光学カメラ等が利用できる。撮像した光学画像はユーザが任意に利用でき、例えばSEM画像等の電子顕微鏡画像の観察中において視野探しのための広域画像として利用したり、観察対象の試料の確認といった電子線観察の補助的な目的で利用される。これら電子線等の荷電粒子を用いて撮像する電子線撮像手段11と、可視光等を用いて撮像する光学系撮像手段12を含む複数の撮像系すなわち観察手段10を、切換可能に構成している。 A magnification observation system 1000 shown in FIG. 1 is a combination of magnification observation using an optical lens such as a digital microscope and electron microscope observation using an electron microscope such as SEM. That is, the optical imaging means 12 is added in the sample chamber 21 of the electron microscope. The optical imaging unit 12 captures an optical image with visible light, infrared light, or the like as a first observation unit. For example, an optical microscope or an optical camera that uses light having a visible wavelength or infrared wavelength can be used. The captured optical image can be used arbitrarily by the user. For example, it can be used as a wide-area image for searching a visual field during observation of an electron microscope image such as an SEM image, or can be used as an auxiliary for electron beam observation such as confirmation of a sample to be observed. Used for purposes. A plurality of imaging systems, that is, observation means 10 including an electron beam imaging means 11 for imaging using charged particles such as these electron beams and an optical imaging means 12 for imaging using visible light or the like are configured to be switchable. Yes.
なお観察手段10の内、光学系撮像手段12は、図9に示すように、SEMを構成する拡大観察装置100から外して、デジタルマイクロスコープ用のスタンドSTに接続し、このスタンドSTの試料台に載置された試料の観察を行うこともできる。この構成は、光学式レンズを用いたデジタルマイクロスコープ等の拡大観察システムから見れば、交換可能なヘッド部の一として、SEM等の電子線撮像手段11を接続可能にしたと捉えることもできる。すなわち、従来のデジタルマイクロスコープは、図9に示すスタンド式のカメラユニットのように、主に光学式の観察手段のみをカメラユニット又はレンズユニットとして接続可能としていたところ、本実施の形態ではSEMのような電子線撮像手段11も接続可能とし、さらに電子線撮像手段11を設けた試料室21内での光学画像を撮像するためのカメラユニットとして、光学系撮像手段12を利用することができる。この場合は、図9における電子線撮像手段11を備える拡大観察装置100自体が、拡大観察システムの交換式ヘッド部の一となる。これにより、拡大観察システムで使用する交換可能なカメラ乃至レンズの一として、SEMや光学レンズ等のヘッド部分を選択的に装着し、所望の用途に応じた適切な観察手段を接続して観察を行うことが可能となり、拡大観察の利用範囲が光学系のみならず、電子顕微鏡系等に拡張でき、様々な拡大観察が実現可能となる。 Of the observation means 10, the optical imaging means 12 is removed from the magnification observation apparatus 100 constituting the SEM and connected to a digital microscope stand ST as shown in FIG. It is also possible to observe the sample placed on the substrate. From the viewpoint of a magnification observation system such as a digital microscope using an optical lens, this configuration can also be regarded as being capable of connecting an electron beam imaging means 11 such as an SEM as an interchangeable head unit. That is, in the conventional digital microscope, only the optical observation means can be connected as the camera unit or the lens unit as in the stand type camera unit shown in FIG. Such an electron beam imaging unit 11 can be connected, and the optical system imaging unit 12 can be used as a camera unit for imaging an optical image in the sample chamber 21 provided with the electron beam imaging unit 11. In this case, the magnifying observation apparatus 100 itself provided with the electron beam imaging means 11 in FIG. 9 is one of the interchangeable head parts of the magnifying observation system. As a result, as an interchangeable camera or lens used in the magnification observation system, a head part such as an SEM or an optical lens is selectively mounted, and observation is performed by connecting an appropriate observation means according to a desired application. This makes it possible to extend the range of use of magnification observation not only to an optical system but also to an electron microscope system and the like, thereby realizing various magnification observations.
一方、電子線撮像手段11を備える拡大観察装置を主としてみれば、これにデジタルマイクロスコープを付加したものと捉えることもできる。いずれにしても、同一の試料に対して、光学画像と電子顕微鏡画像とを撮像できるという利点が得られる。特に、同一の視野で同一の倍率にて、異なる観察手段で取得されたこれらの画像を対比できることは、各観察像の利点を生かした種々の観点からの観察を可能とでき、拡大観察で得られる情報量を飛躍的に増大できる。
(観察手段10)
On the other hand, if the magnification observation apparatus provided with the electron beam imaging means 11 is mainly viewed, it can be considered that a digital microscope is added thereto. In any case, there is an advantage that an optical image and an electron microscope image can be taken with respect to the same sample. In particular, the ability to compare these images acquired by different observation means with the same magnification in the same field of view enables observation from various viewpoints that take advantage of each observation image, and is obtained through magnified observation. The amount of information that can be obtained can be dramatically increased.
(Observation means 10)
この拡大観察装置は、試料室21内の試料を観察する観察手段10を複数備えている。図2Aに示す拡大観察装置100では、第一の観察手段として電子顕微鏡画像を撮像可能な電子線撮像手段11を、第二の観察手段として光学画像を撮像可能な光学系撮像手段12を、各々胴部24から突出させる姿勢に固定している。各撮像手段は、使用/非使用を後述する表示切替手段36で切り替え可能に構成されている。図2Aの例では、胴部24の円筒状側面に表示切替手段36として押しボタンを設けている。また各撮像手段は、交互に使用する他、同時に使用するよう構成してもよい。さらに図2Aの例では、電子線撮像手段11の右側に光学系撮像手段12を配置しているが、これらの配置を入れ換えても同様の効果が得られることはいうまでもない。
(倍率調整手段)
This magnification observation apparatus includes a plurality of observation means 10 for observing the sample in the sample chamber 21. In the magnifying observation apparatus 100 shown in FIG. 2A, an electron beam imaging unit 11 that can capture an electron microscope image as a first observation unit, and an optical system imaging unit 12 that can capture an optical image as a second observation unit, respectively. The posture is fixed to project from the body portion 24. Each imaging unit is configured to be switched by a display switching unit 36, which will be described later. In the example of FIG. 2A, a push button is provided as the display switching means 36 on the cylindrical side surface of the trunk portion 24. Further, the image pickup means may be configured to be used simultaneously or alternately. Further, in the example of FIG. 2A, the optical system imaging unit 12 is arranged on the right side of the electron beam imaging unit 11, but it goes without saying that the same effect can be obtained even if these arrangements are replaced.
(Magnification adjustment means)
また各観察手段10は、拡大倍率を各々調整するための倍率調整手段を備える。具体的には、電子線撮像手段11は、電子顕微鏡倍率を調整するための電子顕微鏡倍率調整手段68を備え、一方光学系撮像手段12は、光学倍率を調整するための光学倍率調整手段95を備える。各倍率調整手段は、例えば図2Aに示すように各々の鏡筒の外周に回転自在に設けられたリングを回転させることで、倍率を調整する。特に電子顕微鏡倍率調整手段68を、光学倍率調整手段95と同様、鏡筒周囲で回転するリング状に構成することで、各観察手段の倍率調整の操作感を統一し、優れたユーザインターフェースが提供される。また各リングの表面には滑り止め加工を設けることが好ましい。電子顕微鏡倍率調整手段68で調整可能な倍率範囲としては、例えば20倍〜10000倍とする。また、光学倍率調整手段95で調整可能な倍率範囲としては、例えば50倍〜500倍とする。さらに光学ズームにデジタルズームを併用することで、より高倍率の画像を得ることもできる。
(焦点調整手段)
Each observation unit 10 includes a magnification adjustment unit for adjusting each magnification. Specifically, the electron beam imaging unit 11 includes an electron microscope magnification adjusting unit 68 for adjusting the electron microscope magnification, while the optical system imaging unit 12 includes an optical magnification adjusting unit 95 for adjusting the optical magnification. Prepare. For example, as shown in FIG. 2A, each magnification adjusting unit adjusts the magnification by rotating a ring rotatably provided on the outer periphery of each lens barrel. In particular, the electron microscope magnification adjustment means 68 is configured in a ring shape that rotates around the lens barrel, like the optical magnification adjustment means 95, thereby unifying the operational feeling of magnification adjustment of each observation means and providing an excellent user interface. Is done. Moreover, it is preferable to provide anti-slip processing on the surface of each ring. The magnification range that can be adjusted by the electron microscope magnification adjusting means 68 is, for example, 20 times to 10000 times. The magnification range that can be adjusted by the optical magnification adjusting means 95 is, for example, 50 to 500 times. Further, by using a digital zoom together with an optical zoom, an image with a higher magnification can be obtained.
(Focus adjustment means)
さらに各観察手段10は、各々の光軸に沿って焦点距離を調整するための焦点調整手段を備えてもよい。例えば電子線撮像手段11は、その光軸に沿って焦点距離を調整するための顕微鏡焦点調整手段37を、光学系撮像手段12は、その光軸に沿って焦点距離を調整するための光学焦点調整手段38を、各々備えることができる。光学焦点調整手段38は、光学レンズ自体を機械的に光軸方向に上下させて焦点位置を調整する。図2Aの例では、焦点調整手段として、各観察手段の近傍に、ダイヤル式の摘みを各々設けており、摘みの回転量で焦点位置を調整できる。なお電子線撮像手段11で、電子顕微鏡画像を撮像する際の、電子銃から電子線を照射する軸を、本明細書においては「光軸」と呼ぶ。 Further, each observation unit 10 may include a focus adjustment unit for adjusting the focal length along each optical axis. For example, the electron beam imaging means 11 is a microscope focus adjustment means 37 for adjusting the focal length along the optical axis, and the optical system imaging means 12 is an optical focus for adjusting the focal length along the optical axis. Each adjustment means 38 can be provided. The optical focus adjusting means 38 adjusts the focal position by mechanically moving the optical lens itself up and down in the optical axis direction. In the example of FIG. 2A, as the focus adjusting means, dial type knobs are provided in the vicinity of each observation means, and the focal position can be adjusted by the rotation amount of the knob. In addition, in this specification, the axis | shaft which irradiates an electron beam from an electron gun at the time of imaging an electron microscope image with the electron beam imaging means 11 is called an "optical axis."
なお電子線撮像手段11に光学系撮像手段12を併用することで、色情報のないモノクロ画像が中心となる電子顕微鏡画像に対し、色情報を含むカラー画像の光学画像を取得できる。光学系撮像手段12には、可視光や紫外光等を利用した可視光観察像の他、赤外線カメラによる赤外線観察像も利用できる。また、光学画像の色情報に基づいて電子顕微鏡画像を着色することも可能である。例えば電子顕微鏡画像に光学画像を合成して、高倍率、高精度のカラー画像を得ることができる(詳細は後述)。
(拡大観察装置100)
By using the optical imaging unit 12 together with the electron beam imaging unit 11, an optical image of a color image including color information can be acquired with respect to an electron microscope image centered on a monochrome image without color information. In addition to the visible light observation image using visible light, ultraviolet light, or the like, the optical imaging means 12 can also use an infrared observation image by an infrared camera. It is also possible to color the electron microscope image based on the color information of the optical image. For example, an optical image can be combined with an electron microscope image to obtain a color image with high magnification and high accuracy (details will be described later).
(Magnification observation apparatus 100)
次に、拡大観察装置100の概要を説明する。拡大観察装置100の外観は、図2A〜図4等に示すように、円筒状のチャンバユニット14に、箱形の減圧ユニット15を連結した形状となる。チャンバユニット14は、図4に示すように平板状の水平板を構成するベース部22に載置される。ベース部22の上面には、固定板23を垂直姿勢に突出させるよう固定している。この固定板23は、胴部24の一方の開口端を閉塞する端面板として機能する。また固定板23の背面には減圧ユニット15に固定されている。さらに固定板23の前面には、胴部24を回転させるための回動手段30を備えている。図4の構成においては、固定板23は、回動手段30を介して胴部24の片側端面を気密に閉塞して、試料室21の減圧状態を維持しつつ、同時に胴部24を回転自在としている。胴部24の回転を許容するため、固定板23は、胴部24をベース部22上に片持ちで保持しつつ、ベース部22上に浮かせるよう離間しており、ベース部22との胴部24との間には隙間が設けられる。さらに胴部24の開口端縁も、固定板23と非接触として、胴部24の回転を阻害しないように隙間を設けている。またこのような片持ち式の支持構造は、胴部24の一方の端面を蓋部27で開閉自在とし、他方の端面を回動手段を介して固定板23に連結して、試料室21の開閉と回転とを両立できる。 Next, an outline of the magnification observation apparatus 100 will be described. As shown in FIGS. 2A to 4 and the like, the external appearance of the magnification observation apparatus 100 is a shape in which a box-shaped decompression unit 15 is connected to a cylindrical chamber unit 14. As shown in FIG. 4, the chamber unit 14 is placed on a base portion 22 constituting a flat horizontal plate. A fixing plate 23 is fixed to the upper surface of the base portion 22 so as to protrude in a vertical posture. The fixing plate 23 functions as an end face plate that closes one open end of the body portion 24. Further, the back surface of the fixed plate 23 is fixed to the decompression unit 15. Further, on the front surface of the fixed plate 23, a rotating means 30 for rotating the trunk portion 24 is provided. In the configuration of FIG. 4, the fixing plate 23 hermetically closes one end face of the barrel portion 24 via the rotating means 30, and maintains the reduced pressure state of the sample chamber 21, while simultaneously rotating the barrel portion 24. It is said. In order to allow rotation of the body part 24, the fixing plate 23 is separated so as to float on the base part 22 while holding the body part 24 on the base part 22 in a cantilever manner. There is a gap between the two. Further, the opening edge of the body part 24 is also not in contact with the fixing plate 23 and is provided with a gap so as not to hinder the rotation of the body part 24. In addition, such a cantilevered support structure allows one end surface of the body portion 24 to be freely opened and closed by the lid portion 27 and the other end surface to be connected to the fixing plate 23 via a rotating means, so that the sample chamber 21 Both opening and closing and rotation can be achieved.
チャンバユニット14は胴部24と一対の端面板で構成され、拡大観察装置100の本体部となる。胴部24は、その外形を略円筒状としている。胴部24の内部空間は2枚の端面板で気密に閉塞され、減圧可能な試料室21を構成する。端面板の一方は開閉式の蓋部27とし、他方は胴部24に固定される固定板23となって試料室21を気密に閉塞する。固定板23には図5の断面図に示すように、減圧ユニット15に試料室21内の空気を吸引するための吸引口25が開口されている。さらに固定板23には、後述する二次電子検出器61、試料室内観察手段13等が設けられている。
(減圧ユニット15)
The chamber unit 14 includes a body portion 24 and a pair of end face plates, and serves as a main body portion of the magnification observation apparatus 100. The body 24 has a substantially cylindrical outer shape. The internal space of the body portion 24 is hermetically closed by two end plates, and constitutes a sample chamber 21 that can be decompressed. One end face plate serves as an openable / closable lid portion 27, and the other serves as a fixing plate 23 fixed to the body portion 24 to airtightly close the sample chamber 21. As shown in the cross-sectional view of FIG. 5, the fixing plate 23 has a suction port 25 for sucking air in the sample chamber 21 into the decompression unit 15. Further, the fixed plate 23 is provided with a secondary electron detector 61, a sample chamber observation means 13, and the like which will be described later.
(Decompression unit 15)
試料室21は、吸引口25を介して減圧ユニット15と接続される。減圧ユニット15は排気系を構成し、加速電子の電子線が気体成分通過中に極力エネルギーを失うことなく試料に到達するよう、減圧環境を実現する。減圧ユニット15には、ロータリーポンプ、油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプ(Turbo-Molecular Pump:TPM)等が利用でき、高真空から低真空排気まで所望の真空度に調整できる。真空度の調整可能範囲としては、例えば10-6Torr〜10-10Torrとする。この減圧ユニット15はチャンバユニット14の背面に気密に連結されている。なお吸引口25は、固定部分である固定板23に設けることが好ましいが、後述する回転部分側に形成しても良いことはいうまでもない。
(減圧ユニット操作パネル16)
The sample chamber 21 is connected to the decompression unit 15 via the suction port 25. The decompression unit 15 constitutes an exhaust system, and realizes a decompression environment so that the electron beam of accelerated electrons reaches the sample without losing energy as much as possible while passing the gas component. As the decompression unit 15, a rotary pump, an oil diffusion pump, a turbo-molecular pump (TPM) or the like can be used, and a desired degree of vacuum can be adjusted from high vacuum to low vacuum exhaust. The adjustable range of the degree of vacuum is, for example, 10 −6 Torr to 10 −10 Torr. The decompression unit 15 is airtightly connected to the back surface of the chamber unit 14. The suction port 25 is preferably provided on the fixed plate 23 which is a fixed portion, but it goes without saying that the suction port 25 may be formed on the rotating portion side described later.
(Decompression unit operation panel 16)
また減圧ユニット15は、減圧ユニットの動作を操作するための減圧ユニット操作パネル16を設ける。図2Aの例では、胴部24の脇に減圧ユニット操作パネル16を設けており、ボタン操作で真空引きや大気導入の開始を操作する。また減圧ユニット操作パネル16は、真空引きの動作中や動作完了を示すためのインジケータを設けている。この例ではインジケータとして2つのLEDを設けており、点灯パターンの組み合わせで試料室21の状態を、大気状態、真空引き中、真空状態、大気導入中の4つに区分して表示する。
(脚部26)
The decompression unit 15 is provided with a decompression unit operation panel 16 for operating the operation of the decompression unit. In the example of FIG. 2A, a decompression unit operation panel 16 is provided on the side of the body 24, and a vacuum operation or start of air introduction is operated by a button operation. In addition, the decompression unit operation panel 16 is provided with an indicator for indicating the completion of the vacuuming operation or the operation. In this example, two LEDs are provided as indicators, and the state of the sample chamber 21 is divided into four states, that is, an atmospheric state, a vacuuming state, a vacuum state, and an air introduction state by a combination of lighting patterns.
(Leg 26)
またこの拡大観察装置100は、ベース部22の底面の四隅から脚部26を突出させている。脚部26を介して、拡大観察装置100は接地面に水平に載置される。このため脚部26は、各々の高さを調整できる調整手段を設けることが好ましい。これにより、接地面の傾斜によらず水平姿勢に試料台33を維持して、安定して拡大観察を行える利点が得られる。調整手段は、例えばネジの進行によってその突出量を調整できる機構等、既知の構成が適宜利用できる。図4の側面図に示す例では、脚部26はチャンバユニット14側のベース部22に設けられている。ただ、減圧ユニット15に脚部を設けてもよい。
(胴部24)
Further, the magnification observation apparatus 100 has leg portions 26 protruding from the four corners of the bottom surface of the base portion 22. The magnifying observation device 100 is placed horizontally on the ground surface via the legs 26. For this reason, it is preferable that the leg part 26 is provided with the adjustment means which can adjust each height. As a result, there is an advantage in that the specimen stage 33 is maintained in a horizontal posture regardless of the inclination of the ground contact surface, and the enlarged observation can be stably performed. As the adjusting means, for example, a known configuration such as a mechanism capable of adjusting the protruding amount by the progress of a screw can be used as appropriate. In the example shown in the side view of FIG. 4, the leg portion 26 is provided on the base portion 22 on the chamber unit 14 side. However, the decompression unit 15 may be provided with legs.
(Torso 24)
胴部24は中空の円筒状で、その両端面を端面板で封止して気密な試料室21を構成する。また端面板の少なくともいずれか一方は、開閉自在な蓋部27とする。胴部24の円筒状側面には、光学系撮像手段12と電子線撮像手段11が装着される。具体的には、第一の位置41に電子線撮像手段11が、第一の位置41と離間した第二の位置42に光学系撮像手段12が、各々装着されている。 The body portion 24 has a hollow cylindrical shape, and both end surfaces thereof are sealed with end face plates to form an airtight sample chamber 21. At least one of the end face plates is a lid part 27 that can be freely opened and closed. The optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 are mounted on the cylindrical side surface of the body portion 24. Specifically, the electron beam imaging unit 11 is mounted at the first position 41, and the optical system imaging unit 12 is mounted at the second position 42 separated from the first position 41.
光学系撮像手段12と電子線撮像手段11は、各々内部にレンズを内蔵する筒状に構成されている。光学系撮像手段12は、筒状とした光学レンズ鏡筒の内部に光学レンズが複数枚組み込まれている。同様に電子線撮像手段11も、電子レンズ鏡筒の内部に電子レンズが組み込まれている。光学系撮像手段12と電子線撮像手段11は、図3の断面図に示すように、内部を円筒状とした試料室21の中心軸から半径方向に突出する姿勢で、胴部24の外面に固定されている。言い換えると各観察手段10の電子レンズ鏡筒及び光学レンズ鏡筒は、各々回転中心に向かう姿勢に固定されており、電子線撮像手段11の電子銃47の光軸と光学系撮像手段12の光軸は、回動手段30の回転軸を中心として径方向に放射状に延長されている。
(蓋部27)
The optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 are each configured in a cylindrical shape with a built-in lens. The optical imaging unit 12 has a plurality of optical lenses incorporated in a cylindrical optical lens barrel. Similarly, the electron beam imaging means 11 has an electron lens incorporated in the electron lens barrel. As shown in the sectional view of FIG. 3, the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 are disposed on the outer surface of the body portion 24 in a posture protruding radially from the central axis of the sample chamber 21 having a cylindrical interior. It is fixed. In other words, the electron lens barrel and the optical lens barrel of each observation unit 10 are fixed in a posture toward the center of rotation, and the optical axis of the electron gun 47 of the electron beam imaging unit 11 and the light of the optical system imaging unit 12 are fixed. The shaft extends radially in the radial direction about the rotation axis of the rotating means 30.
(Cover 27)
端面板の一方は、開閉自在な蓋部27とする。蓋部27は、胴部24の開口端を閉塞する閉塞板28と、閉塞板28を開放位置、閉塞位置に切り替えるための蓋開閉手段と、閉塞板28を蓋開閉手段上で回転自在に支承蓋する蓋回転軸142と、閉塞板28を調芯するよう保持する保持機構140とを備える。図4の側面図の例では、蓋部27は、胴部24端面を閉塞する円盤状の閉塞板28と、蓋開閉手段として閉塞板28の回転を支承する蓋開閉アーム29で構成される。図4においては左側が正面側であり、この図に示すように、蓋開閉アーム29の下端がベース部22先端にヒンジ部138によりピボット式に軸支されており、蓋開閉アーム29を倒すことで閉塞板28が下方向に開放され、蓋開閉アーム29を直立させて閉塞板28を胴部24端面に位置させて閉塞する。閉塞板28を開放した状態で、ユーザは試料室21内に備えられた試料台33上に試料を載置できる。図6に示す例では、閉塞板28の中心を軸支する蓋開閉アーム29を、ベース部22の先端にヒンジ部138により折曲自在に固定している。これにより、蓋開閉アーム29を手前に倒して閉塞板28を開放位置とできる。この構造によれば、閉塞板28を胴部24に密着させて回転させつつ、ヒンジ部138を閉塞板28の下方に固定することで、閉塞板28の開閉方向は胴部24の回転位置に依らず、下方向となるように一定とできる。 One end face plate is a lid 27 that can be freely opened and closed. The lid portion 27 includes a closing plate 28 that closes the opening end of the body portion 24, lid opening / closing means for switching the closing plate 28 to the open position and the closing position, and the closing plate 28 supported rotatably on the lid opening / closing means. A lid rotating shaft 142 for covering and a holding mechanism 140 for holding the closing plate 28 so as to be aligned are provided. In the example of the side view of FIG. 4, the lid portion 27 includes a disk-like closing plate 28 that closes the end surface of the body portion 24, and a lid opening / closing arm 29 that supports the rotation of the closing plate 28 as lid opening / closing means. In FIG. 4, the left side is the front side. As shown in FIG. 4, the lower end of the lid opening / closing arm 29 is pivotally supported by the hinge portion 138 at the distal end of the base portion 22. Thus, the closing plate 28 is opened downward, the lid opening / closing arm 29 is erected, and the closing plate 28 is positioned on the end face of the trunk portion 24 and closed. With the closing plate 28 opened, the user can place the sample on the sample stage 33 provided in the sample chamber 21. In the example shown in FIG. 6, a lid opening / closing arm 29 that pivotally supports the center of the closing plate 28 is fixed to the tip of the base portion 22 by a hinge portion 138 so as to be bent. As a result, the lid opening / closing arm 29 can be tilted forward to bring the closing plate 28 into the open position. According to this structure, the hinge plate 138 is fixed below the closing plate 28 while rotating the closing plate 28 in close contact with the body portion 24, so that the opening / closing direction of the closing plate 28 is set to the rotational position of the body portion 24. Regardless, it can be constant so as to be downward.
さらに胴部24の端面を蓋部27で開閉式とすることで、試料室21内部を大きく開放でき、サイズの大きな試料でも容易にセットできる利点も得られる。特に試料台33を傾斜させない構成と相俟って、試料を単に試料台33上に載置するだけで済み、試料を試料台33上で滑らないように固定する必要がないため、試料の出し入れ、設置作業を極めて簡単にできるという優れた利点が得られる。 Furthermore, by making the end surface of the trunk portion 24 openable and closable by the lid portion 27, the inside of the sample chamber 21 can be greatly opened, and an advantage that even a large sample can be easily set is obtained. In particular, in combination with the configuration in which the sample stage 33 is not inclined, the sample only needs to be placed on the sample stage 33, and it is not necessary to fix the sample so as not to slide on the sample stage 33. An excellent advantage is obtained that the installation work can be extremely simplified.
なお、試料台への載置を容易にするために、蓋部を開放した状態で試料台33を手前に引き出すスライド式に構成してもよく(例えば、後述する図16A、図16B参照)、これによって試料台33へのユーザのアクセスが容易となる反面、引き出し構造が必要となる上、蓋部の前面に蓋部をスライドさせるための空間を確保する必要がある。蓋部27を含め端面板や胴部24は、高真空を維持できる十分な耐性を備える部材で構成される。
(固定部分)
In addition, in order to facilitate placement on the sample stage, it may be configured as a slide type in which the sample stage 33 is pulled out toward the front side with the lid part opened (see, for example, FIGS. 16A and 16B described later), This facilitates user access to the sample stage 33, but requires a pull-out structure, and also requires a space for sliding the lid on the front surface of the lid. The end face plate and the trunk portion 24 including the lid portion 27 are formed of members having sufficient resistance to maintain a high vacuum.
(Fixed part)
胴部24は、円筒状側面の少なくとも一部を回動手段30で回転可能としている。このため、胴部24及び端面板は、胴部24の回転運動に伴って回転する回転部分と、回転せず静止状態のままの固定部分とに分けられる。いいかえると、回動手段30によって固定部分と回転部分とに区分される。例えば、試料台33を駆動する試料台駆動手段34である水平面移動機構74及び高さ調整機構80や、蓋部27、試料室内観察手段13、ベース部22及び固定板23等は、固定部分となる。一方、各観察手段10や、これに付随あるいは協働させる照明部の光源ポート97等は、回転部分側に設けられる。
(回動手段30)
The body portion 24 is configured such that at least a part of the cylindrical side surface can be rotated by the rotation means 30. For this reason, the trunk | drum 24 and an end surface board are divided into the rotation part which rotates with the rotational motion of the trunk | drum 24, and the fixed part which does not rotate but remains stationary. In other words, the rotating means 30 separates the fixed portion and the rotating portion. For example, the horizontal movement mechanism 74 and the height adjustment mechanism 80, which are the sample stage drive means 34 for driving the sample stage 33, the lid part 27, the sample chamber observation means 13, the base part 22, the fixing plate 23, and the like are fixed parts. Become. On the other hand, each observation means 10 and the light source port 97 of the illumination unit accompanying or cooperating therewith are provided on the rotating portion side.
(Rotating means 30)
さらに胴部24は、一方の観察手段の光軸の方向を、他方の観察手段の光軸の方向と略一致させるように各観察手段を移動可能な移動手段として、回動手段30を備える。回動手段30は、円筒状胴部24の中心軸を回転軸として、観察手段10を固定した側面を円周に沿って回転させる。このような回動手段30は、例えばベアリングや、胴部24の回転軸方向に設けたギヤを、固定側であるベース部22又は減圧ユニット15側に設けたギヤとの噛合によって回転させる方式が利用できる。また、回動手段30を回転させるために必要な外力すなわち回転の抵抗力は、ユーザが手動で回転できる程度としつつ、観察手段10が所望の位置となるように胴部24を回転させた状態で手を離すと、該姿勢を維持できる程度の抵抗力を備えることが好ましい。このような回転の抵抗力乃至摩擦力に維持できるよう、ベアリングの油量やギヤのウェイト等を調整する。この構成により、複数の観察手段10を容易に同一の位置に切り替え可能であり、視野の変更等も生じない。また、回動によって観察手段10を傾斜できるので、マルチアングル機構で簡単に高倍率での傾斜観察が可能なるという利点も得られる。 Further, the body 24 includes a rotation unit 30 as a moving unit that can move each observation unit so that the direction of the optical axis of one observation unit substantially coincides with the direction of the optical axis of the other observation unit. The rotation means 30 rotates the side surface to which the observation means 10 is fixed along the circumference, with the central axis of the cylindrical body 24 as the rotation axis. Such a rotation means 30 is a system in which, for example, a bearing or a gear provided in the direction of the rotation axis of the body portion 24 is rotated by meshing with a base portion 22 which is a fixed side or a gear which is provided on the decompression unit 15 side. Available. In addition, the external force necessary for rotating the rotation means 30, that is, the resistance force of rotation, is set so that the user can manually rotate, while rotating the body 24 so that the observation means 10 is at a desired position. When the hand is released, it is preferable to provide a resistance that can maintain the posture. The amount of oil in the bearing, the weight of the gear, and the like are adjusted so that the rotational resistance force or friction force can be maintained. With this configuration, the plurality of observation means 10 can be easily switched to the same position, and the visual field is not changed. Further, since the observation means 10 can be tilted by rotation, there is an advantage that tilt observation at a high magnification can be easily performed with a multi-angle mechanism.
また上述の通り、電子線撮像手段11を回動させる回動面と、光学系撮像手段12を回動させる回動面とは略一致させている。これにより、各撮像手段の光軸が交差する位置となるため、一方の撮像手段を他方の撮像手段の位置まで回動させるだけで、同じ視野の観察画像を取得でき、位置の切り替えによる視野合わせや焦点の調整といった、同じ視野での撮像を行うべく異なる撮像手段に切り替えるためのユーザの操作を極めて容易にできる利点が得られる。 Further, as described above, the rotation surface for rotating the electron beam imaging means 11 and the rotation surface for rotating the optical imaging means 12 are substantially matched. As a result, the optical axes of the respective imaging means intersect with each other. Therefore, by simply rotating one imaging means to the position of the other imaging means, an observation image with the same visual field can be acquired, and visual field alignment by position switching is performed. There is an advantage that the user's operation for switching to a different imaging means to perform imaging in the same field of view, such as adjustment of focus and focus, can be extremely easily performed.
また、回動手段30によって観察手段10を回転させつつ、試料は固定姿勢とするために、試料台33は固定部分側に固定される。図4の例では、この試料台33を駆動する試料台駆動手段34である水平面移動機構74及び高さ調整機構80は、胴部24背面の端面板を通じて固定されている。 Further, the sample stage 33 is fixed to the fixed portion side in order to keep the sample in a fixed posture while rotating the observation unit 10 by the rotating unit 30. In the example of FIG. 4, the horizontal plane moving mechanism 74 and the height adjusting mechanism 80 which are the sample stage driving means 34 for driving the sample stage 33 are fixed through an end face plate on the back surface of the trunk portion 24.
従来は、同一の試料に対して観察手段を切り替えるために、図10〜図12に示すように観察手段10X又は試料台33Xを平行移動させる機構が採用されていた。この構成で傾斜観察を行うには、試料台33X側を回転あるいは傾動させる方式であったため、視点を変更する際、観察手段10Xと試料SAxの位置関係の把握がユーザに容易でなく、移動方向等に混乱を生じる場合が少なからずあった。これに対して本実施の形態では、あくまでも観察対象を固定し、見る側の視点を変更するという自然な形での観察方式としているため、物理的に位置関係の把握が容易であり、視点の移動や変更に際しての調整作業に誤解や混乱が生じ難い、初心者でも理解しやすい、といった利点が得られる。 Conventionally, in order to switch the observation means for the same sample, a mechanism for translating the observation means 10X or the sample stage 33X as shown in FIGS. In order to perform tilt observation with this configuration, the sample stage 33X side is rotated or tilted. Therefore, when changing the viewpoint, it is not easy for the user to grasp the positional relationship between the observation means 10X and the sample SAx, and the moving direction. There were not a few cases that caused confusion. On the other hand, in this embodiment, since the observation method is a natural method in which the observation target is fixed and the viewpoint on the viewing side is changed, it is easy to grasp the positional relationship physically. There are advantages such that misunderstanding and confusion are less likely to occur in adjustment work when moving or changing, and that even beginners can easily understand.
観察手段10である光学系撮像手段12と電子線撮像手段11とは、胴部24側面の回転によって同時に移動できる。光学系撮像手段12と電子線撮像手段11との移動機構を一の回動手段30で共通化することで、2つの観察手段10の移動のための機構を簡素化できる利点が得られる。また回転によって、各観察手段10を同一の位置に容易に切り替え可能であり、試料を回転軸の位置に静止させることで、視野の変更等も生じない。さらに図13の各観察手段10と試料台33との距離を示す模式正面図に示すように、光学系撮像手段12及び電子線撮像手段11の各観察手段10は、回転移動によって、その回転軸に位置する試料までの距離をほぼ一定に維持できるため、一旦焦点距離を調整しておけば、位置を変更しても常にフォーカスを合わせた状態となるため、回転角度すなわち視点のみを変化できるという合焦状態での傾斜観察に好適な環境が実現される。 The optical imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 as the observation unit 10 can be moved simultaneously by the rotation of the side surface of the body 24. By sharing the movement mechanism of the optical imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 with the single rotation unit 30, an advantage that the mechanism for movement of the two observation units 10 can be simplified can be obtained. Further, each observation means 10 can be easily switched to the same position by rotation, and the visual field is not changed by stopping the sample at the position of the rotation axis. Further, as shown in the schematic front view showing the distance between each observation means 10 and the sample stage 33 in FIG. 13, each observation means 10 of the optical system imaging means 12 and the electron beam imaging means 11 is rotated about its rotational axis. Since the distance to the sample located at can be maintained almost constant, once the focal length is adjusted, the focus is always maintained even if the position is changed, so that only the rotation angle, that is, the viewpoint can be changed. An environment suitable for tilt observation in a focused state is realized.
好ましくは、蓋部27は固定部分側に開閉自在に固定する。例えば、図4の側面図に示すように、蓋部27の閉塞板28を胴部24の開放端に着脱自在に装着しつつ、閉塞板28の回転軸を蓋開閉アーム29で支承して、蓋開閉アーム29の下端をベース部22の先端に折曲自在に固定している。これによって、上述の通り胴部24の回転位置によらず蓋部27を開閉する方向を一定に維持できる。この場合、蓋部27は胴部24端面の正面側を閉塞し、背面の端面板は胴部24と一体に固定しつつ、その一部を貫通するように試料台33を駆動する試料台駆動手段34を固定部分である減圧ユニット15に固定している。すなわちこの例では、蓋部27の閉塞板28は、胴部24を閉塞する状態では回転部分と一体となり、蓋開閉アーム29は固定部分に固定されている。
(引張バネ135)
Preferably, the lid portion 27 is fixed to the fixed portion side so as to be freely opened and closed. For example, as shown in the side view of FIG. 4, while attaching the closing plate 28 of the lid portion 27 to the open end of the body portion 24 detachably, the rotation axis of the closing plate 28 is supported by the lid opening / closing arm 29, The lower end of the lid opening / closing arm 29 is fixed to the tip of the base portion 22 so as to be bent. As a result, the direction of opening and closing the lid 27 can be maintained constant regardless of the rotational position of the body 24 as described above. In this case, the lid part 27 closes the front side of the end face of the body part 24, and the end face plate on the back surface is fixed integrally with the body part 24 and the sample stage drive for driving the sample stage 33 so as to penetrate a part thereof. The means 34 is fixed to the decompression unit 15 which is a fixed part. That is, in this example, the closing plate 28 of the lid portion 27 is integrated with the rotating portion when the body portion 24 is closed, and the lid opening / closing arm 29 is fixed to the fixed portion.
(Tension spring 135)
また蓋開閉アーム29とベース部22との折曲部分であるヒンジ部138の近傍には、引張バネ135を設けている。引張バネ135は、ヒンジ部138を折曲しやすくなる方向に付勢している。すなわち、蓋開閉アーム29を開放状態の水平姿勢から、閉塞状態の垂直姿勢に直立させ易くする。さらに引張バネ135は、垂直姿勢とした後も後述する保持機構140のロック状態を解除するロック解除機構として、蓋開閉アーム29を胴部24側に付勢している。 In addition, a tension spring 135 is provided in the vicinity of the hinge portion 138 that is a bent portion between the lid opening / closing arm 29 and the base portion 22. The tension spring 135 biases the hinge portion 138 in a direction that facilitates bending. That is, the lid opening / closing arm 29 is easily set upright from the open horizontal position to the closed vertical position. Further, the tension spring 135 urges the lid opening / closing arm 29 toward the body portion 24 as a lock release mechanism that releases the locked state of the holding mechanism 140 described later even after the vertical posture.
蓋部27を回転部分側に固定すると、胴部24の回転位置によって蓋部27の開閉方向が変化してしまい、ユーザはその都度開閉方向を確認しなければならないという弊害が生じる。また蓋部27が剛性の高い重い金属製の場合は、蓋部27の方向によってはユーザが手動で開閉し難くなったり、開閉を支承するヒンジへの負荷が大きくなることも考えられる。よって、このような開閉姿勢の変化を回避するために、蓋部27の固定位置を固定部分側とすることが有効となる。また、蓋部27を開閉する向きを常に一定方向とすることで、蓋部27の開閉構造を簡素化できる利点も得られる。 If the lid part 27 is fixed to the rotating part side, the opening / closing direction of the lid part 27 changes depending on the rotational position of the body part 24, and the user has to check the opening / closing direction each time. Further, when the lid 27 is made of a heavy metal having high rigidity, it may be difficult for the user to manually open and close depending on the direction of the lid 27, or the load on the hinge that supports the opening and closing may be increased. Therefore, in order to avoid such a change in the opening / closing posture, it is effective to set the fixing position of the lid portion 27 to the fixing portion side. In addition, by always setting the opening / closing direction of the lid portion 27 to be a constant direction, there is an advantage that the opening / closing structure of the lid portion 27 can be simplified.
ただ、本実施の形態は蓋部の開閉方向を限定せず、蓋部を側方に開閉させたり、十分な強度が維持される場合は蓋部を上方向に開閉させる方式を採用することも妨げない。あるいは、蓋部を回転軸方向で装置の外方に移動させるスライド式とすることもできる。この場合は、蓋部は胴部の底面と平行状態を維持したまま、手前に引き出される。またこの構成では、蓋部と同時に試料台を引き出すこともでき、上述のように試料台へのアクセスを容易にできる利点が得られる。また蓋部の開閉方式に依らず、試料台を単独で試料室の外部に引き出し自在としてもよい。試料台を引き出す構成は、例えば試料台及びこれを駆動する試料台駆動手段のアームを手前側に突出自在とすることで実現できる。 However, this embodiment does not limit the opening and closing direction of the lid, and the lid can be opened and closed laterally, or the lid can be opened and closed when sufficient strength is maintained. I do not disturb. Or it can also be set as the slide type which moves a cover part to the outward of an apparatus in the rotating shaft direction. In this case, the lid portion is pulled forward while maintaining a state parallel to the bottom surface of the trunk portion. Further, in this configuration, the sample stage can be pulled out simultaneously with the lid, and the advantage that the access to the sample stage can be easily obtained as described above. In addition, the sample stage may be independently pulled out of the sample chamber regardless of the lid opening / closing method. The configuration for pulling out the sample stage can be realized, for example, by allowing the sample stage and the arm of the sample stage driving means for driving the sample stage to protrude freely.
なお、後述するように試料台は傾動や揺動をしないように水平姿勢を維持しつつ、平面内の移動や回転を可能としているが、本明細書においてこのような試料台を水平姿勢に「固定」するとは、試料台を回転軸回りに胴部に対して揺動、傾斜させないという意味で使用する。すなわち、回転軸の軸方向に試料台をスライドさせることは「固定」の概念に含まれる。
(回動手段の変形例)
As will be described later, the sample stage can be moved and rotated in a plane while maintaining a horizontal posture so that it does not tilt or swing. “Fixed” is used in the sense that the sample stage is not rocked or inclined with respect to the body around the rotation axis. That is, sliding the sample stage in the axial direction of the rotating shaft is included in the concept of “fixed”.
(Modified example of rotating means)
上述した図4の構成を、主に回転部分と固定部分の区分けで示した模式側面図を図14に示す。この構成では、胴部24全体が一方の端面板(図14において右側に位置する背面側)に対して回動し、端面板と胴部24との間に胴部24の回動を行わせるための回動手段30が構成されている。ただ、蓋部や胴部等の回転部分、固定部分の構成例は、このような構成に限られず、種々の形態が利用できる。図15〜図16Bに、変形例に係る回動手段の例を示す。これらの図において、図15は固定部分に蓋部27Bを設けた試料室21Bの模式側面断面図、図16Aは蓋部27Cを試料台33Cと一体とした試料室21Cで蓋部27Cを閉塞した状態を、図16Bは蓋部27Cを開放した状態を、それぞれ示している。なおこれらの図では、説明のため減圧ユニット等の図示を省略している。 FIG. 14 is a schematic side view showing the configuration of FIG. 4 described above mainly by dividing the rotating portion and the fixed portion. In this configuration, the entire body portion 24 rotates with respect to one end face plate (the back side located on the right side in FIG. 14), and the body portion 24 is rotated between the end face plate and the body portion 24. Rotating means 30 is configured for this purpose. However, the configuration examples of the rotating portion and the fixed portion such as the lid portion and the trunk portion are not limited to such a configuration, and various forms can be used. FIGS. 15 to 16B show examples of rotating means according to the modification. In these drawings, FIG. 15 is a schematic side sectional view of a sample chamber 21B provided with a lid portion 27B at a fixed portion, and FIG. 16A is a diagram illustrating a case where the lid portion 27C is closed by a sample chamber 21C in which the lid portion 27C is integrated with the sample stage 33C. FIG. 16B shows a state where the lid 27C is opened. In these drawings, the illustration of the decompression unit and the like is omitted for the sake of explanation.
図15の例では、胴部24の正面側(図において左側)を端面板で閉塞し、背面側(図において右側)に開閉式の蓋部27Bを設けている。この構成では、蓋部27Bは胴部24の回転によって回転しない、固定部分となっている。さらに図16A、図16Bの例では、固定部分に設けた蓋部27Cに、試料台33Cを一体的に固定している。この構成においては、好ましくは図16A、図16Bに示すように、蓋部27Cに試料台33Cを固定し、蓋部27Cを装置背面から引き出すことで、蓋部27Cを開放すると共に、蓋部27Cに固定された試料台33Cも試料室21C外に引き出される。この構成であれば、試料台33Cへのアクセスが容易となり、試料の載置や取り出し、交換作業が容易となる。 In the example of FIG. 15, the front side (left side in the figure) of the body part 24 is closed with an end face plate, and an openable / closable lid part 27B is provided on the back side (right side in the figure). In this configuration, the lid portion 27 </ b> B is a fixed portion that does not rotate due to the rotation of the body portion 24. Further, in the example of FIGS. 16A and 16B, the sample stage 33C is integrally fixed to the lid portion 27C provided in the fixed portion. In this configuration, preferably, as shown in FIGS. 16A and 16B, the sample stage 33C is fixed to the lid portion 27C, and the lid portion 27C is pulled out from the back of the apparatus, thereby opening the lid portion 27C and the lid portion 27C. The sample stage 33C fixed to the sample chamber 21C is also pulled out of the sample chamber 21C. With this configuration, the sample table 33C can be easily accessed, and the sample can be placed, taken out, and replaced easily.
また図14及び図15の例では、胴部の全体を回転させているが、胴部の一部のみを回転させるような構造とすることもできる。例えば図17の斜視図に示すように胴部24Dを2つに分け、端面板の一方側(図において右側の背面側)を固定部分(図中斜線で示す)とし、他方(正面側)側を回転部分とすることで、円筒状側面の一部(正面側)を回転させている。また図18の斜視図の例では、胴部24Eを3分割し、両端面を固定部分(図中斜線で示す)とし、側面の中間部分である、観察手段10を固定した一部のみを摺動させる構成としている。これによって、端面板や蓋部27Eを固定部分側とでき、特に蓋部27Eの開閉構造を容易にできる利点が得られる。 Further, in the example of FIGS. 14 and 15, the entire body portion is rotated, but a structure in which only a part of the body portion is rotated may be employed. For example, as shown in the perspective view of FIG. 17, the body 24D is divided into two parts, and one side of the end plate (the back side on the right side in the figure) is a fixed part (shown by hatching in the figure), and the other (front side) side As a rotating part, a part of the cylindrical side surface (front side) is rotated. In the example of the perspective view of FIG. 18, the body 24E is divided into three parts, both end surfaces are fixed portions (indicated by hatching in the figure), and only a part of the side surface intermediate portion where the observation means 10 is fixed is slid. It is configured to move. Thereby, the end face plate and the lid portion 27E can be provided on the fixed portion side, and in particular, an advantage that the opening / closing structure of the lid portion 27E can be easily obtained.
なおこのような構成において、端面板や胴部24の一部に固定部分を設ける場合、この固定部分に、試料台33を駆動させる試料台駆動手段34を支持させる。具体的には、図4等に示すように、端面板に開口を設け、開口の内側であって固定板23上に試料台33を駆動する試料台駆動手段34を設けている。すなわち固定部分である開口内から試料台駆動手段34のアームを試料室21内に挿入し、アームの先端に試料台33をX、Y、Z方向に駆動させる状態に支持する。また図18の例では、他の固定部分である正面側の端面板に試料台駆動手段34を設けてもよい。あるいは、胴部24及び両端面板を、これらを支持するベース部22上にて回転軸回りに回転自在に支承させてもよい。この場合は、端面板の一部のみに試料台33を支持させることができる。 In such a configuration, when a fixed portion is provided on a part of the end face plate or the body portion 24, the sample table driving means 34 for driving the sample table 33 is supported by the fixed portion. Specifically, as shown in FIG. 4 and the like, an opening is provided in the end face plate, and a sample stage driving means 34 for driving the sample stage 33 on the fixed plate 23 inside the opening is provided. That is, the arm of the sample stage driving means 34 is inserted into the sample chamber 21 from the opening which is a fixed portion, and the sample stage 33 is supported at the tip of the arm so as to be driven in the X, Y, and Z directions. In the example of FIG. 18, the sample stage driving means 34 may be provided on an end plate on the front side that is another fixed portion. Alternatively, the body portion 24 and the both end face plates may be supported so as to be rotatable around the rotation axis on the base portion 22 that supports them. In this case, the sample stage 33 can be supported by only a part of the end face plate.
なお、いずれの構成においても回動手段が回転しても試料室21内の減圧状態が維持できるよう、気密を維持したまま回動できる構造が求められる。特に胴部24は複数の観察手段10を備え相当の重量がある上、固定板23で片持ち姿勢にて回転させるため、十分な機械的強度も求められる。そこで図4に示す例では、端面板を構成する固定板23と胴部24との間の回転面において、ベアリングとして回転精度が高くかつ荷重負荷耐性に優れたクロスローラベアリング31を使用している。さらに回転面での気密性を維持するため、Oリング32を介在させている。これにより、胴部24内部の試料室21の気密性を維持しつつ、安定的な回転機構が実現できる。
(回動手段の気密封止機構)
In any configuration, there is a demand for a structure that can be rotated while maintaining hermeticity so that the reduced pressure state in the sample chamber 21 can be maintained even when the rotating means rotates. In particular, the body portion 24 is provided with a plurality of observation means 10 and has a considerable weight and is rotated in a cantilever posture by the fixing plate 23, so that sufficient mechanical strength is also required. Therefore, in the example shown in FIG. 4, a cross roller bearing 31 having high rotational accuracy and excellent load load resistance is used as a bearing on the rotational surface between the fixed plate 23 and the body portion 24 constituting the end face plate. . Further, an O-ring 32 is interposed in order to maintain airtightness on the rotating surface. Thereby, a stable rotation mechanism can be realized while maintaining the airtightness of the sample chamber 21 inside the trunk portion 24.
(Airtight sealing mechanism of the rotating means)
また一方、閉塞板28を閉塞位置として試料室21内を減圧すると、減圧による試料室21内外の圧力差によって閉塞板28は胴部側に吸引され、引き寄せられることになる。この結果、図19に示すように、回動手段の気密封止する界面に配置されたOリング32が挿入溝136のテーパ壁面137で変形されて、この部分の気密性が達成されつつ、回動手段による回動面の摩擦力を抑制できる。 On the other hand, when the inside of the sample chamber 21 is depressurized by using the closing plate 28 as the closing position, the closing plate 28 is sucked and pulled toward the body due to the pressure difference between the inside and outside of the sample chamber 21 due to the reduced pressure. As a result, as shown in FIG. 19, the O-ring 32 disposed at the airtightly sealing interface of the rotating means is deformed by the tapered wall surface 137 of the insertion groove 136, and the airtightness of this portion is achieved, while the rotation is achieved. The frictional force of the rotating surface by the moving means can be suppressed.
従来の構造ではOリングを配置するため、図20に示すように、気密封止する界面に垂直な壁面を有する凹状の挿入溝136xを形成していた。この構造では、挿入溝136に配置された真空密閉用のOリング32xを上下方向から狭持して潰すため、接触面積が大きくなり、その分相当な摩擦力が発生して、回動手段による回転の抵抗力が大きくなるという問題があった。 In the conventional structure, in order to arrange the O-ring, a concave insertion groove 136x having a wall surface perpendicular to the interface to be hermetically sealed is formed as shown in FIG. In this structure, the vacuum sealing O-ring 32x arranged in the insertion groove 136 is crushed by sandwiching it in the vertical direction, so that the contact area increases, and a corresponding frictional force is generated, which is caused by the rotating means. There was a problem that the resistance force of rotation became large.
そこで、このように封止界面でOリングを物理的に狭持して変形させるのでなく、減圧による吸い付きを利用してOリングを変形させ、摩擦抵抗を軽減している。具体的には、図19に示すように、挿入溝136の側面を、Oリング32の外形に沿うように傾斜させたテーパ壁面137としている。また封止界面においてはOリング32の機械的な狭持は、行わないか、あるいは比較的弱い力に止め、減圧時に発生する吸引力でテーパ壁面137にOリング32を密着するよう弾性変形させて、気密性を発揮させる。また封止部材はOリングに代えて、リップパッキン等他の弾性部材を利用できる。
(蓋部の回転軸支承構造)
Therefore, the O-ring is not physically held and deformed at the sealing interface in this way, but the O-ring is deformed by using suction by decompression to reduce the frictional resistance. Specifically, as shown in FIG. 19, the side surface of the insertion groove 136 is a tapered wall surface 137 that is inclined so as to follow the outer shape of the O-ring 32. Further, the mechanical holding of the O-ring 32 is not performed at the sealing interface, or it is stopped by a relatively weak force, and is elastically deformed so that the O-ring 32 is brought into close contact with the tapered wall surface 137 by a suction force generated at the time of decompression. To demonstrate airtightness. The sealing member can be replaced with another elastic member such as a lip packing instead of the O-ring.
(Rotating shaft support structure of the lid)
さらに蓋部27の閉塞板28は、試料室21を気密に閉塞しつつ、胴部24と一体となって回転させる構造が要求される。すなわち、胴部24の回転時に閉塞板28を支承する機構が必要となるが、同時に蓋部27の回転軸を胴部24の回転軸と完全に一致させることは容易でない。すなわち、閉塞板28と胴部24とが一体となって回転するには、胴部24の回転軸と閉塞板28の回転軸が一致していなければならず、そのような姿勢に閉塞板28を正確に保持する必要がある。その一方で、保持する力が強すぎると、蓋部の閉塞板28の回転が阻害されることとなる。特に胴部24の回転に従って閉塞板28も回転するように同調できないと、ギスギス感が生じて回転の動きが悪くなってしまう。いわば正確な位置に閉塞板28を保持しつつも、その位置での回転は許容するという背反する特性が要求される。 Further, the closing plate 28 of the lid portion 27 is required to have a structure that rotates together with the body portion 24 while closing the sample chamber 21 in an airtight manner. That is, a mechanism for supporting the closing plate 28 during rotation of the trunk portion 24 is required, but it is not easy to make the rotation axis of the lid portion 27 coincide with the rotation axis of the trunk portion 24 at the same time. That is, in order for the closing plate 28 and the body portion 24 to rotate together, the rotation axis of the body portion 24 and the rotation axis of the closing plate 28 must coincide with each other. Need to be kept accurate. On the other hand, if the holding force is too strong, the rotation of the closing plate 28 of the lid portion is hindered. In particular, if the closing plate 28 cannot be synchronized so as to rotate in accordance with the rotation of the body portion 24, a tingling sensation will occur and the rotational movement will deteriorate. In other words, a contradictory characteristic is required in which the closing plate 28 is held at an accurate position, but rotation at that position is allowed.
一方、閉塞板の開閉機構を回転部分側に設ければ、このような問題は生じないものの、図21A、図21Bに示すように蓋28xの開閉の方向が真空チャンバ24xの回転位置によって変化するという問題があった。この構成で常に一定の方向に蓋28xを開閉させようとすれば、真空チャンバ24xを必ず所定の回転位置に一旦戻した状態で蓋28xを開閉させる必要があり、使い勝手が悪くなる。特に、従来のように試料台側を傾斜させて傾斜観察を行う構成では、このような胴部の回転作業自体が本来不要であったため、胴部側を回転式とした構成においては一層使い勝手を悪くする印象が強くなる。また一方で、試料台を傾斜させずに水平姿勢に維持する構成においては、胴部の回転位置に依らず試料台が常時水平姿勢であるため、尚更胴部を所定位置(例えば正面観察の姿勢)に戻す必然性は低い。さらに一方、胴部に閉塞板の開閉機構を設けると、閉塞板を開放した状態ではその重量によって閉塞板が不安定な状態となり、胴部を不用意に回転できなくなるため、試料を試料台に載置して傾斜観察の視野確認を表示手段で確認しながら載置位置を調整することが困難になるという問題もあった。 On the other hand, if the closing plate opening / closing mechanism is provided on the rotating portion side, such a problem does not occur, but the opening / closing direction of the lid 28x varies depending on the rotation position of the vacuum chamber 24x as shown in FIGS. 21A and 21B. There was a problem. If the lid 28x is always opened and closed in a certain direction with this configuration, it is necessary to open and close the lid 28x in a state where the vacuum chamber 24x is always returned to a predetermined rotational position, which deteriorates usability. In particular, in the conventional configuration in which the sample stage side is tilted and the tilt observation is performed, such a rotating operation of the body itself is not necessary. The impression of worsening becomes stronger. On the other hand, in the configuration in which the sample stage is maintained in a horizontal position without being inclined, the sample stage is always in a horizontal position regardless of the rotation position of the body part. The necessity to return to) is low. On the other hand, if the body is provided with an opening / closing mechanism for the closing plate, the weight of the closing plate becomes unstable when the closing plate is opened, and the body cannot be rotated carelessly. There is also a problem that it is difficult to adjust the placement position while confirming the visual field confirmation of the tilt observation with the display means.
さらに閉塞板を引き出し式に開閉する構成も考えられるが、この構成では図22に示すように、手前側に蓋28yを引き出すためのスペースを確保しなければならない。またこの場合は、蓋28yの背面に試料台33yが固定されるため、蓋28yを開放した状態では試料台33yも手前に移動される結果、光学系撮像手段で試料を観察できなくなり、試料の載置位置を光学系撮像手段で確認しながら調整することができないという問題がある。 Furthermore, a configuration is also conceivable in which the closing plate is opened and closed in a pull-out manner. However, in this configuration, as shown in FIG. In this case, since the sample stage 33y is fixed to the back surface of the lid 28y, the sample stage 33y is also moved forward when the lid 28y is opened. As a result, the sample cannot be observed by the optical imaging means, There is a problem that the mounting position cannot be adjusted while confirming with the optical imaging means.
したがって、このような不利益を生じさせずに、胴部の回転位置に依らず閉塞板の開閉方向を常時一定に維持するには、閉塞板の開閉機構を回転部分でなく固定部分側に設ける必要がある。ただ、この構造を採用すると上述の通り、回転軸の支承部分で、回転の軸合わせと回転の容易さを両立させることが困難になるという問題があった。 Therefore, in order to maintain the opening / closing direction of the closing plate constantly regardless of the rotational position of the body without causing such disadvantages, the opening / closing mechanism of the closing plate is provided not on the rotating portion but on the fixed portion side. There is a need. However, when this structure is adopted, as described above, there is a problem that it is difficult to achieve both rotation alignment and ease of rotation at the support portion of the rotation shaft.
そこで本実施の形態では、蓋部の蓋回転軸142を保持、開放する保持機構140を設けることで、このような位置決め保持と回転の抵抗力低減という矛盾する特性を両立させている。以下、蓋回転軸142と保持機構140の詳細を、図23A及び図23Bに基づいて説明する。これらの図において、図23Aは開放位置における蓋回転軸142のロック状態を、図23Bは閉塞位置における蓋回転軸142のロック解除状態を、各々示している。
(蓋回転軸142)
Therefore, in the present embodiment, by providing the holding mechanism 140 that holds and opens the lid rotation shaft 142 of the lid portion, the contradictory characteristics of such positioning and holding and reduction of the rotational resistance force are compatible. Hereinafter, details of the lid rotation shaft 142 and the holding mechanism 140 will be described with reference to FIGS. 23A and 23B. In these drawings, FIG. 23A shows the locked state of the lid rotating shaft 142 in the open position, and FIG. 23B shows the unlocked state of the lid rotating shaft 142 in the closed position.
(Cover rotation shaft 142)
蓋回転軸142は、閉塞板28を蓋開閉手段で支持しつつ、胴部24の開口端を閉塞した状態では、閉塞板28の回転中心となる。すなわち、固定部分である蓋開閉アーム29と、回転部分である閉塞板28との間に介在して、これらを連結する部材である。
(保持機構140)
The lid rotation shaft 142 is the center of rotation of the closing plate 28 in a state where the opening end of the body portion 24 is closed while the closing plate 28 is supported by the lid opening / closing means. That is, it is a member that is interposed between the lid opening / closing arm 29 that is a fixed portion and the closing plate 28 that is a rotating portion, and connects them.
(Holding mechanism 140)
また保持機構140は、閉塞板28の位置に応じて蓋回転軸142のロック状態と解除とを切り替える部材である。すなわち、閉塞板28が開放位置にあるときは、閉塞板28を所定の姿勢に保持するロック状態となる。所定の姿勢とは、閉塞板28を閉塞位置としたとき、その回転軸が胴部24の回転軸と略一致するように、軸合わせあるいは調芯した姿勢である。すなわち、閉塞板28を開放位置から閉塞位置に移動させたときに回転軸が一致される姿勢に、閉塞板28を位置決めした状態に保持機構140は保持する。さらに閉塞板28が開放位置から閉塞位置に切り替えられると、保持機構140はこのロック状態を解除する。この結果、閉塞板28は胴部24と一体となって回転される。 The holding mechanism 140 is a member that switches between the locked state and the released state of the lid rotating shaft 142 according to the position of the closing plate 28. That is, when the closing plate 28 is in the open position, a locked state is maintained in which the closing plate 28 is held in a predetermined posture. The predetermined posture is a posture in which the shaft is aligned or aligned so that the rotation axis thereof substantially coincides with the rotation axis of the body portion 24 when the closing plate 28 is set to the closing position. That is, the holding mechanism 140 holds the closing plate 28 in a state in which the rotation axis is aligned when the closing plate 28 is moved from the open position to the closed position. Further, when the closing plate 28 is switched from the open position to the closed position, the holding mechanism 140 releases this locked state. As a result, the closing plate 28 is rotated integrally with the body portion 24.
蓋回転軸142と保持機構140の具体例を示す図23A及び図23Bの例では、蓋回転軸142を蓋開閉アーム29の先端から閉塞板28に向かう姿勢に突出させている。また閉塞板28は、蓋回転軸142と面する部位に、これを支承するための軸受凹部143を形成している。軸受凹部143は略凹状で、その開口部の内径を蓋回転軸142よりも大きくしている。このようにして蓋回転軸142と軸受凹部143との間に隙間を設け、これを遊びとすることで閉塞板28の胴部24への固定後の回転を蓋回転軸142で阻害せず、スムーズな回転を実現できる。 In the example of FIGS. 23A and 23B showing specific examples of the lid rotation shaft 142 and the holding mechanism 140, the lid rotation shaft 142 is protruded from the tip of the lid opening / closing arm 29 toward the closing plate 28. Further, the closing plate 28 is formed with a bearing recess 143 for supporting it at a portion facing the lid rotating shaft 142. The bearing concave portion 143 is substantially concave, and the inner diameter of the opening is larger than that of the lid rotating shaft 142. In this way, by providing a gap between the lid rotation shaft 142 and the bearing recess 143 and using this as a play, the lid rotation shaft 142 does not hinder the rotation of the closing plate 28 after being fixed to the body portion 24, Smooth rotation can be realized.
また軸受凹部143の開口部分には、開口端側の内径を狭くし、軸受凹部143の底面側に向かって末広がりに傾斜させた傾斜面144を形成している。図23A及び図23Bの例では、軸受凹部143の開口端部分に、中心を残して開口端を覆うようにストッパ145を固定している。ストッパ145は、蓋開閉アーム29と面する表面側を平板状として後述するコイルスプリング146を支承し易くし、軸受凹部143内部の裏面側を、開口端縁に向かって狭く形成した傾斜面144としている。 In addition, an inclined surface 144 is formed in the opening portion of the bearing recess 143 by narrowing the inner diameter on the opening end side and inclining toward the bottom side of the bearing recess 143. In the example of FIGS. 23A and 23B, a stopper 145 is fixed to the opening end portion of the bearing recess 143 so as to cover the opening end leaving the center. The stopper 145 has a flat surface facing the lid opening / closing arm 29 so that it can easily support a coil spring 146, which will be described later, and a back surface inside the bearing recess 143 is formed as an inclined surface 144 formed narrow toward the opening edge. Yes.
一方、蓋回転軸142の一端には、軸受凹部143に挿入された状態で、傾斜面144に沿った傾斜方向となるよう、開口端縁側の外形を細く、軸受凹部143の底面に向かって外形を大きくしたテーパ面147を形成している。テーパ面147及び傾斜面144は、両者を接触させた状態で閉塞板28と胴部24の回転軸が調芯される姿勢となるよう設計される。また好ましくは、テーパ面147の傾斜を傾斜面144よりも緩やかとなるように形成することで、確実にこれらの当接面で摩擦力を生じてロック状態を作り出すことができる。 On the other hand, at one end of the lid rotating shaft 142, the outer shape on the opening edge side is narrowed so as to be inclined along the inclined surface 144 in a state of being inserted into the bearing recessed portion 143, and the outer shape toward the bottom surface of the bearing recessed portion 143. A tapered surface 147 is formed with a larger diameter. The tapered surface 147 and the inclined surface 144 are designed so that the rotation axes of the closing plate 28 and the trunk portion 24 are aligned with each other in contact with each other. Preferably, the tapered surface 147 is formed so that the inclination of the tapered surface 147 is gentler than that of the inclined surface 144, so that a frictional force can be reliably generated on these contact surfaces to create a locked state.
さらに保持機構140は、蓋回転軸142と閉塞板28とが当接するように付勢された弾性部材を備えている。弾性部材には、例えばコイルスプリング146を利用できる。コイルスプリング146は、閉塞板28が開放位置にある姿勢で傾斜面144がテーパ面147に当接するように付勢する第一付勢手段として機能する。コイルスプリング146の内部に蓋回転軸142を挿通するように配置して、ストッパ145の表面を押圧することで、ストッパ145内面側で傾斜面144と蓋回転軸142のテーパ面147とを当接させる。これにより、摩擦力で蓋回転軸142と閉塞板28との保持状態を作り出すことができる。すなわち、閉塞板28が閉塞状態でないときは保持機構140で傾斜面144がテーパ面147に当接するよう付勢して保持状態を作り出す。そして保持状態においては上述の通り蓋回転軸142と閉塞板28とが芯合わせされて、位置決めされた状態に維持される。このため、閉塞板28を閉塞位置としたとき、胴部24の開口部分が正確に閉塞され、両者の回転軸が正確に位置決めされ、また位置ずれによる気密性の低下を回避できる。さらに閉塞板28を閉塞位置として試料室21内を減圧すると、減圧による試料室21内外の圧力差によって閉塞板28は胴部24側に吸引され、開口端のOリング32を潰して密着されて気密状態が達成される。 Furthermore, the holding mechanism 140 includes an elastic member that is biased so that the lid rotation shaft 142 and the closing plate 28 come into contact with each other. For example, a coil spring 146 can be used as the elastic member. The coil spring 146 functions as a first urging unit that urges the inclined surface 144 to contact the tapered surface 147 with the closing plate 28 in the open position. By placing the lid rotation shaft 142 through the coil spring 146 and pressing the surface of the stopper 145, the inclined surface 144 and the taper surface 147 of the lid rotation shaft 142 abut on the inner surface of the stopper 145. Let me. Thereby, the holding state of the lid rotating shaft 142 and the closing plate 28 can be created by the frictional force. That is, when the closing plate 28 is not in the closed state, the holding mechanism 140 urges the inclined surface 144 to contact the tapered surface 147 to create a holding state. In the holding state, as described above, the lid rotation shaft 142 and the closing plate 28 are aligned and maintained in a positioned state. For this reason, when the closing plate 28 is set to the closing position, the opening portion of the body portion 24 is accurately closed, both the rotation shafts are accurately positioned, and deterioration of the airtightness due to the position shift can be avoided. Further, when the inside of the sample chamber 21 is depressurized with the obstruction plate 28 as the obstruction position, the obstruction plate 28 is sucked toward the body portion 24 due to the pressure difference between the inside and outside of the sample chamber 21 due to the depressurization, and the O-ring 32 at the open end is crushed and brought into close contact. An airtight state is achieved.
さらに、閉塞位置とすることで、蓋開閉アーム29とベース部22との折曲部分であるヒンジ部138に設けた引張バネ135が、蓋開閉アーム29を胴部24側に引き寄せる。引張バネ135は、閉塞板28が閉塞位置にある姿勢で第一付勢手段の付勢力に対向する応力を付与する第二付勢手段として機能する。引張バネ135による引張力は、コイルスプリング146による押出力よりも強くなるよう選択されている。この結果、蓋開閉アーム29がコイルスプリング146の反発力に抗して胴部24側に引き寄せられ、蓋開閉アーム29に固定された蓋回転軸142も胴部24側に押し出される。この結果、図23Bに示すように、蓋回転軸142のテーパ面147と閉塞板28の傾斜面144との接触が解除され、この界面で隙間が生じ、あるいはこの界面での摩擦が低減され、いずれにしても保持機構140の保持状態が解除される。このため、蓋回転軸142での摩擦力を低減でき、弱い力でも閉塞板28を回転できるようになって、胴部24の回転に追従して回転できるようになる。 Furthermore, by setting the closed position, the tension spring 135 provided on the hinge portion 138 that is a bent portion of the lid opening / closing arm 29 and the base portion 22 pulls the lid opening / closing arm 29 toward the trunk portion 24 side. The tension spring 135 functions as a second urging unit that applies a stress opposite to the urging force of the first urging unit in a posture in which the closing plate 28 is in the closing position. The tension force by the tension spring 135 is selected to be stronger than the pushing force by the coil spring 146. As a result, the lid opening / closing arm 29 is pulled toward the trunk portion 24 against the repulsive force of the coil spring 146, and the lid rotating shaft 142 fixed to the lid opening / closing arm 29 is also pushed out to the trunk portion 24 side. As a result, as shown in FIG. 23B, the contact between the tapered surface 147 of the lid rotating shaft 142 and the inclined surface 144 of the closing plate 28 is released, a gap is formed at this interface, or friction at this interface is reduced, In any case, the holding state of the holding mechanism 140 is released. For this reason, the frictional force at the lid rotating shaft 142 can be reduced, and the closing plate 28 can be rotated even with a weak force.
このように、閉塞板28が閉塞位置にないときは閉塞板28の回転軸が胴部24の回転軸と略一致するように保持機構140で保持して調芯して、閉塞板28を閉塞位置に切り替える際の軸合わせと気密状態の達成とを確実ならしめ、さらに閉塞板28が一旦閉塞されると保持状態を解除することで、胴部24のスムーズな回転を保持機構140で阻害しないように回転の抵抗力を低減でき、信頼性と操作性を両立できるという優れた利点が得られる。 In this way, when the closing plate 28 is not in the closing position, the closing plate 28 is held and aligned by the holding mechanism 140 so that the rotation axis of the closing plate 28 substantially coincides with the rotation axis of the body portion 24, thereby closing the closing plate 28. The shaft alignment and the achievement of the airtight state when switching to the position are ensured. Further, once the closing plate 28 is closed, the holding state is released, so that the holding mechanism 140 does not hinder the smooth rotation of the body portion 24. Thus, it is possible to reduce the resistance to rotation and to obtain an excellent advantage that both reliability and operability can be achieved.
換言すると、保持機構140は試料室21の開放状態では閉塞板28を調芯した位置に保持しつつ、減圧状態では胴部24側に閉塞板28を引き渡す格好とすることで、蓋回転軸142の摩擦抵抗を軽減し、スムーズに胴部24を回転できる構成を実現している。 In other words, the holding mechanism 140 holds the closing plate 28 in the aligned position when the sample chamber 21 is open, and is configured to deliver the closing plate 28 to the body portion 24 side in the reduced pressure state, so that the lid rotation shaft 142 is provided. The structure which can reduce the frictional resistance and can rotate the trunk | drum 24 smoothly is implement | achieved.
また保持機構は上記構成に限られず、閉塞状態で閉塞板を開放し、それ以外では閉塞板を把持可能な構造が適宜利用できる。例えば穴に球状部材を設け、蓋開閉アーム側にこの球状部材を捕捉するキャッチャーを設ける構造が利用できる。 Further, the holding mechanism is not limited to the above-described configuration, and a structure that can open the closing plate in the closed state and can hold the closing plate can be used as appropriate. For example, a structure in which a spherical member is provided in the hole and a catcher for capturing the spherical member on the lid opening / closing arm side can be used.
以上のように、蓋部27を蓋開閉アーム29先端の蓋回転軸142上で回転自在とした円盤状の閉塞板28で構成し、さらに蓋開閉アーム29を固定部分であるベース部22に設けることで、閉塞板28の開閉方向は、胴部24の回転位置に依らず常時一定となる。図24に示す例では、開口端の下方に蓋開閉アーム29のピボットが位置されており、閉塞板28の開閉方向を一定として、ユーザは開閉動作をスムーズに行える。 As described above, the lid portion 27 is constituted by the disc-shaped closing plate 28 that is rotatable on the lid rotation shaft 142 at the tip of the lid opening / closing arm 29, and the lid opening / closing arm 29 is provided on the base portion 22 that is a fixed portion. Thus, the opening / closing direction of the closing plate 28 is always constant regardless of the rotational position of the body portion 24. In the example shown in FIG. 24, the pivot of the lid opening / closing arm 29 is located below the opening end, and the user can smoothly perform the opening / closing operation with the opening / closing direction of the closing plate 28 being constant.
さらに本明細書において回転乃至回動とは、必ずしも完全な円運動である必要はなく、円弧状の移動軌跡を含む。例えば図25の模式側面断面図に示すように、胴部24Fを半円状に構成して、湾曲側面に沿って電子線撮像手段11及び光学系撮像手段12を移動させて試料室21F内を傾斜観察を可能とする例も包含する。同様に、胴部の円筒状側面には、完全な円筒のみならず、部分的な円筒、例えば断面が半円や円弧となるものも含む意味で使用する。
(取っ手35)
Further, in this specification, the rotation or rotation does not necessarily need to be a complete circular motion, and includes an arcuate movement locus. For example, as shown in the schematic side sectional view of FIG. 25, the body 24F is formed in a semicircular shape, and the electron beam imaging means 11 and the optical imaging means 12 are moved along the curved side surface to move inside the sample chamber 21F. Examples that enable tilt observation are also included. Similarly, the cylindrical side surface of the body portion is used to include not only a complete cylinder but also a partial cylinder, for example, a section whose cross section is a semicircle or an arc.
(Handle 35)
また胴部24は、手動で回転し易いように取っ手35を設けることもできる。図2Aに示す取っ手35は、観察手段10と同様、胴部24の円筒状側面から突出する姿勢に固定されたチャンバチルトノブである。取っ手35の先端には、ユーザが手で把持し易いようグリップ部分を設けている。ユーザは取っ手35のグリップ部分を把持して胴部24を所望の方向に回転できる。取っ手35は、両手で把持できるように、離間させて2つ設けている。好ましくは、胴部24の側面から突出する2つの観察手段である電子線撮像手段11と光学系撮像手段12を設けた位置の外側に、2つの取っ手35を設け、2つの観察手段の両側から挟み込むようにして配置する。このようにして、取っ手35同士の間に2つの観察手段を位置させることで、円周方向に突出した観察手段の端部が回動時に外部の部材と接触して破損したりする事態を、これら観察手段よりも外部に配置された取っ手35によって保護する効果も得られる。また、取っ手35の突出長さを、電子線撮像手段11や光学系撮像手段12よりも長く突出させることで、これら観察手段の保護効果をさらに高めることができる。加えて、図2B、図2Cに示す変形例のように、取っ手35Bの先端に設けたグリップ部分を外側に折曲させることで、ユーザがより把持し易くできる。また、取っ手35の形状は棒状とする他、L字状やコ字状、半円状等に形成してもよい。あるいは、取っ手を1本のみ設けてもよい。あるいはまた、観察手段が十分な強度で胴部に固定されている場合は、観察手段を取っ手に兼用することもできる。
(表示切替手段36)
The body portion 24 can also be provided with a handle 35 so as to be easily rotated manually. The handle 35 shown in FIG. 2A is a chamber tilt knob that is fixed in a posture protruding from the cylindrical side surface of the trunk portion 24, similar to the observation means 10. A grip portion is provided at the front end of the handle 35 so that the user can easily hold it by hand. The user can grip the grip portion of the handle 35 and rotate the body portion 24 in a desired direction. Two handles 35 are provided apart from each other so that they can be grasped with both hands. Preferably, two handles 35 are provided outside the position where the electron beam imaging means 11 and the optical system imaging means 12 which are two observation means protruding from the side surface of the body portion 24 are provided, from both sides of the two observation means. Arrange them so that they are pinched. In this way, by locating the two observation means between the handles 35, the end of the observation means protruding in the circumferential direction comes into contact with an external member at the time of rotation and is damaged. An effect of protection by the handle 35 arranged outside the observation means is also obtained. Further, by making the protruding length of the handle 35 longer than the electron beam imaging means 11 and the optical system imaging means 12, the protective effect of these observation means can be further enhanced. In addition, as in the modification shown in FIGS. 2B and 2C, the grip portion provided at the tip of the handle 35B is bent outward so that the user can easily grip the grip. Further, the shape of the handle 35 may be a rod shape, or may be formed in an L shape, a U shape, a semicircular shape, or the like. Alternatively, only one handle may be provided. Alternatively, when the observation means is fixed to the trunk with sufficient strength, the observation means can also be used as a handle.
(Display switching means 36)
また拡大観察装置は、使用する撮像手段を切り替える表示切替手段36を備える。表示切替手段36の例としては、ハードウエア的な切替スイッチが利用できる。図2Aの例では、表示切替手段36として胴部24の円筒状側面で、電子線撮像手段11及び光学系撮像手段12の手前に、各々押しボタンを設けている。また各ボタンの前面にはLEDランプ等の表示灯17が設けられている。この表示切替手段36は、いずれか押しボタンを押下すると、該押しボタンの背面の観察手段が選択されて、表示手段2でリアルタイム表示される動画表示が、該観察手段で取得した画像に自動的に切り替わると共に、該当する表示灯17が点灯して、該観察手段が選択中であることを示す。このように、押しボタンの押下というメカニカルな切り替え操作によりユーザに対し切り替え操作を感覚的に知覚させ、さらに押しボタンの押し込み位置と表示灯17の点灯/消灯とで、現在の選択状態を視覚的に把握させることができる。なお図2Aの例では、いずれかの押しボタンを択一的に選択でき、非選択の押しボタンは自動的にOFFに切り替わる。言い換えると、表示切替手段36によりいずれか一方の観察手段を選択して、選択された観察手段のみ操作するよう構成されており、2つの観察手段を同時に使用することはできない。ただ、このように観察手段を交互に使用する構成の他、同時に使用可能に構成してもよい。 The magnifying observation apparatus further includes a display switching unit 36 that switches an imaging unit to be used. As an example of the display switching means 36, a hardware-type changeover switch can be used. In the example of FIG. 2A, push buttons are provided on the cylindrical side surface of the body 24 as the display switching unit 36 and before the electron beam imaging unit 11 and the optical system imaging unit 12. In addition, an indicator lamp 17 such as an LED lamp is provided in front of each button. When one of the push buttons is pressed, the display switching means 36 selects the observation means on the back of the push button, and the moving image display displayed in real time on the display means 2 is automatically converted into an image acquired by the observation means. And the corresponding indicator lamp 17 is turned on to indicate that the observation means is being selected. In this way, the mechanical switching operation of pressing the push button makes the user perceive the switching operation, and the current selection state is visually determined by pressing the push button and turning on / off the indicator lamp 17. Can be grasped. In the example of FIG. 2A, any one of the push buttons can be alternatively selected, and the non-selected push buttons are automatically switched off. In other words, one of the observation means is selected by the display switching means 36 and only the selected observation means is operated, and the two observation means cannot be used simultaneously. However, in addition to the configuration in which the observation means are alternately used as described above, the observation unit may be configured to be usable at the same time.
また、表示切替手段36による観察手段の切り替えには、各観察手段に設けられた切替スイッチを操作するハードウエア的な操作の他、ソフトウエア的な切り替えを採用することも可能である。例えば表示手段2の画面上で、選択したい観察手段の観察上を表示しているウィンドウを選択してアクティブにすると、自動的に観察手段の選択状態が切り替わるように構成してもよい。 In addition, the switching of the observation means by the display switching means 36 may employ software switching in addition to the hardware operation of operating the changeover switch provided in each observation means. For example, when the window displaying the observation of the observation means to be selected is selected and activated on the screen of the display means 2, the selection state of the observation means may be automatically switched.
また表示切替手段36は、このようなハードウエア的な構成の他、拡大観察装置100の操作プログラムを操作する等、電子的あるいはソフトウエア的に切り替え指示を送る構成としてもよい。あるいは、ハードウエアによる切替スイッチと、操作プログラム等のソフトウエアによる切替スイッチとを兼用してもよい。例えば胴部24を回動手段30で回動時させると、自動的に観察手段10を切り替えるように促すこともできる。また回動操作のための取っ手35に、切替スイッチを設けることもできる。特に、観察手段10の切り替え操作は、観察手段10を物理的に移動させる、すなわち回動手段30を操作させるタイミングで行うことが多いため、回動時に把持する取っ手35に、観察手段10の表示切替手段36を設けることで、この切り替え操作も回動操作とほぼ同時に実行することができ、操作性を向上できる。例えば、取っ手35のハンドル部35bの端面や側面に、ユーザがハンドル部35bを把持した状態で親指や人差し指で押し易い位置に、表示切替手段36として押しボタンスイッチを設ける。また、押しボタンスイッチはトグル式に電子線撮像手段と光学系撮像手段とを切り替える他、各観察手段に切り替えるための専用のボタンを設けてもよい。例えば右側の取っ手35には観察手段の内、右側に配置されたもの、例えば光学系撮像手段には光学系撮像手段への切替スイッチを、左側の取っ手35には左側に配置されたもの、例えば電子線撮像手段には電子線撮像手段への切替スイッチを、それぞれ設けることができる。
(試料室21)
In addition to the hardware configuration, the display switching unit 36 may be configured to send a switching instruction electronically or in software such as operating an operation program of the magnification observation apparatus 100. Alternatively, a changeover switch by hardware and a changeover switch by software such as an operation program may be combined. For example, when the body 24 is rotated by the rotation unit 30, it is possible to prompt the user to automatically switch the observation unit 10. A changeover switch can also be provided on the handle 35 for the turning operation. In particular, since the switching operation of the observation unit 10 is often performed at a timing when the observation unit 10 is physically moved, that is, the rotation unit 30 is operated, the display of the observation unit 10 is displayed on the handle 35 held at the time of rotation. By providing the switching means 36, this switching operation can be executed almost simultaneously with the rotation operation, and the operability can be improved. For example, a push button switch is provided on the end face or side surface of the handle portion 35b of the handle 35 at a position where the user can easily press the handle portion 35b with the thumb or index finger while holding the handle portion 35b. The push button switch may be provided with a dedicated button for switching to each observation unit in addition to switching between the electron beam imaging unit and the optical system imaging unit in a toggle manner. For example, the right handle 35 is arranged on the right side of the observation means, for example, the optical image pickup means has a changeover switch to the optical image pickup means, and the left handle 35 is arranged on the left side, for example, The electron beam imaging means can be provided with a switch to the electron beam imaging means.
(Sample chamber 21)
試料室21内は、減圧状態を維持できるような封止構造としている。試料室21の内壁には、各種の部材を配置、或いは接続するためのポートを開口している。各ポートは、試料室21内を減圧状態に維持できるよう、気密に封止される。このような気密封止を実現するために、接合箇所にはOリング等のパッキンが利用される。
(第一の位置41及び第二の位置42)
The sample chamber 21 has a sealed structure that can maintain a reduced pressure state. A port for arranging or connecting various members is opened on the inner wall of the sample chamber 21. Each port is hermetically sealed so that the inside of the sample chamber 21 can be maintained in a reduced pressure state. In order to realize such hermetic sealing, a packing such as an O-ring is used at the joint location.
(First position 41 and second position 42)
観察手段10の内、第一の観察手段を構成する電子線撮像手段11は胴部24の円筒状側面の第一の位置41に固定されており、また第二の観察手段を構成する光学系撮像手段12は同じく胴部24の円筒状側面で、第一の位置41と近接した第二の位置42に固定されている。図3の例では、電子線撮像手段11を固定している第一の位置41と、光学系撮像手段12を固定している第二の位置42との距離は、固定値である。すなわち、円筒状胴部24を回転させると、光学系撮像手段12と電子線撮像手段11とが一緒に回動されることになる。これにより、各観察手段10の移動機構を共通にして簡素化できる。 Among the observation means 10, the electron beam imaging means 11 constituting the first observation means is fixed at a first position 41 on the cylindrical side surface of the body 24, and an optical system constituting the second observation means. The imaging means 12 is also fixed to a second position 42 close to the first position 41 on the cylindrical side surface of the body 24. In the example of FIG. 3, the distance between the first position 41 where the electron beam imaging means 11 is fixed and the second position 42 where the optical system imaging means 12 is fixed is a fixed value. That is, when the cylindrical body 24 is rotated, the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 are rotated together. Thereby, the moving mechanism of each observation means 10 can be made common and simplified.
第二の位置42は、光学系撮像手段12の先端が電子線撮像手段11の電子銃47の光軸と干渉しない位置とする。好ましくは、非干渉としつつ極力接近させた位置とする。これにより、図3に示すように光学系撮像手段12を電子線撮像手段11と近付けることができ、この結果、双方の観察手段10の位置まで回動させるための回転量を最低限に抑え、撮像位置の切り替え作業をスムーズにかつ迅速に行える。また、観察手段10の位置を近付けることで、図26(a)〜(c)に示すように、両者の回動移動可能な範囲の重複範囲(後述する重複回動範囲)を大きくできる利点も得られる。 The second position 42 is a position where the tip of the optical imaging unit 12 does not interfere with the optical axis of the electron gun 47 of the electron beam imaging unit 11. Preferably, the position is set as close as possible while non-interfering. Thereby, as shown in FIG. 3, the optical system imaging unit 12 can be brought close to the electron beam imaging unit 11, and as a result, the amount of rotation for rotating to the position of both observation units 10 is minimized, The switching operation of the imaging position can be performed smoothly and quickly. Further, by bringing the position of the observation means 10 closer, as shown in FIGS. 26A to 26C, there is an advantage that the overlapping range (the overlapping rotation range to be described later) of the range in which both can be rotated can be increased. can get.
このため第一の位置41と第二の位置42とが回動中心と成すオフセット角度は、小さい程好ましく、具体的には30°〜50°の範囲とすることが好ましい。図3の例では、光学系撮像手段12の光軸と電子線撮像手段11の光軸が、40°の角度差となるように、各々が胴部24に固定されている。また回動手段30は、オフセット角度以上の範囲で回転させることが可能であり、これによって一方の観察手段を他方の観察手段の位置まで回転させることができる。回動手段30で回動可能な範囲は、回動規制手段214で規制される最大回動範囲である。また回動規制手段214を解除することで、さらに広範囲の回動範囲規制値まで回動させることも可能である。 For this reason, the smaller the offset angle formed by the first position 41 and the second position 42 with respect to the rotation center, the more preferable it is in the range of 30 ° to 50 °. In the example of FIG. 3, each is fixed to the body portion 24 so that the optical axis of the optical system imaging unit 12 and the optical axis of the electron beam imaging unit 11 have an angle difference of 40 °. Further, the rotating means 30 can be rotated within a range equal to or larger than the offset angle, whereby one observation means can be rotated to the position of the other observation means. The range that can be rotated by the rotation means 30 is the maximum rotation range that is restricted by the rotation restriction means 214. Further, by releasing the rotation restricting means 214, it is possible to rotate to a wider range of rotation range restriction values.
なおこの例では、電子線撮像手段11は胴部24に交換不能な状態で固定されている一方、光学系撮像手段12は着脱式に固定している。これにより、光学系撮像手段12を図9に示すように拡大観察装置100から外して、デジタルマイクロスコープ用のスタンドSTに付け替えることが可能となる。この着脱構造を実現するため、第二の位置42には光学系撮像手段装着部が設けられる。
(光学系撮像手段装着部)
In this example, the electron beam imaging means 11 is fixed to the trunk portion 24 in a non-replaceable state, while the optical system imaging means 12 is fixed detachably. As a result, the optical imaging means 12 can be removed from the magnifying observation apparatus 100 as shown in FIG. 9 and replaced with the digital microscope stand ST. In order to realize this detachable structure, an optical imaging means mounting portion is provided at the second position 42.
(Optical imaging means mounting part)
胴部24の円筒状側面には、第二の位置42に光学系撮像手段12を着脱自在に装着するための光学系撮像手段装着部を設けている。光学系撮像手段装着部は、光学系撮像手段12の光学レンズ鏡筒を差し込み可能に開口されたポートを有しており、ポート部分には光学系撮像手段12を装着するためのマウント39が設けられる。マウント39は、図3に示すように有底筒状で、その内径は光学系撮像手段12を装着できるよう、光学系撮像手段12の外形よりも若干大きく設計される。またマウント39の筒状内面には、ネジ溝等、光学系撮像手段12を挿入し固定するための構造を設ける。 On the cylindrical side surface of the body portion 24, an optical system imaging means mounting portion for detachably mounting the optical system imaging means 12 at the second position 42 is provided. The optical image pickup means mounting portion has a port opened so that an optical lens barrel of the optical system image pickup means 12 can be inserted, and a mount 39 for mounting the optical system image pickup means 12 is provided in the port portion. It is done. As shown in FIG. 3, the mount 39 has a bottomed cylindrical shape, and the inner diameter thereof is designed to be slightly larger than the outer shape of the optical system imaging unit 12 so that the optical system imaging unit 12 can be mounted. Further, a structure for inserting and fixing the optical imaging means 12 such as a screw groove is provided on the cylindrical inner surface of the mount 39.
さらにマウント39の底面には開口窓が設けられ、装着された光学系撮像手段12の光学レンズを阻害しないよう、透光性ウィンドウが嵌め込まれている。さらにマウント39は、試料室21内の気密性を維持しつつ装着できるよう、Oリングを介して封止される。Oリングはマウント39と胴部24との接合面及びマウント39と透光性ウィンドウとの接合面に、各々設けられる。図3の例では、光学系撮像手段装着部は、第一Oリング、ポート、第二Oリング、透光性ウィンドウの4部品により、真空封止している。 Further, an opening window is provided on the bottom surface of the mount 39, and a translucent window is fitted so as not to obstruct the optical lens of the mounted optical system imaging means 12. Further, the mount 39 is sealed through an O-ring so that it can be mounted while maintaining the airtightness in the sample chamber 21. O-rings are provided on the joint surface between the mount 39 and the body portion 24 and the joint surface between the mount 39 and the translucent window, respectively. In the example of FIG. 3, the optical system imaging means mounting portion is vacuum-sealed with four parts, a first O-ring, a port, a second O-ring, and a translucent window.
このように胴部24の筒状側面に気密に設けられたマウント39に光学系撮像手段12を装着自在とすることで、気密性を維持しつつ光学観察を行うことができる。さらに、マウント39に装着される光学系撮像手段12を交換することも容易に行えるため、光学観察の自由度が飛躍的に増す。特に従来のSEM等の電子顕微鏡においては、光学観察が可能な光学レンズを備えるものは存在したが、あくまでも電子顕微鏡の視野探し等に利用することを想定した補助的な意味合いが強く、本格的な光学レンズを備えるものは殆ど利用されていなかった。これに対し本実施の形態では、光学レンズを交換可能としたことで、電子顕微鏡と併用する光学観察においてもその選択肢を広げ、観察の自由度を大きく拡大できる利点が得られる。 Thus, by making the optical system imaging means 12 freely mountable on the mount 39 that is airtightly provided on the cylindrical side surface of the body portion 24, optical observation can be performed while maintaining airtightness. Furthermore, since the optical imaging means 12 mounted on the mount 39 can be easily replaced, the degree of freedom of optical observation is dramatically increased. In particular, in conventional electron microscopes such as SEMs, there are those equipped with optical lenses that can be optically observed, but there are strong auxiliary meanings that are assumed to be used for searching the field of view of electron microscopes, etc. Those with optical lenses were rarely used. On the other hand, in the present embodiment, since the optical lens can be exchanged, there is an advantage that the options for the optical observation combined with the electron microscope can be expanded and the freedom of observation can be greatly expanded.
すなわち従来は、視野探しを光学系撮像手段12で行い、その後の詳細な観察は電子線撮像手段11で行うという位置付けに過ぎなかった。また、同じ視野の光学画像と電子顕微鏡画像とを同倍率で表示し、これらを併用して対比、切り替えを行おうとすれば、両者が同じ視野となるように位置合わせする作業が非常に面倒であった。これに対して本実施の形態では、光学系撮像手段12と電子顕微鏡の拡大倍率を重複させ、かつ回転式に移動させつつ、その回転軸に試料を配置することで、同じ視野範囲で光学画像と電子顕微鏡画像との取得が飛躍的に容易となった。 That is, conventionally, the field of view search is performed by the optical system imaging unit 12 and the subsequent detailed observation is merely performed by the electron beam imaging unit 11. Also, if the optical image and the electron microscope image of the same field of view are displayed at the same magnification, and they are used together for comparison and switching, it is very troublesome to align the two so that they have the same field of view. there were. On the other hand, in the present embodiment, the optical image pickup means 12 and the magnification of the electron microscope are overlapped and moved in a rotating manner, and the sample is arranged on the rotation axis thereof, so that an optical image can be obtained in the same visual field range. And acquisition of electron microscope images has become much easier.
第一の位置41と第二の位置42は、図3に示すように、光学系撮像手段12と電子線撮像手段11とが相互に干渉しない程度に近接させて固定されている。具体的には観察手段10の先端部が試料室21内部で物理的に干渉する虞があり、また一方の光軸が他方の鏡筒で遮られる虞もある。特に図3に示すように、電子線撮像手段11は試料室21内部まで突出している一方、光学系撮像手段12はマウント39に固定される都合上、試料室21内部への侵入量が相対的に少なく、その光軸が電子線撮像手段11の先端に阻害される虞がある。このため、このような物理的、光学的な干渉が生じないように、これらを離間させる必要がある。 As shown in FIG. 3, the first position 41 and the second position 42 are fixed so as to be close to each other so that the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 do not interfere with each other. Specifically, the tip of the observation means 10 may physically interfere with the inside of the sample chamber 21, and one optical axis may be blocked by the other lens barrel. In particular, as shown in FIG. 3, the electron beam imaging means 11 protrudes to the inside of the sample chamber 21, while the optical system imaging means 12 is relatively fixed to the mount 39 so that the amount of penetration into the sample chamber 21 is relatively large. The optical axis may be obstructed by the tip of the electron beam imaging means 11. For this reason, it is necessary to separate them so that such physical and optical interference does not occur.
一方でこれらを離間させすぎると、今度は胴部24を回転させて互いの位置まで移動させる際の移動距離が長くなる上、相互の観察手段10が共に位置することのできる軌跡の重複すなわち重複回動範囲が狭くなる不都合がある。そこで、これらが干渉しない程度に近接して配置することで、一方の観察位置に他方の観察手段10を移動させる際の移動量を必要最小限に抑えて無駄な移動量を無くし、切り替えを速やかに行う利点が享受できる。 On the other hand, if they are separated too much, the moving distance when the body 24 is rotated and moved to each other becomes longer, and the trajectories overlap each other, that is, the observation means 10 can be located together. There is a disadvantage that the rotation range becomes narrow. Therefore, by arranging them as close as possible so that they do not interfere with each other, the amount of movement when moving the other observation means 10 to one observation position is minimized, eliminating unnecessary movement amounts and switching quickly. You can enjoy the benefits of
光学系撮像手段12と電子線撮像手段11との固定位置は、円筒状胴部24の回転軸と略直交する略同一平面上としている。これにより、回転移動された光学系撮像手段12と電子線撮像手段11とは、常に同じ円周上で移動するため、両者の軌跡が一致し、同一視野の観察画像を得ることが可能となる。特に電子線撮像手段11を回動させる回動面と、光学系撮像手段12を回動させる回動面とを略一致させることで、各観察手段10の光軸の移動範囲が一致するため、一方の観察手段10を他方の観察手段10の位置まで回動させるだけで、同じ視野の観察画像を取得でき、位置の切り替えによる視野合わせや焦点の調整といった、同じ視野での撮像を行うべく異なる観察手段10に切り替えるためのユーザの操作を極めて容易にできる利点が得られる。 The fixed positions of the optical imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 are on substantially the same plane that is substantially orthogonal to the rotation axis of the cylindrical body 24. As a result, the rotated optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 always move on the same circumference, so that their trajectories coincide and it is possible to obtain an observation image of the same field of view. . In particular, since the rotation surface for rotating the electron beam imaging means 11 and the rotation surface for rotating the optical imaging means 12 are substantially matched, the movement ranges of the optical axes of the observation means 10 are matched. Only by rotating one observation means 10 to the position of the other observation means 10, an observation image of the same field of view can be acquired, and different in order to perform imaging in the same field of view, such as visual field alignment and focus adjustment by position switching. There is an advantage that the user's operation for switching to the observation means 10 can be very easily performed.
また、同一平面上に光学系撮像手段12と電子線撮像手段11とを固定することで、胴部24の長さを短くでき、回転軸方向における装置のコンパクト化を図り、拡大観察装置の外形を小型化できる利点も得られる。このような試料台33側を固定して観察手段10側を傾斜させる構造によって、異なる傾斜角度(観察角度)での傾斜観察を容易に行え、マルチアングルでの高倍率傾斜観察が可能となる。 Further, by fixing the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 on the same plane, the length of the body portion 24 can be shortened, the apparatus can be made compact in the direction of the rotation axis, and the outer shape of the magnification observation apparatus The advantage that can be reduced in size is also obtained. With such a structure in which the sample stage 33 side is fixed and the observation means 10 side is tilted, tilt observation at different tilt angles (observation angles) can be easily performed, and multi-angle tilt observation with high magnification becomes possible.
また電子線撮像手段11を固定する第一の位置41と、光学系撮像手段12を固定する第二の位置42とは、異なる位置であるため、各観察手段10で試料を撮像する傾斜角度も、第一の位置41と第二の位置42とで異なる。この結果、同時に撮像できる電子顕微鏡画像と光学画像とは、異なる傾斜角度で得られたものとなるが、胴部24を回転させることでお互いの位置まで容易に移動させることができる。すなわち、光学系撮像手段12があった位置まで電子線撮像手段11を移動させたり、逆に電子線撮像手段11の位置に光学系撮像手段12を移動させることが、胴部24を回動させるという極めて簡単な操作により速やかに、かつ正確に行える。このことは、特に従来の電子顕微鏡と比べて大きな利点となる。 In addition, since the first position 41 for fixing the electron beam imaging means 11 and the second position 42 for fixing the optical system imaging means 12 are different positions, the inclination angle at which each observation means 10 images the sample is also different. The first position 41 and the second position 42 are different. As a result, the electron microscope image and the optical image that can be captured simultaneously are obtained at different inclination angles, but can be easily moved to each other position by rotating the body portion 24. That is, moving the electron beam imaging unit 11 to the position where the optical system imaging unit 12 is located, or conversely moving the optical system imaging unit 12 to the position of the electron beam imaging unit 11 rotates the body 24. This is a very simple operation that can be performed quickly and accurately. This is a great advantage compared to the conventional electron microscope.
本実施の形態によれば、同じ傾斜角度での観察画像を、電子線撮像手段11と光学系撮像手段12とで得ようとすれば、一旦一方の観察手段(例えば光学系撮像手段12)で観察画像(例えば光学画像)を撮像した上で、円筒状胴部24を回転させ、他方の観察手段(例えば電子線撮像手段11)を、先ほど一方の観察手段で撮像した位置まで回動させる。回動は、回転運動の中心軸すなわち回転軸に沿った円弧状の軌跡となるため、どの位置であっても常に観察手段の光軸は回転軸に向かう姿勢で維持される。よって、一旦焦点距離を調整しておけば、回動によっても本質的にはその焦点距離が維持されるため、合焦のための操作は極めて容易である。 According to the present embodiment, if an observation image at the same inclination angle is to be obtained by the electron beam imaging unit 11 and the optical system imaging unit 12, one observation unit (for example, the optical system imaging unit 12) once. After imaging an observation image (for example, an optical image), the cylindrical body 24 is rotated, and the other observation unit (for example, the electron beam imaging unit 11) is rotated to the position imaged by the one observation unit. Since the rotation is a circular locus along the central axis of the rotational motion, that is, the rotational axis, the optical axis of the observation means is always maintained in a posture toward the rotational axis at any position. Therefore, once the focal length is adjusted, the focal length is essentially maintained even by the rotation, so that the operation for focusing is very easy.
言い換えると、最初に一方の観察手段で観察画像を撮像する際、他方の観察手段でも合焦位置に調整しておけば、回動の前後で合焦状態が維持されるため、回動後速やかに観察画像を取得できる。このように本実施の形態によれば、2つの異なる観察手段10を用いて、同じ位置での観察画像を速やかに、かつ容易に取得できるという極めて優れた特長が得られるのである。
(回動可能範囲)
In other words, when an observation image is first picked up by one observation means, if the other observation means is adjusted to the in-focus position, the in-focus state is maintained before and after the rotation. Observation images can be acquired. As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain an extremely excellent feature that an observation image at the same position can be acquired quickly and easily using two different observation means 10.
(Pivotable range)
光学系撮像手段12と電子線撮像手段11が各々回動できる範囲は、少なくとも一部が重複するよう、すなわち互いの観察手段10がお互いの位置に移動できるように構成する。図26(a)〜(c)は、光学系撮像手段12と電子線撮像手段11がそれぞれ回動できる範囲を概念的に示した模式図であり、図26(a)は電子線撮像手段11と光学系撮像手段12の重複回動範囲を、図26(b)は電子線撮像手段11の回動可能範囲を、図26(c)は光学系撮像手段12の回動可能範囲を、それぞれ示している。また各図において実線は電子線撮像手段11の回動可能範囲を、破線は光学系撮像手段12の回動可能範囲を、それぞれ示している。上述の通り光学系撮像手段12と電子線撮像手段11とは、胴部24の回転により一緒に回動されるため、各々の観察手段10が回動できる回動可能範囲は、胴部24の回転可能範囲に依存する。
(重複回動範囲)
The range in which the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 can rotate is configured such that at least a part thereof overlaps, that is, the mutual observation units 10 can move to each other position. FIGS. 26A to 26C are schematic diagrams conceptually showing ranges in which the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 can rotate, respectively. FIG. 26A is an electron beam imaging unit 11. 26 (b) shows the rotatable range of the electron beam imaging means 11, and FIG. 26 (c) shows the rotatable range of the optical system imaging means 12, respectively. Show. In each figure, the solid line indicates the rotatable range of the electron beam imaging means 11, and the broken line indicates the rotatable range of the optical imaging means 12. As described above, since the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 are rotated together by the rotation of the body part 24, the rotatable range in which each observation unit 10 can be rotated is that of the body part 24. Depends on the rotatable range.
(Overlapping rotation range)
より正確には、胴部24の回転可能範囲から、第一の位置41と第二の位置42との角度差すなわちオフセット角度を減算した角度が、光学系撮像手段12と電子線撮像手段11とが重複する重複回動範囲である。例えば、胴部24の回転可能範囲が150°で、オフセット角度が40°の場合は、150°−40°=110°が、重複回動範囲となる。重複回動範囲が広い程、様々な傾斜角度で電子顕微鏡画像、光学画像を共に撮像することができ、好ましい。理想的には、重複回動範囲を試料台33の上面をすべてカバーできる0°〜180°とする。この場合は、ほぼすべての傾斜角度で電子顕微鏡画像、光学画像を取得できる。ただ、胴部24から突出する各観察手段10が拡大観察装置の載置面と抵触すると回動が阻止されるため、各観察手段10が胴部24から突出する長さや、拡大観察装置を床面に載置するための脚部26の高さ等により物理的な制約を受けることになる。このため重複回動範囲は、60°〜180°程度となる。好ましくは、180°もしくはこれに近い重複回動範囲を実現できるよう、各観察手段10の突出長さや脚部26の長さを設定する。なお本明細書において傾斜角度は、電子線撮像手段11が垂直姿勢にある状態を0°として計算している。例えば図26(b)の例では、電子線撮像手段11の回動可能範囲が、垂直姿勢から左に90°、右に60°で、合わせて150°である。また光学系撮像手段12の回動可能範囲は、電子線撮像手段11から右に40°傾斜して固定されているため、その回動可能範囲は、図26(c)に示すように、垂直姿勢から左に50°、右に100°で、合わせて150°である。 More precisely, the angle obtained by subtracting the angle difference between the first position 41 and the second position 42, that is, the offset angle, from the rotatable range of the body 24 is the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11. Are overlapping rotation ranges. For example, when the rotatable range of the body portion 24 is 150 ° and the offset angle is 40 °, 150 ° −40 ° = 110 ° is the overlapping rotation range. A wider overlapping rotation range is preferable because both an electron microscope image and an optical image can be taken at various inclination angles. Ideally, the overlapping rotation range is set to 0 ° to 180 ° that can cover the entire upper surface of the sample stage 33. In this case, an electron microscope image and an optical image can be acquired at almost all inclination angles. However, since each observation means 10 protruding from the body portion 24 is prevented from rotating when it comes into contact with the mounting surface of the magnification observation device, the length of each observation means 10 protruding from the body portion 24 or the magnification observation device is set to the floor. Physical restrictions are imposed by the height of the leg portion 26 for mounting on the surface. For this reason, the overlapping rotation range is about 60 ° to 180 °. Preferably, the projection length of each observation means 10 and the length of the leg portion 26 are set so that an overlapping rotation range of 180 ° or close thereto can be realized. In the present specification, the tilt angle is calculated by assuming that the state in which the electron beam imaging means 11 is in a vertical posture is 0 °. For example, in the example of FIG. 26B, the rotatable range of the electron beam imaging means 11 is 90 ° to the left and 60 ° to the right from the vertical posture, and 150 ° in total. Further, since the rotatable range of the optical system imaging means 12 is fixed at an angle of 40 ° to the right from the electron beam imaging means 11, the rotatable range is vertical as shown in FIG. From the posture, it is 50 ° to the left, 100 ° to the right, and 150 ° in total.
以上のように、各観察手段10(光学系撮像手段12及び電子線撮像手段11)は、回転移動(回動)によって、その回転軸に位置する試料までの距離をほぼ一定に維持できるため、一旦焦点距離を調整しておけば、位置を変更しても常にフォーカスを合わせた状態で、回転角度すなわち視点のみを変化させることができるという優れた利点が得られる。
(電子線撮像手段11の概要)
As described above, each observation means 10 (optical system imaging means 12 and electron beam imaging means 11) can maintain a substantially constant distance to the sample located on the rotation axis by rotational movement (rotation). Once the focal length is adjusted, an excellent advantage is obtained that only the rotation angle, that is, the viewpoint can be changed in a state where the focus is always adjusted even if the position is changed.
(Outline of electron beam imaging means 11)
次に、電子線撮像手段11の概要について、図27に基づいて説明する。図27は、電子線撮像手段11のシステム構成を示すブロック図であり、ここでは静電型の静電レンズを用いたSEMを利用している。このSEMは、一般に加速電子の電子線を発生させ試料SAに到達させるまでの電子レンズ系と、試料SAを配置する試料室21(チャンバ)と、試料室21内を真空にするための排気系と、像観察のための操作系で構成される。また図27の電子線撮像手段11は、荷電粒子線による電子線観察像である電子顕微鏡画像の観察を行うため、電子顕微鏡制御部40で各部材を制御する。さらに図27のコントローラ1で実行される電子顕微鏡の操作プログラムで、電子顕微鏡の像観察条件の設定や各種操作を行い、観察像の表示を行う表示手段2に表示する。
(電子レンズ系)
Next, an outline of the electron beam imaging means 11 will be described based on FIG. FIG. 27 is a block diagram showing a system configuration of the electron beam imaging means 11, and here, an SEM using an electrostatic type electrostatic lens is used. This SEM is generally an electron lens system for generating an electron beam of accelerated electrons to reach the sample SA, a sample chamber 21 (chamber) in which the sample SA is disposed, and an exhaust system for evacuating the sample chamber 21. And an operation system for image observation. Further, the electron beam imaging means 11 of FIG. 27 controls each member by the electron microscope control unit 40 in order to observe an electron microscope image that is an electron beam observation image by a charged particle beam. Further, the operation program for the electron microscope executed by the controller 1 in FIG. 27 sets the image observation conditions and various operations of the electron microscope, and displays them on the display means 2 for displaying the observation image.
(Electronic lens system)
電子レンズ系は、加速電子の電子線EBを発生させる電子銃47、加速電子の束を絞り込んで細束化する電子レンズ系、試料SAから発生する二次電子や反射電子を検出する検出器を備える。電子レンズ系の細束化は、電子線を集束させるための集束部と、試料に対する電子線の焦点合わせをするための焦点合わせ部とで構成される。これらは、電子線源から放出される電子線の光軸方向に並べて配設される。集束部にはコンデンサレンズ等が利用でき、集束部には対物レンズ等が利用できる。また集束部は、複数段に構成することもでき、例えば集束部を第一集束部と第二集束部の二段で構成できる。図27に示す電子線撮像手段11は、電子レンズ系として電子線EBを照射する電子銃47と、電子銃47から照射される電子線EBが電子レンズ系の中心を通過するように補正する光軸調整器としてガンアライナ49と、電子線EBのスポットの大きさを細く絞る集束レンズ52であるコンデンサレンズと、集束レンズ52で集束された電子線EBを試料SA上で走査させる電子線偏向走査手段58と、走査に伴い試料SAから放出される二次電子を検出する二次電子検出器61と、反射電子を検出する反射電子検出器62を備える。
(排気系)
The electron lens system includes an electron gun 47 that generates an electron beam EB of accelerated electrons, an electron lens system that narrows and narrows the bundle of accelerated electrons, and a detector that detects secondary electrons and reflected electrons generated from the sample SA. Prepare. The thinning of the electron lens system includes a focusing unit for focusing the electron beam and a focusing unit for focusing the electron beam on the sample. These are arranged side by side in the optical axis direction of the electron beam emitted from the electron beam source. A condenser lens or the like can be used for the focusing unit, and an objective lens or the like can be used for the focusing unit. Further, the converging unit can be configured in a plurality of stages. For example, the converging unit can be configured in two stages of a first converging unit and a second converging unit. The electron beam imaging means 11 shown in FIG. 27 corrects an electron gun 47 that irradiates an electron beam EB as an electron lens system and the electron beam EB irradiated from the electron gun 47 so as to pass through the center of the electron lens system. A gun aligner 49 as an axis adjuster, a condenser lens that is a focusing lens 52 that narrows the spot size of the electron beam EB, and an electron beam deflection scanning unit that scans the electron beam EB focused by the focusing lens 52 on the sample SA. 58, a secondary electron detector 61 that detects secondary electrons emitted from the sample SA in accordance with scanning, and a reflected electron detector 62 that detects reflected electrons.
(Exhaust system)
試料室21には、試料台33、試料導入装置、X線検出用分光器等が備えられる。試料台33(ステージ)は試料台制御部34で制御され、試料台33のX、Y、Z(高さ)方向への移動、回転(R軸)機能を備える。これら4軸は電動駆動される他、一部もしくは全部を手動での駆動とすることもできる。排気系は、上述した減圧ユニット15で構成される。
(操作系)
The sample chamber 21 is provided with a sample stage 33, a sample introduction device, a spectrometer for X-ray detection, and the like. The sample stage 33 (stage) is controlled by the sample stage control unit 34 and includes a function of moving and rotating (R axis) the sample stage 33 in the X, Y, and Z (height) directions. These four shafts can be electrically driven, and some or all of them can be driven manually. The exhaust system includes the above-described decompression unit 15.
(Operation system)
操作系は二次電子像、反射電子像、X線像等を表示、観察しながら照射電流の調整、焦点合わせ等を行う。二次電子像等の出力は、アナログ信号であれば写真機によるフィルム撮影が一般的であったが、近年は画像をデジタル信号に変換した出力が可能となり、データの保存や画像処理、印刷等の多種多様な処理が可能である。図27のSEMは、二次電子像や反射電子像等の観察像を表示する表示手段2と印刷のためのプリンタ69を備える。また操作系は、像観察条件として少なくとも加速電圧又はスポットサイズ(入射電子線束の直径)を設定するために必要な設定項目の設定手順を誘導(ガイダンス)する設定誘導手段を備える。
(電子線撮像手段11の詳細)
The operation system displays and observes secondary electron images, backscattered electron images, X-ray images, etc., and performs adjustment of irradiation current, focusing, and the like. If the output of the secondary electron image, etc., is an analog signal, film shooting with a photographic machine was common, but in recent years it has become possible to output an image converted into a digital signal, such as data storage, image processing, printing, etc. A wide variety of processes are possible. The SEM of FIG. 27 includes a display unit 2 that displays an observation image such as a secondary electron image and a reflected electron image, and a printer 69 for printing. The operation system also includes setting guidance means for guiding (guidance) a setting procedure for setting items necessary for setting at least an acceleration voltage or a spot size (diameter of incident electron beam bundle) as an image observation condition.
(Details of electron beam imaging means 11)
次に、電子線撮像手段11の詳細について、図27に基づき説明する。図27のSEMは、コントローラ1及び表示手段2と接続され、コントローラ1で電子線撮像手段11の操作を行い、結果を表示手段2に表示し、また必要に応じて像観察条件や画像データを保存したり、画像処理や演算を行う。図27に示すCPUやLSI等で構成される中央演算処理部60は、電子線撮像手段11を構成する各ブロックを制御する。電子銃高圧電源43を制御することにより、フィラメント44、ウェーネルト45、アノード46からなる電子銃47より電子線EBを発生させる。電子銃47から発生された電子線EBは、必ずしも電子レンズ系の中心を通過するとは限らず、ガンアライナ49を光軸調整器50によって制御することで、電子レンズ系の中心を通過するように補正を行う。次に、電子線EBは集束レンズ制御部51によって制御される集束レンズ52であるコンデンサレンズによって細く絞られる。集束された電子線EBは、電子線EBを偏向する非点収差補正器57、電子線偏向走査手段58、対物レンズ59、及び電子線EBのビーム開き角を決定する対物絞り53を通過し、試料SAに至る。非点収差補正器57は非点収差補正器制御部54によって制御され、走査速度等を制御する。同様に電子線偏向走査手段58は電子線偏向走査手段制御部55によって、対物レンズ59は対物レンズ制御部56によって、それぞれ制御され、これらの作用によって試料SA上を走査する。試料SA上を電子線EBが走査することにより、試料SAから二次電子、反射電子等の情報信号が発生され、この情報信号は二次電子検出器61、反射電子検出器62によりそれぞれ検出される。検出された二次電子の情報信号は二次電子検出増幅部63を経て、また反射電子の情報信号は反射電子検出器62で検出されて反射電子検出増幅部64を経て、それぞれA/D変換器65、66によりA/D変換され、画像データ生成部67に送られ、画像データとして構成されて第一記憶手段131に保持される。第一記憶手段131に保持された画像データはコントローラ1に送られ、コントローラ1に接続されたモニタ等の表示手段2にて表示され、必要に応じてプリンタ69にて印刷される。排気系ポンプ70は、試料室21内部を真空状態にする。排気系ポンプ70に接続された排気制御部72が真空度を調整し、試料SAや観察目的に応じて高真空から低真空まで制御する。
(電子銃47)
Next, details of the electron beam imaging means 11 will be described with reference to FIG. The SEM in FIG. 27 is connected to the controller 1 and the display means 2, the controller 1 operates the electron beam imaging means 11, displays the result on the display means 2, and displays image observation conditions and image data as necessary. Save, perform image processing and calculations. A central processing unit 60 composed of a CPU, LSI, etc. shown in FIG. 27 controls each block constituting the electron beam imaging means 11. By controlling the electron gun high-voltage power supply 43, an electron beam EB is generated from an electron gun 47 comprising a filament 44, a Wehnelt 45, and an anode 46. The electron beam EB generated from the electron gun 47 does not necessarily pass through the center of the electron lens system, but is corrected to pass through the center of the electron lens system by controlling the gun aligner 49 with the optical axis adjuster 50. I do. Next, the electron beam EB is narrowed down by a condenser lens which is a focusing lens 52 controlled by the focusing lens control unit 51. The focused electron beam EB passes through an astigmatism corrector 57 that deflects the electron beam EB, an electron beam deflection scanning unit 58, an objective lens 59, and an objective aperture 53 that determines the beam opening angle of the electron beam EB, It reaches the sample SA. The astigmatism corrector 57 is controlled by the astigmatism corrector controller 54 and controls the scanning speed and the like. Similarly, the electron beam deflection scanning unit 58 is controlled by the electron beam deflection scanning unit control unit 55 and the objective lens 59 is controlled by the objective lens control unit 56, and the sample SA is scanned by these operations. By scanning the sample SA with the electron beam EB, information signals such as secondary electrons and reflected electrons are generated from the sample SA, and these information signals are detected by the secondary electron detector 61 and the reflected electron detector 62, respectively. The The detected secondary electron information signal passes through the secondary electron detection amplification unit 63, and the reflected electron information signal is detected by the reflected electron detector 62 and then through the reflected electron detection amplification unit 64, respectively, and A / D converted. A / D conversion is performed by the devices 65 and 66, sent to the image data generation unit 67, configured as image data, and held in the first storage unit 131. The image data held in the first storage unit 131 is sent to the controller 1, displayed on the display unit 2 such as a monitor connected to the controller 1, and printed by the printer 69 as necessary. The exhaust system pump 70 evacuates the sample chamber 21. An exhaust control unit 72 connected to the exhaust system pump 70 adjusts the degree of vacuum, and controls from high vacuum to low vacuum according to the sample SA and observation purpose.
(Electron gun 47)
電子銃47はあるエネルギーをもった加速電子を発生させるソースとなる部分で、W(タングステン)フィラメントやLaB6フィラメントを加熱して電子を放出させる熱電子銃の他、尖状に構成したWの先端に強電界を印加して電子を放出させる電界放射電子銃がある。一方電子レンズ系は、電子顕微鏡倍率調整手段68で制御されて電子顕微鏡倍率を調整する。電子レンズ系には、集束レンズ52、対物レンズ59、対物絞り53、電子線偏向走査手段58、非点収差補正器57等が装着されている。集束レンズは電子銃47で発生した電子線EBをさらに収斂して細くする。対物レンズ59は最終的に電子プローブを試料SAに焦点合わせするためのレンズである。対物絞り53は収差を小さくするために用いられる。検出器には、二次電子を検出する二次電子検出器61と反射電子を検出する反射電子検出器62がある。二次電子はエネルギーが低いのでコレクタにより捕獲され、シンチレータにより光電子に変換されて、光電子倍増管で信号増幅される。一方、反射電子の検出にはシンチレータあるいは半導体型が用いられる。なお、本発明では二次電子や反射電子の信号検出に限定されず、オージェ電子、透過電子、内部起電力、カソードルミネッセンス、X線、吸収電子等の信号検出器を適用することもできる。あるいは、反射電子検出器を省略してもよい。
(静電レンズ)
The electron gun 47 is a source that generates accelerated electrons having a certain energy. In addition to a thermal electron gun that emits electrons by heating W (tungsten) filaments or LaB 6 filaments, a W-shaped W is formed. There is a field emission electron gun that emits electrons by applying a strong electric field to the tip. On the other hand, the electron lens system is controlled by the electron microscope magnification adjusting means 68 to adjust the electron microscope magnification. In the electron lens system, a focusing lens 52, an objective lens 59, an objective aperture 53, an electron beam deflection scanning means 58, an astigmatism corrector 57, and the like are mounted. The focusing lens further converges and narrows the electron beam EB generated by the electron gun 47. The objective lens 59 is a lens for finally focusing the electron probe on the sample SA. The objective aperture 53 is used to reduce aberrations. The detector includes a secondary electron detector 61 that detects secondary electrons and a reflected electron detector 62 that detects reflected electrons. Since secondary electrons have low energy, they are captured by the collector, converted into photoelectrons by a scintillator, and signal amplified by a photomultiplier tube. On the other hand, a scintillator or a semiconductor type is used for detection of reflected electrons. Note that the present invention is not limited to signal detection of secondary electrons and reflected electrons, and signal detectors such as Auger electrons, transmitted electrons, internal electromotive force, cathode luminescence, X-rays, and absorbed electrons can also be applied. Alternatively, the backscattered electron detector may be omitted.
(Electrostatic lens)
以上の電子線撮像手段11であるSEMは、電子レンズとして静電型の電子レンズである静電レンズを採用している。静電型のSEMは軽量であるため、本実施の形態のように傾斜させる構造に適している。静電レンズの概要を、図28のブロック図に示す。この図に示すように静電レンズは、電子レンズ鏡筒内の各電子レンズを、静電レンズ制御部40Aで電気的に制御する構造となっている。電子レンズ鏡筒内には、電子銃47Aと、集束部を構成する第一コンデンサレンズ52A及び第二コンデンサレンズ57Aと、電子線偏向走査手段58として、電子線EB1を走査させるための走査電極58Aと、焦点合わせ部を構成する対物レンズ59Aとが備えられる。電子銃47Aは、電子線源であるフィラメント44Aと、電子線集束用の円筒電極であるウェーネルト45Aと、アノード46Aとで構成される。また静電レンズ制御部40Aは、フィラメント44A及びウェーネルト45Aを制御して電子銃47Aより電子線EB1を発生させる電子銃高圧電源43Aと、第一コンデンサレンズ52Aを制御する第一レンズ制御部51Aと、第二コンデンサレンズ57Aを制御する第二レンズ制御部54Aと、走査電極58Aを制御する走査電極制御部55Aと、対物レンズ59Aを制御する対物レンズ制御部56Aとを備える。このように静電レンズは、複数の電極を組み合わせて、正電場の電子線EB1に対する集束作用を利用して電子線EB1を試料SAに向けて照射し、試料SAから放出される二次電子SE1を二次電子検出器61Aで検出している。この構造の静電レンズは収差が大きいものの、構造を簡素化して電子線撮像手段11の軽量化を図ることができ、これにより観察手段10の回動を安定的に行え、信頼性を向上できる利点が得られる。なお図28の例では、電子線偏向走査手段58を1段の走査電極58Aで構成しているが、複数段の電極で構成することもできる。
(電子銃)
The SEM that is the electron beam imaging means 11 employs an electrostatic lens that is an electrostatic electron lens as an electron lens. Since the electrostatic SEM is lightweight, it is suitable for the inclined structure as in this embodiment. An outline of the electrostatic lens is shown in the block diagram of FIG. As shown in this figure, the electrostatic lens has a structure in which each electronic lens in the electronic lens barrel is electrically controlled by the electrostatic lens control unit 40A. In the electron lens barrel, the electron gun 47A, the first condenser lens 52A and the second condenser lens 57A constituting the converging unit, and the scanning electrode 58A for scanning the electron beam EB1 as the electron beam deflection scanning means 58 are provided. And an objective lens 59A constituting the focusing unit. The electron gun 47A includes a filament 44A that is an electron beam source, a Wehnelt 45A that is a cylindrical electrode for focusing the electron beam, and an anode 46A. The electrostatic lens control unit 40A controls the filament 44A and the Wehnelt 45A to generate an electron beam EB1 from the electron gun 47A, and a first lens control unit 51A that controls the first condenser lens 52A. A second lens control unit 54A for controlling the second condenser lens 57A, a scan electrode control unit 55A for controlling the scan electrode 58A, and an objective lens control unit 56A for controlling the objective lens 59A. Thus, the electrostatic lens combines a plurality of electrodes, irradiates the electron beam EB1 toward the sample SA using the focusing action of the positive electric field on the electron beam EB1, and emits secondary electrons SE1 emitted from the sample SA. Is detected by the secondary electron detector 61A. Although the electrostatic lens having this structure has large aberrations, the structure can be simplified and the electron beam imaging means 11 can be reduced in weight, whereby the observation means 10 can be stably rotated and the reliability can be improved. Benefits are gained. In the example of FIG. 28, the electron beam deflection scanning unit 58 is configured by one stage of scanning electrodes 58A, but may be configured by a plurality of stages of electrodes.
(Electronic gun)
ここで、電子銃の詳細について図30〜図32に基づいて説明する。これらの図において、図30は電子銃の詳細な構成を示すブロック図、図31は電子銃の動作を示す模式図、図32はフィラメント電流と信号強度の関係を示すグラフを、それぞれ示している。これらの図に示す電子銃は、フィラメント44、ウェーネルト45、アノード46を備える。この電子銃の制御は、電子銃高圧電源43に対してフィラメント電流、バイアス電圧、加速電圧の3つのパラメータにて行う。ここで電子銃高圧電源43は、フィラメント電源43a、バイアス電源43b、加速電圧電源43c、エミッション電流計43dを備える。エミッション電流計43dは、電子銃高圧電源43からのエミッション電流出力を取得して、エミッション電流として表示する。また図31に示すように、フィラメント44はフィラメント電源43aにて電流を流されることにより加熱され、先端から電子線を発生する。ウェーネルト45は、バイアス電源43bにてフィラメント44より低い電圧に設定されることにより、フィラメント44から出た電子線を集束する。一方、アノード46はグランド電位に保たれ、電子線を引き寄せ、穴を通過させる。さらにバイアス電源43b、フィラメント電源43aには、加速電圧電源43cによって電圧を加算される。 Details of the electron gun will be described with reference to FIGS. In these drawings, FIG. 30 is a block diagram showing the detailed configuration of the electron gun, FIG. 31 is a schematic diagram showing the operation of the electron gun, and FIG. 32 shows a graph showing the relationship between the filament current and the signal intensity. . The electron gun shown in these drawings includes a filament 44, a Wehnelt 45, and an anode 46. The control of the electron gun is performed with respect to the electron gun high-voltage power supply 43 by three parameters of a filament current, a bias voltage, and an acceleration voltage. The electron gun high-voltage power supply 43 includes a filament power supply 43a, a bias power supply 43b, an acceleration voltage power supply 43c, and an emission ammeter 43d. The emission ammeter 43d acquires the emission current output from the electron gun high-voltage power supply 43 and displays it as an emission current. Further, as shown in FIG. 31, the filament 44 is heated by passing a current from a filament power supply 43a, and generates an electron beam from the tip. The Wehnelt 45 focuses the electron beam emitted from the filament 44 by being set to a voltage lower than that of the filament 44 by the bias power supply 43b. On the other hand, the anode 46 is kept at the ground potential, attracts the electron beam, and passes through the hole. Further, a voltage is added to the bias power supply 43b and the filament power supply 43a by the acceleration voltage power supply 43c.
なお電子線の最終照射量は、図32に示すように、フィラメント44に流すフィラメント電流によって変化する。通常は、図32に示す第二飽和点に設定して使用する。バイアス電圧を高めるとウェーネルト45によって作られるレンズ効果が大きくなり、フィラメント44から出た電子線が強く絞られる。これにより仮想光源の大きさが変化すると同時に、絞り等によって排除される電子線の量が変化し、最終的に試料に照射される電流量が変化することとなる。
(倍率制御モード切替機能)
Note that the final dose of the electron beam varies depending on the filament current passed through the filament 44 as shown in FIG. Usually, the second saturation point shown in FIG. 32 is set and used. When the bias voltage is increased, the lens effect produced by the Wehnelt 45 is increased, and the electron beam emitted from the filament 44 is strongly focused. As a result, the size of the virtual light source changes, and at the same time, the amount of the electron beam excluded by the diaphragm or the like changes, and the amount of current finally irradiated to the sample changes.
(Magnification control mode switching function)
さらに電子線撮像手段11は、表示倍率に応じて複数の倍率制御モードを備えている。具体的には、低倍率での観察に適した低倍率制御モードと、高倍率での観察に適した高倍率制御モードとを、倍率制御モード切替手段で切り替え可能としている。このような倍率制御モード切替手段187による倍率制御モードの切り替えを可能とした電子線撮像手段11を、図33〜図38に示す。これらの図において、図33は倍率制御モード切替機能を実現する拡大観察装置のブロック図、図34は図33の電子線撮像手段11を詳細に示した模式図、図35は図34の電子線偏向走査手段58の模式図、図36は図35の電子線偏向走査手段58を高倍率制御モードとした場合の電子線の走査状態を示す模式図、図37は図35の電子線偏向走査手段58を低倍率制御モードとした場合の電子線の走査状態を示す模式図、図38は設定された表示倍率に応じて倍率制御モードを切り替える様子を示す模式図を、それぞれ示している。これらの図に示すように、電子線撮像手段11はユーザが設定した表示倍率に応じて、倍率制御モードを自動的に切り替える倍率制御モード切替機能を実現しており、これによってユーザは倍率制御モードの切り替えを意識することなく、また倍率制御モードの切り替えに必要な、観察条件を規定するパラメータ値セットの再設定を行うことなく、シームレスに表示倍率を変更できるようになる。すなわち従来であれば、ユーザは観察したい表示倍率に応じて、この表示倍率に応じた適切な倍率制御モードを選択しなければならず、さらに選択した倍率制御モードの変更によって発生する非点収差等のパラメータを、さらに調整しなければならず、倍率を単純に低倍率から高倍率、あるいは高倍率から低倍率に変更できないという問題があった。このような問題を、倍率制御モード切替機能によって解消でき、ユーザは面倒な設定変更を行う煩わしさから開放され、使い勝手のよい電子顕微鏡画像の観察が可能となる。 Furthermore, the electron beam imaging means 11 has a plurality of magnification control modes according to the display magnification. Specifically, a low magnification control mode suitable for observation at a low magnification and a high magnification control mode suitable for observation at a high magnification can be switched by a magnification control mode switching means. The electron beam imaging unit 11 that enables the magnification control mode to be switched by the magnification control mode switching unit 187 is shown in FIGS. In these drawings, FIG. 33 is a block diagram of a magnification observation apparatus that realizes a magnification control mode switching function, FIG. 34 is a schematic diagram showing in detail the electron beam imaging means 11 of FIG. 33, and FIG. 35 is an electron beam of FIG. FIG. 36 is a schematic diagram showing a scanning state of an electron beam when the electron beam deflection scanning means 58 of FIG. 35 is set to a high magnification control mode, and FIG. 37 is an electron beam deflection scanning means of FIG. FIG. 38 is a schematic diagram showing the scanning state of the electron beam when 58 is set to the low magnification control mode, and FIG. 38 is a schematic diagram showing how the magnification control mode is switched according to the set display magnification. As shown in these drawings, the electron beam imaging means 11 realizes a magnification control mode switching function that automatically switches the magnification control mode according to the display magnification set by the user, whereby the user can perform the magnification control mode. The display magnification can be changed seamlessly without being conscious of switching and without resetting the parameter value set that defines the observation conditions necessary for switching the magnification control mode. In other words, conventionally, the user must select an appropriate magnification control mode according to the display magnification to be observed, and astigmatism caused by changing the selected magnification control mode. This parameter had to be further adjusted, and there was a problem that the magnification could not be changed simply from low magnification to high magnification or from high magnification to low magnification. Such a problem can be solved by the magnification control mode switching function, and the user is freed from the troublesome task of changing the setting, so that an easy-to-use electron microscope image can be observed.
具体的には、図33のブロック図に示すように、拡大観察装置は、電子線撮像手段11と、電子顕微鏡制御部40と、表示手段2と、電子顕微鏡倍率調整手段68とを備える。この電子顕微鏡倍率調整手段68は、表示手段2における電子顕微鏡画像の表示倍率を調整するための部材である。 Specifically, as shown in the block diagram of FIG. 33, the magnification observation apparatus includes an electron beam imaging unit 11, an electron microscope control unit 40, a display unit 2, and an electron microscope magnification adjustment unit 68. The electron microscope magnification adjusting means 68 is a member for adjusting the display magnification of the electron microscope image on the display means 2.
また電子顕微鏡倍率調整手段68は、倍率制御モード切替手段187と、パラメータ値セット設定手段188と、パラメータ値セット記憶手段189とを備える。パラメータ値セット記憶手段189は、電子線撮像手段11による電子顕微鏡画像の撮像条件を調整するための複数のパラメータについて、第一倍率制御モードで設定されるパラメータ値セットと、第二倍率制御モードで設定されるパラメータ値セットとを記憶する。ここで電子顕微鏡画像の撮像条件には、明るさや拡大倍率、解像度等が挙げられる。このパラメータ値セット記憶手段189は、ハードディスクや半導体メモリ等の記憶素子が適宜利用できる。さらにパラメータ値セット設定手段188は、倍率制御モードの切り替えに伴って、パラメータ値セットを切り替えて設定する。
(電子線撮像手段の詳細)
The electron microscope magnification adjusting unit 68 includes a magnification control mode switching unit 187, a parameter value set setting unit 188, and a parameter value set storage unit 189. The parameter value set storage unit 189 includes a parameter value set set in the first magnification control mode and a second magnification control mode for a plurality of parameters for adjusting the imaging condition of the electron microscope image by the electron beam imaging unit 11. The parameter value set to be set is stored. Here, the imaging conditions for the electron microscope image include brightness, magnification, resolution, and the like. As the parameter value set storage unit 189, a storage element such as a hard disk or a semiconductor memory can be used as appropriate. Further, the parameter value set setting unit 188 switches and sets the parameter value set in accordance with the switching of the magnification control mode.
(Details of electron beam imaging means)
この電子線撮像手段の詳細を、図34に示す。この図に示す電子線撮像手段11は、電子銃47を構成する、電子線源であるフィラメント44Cと、電子線集束用の円筒電極であるウェーネルト45Cと、アノード46Cと、ガンアライナ49として、上段アライナ電極49C1と、下段アライナ電極49C2と、第一コンデンサ絞り52cと、第一コンデンサレンズ52Cと、第二コンデンサ絞り57cと、第二コンデンサレンズ57Cと、対物絞り53Cと、電子線偏向走査手段58として第一偏向部58C1である第一偏向電極と、第二偏向部58C2である第二偏向電極と、対物レンズ59Cとを備えている。なお図34に示す電子線撮像手段11では、電子線偏向走査手段58として、図28の電子線EB1を走査させるための一段の走査電極58Aと異なり、複数段で構成している。すなわち、第一偏向部58C1及び第二偏向部58C2の2段で電子線偏向走査手段58を構成している。
(電子線偏向走査手段58)
Details of the electron beam imaging means are shown in FIG. The electron beam imaging means 11 shown in this figure includes an filament 44C that is an electron beam source, a Wehnelt 45C that is a cylindrical electrode for focusing an electron beam, an anode 46C, and a gun aligner 49. As an electrode 49C1, a lower aligner electrode 49C2, a first condenser diaphragm 52c, a first condenser lens 52C, a second condenser diaphragm 57c, a second condenser lens 57C, an objective diaphragm 53C, and an electron beam deflection scanning means 58 A first deflection electrode which is the first deflection unit 58C1, a second deflection electrode which is the second deflection unit 58C2, and an objective lens 59C are provided. In the electron beam imaging means 11 shown in FIG. 34, the electron beam deflection scanning means 58 is constituted by a plurality of stages, unlike the one-stage scanning electrode 58A for scanning the electron beam EB1 in FIG. That is, the electron beam deflection scanning means 58 is constituted by two stages of the first deflection unit 58C1 and the second deflection unit 58C2.
(Electron beam deflection scanning means 58)
電子線偏向走査手段58は、電子線を走査するスキャナの役割を果たす。ここで、図34の電子線撮像手段11において、電子線偏向走査手段58を用いて倍率制御モード毎に電子線を走査する状態を、図35〜図37に基づいて説明する。図35は、電子線偏向走査手段58を示す模式図であり、上述の通り第一コンデンサレンズ52Cと、第二コンデンサレンズ57Cと、電子線源から放出される電子線の光軸方向に並べて配置された、該電子線を偏向させるための第一偏向部58C1及び第二偏向部58C2と、対物レンズ59Cとを備えている。
(高倍率制御モード)
The electron beam deflection scanning unit 58 serves as a scanner for scanning an electron beam. Here, a state in which the electron beam imaging unit 11 in FIG. 34 scans the electron beam for each magnification control mode using the electron beam deflection scanning unit 58 will be described with reference to FIGS. FIG. 35 is a schematic diagram showing the electron beam deflection scanning means 58. As described above, the first condenser lens 52C, the second condenser lens 57C, and the electron beam emitted from the electron beam source are arranged side by side in the optical axis direction. The first deflection unit 58C1 and the second deflection unit 58C2 for deflecting the electron beam, and an objective lens 59C are provided.
(High magnification control mode)
この電子線偏向走査手段58で、高倍率制御モードとした場合の電子線の走査状態を図36に、低倍率制御モードとした場合の電子線の走査状態を図37に、それぞれ示す。電子線偏向走査手段58は、第一倍率制御モードである高倍率制御モードでは、第一偏向部58C1及び第二偏向部58C2を用いて電子線を走査する。ここでは、二段のコンデンサレンズ52C、57Cで電子線を集束し、二段の偏向部58C1、58C2で電子線を走査し、さらに対物レンズ59Cで電子線を試料にフォーカスするよう制御する。高倍率制御モードでは、二段の偏向部58C1、58C2で電子線の振り戻しを行い、対物レンズ59C中心に走査の中心となる偏向節を一致させた電子線走査を行う。これにより、対物レンズ電界によって画面端縁が歪められないという利点がある。
(低倍率制御モード)
FIG. 36 shows the scanning state of the electron beam when the electron beam deflection scanning means 58 is set to the high magnification control mode, and FIG. 37 shows the scanning state of the electron beam when the low magnification control mode is set. In the high magnification control mode that is the first magnification control mode, the electron beam deflection scanning unit 58 scans the electron beam using the first deflection unit 58C1 and the second deflection unit 58C2. Here, control is performed so that the electron beam is focused by the two-stage condenser lenses 52C and 57C, the electron beam is scanned by the two-stage deflection units 58C1 and 58C2, and the electron beam is focused on the sample by the objective lens 59C. In the high-magnification control mode, the electron beam is returned by the two-stage deflecting units 58C1 and 58C2, and the electron beam scanning is performed in which the deflection node serving as the center of scanning coincides with the center of the objective lens 59C. This has the advantage that the edge of the screen is not distorted by the objective lens electric field.
(Low magnification control mode)
しかし、このままでは低倍率にすると、第二偏向部の端縁の不均一電解で歪みが発生し易くなる。そこで、第二倍率制御モードである低倍率制御モードでは一方の偏向部をOFFしている。一方の偏向部をOFFすると、対物レンズの端縁で歪みが発生し易くなるため、対物レンズもOFFしている。ここでは、第一偏向部58C1及び第二偏向部58C2の内、試料に近い側の偏向部、図37の例では第二偏向部58C2を用いて電子線を走査する。これにより、同じ電極間隔でも、低倍率制御モードにおいて広範囲の走査が可能になる。
(倍率制御モード切替手段187)
However, if the magnification is reduced as it is, distortion is likely to occur due to non-uniform electrolysis of the edge of the second deflection unit. Therefore, in the low magnification control mode, which is the second magnification control mode, one deflection unit is turned off. When one deflection unit is turned off, distortion tends to occur at the edge of the objective lens, so the objective lens is also turned off. Here, the electron beam is scanned using the first deflecting unit 58C1 and the second deflecting unit 58C2 on the side closer to the sample, in the example of FIG. 37, the second deflecting unit 58C2. This enables a wide range of scanning in the low magnification control mode even with the same electrode spacing.
(Magnification control mode switching means 187)
倍率制御モード切替手段187は、ユーザが選択した表示倍率から、高倍率制御モード又は低倍率制御モードのどちらに属するかを判断して、自動で倍率制御モードを切り替える。さらに、倍率制御モードの変更に応じて、変化させる必要のある画像調整用のパラメータを自動的に変更する。これによりユーザは、低倍率観察用の倍率制御モードと高倍率観察用の倍率制御モードの区別を意識することなく、低倍率から高倍率までシームレスな観察が可能となる。 The magnification control mode switching means 187 determines whether it belongs to the high magnification control mode or the low magnification control mode from the display magnification selected by the user, and automatically switches the magnification control mode. Furthermore, the image adjustment parameters that need to be changed are automatically changed according to the change in the magnification control mode. Thus, the user can perform seamless observation from low magnification to high magnification without being aware of the distinction between the magnification control mode for low magnification observation and the magnification control mode for high magnification observation.
具体的には、倍率制御モード切替手段187は、電子顕微鏡倍率調整手段から、電子顕微鏡画像の表示倍率を取得し、表示倍率が所定の閾値に達すると、倍率制御モードを切り替える。この様子を、図38に基づいて説明すると、ユーザが設定可能な倍率範囲としては、高倍率での観察に適した高倍率制御モードに対応する倍率範囲と、低倍率での観察に適した低倍率制御モードに対応する倍率範囲とが存在する。これら両方を含む範囲で、ユーザが所望の表示倍率、すなわちユーザ設定倍率に、電子顕微鏡倍率調整手段で設定可能としている。この例では、高倍率制御モードと低倍率制御モードの使用可能範囲は一部重複する。この重複範囲内で、倍率制御モード切替倍率が設定される。そして倍率制御モード切替手段187は、ユーザが設定したユーザ設定倍率が、どちらの倍率制御モードに属するかを判断して、倍率制御モードを自動的に切り替える。さらにこの際、パラメータを自動で変更する。図38の例では、倍率制御モード切替倍率を100倍としている。ユーザが表示倍率を上げていき、100倍になった時点で倍率制御モードを倍率制御モードから高倍率制御モードに切り替える。 Specifically, the magnification control mode switching unit 187 acquires the display magnification of the electron microscope image from the electron microscope magnification adjustment unit, and switches the magnification control mode when the display magnification reaches a predetermined threshold. This state will be described with reference to FIG. 38. As a magnification range that can be set by the user, a magnification range corresponding to a high magnification control mode suitable for observation at a high magnification and a low magnification suitable for observation at a low magnification. There is a magnification range corresponding to the magnification control mode. In a range including both of these, the user can set a desired display magnification, that is, a user-set magnification by the electron microscope magnification adjusting means. In this example, the usable ranges of the high magnification control mode and the low magnification control mode partially overlap. Within this overlapping range, the magnification control mode switching magnification is set. The magnification control mode switching unit 187 determines which magnification control mode the user-set magnification set by the user belongs, and automatically switches the magnification control mode. At this time, the parameters are automatically changed. In the example of FIG. 38, the magnification control mode switching magnification is 100 times. The user increases the display magnification and switches the magnification control mode from the magnification control mode to the high magnification control mode when the display magnification becomes 100 times.
なお、上記の例では、倍率制御モードを切り替える倍率制御モード切替倍率は、一定値としているが、高倍率制御モードから低倍率制御モードに切り替える倍率制御モード切替倍率と、低倍率制御モードから高倍率制御モードに切り替える倍率制御モード切替倍率とを個別に設定してヒステリシスを持たせることもできる。例えば倍率制御モード切替手段187が、低倍率から高倍率に調整される表示倍率が所定の倍率制御モード切替倍率に達したときに、第一倍率制御モードから第二倍率制御モードへ切り替えると共に、高倍率から低倍率に向けて調整される表示倍率が所定の倍率制御モード切替倍率よりも低い倍率に達したとき、第二倍率制御モードから第一倍率制御モードへ切り替えるように構成してもよい。これによって、可能な限り現在の倍率制御モードを維持できるという利点が得られる。その一方で、同じ表示倍率が2つの倍率制御モードによって取得できることとなって、観察像の見え方が若干異なる可能性が生じる。
(パラメータ)
In the above example, the magnification control mode switching magnification for switching the magnification control mode is a constant value. However, the magnification control mode switching magnification for switching from the high magnification control mode to the low magnification control mode, and the high magnification from the low magnification control mode. It is also possible to provide hysteresis by individually setting the magnification control mode switching magnification for switching to the control mode. For example, the magnification control mode switching unit 187 switches from the first magnification control mode to the second magnification control mode when the display magnification to be adjusted from the low magnification to the high magnification reaches a predetermined magnification control mode switching magnification. When the display magnification adjusted from the magnification to the low magnification reaches a magnification lower than a predetermined magnification control mode switching magnification, the second magnification control mode may be switched to the first magnification control mode. This provides the advantage that the current magnification control mode can be maintained as much as possible. On the other hand, since the same display magnification can be acquired by the two magnification control modes, the appearance of the observation image may be slightly different.
(Parameter)
各倍率制御モードにおいては、電子線撮像手段の撮像条件を決定する各種のパラメータを最適値に設定する。このため、各倍率制御モードに応じたパラメータ値セットを予め設定し、パラメータ値セット記憶手段189に記憶しておく。そして表示倍率が変更され、倍率制御モードの切り替えが必要であると倍率制御モード切替手段187が判定した場合は、パラメータ値セット記憶手段189から該当するパラメータ値セットを読み出し、パラメータ値セット設定手段188により、各パラメータを適切なパラメータ値に設定することができる。このようなパラメータとしては、電子顕微鏡画像の明るさ、倍率、解像度等に関する条件が挙げられる。
(パラメータ値セットの例)
In each magnification control mode, various parameters that determine the imaging conditions of the electron beam imaging means are set to optimum values. For this reason, a parameter value set corresponding to each magnification control mode is set in advance and stored in the parameter value set storage unit 189. When the display magnification is changed and the magnification control mode switching unit 187 determines that the magnification control mode needs to be switched, the corresponding parameter value set is read from the parameter value set storage unit 189 and the parameter value set setting unit 188 is read. Thus, each parameter can be set to an appropriate parameter value. Such parameters include conditions relating to the brightness, magnification, resolution, etc. of the electron microscope image.
(Example of parameter value set)
ここで、倍率制御モード変更時に調整が必要となるパラメータとその設定例を説明する。例えばバイアス電圧のパラメータでは、低倍率制御モードから高倍率制御モードへの切替時には、高倍率制御モードに応じた最適値とする。一方で、高倍率制御モードから低倍率制御モードへの切替時には、高倍率制御モードと同じ照射電流量となるように、バイアス電圧を設定する。これは、低倍率制御モードと高倍率制御モードとでは電子線の縮小率が異なることから、照射電流量が倍率制御モードの移行前後で変化しないように、バイアス電圧を変化させるものである。 Here, parameters that need to be adjusted when the magnification control mode is changed and setting examples thereof will be described. For example, the bias voltage parameter is set to an optimum value according to the high magnification control mode when switching from the low magnification control mode to the high magnification control mode. On the other hand, when switching from the high magnification control mode to the low magnification control mode, the bias voltage is set so that the irradiation current amount is the same as that in the high magnification control mode. This is to change the bias voltage so that the amount of irradiation current does not change before and after the transition to the magnification control mode because the reduction rate of the electron beam is different between the low magnification control mode and the high magnification control mode.
また他のパラメータとして、第一コンデンサレンズの強度は、各倍率制御モードに応じた最適値を使用する。一方で第二コンデンサレンズは、低倍率制御モードから高倍率制御モードへの切替時には、高倍率制御モードに応じた最適値とする。このように高倍率制御モードでは、対物レンズで電子線を試料にフォーカスするよう制御している。逆に高倍率制御モードから低倍率制御モードへの切替時には、対物レンズをOFFとして第二コンデンサレンズで電子線を試料にフォーカスするよう制御する。そのため、倍率制御モードへの切替時に高倍率制御モードとフォーカスがずれないように、低倍率制御モードでは第二コンデンサレンズを制御する。 As another parameter, the intensity of the first condenser lens uses an optimum value corresponding to each magnification control mode. On the other hand, the second condenser lens has an optimum value according to the high magnification control mode when switching from the low magnification control mode to the high magnification control mode. As described above, in the high magnification control mode, the objective lens is controlled to focus the electron beam on the sample. Conversely, when switching from the high-magnification control mode to the low-magnification control mode, control is performed so that the objective lens is turned off and the electron beam is focused on the sample by the second condenser lens. Therefore, the second condenser lens is controlled in the low magnification control mode so that the focus does not shift from the high magnification control mode when switching to the magnification control mode.
また非点については、各倍率制御モードに応じた最適値を使用する。さらに第一偏向部及び第二偏向部は、低倍率制御モードから高倍率制御モードへの切替時には、倍率が合うようなモード最適値に設定される。一方で、高倍率制御モードから低倍率制御モードへの切替時には、第一偏向部は上述の通りOFFとし、一方で第二偏向部は倍率が合うようなモード最適値に設定される。さらにイメージシフトについては、低倍率制御モードから高倍率制御モードへの切替時には、モード最適値とし、逆に高倍率制御モードから低倍率制御モードへの切替時には、高倍率制御モードと視野ずれが発生しないよう設定される。さらに対物レンズについては、低倍率制御モードから高倍率制御モードへの切替時には、低倍率制御モードとフォーカスずれが発生しないよう設定され、逆に高倍率制御モードから低倍率制御モードへの切替時には、OFFとされる。またコントラストについては、低倍率制御モードから高倍率制御モードへの切替時には、低倍率制御モードと画像明るさが変化しないよう設定され、逆に高倍率制御モードから低倍率制御モードへの切替時には、高倍率制御モードと画像明るさが変化しないように設定される。最後に明るさについては、低倍率制御モードから高倍率制御モードへの切替時には、低倍率制御モードと画像明るさが変化しないように設定され、逆に高倍率制御モードから低倍率制御モードへの切替時には、高倍率制御モードと画像明るさが変化しないよう設定される。 For astigmatism, the optimum value corresponding to each magnification control mode is used. Furthermore, the first deflecting unit and the second deflecting unit are set to mode optimum values that match the magnification when switching from the low magnification control mode to the high magnification control mode. On the other hand, when switching from the high-magnification control mode to the low-magnification control mode, the first deflection unit is set to OFF as described above, while the second deflection unit is set to a mode optimum value that matches the magnification. Furthermore, for image shift, when switching from the low-magnification control mode to the high-magnification control mode, the mode is set to the optimum value. It is set not to. Furthermore, for the objective lens, when switching from the low-magnification control mode to the high-magnification control mode, it is set so that focus deviation does not occur with the low-magnification control mode, and conversely, when switching from the high-magnification control mode to the low-magnification control mode, It is turned off. Contrast is set so that the image brightness does not change from the low magnification control mode when switching from the low magnification control mode to the high magnification control mode, and conversely, when switching from the high magnification control mode to the low magnification control mode, The high magnification control mode and the image brightness are set so as not to change. Finally, when switching from low magnification control mode to high magnification control mode, brightness is set so that image brightness does not change from low magnification control mode, and conversely from high magnification control mode to low magnification control mode. At the time of switching, the high magnification control mode and the image brightness are set not to change.
なお、上述の通り倍率制御モード切替手段187によって倍率制御モードの切り替えに伴って必要なパラメータは自動で切り替えられるが、ユーザがさらにパラメータを操作手段等により微調整可能としてもよいことはいうまでもない。 Note that, as described above, the necessary parameters are automatically switched by the magnification control mode switching unit 187 when the magnification control mode is switched, but it goes without saying that the user may further finely adjust the parameters using the operation unit or the like. Absent.
このようにして、観察倍率範囲に応じて光学系を異なる倍率制御モードで動作させる際、ユーザの設定倍率に応じて倍率制御モードを切り替えると共に、関係パラメータを連動させる手段を提供することで、ユーザが倍率を操作した際に、その設定倍率がどの倍率制御モードにて実現されるかを自動的に判断して切り替えることができる。また、その際に倍率制御モードに応じて各種関連パラメータを自動的に変更することにより、ユーザは倍率制御モードを意識することなく倍率を変更することが可能となる。なお、このような倍率制御モードを自動的に切り替える機能をOFFするように構成してもよいことはいうまでもない。
(電磁レンズ)
In this way, when the optical system is operated in different magnification control modes according to the observation magnification range, the magnification control mode is switched according to the user-set magnification and the means for linking the related parameters is provided. When the magnification is operated, it is possible to automatically determine and switch in which magnification control mode the set magnification is realized. In addition, by automatically changing various related parameters in accordance with the magnification control mode at that time, the user can change the magnification without being aware of the magnification control mode. Needless to say, such a function of automatically switching the magnification control mode may be turned off.
(Electromagnetic lens)
ただ、本発明は電子線撮像手段11を静電レンズに限定するものでなく、他の電子レンズも適宜採用できる。例えば、十分な機械的強度を維持できるのであれば、電子レンズとして磁界型の電子レンズである電磁レンズを利用してもよい。電磁レンズは高倍率化に有利であるという利点が得られる。電磁レンズの概要を、図29に示す。この図に示す電磁レンズも、電子レンズ鏡筒内の各電子レンズを、電磁レンズ制御部40Bで電気的に制御する構造である。電子レンズ鏡筒内には、電子銃47Bと、第一コンデンサレンズ52Bと、第二コンデンサレンズ57Bと、電子線EB2を走査させるための走査コイル58Bと、対物レンズ59Bとが備えられる。電子銃47Bは、電子線源であるフィラメント44Bと、電子線集束用の円筒電極であるウェーネルト45Bと、アノード46Bとで構成される。また電磁レンズ制御部40Bは、フィラメント44B及びウェーネルト45Bを制御して電子銃47Bより電子線EB2を発生させる電子銃高圧電源43Bと、第一コンデンサレンズ52Bを制御する第一レンズ制御部51Bと、第二コンデンサレンズ57Bを制御する第二レンズ制御部54Bと、走査コイル58Bを制御する走査コイル制御部55Bと、対物レンズ59Bを制御する対物レンズ制御部56Bとを備える。このように電磁レンズは、電子線EB2を試料SA2に向けて照射し、試料SA2から放出される二次電子SE2を二次電子検出器61Bで検出している。上述した静電レンズが電場を利用するのに対し、電磁レンズでは電磁石による磁場を利用して電子線EB2を照射している。 However, the present invention does not limit the electron beam imaging means 11 to an electrostatic lens, and other electronic lenses can be appropriately employed. For example, as long as sufficient mechanical strength can be maintained, an electromagnetic lens that is a magnetic type electron lens may be used as the electron lens. An electromagnetic lens is advantageous in that it is advantageous for high magnification. An outline of the electromagnetic lens is shown in FIG. The electromagnetic lens shown in this figure also has a structure in which each electronic lens in the electronic lens barrel is electrically controlled by the electromagnetic lens control unit 40B. In the electron lens barrel, an electron gun 47B, a first condenser lens 52B, a second condenser lens 57B, a scanning coil 58B for scanning the electron beam EB2, and an objective lens 59B are provided. The electron gun 47B includes a filament 44B that is an electron beam source, a Wehnelt 45B that is a cylindrical electrode for focusing the electron beam, and an anode 46B. The electromagnetic lens controller 40B controls the filament 44B and the Wehnelt 45B to generate an electron beam EB2 from the electron gun 47B, a first lens controller 51B that controls the first condenser lens 52B, A second lens control unit 54B that controls the second condenser lens 57B, a scanning coil control unit 55B that controls the scanning coil 58B, and an objective lens control unit 56B that controls the objective lens 59B are provided. Thus, the electromagnetic lens irradiates the sample SA2 with the electron beam EB2, and detects the secondary electrons SE2 emitted from the sample SA2 by the secondary electron detector 61B. The above-described electrostatic lens uses an electric field, whereas the electromagnetic lens irradiates the electron beam EB2 using a magnetic field generated by an electromagnet.
また磁界型電子レンズは一般に電磁石を用いた電磁レンズが利用されるが、磁界発生手段として、電磁石でなく永久磁石を用いることで、レンズ構造の簡素化、小型化、軽量化等を図ることもできる。ただし、この場合は電磁石のように磁力の調整ができないため、焦点距離が固定値となる。本明細書では便宜上、このようなレンズも電磁レンズと呼ぶ。 In general, an electromagnetic lens using an electromagnet is used as a magnetic field type electron lens. However, by using a permanent magnet instead of an electromagnet as a magnetic field generating means, the lens structure can be simplified, reduced in size, reduced in weight, and the like. it can. However, in this case, since the magnetic force cannot be adjusted unlike an electromagnet, the focal length becomes a fixed value. In this specification, for convenience, such a lens is also referred to as an electromagnetic lens.
さらに、このような磁界型電子レンズにおいても、静電型電子レンズで説明したのと同様、倍率制御モード切替機能を備えることができることはいうまでもない。例えば図39で示すように、電子線偏向走査手段58を構成する走査コイルを、図28のような1段でなく、2段で構成することで、高倍率制御モードと低倍率制御モードとに切り替え式とした態様において、これらの倍率制御モード間の切り替えをスムーズに行えるよう、倍率制御モード切替手段187を用いて自動切り替えを実現できる。図39に示す磁界型電子レンズは、電子銃を構成するフィラメント44Dと、ウェーネルト45Dと、アノード46Dと、アライナコイル49Dと、第一コンデンサ絞り52dと、第一コンデンサレンズ52Dと、第二コンデンサ絞り57dと、第二コンデンサレンズ57Dと、電子線偏向走査手段58として、第一偏向部58D1である非点コイルと、第二偏向部58D2である偏向コイルと、対物絞り53Dと、対物レンズ59Dとを備えている。この磁界型電子レンズにおいても、倍率制御モード切替機能により、低倍率から高倍率にシームレスな倍率切り替えが実現される。
(検出器)
Further, it goes without saying that such a magnetic field type electron lens can also have a magnification control mode switching function as described in the electrostatic electron lens. For example, as shown in FIG. 39, the scanning coil constituting the electron beam deflection scanning means 58 is configured not in one stage as shown in FIG. 28 but in two stages, so that a high magnification control mode and a low magnification control mode are achieved. In the switching mode, automatic switching can be realized by using the magnification control mode switching means 187 so that switching between these magnification control modes can be performed smoothly. 39 includes a filament 44D, a Wehnelt 45D, an anode 46D, an aligner coil 49D, a first condenser aperture 52d, a first condenser lens 52D, and a second condenser aperture. 57d, second condenser lens 57D, electron beam deflection scanning means 58, astigmatism coil as first deflection part 58D1, deflection coil as second deflection part 58D2, objective diaphragm 53D, objective lens 59D It has. Also in this magnetic type electron lens, seamless magnification switching from low magnification to high magnification is realized by the magnification control mode switching function.
(Detector)
図3に示す例では、検出器として、二次電子検出器(SED)61を使用している。ただ、これに代えて、あるいはこれに加えて他の検出器を利用することもできるのは上述の通りである。なお二次電子検出器61は、図3の例では固定部分に設けている。好ましくは、背面側に位置する端面板に設ける。これにより、試料台33と二次電子検出器61はいずれも固定部分にあるため、その位置関係が不変で、安定した二次電子の検出が可能となる。特に試料台を傾斜させる傾斜観察においては、二次電子が試料台の影とならずに確実に捕捉できる利点が得られる。すなわち、従来の試料台側を傾斜させて電子銃及び二次電子検出器を固定する構成では、試料表面が二次電子検出器から見たときに試料台の影になってしまうことがあり、この結果二次電子の検出感度が低下するという問題があった。これに対して上述のように試料台側を固定して電子銃側を傾斜させる構成では、傾斜観察においても試料台が傾斜しないため、このような影になる問題が生じず、この結果傾斜観察においても安定した観察結果を得ることができる利点が得られる。ただ、この構成に限らず、検出器を回転部分側に設けてもよい。
(試料台33)
In the example shown in FIG. 3, a secondary electron detector (SED) 61 is used as the detector. However, as described above, other detectors can be used instead of or in addition to this. In addition, the secondary electron detector 61 is provided in the fixed part in the example of FIG. Preferably, it is provided on the end face plate located on the back side. Thereby, since both the sample stage 33 and the secondary electron detector 61 are in the fixed portion, the positional relationship is unchanged, and stable secondary electrons can be detected. In particular, in tilt observation where the sample stage is tilted, there is an advantage that secondary electrons can be reliably captured without being shaded by the sample stage. That is, in the configuration in which the conventional sample stage side is inclined and the electron gun and the secondary electron detector are fixed, the sample surface may become a shadow of the sample stage when viewed from the secondary electron detector, As a result, there is a problem that the detection sensitivity of secondary electrons is lowered. On the other hand, in the configuration in which the sample stage side is fixed and the electron gun side is tilted as described above, since the sample stage does not tilt even in tilt observation, such a shadowing problem does not occur. The advantage that a stable observation result can be obtained is obtained. However, the present invention is not limited to this configuration, and the detector may be provided on the rotating portion side.
(Sample stage 33)
さらに図6〜図8に示すように、試料室21内には、観察対象の試料を載置するための試料台33を配置している。試料台33は、上面を平坦な円形状のテーブルとしている。なお図6〜図8の一部断面斜視図の例では、説明のため試料台33を半円状に切り欠いた状態を示している。試料台33は、円筒状の試料室21の中心軸とほぼ一致させる位置に配置する。厳密には、試料台33は水平姿勢を維持したまま上下に昇降可能であることから、試料台33の試料載置面が2つの観察手段10の光軸の交点に一致させることができるように、移動機構を調整している。 Further, as shown in FIGS. 6 to 8, a sample stage 33 for placing a sample to be observed is placed in the sample chamber 21. The sample stage 33 has a flat circular table on the upper surface. In the examples of the partial cross-sectional perspective views of FIGS. 6 to 8, the sample stage 33 is notched in a semicircular shape for explanation. The sample stage 33 is disposed at a position that substantially coincides with the central axis of the cylindrical sample chamber 21. Strictly speaking, since the sample stage 33 can be moved up and down while maintaining the horizontal posture, the sample placement surface of the sample stage 33 can be made to coincide with the intersection of the optical axes of the two observation means 10. The moving mechanism is adjusted.
これによって、回転軸のほぼ中心に試料を配置して、各観察手段10が中心軸に向かう姿勢に保持されて試料を観察するため、回転軸に沿って各観察手段10を回動させても、常にその光軸の向かう先を試料として、試料を視野に捉えやすくできる上、その焦点距離(ワーキングディスタンス:WD)も一度調整すれば、観察手段10を回動させても常に一定のワーキングディスタンスにて維持されるため、合焦点状態をほぼ維持しつつ、異なる角度からの観察を可能とすることができる。すなわち、観察手段10を移動させたことによる視野のロストを極減することができるので、特に操作に不慣れな初心者ユーザであっても容易に操作できるという優れた利点が得られる。
(試料台駆動手段34)
As a result, the sample is arranged at substantially the center of the rotation axis, and each observation means 10 is held in a posture toward the center axis to observe the sample. Therefore, even if each observation means 10 is rotated along the rotation axis, In addition, it is always easy to catch the sample in the field of view with the tip of the optical axis as the sample, and once the focal length (working distance: WD) is adjusted, a constant working distance is maintained even if the observation means 10 is rotated. Therefore, observation from different angles can be performed while maintaining the in-focus state substantially. That is, since the loss of the visual field due to the movement of the observation means 10 can be reduced, an excellent advantage that even a novice user who is not familiar with the operation can easily operate is obtained.
(Sample stage drive means 34)
観察位置の位置決めは、試料SAを載置した試料台33を物理的に移動させて行う。試料SAの移動は、試料台33を駆動する試料台駆動手段34を構成する水平面移動機構74及び高さ調整機構80で行う。これらの試料台駆動手段34は、試料台制御部34によって制御される。試料台33は試料SAの観察位置を調整可能なように様々な方向への移動、調整が可能である。具体的には、試料台33を水平面内で移動させるための水平面移動機構74を備える。水平面移動機構74は、試料台33の平面方向であるX軸及びY軸方向への移動及び微調整を行うXY移動機構75を備える。また水平面移動機構74に、R軸方向への回転、すなわちXY平面と直交するZ軸の回りに回転可能なR軸回転機構76を付加できる。R軸回転機構76の回転量は、回転調整手段により調整される。なお、R軸方向への回転移動と区別するため、本明細書ではXY方向への移動を線状移動と呼ぶ。この試料台駆動手段34は、試料に対して観察位置の位置決めを行う観察位置決め手段として機能する。
(水平面移動機構74)
The observation position is positioned by physically moving the sample stage 33 on which the sample SA is placed. The sample SA is moved by a horizontal plane moving mechanism 74 and a height adjusting mechanism 80 constituting the sample table driving means 34 for driving the sample table 33. These sample stage drive means 34 are controlled by the sample stage control unit 34. The sample stage 33 can be moved and adjusted in various directions so that the observation position of the sample SA can be adjusted. Specifically, a horizontal plane moving mechanism 74 for moving the sample stage 33 in the horizontal plane is provided. The horizontal plane moving mechanism 74 includes an XY moving mechanism 75 that performs movement and fine adjustment in the X-axis and Y-axis directions, which are the plane directions of the sample stage 33. Further, an R-axis rotation mechanism 76 that can rotate in the R-axis direction, that is, rotate around the Z-axis orthogonal to the XY plane can be added to the horizontal plane moving mechanism 74. The amount of rotation of the R-axis rotation mechanism 76 is adjusted by the rotation adjusting means. In order to distinguish from rotational movement in the R-axis direction, in this specification, movement in the XY direction is referred to as linear movement. The sample stage drive unit 34 functions as an observation positioning unit that positions the observation position with respect to the sample.
(Horizontal plane moving mechanism 74)
また図6〜図7に示すように、水平面移動機構74のXY移動機構75は、試料台33をX軸方向、Y軸方向に移動させる移動量を手動で調整するためのX軸操作摘み74X、Y軸操作摘み74Yを、胴部24の右側で手前側に突出するように設けている。さらにR軸回転機構76は、試料台33をR軸方向に移動させる移動量を手動で調整するための回転調整手段であるR軸操作摘み74Rを、X軸操作摘み74X、Y軸操作摘み74Yと並べて、胴部24の右側で手前側に突出するように設けている。これらの図に示すように、試料台33のX軸方向、Y軸方向及びR軸方向への移動は、各々操作摘みの後端に張設された無限軌道のベルト駆動及びギヤ駆動により、各操作摘みの回転量に応じて回転力が伝達され、試料台33が所定量移動する。
(操作摘み)
As shown in FIGS. 6 to 7, the XY movement mechanism 75 of the horizontal plane movement mechanism 74 is an X-axis operation knob 74X for manually adjusting the amount of movement for moving the sample stage 33 in the X-axis direction and the Y-axis direction. The Y-axis operation knob 74Y is provided on the right side of the body portion 24 so as to protrude to the near side. Further, the R-axis rotation mechanism 76 includes an R-axis operation knob 74R, which is a rotation adjusting means for manually adjusting the amount of movement for moving the sample stage 33 in the R-axis direction, an X-axis operation knob 74X, and a Y-axis operation knob 74Y. Are arranged so as to protrude to the front side on the right side of the body portion 24. As shown in these figures, the movement of the sample stage 33 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the R-axis direction is performed by a belt drive and a gear drive of an endless track stretched at the rear end of the operation knob. A rotational force is transmitted according to the rotation amount of the operation knob, and the sample stage 33 moves by a predetermined amount.
(Operation knob)
さらに高さ調整機構80は、試料台33をZ軸方向に移動させる移動量を調整するためのZ軸操作摘み80Zを、固定板23の背面から上方に突出するように設けている。このように、各操作摘みを回転式に統一することで、ユーザは試料台33の移動を統一された操作感によって調整できる。なお、図6〜図7等の例では、X軸操作摘み74X、Y軸操作摘み74Y、R軸操作摘み74Rを、いずれも胴部24の右側で鉛直面から突出する姿勢に設けられている。ただ、このような配置や位置に限られるものでなく、拡大観察装置の任意の位置に、任意の配置で設けることも可能であることはいうまでもない。例えば、図2B、図2Cに示す変形例に係る拡大観察装置では、X軸操作摘み74X、Y軸操作摘み74Y、R軸操作摘み74Rを水平面に並べて配置している。また各摘みには、回転時に指で摘んで連続回転を容易にする突起を設けてもよい。さらにZ軸操作摘み80Zは、その回転軸が側面から突出する姿勢に、摘み部分が垂直姿勢となるように固定することで、ユーザは感覚的に高さ方向の調整であることを摘みの姿勢から把握でき、他の摘みと区別し易くできる。
(非傾動)
Further, the height adjusting mechanism 80 is provided with a Z-axis operation knob 80Z for adjusting the amount of movement for moving the sample stage 33 in the Z-axis direction so as to protrude upward from the back surface of the fixed plate 23. Thus, by unifying the operation knobs in a rotary manner, the user can adjust the movement of the sample stage 33 with a unified operation feeling. 6 to 7 and the like, the X-axis operation knob 74X, the Y-axis operation knob 74Y, and the R-axis operation knob 74R are all provided in a posture protruding from the vertical surface on the right side of the trunk portion 24. . However, it is needless to say that the present invention is not limited to such an arrangement and position, and can be provided in an arbitrary arrangement at an arbitrary position of the magnification observation apparatus. For example, in the magnification observation apparatus according to the modification shown in FIGS. 2B and 2C, the X-axis operation knob 74X, the Y-axis operation knob 74Y, and the R-axis operation knob 74R are arranged in a horizontal plane. In addition, each knob may be provided with a protrusion that is easily picked up with a finger during rotation to facilitate continuous rotation. Further, the Z-axis operation knob 80Z is fixed in such a way that the rotation axis protrudes from the side surface so that the knob part is in the vertical attitude, so that the user can sensuously adjust the height direction. And can be easily distinguished from other knobs.
(Non-tilting)
この試料台33は水平面内での移動のみを可能としており、従来の試料台では可能であった傾斜角度(T軸方向)の調整を排除している。いいかえると、試料台駆動手段34は試料台33を傾斜させるための傾動手段を有しない。このように試料台33の傾動動作を禁止した非傾動状態にて、試料台33を水平姿勢に固定することで、試料台33上面に載置した試料が傾斜により移動したり滑り落ちる事態を回避できる。また、従来必要であった、両面テープ等で試料を試料台に固定する作業を無くすと共に、このような粘着材の貼付、剥離によって試料が破損する事態も回避できるという優れた利点が得られる。 The sample stage 33 can only move within a horizontal plane, and eliminates the adjustment of the tilt angle (T-axis direction) that was possible with the conventional sample stage. In other words, the sample stage drive means 34 does not have a tilting means for tilting the sample stage 33. In this way, by fixing the sample stage 33 in a horizontal posture in a non-tilt state where the tilting operation of the sample stage 33 is prohibited, it is possible to avoid a situation in which the sample placed on the upper surface of the sample stage 33 moves or slides down due to the tilt. . In addition, it is possible to obtain an excellent advantage that the work of fixing the sample to the sample stage with a double-sided tape or the like, which has been necessary in the past, can be avoided, and the situation where the sample is damaged due to the sticking and peeling of the adhesive material can be avoided.
また、試料台33の傾動に代えて、観察手段側を傾斜させる、すなわち回動させることにより、傾斜観察における視野の変化をユーザが把握しやすいといった利点も得られる。すなわち、従来は電子銃等の観察手段側を固定し、試料側を傾斜させていたため、視野の変化が観察対象の変化となって現れ、試料がどのような姿勢であり、どの方向から見ているのか、また所望の視野を得るためにはどの軸をどの方向に調整すればいいのか等を把握することが容易でなく、微調整の操作には熟練を要していた。これに対し、試料を固定して観察手段側を移動(回動)させる構成では、ユーザ自身の手で観察手段を物理的に傾斜し、さらに試料の位置が固定されているため、両者の位置関係を容易に把握できるのである。換言すると、一般の観察と同様、固定された試料に対してユーザ自身の視点を移動させるという動作に近い構成のため、ユーザ自身が観察手段を手動で調整することと相俟って、相対的な位置関係が極めて明確となる。また、視野の変更に際しても、試料と観察手段の相対位置が把握できることから、どの軸をどの方向に移動させれば所望の視野に調整できるかの理解も容易となり、操作に熟練していないユーザであっても直感的に把握できるメリットがある。
(高さ調整機構80)
Further, instead of tilting the sample stage 33, the observation means side is tilted, that is, rotated, so that an advantage that the user can easily grasp the change in the visual field in tilted observation can be obtained. In other words, since the observation means side such as an electron gun was fixed and the sample side was tilted in the past, a change in the field of view appeared as a change in the observation object, and what kind of posture the sample was in and what direction it was viewed from It is not easy to know which axis should be adjusted in which direction in order to obtain a desired field of view, and fine adjustment operation requires skill. On the other hand, in the configuration in which the sample is fixed and the observation means side is moved (rotated), the observation means is physically tilted by the user's own hand, and the position of the sample is fixed. The relationship can be easily grasped. In other words, similar to general observation, the configuration is similar to the operation of moving the user's own viewpoint with respect to a fixed sample, and therefore, the user himself / herself manually adjusts the observation means, and thus the relative The positional relationship becomes very clear. In addition, since the relative position of the sample and the observation means can be grasped when changing the field of view, it is easy to understand which axis can be adjusted to the desired field of view, and users who are not skilled in operation However, there is a merit that can be grasped intuitively.
(Height adjustment mechanism 80)
また試料台33は、その水平位置を調整するための高さ調整機構80として、対物レンズ59と試料との距離(ワーキングディスタンス)を調整するために、鉛直方向であるZ軸方向の調整を可能としている。また高さ調整機構80の移動軌跡に、電子線撮像手段11及び光学系撮像手段12の焦点可変範囲を含めることで、電子線撮像手段11と光学系撮像手段12の焦点調整が可能となる。この場合、高さ調整機構80は、電子線撮像手段11の焦点距離を調整するための顕微鏡焦点調整手段37と、光学系撮像手段12の焦点距離を調整するための光学焦点調整手段38に兼用、あるいは各観察手段10が各々焦点調整手段を有している場合は、これらと併用することができる。また、いずれか一方の観察手段10が焦点調整手段を有しない焦点固定式の場合は、その焦点調整手段として機能することは言うまでもない。例えば、電子線撮像手段11が顕微鏡焦点調整手段37を備えており、光学系撮像手段12が焦点固定式の場合に、高さ調整機構80を光学焦点調整手段38として利用できる。 The sample stage 33 can be adjusted in the vertical Z-axis direction to adjust the distance (working distance) between the objective lens 59 and the sample as a height adjustment mechanism 80 for adjusting the horizontal position. It is said. Further, by including the focus variable range of the electron beam imaging unit 11 and the optical system imaging unit 12 in the movement locus of the height adjusting mechanism 80, the focus adjustment of the electron beam imaging unit 11 and the optical system imaging unit 12 can be performed. In this case, the height adjustment mechanism 80 is also used as the microscope focus adjustment unit 37 for adjusting the focal length of the electron beam imaging unit 11 and the optical focus adjustment unit 38 for adjusting the focal length of the optical system imaging unit 12. Alternatively, when each observation means 10 has a focus adjustment means, these can be used together. Needless to say, when either one of the observation means 10 is a fixed focus type that does not have a focus adjustment means, it functions as the focus adjustment means. For example, when the electron beam imaging unit 11 includes the microscope focus adjustment unit 37 and the optical system imaging unit 12 is a fixed focus type, the height adjustment mechanism 80 can be used as the optical focus adjustment unit 38.
なお観察像の位置決めや観察視野の移動には、試料台を物理的に移動させる方法に限られず、例えば電子銃から照射される電子線の走査位置をシフトさせる方法(イメージシフト)も利用できる。あるいは、このような仮想的な移動を物理的な移動と併用してもよい。あるいはまた、広い範囲で一旦画像データを取り込み、データをソフトウエア的に処理する方法も利用できる。この方法では、一旦データが取り込まれてデータ内で処理されるため、ソフトウエア的に観察位置を移動させることが可能で、試料台の移動や電子線の走査といったハードウエア的な移動を伴わないメリットがある。予め大きな画像データを取り込む方法としては、例えば様々な位置の画像データを複数取得し、これらの画像データをつなぎ合わせることで広い面積の画像データを取得する方法がある。あるいは、低倍率で画像データを取得することによって、取得面積を広く取ることができる。
(光学系撮像手段12)
The positioning of the observation image and the movement of the observation field of view are not limited to the method of physically moving the sample stage, and for example, a method of shifting the scanning position of the electron beam irradiated from the electron gun (image shift) can also be used. Alternatively, such virtual movement may be used in combination with physical movement. Alternatively, a method of once capturing image data over a wide range and processing the data in software can be used. In this method, since the data is once captured and processed in the data, the observation position can be moved by software, and there is no hardware movement such as movement of the sample stage or scanning of the electron beam. There are benefits. As a method of capturing large image data in advance, for example, there is a method of acquiring a plurality of image data at various positions and acquiring image data of a wide area by connecting these image data. Alternatively, the acquisition area can be increased by acquiring image data at a low magnification.
(Optical system imaging means 12)
次に、光学系撮像手段12について説明する。まず、光学系撮像手段12の光学レンズ系の構成例を、図59Aに示す。この光学レンズは、光学レンズ鏡筒内に配置された光学撮像素子92と、光学レンズ群98を構成する光学ズームレンズ93及び対物レンズ94とを備える。各レンズは、複数枚の光学レンズで構成できる。倍率の調整は、光学ズームレンズ93を手動又は電動で駆動してレンズ間の間隔を調整することで行われる。電動駆動の場合は、光学ズームレンズ93の位置を移動させるモータを備えており、モータの回転によって光学ズーム倍率を調整する。このような光学倍率を調整するため、光学系撮像手段12は光学倍率調整手段95を備える。また焦点位置を可変とする場合は、これを調整するための光学焦点調整手段38を備えてもよい。焦点位置を固定式とする場合は、光学焦点調整手段を省略できる。さらに、試料台33に載置された試料SA3を照明するための照明部96を配置している。 Next, the optical imaging unit 12 will be described. First, FIG. 59A shows a configuration example of the optical lens system of the optical system imaging unit 12. This optical lens includes an optical imaging element 92 disposed in an optical lens barrel, and an optical zoom lens 93 and an objective lens 94 that constitute an optical lens group 98. Each lens can be composed of a plurality of optical lenses. The magnification is adjusted by driving the optical zoom lens 93 manually or electrically to adjust the distance between the lenses. In the case of electric driving, a motor for moving the position of the optical zoom lens 93 is provided, and the optical zoom magnification is adjusted by the rotation of the motor. In order to adjust such optical magnification, the optical system imaging unit 12 includes an optical magnification adjusting unit 95. Further, when the focal position is variable, an optical focus adjusting means 38 for adjusting the focal position may be provided. When the focus position is fixed, the optical focus adjustment means can be omitted. Furthermore, an illumination unit 96 for illuminating the sample SA3 placed on the sample stage 33 is arranged.
光学撮像素子92には、CCDやCMOS等が利用できる。光学撮像素子92は、試料SA3に光学系を介して入射される光の反射光又は透過光を、2次元状に配置された画素毎に撮像信号を電気的に読み取って光学画像を結像する。光学撮像素子92によって電気的に読み取られた画像データは、情報処理手段101に送出されて処理される。
(光学撮像システム)
As the optical imaging element 92, a CCD, a CMOS, or the like can be used. The optical imaging device 92 forms an optical image by electrically reading reflected or transmitted light of light incident on the sample SA3 via the optical system for each pixel arranged two-dimensionally. . Image data electrically read by the optical imaging element 92 is sent to the information processing means 101 for processing.
(Optical imaging system)
図1に示す拡大観察システム1000の構成では、光学系撮像手段12と電子線撮像手段11を制御するコントローラが、各々別個に設けられている。ここでは、電子顕微鏡画像手段はコントローラ1で制御され、光学系撮像手段12は表示手段2に組み込まれた情報処理手段101で制御される。本実施の形態においては、コントローラ1で画像合成等の画像処理を行うよう構成している。ただ、各観察手段を制御する別個のコントローラを設ける構成の他、一のコントローラで複数の観察手段を制御するよう構成してもよい。共通のコントローラを使用することで、必要な部材を低減できる上、ユーザも一のコントローラのみを操作することで複数の観察手段を制御できる。さらに各観察手段の操作についても、統一された環境やユーザインターフェースを提供することで、より操作性が向上される。 In the configuration of the magnification observation system 1000 shown in FIG. 1, a controller for controlling the optical imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 is provided separately. Here, the electron microscope image means is controlled by the controller 1, and the optical imaging means 12 is controlled by the information processing means 101 incorporated in the display means 2. In the present embodiment, the controller 1 is configured to perform image processing such as image composition. However, in addition to a configuration in which a separate controller for controlling each observation unit is provided, a plurality of observation units may be controlled by a single controller. By using a common controller, necessary members can be reduced, and a user can control a plurality of observation means by operating only one controller. Furthermore, the operation of each observation means is further improved by providing a unified environment and user interface.
図59Bに、表示手段2の情報処理手段101で光学系撮像手段12を制御する光学撮像システムのブロック図を示す。この図に示す光学系撮像手段12は、試料SA3を撮像する光学撮像素子としてCCD等の受光素子と、CCDを駆動制御するCCD制御回路91と、照明部96から試料台33上に載置された試料SA3に対して照射された光の透過光や反射光をCCD上に結像させる光学レンズ群98とを備える。光学レンズ群98は、図59Aに示す構成が利用できる。また試料SA3を載置する試料台33を駆動する試料台駆動手段34として、水平面移動機構74及び高さ調整機構80を備えることも、図4等で説明した通りである。また光学焦点調整手段として、光学レンズ群98を光軸方向に移動させる機構を設けたり、あるいは高さ調整機構を、光軸方向における相対距離を変化させ焦点を調整する光学焦点調整手段として兼用してもよい。 FIG. 59B shows a block diagram of an optical imaging system in which the optical system imaging unit 12 is controlled by the information processing unit 101 of the display unit 2. The optical system imaging means 12 shown in this figure is mounted on the sample stage 33 from the light receiving element such as a CCD as an optical imaging element for imaging the sample SA3, a CCD control circuit 91 for driving and controlling the CCD, and the illumination unit 96. And an optical lens group 98 that forms an image of transmitted light and reflected light of the light irradiated on the sample SA3 on the CCD. The configuration shown in FIG. 59A can be used for the optical lens group 98. Further, as described with reference to FIG. 4 and the like, the sample table driving means 34 for driving the sample table 33 on which the sample SA3 is mounted includes a horizontal plane moving mechanism 74 and a height adjusting mechanism 80. Further, as the optical focus adjusting means, a mechanism for moving the optical lens group 98 in the optical axis direction is provided, or the height adjusting mechanism is also used as an optical focus adjusting means for adjusting the focal point by changing the relative distance in the optical axis direction. May be.
一方表示手段2は、撮像素子によって電気的に読み取られた画像データを記憶するメモリ等の第二記憶手段103(図133の第二記憶手段132に相当)と、撮像素子によって電気的に読み取られた画像データに基づいて画像を表示するディスプレイ部102と、ディスプレイ部102上に表示される画面に基づいて入力その他の操作を行う操作手段105(図133等の操作手段105cに相当)と、操作手段105によって入力された情報に基づいて画像処理その他各種の処理を行う情報処理手段101と、情報処理手段101が光学系撮像手段12からの情報を授受するためのインターフェイス104とを備える。ディスプレイ部102は、高解像度表示が可能なモニタであり、CRTや液晶パネル等が利用される。 On the other hand, the display means 2 is electrically read by a second storage means 103 (corresponding to the second storage means 132 in FIG. 133) such as a memory for storing image data electrically read by the image pickup element, and the image pickup element. A display unit 102 for displaying an image based on the image data, an operation unit 105 for performing input and other operations based on a screen displayed on the display unit 102 (corresponding to the operation unit 105c in FIG. 133, etc.), An information processing unit 101 that performs image processing and other various processes based on information input by the unit 105 and an interface 104 through which the information processing unit 101 exchanges information from the optical imaging unit 12 are provided. The display unit 102 is a monitor capable of high-resolution display, and a CRT, a liquid crystal panel, or the like is used.
第二記憶手段103は、例えば光学焦点調整手段によって焦点を調整したときの試料台33と光学レンズ群98の光軸方向における相対距離に関する焦点距離情報を、光軸方向とほぼ垂直な面内における試料SA3の2次元位置情報と共に記憶する。またディスプレイ部102によって表示された画像上で任意の点、領域を操作手段105で設定すると、設定された領域に対応する試料SA3の一部又は全部に関する第二記憶手段103に記憶された焦点距離情報に基づいて、該領域に対応する試料SA3の光軸方向における平均高さを情報処理手段101で演算する。このようにして拡大観察装置は、光学レンズ群98を介して入射する試料台33上に載置された試料SA3からの反射光又は透過光を撮像素子で電気的に読み取り、指定された領域に対応する試料SA3の光軸方向における平均高さ又は深さを演算できる。さらに情報処理手段101は、後述する電子顕微鏡画像と光学画像とを合成する画像合成手段116として機能させることもできる。 The second storage unit 103 stores focal length information regarding the relative distance in the optical axis direction between the sample stage 33 and the optical lens group 98 when the focal point is adjusted by, for example, the optical focal point adjusting unit in a plane substantially perpendicular to the optical axis direction. It is stored together with the two-dimensional position information of the sample SA3. When an arbitrary point or region is set on the image displayed by the display unit 102 by the operation unit 105, the focal length stored in the second storage unit 103 relating to a part or all of the sample SA3 corresponding to the set region. Based on the information, the information processing unit 101 calculates the average height in the optical axis direction of the sample SA3 corresponding to the region. In this way, the magnifying observation apparatus electrically reads reflected light or transmitted light from the sample SA3 placed on the sample stage 33 entering through the optical lens group 98 with the imaging device, and puts it in the designated region. The average height or depth of the corresponding sample SA3 in the optical axis direction can be calculated. Further, the information processing unit 101 can also function as an image synthesis unit 116 that synthesizes an electron microscope image and an optical image, which will be described later.
操作手段105はコンピュータと有線もしくは無線で接続され、あるいはコンピュータに固定されている。一般的な操作手段105としては、例えばマウスやキーボード、スライドパッド、トラックポイント、タブレット、ジョイスティック、コンソール、ジョグダイヤル、デジタイザ、ライトペン、テンキー、タッチパッド、アキュポイント等の各種ポインティングデバイスが挙げられる。またこれらの操作手段105は、拡大観察用プログラムの操作の他、拡大観察装置自体やその周辺機器の操作にも利用できる。さらに、インターフェース画面を表示するディスプレイ自体にタッチスクリーンやタッチパネルを利用して、画面上をユーザが手で直接触れることにより入力や操作を可能としたり、又は音声入力その他の既存の入力手段を利用、あるいはこれらを併用することもできる。図59Bの例では、操作手段105はマウス等のポインティングデバイスで構成される。 The operation means 105 is connected to the computer by wire or wirelessly, or is fixed to the computer. Examples of the general operation unit 105 include various pointing devices such as a mouse, a keyboard, a slide pad, a track point, a tablet, a joystick, a console, a jog dial, a digitizer, a light pen, a numeric keypad, a touch pad, and an accu point. These operation means 105 can be used not only for the operation of the magnification observation program but also for the operation of the magnification observation apparatus itself and its peripheral devices. Furthermore, using a touch screen or touch panel on the display itself that displays the interface screen, the user can directly input or operate the screen by hand, or use voice input or other existing input means, Or these can also be used together. In the example of FIG. 59B, the operation means 105 is configured by a pointing device such as a mouse.
また、表示手段2にはコンピュータ70を接続可能であり、コンピュータ70に別途拡大観察用プログラムをインストールして、コンピュータ70側からも拡大観察装置を操作することもできる。あるいは表示手段そのものをコンピュータで実現することもできる。この場合、コンピュータに接続したモニタが、表示手段のディスプレイ部として機能する。
(画素ずらし手段99)
Further, a computer 70 can be connected to the display means 2, and a magnified observation program can be separately installed in the computer 70 and the magnified observation apparatus can be operated from the computer 70 side. Alternatively, the display means itself can be realized by a computer. In this case, a monitor connected to the computer functions as a display unit of the display means.
(Pixel shifting means 99)
さらに光学系撮像手段12は、画素ずらしによってCCDの持つ解像度以上の高解像度を得るための画素ずらし手段99を備えることができる。画素ずらしとは、例えば画素ピッチの半分だけ被写体をずらして撮影した画像と、ずらす前の画像とを合成することにより高解像度化を図るものである。代表的な画像ずらしの機構としては、撮像素子を移動させるCCD駆動方式、LPFを傾斜させるLPF傾斜方式、レンズを移動させるレンズ移動方式等がある。図59Bにおいては、試料台33に固定された試料SA3から光学レンズ群98を介してCCDに入射される反射光又は透過光の入射光路を、少なくとも一の方向に、その方向におけるCCDの一画素の間隔よりも小さい距離で光学的にシフトさせる光路シフト部14を備える。画素ずらしを実現するための機構や手法は、上記の構成に限られず、既知の方法や将来開発される方法が適宜利用できる。 Furthermore, the optical system imaging means 12 can be provided with a pixel shifting means 99 for obtaining a higher resolution than the resolution of the CCD by shifting the pixels. Pixel shift is to increase the resolution by combining an image taken by shifting the subject by half the pixel pitch and an image before shifting. As a typical image shifting mechanism, there are a CCD driving method for moving an image sensor, an LPF tilting method for tilting an LPF, a lens moving method for moving a lens, and the like. In FIG. 59B, the incident light path of reflected light or transmitted light incident on the CCD from the sample SA3 fixed on the sample stage 33 via the optical lens group 98 is set to at least one direction, and one pixel of the CCD in that direction. The optical path shift unit 14 that optically shifts by a distance smaller than the interval is provided. The mechanism and method for realizing pixel shifting are not limited to the above configuration, and a known method or a method developed in the future can be used as appropriate.
CCDは、x方向およびy方向に2次元状に配置された画素毎に受光量を電気的に読み取ることができる。CCD上に結像された試料SA3の像は、CCDの各画素において受光量に応じて電気信号に変換され、CCD制御回路91においてさらにデジタルデータに変換される。情報処理手段101は、CCD制御回路91において変換されたデジタルデータを受光データとして、光軸方向(図59B中のz方向)とほぼ垂直な面内(図59B中のx、y方向)における試料SA3の2次元位置情報としての画素の配置情報(x、y)と共に第二記憶手段103に記憶する。ここで、光軸方向とほぼ垂直な面内とは、厳密に光軸に対して90°をなす面である必要はなく、その光学系および撮像素子における解像度において試料の形状を認識できる程度の傾きの範囲内にある観察面であればよい。 The CCD can electrically read the amount of received light for each pixel arranged two-dimensionally in the x and y directions. The image of the sample SA3 formed on the CCD is converted into an electric signal according to the amount of received light at each pixel of the CCD, and further converted into digital data in the CCD control circuit 91. The information processing means 101 uses the digital data converted by the CCD control circuit 91 as light reception data, and the sample in a plane (x and y directions in FIG. 59B) substantially perpendicular to the optical axis direction (z direction in FIG. 59B). The pixel storage information (x, y) as the two-dimensional position information of SA3 is stored in the second storage means 103. Here, the in-plane substantially perpendicular to the optical axis direction does not need to be a plane that is exactly 90 ° with respect to the optical axis, and is such that the shape of the sample can be recognized in the resolution of the optical system and the image sensor. Any observation surface that is within the range of the inclination may be used.
以上のように図1の拡大観察システム1000の構成では、光学系撮像手段12を表示手段2に組み込まれた情報処理手段101で制御する一方、電子線撮像手段11はコントローラで制御する。すなわち観察手段毎に別個にコントローラを設けているが、この構成に限られず、一のコントローラで複数の観察手段を制御する構成とすることもできる。
(照明部96)
As described above, in the configuration of the magnification observation system 1000 in FIG. 1, the optical imaging unit 12 is controlled by the information processing unit 101 incorporated in the display unit 2, while the electron beam imaging unit 11 is controlled by the controller. In other words, a controller is provided separately for each observation means. However, the present invention is not limited to this configuration, and a plurality of observation means may be controlled by a single controller.
(Lighting part 96)
図59Bに示す照明部96は、試料SA3に落射光を照射するための落射照明を例示している。特に観察手段10を傾斜させずに正面から観察する際は、視点すなわち観察手段の光軸と照明を略一致させることができ、最も明るい画面とすることができる。ただ、これに限らず、透過光を照射するための透過照明を利用することもできる。照明部96は、光ファイバ106を介して表示手段2と接続される。表示手段2は、光ファイバ106を接続するコネクタを備えると共に、コネクタを介して光ファイバ106に光を送出するための光源107を内蔵する。光源107にはハロゲンランプやキセノンランプ、LED等が用いられる。 The illumination unit 96 illustrated in FIG. 59B illustrates epi-illumination for irradiating the sample SA3 with epi-illumination light. In particular, when observing from the front without tilting the observation means 10, the viewpoint, that is, the optical axis of the observation means and the illumination can be substantially matched, and the brightest screen can be obtained. However, the present invention is not limited to this, and transmissive illumination for irradiating transmitted light can also be used. The illumination unit 96 is connected to the display unit 2 through the optical fiber 106. The display means 2 includes a connector for connecting the optical fiber 106 and incorporates a light source 107 for sending light to the optical fiber 106 via the connector. As the light source 107, a halogen lamp, a xenon lamp, an LED, or the like is used.
照明部96は、図4、図7等に示すように、試料室21内の光源ポート97に設置される。光源ポート97に接続される照明部96は、その照明光が試料台33に向けられるように照明光の光軸が設定される。照明光の光軸は、各観察手段10と同様に回転軸に向かう姿勢に設定する。これにより、傾斜観察に際して試料台33を固定しつつ各観察手段10を傾斜させても、照明光が試料台33の影に隠れてしまう事態を低減できる。より好ましくは、照明部96は図4に示すように、各観察手段10を設けた回転面とは異なる面上に位置させ、かつ光軸が該回転面と交差する角度に設定される。このように照明光を傾斜させることで、照明光により試料に影が生じる方向が回転面と平行とならず、交差するため、傾斜観察において影の暗い部分を少なくできる効果が期待できる。 The illumination part 96 is installed in the light source port 97 in the sample chamber 21, as shown in FIGS. The illumination unit 96 connected to the light source port 97 is set with the optical axis of the illumination light so that the illumination light is directed to the sample stage 33. The optical axis of the illumination light is set in a posture toward the rotation axis as in the case of each observation means 10. Thereby, even if each observation means 10 is tilted while fixing the sample stage 33 during tilt observation, the situation where the illumination light is hidden behind the shadow of the sample stage 33 can be reduced. More preferably, as shown in FIG. 4, the illumination unit 96 is positioned on a surface different from the rotation surface provided with each observation means 10 and is set at an angle at which the optical axis intersects the rotation surface. By tilting the illumination light in this way, the direction in which the shadow is generated on the sample by the illumination light does not become parallel to the rotation surface, but intersects, so that an effect of reducing dark portions in tilt observation can be expected.
さらに試料室21の内面は、反射性とすることが好ましい。これにより、照明光を試料室21内部で可能な限り反射させ、乱反射により照明の陰影を少なくできる効果が得られる。例えば試料室21の内面をAgコート等反射率の高い金属で被覆する。 Furthermore, the inner surface of the sample chamber 21 is preferably reflective. Thereby, the illumination light can be reflected as much as possible inside the sample chamber 21, and the effect of reducing the shadow of illumination by irregular reflection can be obtained. For example, the inner surface of the sample chamber 21 is covered with a highly reflective metal such as an Ag coat.
光源ポート97は、回転部分側に設けられる。これにより、胴部24の回動に沿って照明部96も回転するため、光学系撮像手段12と照明部96の位置関係を一定に維持でき、光学系撮像手段12の位置によらず半径方向に同じ角度で照明を照射し続ける結果、光学系撮像手段12の回動によって照明状態が変化しないという利点が得られる。
(試料室内観察手段13)
The light source port 97 is provided on the rotating part side. Accordingly, since the illumination unit 96 also rotates along with the rotation of the body unit 24, the positional relationship between the optical system imaging unit 12 and the illumination unit 96 can be maintained constant, and the radial direction can be maintained regardless of the position of the optical system imaging unit 12. As a result of continuing to irradiate the illumination at the same angle, an advantage that the illumination state does not change due to the rotation of the optical imaging means 12 can be obtained.
(Sample chamber observation means 13)
さらに本実施の形態では、第三の観察手段として、試料室21内の環境を観察するための試料室内観察手段13を設けている。試料室内観察手段13は、追加の光学系撮像手段として、少なくとも試料台33と、試料台33に載置された試料及び電子線撮像手段11の先端部を視野に含む光学画像を試料室内画像として取得可能である。これにより、試料室21内での試料や光学系撮像手段12、電子線撮像手段11の位置関係を容易に把握できる。特に、試料の載置位置の確認に有利となる。例えば試料台33を試料室21から手前に引き出す構成では、載置作業自体は容易であるものの、図22に示すように、載置する位置によって観察手段でどのように見えるかを事前に確認できない。これに対して、試料室内観察手段13を設けることで、図60に示すように、ユーザは試料室内観察手段13の光学画像である試料室内画像をリアルタイムで確認しながら、真空引きの前に試料を試料台33上の所望の位置に置くことができる。すなわち、載置場所を確認しながら試料を載置できるという利点が得られる。このような試料室内観察手段13は、CCDやCMOS等の撮像素子で構成でき、チャンバビューカメラ(CVC)等とも称呼される。 Further, in the present embodiment, the sample chamber observation means 13 for observing the environment in the sample chamber 21 is provided as the third observation means. The sample chamber observation means 13 is an additional optical system imaging means, and at least a sample stage 33, an optical image including the sample placed on the sample stage 33 and the tip of the electron beam imaging means 11 in the field of view as a sample room image. It can be acquired. Thereby, the positional relationship among the sample, the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 in the sample chamber 21 can be easily grasped. In particular, it is advantageous for confirming the sample placement position. For example, in the configuration in which the sample stage 33 is pulled out from the sample chamber 21, the placement operation itself is easy. However, as shown in FIG. . On the other hand, by providing the sample chamber observation means 13, as shown in FIG. 60, the user confirms the sample chamber image, which is an optical image of the sample chamber observation means 13, in real time, and before evacuating the sample. Can be placed at a desired position on the sample stage 33. That is, there is an advantage that the sample can be placed while checking the placement place. Such a sample room observation means 13 can be constituted by an image sensor such as a CCD or a CMOS, and is also referred to as a chamber view camera (CVC) or the like.
図60は閉塞板28の開放状態で試料の位置決めを行う様子を示す模式断面図であり、この図に示すように、閉塞板28の開閉に伴って試料台33を移動させないことで、すなわち閉塞板28の開閉動作と試料台33の移動とを独立させることで、試料の試料台33への載置位置が閉塞板28の開閉前後で変化しない。このため、試料室21を解放したまま、試料室内観察手段13で試料台33の観察が可能となり、試料の位置や表示状態を示す試料室内画像を表示手段2上で確認したり、最適な載置位置に手動で微調整できるという優れた利点が得られる。このように試料室内観察手段13を用いて、試料室21を閉塞する前に載置状態を予め確認できることは、試料の位置決め作業を飛躍的に省力化できる利点が得られる。すなわち、従来は試料台に試料をセットし、試料室内を真空引きした後でなければ、その観察像を確認できなかった。観察像を表示させた後、さらに位置を調整するには試料室内を一旦大気圧に戻して再度試料室を開き、位置を直した上で再度真空引きを行って観察を行うという、試行錯誤の繰り返しで位置決めを行うこととなり、極めて繁雑な作業であった。これに対して上記構成では、真空引きの前に光学画像を確認しながら試料置きを実行できる。すなわち試料室を開いたままで光学画像を表示できるので、光学画像上の見え方を確認しながら試料の位置の微調整を行えるため、意図通りの位置に容易に試料を位置決めできる。このように試料の位置決め作業を大幅に省力化でき、また真空引き回数を最小限として前処理の時間を短縮化できるという優れた利点が得られる。なお、試料室内の観察は試料室内観察手段に限られず、光学系撮像手段を用いることも可能である。 FIG. 60 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the sample is positioned in the open state of the closing plate 28. As shown in this figure, the sample stage 33 is not moved in accordance with the opening and closing of the closing plate 28. By making the opening / closing operation of the plate 28 and the movement of the sample stage 33 independent, the mounting position of the sample on the sample stage 33 does not change before and after the closing plate 28 is opened and closed. For this reason, the sample stage 33 can be observed by the sample chamber observation means 13 while the sample chamber 21 is released, and the sample chamber image indicating the position and display state of the sample can be confirmed on the display means 2 or optimally mounted. An excellent advantage is that the position can be manually fine-tuned. Thus, using the sample chamber observing means 13 to confirm the mounting state in advance before closing the sample chamber 21 has the advantage that the sample positioning work can be greatly saved. That is, conventionally, the observation image cannot be confirmed unless the sample is set on the sample stage and the sample chamber is evacuated. After displaying the observation image, in order to further adjust the position, return the sample chamber to atmospheric pressure, open the sample chamber again, correct the position, and perform evacuation again for observation. Positioning was performed repeatedly, which was an extremely complicated operation. On the other hand, in the above configuration, the sample placement can be executed while confirming the optical image before evacuation. That is, since the optical image can be displayed with the sample chamber open, the position of the sample can be finely adjusted while checking the appearance on the optical image, so that the sample can be easily positioned at the intended position. In this way, it is possible to greatly save the work of positioning the sample, and it is possible to obtain an excellent advantage that the pretreatment time can be shortened by minimizing the number of times of evacuation. The observation in the sample chamber is not limited to the sample chamber observation means, and an optical system imaging means can also be used.
試料室内観察手段13は、その光軸を好ましくは回転軸と略平行とする。これにより、胴部24の回転移動を上方から把握でき、円弧状の軌跡として回転状態を把握しやすくできる。また光軸を回転軸と平行となるように偏芯させたオフセット配置により、光学画像内に回転軸を含めることができ、回転を一層容易に把握し易くできる。試料室内観察手段13の光軸の偏芯量は、好ましくは胴部24の回転軸を基準として、円筒状半径の±10%程度とする。なお本明細書において、試料台33が回転軸と略一致するとは、このようなオフセット位置を包含する意味で使用する。またここでの平行とは、回転軸に対して約20°までの角度差を有するものを含む意味で使用する。また試料室内観察手段13を偏芯配置する場合、より好ましくはその光軸を、回転軸よりも上方に位置させる。これにより、回転軸と一致させた試料の観察面も試料室内画像の下方に含めることができ、試料と電子銃との位置関係を確実に把握できる。 The sample chamber observation means 13 preferably has its optical axis substantially parallel to the rotation axis. Thereby, the rotational movement of the trunk | drum 24 can be grasped | ascertained from upper direction, and it can become easy to grasp | ascertain a rotation state as an arc-shaped locus | trajectory. Further, the offset arrangement in which the optical axis is decentered so as to be parallel to the rotation axis makes it possible to include the rotation axis in the optical image, making it easier to grasp the rotation. The amount of eccentricity of the optical axis of the sample chamber observation means 13 is preferably about ± 10% of the cylindrical radius with the rotation axis of the body portion 24 as a reference. In the present specification, the term “sample stage 33 substantially coincides with the rotation axis” is used to include such an offset position. In addition, the term “parallel” is used in a sense including an angle difference up to about 20 ° with respect to the rotation axis. Further, when the sample chamber observation means 13 is eccentrically arranged, the optical axis is more preferably positioned above the rotation axis. As a result, the observation surface of the sample aligned with the rotation axis can also be included below the image in the sample chamber, and the positional relationship between the sample and the electron gun can be reliably grasped.
試料室内観察手段13の固定位置は、電子線撮像手段11を胴部24と共に回動させる場合、試料台33や試料台33上の試料との干渉の有無や干渉のおそれを確認しながら回動させるために、回動しない固定部分側とすることが望ましい。
(反転表示機能)
When the electron beam imaging means 11 is rotated together with the body portion 24, the sample chamber observation means 13 is rotated while confirming the presence or absence of interference with the sample stage 33 or the sample on the sample stage 33. For this purpose, it is desirable that the fixed part is not rotated.
(Reverse display function)
さらに試料室内観察手段13を固定部分側の内、固定板23に固定する場合は、反転表示機能を備えることもできる。以下、この様子を図61〜図66に基づいて説明する。これらの図において、図61は試料室内観察手段を試料SA6の背面に位置させた場合の試料SA6の見え方を示す模式図、図62は図61において、ユーザから見た試料SA6の移動方向を示す模式図、図63は図61において、試料室内観察手段から見た試料SA6の移動方向を示す模式図、図64は図61において、反転表示機能で試料室内画像を表示させる様子を示す模式図、図65は変形例に係る試料室内観察手段の一例を示す模式側面断面図、図66は他の変形例に係る試料室内観察手段の一例を示す模式側面断面図を、それぞれ示している。 Further, when the sample chamber observation means 13 is fixed to the fixed plate 23 on the fixed portion side, a reverse display function can be provided. Hereinafter, this state will be described with reference to FIGS. In these drawings, FIG. 61 is a schematic diagram showing how the sample SA6 is seen when the sample chamber observation means is positioned on the back surface of the sample SA6, and FIG. 62 shows the moving direction of the sample SA6 as viewed from the user in FIG. 63 is a schematic diagram showing the moving direction of the sample SA6 as viewed from the sample chamber observation means in FIG. 61, and FIG. 64 is a schematic diagram showing how the sample chamber image is displayed with the reverse display function in FIG. FIG. 65 is a schematic side sectional view showing an example of the sample chamber observation means according to the modification, and FIG. 66 is a schematic side sectional view showing an example of the sample chamber observation means according to another modification.
試料室内観察手段13を固定板23に固定する場合は、図61に示すように、試料SA6の背面側に試料室内観察手段13が位置するため、試料SA6の正面側から見た場合と比較すると、試料SA6や観察手段10の移動方向が左右で逆になるため、見え方が異なることになる。すなわち、ユーザは拡大観察装置を、通常はその正面から観察する状態にて使用するため、例えば図62に示すように、試料SA6を右方向に移動させる場合、試料室内観察手段13から見た試料室内画像は、図63に示すように左側に移動するように見える。これでは、表示手段2上から試料室内の様子を試料室内観察手段13で観察していても、ユーザの意図した方向とは逆向きに移動するよう表示されるため、位置関係や修正方向の把握が判り難くなり、ユーザに混乱を与えるおそれがあった。特に電子線撮像手段での観察を前提とした試料室内は暗室状態に維持する必要があるため、採光窓等を設けることができない。一方で、試料SA6と観察手段10の相対位置を移動、変化させることで種々の角度からの観察可能とした拡大観察装置においては、試料SA6と観察手段10とが接触するおそれがあるため、これらを移動させる際には、両者の接触を避けるよう、位置関係を正確に把握することが重要となる。この結果、ユーザは試料室内観察手段で撮像された試料室内画像のみを頼りに、試料台33や観察手段10の位置を調整しなければならず、試料室内画像の表示内容は重要となる。 When the sample chamber observation means 13 is fixed to the fixing plate 23, as shown in FIG. 61, since the sample chamber observation means 13 is located on the back side of the sample SA6, the sample chamber observation means 13 is compared with the case viewed from the front side of the sample SA6. Since the moving directions of the sample SA6 and the observation means 10 are reversed on the left and right, the appearance is different. That is, since the user uses the magnifying observation apparatus usually in a state of observing from the front, when the sample SA6 is moved to the right as shown in FIG. 62, for example, the sample viewed from the sample chamber observation means 13 The room image appears to move to the left as shown in FIG. In this case, even if the sample chamber observation unit 13 observes the state in the sample chamber from the display unit 2, it is displayed so as to move in the direction opposite to the direction intended by the user. This is difficult to understand and may cause confusion to the user. In particular, it is necessary to keep the sample chamber in a dark room state on the premise of observation with an electron beam imaging means, and therefore a daylighting window or the like cannot be provided. On the other hand, in the magnifying observation apparatus that enables observation from various angles by moving and changing the relative position of the sample SA6 and the observation means 10, the sample SA6 and the observation means 10 may be in contact with each other. It is important to accurately grasp the positional relationship so as to avoid contact between the two. As a result, the user must adjust the positions of the sample stage 33 and the observation means 10 only by relying on the sample room image captured by the sample room observation means, and the display content of the sample room image becomes important.
そこで本実施の形態では、試料室内画像を図64に示すように反転して表示させる反転表示機能を備えており、これにより試料SA6や観察手段10の左右の移動方向と、試料室内画像の表示を合致させ、ユーザは移動方向をより感覚的に理解し易くなる。この結果、試料室内画像を直感的で判り易い表示とするができ、観察環境を大きく改善できる。このような反転表示機能は、図61のブロック図に示す反転表示制御手段228により実現できる。反転表示制御手段228は、試料室内観察手段13で撮像した試料室内画像を左右反転させて、表示手段2上に表示させる。 Therefore, in the present embodiment, a reversing display function for reversing and displaying the sample room image as shown in FIG. 64 is provided, whereby the left and right moving directions of the sample SA6 and the observation means 10 and the display of the sample room image are displayed. So that the user can more easily understand the direction of movement. As a result, the sample room image can be displayed intuitively and easily, and the observation environment can be greatly improved. Such a reverse display function can be realized by the reverse display control means 228 shown in the block diagram of FIG. The reverse display control means 228 reverses the sample room image captured by the sample room observation means 13 from side to side and displays the image on the display means 2.
また試料室内観察手段13は、他の固定部分に設けることもできる。例えば、上述した例では、胴部24を閉塞する蓋部27を、胴部24と一体的に回転する回転部分としているが、蓋部を固定板と同様、固定部分とすることもできる。すなわち、図65に示すように、中空円筒状の胴部24Gの、両側端面を閉塞する端面板である蓋部27Gと固定板23Gをいずれも固定部分とすることもできる。この例では、蓋部27Gと胴部24Gとの接合部分を気密にシールしつつ回転自在とすることで、背面側のみならず正面側の端面板も固定部分としている。この構成であれば、正面側の蓋部27Gに試料室内観察手段13を設けることで、試料室内画像をそのまま表示させても、試料や観察手段の左右の移動方向を、試料室内画像中の表示と一致させることができ、反転表示を不要とできる。 Moreover, the sample chamber observation means 13 can also be provided in another fixed part. For example, in the above-described example, the lid portion 27 that closes the trunk portion 24 is a rotating portion that rotates integrally with the trunk portion 24. However, the lid portion can be a fixed portion as well as the fixed plate. That is, as shown in FIG. 65, both the lid portion 27G and the fixed plate 23G, which are end plate closing both end surfaces of the hollow cylindrical body portion 24G, can be used as fixed portions. In this example, the joint portion between the lid portion 27G and the trunk portion 24G is made to be rotatable while airtightly sealed, so that not only the rear surface side but also the front end plate is a fixed portion. With this configuration, by providing the sample chamber observation means 13 in the front lid portion 27G, even if the sample chamber image is displayed as it is, the left and right movement directions of the sample and the observation means are displayed in the sample chamber image. Can be made coincident with each other, and reverse display is unnecessary.
あるいは、固定部分として、蓋部27や固定板23と異なる固定部分を設けてもよい。例えば、図66に示すように、蓋部27と離間させて試料室内観察手段13を固定するための試料室内観察部固定手段229を設けることで、蓋部27の回転に依らず、試料室内観察手段を固定でき、試料室内画像を回転させることなく安定的に、しかも試料や観察手段の左右への移動方向を一致させて表示させることができる。この例では、試料室内観察部固定手段229を、試料台33を支持する構造体に固定しているが、背面の固定板23等、他の固定部分に固定することもできる。 Alternatively, a fixed portion different from the lid portion 27 and the fixed plate 23 may be provided as the fixed portion. For example, as shown in FIG. 66, by providing a sample chamber observation unit fixing unit 229 for fixing the sample chamber observation unit 13 apart from the lid unit 27, the sample chamber observation is performed regardless of the rotation of the lid unit 27. The means can be fixed, and the sample room image can be displayed stably without rotating, and the moving directions of the sample and the observation means to the left and right can be matched. In this example, the sample chamber observation section fixing means 229 is fixed to the structure that supports the sample stage 33, but it can also be fixed to other fixing portions such as the fixing plate 23 on the back surface.
ただ、回転部分側に試料室内観察手段13を設けることも可能である。この場合は、胴部24の回転角度情報を角度センサ等で取得し、画像の回転を補正する制御を行うことで、回転運動を相殺した静止画を得ることができる。例えばコントローラ1によって回動部の回転量と視野の移動量を計算し、視野の移動分だけ観察視野の表示部分を逆方向に移動させるよう、画像処理する。これにより、試料室内画像を、胴部の回転による傾きを相殺するように補正した回転補正画像として表示できるので、回転位置によらず表示手段2に表示される画像の視野を一定に保持できる。
(仮想イメージ表示機能)
However, it is also possible to provide the sample chamber observation means 13 on the rotating part side. In this case, a still image in which the rotational motion is canceled can be obtained by acquiring the rotation angle information of the body portion 24 with an angle sensor or the like and performing control for correcting the rotation of the image. For example, the controller 1 calculates the rotation amount of the rotation unit and the movement amount of the visual field, and performs image processing so that the display portion of the observation visual field is moved in the reverse direction by the movement of the visual field. As a result, the sample room image can be displayed as a rotation-corrected image corrected so as to cancel the tilt caused by the rotation of the body portion, so that the field of view of the image displayed on the display means 2 can be kept constant regardless of the rotation position.
(Virtual image display function)
さらに拡大観察装置は、電子線撮像手段での撮像時に、電子線撮像手段の先端部が試料と接触、干渉しないようにモニタするための仮想イメージ表示機能を備えている。すなわち、従来であれば、電子線撮像手段で電子顕微鏡画像を撮像する際には、光学画像撮像用の照明部96を消灯しなければならず、このため電子顕微鏡画像の撮像と同時に光学画像をリアルタイムで確認することが不可能であった。このことは、電子顕微鏡画像の撮像時には、観察手段と試料との位置関係をリアルタイムで把握することが困難であることを意味する。このため、観察手段が試料に接触することを避けるための確認手段が無いという問題があった。特に試料の大きさや形状は試料毎に変化するため、その把握が問題となる。 Further, the magnification observation apparatus has a virtual image display function for monitoring the tip of the electron beam imaging unit so that it does not come into contact with or interfere with the sample during imaging by the electron beam imaging unit. That is, conventionally, when an electron microscope image is picked up by the electron beam image pickup means, the illumination unit 96 for picking up the optical image has to be turned off. It was impossible to confirm in real time. This means that it is difficult to grasp the positional relationship between the observation means and the sample in real time when an electron microscope image is captured. For this reason, there has been a problem that there is no confirmation means for avoiding the observation means coming into contact with the sample. In particular, since the size and shape of the sample vary from sample to sample, grasping it becomes a problem.
そこで本実施の形態では、試料の大きさや形状等、観察する試料毎に異なる構成部分は、予め試料室内観察手段で試料室内基準画像KGとして撮影しておく。その一方、電子線撮像手段11の先端部や試料台等、大きさや形状が予め決まっている部分は、仮想イメージKIで表現し、各構成部の位置情報を基に、現時点での位置を予想して、試料室内基準画像KG上の対応する位置に重ねて表示する。そして、回動手段30による回転に従い、仮想イメージKIの位置も逐次更新して表示手段2上に再描画することで、試料自身の大きさや形状を加味した状態で、真空チャンバ内部での接触の可否を判断できるので、安全に電子顕微鏡画像を観察できる利点が得られる。 Therefore, in the present embodiment, components different for each sample to be observed, such as the size and shape of the sample, are photographed in advance as a sample chamber reference image KG by the sample chamber observation means. On the other hand, the portion of the electron beam imaging means 11 having a predetermined size and shape, such as the tip and sample stage, is represented by a virtual image KI, and the current position is predicted based on the position information of each component. Then, the image is displayed so as to overlap with the corresponding position on the sample room reference image KG. Then, the position of the virtual image KI is sequentially updated and redrawn on the display unit 2 according to the rotation by the rotation unit 30, so that the contact of the inside of the vacuum chamber is taken into consideration while taking into account the size and shape of the sample itself. Since it is possible to determine whether or not it is possible, there is an advantage that an electron microscope image can be observed safely.
以下、この機能を、図40〜図58に基づいて説明する。これらの図において、図40は、仮想イメージ表示機能を実現する拡大観察装置のブロック図、図41は、電子線撮像手段11の傾斜角度0°における真空チャンバ24x内の試料室内基準画像KGを示すイメージ図、図42は、図41の電子線撮像手段11を傾斜角度60°とした真空チャンバ24x内の試料室内基準画像KGを示すイメージ図、図43は、図41の試料室内基準画像KGに、電子線撮像手段11の先端部の仮想イメージKIを重ねた仮想リアルタイム画像KRを示すイメージ図、図44は回動ロック手段210の回動ロック状態を示す模式図、図45は図44の回動ロック状態を解除した解除状態を示す模式図、図46は、回動ロック手段210を備える拡大観察装置を示すブロック図、図47は電子顕微鏡画像を観察中の表示例を示すイメージ図、図48は図47の状態から、電子線撮像手段11を傾斜角度45°に傾斜させた状態の表示例を示すイメージ図、図49は同じく図47の状態から、電子線撮像手段11を傾斜角度60°に傾斜させた状態の表示例を示すイメージ図、図50は回動ロック手段210の中途半端な状態での警告例を示すイメージ図、図51は回動ロック状態で傾斜させた状態の警告例を示すイメージ図、図52は回動規制手段214の一例を示す模式図、図53は他の回動規制手段214を備える胴部24の断面図、図54は図53に示す胴部24の側面図、図55は図53に示す胴部24を左に60°傾斜させた状態を示す拡大図、図56は図55に示す胴部24を左に90°傾斜させた状態を示す拡大図、図57は、傾斜ストッパの他の例を示す模式図、図58は、電子線撮像手段11の傾斜範囲を示す模式図を、それぞれ示している。この拡大観察装置は、図40に示すように、試料室を構成する胴部24と、試料室に照明光を照射するための照明部96と、試料室内観察手段と、電子線撮像手段11と、胴部24又は試料台33を回転させる回動手段30と、回動手段30による回転位置の情報を取得するための位置情報取得手段204と、試料室内基準画像KGを取得するための試料室内基準画像取得手段202と、逐次仮想イメージKIを生成し、試料室内基準画像KGに重ねて仮想リアルタイム画像KRとして表示するための仮想イメージ生成手段206とを備えている。 Hereinafter, this function will be described with reference to FIGS. In these figures, FIG. 40 is a block diagram of a magnifying observation apparatus that realizes a virtual image display function, and FIG. 41 shows a sample room reference image KG in the vacuum chamber 24x when the electron beam imaging means 11 has an inclination angle of 0 °. 42 is an image diagram showing a sample room reference image KG in the vacuum chamber 24x in which the electron beam imaging means 11 of FIG. 41 has an inclination angle of 60 °, and FIG. 43 shows an electron sample in the sample room reference image KG of FIG. 44 is an image diagram showing a virtual real-time image KR on which the virtual image KI of the tip of the line imaging unit 11 is superimposed, FIG. 44 is a schematic diagram showing a rotation lock state of the rotation lock unit 210, and FIG. FIG. 46 is a block diagram showing a magnifying observation apparatus provided with the rotation lock means 210, and FIG. 47 is observing an electron microscope image. 48 is an image diagram showing a display example, FIG. 48 is an image diagram showing a display example in a state where the electron beam imaging means 11 is inclined at an inclination angle of 45 ° from the state of FIG. 47, and FIG. FIG. 50 is an image diagram showing an example of a warning in a halfway state of the rotation lock unit 210, and FIG. 51 is tilted in the rotation lock state. FIG. 52 is a schematic diagram showing an example of the rotation restricting means 214, FIG. 53 is a cross-sectional view of the trunk portion 24 provided with other rotation restricting means 214, and FIG. 55 is an enlarged view showing a state in which the body 24 shown in FIG. 53 is tilted 60 ° to the left, and FIG. 56 is a view showing the body 24 shown in FIG. 55 inclined 90 ° to the left. An enlarged view showing the state, FIG. Schematic diagram showing another example of FIG. 58, a schematic diagram showing an inclined range of the electron-ray imaging means 11, respectively. As shown in FIG. 40, the magnification observation apparatus includes a body portion 24 that constitutes a sample chamber, an illumination unit 96 for irradiating the sample chamber with illumination light, a sample chamber observation unit, an electron beam imaging unit 11, and the like. , A rotating means 30 for rotating the body 24 or the sample stage 33, a position information acquiring means 204 for acquiring information on a rotation position by the rotating means 30, and a sample chamber for acquiring a sample room reference image KG. Reference image acquisition means 202 and virtual image generation means 206 for sequentially generating virtual images KI and displaying them as a virtual real-time image KR superimposed on the sample room reference image KG are provided.
上述の通り、胴部24の内部には、真空チャンバ内部を観察する試料室内観察手段と照明部が備えられている。この試料室内観察手段は光学系の撮像手段であり、照明部を点灯した状態で、図41、図42に示すように、真空チャンバ内の光学画像を試料室内画像として撮像できる。なおこれらの図においては、試料台33上に、ワーキングディスタンス調整用ブロックを試料に代えて載置している。特に、試料室内観察手段の光軸は、回動手段30で回転される電子線撮像手段11の回転軸方向にほぼ一致されているため、回転する構成物、ここでは電子線撮像手段11の先端部の回転の様子が、試料室内画像から明瞭に把握できる。さらに、試料台33に載置された試料も、試料室内画像中に含まれる。このため、試料と先端部との位置関係が試料室内画像から明確に把握でき、ユーザはこれらが接触しないように留意しながら、回動手段30の回転量すなわち電子線撮像手段11の傾斜角度や、試料台33のXYZ位置等を調整できる。例えば図41に示すように電子線撮像手段11を傾斜角度0°から、図42に示すように傾斜角度60°に傾斜させた際の、先端部と試料との位置関係の変化を、リアルタイムに捉えることができる。このように試料室内観察手段を用いて試料室内のライブ画像を確認できるので、例えば光学系撮像手段12での観察時は、試料室内画像のライブ画像を表示手段2上に同時に(例えば画面の左上に表示させた状態で)、傾斜角度を調整しながら光学観察を行うことができる。一方で、図47に示すように電子線撮像手段を用いた撮像を行う際には、照明部を消灯する必要があるため、リアルタイムで試料室内画像を観察することができなくなる。このため、試料室内基準画像取得手段202を用いて、予め試料室内基準画像KGを取得しておき、さらに回動手段等の位置に応じて先端部の位置を仮想的に再現することで、これらの位置関係を把握できるようにしている。
(試料室内基準画像取得手段202)
As described above, the inside of the body 24 is provided with the sample chamber observation means for observing the inside of the vacuum chamber and the illumination unit. This sample room observing means is an image pickup means of an optical system, and an optical image in the vacuum chamber can be picked up as a sample room image as shown in FIGS. 41 and 42 with the illumination unit turned on. In these figures, the working distance adjustment block is placed on the sample stage 33 instead of the sample. In particular, since the optical axis of the sample chamber observation means is substantially coincident with the rotation axis direction of the electron beam imaging means 11 rotated by the rotation means 30, the rotating component, here the tip of the electron beam imaging means 11 is used. The state of rotation of the part can be clearly grasped from the sample room image. Furthermore, the sample placed on the sample stage 33 is also included in the sample room image. For this reason, the positional relationship between the sample and the tip can be clearly grasped from the sample room image, and while the user is careful not to contact them, the rotation amount of the rotation means 30, that is, the inclination angle of the electron beam imaging means 11, The XYZ position of the sample stage 33 can be adjusted. For example, when the electron beam imaging means 11 is tilted from an inclination angle of 0 ° as shown in FIG. 41 to an inclination angle of 60 ° as shown in FIG. Can be caught. As described above, since the live image in the sample chamber can be confirmed using the sample chamber observation means, for example, when observing with the optical system imaging means 12, the live image of the sample chamber image is simultaneously displayed on the display means 2 (for example, upper left of the screen In this state, the optical observation can be performed while adjusting the tilt angle. On the other hand, as shown in FIG. 47, when imaging using an electron beam imaging means is performed, it is necessary to turn off the illumination unit, so that the sample room image cannot be observed in real time. For this reason, the sample room reference image KG is acquired in advance using the sample room reference image acquisition means 202, and the position of the tip is virtually reproduced according to the position of the rotation means, etc. It is possible to grasp the positional relationship.
(Sample room reference image acquisition means 202)
試料室内基準画像取得手段202は、試料室内基準画像KGを取得するタイミングを決定する。この試料室内基準画像取得手段202は、電子線撮像手段を用いて試料を観察する前に、電子線撮像手段を用いて試料の観察を開始するための所定操作が行われたことを契機として、試料室内観察手段を用いてこの時点における試料を含んだ試料室内画像を試料室内基準画像KGとして取得する。ここでは、試料室内基準画像取得手段202は、電子顕微鏡での観察を開始する直前、つまり照明部96の照明光を切る直前での真空チャンバ内部の状態を、試料室内観察手段で撮影し、試料室内基準画像KGとして保持する。
(位置情報取得手段204)
The sample room reference image acquisition unit 202 determines the timing for acquiring the sample room reference image KG. This sample room reference image acquisition means 202 is triggered by a predetermined operation for starting observation of the sample using the electron beam imaging means before observing the sample using the electron beam imaging means. The sample room image including the sample at this time point is acquired as the sample room reference image KG using the sample room observation means. Here, the sample chamber reference image acquisition means 202 takes an image of the state inside the vacuum chamber immediately before starting observation with the electron microscope, that is, immediately before turning off the illumination light of the illumination unit 96, by the sample chamber observation means, Stored as an indoor reference image KG.
(Position information acquisition means 204)
位置情報取得手段204は、少なくとも電子線撮像手段11で試料を観察する間の、電子線撮像手段11の先端部又は試料台33の回動位置に関する位置情報を逐次取得する。例えば、真空チャンバ内部の構成物の内、回転部分であるXYステージ、Zステージ、試料台33又は電子線撮像手段11の鏡筒の傾斜、各種検出器の真空チャンバ内への突き出し等の内、全部又は一部に、それらの位置情報を得るための位置情報取得手段204を設けることができる。この例では、位置情報取得手段204として、電子線撮像手段11を傾斜させる胴部24の回転軸に、傾斜角度を検知する角度センサで構成された回動位置検出手段264が搭載されている。この場合に回動位置検出手段264で検出される回動位置は、電子線撮像手段11の傾斜角度である。この位置情報取得手段204は、電子線撮像手段11を用いて試料を観察する際、先端部の現在の位置情報、すなわち傾斜角度を取得する。そして電子線撮像手段11を用いて試料を観察する際に、表示手段2に表示された試料室内基準画像KG上に、この位置情報に基づいて、先端部の現在の回動位置を、仮想イメージ生成手段206で重ねて表示させる。なお、回動位置として、光学系撮像手段の傾斜角度を用いてもよいことはいうまでもない。 The position information acquisition unit 204 sequentially acquires position information about the rotational position of the tip of the electron beam imaging unit 11 or the sample stage 33 at least while the sample is observed by the electron beam imaging unit 11. For example, among the components inside the vacuum chamber, among the XY stage, the Z stage, which is a rotating part, the tilt of the column of the sample stage 33 or the electron beam imaging means 11, the protrusion of various detectors into the vacuum chamber, etc. Position information acquisition means 204 for obtaining the position information can be provided in whole or in part. In this example, as the position information acquisition unit 204, a rotation position detection unit 264 configured by an angle sensor that detects an inclination angle is mounted on the rotation axis of the body 24 that inclines the electron beam imaging unit 11. In this case, the rotation position detected by the rotation position detection unit 264 is the inclination angle of the electron beam imaging unit 11. The position information acquisition unit 204 acquires the current position information of the tip, that is, the inclination angle when the sample is observed using the electron beam imaging unit 11. Then, when observing the sample using the electron beam imaging means 11, the current rotation position of the tip is displayed on the reference image KG displayed on the display means 2 on the basis of this position information. The generation unit 206 displays the images in an overlapping manner. Needless to say, the tilt angle of the optical imaging means may be used as the rotation position.
なお、二つの観察手段は、いずれも回動手段30によって提供可能ないかなる回動位置においても、回動手段30の回動中心を通る光軸を持つように、胴部24に固定されている。そして、回動手段30を用いて、一方の観察手段(例えば電子線撮像手段11)の位置を、観察者の望む位置に回動させて固定することにより、特定の視野方向から、試料台33に載置された試料の特定の箇所の拡大観察が可能となる。 Note that the two observation means are fixed to the body portion 24 so as to have an optical axis passing through the rotation center of the rotation means 30 at any rotation position that can be provided by the rotation means 30. . Then, by using the rotating means 30, the position of one observation means (for example, the electron beam imaging means 11) is rotated and fixed to a position desired by the observer, so that the sample stage 33 can be viewed from a specific viewing direction. Magnified observation of a specific part of the sample placed on the substrate becomes possible.
ここで、本実施例でいう「略同一の観察位置」とは、上述したような手法にて位置決めされた一方の観察手段にて、試料台33に載置された試料の特定の箇所の画像を取得した後、他方の観察手段(例えば光学系撮像手段12)を一方の観察手段が位置していた回動位置に回動させて固定することにより、略同一の特定の視野方向から、試料台33に載置された試料の特定の箇所の拡大観察を行う場合における、一方と他方の観察手段が位置決めされた位置のことを意味する。 Here, “substantially the same observation position” in the present embodiment means an image of a specific portion of the sample placed on the sample stage 33 by one observation means positioned by the method described above. Then, the other observation means (for example, the optical system imaging means 12) is rotated and fixed to the rotation position where the one observation means is located, so that the sample can be obtained from substantially the same specific visual field direction. This means a position where one and the other observation means are positioned when performing a magnified observation of a specific portion of the sample placed on the stage 33.
また、このように二つの観察手段に対して略同一の観察位置を提供し、且つ二つの観察手段が略同一の倍率にて画像を取得する場合、その前提として、試料台33の位置ならびに試料台33上に載置された、試料台33に対する試料の位置が略同一であることにより、各々の観察手段にて取得する画像の倍率ならびに試料の特定の箇所の画像が可能となり、その後の二つの画像の比較観察がより良いものとなることはいうまでもない。 Further, in the case where substantially the same observation position is provided to the two observation means and the two observation means acquire images at substantially the same magnification, the premise is that the position of the sample stage 33 and the sample Since the position of the sample with respect to the sample stage 33 placed on the stage 33 is substantially the same, the magnification of the image acquired by each observation means and an image of a specific part of the sample can be obtained. Needless to say, the comparative observation of two images is better.
言い換えれば、一方の観察手段によって試料を特定の視野方向から特定の倍率で観察したときの試料の観察視野範囲と、他方の観察手段によって試料を特定の視野方向と同一方向から観察可能となるように、回動手段30によって胴部24を回転させた後、他方の観察手段によって試料を特定の視野方向と同一方向から特定倍率と同倍率で観察したときの試料の観察視野範囲とが、ほぼ同一であることを意味する。なお、回動手段30の機械誤差により、ここでいう略同一の観察位置が、完全に同一の観察位置にならない場合があることは言うまでもない。
(仮想イメージ生成手段206)
In other words, the observation field range of the sample when the sample is observed from one specific observation direction at a specific magnification, and the other observation means allows the sample to be observed from the same direction as the specific visual field direction. In addition, after the body 24 is rotated by the rotation means 30, the observation field range of the sample when the sample is observed from the same direction as the specific visual field direction at the specific magnification and the same magnification by the other observation means is substantially the same. Means the same. Needless to say, the substantially identical observation position mentioned here may not be completely the same observation position due to the mechanical error of the rotating means 30.
(Virtual image generation means 206)
仮想イメージ生成手段206は、位置情報取得手段204から取得した位置情報に基づいて、先端部の回動位置における姿勢を逐次仮想イメージKIとして生成し、電子線撮像手段11で試料を観察する間に、試料室内基準画像取得手段202で取得された試料室内基準画像KG上に重ねて表示させる。具体的には、電子線撮像手段11での観察中に、この電子線撮像手段11が回動されたことを位置情報取得手段204が検知すると、その位置情報を基に、回転部分である現在の電子線撮像手段11の位置を計算する。そして、図43に示すように、事前に撮影した試料室内観察手段の試料室内基準画像KGに、先端部の現在の位置に仮想イメージKIを重ねて、仮想リアルタイム画像KRとして表示手段2上に表示させる。ここでは、仮想イメージKIは線図で構成された先端部のグラフィック画像である。この状態でユーザは、電子顕微鏡観察をしながら、真空チャンバ内部の構成物が衝突しないかどうかを仮想リアルタイム画像KRから確認することができる。すなわち、可動する構成物の位置が、試料室内基準画像KG上で相対的に再現されているため、試料と先端部の位置関係を把握できるからである。このとき、ユーザは仮想リアルタイム画像KRに含まれる試料室内基準画像KGの回転部分、図43の例では光学画像で表示された電子線撮像手段先端部の位置を無視し、代わりに仮想イメージKIとして再現された先端部の線図でもって、現在の先端部の位置を把握できる。この結果、本来であれば電子線撮像手段の稼働中には確認できない光学画像(試料室内画像)を、試料室内基準画像KGに仮想イメージKIを重ねることで、擬似的に試料室内のリアルタイム画像として構築でき、ユーザは衝突を避けつつ安全に傾斜観察等を行うことができる。例えば電子線撮像手段を傾斜角度0°から60°に傾斜させた場合、図43のように表示されるので、試料室内観察手段でリアルタイムに観察した図42の例と同様に、先端部と試料との位置関係の把握が可能となる。
(試料室内基準画像KG)
Based on the position information acquired from the position information acquisition unit 204, the virtual image generation unit 206 sequentially generates the posture at the rotation position of the tip as a virtual image KI, and observes the sample with the electron beam imaging unit 11. The sample chamber reference image KG acquired by the sample chamber reference image acquisition unit 202 is displayed in a superimposed manner. Specifically, when the position information acquisition unit 204 detects that the electron beam imaging unit 11 is rotated during observation by the electron beam imaging unit 11, the current position of the rotation part is detected based on the position information. The position of the electron beam imaging means 11 is calculated. Then, as shown in FIG. 43, the virtual image KI is superimposed on the current position of the tip on the sample room reference image KG of the sample room observation means taken in advance, and displayed on the display means 2 as a virtual real-time image KR. Let Here, the virtual image KI is a graphic image of the tip portion constituted by a diagram. In this state, the user can confirm from the virtual real-time image KR whether the components inside the vacuum chamber do not collide while observing with an electron microscope. That is, since the position of the movable component is relatively reproduced on the sample room reference image KG, the positional relationship between the sample and the tip can be grasped. At this time, the user ignores the rotation portion of the sample room reference image KG included in the virtual real-time image KR, in the example of FIG. 43, the position of the tip of the electron beam imaging means displayed as an optical image, and instead uses it as a virtual image KI. The current position of the tip can be grasped with the reproduced diagram of the tip. As a result, an optical image (sample room image) that would otherwise not be confirmed during operation of the electron beam imaging means is superimposed on the sample room reference image KG as a virtual image KI so that a pseudo real time image in the sample room is obtained. It can be constructed, and the user can safely observe the tilt while avoiding the collision. For example, when the electron beam imaging means is tilted from 0 ° to 60 °, the display is as shown in FIG. 43. Therefore, as in the example of FIG. It is possible to grasp the positional relationship between
(Sample room reference image KG)
試料室内基準画像KGの取得は、試料室内基準画像取得手段202により、自動的に行われる。試料室内基準画像KGは、電子線撮像手段での観察が行われるまでに取得すれば足りるので、試料室内基準画像取得手段202が試料室内基準画像KGを取得するタイミングは、電子線撮像手段の観察を開始するための何らかの操作に関連付けて行わせることが好ましい。例えば、表示手段2における表示を、試料室内観察手段から電子線撮像手段に切り替える操作、照明部を消灯する操作、試料室内の減圧を開始する操作、電子線撮像手段から電子線を放出するための操作、回動手段30を回動させる操作、具体的には試料台33を回動させる操作、試料台33を上下動させる操作、あるいは光学系撮像手段12による観察をOFFさせる操作等とすることができる。このように電子線撮像手段での観察に拘わる動作を適宜選択して、このような所定操作を契機として試料室内観察手段で試料室内基準画像を取得するように設定することもできる。また自動的に試料室内基準画像KGを取得することで、ユーザは余計な操作や手間を要することなく、電子顕微鏡観察の前の試料室内画像を用いた位置関係の把握が可能となる。なお、上記に加えユーザが任意のタイミングで試料室内基準画像を撮像するよう構成してもよい。
(仮想イメージKI)
The sample room reference image KG is automatically acquired by the sample room reference image acquisition unit 202. Since it is sufficient that the sample room reference image KG is acquired before the observation by the electron beam imaging unit is performed, the timing at which the sample room reference image acquisition unit 202 acquires the sample room reference image KG is the observation of the electron beam imaging unit. It is preferable to make it relate to some operation for starting. For example, an operation for switching the display on the display unit 2 from the sample chamber observation unit to the electron beam imaging unit, an operation for turning off the illumination unit, an operation for starting the decompression in the sample chamber, and an electron beam emitted from the electron beam imaging unit An operation, an operation for rotating the rotation means 30, specifically an operation for rotating the sample stage 33, an operation for moving the sample stage 33 up and down, or an operation for turning off the observation by the optical imaging means 12 Can do. In this way, it is also possible to appropriately select an operation related to observation with the electron beam imaging means, and to set the sample chamber reference image to be acquired with the sample chamber observation means triggered by such a predetermined operation. In addition, by automatically acquiring the sample room reference image KG, the user can grasp the positional relationship using the sample room image before observation with an electron microscope without requiring extra operations and labor. In addition to the above, the user may be configured to capture the sample room reference image at an arbitrary timing.
(Virtual image KI)
なお、図43、図48、図49等の例では、先端部の仮想イメージKIを線画で表示しているが、この例に限られず、先端部の位置を特定できる態様が種々利用できる。例えば輪郭線のみ、あるいは輪郭線の内部を塗り潰した状態で仮想イメージKIを表示したり、先端部の写真を色を変えたりアイコン状としたり半透明で表示する等、元の試料室内基準画像KGに写り込んでいる先端部と異なる態様で表示させたり、あるいはコンピュータグラフィックス画像で先端部を再現する等、先端部の、試料と接触する可能性のある部位の位置が判別できる態様であれば足りる。 In the examples of FIGS. 43, 48, 49, etc., the virtual image KI of the tip is displayed as a line drawing. However, the present invention is not limited to this example, and various modes that can specify the position of the tip can be used. For example, the virtual image KI is displayed with only the contour line or the interior of the contour line being filled, or the photograph at the tip is changed in color, icon-shaped, or translucently displayed. As long as the position of the portion of the tip that may come into contact with the sample can be determined, such as displaying the tip in a different manner from the tip shown in the image, or reproducing the tip with a computer graphics image It ’s enough.
また、仮想イメージ生成手段206でグラフィックス化する構成物は、全ての回転部分とする必要はなく、移動量の大きい構成物のみを仮想イメージKIとして表示するだけでも、衝突の有無を十分に確認できる効果が得られる。図43の例では、大きく動く電子線撮像手段11の先端部である電子顕微鏡レンズのみをグラフィックス化している。換言すると、XYZθ方向に移動する試料台33については、グラフィックス化していない。ただ、これらをグラフィックス化することも可能であることはいうまでもない。例えば、Zステージの上下の位置も位置センサで検知して、グラフィックス化する。またXYステージやRステージのグラフィックス化も可能である。ただし、試料室内観察手段で観察する試料室内画像の奥行き方向における移動物の変化は、実際の光学画像を見ていても変化が判別し難く、グラフィックスで表現してもユーザが変化を確認し難いので、好ましくは移動による変化量が顕著で確認の容易な構成物、具体的には電子線撮像手段11の先端部をグラフィックス化する。 In addition, it is not necessary for the components to be converted into graphics by the virtual image generation means 206 to be all rotating parts, and it is possible to sufficiently confirm the presence or absence of a collision simply by displaying only a component with a large amount of movement as a virtual image KI. The effect that can be obtained. In the example of FIG. 43, only the electron microscope lens, which is the tip of the electron beam imaging means 11 that moves greatly, is converted into graphics. In other words, the sample stage 33 moving in the XYZθ direction is not graphicsd. However, it goes without saying that these can be converted into graphics. For example, the upper and lower positions of the Z stage are also detected by the position sensor and converted into graphics. In addition, the XY stage and the R stage can be made into graphics. However, the change in the moving object in the depth direction of the sample room image observed by the sample room observation means is difficult to discern even when viewing the actual optical image, and the user confirms the change even if expressed in graphics. Since the amount of change due to movement is significant, it is easy to confirm, and specifically, the tip of the electron beam imaging means 11 is made into graphics.
さらに、仮想リアルタイム画像KRは、仮想イメージKIを移動させる例に限られず、例えば仮想イメージ側を固定し、試料室内基準画像側を回転させることでも、相対的な位置関係を表現できるので、同様に衝突防止の効果が得られる。
(変形例)
Furthermore, the virtual real-time image KR is not limited to the example in which the virtual image KI is moved. For example, the relative positional relationship can be expressed by fixing the virtual image side and rotating the sample room reference image side. Anti-collision effect can be obtained.
(Modification)
上記の例では、試料台33側を固定し、電子線撮像手段11側を傾斜させる例について説明したが、仮想イメージ表示機能はこの例に限られず、電子線撮像手段側でなく、試料台側を傾斜させる構成においても利用できる。すなわち、図68A、図68B等に示すように、電子線撮像手段11側を固定し、試料台33を揺動させることで、相対的な傾斜観察を実現する拡大観察装置においても、試料台33上に載置された試料と、観察手段の先端部との接触の可能性があるため、これを回避するために、仮想的に再現した先端部の仮想イメージKIと、試料室内基準画像KGとを重ねて仮想リアルタイム画像KRとして表示させることで、相対的な位置関係の把握をリアルタイムに行うことが可能となる。この場合、試料台側をグラフィックス化すると、試料台上に載置された試料のグラフィックス化が必要となり、その処理が面倒となるため、好ましくは上記例と同様、先端部をグラフィックス化する。そして、図40に従い、回動手段等の位置を位置情報取得手段204で検出して、その移動量に応じて、試料室内基準画像取得手段で取得した試料室内基準画像を回転させるよう、仮想イメージ生成手段で処理して、仮想リアルタイム画像KRとして表示手段2上に表示させる。以上のように、電子線撮像手段側が傾斜する構成では、その先端部の仮想イメージを移動させて試料室内基準画像を固定し、逆に試料台側が傾斜する構成では、先端部の仮想イメージを固定させて試料室内基準画像を移動させることで、実際の移動状態を再現でき、ユーザは位置関係の把握を容易に行える。ただ、相対的な位置関係が把握できれば、接触の有無自体の確認は可能であることから、例えば、試料台を傾斜させる構成においても、本来であれば傾斜しているはずの試料室内基準画像を固定しつつ、本来固定されている先端部の仮想イメージ側を相対的に傾斜させることでも、衝突防止を図ることができる。
(仮想リアルタイム画像KRの表示切替)
In the above example, the example in which the sample stage 33 side is fixed and the electron beam imaging unit 11 side is inclined has been described. However, the virtual image display function is not limited to this example, and the sample stage side is not the electron beam imaging unit side. It can also be used in a configuration in which the angle is inclined. That is, as shown in FIG. 68A, FIG. 68B, and the like, even in the magnification observation apparatus that realizes relative tilt observation by fixing the electron beam imaging means 11 side and swinging the sample stage 33, the sample stage 33 is also provided. Since there is a possibility of contact between the sample placed on the top of the observation means and the tip of the observation means, in order to avoid this, a virtual image KI of the tip that is virtually reproduced, and a reference room reference image KG Can be displayed as a virtual real-time image KR, whereby the relative positional relationship can be grasped in real time. In this case, if the sample stage side is made into a graphic, the sample placed on the sample stage needs to be made into a graphic, and the processing becomes cumbersome. To do. Then, according to FIG. 40, the position information acquisition unit 204 detects the position of the rotation unit or the like, and the virtual image is rotated so that the sample chamber reference image acquired by the sample chamber reference image acquisition unit is rotated according to the movement amount. It is processed by the generation means and displayed on the display means 2 as a virtual real-time image KR. As described above, in the configuration where the electron beam imaging means side is inclined, the virtual image of the tip is moved to fix the reference image in the sample room, and conversely, in the configuration where the sample stage is inclined, the virtual image of the tip is fixed. By moving the sample room reference image, the actual movement state can be reproduced, and the user can easily grasp the positional relationship. However, if the relative positional relationship can be grasped, it is possible to confirm the presence / absence of contact itself. For example, even in a configuration in which the sample stage is tilted, a sample room reference image that should have been tilted is supposed to be used. Collision prevention can also be achieved by relatively tilting the virtual image side of the tip portion that is originally fixed while fixing.
(Display switching of virtual real-time image KR)
またこのような試料室内観察手段像にグラフィックスを重ねた仮想リアルタイム画像KRは、常時表示させる他、試料台や胴部等を動かせる際のみ表示させてもよい。さらに停止状態が継続すると、自動的に仮想イメージ表示をOFFに切り替えてもよいし、あるいは仮想リアルタイム画像KRそのものを表示手段上で非表示に切り替えてもよい(図47)。あるいはまた、回動部を回動させるための回動ロック手段210(詳細は後述)を解除したことを契機として、仮想リアルタイム画像KRを表示させてもよい。この例では、電子顕微鏡レンズを傾斜させるために回転軸の回動ロック手段210を解除したときに、試料室内基準画像KGに仮想イメージKIを重ねた仮想リアルタイム画像KRを表示させている。表示手段上の表示領域が限られているため、仮想リアルタイム画像KRを常時表示させていると、電子顕微鏡画像の表示が部分的に遮られるので、必要時にのみこれを表示させることで、効率的な表示の切り替えが可能となる。
(仮想リアルタイム画像表示領域218)
Further, such a virtual real-time image KR in which graphics are superimposed on the sample room observation means image may be displayed only when the sample stage, the body part, or the like can be moved, in addition to the constant display. Furthermore, when the stop state continues, the virtual image display may be automatically switched to OFF, or the virtual real-time image KR itself may be switched to non-display on the display means (FIG. 47). Alternatively, the virtual real-time image KR may be displayed when the rotation lock unit 210 (details will be described later) for rotating the rotation unit is released. In this example, when the rotation lock means 210 of the rotation shaft is released to tilt the electron microscope lens, a virtual real-time image KR in which the virtual image KI is superimposed on the sample chamber reference image KG is displayed. Since the display area on the display means is limited, if the virtual real-time image KR is always displayed, the display of the electron microscope image is partially blocked, so that it can be efficiently displayed only when necessary. Display can be switched easily.
(Virtual real-time image display area 218)
以上のようにして、電子線撮像手段11を用いた電子顕微鏡観察に際して、図48に示すように同一画面上で試料室内基準画像KGに仮想イメージKIを重ねた仮想リアルタイム画像KRを表示させることができ、従来確認が困難であった電子線撮像手段11の先端部と試料との位置関係の把握がリアルタイムで可能となり、安全な傾斜観察が実現できる。なお図48の例では、仮想リアルタイム画像KRを表示させる仮想リアルタイム画像表示領域218を別ウィンドウで構成し、表示手段2の左上に重ねて表示させている。ただ、このような表示例に限られず、例えば同一ウィンドウを分割して、電子顕微鏡画像と仮想リアルタイム画像KRとを同一画面で表示させることも可能であることはいうまでもない。また仮想リアルタイム画像表示領域218の、表示領域の大きさを変更することもできる。図41、図42、図43、図48、図49に示す例では、ラジオボタンで仮想リアルタイム画像KRの表示サイズを640×480ドット、又は320×240ドットに変更可能としている。
(回動ロック手段210)
As described above, when observing with an electron microscope using the electron beam imaging means 11, the virtual real-time image KR in which the virtual image KI is superimposed on the sample room reference image KG is displayed on the same screen as shown in FIG. In addition, the positional relationship between the tip of the electron beam imaging means 11 and the sample, which has been difficult to confirm in the past, can be grasped in real time, and safe tilt observation can be realized. In the example of FIG. 48, the virtual real-time image display area 218 for displaying the virtual real-time image KR is configured as a separate window and is displayed superimposed on the upper left of the display means 2. However, the display example is not limited to this, and it is needless to say that the same window can be divided and the electron microscope image and the virtual real-time image KR can be displayed on the same screen. The size of the display area of the virtual real-time image display area 218 can also be changed. In the examples shown in FIGS. 41, 42, 43, 48, and 49, the display size of the virtual real-time image KR can be changed to 640 × 480 dots or 320 × 240 dots with a radio button.
(Rotation lock means 210)
さらに拡大観察装置は、胴部24の回転を停止状態に保持する回動ロック状態と、該回動ロック状態の解除状態とを切り替え可能な回動ロック手段210を備えている。この回動ロック手段210は、通常の状態で胴部24が自重等で回転しないよう回動ロック状態となるように付勢している。このような回動ロック手段210の一例を、図44、図45に示す。この回動ロック手段210はチルトロックであり、図2Bの外観図に示すように、拡大観察装置の側面下方に突出させたチルトレバー220を備えている。ユーザはこのチルトレバー220を操作して、回動ロック状態と解除状態とを切り替えることができる。具体的には、図44はチルトロックの回動ロック状態、図45はロック解除状態を示しており、各々チルトレバー220をロック位置、ロック解除位置としている。このチルトロックは、胴部24の背面側の端縁に備えられた環状の回転リング221に対して、その表面を押圧する弾性体状のブレーキパッド222を備える。このブレーキパッド222は、板状のパッドプレート223に固定されており、パッドプレート223は長穴及び支点224を介して水平面内に移動できる。パッドプレート223の移動により、ブレーキパッド222が回転リング221に対して押圧位置、解除位置に切り替えられ、これによってブレーキパッド222は回転リング221に対してディスクブレーキ状に作用する。すなわち、ブレーキパッド222を回転リング221に押圧することで、回転リング221と固定された胴部24の回転をロックし、また回転リング221からブレーキパッド222を離すことで回動ロックを解除する。具体的には、図44に示すようにチルトロックをロック位置に切り替える際には、チルトレバー220を矢印で示すように左側に倒す。これによってチルトレバー220に連結されたレバーギヤ225が逆回転され、さらにこのレバーギヤ225と歯合する伝達ギヤ226が順回転され、伝達ギヤ226のギヤ軸227が奥側に移動する。そしてブレーキパッド222を固定したパッドプレート223がギヤ軸227で押し込まれる結果、パッドプレート223が回転し、パッドプレート223に固定されたブレーキパッド222が回転リング221に押圧され、その摩擦力によって胴部24が回動ロック状態となる。 The magnifying observation apparatus further includes a rotation lock unit 210 that can switch between a rotation lock state in which the rotation of the body portion 24 is stopped and a release state of the rotation lock state. This rotation lock means 210 is biased so as to be in a rotation lock state so that the body 24 does not rotate due to its own weight or the like in a normal state. An example of such a rotation lock means 210 is shown in FIGS. The rotation lock means 210 is a tilt lock, and includes a tilt lever 220 that protrudes downward from the side surface of the magnification observation apparatus, as shown in the external view of FIG. 2B. The user can switch the rotation lock state and the release state by operating the tilt lever 220. Specifically, FIG. 44 shows the rotation lock state of the tilt lock, and FIG. 45 shows the lock release state. The tilt lever 220 is in the lock position and the lock release position, respectively. This tilt lock includes an elastic brake pad 222 that presses the surface of an annular rotating ring 221 provided at the end of the body portion 24 on the back side. The brake pad 222 is fixed to a plate-like pad plate 223, and the pad plate 223 can move in a horizontal plane via a long hole and a fulcrum 224. By the movement of the pad plate 223, the brake pad 222 is switched between the pressing position and the release position with respect to the rotating ring 221, and thereby the brake pad 222 acts on the rotating ring 221 like a disc brake. That is, by pressing the brake pad 222 against the rotating ring 221, the rotation of the body portion 24 fixed to the rotating ring 221 is locked, and by releasing the brake pad 222 from the rotating ring 221, the rotation lock is released. Specifically, when the tilt lock is switched to the lock position as shown in FIG. 44, the tilt lever 220 is tilted to the left as indicated by an arrow. As a result, the lever gear 225 connected to the tilt lever 220 is rotated in the reverse direction, the transmission gear 226 that meshes with the lever gear 225 is rotated forward, and the gear shaft 227 of the transmission gear 226 moves to the back side. As a result, the pad plate 223 to which the brake pad 222 is fixed is pushed by the gear shaft 227. As a result, the pad plate 223 rotates, and the brake pad 222 fixed to the pad plate 223 is pressed against the rotating ring 221. 24 becomes a rotation lock state.
逆に回動ロック状態を解除するには、図45に示すようにチルトレバー220を右側に倒し、レバーギヤ225を順回転させることで、伝達ギヤ226を逆回転させる。この結果ギヤ軸227が手前側に移動し、パッドプレート223がギヤ軸227に引っ張られて、支点224を中心に回転するので、回転リング221からブレーキパッド222が離れて、ロック状態が解除される。 On the contrary, to release the rotation lock state, as shown in FIG. 45, the tilt lever 220 is tilted to the right and the lever gear 225 is rotated forward to reversely rotate the transmission gear 226. As a result, the gear shaft 227 moves to the near side, and the pad plate 223 is pulled by the gear shaft 227 and rotates around the fulcrum 224. Therefore, the brake pad 222 is separated from the rotating ring 221 and the locked state is released. .
このようにチルトロックは、胴部24を回転させる際にはユーザが手動でチルトレバー220を、図45に示すようにロック解除位置まで移動させ、回動ロック状態を解除する。そして傾斜角度が決まった状態で、図44に示すようにチルトレバー220をロック位置まで移動させ、再び回動ロック状態に戻す。このようにして、胴部24を回動させる度毎に手動で回動ロック手段210を操作して、回動ロック状態と解除状態とを切り替えるようにする。
(ロック解除表示手段212)
Thus, in the tilt lock, when rotating the body portion 24, the user manually moves the tilt lever 220 to the unlock position as shown in FIG. 45 to release the rotation lock state. Then, with the tilt angle determined, the tilt lever 220 is moved to the lock position as shown in FIG. 44 to return to the rotation lock state again. In this way, each time the body 24 is rotated, the rotation lock unit 210 is manually operated to switch between the rotation lock state and the release state.
(Unlock display means 212)
さらに、このような回動ロック手段210による操作、特に胴部24を回転させた後に回動ロック状態に戻す操作を、ユーザに促すように、ロック解除表示手段212を設けてもよい。一般に、回動ロック状態を解除する操作は、回動ロック手段210を操作しないと胴部24が回転しないため、ユーザが操作を忘れることは考え難く、仮に回動ロック手段210を操作しないと、胴部24を回転させるには相当の力が必要となり、この時点でユーザが操作を忘れたことに気付く。一方、一旦胴部24を回転させた後、再度回動ロック状態に戻すために回動ロック手段210を操作する作業は、これを行わずとも観察が可能であるため、ユーザが忘れやすいといえる。このような解除状態が継続されると、例えば胴部24や観察手段の自重によって胴部24が徐々に回転して、観察手段の先端部が試料に接触することも考えられる。そこで、回動ロック状態が解除されている間は、ロック解除表示手段212が表示手段2上にその旨のメッセージを表示する。このためロック解除表示手段212は、図46のブロック図に示すように、回動ロック手段210の解除状態を検出して、表示手段2上にロック解除表示を行う。例えば図48に示すように、画面の左下に「チルトロック解除中」等と赤文字で表示させる。これにより、ユーザは回動ロック手段210が解除状態であることが告知されるので、傾斜角度を決定した後は速やかに回動ロック手段210を回動ロック状態に戻すよう促され、ロックし忘れを防止できる。 Further, the lock release display means 212 may be provided so as to prompt the user to perform such an operation by the rotation lock means 210, particularly an operation to return the rotation lock state after rotating the body portion 24. In general, the operation for releasing the rotation lock state is that the body 24 does not rotate unless the rotation lock unit 210 is operated, so it is difficult for the user to forget to operate, and if the rotation lock unit 210 is not operated, A considerable amount of force is required to rotate the torso 24, and at this point, the user notices that he has forgotten the operation. On the other hand, since the operation | work which operates the rotation lock means 210 in order to return to a rotation lock state once after rotating the trunk | drum 24 can be observed without performing this, it can be said that it is easy for a user to forget. . If such a release state is continued, for example, the body 24 may gradually rotate due to the weight of the body 24 or the observation means, and the tip of the observation means may come into contact with the sample. Therefore, while the rotation lock state is released, the lock release display means 212 displays a message to that effect on the display means 2. Therefore, the unlock display means 212 detects the unlocked state of the rotation lock means 210 and displays the unlock display on the display means 2 as shown in the block diagram of FIG. For example, as shown in FIG. 48, “tilt lock released” or the like is displayed in red at the lower left of the screen. As a result, the user is informed that the rotation lock unit 210 is in the released state, and after the inclination angle is determined, the user is immediately prompted to return the rotation lock unit 210 to the rotation lock state and forget to lock. Can be prevented.
上記の例では、回転軸の回動ロック手段210を解除した際、すなわちこれから電子線撮像手段11を傾斜させようとしたタイミングで、図48に示すように表示手段2上の左上に、電子顕微鏡画像表示領域117に重ねて、試料室内基準画像KGの画像を表示させている。さらに同時に、回転軸の回動ロック手段210を解除している間だけ、画面の左下にロック解除表示メッセージ230を表示させることで、ロックし忘れを回避できる。 In the above example, when the rotation lock unit 210 of the rotating shaft is released, that is, at the timing when the electron beam imaging unit 11 is about to be tilted, an electron microscope is displayed on the upper left of the display unit 2 as shown in FIG. An image of the sample room reference image KG is displayed over the image display area 117. At the same time, forgetting to lock can be avoided by displaying the unlock display message 230 on the lower left of the screen only while the rotation lock means 210 of the rotating shaft is being released.
また他の利点として、傾斜する際に、試料室内画像に注目させることも期待できる。すなわち、試料室内画像が表示されていても、何の目的で表示されているのか、どこに着目して試料室内画像をチェックすれば良いのかをユーザに理解させる必要がある。このため回転移動の際には、真空チャンバ内部の構造物が衝突しないことの確認を促すようにメッセージを表示させる。この例では、衝突の可能性が比較的少ないとき、例えば、傾斜角度が鉛直姿勢から±60°未満では、図48に示すように、単に「チルトロック解除中」とロック解除表示メッセージ230を表示させている。 As another advantage, it can be expected that the sample room image is noted when tilting. That is, even if the sample room image is displayed, it is necessary for the user to understand what purpose the image is displayed for, and where to pay attention to the sample room image. For this reason, during the rotational movement, a message is displayed so as to prompt confirmation that the structure inside the vacuum chamber does not collide. In this example, when the possibility of a collision is relatively small, for example, when the tilt angle is less than ± 60 ° from the vertical posture, as shown in FIG. I am letting.
一方で、傾斜角度が大きくなり、衝突の可能性が大きくなったときに、メッセージを変更して、一層の注意をユーザに促すこともできる。例えば図49の例では、±60°以上の高傾斜観察では、「チルトロック解除中です。レンズが大きく傾斜しています。試料とレンズが衝突する危険性がありますので、チャンバビューの映像を確認し注意してください。」等と警告メッセージ231を表示させることができる。
(ロック確認メッセージ232)
On the other hand, when the inclination angle increases and the possibility of a collision increases, the message can be changed to further prompt the user for attention. For example, in the example of Fig. 49, in the high-tilt observation of ± 60 ° or more, “The tilt lock is being released. The lens is tilted greatly. There is a risk of collision between the sample and the lens. Please be careful. "Or the like, a warning message 231 can be displayed.
(Lock confirmation message 232)
また、これに加えて回動ロック手段210の回動ロック状態が不完全あるいは不十分であることをロック解除表示手段212で検出して、その旨を告知するロック確認メッセージ232を表示させることもできる。例えば回動ロック手段210のレバーがロック位置まで完全に戻されていない場合は、胴部24の円筒状側面に対して押圧すべき弾性体が十分な押圧力を発揮できず、摩耗したり破損するおそれがある。このため、例えば図50に示すように、「チルトロックの状態が不定です。しっかりと固定、又は解除の方向に回してください。」等のロック確認メッセージ232を表示手段2上の画面中央に表示させて、ユーザに警告することができる。ユーザは該ロック確認メッセージ232を受けて、回動ロック手段210を完全にロック位置にセットするよう促されるので、このような破損を回避できる利点が得られる。このようなロック解除メッセージの表示は、例えば上述した図46に示したロック解除表示手段212等で行わせることができる。
(ロック解除メッセージ233)
In addition to this, the lock release display unit 212 detects that the rotation lock state of the rotation lock unit 210 is incomplete or insufficient, and displays a lock confirmation message 232 informing the fact. it can. For example, when the lever of the rotation lock unit 210 is not completely returned to the locked position, the elastic body to be pressed against the cylindrical side surface of the body 24 cannot exert a sufficient pressing force, and is worn or damaged. There is a risk. For this reason, for example, as shown in FIG. 50, a lock confirmation message 232 such as “Tilt lock state is indefinite. The user can be warned. The user receives the lock confirmation message 232 and is prompted to set the rotation lock means 210 to the fully locked position, so that an advantage of avoiding such breakage can be obtained. Such an unlock message can be displayed, for example, by the unlock display means 212 shown in FIG. 46 described above.
(Unlock message 233)
あるいは、ユーザが回動ロック状態の解除を忘れて、強引に胴部24等を回転させようとすることも考えられる。このような場合に、回動ロック手段210が回動ロック状態であるにもかかわらず、傾斜角度が変化したことをロック解除表示手段212等で検出して、ロック解除メッセージ233を表示させることもできる。例えば図51に示すように、「傾斜する場合は必ずチルトロックを解除してください。」とロック解除メッセージ233を画面中央に表示させて、ユーザに対して回動ロック状態の解除を促す。 Alternatively, it can be considered that the user forgets to release the rotation lock state and forcibly rotates the body 24 and the like. In such a case, the lock release display means 212 may detect that the tilt angle has changed even though the rotation lock means 210 is in the rotation lock state, and the lock release message 233 may be displayed. it can. For example, as shown in FIG. 51, an unlock message 233 is displayed at the center of the screen to prompt the user to release the rotation lock state.
なお、以上の例では回動ロック手段210を手動でロック位置と解除位置に切り替える方式としているが、自動あるいは半自動で切り替え可能としてもよい。例えば、胴部を回転させるための取っ手のハンドル部分に設けたスイッチを押下している間だけ回動手段を回転可能とすれば、スイッチを押下することでロック位置、スイッチから指を離すことで解除位置に、回動ロック手段が各々に切り替わるように構成できる。また、胴部を回転させると自動的に回動ロック手段が解除状態となり、また回転を停止させると自動的に回動ロック手段が回動ロック状態に切り替わる構成してもよい。
(回動規制手段214)
In the above example, the rotation lock unit 210 is manually switched between the lock position and the release position. However, it may be switched automatically or semi-automatically. For example, if the rotation means can be rotated only while the switch provided on the handle portion of the handle for rotating the trunk is pressed, the lock position can be released by pressing the switch, and the finger can be released from the switch. The rotation lock means can be switched to the release position. Alternatively, the rotation lock unit may be automatically released when the body portion is rotated, and the rotation lock unit may be automatically switched to the rotation lock state when the rotation is stopped.
(Rotation restricting means 214)
さらに拡大観察装置は、傾斜角度が高くなった際のハードウエア的な衝突防止策として、所定の回動範囲規制値を超える回動手段30の回転を阻止する回動規制手段214を備えることもできる。このような拡大観察装置のブロック図を図46に示す。回動規制手段214の一例としては、回動手段30の回動範囲を一定範囲内に抑え、回動範囲規制値以上に回転しないように阻止する傾斜ストッパが利用できる。また回動範囲規制値は、観察手段の傾斜角度が大きくなることによって試料と接触する可能性が高くなる範囲、例えば±60°に設定される。例えば試料の側面を観察したい場合は、傾斜角度を大きくする必要があるところ、傾斜角度を高くする際には、試料台を一旦降下させる等して、試料と観察手段の特に先端部とが接触しないように注意する必要がある。そこで、このような回動規制手段214を用いて、胴部24の回転を一旦止めることによって、ユーザに対して注意や準備を促す効果が期待できる。 Further, the magnifying observation apparatus may include a rotation restricting means 214 for preventing the rotation of the rotation means 30 exceeding a predetermined rotation range restriction value as a hardware collision prevention measure when the inclination angle becomes high. it can. A block diagram of such a magnification observation apparatus is shown in FIG. As an example of the rotation restricting means 214, an inclination stopper that suppresses the rotation range of the rotation means 30 within a certain range and prevents it from rotating beyond the rotation range restriction value can be used. Further, the rotation range regulation value is set to a range where the possibility of contact with the sample increases as the inclination angle of the observation means increases, for example, ± 60 °. For example, if you want to observe the side of the sample, it is necessary to increase the tilt angle. To increase the tilt angle, for example, the sample stage is temporarily lowered to bring the sample into contact with the tip of the observation means. You need to be careful not to. Therefore, the effect of prompting the user to pay attention and preparation can be expected by temporarily stopping the rotation of the body portion 24 using such a rotation restricting means 214.
回動規制手段214の一例として、傾斜ストッパは、胴部24の外周面から突出させた突起や、外周面に形成した切り欠きに、胴部24の周囲に固定配置した傾斜ストッパを当接あるいは係合させて、胴部24の一定以上の回転を阻止する。例えば図52に示すように、胴部24の外周から突出させた突起234に、胴部24の周囲に固定された傾斜ストッパ235を当接させて、胴部24の一定以上の回転を阻止する。この切り欠きや突起及び傾斜ストッパを設ける位置を調整することで、胴部24が回動範囲規制値を超えて回転しないように規制できる。また、傾斜ストッパを可動式とし、当接位置から後退させることで、突起との当接状態を解除し、胴部24の更なる回転を許容するように構成することもできる。例えば図2B及び図2Cに示す傾斜ストッパ238では、拡大観察装置から突出させたストッパハンドル239の先端部分を円盤状に形成することで、ユーザがこの部分を把持して引っ張り易くしている。ストッパハンドル239の円盤状先端を引き出すことで、傾斜ストッパ238が後退されて当接状態が解除され、胴部24の回転が許容されるようになる。 As an example of the rotation restricting means 214, the tilt stopper is configured such that a tilt stopper fixedly arranged around the trunk portion 24 is brought into contact with a protrusion protruding from the outer circumferential surface of the trunk portion 24 or a notch formed on the outer circumferential surface. By engaging, the rotation of the body part 24 beyond a certain level is prevented. For example, as shown in FIG. 52, an inclination stopper 235 fixed around the trunk portion 24 is brought into contact with a protrusion 234 protruding from the outer periphery of the trunk portion 24 to prevent the barrel portion 24 from rotating beyond a certain level. . By adjusting the positions where the notches, protrusions, and tilt stoppers are provided, the body portion 24 can be restricted from rotating beyond the turning range restriction value. Further, the tilt stopper can be made movable and retracted from the contact position, so that the contact state with the projection can be released, and further rotation of the body portion 24 can be allowed. For example, in the inclined stopper 238 shown in FIGS. 2B and 2C, the tip end portion of the stopper handle 239 protruding from the magnifying observation device is formed in a disc shape, so that the user can easily grasp and pull this portion. By pulling out the disc-shaped tip of the stopper handle 239, the inclined stopper 238 is retracted, the contact state is released, and the trunk portion 24 is allowed to rotate.
あるいは傾斜ストッパを、所定の回動範囲規制値に達したときに胴部の回転を一旦停止させるよう構成してもよい。この傾斜ストッパは、傾斜観察時に傾斜角度を徐々に大きくしていく際、衝突の危険性が高くなる角度、すなわち回動範囲規制値に達したときに、一旦回動手段を停止させる。そして、この傾斜角度以上に傾斜させたい場合は、傾斜ストッパの回転ロック状態を解除することで、胴部の更なる回転を許容する。例えば図57に示すように、胴部24の回転面に対してカギ状に突出するカギ状突起236を設け、一方胴部24の側面には、このカギ状突起236が係止される切り欠き237を形成する。そしてこれらカギ状突起236と切り欠き237とを、予め回動範囲規制値に対応する位置に形成することで、胴部24が回動範囲規制値に達すると、カギ状突起236が切り欠き237に案内されて、胴部24の回転が阻止された回転ロック状態となる。そしてこの状態から、カギ状突起236を後退させて、切り欠き237との係合状態を解除することで、胴部24の回転が再び許容される状態となって、胴部24は更に、物理的に取り得る最大の回動角度まで回転させることができる。 Or you may comprise an inclination stopper so that rotation of a trunk | drum may be once stopped when a predetermined rotation range regulation value is reached. The tilt stopper temporarily stops the pivoting means when the tilt angle is gradually increased during tilt observation and reaches an angle at which the risk of collision becomes high, that is, a pivot range regulation value. And when it wants to incline more than this inclination angle, the further rotation of a trunk | drum is permitted by canceling | releasing the rotation lock state of an inclination stopper. For example, as shown in FIG. 57, a key-shaped protrusion 236 that protrudes in a key shape with respect to the rotation surface of the body portion 24 is provided, and a notch in which the key-shaped protrusion 236 is locked on the side surface of the body portion 24. 237 is formed. The key-like protrusions 236 and the notches 237 are formed in advance at positions corresponding to the rotation range restriction values, so that when the body 24 reaches the rotation range restriction values, the key-like protrusions 236 are notched 237. To the rotation locked state in which the rotation of the body portion 24 is prevented. From this state, the key-like protrusion 236 is retracted to release the engagement state with the notch 237, so that the rotation of the body portion 24 is allowed again, and the body portion 24 is further physically moved. Can be rotated to the maximum possible rotation angle.
傾斜ストッパ238を備える拡大観察装置の外観を、図2Bに示す。この図に示すように、傾斜ストッパ238は拡大観察装置の側面に設けられている。この例では、共通の傾斜ストッパ238でもって、回動手段30の左方向(反時計回り)への回転と、右方向(時計回り)への回転を共に規制している。ただ、回動手段の左方向への回転と、右方向への回転とを個別に規制するよう、左回転を規制する左回動規制手段と、右回転を規制する右回動規制手段とを、それぞれ設けることもできる。 The appearance of the magnification observation apparatus provided with the tilt stopper 238 is shown in FIG. 2B. As shown in this figure, the inclination stopper 238 is provided on the side surface of the magnification observation apparatus. In this example, the common tilt stopper 238 restricts both the rotation of the rotating means 30 in the left direction (counterclockwise) and the rotation in the right direction (clockwise). However, the left rotation restricting means for restricting the left rotation and the right rotation restricting means for restricting the right rotation so as to individually regulate the rotation of the turning means in the left direction and the rotation in the right direction. Can also be provided.
また、回動範囲規制値は左方向への回転と右方向への回転とで、角度を等しくする他、左右で異ならせることもできる。特に、光学系撮像手段12と電子線撮像手段11とを一定のオフセット角度でもって傾斜姿勢に固定した胴部24においては、いずれか一方の観察手段を基準に考えると、左右に回転可能な範囲は、他方の観察手段の有無によって異なる。そこで、このようなオフセット角度を考慮して、適切な回動範囲規制値を、左右で個別に規定することが好ましい。本実施の形態では、図58に示すように、電子線撮像手段11を基準とし、これが垂直姿勢にある状態を0°とする胴部24の回転は、光学系撮像手段12のオフセット角度(この例では40°)を考慮し、左回動規制値を60°、右回動規制値を45°に、それぞれ規定している。そしてこれらの回動規制値に達すると、傾斜ストッパ238によって回転が停止される。また傾斜ストッパ238を解除することで、さらに胴部24の回転が可能となり、ハードウエア的な回転の限界となる最大回動範囲まで回転させることができる。図58の例では、最大回動範囲として、左回動最大角度を90°右回動最大角度を60°に、それぞれ設定している。 Further, the rotation range regulation value can be made to be different between the left and right in addition to making the angle equal between the rotation in the left direction and the rotation in the right direction. In particular, in the body 24 in which the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 are fixed in an inclined posture with a certain offset angle, a range that can be rotated to the left and right is considered based on any one of the observation units. Depends on the presence or absence of the other observation means. Therefore, it is preferable that the appropriate rotation range regulation value is separately defined on the left and right in consideration of such an offset angle. In the present embodiment, as shown in FIG. 58, the rotation of the body 24 with the electron beam imaging unit 11 as a reference and the vertical position of the electron beam imaging unit 11 as 0 ° is the offset angle of the optical system imaging unit 12 (this In the example, the left turn restriction value is defined as 60 degrees and the right turn restriction value is defined as 45 degrees. When these rotation regulation values are reached, the rotation is stopped by the tilt stopper 238. Further, by releasing the tilt stopper 238, the body portion 24 can be further rotated, and can be rotated to the maximum rotation range that is the limit of hardware rotation. In the example of FIG. 58, the maximum left rotation angle is set to 90 °, and the maximum right rotation angle is set to 60 °.
なお最大回動範囲は、ハードウエア的な仕様により決定されるものの、一般には試料台の上面に載置された試料を観察するという観点から、傾斜角度が±90°を超えると、試料台の裏側に回り込み、試料台が透明でない限りは観察ができなくなるため、好ましくは最大回動範囲は±90°以内に設定される。 Although the maximum rotation range is determined by hardware specifications, in general, from the viewpoint of observing a sample placed on the upper surface of the sample table, if the tilt angle exceeds ± 90 °, Since the observation cannot be performed unless the sample stage is transparent, the maximum rotation range is preferably set within ± 90 °.
さらに上記の例では、回動規制手段214が規制する回動範囲規制値を固定値としているが、この範囲を可変とすることも可能である。例えば、傾斜ストッパを設ける位置を、胴部24側面に沿って移動式とすることで、傾斜ストッパの位置に応じて回動範囲規制値を調整できる。これにより、ユーザは試料の大きさや形状等に応じて回動範囲規制値を任意に調整できる利点が得られる。
(傾斜ストッパ238)
Furthermore, in the above example, the rotation range restriction value restricted by the rotation restriction means 214 is a fixed value, but this range can also be made variable. For example, the rotation range regulation value can be adjusted according to the position of the tilt stopper by making the position where the tilt stopper is provided movable along the side surface of the body portion 24. Thereby, the user can obtain an advantage that the rotation range regulation value can be arbitrarily adjusted according to the size and shape of the sample.
(Inclined stopper 238)
傾斜ストッパ238の具体例を図53〜図56に示す。これらの図において、図53は回動規制手段214を備える胴部24を正面から見た断面図であり、この図においては傾斜角度は電子線撮像手段11の垂直姿勢を基準として0°である。この図に示すように、胴部24の側面には、側面から突出させた2つのストッパ凸部240を設けている。ストッパ凸部240は、左方向への回動を規制する左ストッパ凸部241と、右方向への回動を規制する右ストッパ凸部242とを有する。さらに胴部24の周囲には、これらのストッパ凸部240と当接するためのストッパ突起243を設けている。ストッパ突起243は胴部24側に向かって突出するよう、ばね等の弾性体で付勢されている。また各ストッパ凸部240は、このストッパ突起243と当接するための当接面を設けている。この例では、ストッパ突起243を左ストッパ凸部241と右ストッパ凸部242とで共通としているため、各ストッパ凸部240は当接面を設ける位置を左右逆向きとしている。 Specific examples of the tilt stopper 238 are shown in FIGS. In these drawings, FIG. 53 is a cross-sectional view of the body portion 24 provided with the rotation restricting means 214 as viewed from the front. . As shown in this figure, two stopper projections 240 protruding from the side surface are provided on the side surface of the body portion 24. The stopper convex portion 240 has a left stopper convex portion 241 that restricts rotation in the left direction and a right stopper convex portion 242 that restricts rotation in the right direction. Further, a stopper projection 243 for contacting the stopper projection 240 is provided around the body portion 24. The stopper protrusion 243 is urged by an elastic body such as a spring so as to protrude toward the body 24 side. Each stopper convex portion 240 is provided with an abutting surface for abutting against the stopper projection 243. In this example, since the stopper protrusion 243 is shared by the left stopper protrusion 241 and the right stopper protrusion 242, the positions of the stopper protrusions 240 that are provided with the contact surfaces are reversed in the left-right direction.
例えば図53の位置から図55に位置まで、胴部24が回転されてストッパ凸部240がストッパ突起243と対向する位置になると、ストッパ突起243がストッパ凸部240に当接されて、それ以上の胴部24の回転が阻止される。このストッパ突起243は、胴部24の外方に突出されたストッパハンドル239と連結されており、ユーザが手でストッパハンドル239を把持して、付勢力に抗するよう引き出すと、ストッパ突起243が後退して当接状態が解除され、胴部24の更なる回転が許容される。これにより、傾斜ストッパ238により規制される回動範囲規制値以上に胴部24を回転させることが可能となる。なおストッパ突起243は必ずしも付勢する必要はなく、例えばねじ式に進行、後退させる態様としてもよい。
(限界ストッパ245)
For example, when the barrel portion 24 is rotated from the position shown in FIG. 53 to the position shown in FIG. 55 so that the stopper protrusion 240 is opposed to the stopper protrusion 243, the stopper protrusion 243 comes into contact with the stopper protrusion 240, and beyond. The rotation of the body portion 24 is prevented. The stopper protrusion 243 is connected to a stopper handle 239 protruding outward from the body portion 24. When the user grips the stopper handle 239 by hand and pulls it out against the urging force, the stopper protrusion 243 is The contact state is released by retreating, and further rotation of the body portion 24 is allowed. Thereby, it becomes possible to rotate the trunk | drum 24 more than the rotation range regulation value regulated by the inclination stopper 238. FIG. The stopper protrusion 243 does not necessarily have to be urged, and may be configured to advance and retract, for example, in a screw manner.
(Limit stopper 245)
さらにこの例では、回動範囲規制値以上に胴部24を回転させても、胴部24の回転は最大回動範囲までとなる。この最大回動範囲に胴部24の回転を規制するため、限界ストッパ245を備えている。限界ストッパ245は、胴部24の外周面に設けられた限界凸部246と、この限界凸部246と当接するよう胴部24の周囲に固定配置された限界突起247とで構成される。限界凸部246もストッパ凸部240と同様、左右の回転方向に応じて2箇所に設けられている。限界突起247はストッパ突起243と異なり、固定式で、当接状態を手動で解除することができない。したがってこれ以上の胴部24の回転は阻止され、この結果胴部24の回転範囲は、限界ストッパ245で規定される最大回動範囲内となる。例えば、図55の状態から傾斜ストッパ238を解除し、胴部24を更に回転させると、限界凸部246が回転に沿って進行し、遂には図56に示すように、限界突起247に当接する。これによって、胴部24の最大回動範囲を適切に規定できる。これら図53〜図56の例では、傾斜ストッパ238は、電子線撮像手段11が水平姿勢を基準として左向きに60°となる位置に、また限界ストッパ245は左向きに90°となる位置に、それぞれ設けられている。 Further, in this example, even if the body 24 is rotated beyond the rotation range regulation value, the rotation of the body 24 reaches the maximum rotation range. In order to restrict the rotation of the body portion 24 within this maximum rotation range, a limit stopper 245 is provided. The limit stopper 245 includes a limit convex portion 246 provided on the outer peripheral surface of the body portion 24 and a limit protrusion 247 fixedly disposed around the body portion 24 so as to come into contact with the limit convex portion 246. Similarly to the stopper convex portion 240, the limit convex portion 246 is also provided at two locations according to the left and right rotational directions. Unlike the stopper projection 243, the limit projection 247 is fixed and cannot be manually released from the contact state. Therefore, any further rotation of the body portion 24 is prevented, and as a result, the rotation range of the body portion 24 is within the maximum rotation range defined by the limit stopper 245. For example, when the inclination stopper 238 is released from the state shown in FIG. 55 and the body portion 24 is further rotated, the limit convex portion 246 advances along the rotation, and finally comes into contact with the limit protrusion 247 as shown in FIG. . Thereby, the maximum rotation range of the trunk portion 24 can be appropriately defined. In the examples of FIGS. 53 to 56, the tilt stopper 238 is located at a position where the electron beam imaging means 11 is 60 degrees leftward with respect to the horizontal posture, and the limit stopper 245 is located at a position 90 degrees leftward. Is provided.
なおこれら傾斜ストッパ238と限界ストッパ245とは、互いに交差しない位置に設けることが好ましい。同一線上に配置されると、対応しない凸部と突起とが当接するおそれがあるため、これを避けるために平行に、あるいは離間して設ける。図54の例では、胴部24の円周上でストッパ凸部240と限界凸部246とは平行に設けられており、互いの回転面が交差しないように配置されており、誤動作を回避している。
(回動規制値到達告知手段216)
The inclined stopper 238 and the limit stopper 245 are preferably provided at positions that do not intersect each other. If they are arranged on the same line, there is a possibility that the non-corresponding convex part and the projection come into contact with each other. In the example of FIG. 54, the stopper convex portion 240 and the limit convex portion 246 are provided in parallel on the circumference of the trunk portion 24, and are arranged so that their rotation surfaces do not intersect with each other, thereby avoiding a malfunction. ing.
(Rotation regulation value arrival notification means 216)
また、上述の通り回動範囲規制値を設けることで、傾斜角度が高くなった際のハードウエア的な衝突防止策を設けると共に、回動範囲規制値に達したことをユーザに告知する回動規制値到達告知手段216を設けてもよい。このような拡大観察装置のブロック図の例を図46に示す。例えば左右いずれかの傾斜により回動規制値に到達すると、ユーザに対して「レンズが大きく傾斜しています。試料とレンズが衝突する危険性がありますので、チャンバビューカメラの映像を確認し注意して下さい。これ以上傾斜させるには傾斜ストッパを解除する必要があります。」等のメッセージを表示させる。特に、上述したロック解除表示手段212と併用することで、メッセージ内容が、単にロック機構解除中であることを示す内容から(図48)、傾斜角度が大きくなった時点で上記内容に変化、あるいは追加されることとなり(図49)、ユーザに対する注意喚起が行われる。 In addition, by providing the rotation range regulation value as described above, a hardware-like collision prevention measure when the tilt angle becomes high is provided, and rotation that notifies the user that the rotation range regulation value has been reached Restriction value arrival notification means 216 may be provided. An example of a block diagram of such a magnification observation apparatus is shown in FIG. For example, if the rotation regulation value is reached due to either left or right tilt, the user is told, “The lens is tilted greatly. There is a risk of collision between the sample and the lens. The tilt stopper must be released to tilt further. "Is displayed. In particular, when used together with the above-described lock release display means 212, the message content changes from the content indicating that the lock mechanism is being released (FIG. 48) to the above content when the tilt angle increases, or It will be added (FIG. 49), and the user is alerted.
図67A及び図67Bは、試料室21内における試料台33と観察手段10の相対移動を示す模式断面図である。上述の通り、試料台33は水平姿勢を維持しつつ高さ調整機構80により上下動するのみで、試料台33の載置面を傾斜させる傾動や揺動を禁止している。この構造で傾斜観察を実現するために、観察手段10側を傾斜させるよう構成している。このように、試料側を固定して観察手段10側を傾斜させることで、ユーザは観察手段10で撮像されて表示手段2に表示される観察像において、傾斜姿勢の位置関係を容易に把握できる利点が得られる。逆に言えば、従来のようにカメラ側を固定して試料台33を傾斜させる構造、すなわち図68A及び図68Bに示すようなユーセントリック構造では、現在観察中の画像において、傾斜観察の傾斜角度を変更する際、どの方向に傾斜を調整すれば、所望の画像が得られるか、その位置関係を把握することが容易でなかった。これに対し、観察対象である試料側を固定し、観察の視点となる観察手段10側、すなわち目線そのものを移動させる構成とすることで、実際にユーザが試料を観察する際と同様の目線を動かすという感覚で位置関係を把握でき、この結果角度調整すべき方向も速やかに把握できるという利点が得られる。 67A and 67B are schematic cross-sectional views showing the relative movement of the sample stage 33 and the observation means 10 in the sample chamber 21. FIG. As described above, the sample stage 33 is only moved up and down by the height adjusting mechanism 80 while maintaining a horizontal posture, and is not allowed to tilt or swing to tilt the mounting surface of the sample stage 33. In order to realize tilt observation with this structure, the observation means 10 side is tilted. In this way, by fixing the sample side and inclining the observation means 10 side, the user can easily grasp the positional relationship of the inclination posture in the observation image captured by the observation means 10 and displayed on the display means 2. Benefits are gained. In other words, in the conventional structure in which the camera side is fixed and the sample stage 33 is tilted, that is, the eucentric structure as shown in FIGS. 68A and 68B, the tilt angle of tilted observation in the image currently being observed. When changing the angle, it is not easy to grasp the positional relationship in which direction the inclination is adjusted to obtain a desired image. On the other hand, by fixing the sample side to be observed and moving the observation means 10 side as the observation viewpoint, that is, the line of sight itself, the same line of sight as when the user actually observes the sample is obtained. The positional relationship can be grasped as if it were moved, and as a result, the advantage that the direction in which the angle should be adjusted can be grasped quickly is obtained.
また、試料台33を傾斜させないことで、試料が試料台33から滑り落ちる虞もなくなり、試料を試料台33に固定するための構造、例えば粘着テープによる固定作業も不要にでき、さらに粘着テープを剥離する際に試料を破損する虞も無くすことができるといった、作業性や安全性の向上が図られる。 Further, by not tilting the sample stage 33, there is no possibility that the sample slides from the sample stage 33, a structure for fixing the sample to the sample stage 33, for example, fixing work using an adhesive tape is unnecessary, and the adhesive tape is peeled off. Thus, the workability and safety can be improved so that the possibility of damaging the sample during the process can be eliminated.
さらに従来のユーセントリック構造では、試料台33を傾斜させたまま試料台33の高さ(Z軸)を変更すると、図68Bに示す黒塗りの位置から斜線ハッチングに示す位置に試料台33が移動する結果、傾斜姿勢で固定された光学系撮像手段12の光軸が相対的に試料台33上を移動することとなって、観察視野が意図せず移動してしまうという問題があった。特に光学系撮像手段12に焦点位置を調整するための光学焦点調整手段を備えない焦点固定式の場合は、試料台33の高さ調整のみでワーキングディスタンスを変化させる必要があり、合焦位置によっては観察視野が電子顕微鏡と一致しなくなる虞がある。 Furthermore, in the conventional eucentric structure, if the height (Z axis) of the sample stage 33 is changed while the sample stage 33 is tilted, the sample stage 33 moves from the black-colored position shown in FIG. 68B to the position shown by hatching. As a result, the optical axis of the optical imaging means 12 fixed in an inclined posture relatively moves on the sample stage 33, and there is a problem that the observation visual field moves unintentionally. In particular, in the case of a fixed focus type in which the optical image pickup means 12 is not provided with an optical focus adjustment means for adjusting the focus position, it is necessary to change the working distance only by adjusting the height of the sample stage 33, depending on the focus position. May not match the observation field of view with the electron microscope.
また、観察手段10と試料との間の角度を変更した場合、角度を変更する度に、観察手段10と試料との間の焦点距離が変わるため、焦点位置の補正を行わなければならない。加えて、二つの観察手段10で、同一の試料に対して同一の傾斜角度で、傾斜観察の画像を取得したい場合、一方の観察手段10で用いた角度を記憶すると共に、他方の観察手段10側に試料台33を移動させた上で、先の角度を再現し、焦点位置を合わせる必要があった。 Further, when the angle between the observation unit 10 and the sample is changed, the focal distance between the observation unit 10 and the sample changes every time the angle is changed, and thus the focal position must be corrected. In addition, when it is desired to obtain tilt observation images with the same tilt angle with respect to the same sample by the two observation means 10, the angle used by one observation means 10 is stored and the other observation means 10 is stored. After moving the sample stage 33 to the side, it was necessary to reproduce the previous angle and to adjust the focal position.
これに対して本実施の形態では、図67A及び図67Bに示すように、観察手段10を鉛直位置に回転移動させることで、試料台33の高さによらず観察視野を一定に保持できるという利点が得られる。なお、本実施の形態においては使用したい観察手段10を鉛直姿勢とすることで、いいかえると選択した観察手段10の光軸を、高さ調整手段の移動方向(Z軸)と略一致させることで、高さ調整による観察視野の移動を回避できる。この結果、ユーセントリックなワーキングディスタンスは1箇所のみとなる。このように、観察手段10を鉛直姿勢にして観察すると、観察手段10の光軸と試料台33の上下移動の軸が一致し、ワーキングディスタンスを調整しても視野が移動しないので、ユーセントリック位置の調整がし易いという利点が得られる。 In contrast, in the present embodiment, as shown in FIGS. 67A and 67B, the observation field of view can be kept constant regardless of the height of the sample stage 33 by rotating the observation means 10 to the vertical position. Benefits are gained. In the present embodiment, the observation means 10 to be used is set in a vertical posture, in other words, the optical axis of the selected observation means 10 is substantially matched with the moving direction (Z axis) of the height adjustment means. The movement of the observation field by adjusting the height can be avoided. As a result, there is only one eucentric working distance. Thus, when the observation means 10 is observed in a vertical posture, the optical axis of the observation means 10 and the axis of vertical movement of the sample stage 33 coincide with each other, and the visual field does not move even if the working distance is adjusted. The advantage that it is easy to adjust is obtained.
ただ、観察手段10を傾斜姿勢としても試料の観察が可能であることはいうまでもない。また、この場合には試料台33の高さ調整による観察視野の移動が生じるが、画像処理によってこの移動分を相殺することも可能である。例えばコントローラ1によって、高さの変化と視野の移動量を計算し、視野の移動分だけ観察視野(表示中の光学画像乃至電子顕微鏡画像)の表示部分を逆方向に移動させるよう、コントローラ1で画像処理する。これにより、高さの移動によらず表示手段2に表示される画像の視野を一定に保持できる。この結果、試料台33の角度や観察位置によらず、観察手段10を切り替えても観察視野が変化しない拡大観察装置が実現できる。 However, it goes without saying that the sample can be observed even when the observation means 10 is in an inclined posture. In this case, the observation field of view is moved by adjusting the height of the sample stage 33. However, this movement can be offset by image processing. For example, the controller 1 calculates the change in height and the amount of movement of the visual field by the controller 1, and the controller 1 moves the display part of the observation visual field (optical image or electron microscope image being displayed) in the reverse direction by the amount of movement of the visual field. Image processing. Thereby, the visual field of the image displayed on the display means 2 can be kept constant regardless of the movement of the height. As a result, it is possible to realize a magnification observation apparatus in which the observation field of view does not change even when the observation means 10 is switched regardless of the angle of the sample stage 33 and the observation position.
特に従来は、電子顕微鏡観察を優先するため、光学系撮像手段12による観察を犠牲にし、さらに電子顕微鏡の分解能(最高倍率)を優先する結果、傾斜観察を制限する設計思想が採用されていた。この結果、折角電子線撮像手段11と光学系撮像手段12とを共に備えていても、両者を最大限に活用し、光学画像や傾斜観察を制限無くユーザが利用できる環境が実現されているとは言い難い状況であった。 In particular, in order to prioritize observation with an electron microscope, the design philosophy of limiting tilt observation has been adopted as a result of giving priority to the resolution (maximum magnification) of the electron microscope at the expense of observation with the optical imaging means 12. As a result, even if both the folding electron beam imaging unit 11 and the optical system imaging unit 12 are provided, an environment in which both can be used to the maximum and the user can use optical images and tilt observation without limitation is realized. It was hard to say.
具体的には、電子顕微鏡の分解能は、電子線撮像手段11の対物レンズ先端から試料までの距離であるワーキングディスタンスが短いほど良くなる。しかしながら、傾斜させた角度から試料を観察する場合は、ワーキングディスタンスが短すぎると電子線撮像手段11の対物レンズに試料が接触してしまうという問題があった。したがって、従来はワーキングディスタンスを、試料の大きさと希望する傾斜角度で決定される、対物レンズに衝突しない最短距離に設定して観察していた。この結果、従来の電子顕微鏡では、試料の大きさと希望する傾斜角度によって決定されるワーキングディスタンスで観察することになる。このように種々のワーキングディスタンスで快適に観察するためには、どのワーキングディスタンスであっても、試料台33の傾斜角度を変化させた際に観察視野が変化しないことが望まれる。このような背景から、従来の電子顕微鏡では、どのワーキングディスタンスであっても、試料台33を傾斜させても視野が動かないような構成、すなわち図68Bに示すように、電子顕微鏡の光軸上で、試料台33のZ軸の位置によらず視野ずれしないユーセントリック式とした試料台33の傾斜機構が採用されていた。 Specifically, the resolution of the electron microscope improves as the working distance, which is the distance from the tip of the objective lens of the electron beam imaging means 11 to the sample, is shorter. However, when the sample is observed from an inclined angle, there is a problem that the sample comes into contact with the objective lens of the electron beam imaging means 11 if the working distance is too short. Therefore, conventionally, the working distance is set to the shortest distance that does not collide with the objective lens, which is determined by the sample size and the desired tilt angle. As a result, in a conventional electron microscope, observation is performed with a working distance determined by the size of the sample and the desired tilt angle. Thus, in order to observe comfortably in various working distances, it is desirable that the observation visual field does not change when the tilt angle of the sample stage 33 is changed in any working distance. From such a background, the conventional electron microscope has a configuration in which the visual field does not move even if the sample stage 33 is tilted at any working distance, that is, on the optical axis of the electron microscope as shown in FIG. 68B. Thus, a tilting mechanism of the sample stage 33 that is a eucentric type that does not shift the visual field regardless of the position of the Z axis of the sample stage 33 has been adopted.
この構造によれば、図68A、図68Bの黒塗りした位置に試料表面が位置するように予め調整することで、試料台33を傾斜回転させる1動作のみで、光学系撮像手段12及び電子線撮像手段11で同一視野、同一傾斜角度での観察が可能となる。しかしながら、視野探しや位置調整は被写界深度の浅い光学系撮像手段12で行う必要があるものの、位置調整をする際に視野が電子線撮像手段11との間でずれる結果、調整し難いという問題があった。 According to this structure, the optical system imaging unit 12 and the electron beam are adjusted by only one operation of tilting and rotating the sample stage 33 by adjusting the sample surface in advance so that the sample surface is positioned at the black-painted position in FIGS. 68A and 68B. Observation with the same visual field and the same inclination angle is possible with the imaging means 11. However, although the visual field search and the position adjustment need to be performed by the optical system imaging unit 12 having a shallow depth of field, the field of view is shifted from the electron beam imaging unit 11 when the position adjustment is performed. There was a problem.
このような状況に鑑み、本実施の形態では上述の通り、図67A及び図67Bに示すように試料台33側を固定し、観察手段10側を傾斜させる構造を採用している。この結果、傾斜させるのは試料台33でなく観察手段10側となるため、試料台33の高さによらず、容易に同じ観察位置、傾斜角度での画像に切り替えることが可能となる。これにより、電子顕微鏡観察と、光学顕微鏡観察の双方を重視し、かつ傾斜観察も重視した、従来よりも使い勝手のよい拡大観察が実現できる。 In view of such a situation, as described above, the present embodiment employs a structure in which the sample stage 33 side is fixed and the observation means 10 side is inclined as shown in FIGS. 67A and 67B. As a result, since it is not the sample stage 33 but the observation means 10 side that is tilted, it is possible to easily switch to an image at the same observation position and tilt angle regardless of the height of the sample stage 33. As a result, it is possible to realize magnified observation that is more convenient than the prior art, in which both the electron microscope observation and the optical microscope observation are emphasized and the tilt observation is also emphasized.
さらに従来の電子顕微鏡では、電子レンズ、光学レンズが取り付けられている部材に、高さ調整機構80としてZステージが構成され、そのZステージ上に、試料台33を傾斜、回転させる機構が構成されていた。さらに電子レンズ、光学レンズは、固定側に取り付けられていた。 Further, in a conventional electron microscope, a Z stage is configured as a height adjustment mechanism 80 on a member to which an electron lens and an optical lens are attached, and a mechanism for tilting and rotating the sample stage 33 is configured on the Z stage. It was. Furthermore, the electronic lens and the optical lens were attached to the fixed side.
これに対して本実施の形態に係る拡大観察装置では、電子レンズ、光学レンズが取り付けられている部材に、試料台33を回転させる機構が構成され、さらにその上に、高さ調整機構80が構成されている。すなわち、回転軸の機構と、Z軸の移動機構が従来とは逆に構成されている。また、電子レンズ、光学レンズは、回転側に取り付けられている。
(光軸と試料台33の移動方向の一致)
On the other hand, in the magnifying observation apparatus according to the present embodiment, a mechanism for rotating the sample stage 33 is configured on the member to which the electronic lens and the optical lens are attached, and further, the height adjusting mechanism 80 is provided thereon. It is configured. In other words, the rotating shaft mechanism and the Z-axis moving mechanism are opposite to the conventional one. Moreover, the electronic lens and the optical lens are attached to the rotation side.
(Matching of optical axis and moving direction of sample stage 33)
本実施の形態に係る拡大観察装置においては、回動手段30により電子線撮像手段11及び光学系撮像手段12を回転移動させることで一の観察位置に双方の観察手段10を切り替えて配置できる。すなわち、このような切り替えによって、双方の観察手段10の光軸を一致させた撮像が可能となる。一方、試料台33は水平姿勢を維持したまま上下に、すなわち鉛直方向に高さ調整機構80で移動可能としている。この結果、観察手段10を鉛直姿勢に位置させることで、光軸を試料台33の移動方向と一致させることが可能となる。 In the magnifying observation apparatus according to the present embodiment, both the observation means 10 can be switched and arranged at one observation position by rotating the electron beam imaging means 11 and the optical system imaging means 12 by the rotation means 30. That is, by such switching, it is possible to perform imaging with the optical axes of the two observation means 10 matched. On the other hand, the sample stage 33 can be moved up and down, that is, in the vertical direction by the height adjusting mechanism 80 while maintaining the horizontal posture. As a result, it is possible to make the optical axis coincide with the moving direction of the sample stage 33 by positioning the observation means 10 in the vertical posture.
これにより、円筒状側面に沿って回転させた電子線撮像手段11や光学系撮像手段12で傾斜観察を可能としつつ、回転軸と試料台33の高さ方向、すなわち試料台33上に載置された試料の観察面の高さとを一致させて、視野変化のない観察が可能となる。また各観察手段10の光軸を一致させた、略同一の視野、略同一の傾斜角度、略同一の倍率での観察像を取得でき、取得された2つの観察像を比較観察できる。
(焦点の可変範囲の中に回転軸)
Accordingly, the electron beam imaging unit 11 and the optical system imaging unit 12 rotated along the cylindrical side surface can be tilted, and placed on the rotation axis and the height direction of the sample stage 33, that is, on the sample stage 33. By making the height of the observation surface of the obtained sample coincide with each other, it is possible to observe without changing the visual field. In addition, observation images with substantially the same field of view, approximately the same inclination angle, and approximately the same magnification, in which the optical axes of the respective observation means 10 are matched, can be acquired, and the two acquired observation images can be compared and observed.
(Rotation axis within the variable range of focus)
高さ調整手段は、その高さを調整可能な高さ可動範囲に、回動手段30の回転軸が含まれるように設定している。これにより、回転軸の中心に試料台33を位置させて、観察手段10を回転軸に沿って回転させても、各位置における観察手段10から試料台33までの距離を一定に維持できるので、焦点距離を一旦調整した後は、観察手段10を移動させても合焦距離を維持しまままとでき、常に合焦状態で視野角を変更でき、傾斜観察に際して極めて有利となる。 The height adjusting means is set so that the rotation axis of the rotating means 30 is included in the height movable range in which the height can be adjusted. Thereby, even if the sample stage 33 is positioned at the center of the rotation axis and the observation unit 10 is rotated along the rotation axis, the distance from the observation unit 10 to the sample stage 33 at each position can be maintained constant. Once the focal length is adjusted, the in-focus distance can be maintained even if the observation means 10 is moved, and the viewing angle can be always changed in the in-focus state, which is extremely advantageous for tilt observation.
より正確には、このようなセットバックを示す図69の模式断面図に示すように、試料の表面の観察位置すなわち試料の上面である観察面が、回転軸と一致するように、試料の高さ分だけ試料台33を回転軸から降下させることで、上記ワーキングディスタンスの保持状態を達成できる。このため高さ調整機構80は、試料台33を回転軸と一致させた位置から所望の範囲下方に降下可能としている。これにより、観察面の高さに応じて試料台33を降下させて、観察面を正確に回転軸に一致させることが可能となる。 More precisely, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 69 showing such a setback, the height of the sample is adjusted so that the observation position on the surface of the sample, that is, the observation surface that is the upper surface of the sample coincides with the rotation axis. The holding state of the working distance can be achieved by lowering the sample stage 33 from the rotation axis by that amount. For this reason, the height adjustment mechanism 80 can be lowered below a desired range from the position where the sample stage 33 is aligned with the rotation axis. As a result, the sample stage 33 can be lowered according to the height of the observation surface, and the observation surface can be accurately aligned with the rotation axis.
このため、試料台33のZ軸方向の移動においては、試料台33の上端ストローク位置は、少なくとも回転軸を含む位置までは上昇可能とし、さらに少なくともその回転軸から下方位置に移動可能に設定する。
(セットバックの調整)
For this reason, in the movement of the sample stage 33 in the Z-axis direction, the upper end stroke position of the sample stage 33 can be raised to a position including at least the rotation axis, and is further set to be movable at least from the rotation axis to a lower position. .
(Adjustment of setback)
試料表面を回転軸に合わせるには、電子レンズより被写界深度の浅い光学レンズを使用する。光学レンズの取り付け位置は、予めその焦点位置が回転軸と一致するように調整される。光学レンズの光軸と試料台33の試料載置面が垂直となるように、胴部24を回転させて、光学レンズの画像の焦点が合うように、試料台33のZ軸位置を調整する。この際、光学レンズと試料の距離のみ変化して、視野は移動しないので、調整は容易となる。次に、電子レンズの焦点調整を上記と同様の手順で行う。これにより、胴部24をどのように回転、傾斜させても、電子顕微鏡と光学顕微鏡の視野がずれることはない。
(焦点調整手段の有無 固定焦点式)
To align the sample surface with the rotation axis, an optical lens having a shallower depth of field than the electron lens is used. The mounting position of the optical lens is adjusted in advance so that the focal position coincides with the rotation axis. The body 24 is rotated so that the optical axis of the optical lens and the sample placement surface of the sample stage 33 are vertical, and the Z-axis position of the sample stage 33 is adjusted so that the image of the optical lens is in focus. . At this time, only the distance between the optical lens and the sample changes, and the field of view does not move, so that adjustment is easy. Next, focus adjustment of the electron lens is performed in the same procedure as described above. Thereby, no matter how the body portion 24 is rotated and inclined, the fields of view of the electron microscope and the optical microscope are not shifted.
(With or without focus adjustment means Fixed focus type)
また、観察手段10の焦点距離が固定式の場合は、この構成によって試料台33の高さを調整することで、焦点位置にワーキングディスタンスを正確に調整できる。あるいは、観察手段10が焦点調整手段を備える場合は、これで調整可能な焦点距離範囲に、回動手段30の回転軸が含まれるように設定する。例えば電子線撮像手段11は、その光軸に沿って焦点距離を調整可能な顕微鏡焦点調整手段37を備えている場合が多く、この場合は図70に示すように予め焦点位置の可変範囲に回転軸を含むように設定しておき、顕微鏡焦点調整手段37で焦点距離を調整して、電子レンズの焦点位置を回転軸の位置に一致させる。また光学系撮像手段12が、その光軸に沿って焦点距離を調整可能な光学焦点調整手段38を備えている場合も同様に、図71に示すように焦点位置の可変範囲に回転軸を含むように予め設定しておき、焦点位置が回転軸と一致するように光学焦点調整手段38を調整する。
(実施の形態2)
Further, when the focal length of the observation means 10 is fixed, the working distance can be accurately adjusted to the focal position by adjusting the height of the sample stage 33 with this configuration. Or when the observation means 10 is provided with a focus adjustment means, it sets so that the rotating shaft of the rotation means 30 may be included in the focal distance range which can be adjusted by this. For example, the electron beam imaging unit 11 is often provided with a microscope focal point adjustment unit 37 that can adjust the focal length along the optical axis. In this case, as shown in FIG. The axis is set so as to include the axis, and the focal length is adjusted by the microscope focus adjustment means 37 so that the focal position of the electron lens coincides with the position of the rotation axis. Similarly, when the optical system imaging unit 12 includes an optical focus adjustment unit 38 capable of adjusting the focal length along the optical axis, a rotation axis is included in the variable range of the focus position as shown in FIG. Thus, the optical focus adjusting means 38 is adjusted so that the focal position coincides with the rotation axis.
(Embodiment 2)
上述の例では、光学系撮像手段12と電子線撮像手段11とを組み合わせた例を説明したが、常にこれらを併用する構成のみならず、必要に応じて付加する構成とすることもできることはいうまでもない。例えば上述の通り、光学系撮像手段12をマウント39を介して着脱した構成とすることで、図27のブロック図に示したような拡大観察システムを構成できる。このように電子顕微鏡撮像として使用しつつ、必要に応じて光学系撮像手段12を付加できる構成とすることで、観察用途に応じたオプションを追加、除去可能な、柔軟性、拡張性に富む利便性に優れた拡大観察システムを構築できる利点が得られる。
(倍率換算機能)
In the above-described example, the example in which the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 are combined has been described. However, not only the configuration in which these are always used together, but also the configuration in which they are added as necessary can be used. Not too long. For example, as described above, by adopting a configuration in which the optical system imaging unit 12 is attached and detached via the mount 39, a magnified observation system as shown in the block diagram of FIG. 27 can be configured. In this way, it is possible to add and remove options according to the observation application, and it is possible to add and remove options according to the observation purpose, by using the electron microscope imaging and adding the optical system imaging means 12 as necessary. The advantage is that a magnified observation system with excellent characteristics can be constructed.
(Magnification conversion function)
さらに拡大観察装置は、異なる観察手段において倍率の決定基準が異なる場合に、これらを統一した倍率で表示したり、該倍率に自動調整する倍率換算機能を備える。一般に、拡大観察装置で観察する際に、どの程度拡大して観察するかは、倍率でその度合いを示すことが多い。しかしながら倍率は、表示範囲の大きさによってその定義が変わるので、観察手段毎に異なることが多い。一般に倍率は、次式で定義乃至算出される。 Further, the magnification observation apparatus has a magnification conversion function for displaying the magnifications at a unified magnification or automatically adjusting the magnifications when different determination means have different magnification criteria. Generally, when observing with a magnifying observation apparatus, the degree of magnification is often indicated by a magnification. However, since the definition of the magnification changes depending on the size of the display range, the magnification is often different for each observation means. In general, the magnification is defined or calculated by the following equation.
倍率=観察像の表示範囲/観察している視野範囲 Magnification = Display range of observation image / Viewing field range
上式において、表示範囲は観察手段の設計者が決定するパラメータであり、ユーザが決定するものではない。一方で観察視野範囲とは、観察手段の能力で決まる設定可能な視野範囲の中から、ユーザが所望する視野範囲を任意に選択するものである。以下、電子線撮像手段11の視野範囲と表示範囲を示す図72、及び光学系撮像手段12の視野範囲と表示範囲を示す図73に基づいて、倍率決定方法を説明する。
(電子顕微鏡倍率)
In the above equation, the display range is a parameter determined by the designer of the observation means and is not determined by the user. On the other hand, the observation visual field range is to arbitrarily select the visual field range desired by the user from the settable visual field ranges determined by the ability of the observation means. Hereinafter, the magnification determination method will be described based on FIG. 72 showing the visual field range and display range of the electron beam imaging means 11 and FIG. 73 showing the visual field range and display range of the optical system imaging means 12.
(Electron microscope magnification)
例えば、走査型電子顕微鏡を構成する電子線撮像手段11において表示範囲とは、図72に示すように、一般的には写真PHのサイズ(例えば124mm×94mm)である。また観察視野範囲とは、電子銃や電子レンズから試料に照射される電子線が試料上を走査する範囲の実寸法である。
(光学倍率)
For example, in the electron beam imaging unit 11 constituting the scanning electron microscope, the display range is generally the size of the photograph PH (for example, 124 mm × 94 mm) as shown in FIG. The observation visual field range is an actual dimension in a range in which an electron beam irradiated on the sample from an electron gun or an electron lens scans on the sample.
(Optical magnification)
これに対してデジタルマイクロスコープ等の光学系撮像手段12では、図73に示すように、照明光によって照明された試料SAからの反射光が、光学レンズを通って、CCDやCMOS等の光学撮像素子に結像する構造となる。その表示範囲は一般的にはディスプレイ部102のモニタサイズ(例えば15インチモニタ画面サイズ)となる。またモニタサイズも、ディスプレイ部102がLCDかCRTか等によって変化する。さらに観察視野範囲は、(光学撮像素子の有効撮像範囲)/(光学レンズの光学倍率)となる。このように光学倍率は、物体の大きさに対する拡大率となる。 On the other hand, in the optical system imaging means 12 such as a digital microscope, as shown in FIG. 73, the reflected light from the sample SA illuminated by the illumination light passes through the optical lens and the optical imaging such as CCD or CMOS. The structure forms an image on the element. The display range is generally the monitor size of the display unit 102 (for example, a 15-inch monitor screen size). The monitor size also changes depending on whether the display unit 102 is an LCD or a CRT. Furthermore, the observation visual field range is (effective imaging range of the optical imaging device) / (optical magnification of the optical lens). Thus, the optical magnification is an enlargement ratio with respect to the size of the object.
なお倍率決定の方法は上記に限られない。特殊な例として、例えば観察視野範囲から取得した画像データのすべてを表示範囲に表示するのではなく、ある一部分を表示することが考えられる。このような方法は、例えば画像周囲にピンぼけや歪み等が見られる場合、これらの部分をカットして表示することが考えられる。あるいは、解像度は粗くなるものの、いわゆるデジタルズームによって見かけ上の倍率を上げることもある。このような場合は、倍率が上昇することになる。 The method for determining the magnification is not limited to the above. As a special example, for example, it is conceivable to display a part of the image data acquired from the observation visual field range instead of displaying all of the image data in the display range. In such a method, for example, when blurring or distortion is seen around the image, it is conceivable to cut and display these portions. Alternatively, although the resolution is coarse, the apparent magnification may be increased by so-called digital zoom. In such a case, the magnification increases.
一方、観察視野範囲を縦横又はXY方向に移動して、複数の画像データを取得し、それらを連結して広い視野範囲を表示範囲に表示することもある。例えば、観察可能な最低倍率よりも更に低い画像を得たり、あるいは後でデジタルズームしたい場合等のために高解像度画像を得ることもある。このような場合は倍率が低下する。 On the other hand, the observation visual field range may be moved in the vertical and horizontal directions or the XY directions to acquire a plurality of image data, and these may be connected to display a wide visual field range in the display range. For example, an image that is lower than the lowest observable magnification may be obtained, or a high-resolution image may be obtained for later digital zooming. In such a case, the magnification decreases.
以上のように、2種類以上の観察手段で、同じ観察視野範囲の観察画像を取得したい場合に、それぞれの観察手段の倍率の定義が異なっている場合は、同じ「倍率」で画像取得しても、希望通りの同じ観察視野範囲の観察画像の取得ができずに不便であった。すなわち、同じ視野範囲を拡大観察したとしても、大きな画面に表示する拡大観察装置は倍率が高くなり、小さな表示画面上に表示する拡大観察装置では倍率は低くなる。この結果、倍率のみを基準とした場合、観察手段によって実際に表示されるサイズが一定しないことになり、比較観察等を行うに際しては好ましくない。 As described above, when it is desired to acquire an observation image in the same observation visual field range with two or more types of observation means, if the definition of the magnification of each observation means is different, images are acquired with the same “magnification”. However, it was inconvenient because it was impossible to obtain observation images in the same observation visual field range as desired. That is, even if the same visual field range is magnified, the magnification of the magnification observation apparatus displaying on a large screen is high, and the magnification of the magnification observation apparatus displaying on a small display screen is low. As a result, when only the magnification is used as a reference, the size actually displayed by the observation means is not constant, which is not preferable when performing comparative observation or the like.
このような状況のため、従来は対応策として、予め寸法の判明している試料を観察して、各観察手段の倍率定義を確認するキャリブレーション作業を事前に行う方法や、倍率定義の相違を考慮し、同じ観察視野範囲が観察できるような倍率を、ユーザが手動で計算する方法や、さらには同一の拡大観察装置内でなく、別個の電子顕微鏡と光学式デジタルマイクロスコープを使用する方法等、が採られてきたが、いずれも手間がかかるという問題があった。 Because of this situation, conventionally, as a countermeasure, a method of performing a calibration work in advance to confirm the magnification definition of each observation means by observing a sample whose dimensions are known in advance or a difference in the magnification definition Considering this, the method by which the user manually calculates the magnification at which the same observation field range can be observed, and the method using a separate electron microscope and optical digital microscope, not within the same magnification observation device, etc. However, all of them have the problem of taking time and effort.
これに対して本実施の形態では、双方の観察手段で、同一の観察視野範囲に対して同じ表示サイズとなるように、統一的な倍率を定義する。換言すると、同じ表示範囲を、観察視野範囲で除算した値を倍率として定義する。このように、異なる観察手段であっても、設計者が同一の表示範囲を定義して、倍率換算機能を持たせることで、ユーザは異なる観察手段であっても同じように定義された倍率を利用できる。これにより、いずれか一方の観察手段で倍率が設定されたら、該倍率と共に他方の観察手段の倍率に換算した値が表示される。あるいは、他方の観察手段の倍率表示を変更し、一方の観察手段の倍率に換算して表示あるいは併記してもよい。 On the other hand, in this embodiment, a uniform magnification is defined so that both observation means have the same display size for the same observation visual field range. In other words, a value obtained by dividing the same display range by the observation visual field range is defined as a magnification. In this way, even with different observation means, the designer defines the same display range and has a magnification conversion function, so that the user can use the same defined magnification even with different observation means. Available. Thus, when the magnification is set by any one of the observation means, a value converted into the magnification of the other observation means is displayed together with the magnification. Alternatively, the magnification display of the other observation means may be changed and converted to the magnification of one observation means for display or writing together.
なお倍率の基準は、いずれか一方の観察手段に換算した換算倍率を倍率換算手段で換算する他、いずれの観察手段の倍率とも異なる第三の基準の倍率に変換することも可能である。この場合は、第三の基準の倍率で統一して光学画像と電子顕微鏡画像を表示する。
(倍率換算機能)
In addition, the reference | standard of magnification can also be converted into the magnification of the 3rd reference | standard different from the magnification of any observation means other than converting the conversion magnification converted into any one observation means with a magnification conversion means. In this case, the optical image and the electron microscope image are displayed at the same standard magnification.
(Magnification conversion function)
図74に、倍率換算機能を備える拡大観察装置のブロック図を示す。この図に示す拡大観察装置は、光学系撮像手段12と、電子線撮像手段11と、コントローラ1と、表示手段2と、操作手段105Bとを備える。コントローラ1はMPU等の演算部を備えており、一方の観察手段で規定された基準に従って他の観察手段の倍率を換算する倍率換算手段111、及び観察モードを選択するモード選択手段110として機能する。この例では、観察モードとして、表示手段2で電子顕微鏡画像と光学画像とを比較観察可能な比較モードと、電子顕微鏡画像と光学画像とを合成した合成画像を表示可能な合成モードを備えており、モード選択手段110で選択する。なお合成モードは必ずしも必須でなく、比較モードのみを実装することも可能である。この場合は、モードを選択するためのモード選択手段も必須でない。 FIG. 74 shows a block diagram of a magnification observation apparatus having a magnification conversion function. The magnification observation apparatus shown in this figure includes an optical imaging unit 12, an electron beam imaging unit 11, a controller 1, a display unit 2, and an operation unit 105B. The controller 1 includes an operation unit such as an MPU, and functions as a magnification conversion unit 111 that converts the magnification of another observation unit according to a standard defined by one observation unit, and a mode selection unit 110 that selects an observation mode. . In this example, the display mode 2 includes a comparison mode in which the electron microscope image and the optical image can be compared and observed, and a composite mode in which a composite image obtained by combining the electron microscope image and the optical image can be displayed. The mode is selected by the mode selection means 110. Note that the synthesis mode is not always essential, and only the comparison mode can be implemented. In this case, mode selection means for selecting a mode is not essential.
操作手段105Bは入力デバイスで構成され、ユーザはこれを操作することで電子顕微鏡倍率を設定する。これにより、電子顕微鏡倍率を設定、調整する電子顕微鏡倍率調整手段68の操作を行うことができる。なお操作手段105Bは、図74の例ではコントローラ1に接続されているが、表示手段2に接続された操作手段105やコンソールCSと共通化することもできる。
(倍率換算手段111)
The operation means 105B is composed of an input device, and the user operates this to set the electron microscope magnification. Thereby, the operation of the electron microscope magnification adjusting means 68 for setting and adjusting the electron microscope magnification can be performed. The operation means 105B is connected to the controller 1 in the example of FIG. 74, but can be shared with the operation means 105 and the console CS connected to the display means 2.
(Magnification conversion means 111)
また表示手段2のディスプレイ部102は、後述するように換算倍率表示手段123と、倍率範囲表示手段126と、予定倍率表示手段124と、判定告知手段125と、状態表示手段121と、非選択表示手段122として機能する。換算倍率表示手段123は、一方の観察手段で取得され表示手段2に表示された画像の倍率を取得した上で、倍率換算手段で換算した換算倍率に他方の観察手段を設定可能かどうかを判定し、設定可能な場合は該換算倍率を、設定不可能な場合は設定可能な倍率の内で該換算倍率と最も近い倍率を、各々表示手段2に表示する。倍率範囲表示手段126は、電子顕微鏡画像の調整可能な電子顕微鏡倍率範囲と、光学画像の調整可能な光学倍率範囲とを、同じ基準の倍率に換算して表示手段2上に一次元状に表示する。また倍率範囲表示手段126は、光学顕微鏡倍率範囲と電子顕微鏡倍率範囲との重複範囲を示すことができる。予定倍率表示手段124は、一方の観察手段で取得された画像と同一表示サイズで、他方の観察手段により画像を取得するための換算倍率を表示する。判定告知手段125は、倍率換算手段で換算した換算倍率に他方の観察手段の倍率を設定することが不可能と判定された場合に、設定不可能な旨を表示する。状態表示手段121は、動画表示と静止画表示のいずれの状態であるかを区別する状態表示を行う。
(光学倍率調整手段95)
The display unit 102 of the display unit 2 includes a conversion magnification display unit 123, a magnification range display unit 126, a scheduled magnification display unit 124, a determination notification unit 125, a status display unit 121, and a non-selection display as will be described later. It functions as the means 122. The conversion magnification display means 123 obtains the magnification of the image acquired by one observation means and displayed on the display means 2, and determines whether the other observation means can be set to the conversion magnification converted by the magnification conversion means. Then, when the setting is possible, the conversion magnification is displayed on the display means 2, and when the setting is impossible, the magnification closest to the conversion magnification is displayed on the display means 2. The magnification range display means 126 converts the electron microscope magnification range in which the electron microscope image can be adjusted and the optical magnification range in which the optical image can be adjusted into a one-dimensional display on the display means 2 by converting them into the same reference magnification. To do. The magnification range display means 126 can indicate an overlapping range between the optical microscope magnification range and the electron microscope magnification range. The scheduled magnification display unit 124 displays the conversion magnification for acquiring the image by the other observation unit with the same display size as the image acquired by the one observation unit. If it is determined that the magnification of the other observation unit cannot be set to the conversion magnification converted by the magnification conversion unit, the determination notification unit 125 displays that it cannot be set. The state display unit 121 performs state display for distinguishing between moving image display and still image display.
(Optical magnification adjusting means 95)
図74に示す光学系撮像手段12は、光学倍率調整手段95と、光学倍率読取手段112を備えている。また光学倍率調整手段95は、光学レンズ鏡筒の側面で回転自在なリング状に設けられており、リングの回転量で倍率を調整する。なお図74の例では、光学ズームレンズを内蔵した光学レンズ鏡筒のイメージを示しており、光学レンズ鏡筒の外周に設けられた光学倍率調整手段95と、設定された倍率を読み取る光学倍率読取手段112を設けている。光学倍率読取手段112は演算部と電気的に接続され、その出力を演算部の倍率換算手段111に送出する。 74 includes an optical magnification adjusting unit 95 and an optical magnification reading unit 112. The optical magnification adjusting means 95 is provided in a ring shape that is rotatable on the side surface of the optical lens barrel, and adjusts the magnification by the amount of rotation of the ring. In the example of FIG. 74, an image of an optical lens barrel incorporating an optical zoom lens is shown, and an optical magnification adjustment means 95 provided on the outer periphery of the optical lens barrel and an optical magnification reading for reading the set magnification. Means 112 are provided. The optical magnification reading unit 112 is electrically connected to the calculation unit, and sends its output to the magnification conversion unit 111 of the calculation unit.
この構成により、ユーザは電子線撮像手段11の倍率調整を操作手段105Bから行い、一方で光学顕微鏡の光学倍率を光学倍率調整手段95で調整する。ユーザが光学倍率調整手段95を操作して光学倍率を調整すると、その光学倍率を光学倍率読取手段112で読み取り、倍率換算手段111に送出される。倍率換算手段111は光学倍率と対応する電子顕微鏡倍率に光学倍率を換算して、表示手段2に表示させる。ユーザは、換算倍率に従って操作手段105Bを操作し、換算倍率での電子顕微鏡画像が得られるよう電子線偏光走査器58等の条件を設定する。なお、倍率換算手段111で換算された換算倍率の表示は、表示手段2上に常に表示させる他、表示と非表示とを切り替えるよう構成してもよい。 With this configuration, the user adjusts the magnification of the electron beam imaging unit 11 from the operation unit 105 </ b> B, while adjusting the optical magnification of the optical microscope with the optical magnification adjustment unit 95. When the user operates the optical magnification adjustment unit 95 to adjust the optical magnification, the optical magnification is read by the optical magnification reading unit 112 and sent to the magnification conversion unit 111. The magnification conversion unit 111 converts the optical magnification into an electron microscope magnification corresponding to the optical magnification, and displays it on the display unit 2. The user operates the operating means 105B according to the conversion magnification, and sets conditions such as the electron beam polarization scanner 58 so that an electron microscope image at the conversion magnification can be obtained. In addition, the display of the conversion magnification converted by the magnification conversion unit 111 may be configured to be switched between display and non-display in addition to being always displayed on the display unit 2.
また一方で、倍率換算手段111が換算倍率を電子線撮像手段11に送出して、電子顕微鏡倍率を自動的に調整するよう電子線走査や偏向器等を設定してもよい。この場合は、ユーザが電子顕微鏡倍率調整手段68を手動で調整する作業が不要となり、利便性が高まる。例えば、ユーザが表示手段2に表示させる画像を光学画像から電子顕微鏡画像に切り替えると、自動的に表示中の光学画像の光学倍率を光学倍率読取手段112が読み取り、倍率換算手段111で、対応する電子顕微鏡画像の電子顕微鏡倍率に換算する。そしてこの電子顕微鏡倍率の電子顕微鏡画像を取得して、表示手段2に自動的に表示させる。例えば、撮像済みの電子顕微鏡画像を拡大/縮小して、該電子顕微鏡倍率の電子顕微鏡画像を生成したり、あるいは新たにこの電子顕微鏡倍率の電子顕微鏡画像を撮像するために、電子線撮像手段11に必要な設定情報を送出することもできる。このようにして、光学画像に対応する、同じ大きさでの電子顕微鏡画像を、表示手段2上に表示させることが可能となる。また、このような観察手段の切り替えによる倍率の自動連動機能は、ON/OFFを選択式にすることもできる。例えば、倍率連動機能をOFFした場合には、光学画像から電子顕微鏡画像に切り替えた際、前回、電子線撮像手段での観察で用いた倍率で表示させ、一方倍率連動機能をONした場合には、光学画像から電子顕微鏡画像に切り替えた際、自動的に対応する倍率での電子顕微鏡画像を表示させることができる。 On the other hand, the magnification conversion means 111 may send the conversion magnification to the electron beam imaging means 11 and set an electron beam scanning, a deflector or the like so as to automatically adjust the electron microscope magnification. In this case, the user does not need to manually adjust the electron microscope magnification adjusting means 68, and convenience is improved. For example, when the user switches the image to be displayed on the display unit 2 from the optical image to the electron microscope image, the optical magnification reading unit 112 automatically reads the optical magnification of the optical image being displayed, and the magnification conversion unit 111 performs the corresponding operation. Convert to the electron microscope magnification of the electron microscope image. Then, an electron microscope image of this electron microscope magnification is acquired and automatically displayed on the display means 2. For example, in order to enlarge / reduce an imaged electron microscope image to generate an electron microscope image at the electron microscope magnification, or to newly image an electron microscope image at the electron microscope magnification, the electron beam imaging means 11 It is also possible to send necessary setting information. In this way, an electron microscope image having the same size corresponding to the optical image can be displayed on the display means 2. Moreover, the automatic interlocking function of the magnification by switching the observation means can be switched on / off. For example, when the magnification interlock function is turned off, when switching from an optical image to an electron microscope image, the image is displayed at the magnification used in the previous observation with the electron beam imaging means, and when the magnification interlock function is turned on. When the optical image is switched to the electron microscope image, the electron microscope image at the corresponding magnification can be automatically displayed.
なお図74の例では、電子顕微鏡倍率調整手段68を操作手段105Bで実現しているが、図2A等で示したように、電子レンズ鏡筒の側面で回転自在としたリング状に構成することもできる。このように光学倍率調整手段95と同様の倍率調整手段を電子線撮像手段11にも設けることで、操作感の統一性が得られユーザの使い勝手を向上できる。 In the example of FIG. 74, the electron microscope magnification adjusting means 68 is realized by the operating means 105B. However, as shown in FIG. You can also. In this way, by providing the electron beam imaging unit 11 with the same magnification adjustment unit as the optical magnification adjustment unit 95, it is possible to obtain a uniform operation feeling and improve the usability of the user.
光学ズームレンズの倍率は、光学レンズ鏡筒内の光学レンズ系の内、光学倍率を決定するレンズ群の位置によって変化する。レンズ群を移動させるため、光学レンズ鏡筒には光学倍率調整手段95として、光学レンズ鏡筒の側面に沿って回転自在なズームリングが設けられる。ユーザは光学レンズ鏡筒の側面に沿ってズームリングを回転させることで、光学レンズを光学レンズ鏡筒内部で移動させ、光学倍率を調整できる。このためズームリングには、回転位置によって決まる倍率を把握できるよう、倍率を数値や目盛りで表示することが好ましい。例えば光学ズームレンズ側に矢印を、光学レンズ鏡筒側に倍率を、各々刻印や印刷により表示して、ユーザは矢印を所望の倍率に一致させるように回転位置を調整する。なお、矢印と数値の配置は、光学ズームレンズと光学レンズ鏡筒を逆にしてもよいことはいうまでもない。 The magnification of the optical zoom lens varies depending on the position of the lens group that determines the optical magnification in the optical lens system in the optical lens barrel. In order to move the lens group, the optical lens barrel is provided with a zoom ring that is rotatable along the side surface of the optical lens barrel as the optical magnification adjusting means 95. The user can adjust the optical magnification by rotating the zoom ring along the side surface of the optical lens barrel to move the optical lens inside the optical lens barrel. For this reason, it is preferable to display the magnification as a numerical value or a scale on the zoom ring so that the magnification determined by the rotational position can be grasped. For example, an arrow is displayed on the optical zoom lens side, and a magnification is displayed on the optical lens barrel side by marking or printing, and the user adjusts the rotation position so that the arrow matches the desired magnification. Needless to say, the arrangement of the arrows and the numerical values may be reversed between the optical zoom lens and the optical lens barrel.
また光学倍率調整手段95は、ユーザが手動で回転して操作する他、電動により回転させる機構を採用してもよい。調整された倍率は、光学倍率読取手段112によって検出される。なお電動等によって光学倍率調整手段を手動によらず自動調整する機構を設けた場合は、上記構成と逆に、電子顕微鏡画像の倍率を電子顕微鏡倍率読取手段等によって取得して、対応する光学画像の倍率に倍率換算手段で換算し、この換算倍率となるように光学倍率調整手段に情報を送出して、光学系撮像手段の撮像倍率を自動調整することも可能となる。
(光学倍率読取手段112)
Further, the optical magnification adjusting means 95 may be operated by being rotated manually by the user, or may be a mechanism that is rotated electrically. The adjusted magnification is detected by the optical magnification reading means 112. In addition, when a mechanism for automatically adjusting the optical magnification adjustment means by electric power or the like is provided instead of manually, the magnification of the electron microscope image is acquired by the electron microscope magnification reading means or the like, and the corresponding optical image is reversed. It is also possible to automatically adjust the imaging magnification of the optical imaging means by sending the information to the optical magnification adjusting means so as to obtain the converted magnification.
(Optical magnification reading means 112)
光学倍率読取手段112は、光学レンズ鏡筒に設置された光学ズーム倍率読み出し器等で構成できる。光学倍率読取手段112は、ズームリング113の回転位置を電気的に検知し、それによって倍率を認識する。これにより、例えばユーザの手動により設定された光学ズームレンズの倍率を拡大観察装置側で認識でき、これに応じた倍率換算等の処理をスムーズに行うことができる。 The optical magnification reading means 112 can be constituted by an optical zoom magnification reading device or the like installed in the optical lens barrel. The optical magnification reading unit 112 electrically detects the rotational position of the zoom ring 113 and thereby recognizes the magnification. Accordingly, for example, the magnification of the optical zoom lens set manually by the user can be recognized on the magnification observation apparatus side, and processing such as magnification conversion corresponding to the magnification can be smoothly performed.
このような光学倍率読取手段112の一例を、図75の断面図に示す。この図は光学系撮像手段12の光学レンズ鏡筒の横断面図であり、光学レンズ鏡筒の外周にズームリング113が回転自在に装着されている。光学レンズ鏡筒の外周には、球状の突出電極114を弾性的に突出させるよう設けている。またズームリング113の内周側には、ズームリング113の位置に応じた光学倍率を出力するための倍率出力電極115を、円周に沿って複数、離間して設けている。各倍率出力電極115は、突出電極114と接触することで、対応する光学倍率の情報を、例えば抵抗に発生する電圧信号として出力する。このように、各倍率出力電極115をスイッチとして作用させることで、倍率出力電極115の位置に該当する倍率が選択されたことが検知される。すなわち光学倍率読取手段112はスイッチのON/OFFによって、現在の光学倍率を認識し、これを演算部に送出する。またズームリング113の内面に、突出電極114を受ける凹面を形成することで、所定倍率にズームリング113を保持する位置決めの機能を奏することもできる。さらに、各電極の位置に、倍率の数値や目盛りを表示することで、ユーザによる倍率調整作業を容易に行える。ただ、表示手段上に倍率表示を行う場合は、このような物理的な倍率表示は必ずしも必要でない。 An example of such an optical magnification reading unit 112 is shown in a sectional view of FIG. This figure is a transverse sectional view of the optical lens barrel of the optical system imaging means 12, and a zoom ring 113 is rotatably mounted on the outer periphery of the optical lens barrel. A spherical protruding electrode 114 is provided on the outer periphery of the optical lens barrel so as to protrude elastically. A plurality of magnification output electrodes 115 for outputting an optical magnification corresponding to the position of the zoom ring 113 are provided on the inner peripheral side of the zoom ring 113 so as to be separated from each other along the circumference. Each magnification output electrode 115 comes into contact with the protruding electrode 114 and outputs information on the corresponding optical magnification as, for example, a voltage signal generated in a resistor. In this way, by operating each magnification output electrode 115 as a switch, it is detected that a magnification corresponding to the position of the magnification output electrode 115 has been selected. That is, the optical magnification reading unit 112 recognizes the current optical magnification by turning on / off the switch, and sends this to the calculation unit. Further, by forming a concave surface for receiving the protruding electrode 114 on the inner surface of the zoom ring 113, it is possible to achieve a positioning function for holding the zoom ring 113 at a predetermined magnification. Furthermore, by displaying the numerical value and scale of the magnification at the position of each electrode, the magnification adjustment work by the user can be easily performed. However, when a magnification display is performed on the display means, such a physical magnification display is not necessarily required.
また、光学倍率読取手段112はこのような電極の接触による位置検出に限られない。例えばズームリングと光学レンズ鏡筒との界面にフォトインタラプタを設ける等して、非接触で行うこともできる。あるいは、定位置での離散的な倍率検出の他、ロータリーエンコーダ等を利用して連続的に倍率を読み取るよう構成してもよいことはいうまでもない。 Further, the optical magnification reading unit 112 is not limited to position detection by such electrode contact. For example, non-contact can be performed by providing a photo interrupter at the interface between the zoom ring and the optical lens barrel. Alternatively, it goes without saying that in addition to discrete magnification detection at a fixed position, the magnification may be read continuously using a rotary encoder or the like.
なお、図74の例では、光学系撮像手段12に光学倍率調整手段95を光学倍率読取手段112を備えているが、光学倍率読取手段を設けないこともできる。この場合は、ユーザがズームリング等に表示された目盛りを読み取ることで、ユーザは大まかな光学倍率を知ることができる。また、光学倍率調整手段を設けず、固定倍率とすることもできる。この場合は、光学系撮像手段を着脱式とすることで、倍率の異なる光学系撮像手段に交換して光学倍率を変化できる。 In the example of FIG. 74, the optical imaging unit 12 includes the optical magnification adjusting unit 95 and the optical magnification reading unit 112, but the optical magnification reading unit may be omitted. In this case, the user can know the rough optical magnification by reading the scale displayed on the zoom ring or the like. Further, it is possible to set a fixed magnification without providing the optical magnification adjusting means. In this case, the optical magnification can be changed by replacing the optical imaging device with a different magnification by making the optical imaging device detachable.
なおディスプレイ部102上に倍率を数値で表示させるのに変えて、あるいはこれに加えて、視野範囲を示すこともできる。例えば「倍率100倍」といった表示でなく、「表示視野範囲4mm×3mm」といった表示形態も利用できる。
(換算倍率の表示)
Note that the visual field range can be shown instead of or in addition to displaying the magnification as a numerical value on the display unit 102. For example, a display form such as “display field range 4 mm × 3 mm” can be used instead of “100 magnification”.
(Display of conversion magnification)
倍率換算手段111は、以上のようにして電子線撮像手段11又は光学系撮像手段12のいずれか一方で取得された画像の倍率を認識し、該画像と略同一の表示サイズの画像を他方の観察手段で取得するための倍率を、他方の観察手段の基準に基づく倍率に換算する。 The magnification conversion unit 111 recognizes the magnification of the image acquired by either the electron beam imaging unit 11 or the optical system imaging unit 12 as described above, and converts the image having the same display size as the other image. The magnification for obtaining by the observation means is converted into the magnification based on the reference of the other observation means.
一般的な電子顕微鏡観察では、先に光学系撮像手段12を用いて低倍率にて試料の視野を決定した上で、電子線撮像手段11で高倍率の画像を取得する。このため、まず光学系撮像手段12で取得した光学画像を表示手段2上で表示する際に、この光学画像の光学倍率を表示すると共に、これを電子顕微鏡倍率に換算した換算倍率を併記する。よってユーザは、電子線撮像手段11を操作して換算倍率の電子顕微鏡画像を取得すれば、同一の表示サイズで電子顕微鏡画像を撮像できる。この結果、同一の表示サイズで光学画像と電子顕微鏡画像を表示手段2で表示させて比較観察を容易に行える。特に、上述した回動式の移動機構を備える試料室21の構成(図26)を併用することで、同一視野での光学系撮像手段12と電子線撮像手段11との切り替えを容易にできることと相俟って、比較観察を一層容易に行える利点が得られる。 In general electron microscope observation, the optical field imaging unit 12 is used to determine the field of view of the sample at a low magnification, and then the electron beam imaging unit 11 acquires a high magnification image. For this reason, when the optical image acquired by the optical system imaging unit 12 is first displayed on the display unit 2, the optical magnification of the optical image is displayed, and the conversion magnification converted into the electron microscope magnification is also shown. Therefore, if a user operates the electron beam imaging means 11 and acquires the electron microscope image of conversion magnification, it can image an electron microscope image with the same display size. As a result, the optical image and the electron microscope image can be displayed on the display means 2 with the same display size, and comparative observation can be easily performed. In particular, it is possible to easily switch between the optical imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 in the same field of view by using the configuration of the sample chamber 21 (FIG. 26) provided with the above-described rotational movement mechanism. In combination, there is an advantage that comparative observation can be performed more easily.
また換算倍率は、光学倍率を電子顕微鏡倍率に換算する場合のみならず、逆に電子顕微鏡倍率を光学倍率に換算した換算倍率を使用してもよい。特に、先に電子顕微鏡画像を取得した後に光学画像を取得する場合には好適となる。あるいは、異なる基準の倍率を併用するのでなく、一の基準で統一した倍率にしたがって、光学画像及び電子顕微鏡画像の倍率表示を行うよう構成してもよい。 The conversion magnification is not limited to the case where the optical magnification is converted into the electron microscope magnification, and conversely, the conversion magnification obtained by converting the electron microscope magnification into the optical magnification may be used. In particular, it is suitable when acquiring an optical image after acquiring an electron microscope image first. Or you may comprise so that the magnification display of an optical image and an electron microscope image may be performed according to the magnification unified by one standard, without using together the magnification of different standards.
また、単に換算倍率を表示手段2に表示させるのみならず、上述の通り換算倍率に従って観察手段10の倍率設定まで自動化することも可能である。例えば、取得した光学画像の光学倍率に基づいて倍率換算した電子顕微鏡倍率を、電子線撮像手段11の電子顕微鏡倍率調整手段68に自動的に設定するよう構成してもよい。または、該電子顕微鏡倍率の画像を取得できるよう、撮像条件のパラメータを自動設定する。これによれば、光学系撮像手段12で取得した画像と同じ表示サイズの電子顕微鏡画像を、ほぼ自動的に取得できる。また取得の実施まで行わずとも、撮像条件のパラメータ設定画面を表示手段に表示させ、ユーザが微調整可能としてもよい。
(近接倍率への自動変更)
In addition to simply displaying the conversion magnification on the display unit 2, it is possible to automate the magnification setting of the observation unit 10 according to the conversion magnification as described above. For example, the electron microscope magnification obtained by converting the magnification based on the optical magnification of the acquired optical image may be automatically set in the electron microscope magnification adjusting unit 68 of the electron beam imaging unit 11. Alternatively, the imaging condition parameters are automatically set so that an image with the electron microscope magnification can be acquired. According to this, an electron microscope image having the same display size as the image acquired by the optical system imaging unit 12 can be acquired almost automatically. Further, the imaging condition parameter setting screen may be displayed on the display means without performing the acquisition, and the user may be able to make fine adjustments.
(Automatic change to proximity magnification)
また、換算倍率での画像取得が困難あるいは不可能な場合は、この換算倍率に近い倍率を選択して表示手段2に倍率を表示させたり、画像取得、画像表示等を行うこともできる。すなわち、電子線撮像手段11と光学系撮像手段12とでは、設定可能な倍率の範囲が異なるため、一方の観察手段では設定できても、他方の観察手段では設定できない倍率が存在する。このような場合でも、設定可能な範囲の中から、できるだけ近い倍率を選択して、倍率の表示、画像の取得、あるいは画像の表示等を行うこともできる。
(倍率範囲表示手段126)
In addition, when it is difficult or impossible to acquire an image at the conversion magnification, a magnification close to the conversion magnification can be selected to display the magnification on the display unit 2, or image acquisition, image display, or the like can be performed. That is, since the range of magnifications that can be set differs between the electron beam imaging unit 11 and the optical system imaging unit 12, there are magnifications that can be set by one observation unit but cannot be set by the other observation unit. Even in such a case, it is possible to select a magnification as close as possible from the settable range and display the magnification, acquire an image, or display an image.
(Magnification range display means 126)
図76に、倍率範囲表示手段126で光学顕微鏡倍率範囲と電子顕微鏡倍率範囲との重複範囲を示す表示例を示す。表示手段2上にこのような倍率範囲表示手段126を表示させることで、各観察手段の倍率範囲を視覚的に把握でき、また現在の倍率が重複範囲外にある場合は、どの方向にどれだけ拡大、縮小すればよいかを確認できる。特に電子顕微鏡倍率範囲は、加速電圧やワーキングディスタンス等の条件によって変化するので、現在の観察条件における重複範囲を視覚的に把握できるようにすることで、ユーザは速やかに必要な倍率設定の指標を得ることができる。 FIG. 76 shows a display example showing an overlapping range of the optical microscope magnification range and the electron microscope magnification range by the magnification range display means 126. By displaying such a magnification range display means 126 on the display means 2, it is possible to visually grasp the magnification range of each observation means, and if the current magnification is outside the overlapping range, how much and in what direction You can check if you need to zoom in and out. In particular, the electron microscope magnification range changes depending on conditions such as acceleration voltage and working distance.By enabling the user to visually grasp the overlapping range under the current observation conditions, the user can quickly determine the necessary magnification setting index. Obtainable.
この例では、電子顕微鏡倍率調整手段68で調整可能な電子線撮像手段11の倍率の範囲と、光学倍率調整手段95で調整可能な光学系撮像手段12の倍率の範囲とが、倍率換算手段111で換算された換算倍率において、少なくとも部分的に重複している。これにより、電子顕微鏡画像と光学画像とを同一のサイズで取得でき、比較観察に有利となる。 In this example, the magnification range of the electron beam imaging means 11 that can be adjusted by the electron microscope magnification adjustment means 68 and the magnification range of the optical imaging means 12 that can be adjusted by the optical magnification adjustment means 95 are the magnification conversion means 111. In the conversion magnification converted in (1), at least partly overlaps. Thereby, an electron microscope image and an optical image can be acquired with the same size, which is advantageous for comparative observation.
また図76の例においては、光学顕微鏡倍率範囲と電子顕微鏡倍率範囲とを、同一基準の換算倍率の軸上に並べ、一次元状に重ねたゲージ式に表示している。ただ、重複する倍率範囲は、各観察手段の観察可能倍率の値のみで決定する必要はなく、目的とする比較観察や、合成処理が可能な倍率範囲を、重複倍率として捉えることもできる。 In the example of FIG. 76, the optical microscope magnification range and the electron microscope magnification range are arranged on the same reference conversion magnification axis and displayed in a one-dimensional overlapping gauge type. However, it is not necessary to determine the overlapping magnification range based only on the value of the observable magnification of each observation means, and the target magnification range that can be used for comparative observation and synthesis processing can also be regarded as the overlapping magnification.
例えば画像の合成に際しては、同じサイズの画像同士を合成することが好ましいが、必ずしもこれに限定するものでない。例えば、電子顕微鏡画像に光学画像の色情報を付加してカラー化する例を考えると、倍率換算して電子顕微鏡画像の倍率と同じ倍率の光学画像を取得できない場合は、光学系撮像手段12で取得可能な最も近い倍率の光学画像を取得し、該光学画像から色情報を取得することができる。このように、各観察手段の観察可能倍率は、各観察手段の像観察条件によっても変化するので、それに対応して重複倍率の有無も捉えることができる。例えば、SEMでは加速電圧が低いほど、より低倍率まで観察可能となる。またSEMではレンズと試料の距離であるワーキングディスタンスが長いと、より低倍率まで観察可能となる。 For example, when synthesizing images, it is preferable to synthesize images of the same size, but the present invention is not necessarily limited to this. For example, considering an example in which color information of an optical image is added to an electron microscope image and colorization is performed, if an optical image having the same magnification as that of the electron microscope image cannot be obtained by converting the magnification, the optical imaging unit 12 An optical image having the closest obtainable magnification can be acquired, and color information can be acquired from the optical image. As described above, the observable magnification of each observation unit also changes depending on the image observation conditions of each observation unit, and accordingly, the presence or absence of the overlapping magnification can be captured. For example, in SEM, the lower the acceleration voltage, the lower the magnification can be observed. In SEM, if the working distance, which is the distance between the lens and the sample, is long, it is possible to observe up to a lower magnification.
なお、倍率が重複しない場合に、最も近接する倍率とは、必然的に設定可能な最大倍率もしくは最小倍率となるが、必ずしも最大、最小倍率のみに限定するものでなく、最大倍率や最小倍率に近い倍率でも同様の効果が得られることは言うまでもない。したがって本発明において最も近接する倍率とは、一点の倍率のみを意味するのでなく、該倍率と実質的に等しい倍率(例えば誤差の範囲)も含む。 When the magnifications do not overlap, the closest magnification is inevitably the maximum or minimum magnification that can be set, but it is not necessarily limited to only the maximum and minimum magnifications. Needless to say, similar effects can be obtained even at close magnifications. Therefore, the closest magnification in the present invention does not mean only a single magnification, but also includes a magnification (for example, an error range) substantially equal to the magnification.
さらに、各観察手段の観察可能倍率は各観察手段の像観察条件等により変化するので、それに対応して倍率範囲の重複も変化させることがさらに好ましい。例えば電子線撮像手段11では、加速電圧が低いほどより低倍率での観察が可能となる。また電子線撮像手段11では電子レンズと試料とのワーキングディスタンスが長いと、より低倍率まで観察可能となる。一方で光学系撮像手段12は交換式とすることで、光学倍率の設定可能な範囲を変化できる。 Furthermore, since the observable magnification of each observation means changes depending on the image observation conditions of each observation means, it is more preferable to change the overlap of magnification ranges accordingly. For example, with the electron beam imaging means 11, the lower the acceleration voltage, the lower the magnification can be observed. In the electron beam imaging means 11, if the working distance between the electron lens and the sample is long, it becomes possible to observe up to a lower magnification. On the other hand, the optical system imaging means 12 can be changed so that the settable range of the optical magnification can be changed.
また倍率範囲が重複しない条件で観察手段を切替える場合は、倍率換算手段111で、最も近接する他方の倍率を算出して、切替後の倍率とする。あるいは、観察手段の切替前に、観察していた最後の倍率を記憶しておき、その倍率を切替後の倍率とすることもできる。
(モード選択手段110)
When the observation means is switched under the condition that the magnification ranges do not overlap, the magnification conversion means 111 calculates the other closest magnification and sets it as the magnification after switching. Alternatively, it is also possible to store the last magnification that was observed before switching the observation means and set the magnification as the magnification after switching.
(Mode selection means 110)
この拡大観察装置は、複数の観察モードをモード選択手段110で選択可能としている。観察モードとしては、比較モードや合成モード等が挙げられる。電子線撮像手段11で取得した電子顕微鏡画像と、光学系撮像手段12で取得した光学画像を、比較観察したり、合成処理する際には、2つの観察手段10で取得する画像は、同じ観察視野範囲の画像であることが望ましい。また表示倍率も近似させることが望ましい。
(合成モード)
In this magnification observation apparatus, a plurality of observation modes can be selected by the mode selection means 110. Examples of the observation mode include a comparison mode and a synthesis mode. When the electron microscope image acquired by the electron beam imaging unit 11 and the optical image acquired by the optical system imaging unit 12 are comparatively observed or synthesized, the images acquired by the two observation units 10 are the same observation. An image in the field of view is desirable. It is also desirable to approximate the display magnification.
(Composite mode)
合成モードでは、電子顕微鏡画像と光学画像とを合成した合成画像を生成し、ディスプレイ部102上に表示する。例えば、図77に示すような電子顕微鏡画像EIと、図78に示すような光学画像OIの2枚の画像を重ねて、図79に示すような、各画素の情報を演算した1枚の合成画像データに合成する。特に、電子顕微鏡画像EIの輝度情報と、光学画像OIの色情報を合成してカラー合成画像GIにすることで、高精細なカラー画像が得られる。なお合成前の各画像に、歪み等のレンズ収差や、2画像間に位置ズレがある場合は、合成処理前に、歪み補正、位置ズレ補正等を行うことが好ましい。 In the combination mode, a combined image obtained by combining the electron microscope image and the optical image is generated and displayed on the display unit 102. For example, two images of the electron microscope image EI as shown in FIG. 77 and the optical image OI as shown in FIG. Composite to image data. In particular, a high-definition color image can be obtained by combining the luminance information of the electron microscope image EI and the color information of the optical image OI into the color composite image GI. In addition, when there is a lens aberration such as distortion or a positional deviation between two images in each image before synthesis, it is preferable to perform distortion correction, positional deviation correction, and the like before the synthesis process.
このような画像合成は、後述する図85に示すカラー画像合成手段116Bにより行われる。カラー画像合成手段116Bでカラー合成画像GIを合成し、表示手段2上に表示させることで、試料表面の形態と色の関係が明確となり、画像の認識が格段に向上する。また、表示手段2に表示された画像に対し、種々の計測を行うに際しても、このようなカラー画像を利用することでその利便性が向上される。
(カラー合成画像生成機能)
Such image composition is performed by color image composition means 116B shown in FIG. By synthesizing the color synthesized image GI by the color image synthesizing unit 116B and displaying it on the display unit 2, the relationship between the form of the sample surface and the color becomes clear, and the recognition of the image is remarkably improved. Further, when various measurements are performed on the image displayed on the display means 2, the convenience is improved by using such a color image.
(Color composite image generation function)
合成画像の生成方法としては、従来は、光学画像から得た色情報と、電子顕微鏡画像から得た輝度情報を合成する方法が主に採用されてきた。この方法では、基本的に電子顕微鏡画像が有する輝度情報を利用して、この上に、光学画像から得た色情報を重ねるという方式のため、画像自体の精細さは基本的には電子顕微鏡画像そのものであって、本来モノクロの電子顕微鏡画像を着色してカラー化した画像となる。このため、明暗の関係が肉眼で観察した状態とは異なってしまい、不自然なカラー画像となるという問題があった。例えば、図80に示す電子顕微鏡画像EI2と、図81に示す光学画像OI2とを合成すると、図82に示すようなカラー合成画像GI2となる。図82の画像は、本来のカラー画像、すなわち図81で示される光学画像OI2で表現されている見え方とは随分異なっている。特に明暗の様子が殆ど再現されておらず、寧ろ逆になってしまっている。 Conventionally, a method for synthesizing color information obtained from an optical image and luminance information obtained from an electron microscope image has been mainly employed as a method for generating a synthesized image. In this method, basically, the luminance information of the electron microscope image is used, and the color information obtained from the optical image is superimposed on this, so the definition of the image itself is basically the electron microscope image. As such, it is an original color image obtained by coloring a monochrome electron microscope image. For this reason, there is a problem that the relationship between light and dark is different from the state observed with the naked eye, resulting in an unnatural color image. For example, when the electron microscope image EI2 shown in FIG. 80 and the optical image OI2 shown in FIG. 81 are combined, a color composite image GI2 as shown in FIG. 82 is obtained. The image in FIG. 82 is considerably different from the original color image, that is, the appearance represented by the optical image OI2 shown in FIG. In particular, the lightness and darkness has hardly been reproduced, and it has been reversed.
そこで、より光学画像、すなわち肉眼で観察するイメージに近い合成画像を得るため、本実施の形態では、従来は画像合成の際に捨象されていた、光学画像の輝度情報も利用し、さらに電子顕微鏡画像との合成時に互いの輝度情報の合成比率を調整するための比率調整手段250を設けることで、図83に示すように、光学画像OI2の有する輝度情報を加味したカラー合成画像GI3を生成している。これにより、図84に示すように、従来のカラー合成画像GI2に比して、より現実に近いカラー合成画像を得ることに成功した。以下、このようなカラー合成画像生成機能の詳細について、図85〜図88に基づいて説明する。これらの図において、図85はカラー合成画像生成機能を備える拡大観察装置のブロック図、図86はカラー合成画像生成を行う手順を示すブロック図、図87は表示パラメータ調整手段258の一例を示すイメージ図、図88は表示パラメータ調整手段258Bの他の例を示すイメージ図を、それぞれ示している。この拡大観察装置は、図85に示すように、電子線撮像手段11と、光学系撮像手段12と、この光学系撮像手段12で取得された光学画像OI2から色情報を分離する色分離手段255と、電子顕微鏡画像EI2及び光学画像OI2から、それぞれ輝度情報を抽出する抽出手段256と、電子顕微鏡画像EI2の輝度情報と光学画像OI2の輝度情報との合成比率を調整する比率調整手段250と、比率調整手段250で調整された合成比率に基づいて、電子顕微鏡画像EI2と光学画像OI2の輝度情報を合成する輝度合成手段257と、輝度合成手段257で合成された合成輝度情報に対して、色分離手段255で分離された色情報を付加することにより、カラー合成画像GI3を生成するカラー画像合成手段116Bと、カラー合成画像GI3を表示させる表示手段2とを備えている。 Therefore, in order to obtain a composite image closer to an optical image, that is, an image observed with the naked eye, in the present embodiment, luminance information of the optical image, which has been conventionally discarded during image synthesis, is also used. By providing the ratio adjusting means 250 for adjusting the combination ratio of the luminance information at the time of combining with the image, as shown in FIG. 83, a color combined image GI3 taking into account the luminance information of the optical image OI2 is generated. ing. As a result, as shown in FIG. 84, it succeeded in obtaining a color composite image closer to reality as compared with the conventional color composite image GI2. Details of such a color composite image generation function will be described below with reference to FIGS. In these drawings, FIG. 85 is a block diagram of a magnifying observation apparatus having a color composite image generation function, FIG. 86 is a block diagram showing a procedure for generating a color composite image, and FIG. 87 is an image diagram showing an example of display parameter adjustment means 258. FIG. 88 is an image diagram showing another example of the display parameter adjusting means 258B. As shown in FIG. 85, the magnification observation apparatus includes an electron beam imaging unit 11, an optical system imaging unit 12, and a color separation unit 255 that separates color information from an optical image OI2 acquired by the optical system imaging unit 12. And extraction means 256 for extracting luminance information from the electron microscope image EI2 and the optical image OI2, respectively, a ratio adjustment means 250 for adjusting the synthesis ratio of the luminance information of the electron microscope image EI2 and the luminance information of the optical image OI2, Based on the combination ratio adjusted by the ratio adjustment unit 250, luminance combining unit 257 that combines the luminance information of the electron microscope image EI2 and the optical image OI2, and the combined luminance information combined by the luminance combining unit 257, A color image composition unit 116B for generating a color composite image GI3 by adding the color information separated by the separation unit 255; And a display unit 2 for displaying an image GI3.
この拡大観察装置は、同一の試料を撮影したモノクロの電子顕微鏡画像EI2とカラーの光学画像OI2を合成してカラー合成画像GI3を作成する際に、それぞれの画像から輝度情報(テクスチャ成分と概形成分)、色情報をそれぞれ抽出すると共に、それぞれの成分の大きさ、合成比率をユーザが調整可能としている。これにより、電子顕微鏡画像と光学画像からカラー合成画像を生成する際に、従来捨象されていた光学画像の輝度情報を利用し、さらに電子顕微鏡画像の輝度情報と合成する際の合成比率を調整可能として、用途に応じた所望のカラー合成画像を得ることが可能な、カラー合成画像生成機能が実現される。特に電子顕微鏡画像により、表面の微細な形状を表すテクスチャが高精細に取得可能であり、さらに電子顕微鏡では得られない色情報を光学画像から得て、肉眼で観察したときに近しい明暗関係のカラー合成画像を取得できる。 When this magnification observation apparatus creates a color composite image GI3 by synthesizing a monochrome electron microscope image EI2 and a color optical image OI2 obtained by photographing the same sample, luminance information (texture components and rough formation from the respective images). Min) and color information are extracted, and the size and composition ratio of each component can be adjusted by the user. As a result, when generating a color composite image from an electron microscope image and an optical image, the luminance information of the optical image that was previously discarded can be used, and the composition ratio when combining with the luminance information of the electron microscope image can be adjusted. As a result, a color composite image generation function capable of obtaining a desired color composite image according to the application is realized. In particular, it is possible to obtain a texture that represents the fine shape of the surface with high-definition from an electron microscope image, and to obtain color information that cannot be obtained with an electron microscope from an optical image, and colors that are close to light and dark when viewed with the naked eye A composite image can be acquired.
なお、画像合成を行う前段階として、同一の試料を撮影したモノクロの電子顕微鏡画像EI2とカラーの光学画像OI2とを用意する必要がある。このため、観察対象の試料の任意の観察位置について、ほぼ同一の観察方向と、ほぼ同一の撮像倍率で、電子線撮像手段11及び光学系撮像手段12を用いて、予め電子顕微鏡画像EI2と光学画像OI2とを撮像しておく。また、過去に撮像され画像データとして保存された電子顕微鏡画像や光学画像を、読み出して利用することも可能であることはいうまでもない。
(色分離手段255)
As a pre-stage for performing image composition, it is necessary to prepare a monochrome electron microscope image EI2 and a color optical image OI2 obtained by photographing the same sample. For this reason, the electron microscope image EI2 and the optical image are obtained in advance by using the electron beam imaging unit 11 and the optical system imaging unit 12 at substantially the same observation direction and substantially the same imaging magnification at an arbitrary observation position of the observation target sample. An image OI2 is captured. Needless to say, an electron microscope image or an optical image captured in the past and stored as image data can be read out and used.
(Color separation means 255)
色分離手段255は、光学画像から、輝度情報と色情報とを分離する。この色分離手段255で光学画像から色情報の分離された輝度情報に対して、さらに抽出手段256でテクスチャ成分を抽出する。これによって、光学画像から色情報を分離した輝度情報に対して、抽出手段256でテクスチャ成分を抽出することができるので、より精度の高い画像合成が可能となる。 The color separation unit 255 separates luminance information and color information from the optical image. A texture component is further extracted by the extracting unit 256 for the luminance information obtained by separating the color information from the optical image by the color separating unit 255. As a result, the texture component can be extracted by the extracting unit 256 with respect to the luminance information obtained by separating the color information from the optical image, so that more accurate image synthesis can be performed.
ここでテクスチャ成分とは、画像の表面形状を表す情報であり、画像データの輝度の高周波成分を主に含む。また概形成分とは、画像の外観形状を示す情報であり、画像データの輝度の低周波成分を主に含む。
(抽出手段256)
Here, the texture component is information representing the surface shape of the image, and mainly includes a high frequency component of luminance of the image data. The approximate formation is information indicating the appearance shape of the image, and mainly includes a low frequency component of luminance of the image data.
(Extracting means 256)
抽出手段256は、画像から輝度情報を抽出する。さらにこの抽出手段256は、電子顕微鏡画像及び光学画像の輝度情報から、それぞれ画像の表面形状を表すテクスチャ成分と、画像の外観形状を示す概形成分とを抽出可能としている。このような抽出手段256には、フィルタ処理を行うフィルタ手段が好適に利用できる。上述の通り、テクスチャ成分と概形成分とは、周波成分によって区別できる。よって周波数フィルタを用いることで、テクスチャ成分と概形成分との分離が可能となる。このようなフィルタとしては、例えばガウシアンフィルタやAnisotropic Diffusion等の帯域制限フィルタが利用できる。以下、画像中からテクスチャ成分と概形成分とを分離するフィルタ処理の一例を説明する。まず、光学画像を一旦グレー画像に変換する。なお電子顕微鏡画像は、元々がグレー又は白黒画像であるため、この処理は不要である。そしてグレー画像を対数画像に変換した上で、対数画像をテクスチャ画像と概形画像に分離する。具体的には、対数画像に含まれる輝度信号の周波数成分の分布から、細かい模様に関するテクスチャ成分と、全体の概形を示す概形成分とに、周波数フィルタを用いて分離する。ここでテクスチャ画像は、ダイナミックレンジの広い範囲にわたる画像の特徴を有している。また概形画像は、細かな模様部分の特徴を有している。また必要に応じて、テクスチャ画像や概形画像に対して、階調変更処理を行うこともできる。これにより、微小な凹凸部分を相対的に強調する等の効果が得られる。
(比率調整手段250)
The extraction unit 256 extracts luminance information from the image. Further, the extraction unit 256 can extract a texture component representing the surface shape of the image and a rough formation representing the appearance shape of the image from the luminance information of the electron microscope image and the optical image. As such extraction means 256, filter means for performing filter processing can be suitably used. As described above, the texture component and the roughly formed component can be distinguished by the frequency component. Therefore, by using the frequency filter, it is possible to separate the texture component and the roughly formed portion. As such a filter, for example, a band limiting filter such as a Gaussian filter or Anisotropic Diffusion can be used. Hereinafter, an example of a filter process for separating the texture component and the approximate formation from the image will be described. First, the optical image is once converted into a gray image. Since the electron microscope image is originally a gray or black and white image, this process is not necessary. Then, after converting the gray image into a logarithmic image, the logarithmic image is separated into a texture image and a schematic image. Specifically, the frequency component of the luminance signal included in the logarithmic image is separated from the distribution of the frequency component of the luminance signal into a texture component related to a fine pattern and a rough formation indicating the overall outline using a frequency filter. Here, the texture image has image characteristics over a wide dynamic range. In addition, the outline image has features of fine pattern portions. Further, gradation change processing can be performed on the texture image and the outline image as necessary. Thereby, effects such as relatively emphasizing minute uneven portions can be obtained.
(Ratio adjustment means 250)
比率調整手段250は、抽出手段256で抽出された電子顕微鏡画像の輝度情報と、光学画像の輝度情報との合成比率を調整するための手段である。ここでは、輝度合成手段257により電子顕微鏡画像と光学画像の輝度情報を合成する際の、テクスチャ成分と概形成分の合成比率を、比率調整手段250によって調整可能としている。 The ratio adjusting unit 250 is a unit for adjusting the synthesis ratio of the luminance information of the electron microscope image extracted by the extracting unit 256 and the luminance information of the optical image. Here, the ratio adjusting unit 250 can adjust the combination ratio of the texture component and the approximate formation when the luminance combining unit 257 combines the luminance information of the electron microscope image and the optical image.
また、調整可能な項目は合成比率に限られず、カラー画像合成手段116Bが画像合成を行う際に関連するその他のパラメータ(表示パラメータ)を調整することもできる。例えば、電子顕微鏡画像と光学顕微鏡のテクスチャ成分全体の強度や、色情報の強度を調整することもできる。これらの表示パラメータの設定は、拡大観察装置側で自動設定する他、ユーザが手動で調整することもできる。特にこれらの表示パラメータを調整することで、カラー合成画像の見え方を調整できるので、ユーザは試行錯誤により、目的に応じた所望のカラー合成画像を得られやすくなる。例えば、ユーザが表示パラメータ調整手段258を操作することで、表示パラメータの所望の項目を任意に設定できるようにすることで、ユーザは得られたカラー合成画像を参照しながら、更に表示パラメータを再設定、あるいは微調整できる。この結果、例えば光学画像のテクスチャ成分を強調して、自然なカラー合成画像としたり、あるいは逆に光学画像のテクスチャ成分を弱めて、電子顕微鏡画像の特徴を生かしたカラー合成画像とすることもできる。
(表示パラメータ調整手段258)
Further, the adjustable items are not limited to the composition ratio, and other parameters (display parameters) related to the image composition by the color image composition unit 116B can be adjusted. For example, the intensity of the entire texture component of the electron microscope image and the optical microscope and the intensity of the color information can be adjusted. The setting of these display parameters is not only automatically set on the magnification observation apparatus side but also can be manually adjusted by the user. In particular, by adjusting these display parameters, the appearance of the color composite image can be adjusted, so that the user can easily obtain a desired color composite image according to the purpose by trial and error. For example, by allowing the user to operate the display parameter adjusting unit 258 so that desired items of display parameters can be arbitrarily set, the user can further display parameters while referring to the obtained color composite image. Can be set or fine tuned. As a result, for example, the texture component of the optical image can be emphasized to make a natural color composite image, or conversely, the texture component of the optical image can be weakened to make a color composite image taking advantage of the characteristics of the electron microscope image. .
(Display parameter adjusting means 258)
合成比率を調整する比率調整手段250の具体例として、表示パラメータ調整手段258のGUI画面を、図87に示す。この図に示す表示パラメータ調整手段258は、比率調整手段250をスライダ状の「バランス」スライダで構成しており、ユーザはスライダを任意の位置に移動させることで、比率を連続的に調整できる。「バランス」スライダの位置に応じて、概形成分とテクスチャ成分の合成比率が変化するよう予め設定されており、この値によってカラー画像合成手段116Bで得られるカラー合成画像を色味や精細さを変化させることができる。なお、この例ではスライダを右へ移動させるほど数値が高く(例えば100%)、左へ移動させるほど低く(例えば0%)なるように設定しており、以下の例でも同様である。またこの例では、現在設定中の比率を数値として、各スライダの上部に表示しており、ユーザが正確な値を容易に把握できるようにしている。 As a specific example of the ratio adjusting unit 250 for adjusting the composition ratio, a GUI screen of the display parameter adjusting unit 258 is shown in FIG. The display parameter adjusting means 258 shown in this figure comprises the ratio adjusting means 250 as a slider-like “balance” slider, and the user can continuously adjust the ratio by moving the slider to an arbitrary position. Depending on the position of the “balance” slider, the composition ratio of the rough formation and the texture component is preset so that the color composition image obtained by the color image composition means 116B can be used to change the color and definition. Can be changed. In this example, the numerical value is set to be higher (for example, 100%) as the slider is moved to the right and lower (for example, 0%) as the slider is moved to the left. The same applies to the following examples. Also, in this example, the currently set ratio is displayed as a numerical value at the top of each slider so that the user can easily grasp the accurate value.
なお「バランス」スライダでは、概形成分の合成比率とテクスチャ成分の合成比率とを同時に調整しているが、これらを個別に調整するよう構成することもできる。この例を図88に示す。この図に示す表示パラメータ調整手段258Bは、比率調整手段250を、概形比率調整手段251(「アウトラインバランス」スライダ)と、テクスチャ比率調整手段252(「テクスチャバランス」スライダ)の2つで構成している。これらは各々スライダ状に構成されており、ユーザはスライダを任意の位置に移動させることで、各合成比率を連続的に、個別に調整できる。これにより、概形成分とテクスチャ成分の合成比率を独立して調整でき、より最適な画質にチューニングしたカラー合成画像を得ることが可能となる。これに対して、上述した図87の例では、これら概形比率調整手段251とテクスチャ比率調整手段252とを一の比率調整手段250に統合しており、概形成分とテクスチャ成分の合成比率を連動して調整可能とすることで、一の比率調整手段250のみでカラー合成画像の画質に関する調整を行えるという利点が得られる。なお、一の比率調整手段250で概形成分とテクスチャ成分の合成比率を調整する手法は、例えば概形成分とテクスチャ成分が同時に増減するよう変化させたり、いずれか一方の合成比率が増加している間に他方の合成比率を減少させたり、あるいはある範囲では概形成分とテクスチャ成分のいずれか一方のみを増減させるよう設定する等、要求されるカラー合成画像の画質等に応じて適宜設定される。 In the “balance” slider, the composition ratio of the roughly formed parts and the composition ratio of the texture components are adjusted at the same time, but they can be configured to be adjusted individually. An example of this is shown in FIG. In the display parameter adjusting means 258B shown in this figure, the ratio adjusting means 250 is composed of two parts: a rough shape adjusting means 251 (“outline balance” slider) and a texture ratio adjusting means 252 (“texture balance” slider). ing. These are each configured in a slider shape, and the user can adjust each composition ratio continuously and individually by moving the slider to an arbitrary position. This makes it possible to independently adjust the composition ratio of the approximate formation and the texture component, and to obtain a color composite image tuned to a more optimal image quality. On the other hand, in the example of FIG. 87 described above, the outline ratio adjusting unit 251 and the texture ratio adjusting unit 252 are integrated into one ratio adjusting unit 250, and the composition ratio of the approximate formation and the texture component is set. By enabling the adjustment in conjunction with each other, there is an advantage that the adjustment relating to the image quality of the color composite image can be performed with only one ratio adjusting unit 250. Note that the method of adjusting the composition ratio of the approximate formation and the texture component with one ratio adjusting unit 250 is, for example, changed so that the approximate formation and the texture component are increased or decreased at the same time, or the composition ratio of either one is increased. It is set as appropriate according to the required image quality of the color composite image, such as decreasing the other composition ratio while it is being set, or increasing or decreasing only one of the approximate formation and texture component within a certain range. The
さらに、調整可能な表示パラメータは、テクスチャ成分や概形成分の合成比率に限られず、上述の通り他の表示パラメータを調整可能とすることもできる。また、表示パラメータ調整手段258、258Bから、複数の表示パラメータを調整可能とすることもできる。図87、図88の例では、テクスチャ成分全体の強度を調整するテクスチャ強度調整手段253として、「テクスチャ強度」スライダを、色情報の強度を調整する色強度調整手段254として、「カラー」スライダを、それぞれ備えている。
(テクスチャ強度調整手段253)
Furthermore, the display parameters that can be adjusted are not limited to the synthesis ratio of the texture component and the approximate formation, and other display parameters can be adjusted as described above. Also, a plurality of display parameters can be adjusted from the display parameter adjusting means 258, 258B. In the examples of FIGS. 87 and 88, the “texture strength” slider is used as the texture strength adjusting unit 253 for adjusting the strength of the entire texture component, and the “color” slider is used as the color strength adjusting unit 254 for adjusting the strength of the color information. , Each has.
(Texture strength adjusting means 253)
テクスチャ強度調整手段253は、抽出手段256で抽出された電子顕微鏡画像と光学顕微鏡のテクスチャ成分全体の強度を調整する。この例では、「テクスチャ強度」スライダを左に移動させるほど、テクスチャ成分のゲインを増し、テクスチャ成分の振幅が増す結果、カラー合成画像におけるテクスチャが強調され、また左に移動させるほど弱められる。このように、カラー合成画像の表面形状を表すテクスチャの強弱を全体的に調整できる。
(色強度調整手段254)
The texture intensity adjusting unit 253 adjusts the intensity of the electron microscope image extracted by the extracting unit 256 and the entire texture component of the optical microscope. In this example, as the “texture intensity” slider is moved to the left, the gain of the texture component is increased and the amplitude of the texture component is increased. As a result, the texture in the color composite image is emphasized, and is decreased as it is moved to the left. In this way, the overall strength of the texture representing the surface shape of the color composite image can be adjusted.
(Color intensity adjusting means 254)
また色強度調整手段254は、色分離手段255で分離された色情報の強度を調整する。この例では、「カラー」スライダを移動させることで、色情報のゲインを調整し、カラー合成画像の色の強弱を全体的に調整できる。なおこれらの表示パラメータ調整手段258、258Bは一例であり、調整可能な表示パラメータの種類を追加、削除、あるいは統合する等、他の構成も適宜採用できることはいうまでもない。
(輝度合成手段257)
The color intensity adjusting unit 254 adjusts the intensity of the color information separated by the color separating unit 255. In this example, the color information gain can be adjusted by moving the “color” slider, and the overall color intensity of the color composite image can be adjusted. Note that these display parameter adjusting means 258 and 258B are merely examples, and it is needless to say that other configurations such as adding, deleting, or integrating the types of display parameters that can be adjusted can be employed as appropriate.
(Luminance synthesis means 257)
輝度合成手段257は、以上のように比率調整手段250で調整された合成比率に基づいて、電子顕微鏡画像の輝度情報と、光学画像の輝度情報とを合成する。
(カラー画像合成手段116B)
The luminance combining unit 257 combines the luminance information of the electron microscope image and the luminance information of the optical image based on the combination ratio adjusted by the ratio adjusting unit 250 as described above.
(Color image synthesizing means 116B)
さらにカラー画像合成手段116Bは、輝度合成手段257により合成された合成輝度情報に対して、色分離手段255で分離された色情報を付加することにより、カラー合成画像を生成する。なお、カラー画像合成手段116Bは、複数の画像を合成するという機能自体は後述する画像合成手段116と同様であり、基本的には画像合成手段116と同様の仕様やハードウエア構成、ソフトウエア構成等にて実現できる。異なる点は、カラー合成画像の生成時に、従来捨象していた光学画像の輝度情報も利用すること、及びその際の輝度情報を合成比率を調整可能とした点である。ここで、輝度合成手段257とカラー画像合成手段116Bが、それぞれ輝度情報と色情報を合成するための計算式の一例について、図88の表示パラメータ調整手段258Bに従って説明する。図88において、「アウトラインバランス」スライダは概形成分の合成比率w1、「テクスチャバランス」スライダはテクスチャ成分の合成比率w2、「テクスチャ強度」スライダはテクスチャ成分全体の強度k、「カラー」スライダは色情報の強度sを、それぞれ示しているとする。ここで、図86に示す光学画像OI2の概形成分をOa、テクスチャ成分をTa、一方電子顕微鏡画像EI2の概形成分をOb、テクスチャ成分をTbとすると、出力される輝度情報出力Lは、次式で表現できる。 Further, the color image synthesizing unit 116B generates a color synthesized image by adding the color information separated by the color separating unit 255 to the synthesized luminance information synthesized by the luminance synthesizing unit 257. The color image synthesizing unit 116B has the same function of synthesizing a plurality of images as the image synthesizing unit 116 described later, and basically has the same specifications, hardware configuration, and software configuration as the image synthesizing unit 116. Etc. The difference is that, when generating a color composite image, the luminance information of the optical image that was conventionally discarded is also used, and the luminance information at that time can be adjusted in the composition ratio. Here, an example of a calculation formula for the luminance synthesis unit 257 and the color image synthesis unit 116B to synthesize luminance information and color information will be described according to the display parameter adjustment unit 258B of FIG. In FIG. 88, the “outline balance” slider is the composite ratio w1 of the approximate formation, the “texture balance” slider is the composite ratio w2 of the texture component, the “texture strength” slider is the strength k of the entire texture component, and the “color” slider is the color. It is assumed that the information strength s is shown. Here, assuming that the approximate formation of the optical image OI2 shown in FIG. 86 is Oa, the texture component is Ta, the approximate formation of the electron microscope image EI2 is Ob, and the texture component is Tb, the output luminance information output L is It can be expressed by the following formula.
L=w1*Oa+(1−w1)*Ob+k*{w2*Ta+(1−w2)*Tb} L = w1 * Oa + (1-w1) * Ob + k * {w2 * Ta + (1-w2) * Tb}
また、光学画像OI2の色情報をCaとすると、出力されるカラー合成画像の色情報出力Cは、次式で表現できる。 If the color information of the optical image OI2 is Ca, the color information output C of the output color composite image can be expressed by the following equation.
C=s*Ca C = s * Ca
このようにして、調整された表示パラメータに基づいて輝度情報出力と色情報出力とがカラー画像合成手段116Bにより合成され、カラー合成画像が生成されて表示手段2上に出力される。
(カラー合成画像生成手順)
In this way, the luminance information output and the color information output are combined by the color image combining unit 116B based on the adjusted display parameter, and a color combined image is generated and output on the display unit 2.
(Color composite image generation procedure)
次に、図80の電子顕微鏡画像EI2と図81の光学画像OI2から、図83のカラー合成画像GI3を生成する処理の手順の一例を、図86のブロック図に基づいて説明する。まず、光学画像OI2を、色分離手段255で色情報Caと輝度情報とに分離する。ここではYUV、HSV等の、輝度情報と色情報とに分離可能なフォーマットに分解される。 Next, an example of a processing procedure for generating the color composite image GI3 in FIG. 83 from the electron microscope image EI2 in FIG. 80 and the optical image OI2 in FIG. 81 will be described based on the block diagram in FIG. First, the optical image OI2 is separated into color information Ca and luminance information by the color separation means 255. Here, it is decomposed into a format such as YUV, HSV, etc. that can be separated into luminance information and color information.
次に抽出手段256で、光学画像OI2、電子顕微鏡画像EI2のそれぞれの輝度情報を、テクスチャ成分と概形成分に分離する。さらに、光学画像、電顕微鏡画像の概形成分、テクスチャ成分それぞれについて、比率調整手段250でユーザが調整を行う。ここでは、ユーザが指定した表示パラメータによる重み付き和による合成が可能であるほか、各成分について強度やトーンカーブ補正等を行うことも可能である。このようにして、光学画像、電顕微鏡画像からそれぞれ概形成分、テクスチャ成分に分離された各輝度情報は、輝度合成手段257によって合成され、輝度情報出力として出力される。 Next, the extraction means 256 separates the luminance information of the optical image OI2 and the electron microscope image EI2 into texture components and approximate formations. Further, the ratio adjustment unit 250 adjusts the optical image, the roughly formed portion of the electron microscope image, and the texture component. Here, composition by weighted sum by display parameters designated by the user is possible, and intensity and tone curve correction can be performed for each component. In this way, the luminance information separated into the roughly formed portion and the texture component from the optical image and the electron microscope image are synthesized by the luminance synthesizing unit 257 and output as luminance information output.
一方で、色情報については、電子顕微鏡画像EI2が色情報を有しないため、光学画像OI2の色情報がカラー合成画像の色情報として使用される。上述の通り、光学画像OI2から抽出された色情報Caは、色強度調整手段254に入力される。ここで、彩度や色相等が調整され、色情報出力Cとして出力される。そして、それぞれ出力された色情報出力Cと輝度情報出力Lとを、カラー画像合成手段116Bに入力し、図83に示すカラー合成画像GI3を得る。 On the other hand, regarding the color information, since the electron microscope image EI2 has no color information, the color information of the optical image OI2 is used as the color information of the color composite image. As described above, the color information Ca extracted from the optical image OI2 is input to the color intensity adjusting unit 254. Here, the saturation, hue, etc. are adjusted and output as the color information output C. Then, the output color information output C and luminance information output L are input to the color image composition means 116B, and a color composite image GI3 shown in FIG. 83 is obtained.
ここで、電子顕微鏡画像では、表面の微細な形状を現すテクスチャ成分が高精細に取得可能である。一方の光学画像では、電子顕微鏡画像では得られない、色情報、特に肉眼で観察したときに近しい明暗関係が取得可能である。そのため、両画像を合成する際には、電子顕微鏡画像で得られたテクスチャ成分を光学画像のテクスチャ成分に加えることで、肉眼で観察したときに近しい明暗関係や色味を残しつつ、電子顕微鏡画像で得られた精細なテクスチャ成分を表示すること等が可能になる。さらに、テクスチャ成分を強調して表示することによって、従来では電子顕微鏡画像においても可視化が困難であった微小な濃淡の変化も観察が可能となる。 Here, in the electron microscopic image, the texture component showing the fine shape of the surface can be acquired with high definition. In one optical image, it is possible to acquire color information that is not obtained with an electron microscope image, particularly a light-dark relationship that is close when observed with the naked eye. Therefore, when combining the two images, the texture component obtained in the electron microscope image is added to the texture component of the optical image, leaving the light and dark relationship and color that are close to each other when observed with the naked eye, and the electron microscope image. It is possible to display the fine texture component obtained in (1). Furthermore, by emphasizing and displaying the texture component, it is possible to observe even a slight change in shading that has been difficult to visualize in an electron microscope image.
このようにして得られたカラー合成画像の例を図80〜図84に示す。これらの図において、図80はカラー合成画像の元となる電子顕微鏡画像EI2のイメージ図、図81はカラー合成画像の元となる光学画像OI2のイメージ図、図82は従来の方法で図80と図81とを合成したカラー合成画像GI2を示すイメージ図、図83は一実施の形態に係る方法で図80と図81とを合成したカラー合成画像GI3を示すイメージ図、図84は図80〜図83の画像を部分的に拡大して対比した拡大イメージ図である。図82のカラー合成画像GI2は、図80の電子顕微鏡画像EI2に、図81の光学画像OI2から色情報のみを合成しており、元の光学画像OI2と明暗が異なってしまっている。これに対して、図83に示すカラー合成画像GI3は、テクスチャ成分のみ電子顕微鏡の成分を用い、概形成分に光学顕微鏡の成分を用いたものである。この図に示すように、肉眼で観察したときに近しい明暗の関係を保ちつつ、光学顕微鏡では観察不可能なテクスチャが可視化されている。なお、この方法では上述の通り画像合成時の表示パラメータをユーザが任意に調節可能であるため、表示パラメータの調整によっては、図82に示すような色味のカラー合成画像を得ることもできる。このようにユーザは、観察の用途や嗜好等に応じて、自由にカラー合成画像を生成できる。 Examples of the color composite image obtained in this way are shown in FIGS. In these drawings, FIG. 80 is an image diagram of an electron microscope image EI2 that is a source of a color composite image, FIG. 81 is an image diagram of an optical image OI2 that is a source of a color composite image, and FIG. FIG. 83 is an image diagram showing a color composite image GI3 obtained by combining FIG. 80 and FIG. 81 by the method according to the embodiment, and FIG. 84 is an image of FIGS. It is the expansion image figure which expanded partially and contrasted. The color composite image GI2 in FIG. 82 is obtained by combining only the color information from the optical image OI2 in FIG. 81 with the electron microscope image EI2 in FIG. 80, and is different in brightness from the original optical image OI2. On the other hand, the color composite image GI3 shown in FIG. 83 uses an electron microscope component only for the texture component and an optical microscope component for the approximate formation. As shown in this figure, a texture that cannot be observed with an optical microscope is visualized while maintaining a close light-dark relationship when observed with the naked eye. In this method, since the user can arbitrarily adjust the display parameters at the time of image composition as described above, a color composite image having a color as shown in FIG. 82 can be obtained by adjusting the display parameters. In this way, the user can freely generate a color composite image in accordance with the purpose of viewing, preference, and the like.
また、画像合成の元となる光学画像は、一般的な8ビット階調のカラー画像の他、ハイダイナミックレンジ画像(High Dynamic Range Image:以下「HDR画像」という。)のような16ビット等の多階調画像を利用することもできる。さらに、複数の光学画像から、フォーカスの合う部分の画像のみを取り出して合成したフォーカス合成画像を利用して、画像合成を行うことも可能である。ここでHDR画像とは、輝度領域のダイナミックレンジを変更して撮像した複数の低階調画像を合成し、高階調画像としたものである。HDR画像は、同一の被写体で露出が異なる複数の画像を合成したものであり、最も暗いシャドウ(黒)から極めて明るいハイライト(白)まで、幅広いダイナミックレンジを有する。例えば複数の8ビット画像を合成して16ビットや32ビットといった高階調のHDR画像を生成し、保存する。これにより、原画像で白とび、黒つぶれしていた部分もはっきりと表現できる。加えて、HDR画像として光学画像に限らず、電子顕微鏡画像を用いてもよい。例えば、複数枚の電子顕微鏡画像をゲインを制御して撮像し、合成したHDR画像を、カラー合成画像で用いる電子顕微鏡画像として利用することもできる。 In addition to a general 8-bit gradation color image, an optical image that is the basis of image composition is a 16-bit image such as a high dynamic range image (hereinafter referred to as “HDR image”). Multi-tone images can also be used. Furthermore, it is also possible to perform image composition using a focus composite image obtained by combining and extracting only the image of the in-focus portion from a plurality of optical images. Here, the HDR image is a high gradation image obtained by combining a plurality of low gradation images captured by changing the dynamic range of the luminance region. An HDR image is a composite of a plurality of images with different exposures on the same subject, and has a wide dynamic range from the darkest shadow (black) to an extremely bright highlight (white). For example, a high gradation HDR image such as 16 bits or 32 bits is generated by combining a plurality of 8-bit images and stored. As a result, it is possible to clearly express a portion of the original image that is overexposed and underexposed. In addition, not only an optical image but also an electron microscope image may be used as an HDR image. For example, a plurality of electron microscope images can be captured while controlling the gain, and a combined HDR image can be used as an electron microscope image used in a color composite image.
このように、カラー合成画像生成機能で得られる合成画像は、従来のような、単に光学画像から得た色情報と、電子顕微鏡画像から得た輝度情報を合成するのでなく、光学画像からも輝度情報、すなわちテクスチャ成分と概形成分を得て、さらにこれらの合成比率を調整可能とすることで、観察目的に応じた最適なカラー合成画像を生成できる。
(位置合わせ機能)
In this way, the composite image obtained by the color composite image generation function does not simply combine the color information obtained from the optical image and the luminance information obtained from the electron microscope image as in the conventional case, but also from the optical image. By obtaining information, that is, texture components and approximate formation, and further enabling adjustment of the composition ratio, an optimal color composite image can be generated according to the observation purpose.
(Positioning function)
さらに、このような画像合成に際しての、同一の試料を同一の視野、同一の倍率で撮像した電子顕微鏡画像と光学画像との位置合わせ作業は、演算処理により自動位置合わせ手段324等で自動で行わせる他、ユーザが手動で調整することも可能である。特に、電子顕微鏡画像と光学画像では、レンズ収差による歪み等、画像特性が大きく異なるため、テンプレートマッチング等を用いた自動位置合わせは必ずしも容易でない。このため、ユーザが手動で位置合わせを行うことによって、画像同士の位置ずれを低減して、より高精細で高品質な合成画像を得ることができる。具体的には光学画像、電子顕微鏡画像をそれぞれ表示手段2上に表示させた状態で、ユーザが対応点を指定することで位置ずれを補正する。また表示手段2上には補正された合成画像も併せて表示することで、ユーザは所望の結果が得られているかどうか目視確認しながら、対応点の追加や変更を行うことができる。さらに対応点を指定する際には、両画像を重畳表示させることで、対応箇所の詳細な位置関係をユーザが視認できるようにする。 Further, in such image synthesis, the alignment operation between the electron microscope image obtained by imaging the same sample with the same field of view and the same magnification and the optical image is automatically performed by the automatic alignment means 324 or the like by a calculation process. It is also possible for the user to adjust manually. In particular, since image characteristics such as distortion due to lens aberration are greatly different between an electron microscope image and an optical image, automatic alignment using template matching or the like is not always easy. For this reason, when a user performs alignment manually, the positional shift between images can be reduced and a higher-definition and high-quality synthesized image can be obtained. Specifically, in a state where the optical image and the electron microscope image are displayed on the display means 2, the user designates corresponding points to correct the positional deviation. Further, by displaying the corrected composite image together on the display means 2, the user can add or change corresponding points while visually confirming whether or not a desired result is obtained. Furthermore, when designating corresponding points, both images are displayed in a superimposed manner so that the user can visually recognize the detailed positional relationship between the corresponding points.
このような位置合わせ作業を、図89〜図93に基づいて説明する。これらの図において、図89は位置合わせ作業を行うハードウエア構成を示す模式ブロック図、図90は表示手段2の第一表示領域、第二表示領域において位置合わせを行う状態を示すイメージ図、図91は対応点編集機能を備える拡大観察用プログラムのGUIのイメージ図、図92は位置合わせによる合成画像の補正の前後の様子を示すイメージ図、図93は対応点による補正の手順を示すフローチャートを、それぞれ示している。 Such alignment work will be described with reference to FIGS. In these drawings, FIG. 89 is a schematic block diagram showing a hardware configuration for performing alignment work, FIG. 90 is an image diagram showing a state in which alignment is performed in the first display area and the second display area of the display means 2, and FIG. Is an image diagram of a GUI of a magnification observation program having a corresponding point editing function, FIG. 92 is an image diagram showing a state before and after correction of a composite image by alignment, and FIG. 93 is a flowchart showing a correction procedure by corresponding points. ing.
図89に示すように、位置合わせ機能を備える拡大観察装置は、電子顕微鏡画像を保持する第一記憶手段131と、光学画像を保持する第二記憶手段132と(これらの詳細は図133に基づいて後述)、画像合成手段116と、画像の位置合わせを自動で行うための自動位置合わせ手段324と、補正パラメータ算出手段181とをコントローラ1に備えている。また操作手段は、対応点指定手段180を含んでいる。さらに表示手段2は、図89及び図90に示すように、電子顕微鏡画像を表示させる第一表示領域(この例では電子顕微鏡画像表示領域117)と、光学画像を表示させる第二表示領域(この例では光学画像表示領域118)と、合成画像を表示させる第三表示領域108とを有している。
(対応点指定手段180)
As shown in FIG. 89, the magnifying observation apparatus having the alignment function includes a first storage unit 131 that holds an electron microscope image and a second storage unit 132 that holds an optical image (the details are based on FIG. 133). The controller 1 includes an image synthesizing unit 116, an automatic alignment unit 324 for automatically performing image alignment, and a correction parameter calculation unit 181. The operation means includes a corresponding point designation means 180. Further, as shown in FIGS. 89 and 90, the display means 2 includes a first display area for displaying an electron microscope image (in this example, an electron microscope image display area 117) and a second display area for displaying an optical image (this display area). In the example, an optical image display area 118) and a third display area 108 for displaying a composite image are provided.
(Corresponding point designation means 180)
対応点指定手段180は、電子顕微鏡画像と光学画像に、第一対応点と第二対応点を指定する。この対応点指定手段180には、マウス等のポインティングデバイスが好適に利用できる。図90においては、拡大観察用プログラムでポインティングデバイスを対応点指定手段180として利用し、対応点を指定する様子を示している。具体的には、先ず第二表示領域に表示される光学画像中で、任意の点を選択して第一対応点を決定する。次に、この第一対応点に対応する第二対応点を、第一表示領域に表示される電子顕微鏡画像中で指定する。すなわちユーザは、光学画像上で指定した第一対応点に対応する同じ位置を、電子顕微鏡画像上から特定し、第二対応点として決定する。対応点は、観察対象物の特徴的な位置とすることが好ましい。例えば試料の角部や輪郭等である。 Corresponding point designating means 180 designates the first corresponding point and the second corresponding point in the electron microscope image and the optical image. As the corresponding point designating unit 180, a pointing device such as a mouse can be preferably used. FIG. 90 shows a state in which the pointing device is used as the corresponding point specifying unit 180 in the magnification observation program and the corresponding point is specified. Specifically, first, an arbitrary point is selected in the optical image displayed in the second display area to determine the first corresponding point. Next, the second corresponding point corresponding to the first corresponding point is designated in the electron microscope image displayed in the first display area. That is, the user specifies the same position corresponding to the first corresponding point designated on the optical image from the electron microscope image and determines it as the second corresponding point. The corresponding point is preferably a characteristic position of the observation object. For example, the corners and contours of the sample.
ここで第一表示領域及び第二表示領域には、略同一の視野方向と略同一の倍率で取得した電子顕微鏡画像と光学画像とを、それぞれ表示させている。画像合成の元となる電子顕微鏡画像と光学画像の組み合わせとして、重ね合わせが概ね可能な程度、すなわち完全に一致できなくとも、ほぼ同じ視野角度で同じ倍率に設定した画像を、電子線撮像手段11と光学系撮像手段12とでそれぞれ取得しておくことで、高精度な合成画像を得ることができる。 Here, in the first display area and the second display area, an electron microscope image and an optical image acquired at substantially the same viewing direction and substantially the same magnification are displayed, respectively. As a combination of an electron microscope image and an optical image that are the basis of image composition, an image that is set to the same magnification at almost the same viewing angle even if the image can be superposed, that is, cannot be completely matched, is obtained by the electron beam imaging means 11. And the optical system imaging means 12 respectively, a highly accurate composite image can be obtained.
なお、略同一の視野方向とは、視野範囲が一致する画像を必ずしも要するものでない。すなわち、重ね合わせができる程度に視野方向が一致しておれば足り、例えば画像が若干傾いていたり回転していても、あるいは視野そのものが狭くとも、重ね合わせできる程度に共通する画像が含まれていれば、この重なり合う領域において画像合成は可能である。 Note that substantially the same viewing direction does not necessarily require images having the same viewing range. In other words, it is sufficient that the viewing directions coincide with each other so that the images can be superimposed. For example, even if the image is slightly tilted or rotated, or the field of view itself is narrow, images that are common enough to be superimposed are included. Then, image synthesis is possible in this overlapping region.
第一対応点と第二対応点の組すなわち対応点群は、複数指定することが好ましい。対応点群が多いほど、後述する位置合わせにおける情報量が多くなり、より正確な位置合わせが期待できる。なお、複数の対応点を指定するに際しては、第一対応点と第二対応点とを交互に指定する手法に限られず、纏めて第一対応点を複数指定した後に、各第一対応点と対応する第二対応点を指定してもよい。 It is preferable to specify a plurality of pairs of first corresponding points and second corresponding points, that is, corresponding point groups. As the number of corresponding points increases, the amount of information in alignment described later increases, and more accurate alignment can be expected. In addition, when designating a plurality of corresponding points, it is not limited to the method of alternately designating the first corresponding point and the second corresponding point, and after specifying a plurality of first corresponding points collectively, A corresponding second corresponding point may be designated.
このようにして対応点群が複数指定されると、補正パラメータ算出手段181が、複数の第一対応点と第二対応点の組を、各々略一致させるように画像の少なくとも一方を補正するための補正パラメータを算出する。補正パラメータとしては、例えば一方の画像の第一対応点を他方の画像の第二対応点と重ねるように、画像の平行移動、拡大/縮小、回転、奥行き移動等が挙げられる。これらの補正は、対応点群の数によって選択できる。例えば、対応点群が1個の場合、対応点同士が一致するように画像の平行移動を行う。 When a plurality of corresponding point groups are designated in this way, the correction parameter calculation means 181 corrects at least one of the images so that the sets of the first corresponding points and the second corresponding points substantially coincide with each other. The correction parameter is calculated. Examples of the correction parameter include parallel movement, enlargement / reduction, rotation, and depth movement of the image so that the first corresponding point of one image overlaps the second corresponding point of the other image. These corrections can be selected depending on the number of corresponding points. For example, when there is one corresponding point group, the images are translated so that the corresponding points coincide with each other.
また対応点群が2個の場合は平行移動に加えて、倍率の調整が可能となる。2つの第一対応点間の線分距離と、第二対応点間の線分距離をそれぞれ求め、これらの線分が一致するように一方の画像を拡大、縮小することで、倍率を加味した画像同士の重ね合わせが実現できる。 When there are two corresponding points, the magnification can be adjusted in addition to the parallel movement. The line segment distance between the two first corresponding points and the line segment distance between the second corresponding points are respectively obtained, and one image is enlarged and reduced so that these line segments coincide with each other, thereby taking the magnification into consideration. Superimposition of images can be realized.
さらに対応点群が3個の場合は、これら平行移動と倍率調整に加え、回転移動も可能となる。すなわち、3つの第一対応点で構成される三角形と、同じく3つの第二対応点で構成される三角形が完全に一致するように、アフィン変換等を用いて倍率の調整と回転を行うことが可能となる。 Furthermore, when there are three corresponding point groups, in addition to these parallel movement and magnification adjustment, rotational movement is also possible. That is, the magnification adjustment and rotation can be performed using affine transformation or the like so that the triangle constituted by the three first corresponding points and the triangle constituted by the three second corresponding points are completely coincident with each other. It becomes possible.
加えて対応点群が4個の場合は、これらに加えて奥行きの移動も可能となる。すなわち、2次元画像の平面的な一致に加え、奥行きを加味した画像の変形も可能となり、より正確な補正が期待できる。また5点以上の場合は、これ以上の補正パラメータを追加しないものの、対応点同士を一致させるよう変形させることから、各対応点の誤差が平均化されて一層正確な位置決めが期待できる。また各対応点は、完全に一致させる必要はなく、ある程度の誤差を許容するよう補正する。例えば、最小二乗法のような既知のアルゴリズムに従って、各対応点における一致位置からの誤差の低減又は最小化を行う。 In addition, when there are four corresponding point groups, depth can be moved in addition to these. That is, in addition to the two-dimensional image planar matching, it is possible to deform the image in consideration of the depth, and more accurate correction can be expected. In the case of 5 points or more, although no further correction parameters are added, since the corresponding points are deformed so as to coincide with each other, the error of each corresponding point is averaged and more accurate positioning can be expected. Each corresponding point does not need to be completely matched, and is corrected so as to allow a certain amount of error. For example, the error from the matching position at each corresponding point is reduced or minimized according to a known algorithm such as a least square method.
また、すべての対応点を一度に指定する必要はなく、一旦ある程度の数の対応点を指定して合成画像を補正した後、さらに対応点を追加して、再度合成画像を補正することもできる。さらにこの際、単に対応点を追加するのみならず、指定済みの対応点の位置を変更したり、あるいは特定の対応点を削除してもよい。図91に示す拡大観察用プログラムのユーザーインターフェース画面は、このような対応点の編集機能を実現する対応点編集手段を示している。具体的には、Addボタン182を押下すると、対応点の追加が可能となる。またRemoveボタン183を押下すると、指定済みの対応点の削除が可能となる。例えば削除したい対応点を予めマウス等で選択しておき、Removeボタン183を押下してこの対応点と、該対応点と対になっている対応点を共に削除する。さらにModifyボタン184を押下すれば、指定済みの対応点の位置を修正できる。例えば修正したい対応点を予めマウス等で選択しておき、Modifyボタン184を押下すると、この対応点をマウス操作によって移動可能とできる。また、このようなボタン操作によらず、例えば所望の対応点をマウスでダブルクリックして移動可能な状態に移行させたり、あるいは対応点をマウスで選択した状態でキーボードのdeleteボタン(図示せず)を押下したり、あるいは右クリック等のショートカットメニューから削除を呼び出す等の方法で、対応点を編集するよう構成してもよい。さらに図91の画面は、画面のズームを行うためのズーム手段185や、後述する重畳表示時の半透明画像の透過度を調整する透過度調整手段186を構成する透過度スライダも備えている。 In addition, it is not necessary to specify all corresponding points at once, and once a certain number of corresponding points are specified to correct the composite image, additional corresponding points can be added to correct the composite image again. . Furthermore, at this time, not only the corresponding points are simply added, but also the positions of the designated corresponding points may be changed, or specific corresponding points may be deleted. The user interface screen of the magnification observation program shown in FIG. 91 shows corresponding point editing means for realizing such a corresponding point editing function. Specifically, when the Add button 182 is pressed, a corresponding point can be added. Further, when the Remove button 183 is pressed, it is possible to delete the designated corresponding points. For example, a corresponding point to be deleted is selected in advance with a mouse or the like, and the Remove button 183 is pressed to delete both the corresponding point and the corresponding point paired with the corresponding point. Further, if the Modify button 184 is pressed, the position of the corresponding point that has been designated can be corrected. For example, when a corresponding point to be corrected is selected in advance with a mouse or the like and the Modify button 184 is pressed, the corresponding point can be moved by a mouse operation. In addition, regardless of the button operation, for example, a desired corresponding point is double-clicked with the mouse to shift to a movable state, or the corresponding point is selected with the mouse and a delete button (not shown) on the keyboard is selected. ) Or by calling delete from a shortcut menu such as right-clicking, the corresponding points may be edited. Further, the screen of FIG. 91 also includes a zoom slider 185 for zooming the screen, and a transparency slider that constitutes a transparency adjustment unit 186 for adjusting the transparency of a semi-transparent image at the time of superimposed display described later.
以上のようにして補正パラメータ算出手段181が補正パラメータを演算すると、画像合成手段116がこの補正パラメータに基づいて画像合成を行う、あるいは既に行った画像合成を補正して、新たな合成画像を生成する。画像合成手段116により合成された合成画像は、第三表示領域108に表示される。図90の例では、表示手段2は、第一表示領域と第二表示領域とを横並びに表示し、その下段に第三表示領域108を配置している。この例では、各表示領域の大きさをほぼ同じとしており、同じスケールにて合成前の電子顕微鏡画像、光学画像、及び合成後の合成画像を一画面で確認、対比できる。 When the correction parameter calculation unit 181 calculates the correction parameter as described above, the image synthesis unit 116 performs image synthesis based on the correction parameter, or corrects the already performed image synthesis to generate a new synthesized image. To do. The synthesized image synthesized by the image synthesizing unit 116 is displayed in the third display area 108. In the example of FIG. 90, the display means 2 displays the first display area and the second display area side by side, and the third display area 108 is arranged in the lower stage. In this example, the sizes of the display areas are substantially the same, and the electron microscope image, the optical image, and the synthesized image after synthesis can be confirmed and compared on one screen at the same scale.
またこのとき、合成画像は第三表示領域108上で、対応点指定手段180により追加の対応点が指定される度にリアルタイムに表示される。この結果、同一画面上で対応点を指定、追加する度に合成画像が更新され、ユーザは逐次対応点を指定した結果が反映された合成画像を確認できるので、対応点の指定や修正、削除等を容易に行える。 At this time, the composite image is displayed on the third display area 108 in real time whenever an additional corresponding point is specified by the corresponding point specifying unit 180. As a result, each time you specify or add corresponding points on the same screen, the composite image is updated, and the user can check the composite image that reflects the results of sequentially specifying the corresponding points. Etc. can be easily performed.
以上のようにして既に得られた合成画像を補正し、新たな合成画像を生成して第三表示領域108に表示させることができる。例えば図92の例では、図92(a)に示す合成画像を補正して、図92(b)に示す新たな合成画像を得ている。このような補正によって、補正前の画像にみられたぼけや歪みを低減した、鮮明な合成画像に修正できる。
(初期合成画像)
The composite image already obtained as described above can be corrected, and a new composite image can be generated and displayed in the third display area 108. For example, in the example of FIG. 92, the composite image shown in FIG. 92A is corrected to obtain a new composite image shown in FIG. By such correction, the image can be corrected to a clear composite image with reduced blur and distortion in the image before correction.
(Initial composite image)
なお、画像合成における位置合わせ作業は、常にユーザが手動で行う他、自動化と併用することもできる。例えば、先ず位置合わせを自動位置合わせ手段324により自動で行い、その後さらにマニュアル調整をすることが考えられる。この方法であれば、デフォルトで自動生成された画像合成をユーザが確認して、必要に応じて位置合わせの調整作業を追加する手順となるため、仮に調整作業が必要としても、ある程度の位置決めが行われた状態で、ユーザは微調整のみを行えば足りるので、省力化の面から好ましい。具体的には、補正パラメータ算出手段181又は画像合成手段116で、電子顕微鏡画像及び光学画像を解析して、これらを一致させるように画像合成のための初期パラメータを自動的に演算させ、この初期パラメータに基づいて画像合成を行い、初期合成画像を表示手段2の第三表示領域108上に表示させる。そしてユーザは、初期合成画像を見て、更なる調整が必要と判断すれば、上述の通り対応点指定手段180で対応点を追加し、新たに補正パラメータ算出手段181で補正パラメータを演算させ、これに基づいて画像合成手段116で初期合成画像を補正して、補正後の合成画像を第三表示領域108上に表示させる。この方法であれば、まず初期画像合成を自動で行うことによって、この初期合成画像で足りるのであればユーザにより位置合わせ作業は不要となり、省力化が図られると共に、必要に応じて画像の微調整も可能とすることで、観察目的に応じた合成画像を少ない手間で得ることができる。
(対応点の補正の手順)
Note that the alignment operation in the image composition can be performed manually by the user or used in combination with automation. For example, it is conceivable to first perform alignment automatically by the automatic alignment means 324, and then further perform manual adjustment. In this method, the user confirms the automatically generated image composition by default, and the procedure for adding the alignment adjustment work as necessary is necessary. Since the user only needs to perform fine adjustment in the performed state, it is preferable from the viewpoint of labor saving. Specifically, the correction parameter calculation unit 181 or the image synthesis unit 116 analyzes the electron microscope image and the optical image, and automatically calculates initial parameters for image synthesis so as to match them. Image synthesis is performed based on the parameters, and an initial synthesized image is displayed on the third display area 108 of the display means 2. If the user sees the initial composite image and determines that further adjustment is necessary, the corresponding point is added by the corresponding point specifying unit 180 as described above, and the correction parameter calculating unit 181 newly calculates the correction parameter. Based on this, the image composition unit 116 corrects the initial composite image, and displays the corrected composite image on the third display area 108. If this method is used, initial image synthesis is automatically performed, and if the initial synthesized image is sufficient, the user does not need to perform alignment work, labor saving is achieved, and fine adjustment of the image is performed as necessary. In addition, a composite image corresponding to the observation purpose can be obtained with less effort.
(Corresponding point correction procedure)
次に、対応点編集機能を利用して対応点を補正する手順を図93のフローチャートに基づいて説明する。まずステップS931で、既に指定されている対応点群から、補正パラメータ算出手段181が補正パラメータを計算する。上述の通り、補正パラメータとしては画像の平行移動、拡大/縮小、回転、奥行き移動等が挙げられる。次にステップS932に進み、この補正パラメータに従って画像合成手段116で合成した合成画像を第三表示領域108に表示させ、この補正結果が妥当かどうかを判定する。ここではユーザが目視により、所望の合成画像が得られているかどうかを判断し、正しいと判断した場合は補正結果を出力して終了する。一方、補正結果が妥当でないと判断された場合はステップS933に進み、対応点を追加するかどうかを判断する。追加する場合はステップS934−1に進み、一方の画像上で対応点Aを指定し、次いでステップS935で他方の画像上で、対応点Aと対応する対応点Bを指定する。そしてステップS936で対応点群を更新し、ステップS931に戻って再度補正パラメータを演算する処理を繰り返す。一方、ステップS933において対応点を追加しない場合はステップS934−2に進み、既に指定された対応点を変更又は削除する処理を行うため、該当する対応点を指定する。その後はステップS936に進み、以下は同様の処理を行う。このようにして、ユーザは対応点編集機能を利用して、合成画像を確認しながら対応点を追加、編集する作業を繰り返すという試行錯誤を経て、画像の位置ずれを補正して最終的にユーザが望む合成画像を得ることができる。
(対応点の対応点表示機能)
Next, the procedure for correcting corresponding points using the corresponding point editing function will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S931, the correction parameter calculation unit 181 calculates a correction parameter from the corresponding point group that has already been specified. As described above, the correction parameters include image parallel movement, enlargement / reduction, rotation, depth movement, and the like. In step S932, the synthesized image synthesized by the image synthesizing unit 116 according to the correction parameter is displayed in the third display area 108, and it is determined whether or not the correction result is appropriate. Here, the user visually determines whether or not a desired composite image has been obtained. If it is determined to be correct, the correction result is output and the process ends. On the other hand, if it is determined that the correction result is not valid, the process advances to step S933 to determine whether or not to add a corresponding point. When adding, it progresses to step S934-1, and the corresponding point A is designated on one image, and then the corresponding point B corresponding to the corresponding point A is designated on the other image in step S935. In step S936, the corresponding point group is updated, and the process returns to step S931 to repeat the process of calculating the correction parameter again. On the other hand, if no corresponding point is added in step S933, the process proceeds to step S934-2 to perform processing for changing or deleting the already specified corresponding point, so that the corresponding corresponding point is specified. Thereafter, the process proceeds to step S936, and the same processing is performed thereafter. In this way, the user uses the corresponding point editing function to correct the image misalignment through trial and error by repeatedly adding and editing corresponding points while confirming the composite image, and finally corrects the image misalignment. Can obtain a desired composite image.
(Corresponding point display function)
対応点群は、どの第一対応点と第二対応点とが対応しているかを示すように、対応点表示機能を備えている。例えば、対応点群に固有の対応点情報が付与され、この対応点情報に従って、対応点表示が行われる。対応点情報としては、例えば各対応点群に対して、指定された順に連番やIDを付与する。図90の例では、図において左側の第二表示領域に表示される光学画像上に、3つの第一対応点1〜3が指定されており、各第一対応点はそれぞれ、その位置を示すX印の近傍に、対応点情報として指定された順番に付与された番号が表示されている。また、図において右側の第一表示領域に表示される電子顕微鏡画像上には、これら3つの第一対応点1〜3と対応して指定された第二対応点1〜3が、同じくX印の近傍に、対応点情報である番号と共に表示されている。このような対応関係によって、ユーザはどの第一対応点がどの第二対応点に対応しているかを容易に区別できる。また対応点表示の例は数字に限られず、英文字や記号等を単独、或いは組み合わせて使用することもできる。また、色や線種のパターン、ハッチング、太さ等、視覚的に区別可能な装飾を適宜利用できる。 The corresponding point group has a corresponding point display function so as to indicate which first corresponding point corresponds to the second corresponding point. For example, specific corresponding point information is assigned to the corresponding point group, and corresponding point display is performed according to the corresponding point information. As corresponding point information, for example, serial numbers and IDs are assigned to each corresponding point group in the specified order. In the example of FIG. 90, three first corresponding points 1 to 3 are designated on the optical image displayed in the second display area on the left side in the drawing, and each first corresponding point indicates its position. In the vicinity of the mark X, numbers assigned in the order designated as corresponding point information are displayed. In addition, on the electron microscope image displayed in the first display area on the right side in the figure, the second corresponding points 1 to 3 designated corresponding to these three first corresponding points 1 to 3 are similarly marked with X. Is displayed together with a number as corresponding point information. By such a correspondence relationship, the user can easily distinguish which first corresponding point corresponds to which second corresponding point. In addition, examples of corresponding point display are not limited to numerals, and English letters and symbols can be used alone or in combination. In addition, visually distinguishable decorations such as color and line type patterns, hatching, and thickness can be used as appropriate.
さらに各対応点は、指定済みの対応点と、現在選択中の対応点とを区別して表示させることもできる。図90の例では、指定済みの対応点を緑色で表示し、選択中の対応点は赤色で表示している。すなわち図90では、赤色で表示された第一対応点と対応する第二対応点を指定中の様子を示している。また、対応点を区別する態様は、色の違いによる他、上述の通りパターンや点滅表示、グレーアウト表示等、既知の表示態様を適宜利用できることは言うまでもない。このようにして、指定済みの対応点と指定中の対応点とをユーザは視覚的に区別でき、新たな対応点の指定に際して既存の対応点との混同を避けることができる。
(重畳表示機能)
Further, each corresponding point can be displayed by distinguishing the designated corresponding point from the currently selected corresponding point. In the example of FIG. 90, the designated corresponding points are displayed in green, and the selected corresponding points are displayed in red. That is, FIG. 90 shows a state where a second corresponding point corresponding to the first corresponding point displayed in red is being designated. Needless to say, the manner of distinguishing the corresponding points is not limited to the difference in color, and known display modes such as patterns, blinking display, and grayout display can be used as appropriate. In this way, the user can visually distinguish the designated corresponding point from the designated corresponding point, and can avoid confusion with existing corresponding points when specifying a new corresponding point.
(Superimposed display function)
さらにまた、対応点指定の際、両画像を重畳して表示する重畳表示機能を備えることで、対応箇所の詳細な位置関係をユーザが視認することもできる。具体的には、対応点指定手段180が、表示手段2上で対応点を指定するための位置指定ポインタを表示させている。位置指定ポインタは、例えばマウスのカーソルやポインタが利用できる。そして対応点指定手段180で、一方の画像上で第一対応点を指定した後から、他方の画像上で第二対応点が指定されるまでの間、一方の画像を半透明にした半透明画像を、位置指定ポインタに追随させて表示させる。図90の例では、上述の通り光学画像上に指定された4番目の第一対応点4に対応する第二対応点を、電子顕微鏡画像上に指定するにあたり、光学画像の半透明画像を、第二表示領域に重ねて表示している。この半透明画像は、位置指定ポインタの先端に、指定済みの第一対応点が位置するように表示されている。そして、対応点指定手段180で位置指定ポインタの位置を動かすと、これに追随して半透明画像もリアルタイムに移動する。この結果、第二表示領域の電子顕微鏡画像上で、第一対応点と同じ位置に位置指定ポインタを位置させようとすると、この位置指定ポインタに従って移動する半透明画像は、指定済みの第一対応点と重なる位置にて、電子顕微鏡画像と重なって表示される。言い換えると、電子顕微鏡画像上で、半透明の光学画像がほぼ一致する姿勢で表示されることとなるため、ユーザは可能な限り両画像が一致する位置に、第二対応点を指定するよう微調整できる。このようにすることで、第一対応点と対応する位置に第二対応点を正確に位置決めする作業を、ユーザはリアルタイムに重なり具合を確認しながら行うことができ、位置ずれの調整作業を極めて便利にかつ簡単に行える利点が得られる。 Furthermore, when a corresponding point is designated, the user can visually recognize the detailed positional relationship between corresponding points by providing a superimposed display function for displaying both images in a superimposed manner. Specifically, the corresponding point designating unit 180 displays a position designation pointer for designating the corresponding point on the display unit 2. For example, a mouse cursor or pointer can be used as the position designation pointer. Then, after the first corresponding point is designated on one image by the corresponding point designating unit 180, until the second corresponding point is designated on the other image, the one image is made translucent. The image is displayed following the position designation pointer. In the example of FIG. 90, when the second corresponding point corresponding to the fourth first corresponding point 4 specified on the optical image as described above is specified on the electron microscope image, the translucent image of the optical image is Overlaid on the second display area. This translucent image is displayed such that the designated first corresponding point is located at the tip of the position designation pointer. Then, when the position of the position designation pointer is moved by the corresponding point designating unit 180, the translucent image is also moved in real time. As a result, on the electron microscope image of the second display area, when the position designation pointer is positioned at the same position as the first corresponding point, the translucent image that moves according to the position designation pointer is The image is displayed so as to overlap with the electron microscope image at a position overlapping the point. In other words, since the semi-transparent optical image is displayed on the electron microscope image in a substantially matching posture, the user is required to designate the second corresponding point at a position where both images match as much as possible. Can be adjusted. By doing in this way, the user can perform the work of accurately positioning the second corresponding point at the position corresponding to the first corresponding point while confirming the overlapping condition in real time. The advantage is that it is convenient and easy to perform.
加えて、第二対応点を指定すると、これに応じて第三表示領域108上に合成画像を更新することにより、第二対応点の位置指定が妥当であったかどうかをユーザは直ちに確認できるため、この点においても即時性に優れた操作し易い位置決め環境が実現される。 In addition, when the second corresponding point is designated, the user can immediately confirm whether or not the position designation of the second corresponding point is appropriate by updating the composite image on the third display area 108 accordingly. Also in this respect, a positioning environment that is excellent in immediacy and easy to operate is realized.
なお、半透明画像の透過度は、ユーザが調整可能としてもよい。これにより、観察対象の画像の状態、例えば表面模様の複雑さや色等に応じて、見易くなるように透過度を調整でき、画像同士の重なり具合の確認が容易になる。透過度の調整は、例えば図91に示すダイヤログで透過度調整手段186の透過度スライダを調整することにより行える。またこのようなソフトウエア的な調整に限られず、マウスのスクロールボタンに割り当てる等、ハードウエア的な操作摘みにて調整することもできる。
(不適対応点の警告機能)
Note that the transparency of the translucent image may be adjustable by the user. Thereby, according to the state of the image to be observed, for example, the complexity and color of the surface pattern, the transparency can be adjusted so that it is easy to see, and it is easy to check the overlapping state of the images. The adjustment of the transparency can be performed by adjusting the transparency slider of the transparency adjusting means 186 using a dialog shown in FIG. 91, for example. Further, the adjustment is not limited to such software, and adjustment can be performed by a hardware operation knob such as assignment to a scroll button of a mouse.
(Warning function for inappropriate points)
さらに、対応点として不適切な位置、具体的には画像合成ができない位置が指定された場合に、その旨をユーザに告知して画像構成を行わなくしたり、あるいは対応点として不適切な点が指定されようとした場合に、警告を発して対応点の指定そのものができないようにすることもできる。このような不適対応点の警告機能は、例えば警告ダイヤログを表示手段2上に表示したり、警告音を発したり、音声で「その位置では設定できません」等と案内を流したり、位置指定ポインタや対応点表示の色を赤色に変化させる等、ユーザに対して視覚的、音声的な手段で注意を促す態様が適宜利用できる。また、このような不適対応点かどうかの判断は、補正パラメータ算出手段181や画像合成手段116で行わせることができる。この警告機能によって、ユーザは正しい対応点の再設定等を促されるので、画像合成の失敗を回避できる。 Furthermore, when an inappropriate position is specified as a corresponding point, specifically, a position where image synthesis cannot be performed is specified, the fact is notified to the user so that image composition is not performed, or an inappropriate point as a corresponding point is detected. When it is attempted to be specified, a warning can be issued so that the corresponding point itself cannot be specified. Such a warning function for inappropriate points is, for example, that a warning dialog is displayed on the display means 2, a warning sound is sounded, a guidance such as "cannot be set at that position" is given by voice, or a position designation pointer. A mode in which the user is alerted by visual or audio means such as changing the color of the corresponding point display to red can be used as appropriate. Further, the determination as to whether or not the point is an inappropriate correspondence point can be performed by the correction parameter calculation unit 181 and the image synthesis unit 116. This warning function prompts the user to reset correct corresponding points, so that failure of image composition can be avoided.
なお図90に示すように、第一表示領域、第二表示領域、第三表示領域108は、一画面上で同時に表示させている。ただし、各表示領域を別画面で表示させたり、あるいは個別のウィンドウで表示させる等して、表示を切り替えることも可能である。また第一表示領域、第二表示領域、第三表示領域108のレイアウトも、図90の例に限られず、上下や左右に3つの表示領域を並べたり、第三表示領域108を小さくして表示させることも可能である。 As shown in FIG. 90, the first display area, the second display area, and the third display area 108 are simultaneously displayed on one screen. However, it is also possible to switch the display by displaying each display area on a separate screen or by displaying it in a separate window. Also, the layout of the first display area, the second display area, and the third display area 108 is not limited to the example in FIG. 90, and three display areas are arranged vertically and horizontally, or the third display area 108 is made smaller. It is also possible to make it.
また上述の例では、第一対応点を指定後に第二対応点を指定する例について説明したが、逆に第二対応点を先に指定して、その後第一対応点を指定する構成とすることもできる。例えば、後述する図125等に示すように光学画像上で第一対応点を指定後、電子顕微鏡画像上で第二対応点を指定し、続けて電子顕微鏡画像上で対応点を指定後、光学画像上で対応点を指定するという順序でもよい。また、後から指定する対応点の選択時に、半透明画像を重ねて表示するので、先に電子顕微鏡画像上で対応点を指定した場合は、光学画像上での対応点指定時に、電子顕微鏡画像の半透明画像が表示されることとなる。 In the above example, the example in which the second corresponding point is specified after the first corresponding point is specified has been described. Conversely, the second corresponding point is specified first, and then the first corresponding point is specified. You can also. For example, as shown in FIG. 125, which will be described later, after designating the first corresponding point on the optical image, designating the second corresponding point on the electron microscope image, and subsequently designating the corresponding point on the electron microscope image, the optical The order of specifying corresponding points on the image may be used. In addition, when selecting the corresponding points to be specified later, the translucent image is displayed in an overlapping manner. Therefore, if the corresponding points are specified on the electron microscope image first, the electron microscope image is displayed when the corresponding points are specified on the optical image. The semi-transparent image will be displayed.
なお、以上説明した手動による位置合わせ機能は、上述した光学画像の輝度情報を利用したカラー合成画像の生成に限らず、従来の画像合成や対比観察等においても利用可能である。すなわち、従来から利用されている画像合成として、例えば光学画像から得た色情報と、電子顕微鏡画像から得た輝度情報を、各座標のピクセルごとに合成する方法、あるいは電子顕微鏡画像から画像の輪郭情報を抽出し、光学画像を重ねて、上記輪郭内の代表色を光学画像から抽出し、輪郭内の範囲を代表色で塗り潰す方法においても利用できる。この方法では、微視的には忠実な色再現はできないが、元画像2枚の誤差で、観察対象物が完全に合致しない場合は、観察対象物の輪郭から色がはみ出ることなく合成できる。また、濃淡画像である電子顕微鏡画像を基準とし、この上に光学画像に基づいてユーザが手動で、あるいは自動で着色する方法でもカラー画像を合成できる。この場合は、電子顕微鏡画像状の着色すべき部位と対応する、光学画像上の部位の色情報を取得して、この色に着色する。また、ユーザが手動で指定する場合は、例えば光学画像上でスポイト状に色を含む位置を指定して、色情報を取得することができる。あるいはまた、例えば特許文献3に記載されるように、画像合成手段で、電子顕微鏡画像をコントラスト情報像とブライトネス情報像に分離して、コントラスト情報像のみを抽出し、更にカラーの光学画像をコントラスト情報像と色彩情報像に分離して、色彩情報像のみを抽出し、抽出されたコントラスト情報像からなる電子顕微鏡画像と色彩情報像からなる光学画像とを合成できる。あるいは、日本電子顕微鏡学会第52回学術講演会予稿集第153頁に掲載される方法が利用できる。 Note that the manual alignment function described above is not limited to the generation of a color composite image using the luminance information of the optical image described above, but can also be used in conventional image synthesis, contrast observation, and the like. That is, as a conventional image synthesis, for example, a method of synthesizing color information obtained from an optical image and luminance information obtained from an electron microscope image for each pixel of each coordinate, or an image outline from an electron microscope image It can also be used in a method of extracting information, superimposing optical images, extracting a representative color in the contour from the optical image, and filling a range in the contour with the representative color. This method cannot reproduce the color faithfully microscopically, but if the observation object does not completely match due to errors in the two original images, the color can be synthesized without protruding from the outline of the observation object. Also, a color image can be synthesized by a method in which a user manually or automatically colors an image based on an optical image on an electron microscope image that is a grayscale image as a reference. In this case, the color information of the part on the optical image corresponding to the part to be colored in the electron microscope image is obtained and colored in this color. In addition, when the user manually designates, for example, a position including a color in a dropper shape on the optical image can be designated to obtain the color information. Alternatively, as described in, for example, Patent Document 3, the image synthesizing unit separates the electron microscope image into a contrast information image and a brightness information image, extracts only the contrast information image, and further contrasts the color optical image. By separating the information image and the color information image, only the color information image is extracted, and the electron microscope image composed of the extracted contrast information image and the optical image composed of the color information image can be synthesized. Alternatively, the method published on page 153 of the 52nd Annual Meeting of the Electron Microscopy Society of Japan can be used.
なお画像合成に際しては、電子顕微鏡画像の倍率と光学画像の2枚(又はそれ以上)の倍率は、同じに設定することが望ましい。この場合は、一般に光学系撮像手段12の最大倍率が電子線撮像手段11の最大倍率よりも低いことから、合成画像を得られる倍率範囲が光学倍率範囲に制限されることとなる。ただ、必ずしも同じ倍率でなくとも画像合成を利用できる。例えば光学画像をデジタルズーム等により仮想的に高倍率に拡大したり、電子顕微鏡画像を光学画像の倍率に縮小すること等により、双方の倍率を略一致させることができる。このように電子顕微鏡画像に色情報を付加するという観点からは、電子顕微鏡画像上の対応する部位の色情報が取得できる程度の鮮明さを持った光学画像であれば利用できる。もちろん、表示サイズが近い程、より鮮明で高精細な合成画像の作成に有利となるので好ましい。 In image synthesis, it is desirable to set the magnification of the electron microscope image and the magnification of two (or more) optical images to be the same. In this case, since the maximum magnification of the optical imaging unit 12 is generally lower than the maximum magnification of the electron beam imaging unit 11, the magnification range in which the composite image can be obtained is limited to the optical magnification range. However, image composition can be used even if the magnification is not necessarily the same. For example, by magnifying the optical image virtually at a high magnification by digital zoom or the like, or reducing the electron microscope image to the magnification of the optical image, both magnifications can be made substantially equal. In this way, from the viewpoint of adding color information to an electron microscope image, any optical image having such a clear degree that color information of a corresponding part on the electron microscope image can be acquired can be used. Of course, the closer the display size, the better for creating a clearer and higher-definition composite image, which is preferable.
ここで、光学画像は顕微鏡画像と同時に撮像されたものに限られず、異なるタイミングで予め取得した光学画像の画像ファイルを読み込んで着色処理に利用することもできる。 Here, the optical image is not limited to an image captured at the same time as the microscope image, and an image file of an optical image acquired in advance at different timings can be read and used for the coloring process.
なお比較モードと合成モードのファイル形式は、光学系撮像手段12で取得した光学画像ファイル、電子線撮像手段11で取得した電子顕微鏡画像ファイル、及び合成後の画像ファイル共に、ビットマップ形式やjpg等、汎用的な画像ファイル形式が好適に利用できる。
(比較モード)
Note that the file formats of the comparison mode and the synthesis mode are the bitmap format, jpg, etc. for both the optical image file acquired by the optical system imaging unit 12, the electron microscope image file acquired by the electron beam imaging unit 11, and the image file after synthesis. A general-purpose image file format can be suitably used.
(Comparison mode)
一方、比較モードは比較観察のための観察モードであり、表示手段2で電子顕微鏡画像と光学画像とを同時に、あるいは切り替えて表示する。このため表示手段2のディスプレイ部102を二画面に分割して、電子顕微鏡画像表示領域117と光学画像表示領域118を設けてもよい。図94に、表示手段2の表示例を示す。この図では、表示手段2を左右に二分割し、左側に光学画像を、右側に電子顕微鏡画像を表示している。各画像の左上には、各々の基準に従った固有の倍率が表示されている。 On the other hand, the comparison mode is an observation mode for comparative observation, and the display means 2 displays the electron microscope image and the optical image simultaneously or by switching. Therefore, the display unit 102 of the display unit 2 may be divided into two screens, and an electron microscope image display area 117 and an optical image display area 118 may be provided. FIG. 94 shows a display example of the display means 2. In this figure, the display means 2 is divided into left and right parts, an optical image is displayed on the left side, and an electron microscope image is displayed on the right side. In the upper left of each image, a unique magnification according to each criterion is displayed.
本実施の形態においては、SEM等の電子線撮像手段11とデジタルマイクロスコープ等の光学系撮像手段12の2つの観察手段を備えた装置で、両方の観察手段で同一視野範囲の観察が容易にできるように、両方の観察手段で同じ倍率、同じ視野範囲となるように、倍率を定義する。例えば一方の観察手段での観察像を撮像又は保存したときの倍率を、ユーザが他方の観察手段でも設定できるように、他方の観察手段の倍率に換算した換算倍率を表示手段2上に表示する。あるいは、観察手段が自動的に他方の観察手段の倍率を同一基準の倍率に設定するように制御させてもよい。なお倍率の統一は、いずれか一方の観察手段に合わせる他、これらと異なる基準で新たに定義された倍率を用いてもよい。 In the present embodiment, an apparatus having two observation means, that is, an electron beam imaging means 11 such as an SEM and an optical imaging means 12 such as a digital microscope, it is easy to observe the same visual field range with both observation means. The magnification is defined so that both observation means have the same magnification and the same visual field range. For example, the display unit 2 displays a conversion magnification converted to the magnification of the other observation unit so that the user can set the magnification when the observation image of one observation unit is captured or stored by the other observation unit. . Alternatively, the observation means may be controlled to automatically set the magnification of the other observation means to the same reference magnification. Note that the unification of magnifications may be performed in accordance with any one of the observation means, or a magnification newly defined based on a different standard may be used.
次に、電子線撮像手段11と光学系撮像手段12で、同一の位置、同一の傾斜角度から、同一の視野範囲の画像を取得する動作の流れを説明する。まず光学系撮像手段12において、光学ズームレンズで観察視野範囲を設定する。具体的にはユーザが、光学ズームレンズに搭載されている光学ズーム倍率調整機構であるズームリング113を回転させて光学倍率を調整する。次に光学系撮像手段12で光学画像を撮像する。 Next, the flow of operations for acquiring images in the same visual field range from the same position and the same inclination angle by the electron beam imaging means 11 and the optical system imaging means 12 will be described. First, in the optical system imaging means 12, an observation visual field range is set with an optical zoom lens. Specifically, the user adjusts the optical magnification by rotating the zoom ring 113 which is an optical zoom magnification adjusting mechanism mounted on the optical zoom lens. Next, an optical image is picked up by the optical imaging means 12.
一方で光学倍率読取手段112で、光学ズームレンズのズームリング113の回転位置を読み出す。読み出した回転位置を倍率換算手段111に送出することで、対応する光学倍率を倍率換算手段111により算出する。 On the other hand, the optical magnification reading means 112 reads the rotational position of the zoom ring 113 of the optical zoom lens. By sending the read rotation position to the magnification conversion unit 111, the corresponding optical magnification is calculated by the magnification conversion unit 111.
ここで撮像手段を、光学系撮像手段12から電子線撮像手段11に切り替える。具体的には、光学系撮像手段12の光学ズームレンズ鏡筒の位置に、電子線撮像手段11の電子レンズ鏡筒を回動手段30で移動させる。また必要に応じて表示切替手段36を操作し、表示内容や操作系を切り替える。 Here, the imaging unit is switched from the optical system imaging unit 12 to the electron beam imaging unit 11. Specifically, the rotating lens 30 moves the electron lens barrel of the electron beam imaging means 11 to the position of the optical zoom lens barrel of the optical imaging means 12. Further, the display switching means 36 is operated as necessary to switch the display contents and the operation system.
次に、一方の観察手段の倍率を拡大観察装置が内部的に認識して、自動的に他方の観察手段の倍率を制御する例では、電子顕微鏡倍率調整手段68は電子線偏向走査手段制御部55に送る偏向量を自動的に計算する。さらに電子レンズ鏡筒で、光学系撮像手段12と同じ視野範囲を自動的に観察する。 Next, in an example in which the magnification observation apparatus internally recognizes the magnification of one observation means and automatically controls the magnification of the other observation means, the electron microscope magnification adjustment means 68 is an electron beam deflection scanning means control unit. The amount of deflection sent to 55 is automatically calculated. Further, the same visual field range as that of the optical imaging unit 12 is automatically observed with the electron lens barrel.
一方、光学倍率読取手段を備えない等、表示手段2上に表示された一方の観察手段の倍率を見て、ユーザ自身が他方の観察手段の倍率を設定する場合についても説明する。まず表示手段2上に表示された光学系撮像手段12の倍率を確認する。そして表示された倍率を見て、電子顕微鏡倍率調整手段68にて、電子顕微鏡倍率を設定する。電子顕微鏡倍率調整手段68は、電子線偏向走査手段制御部55に送出すべき偏向量を計算する。これにより、電子線撮像手段11で光学系撮像手段12と同じ視野範囲を観察できる。 On the other hand, a case where the user himself / herself sets the magnification of the other observation means by looking at the magnification of one observation means displayed on the display means 2 such as not including an optical magnification reading means will be described. First, the magnification of the optical system imaging unit 12 displayed on the display unit 2 is confirmed. Then, by looking at the displayed magnification, the electron microscope magnification adjusting means 68 sets the electron microscope magnification. The electron microscope magnification adjusting unit 68 calculates the deflection amount to be sent to the electron beam deflection scanning unit control unit 55. Thereby, the same visual field range as that of the optical imaging unit 12 can be observed by the electron beam imaging unit 11.
以上のようにして、同一表示サイズの光学画像及び電子顕微鏡画像を取得できる。なお上記の例では、先に光学画像を撮像した上で電子顕微鏡画像を撮像している。これは光学系撮像手段12ではカラー画像が取得できる反面、電子線撮像手段11よりも最大倍率が一般に低いため、まず低倍率で観察視野を決定した後、より高倍率の電子線撮像手段11に切り替えて拡大画像を取得するためである。ただ、観察手段の使用順序はこれに限定されるものでなく、逆に電子顕微鏡画像を先に取得した上で、光学画像を後から取得する手順においても本発明を利用できることは言うまでもない。次に、このような手順の例を説明する。 As described above, an optical image and an electron microscope image having the same display size can be acquired. Note that in the above example, the electron microscope image is captured after the optical image is captured first. This is because the optical imaging unit 12 can obtain a color image, but since the maximum magnification is generally lower than that of the electron beam imaging unit 11, the observation field of view is first determined at a low magnification, and then the electron beam imaging unit 11 with a higher magnification is used. This is for switching to acquire an enlarged image. However, the order of use of the observation means is not limited to this, and it goes without saying that the present invention can also be used in a procedure for acquiring an electron microscope image first and then acquiring an optical image later. Next, an example of such a procedure will be described.
まず、電子レンズ鏡筒で観察視野範囲を設定する。具体的には、電子顕微鏡倍率調整手段68で倍率を設定して、電子顕微鏡画像を撮像する。一方で電子顕微鏡倍率読み取り手段により、撮像した電子顕微鏡画像の電子顕微鏡倍率を算出する。 First, an observation visual field range is set with an electron lens barrel. Specifically, the magnification is set by the electron microscope magnification adjusting means 68 and an electron microscope image is taken. On the other hand, the electron microscope magnification reading means calculates the electron microscope magnification of the captured electron microscope image.
次に、観察像を電子線撮像手段11から光学系撮像手段12に切り替える。具体的には、電子レンズ鏡筒の位置に光学ズームレンズを回動手段30で移動させる。 Next, the observation image is switched from the electron beam imaging unit 11 to the optical system imaging unit 12. Specifically, the optical zoom lens is moved by the rotating means 30 to the position of the electronic lens barrel.
ここで、一方の観察手段の倍率を拡大観察装置が内部的に認識して、自動的に他方の観察手段の倍率を制御する場合は、コントローラ1の倍率換算手段111は同一表示サイズとなるよう光学画像の換算倍率を演算する。例えば光学系撮像手段12が電動式の光学倍率読取手段112を備えている場合は、該光学倍率調整手段95に送出する回転信号を計算する。これに従い、光学系撮像手段12で電子線撮像手段11と同じ視野範囲を観察できる。 Here, when the magnification observation apparatus recognizes the magnification of one observation means internally and automatically controls the magnification of the other observation means, the magnification conversion means 111 of the controller 1 has the same display size. The conversion magnification of the optical image is calculated. For example, when the optical system imaging unit 12 includes an electric optical magnification reading unit 112, a rotation signal to be sent to the optical magnification adjustment unit 95 is calculated. Accordingly, the same visual field range as that of the electron beam imaging unit 11 can be observed by the optical imaging unit 12.
また一方で、表示手段2上に表示された一方の観察手段の倍率を見て、ユーザ自身が他方の観察手段の倍率を設定する例では、表示手段2上に表示された電子顕微鏡倍率を確認する。次に表示された倍率とるように、ズームリング113にて、光学ズームレンズの倍率を設定する。さらに電子レンズ鏡筒で光学系撮像手段12と同じ視野範囲を観察する。 On the other hand, in the example in which the user himself / herself sets the magnification of the other observation means by looking at the magnification of one observation means displayed on the display means 2, the electron microscope magnification displayed on the display means 2 is confirmed. To do. Next, the magnification of the optical zoom lens is set by the zoom ring 113 so as to obtain the displayed magnification. Further, the same visual field range as that of the optical imaging means 12 is observed with the electron lens barrel.
なお表示手段2上に表示される、光学倍率と電子顕微鏡倍率は、いずれか一方のみを表示させてもいいし、両方の倍率を表示させてもよい。またこれらの倍率を常時表示させる他、画像撮像時や倍率変更時等必要なタイミングでのみ表示させてもよい。
(リアルタイム観察)
Note that only one of the optical magnification and the electron microscope magnification displayed on the display means 2 may be displayed, or both magnifications may be displayed. In addition to always displaying these magnifications, they may be displayed only at a necessary timing such as when an image is taken or when the magnification is changed.
(Real time observation)
さらにこの拡大観察装置は、観察手段でリアルタイムに画像を簡易的に取得し、表示手段2に表示される画像を逐次更新するリアルタイム観察(ライブ画像又は動画ともいう)と、所望の視野にて高精細な画像を撮像し、得られた高精細画像を表示する撮像(静止画ともいう)を切り替え可能としている。 Furthermore, this magnified observation device can easily acquire an image in real time by the observation means, and can perform real-time observation (also referred to as a live image or a moving image) in which the images displayed on the display means 2 are sequentially updated. It is possible to switch between imaging (also referred to as a still image) for capturing a fine image and displaying the obtained high-definition image.
拡大観察装置は、観察手段でリアルタイムに画像を簡易的に取得し、表示手段2に表示される画像を逐次更新する。この状態では、視野や像観察条件の変更に応じて表示手段2の表示内容が変化するため、便宜的に動画表示と呼ぶ。そしてユーザが所望の視野、像観察条件に調整して高精細な画像を撮像すると、得られた高精細画像が表示手段2上に表示される。この状態では、表示手段2の表示内容は更新されない静止画表示となる。動画表示と静止画表示は、適宜切り替えることが可能である。
(簡易画像)
The magnifying observation apparatus simply acquires an image in real time by the observation unit, and sequentially updates the image displayed on the display unit 2. In this state, the display content of the display means 2 changes according to changes in the field of view and image observation conditions, and is therefore referred to as moving image display for convenience. When the user picks up a high-definition image by adjusting to a desired field of view and image observation conditions, the obtained high-definition image is displayed on the display means 2. In this state, the display content of the display means 2 is a still image display that is not updated. The moving image display and the still image display can be switched as appropriate.
(Simple image)
なお、リアルタイム観察において表示手段2で表示される画像を逐次更新する場合は、画像取得に要する時間を短縮化するため、撮像を簡易的に行う簡易画像を取得、表示する。簡易画像を得るには、例えば撮像時のフレームレートを上げることが挙げられる。通常、電子線撮像手段11で高精細な画像を描画するには、一画像あたり30秒〜1分間必要になる。さらに一枚の画像ではS/N比が悪いため、通常の撮像時には一画像1/4秒程度のフレームレートで10画像以上取得して、平均をかけて表示している。したがって、一画像を得るには2秒以上かかることになる。印刷用の詳細な観察像に至っては30秒以上かかることもある。そこで本実施の形態では、平均をかける枚数を8枚や4枚に少なくしたり、試料に対する電子線の走査範囲を狭くする等の制限をかけたり、走査を間引く等の処理によってフレームレートを上げて、画像を取得するまでの時間を短縮している。
(状態表示手段121)
In addition, when sequentially updating the image displayed on the display unit 2 in real-time observation, in order to shorten the time required for image acquisition, a simple image that is simply captured is acquired and displayed. In order to obtain a simple image, for example, the frame rate at the time of imaging can be increased. Usually, in order to draw a high-definition image by the electron beam imaging means 11, it takes 30 seconds to 1 minute per image. Furthermore, since one image has a poor S / N ratio, at the time of normal imaging, 10 images or more are acquired at a frame rate of about 1/4 second per image, and the average is displayed. Therefore, it takes 2 seconds or more to obtain one image. A detailed observation image for printing may take 30 seconds or more. Therefore, in the present embodiment, the frame rate is increased by processing such as reducing the number of averages to 8 or 4, limiting the scanning range of the electron beam with respect to the sample, or thinning the scanning. Thus, the time until image acquisition is shortened.
(Status display means 121)
また表示手段2上に、動画表示と静止画表示のいずれの状態であるかを区別するための状態表示手段121を設けてもよい。例えば動画表示から静止画表示に切り替わると、倍率を点滅表示させることで、ユーザは現在の状態が動画表示か静止画表示のいずれであるかを視覚的に容易に区別できる。また図95に示すように、テキスト表示で「動画」、「静止画」等と表示させてもよい。この方法であれば拡大観察装置の操作に詳しくない初心者ユーザでも混乱無く状態を判別できる。 Further, on the display unit 2, a state display unit 121 for distinguishing between the moving image display and the still image display may be provided. For example, when switching from moving image display to still image display, the user can easily visually distinguish whether the current state is moving image display or still image display by blinking the magnification. As shown in FIG. 95, “moving image”, “still image”, etc. may be displayed in text display. With this method, even a novice user who is not familiar with the operation of the magnification observation apparatus can determine the state without confusion.
また、高精細画像の撮像有無に拘わらず、現在選択中の観察手段で取得した画像を動画表示とし、非選択の観察手段に関しては静止画表示とすることもできる。静止画表示される画像は、観察手段をOFF又は切り替える時点で取得した画像、すなわち該観察手段で最後に取得した画像等をメモリで保持して表示させることができる。この構成は、複数の観察手段を同時に使用できない、いずれか選択した観察手段のみを操作可能な場合には好適となる。特に、複数の観察手段で取得した画像を一画面で同時に表示する場合は、動画表示されている画像が現在選択されていること、及び静止画表示されている画像が現在非選択であること、を把握できる。例えば図94の例では、表示手段2の左側に表示される光学画像が動画表示されており、右側に表示される電子顕微鏡画像が静止画表示されている。このため、現在操作可能な観察手段がいずれであるかを、速やかに把握できる。 In addition, regardless of whether a high-definition image is captured, an image acquired by the currently selected observation unit can be displayed as a moving image, and a non-selected observation unit can be displayed as a still image. As an image displayed as a still image, an image acquired when the observation unit is turned off or switched, that is, an image acquired last by the observation unit or the like can be held and displayed in a memory. This configuration is suitable when a plurality of observation means cannot be used simultaneously and only one of the selected observation means can be operated. In particular, when displaying images acquired by a plurality of observation means simultaneously on one screen, the image displayed as a moving image is currently selected, and the image displayed as a still image is currently unselected, Can be grasped. For example, in the example of FIG. 94, the optical image displayed on the left side of the display unit 2 is displayed as a moving image, and the electron microscope image displayed on the right side is displayed as a still image. For this reason, it is possible to quickly grasp which observation means is currently operable.
なお光学系撮像手段と電子線撮像手段の両方の画像を、同時に動画として表示させてもよい。この場合、光学系撮像手段又は電子線撮像手段のいずれか一方の拡大倍率を変化させたとき、その倍率変化に連動させて、他方の電子線撮像手段又は光学系撮像手段の倍率を変更させることもできる。
(非選択表示手段122)
In addition, you may display the image of both an optical system imaging means and an electron beam imaging means simultaneously as a moving image. In this case, when the magnification of either the optical system imaging unit or the electron beam imaging unit is changed, the magnification of the other electron beam imaging unit or the optical system imaging unit is changed in conjunction with the change in the magnification. You can also.
(Non-selection display means 122)
また非選択の観察手段については、表示手段2上で表示されている画像を選択できないことを示す非選択表示手段122を設けてもよい。例えば、非選択の観察手段に関する画像を、表示手段2上でグレーアウトさせたり、網掛けで表示させたり、鍵等のアイコンやマークを表示させる等により、現在は該画像を操作できないことをユーザに視覚的に示すことができる。またこのような非選択表示は、観察手段を切り替えて選択状態とすることで自動的に解除される。これにより、いずれか一の観察手段のみを操作可能な態様においては、非選択の観察手段に関する画像の操作ができないことでユーザが混乱しないよう、告知することができるので、操作性が向上する。 As for the non-selection observation unit, a non-selection display unit 122 that indicates that the image displayed on the display unit 2 cannot be selected may be provided. For example, an image relating to the non-selected observation means is grayed out on the display means 2 or is displayed with shading, an icon or a mark such as a key is displayed, and the like is displayed to the user. Can be shown visually. Such non-selection display is automatically canceled by switching the observation means to the selected state. Thereby, in the aspect which can operate only any one observation means, since it can notify that a user is not confused by not being able to operate the image regarding a non-selection observation means, operativity improves.
また一方の観察手段で画像を撮影した後、他方の観察手段に切り替える際、元の観察手段で撮影した画像は静止画として表示し続けても良いし、表示をOFFとすることもできる。本実施の形態では、表示手段2の画面を2分割して、一方が観察中(動画)の際は、他方の画像は観察手段を切り替えた時点での静止画を表示するように構成している。これにより、観察手段を切り替えて、画像のデータ処理等の負荷を軽減し効率よく操作できる。ただ、両方の画像を常時動画として表示し続けるよう構成してもよいことはいうまでもない。
(換算倍率表示手段123)
In addition, when an image is captured by one observation unit and then switched to the other observation unit, the image captured by the original observation unit may be continuously displayed as a still image, or the display may be turned off. In the present embodiment, the screen of the display means 2 is divided into two, and when one is under observation (moving image), the other image is configured to display a still image at the time when the observation means is switched. Yes. Thereby, the observation means can be switched to reduce the load of image data processing and the like and to operate efficiently. However, it goes without saying that both images may be continuously displayed as moving images.
(Conversion magnification display means 123)
表示手段2上には、現在表示されている画像の倍率が表示される。動画表示においては、その時点で表示中の画像のリアルタイムの倍率を、また静止画表示においては表示中の静止画の倍率を、各々表示する。さらに換算倍率表示手段123として、表示中の画像の倍率決定基準に従って、該画像を取得した観察手段と異なる観察手段で画像を取得する場合の倍率に換算した倍率を表示することもできる。また、他方の観察手段での倍率決定基準に従って倍率を換算したり、別の基準を用いて倍率を決定してもよい。すなわち、異なる観察手段で取得した画像を統一的な倍率で表示させるものである。また換算倍率表示手段123は、固有の倍率と換算倍率を併記して表示させることもできる。さらに換算倍率表示手段123は、換算倍率に一方の観察手段を設定不可能な場合は、設定可能な倍率の内で該換算倍率と最も近い倍率を表示することもできる。
(予定倍率表示手段124)
On the display means 2, the magnification of the currently displayed image is displayed. In the moving image display, the real-time magnification of the image currently displayed is displayed, and in the still image display, the magnification of the still image being displayed is displayed. Further, the converted magnification display means 123 can display a magnification converted into a magnification when an image is acquired by an observation means different from the observation means that acquired the image, in accordance with the magnification determination standard of the image being displayed. Further, the magnification may be converted according to the magnification determination standard of the other observation means, or the magnification may be determined using another standard. That is, images acquired by different observation means are displayed at a uniform magnification. The conversion magnification display means 123 can also display the specific magnification and the conversion magnification together. Further, when one observation unit cannot be set as the conversion magnification, the conversion magnification display unit 123 can display a magnification closest to the conversion magnification among the settable magnifications.
(Schedule magnification display means 124)
さらに、現在表示中の画像の倍率表示に加え、将来適用される倍率を表示する予定倍率表示手段124を設けてもよい。例えば、比較観察においては異なる観察手段で同一表示サイズの画像を取得する必要がある。このため、一方の画像で設定された倍率と同一の換算倍率で、他方の観察手段の画像を手動で、あるいは自動的に取得するための、目標となる倍率を予定倍率として、表示手段2上に表示させる。この例を図95に基づいて説明する。 Further, in addition to the magnification display of the image currently being displayed, planned magnification display means 124 for displaying a magnification to be applied in the future may be provided. For example, in comparative observation, it is necessary to acquire images having the same display size by different observation means. For this reason, on the display means 2, the target magnification for obtaining the image of the other observation means manually or automatically at the same conversion magnification as the magnification set for one image is set as the scheduled magnification. To display. This example will be described with reference to FIG.
この図では、図94と同様、表示手段2を左右に二分割し、左側の光学画像表示領域118に動画表示で光学画像を、右側の電子顕微鏡画像表示領域117に静止画表示で電子顕微鏡画像を、各々固有の倍率と共に表示している。図95の例では、さらに静止画である電子顕微鏡画像に、予定倍率表示手段124を付加している。すなわち、動画表示された光学画像の倍率(図95では800倍)と、同一の換算倍率(800倍)を予定倍率として、電子顕微鏡画像表示領域117の右上に設けた予定倍率表示手段124に表示している。ユーザは、観察手段10を光学系撮像手段12から電子線撮像手段11に切り替えた後、この予定倍率となるよう、電子顕微鏡画像の撮像条件を設定、撮像を行う。あるいは、後述するように自動で撮像条件を設定したり、さらには撮像や表示、保存等も適宜自動化することもできる。
(倍率判定手段119)
In this figure, as in FIG. 94, the display means 2 is divided into left and right parts, an optical image is displayed as a moving image in the left optical image display area 118, and an electron microscope image is displayed as a still image in the right electron microscope image display area 117. Are displayed together with their own magnifications. In the example of FIG. 95, the planned magnification display means 124 is further added to the electron microscope image that is a still image. In other words, the magnification of the optical image displayed as a moving image (800 in FIG. 95) and the same conversion magnification (800) are set as the planned magnification and displayed on the planned magnification display means 124 provided at the upper right of the electron microscope image display area 117. is doing. After switching the observation unit 10 from the optical system imaging unit 12 to the electron beam imaging unit 11, the user sets the imaging condition of the electron microscope image and performs imaging so that the planned magnification is obtained. Alternatively, as described later, the imaging conditions can be automatically set, and further, imaging, display, storage, and the like can be automatically automated.
(Magnification determination means 119)
さらに拡大観察装置は、光学系撮像手段12と電子線撮像手段11とを同一の換算倍率に設定できるかどうかを判定する倍率判定手段119を備えることができる。倍率判定手段119は、例えば倍率換算手段111に実現させる。本実施の形態では、倍率換算手段111を構成するMPUが倍率判定手段119の機能も果たす。例えば、光学倍率調整手段95で調整可能な光学倍率範囲と電子顕微鏡倍率調整手段68で調整可能な電子顕微鏡倍率範囲とが、換算倍率において重複している場合は、同一表示サイズで表示させることができ、比較観察に有利となる。この場合に倍率判定手段119が、現在動画表示で観察中の画像に設定された倍率に、他方の観察手段を換算倍率で設定可能かどうかを判定し、その判定結果を判定告知手段125で告知する。
(判定告知手段125)
Furthermore, the magnification observation apparatus can include a magnification determination unit 119 that determines whether the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 can be set to the same conversion magnification. The magnification determination unit 119 is realized by the magnification conversion unit 111, for example. In the present embodiment, the MPU constituting the magnification conversion unit 111 also functions as the magnification determination unit 119. For example, when the optical magnification range that can be adjusted by the optical magnification adjusting means 95 and the electron microscope magnification range that can be adjusted by the electron microscope magnification adjusting means 68 are overlapped in the conversion magnification, they can be displayed in the same display size. This is advantageous for comparative observation. In this case, the magnification determination means 119 determines whether the other observation means can be set with the conversion magnification to the magnification set for the currently observed image in the moving image display, and the determination result is notified by the determination notification means 125. To do.
(Judgment notification means 125)
例えば他方の観察手段で設定可能な場合に、該他方の観察手段の表示領域において、「OK」や「○」といった文字、記号等を表示したり、図95に示すように予定倍率表示手段124の枠を太線で表示したり、二重枠やハイライト、点滅表示等を単独、組み合わせて使用したり、あるいは一方の動画表示された表示領域において倍率を青色で表示、あるいは倍率の背景を青色に着色することができる。これによりユーザは、同一表示サイズでの観察が可能であることを容易に把握できるので、観察手段を切り替えた後、該倍率での観察を行えるように設定作業等を進めることができる。 For example, when setting is possible with the other observation means, characters, symbols, etc. such as “OK” and “◯” are displayed in the display area of the other observation means, or the planned magnification display means 124 is shown in FIG. The frame is displayed with a thick line, the double frame, highlight, blinking display, etc. are used alone or in combination, or the magnification is displayed in blue in the display area of one movie, or the magnification background is blue Can be colored. As a result, the user can easily grasp that the observation with the same display size is possible, and thus the setting operation or the like can be advanced so that the observation with the magnification can be performed after switching the observation means.
さらに判定告知手段125は、一方の観察手段で観察中に、同じ表示サイズとなる換算倍率に他方の観察手段の倍率を設定することが不可能と判定された場合に、設定不可能な旨を表示する警告機能を備えることもできる。具体的には、倍率判定手段119による判定結果が、倍率設定不可能であった場合に、該他方の観察手段の表示領域において、換算倍率表示手段123を赤色で表示したり、「×」や「−」、「倍率設定不可」等の文字や記号を表示したり、警告音を発したり、表示領域自体をグレーアウトや網掛けで表示したり、選択不可能とする。このようにしてユーザは、倍率を変更している内に、光学顕微鏡倍率範囲と電子顕微鏡倍率範囲との重複範囲を外れてしまっても、同一表示サイズでの観察が不可能となったことを認識できるので、設定可能な判定結果が得られるよう他の倍率に変更する等の対応を採ることができる。このように判定告知手段125は、倍率判定手段119の判定結果に応じて他の表示と区別できる各種の装飾方法が適宜利用できる。また、上述した図76に示すゲージ状の倍率範囲表示手段126と併用することで、現在の倍率が重複範囲に対してどの位置にあるかを視覚的に把握できるので、一層好ましい。
(誘導手段120)
Further, the determination notifying means 125 indicates that the setting cannot be made when it is determined that the magnification of the other observation means cannot be set to the conversion magnification having the same display size during observation by one observation means. A warning function to display can also be provided. Specifically, when the determination result by the magnification determination unit 119 indicates that the magnification cannot be set, the conversion magnification display unit 123 is displayed in red in the display area of the other observation unit, or “×” Characters and symbols such as “−” and “magnification cannot be set” are displayed, a warning sound is generated, the display area itself is displayed in grayout or shaded, and selection is impossible. In this way, even if the user changes the magnification, even if the overlapping range of the optical microscope magnification range and the electron microscope magnification range is deviated, it is impossible to observe with the same display size. Since it can be recognized, it is possible to take measures such as changing to another magnification so as to obtain a settable determination result. As described above, the determination notification unit 125 can appropriately use various decoration methods that can be distinguished from other displays according to the determination result of the magnification determination unit 119. Further, it is more preferable to use in combination with the gauge-shaped magnification range display means 126 shown in FIG.
(Guidance means 120)
さらに他方の観察手段を換算倍率に設定することが不可能と判定された場合に、設定可能な倍率に変更するよう促す誘導手段120を備えることもできる。例えば、メッセージ表示や音声ガイダンスを用いて、ユーザに対して双方の観察手段で設定可能な倍率に変更するように、倍率変更操作を促す。また誘導すべき内容は、単に倍率を表示する他、該倍率に設定するために必要な操作やパラメータ設定まで指示することもできる。この方法は、特に倍率設定のための操作に不慣れな初心者ユーザに対して有効となる。 Furthermore, when it is determined that it is impossible to set the other observation means to the conversion magnification, a guidance means 120 that prompts the user to change to a settable magnification can be provided. For example, using a message display or voice guidance, the user is prompted to change the magnification to a magnification that can be set by both observation means. In addition, the contents to be guided can be instructed up to operations and parameter settings necessary for setting the magnification in addition to simply displaying the magnification. This method is particularly effective for a novice user who is unfamiliar with the operation for setting the magnification.
また倍率判定手段119で倍率設定不可能と判定された場合に、設定可能な倍率の内で該換算倍率と最も近い倍率を換算倍率表示手段123に表示させることもできる。この場合、換算倍率表示手段123は、設定可能と判定した場合はそのまま換算倍率を表示し、設定不可能と判定した場合は、設定可能な近い倍率を、各々表示する。さらに、単に倍率を表示するのみに止まらず、換算倍率表示手段123で表示する換算倍率に、観察手段の倍率調整手段を設定したり、画像の取得、保存等を自動的に行うよう構成してもよい。例えば、観察手段を切り替えるタイミングで、これをトリガとして倍率設定を実行する。このような自動化によって、比較観察や画像合成に際してユーザの設定作業を省力化した使い易い拡大観察装置が実現できる。 In addition, when it is determined by the magnification determination unit 119 that the magnification cannot be set, a magnification closest to the conversion magnification among the settable magnifications can be displayed on the conversion magnification display unit 123. In this case, the conversion magnification display unit 123 displays the conversion magnification as it is when it is determined that it can be set, and displays the closest magnification that can be set when it is determined that it cannot be set. Furthermore, it is configured not only to simply display the magnification, but also to set the magnification adjustment means of the observation means to the conversion magnification displayed by the conversion magnification display means 123, or to automatically acquire, save, etc. the image. Also good. For example, magnification setting is executed using this as a trigger at the timing of switching the observation means. By such automation, it is possible to realize an easy-to-use magnifying observation apparatus that saves the user's setting work during comparative observation and image synthesis.
なお、上記の例では換算倍率表示手段が、換算倍率を表示手段上に表示させているが、換算倍率の表示は、ON/OFFすなわち表示状態と非表示状態とを切り替えることも可能である。また換算倍率の表示をしない場合でも、表示倍率を設定可能な一番近い倍率として自動的に表示させることが可能である。 In the above example, the conversion magnification display means displays the conversion magnification on the display means. However, the conversion magnification display can be switched between ON / OFF, that is, a display state and a non-display state. Even when the conversion magnification is not displayed, it can be automatically displayed as the closest magnification that can be set.
また予定倍率表示手段124には、観察手段を切り替えた際に適用される、あるいは適用すべき倍率が常に表示されている。なお図95の例では、静止画表示される表示領域のみに予定倍率表示手段124を設けているが、これに限らず、例えば動画表示される表示領域にも予定倍率表示手段を設けてもよい。この場合は、換算倍率表示手段と同じ倍率が予定倍率表示手段に表示されることになる。 The planned magnification display means 124 always displays a magnification that is applied or should be applied when the observation means is switched. In the example of FIG. 95, the planned magnification display means 124 is provided only in the display area where still images are displayed. However, the present invention is not limited to this. For example, the planned magnification display means may also be provided in the display area where videos are displayed. . In this case, the same magnification as the conversion magnification display means is displayed on the scheduled magnification display means.
いずれの倍率基準に合致させるかは、先に使用した観察手段の基準を用いることが好ましい。一般には上述の通り、まず光学画像を用いて広視野範囲の中から目標を定め、電子顕微鏡画像で精細な情報を得ることが多い。このため光学画像の基準に合わせて、倍率を統一的に表示することで、ユーザは混乱無く同一表示サイズの画像を統一された倍率表示にて取得できる。勿論、ユーザが指定した観察手段の基準を利用したり、他の基準を利用することも可能であることは言うまでもない。
(判定告知手段125が警告を発するタイミング)
It is preferable to use the standard of the observation means used previously to determine which magnification standard to match. In general, as described above, in many cases, first, a target is set from a wide field of view using an optical image, and fine information is obtained with an electron microscope image. For this reason, by uniformly displaying the magnification according to the reference of the optical image, the user can acquire an image of the same display size with a unified magnification display without any confusion. Of course, it goes without saying that it is possible to use the standard of the observation means designated by the user or other standards.
(Timing when the judgment notification means 125 issues a warning)
また、判定告知手段125がユーザに対して警告や確認を発するタイミングは、観察中常時、すなわち画像の倍率が重複範囲を外れた時点で速やかに行う他、必要なタイミングで発することもできる。 Further, the timing at which the determination notification unit 125 issues a warning or confirmation to the user is not limited to being performed at all times during observation, that is, when the image magnification is out of the overlapping range, and can also be issued at a necessary timing.
例えば観察中の倍率を変更した結果、重複範囲外となった場合に、直ちに告知するのみならず、画像の取得時や保存時といった重要な局面でのみ、確認の意味を込めて警告を発するよう構成することができる。または観察手段を切り替える際や、倍率調整手段で倍率を設定した際、等のタイミングで行ってもよい。また、いずれか一のタイミングに限られず、複数のタイミングで判定告知手段125は通知を発するように構成してもよい。
(判定告知手段125による警告の内容)
For example, if you change the magnification during observation and are out of the overlapping range, not only immediately notify, but also warn you with the meaning of confirmation only in important situations such as when acquiring or saving images Can be configured. Alternatively, the timing may be changed when the observation unit is switched or when the magnification is set by the magnification adjustment unit. Moreover, it is not restricted to any one timing, The determination notification means 125 may be configured to issue a notification at a plurality of timings.
(Content of warning by judgment notification means 125)
また、判定告知手段125が発する警告の例としては、例えば倍率が重複範囲を外れているため、他方の観察手段で同一の換算倍率での観察ができないことを通知したり、又は現在の倍率では重複倍率を外れているものの、このまま処理を続行するか中止するかの判断を促すダイヤログを表示すること、等が挙げられる。あるいは、現在設定されている倍率は重複範囲を外れているが、他方の観察手段に切り替えた際の倍率を、(A)設定可能な倍率の内最も近い倍率に設定するか、(B)前回の観察で設定した倍率を使用するか、(C)処理を中止するか、の選択を促すダイヤログを表示させてもよい。あるいはまた、現在の倍率では重複範囲を外れているが、他方の観察手段に切り替えた際の倍率を、(A)設定可能な最も近い倍率に設定するか、(B)処理を中止するか、を選択させるダイヤログを表示させてもよい。さらには、現在の倍率では重複範囲を外れているが、他方の観察手段に切り替えた際の倍率を、(A)前回の観察倍率に設定するか、(B)処理を中止するか、を確認選択させるダイヤログを表示させることもできる。 Further, as an example of the warning issued by the determination notification means 125, for example, the magnification is out of the overlapping range, so that the other observation means cannot be observed with the same conversion magnification, or the current magnification is Displaying a dialog that prompts the user to decide whether to continue or cancel the process, although the overlap magnification is not satisfied. Alternatively, the currently set magnification is out of the overlapping range, but the magnification when switching to the other observation means is set to (A) the closest possible magnification, or (B) the previous time A dialog prompting selection of whether to use the magnification set in the observation of (C) or to cancel the processing may be displayed. Alternatively, although the current magnification is out of the overlapping range, the magnification at the time of switching to the other observation means is set to (A) the closest settable magnification, or (B) the processing is stopped, A dialog for selecting may be displayed. Furthermore, although the current magnification is out of the overlapping range, it is confirmed whether the magnification when switching to the other observation means is set to (A) the previous observation magnification or (B) the processing is stopped. A dialog to be selected can also be displayed.
一方、このような警告を行う方法としては、例えば図27のコンピュータにインストールされ、表示手段2に表示されて操作される拡大観察装置操作プログラム上に、ダイヤログ画面を表示して確認や選択を促す方法や、同じく表示手段2に表示されているプログラム上に、判定告知手段125として予め専用のメッセージ領域やコメント領域を設けておき、この部分に該当するメッセージ等を表示して告知する方法等が利用できる。 On the other hand, as a method of giving such a warning, for example, a dialog screen is displayed on a magnification observation apparatus operation program that is installed in the computer of FIG. A method for prompting, a method in which a dedicated message area or comment area is provided in advance as the determination notification means 125 on the program displayed on the display means 2, and a message corresponding to this part is displayed and notified. Is available.
また、上記の告知に従い、ユーザが倍率を変更した結果、観察中の倍率が重複範囲内となった場合にも、その旨の判定告知手段125で告知を行うことができる。その告知のタイミングとしては、例えば倍率が重複範囲外から範囲内に切り替わった時点で速やかに告知する。また上述のように、一方の画像の撮影時、保存時や観察手段の切り替え時等のタイミングで告知してもよい。告知の方法としては、例えば重複範囲内の倍率になった時点で、換算倍率表示手段123の書式を変更する。具体的には、倍率の表示色や背景色を赤色から青色に変更したり、網掛けやグレーアウトを解除する。または、プログラム上で撮影ボタンや保存ボタンを、選択禁止状態やグレーアウトを解除して選択や押下等の操作が可能なアクティブ状態に復帰させる。あるいは、重複範囲内で同倍率での撮像画可能になったことを示すメッセージを、ダイヤログや専用のコメント領域で表示する。このようにして、同一表示サイズでの撮像が可能な状態に切り替わったことを、判定告知手段125により必要なタイミングでユーザに告知できるので、ユーザは比較観察の可否を速やかに把握することができる優れた操作環境が得られる。 Further, even when the magnification under observation is within the overlapping range as a result of the user changing the magnification according to the above notification, the determination notification means 125 can notify the fact. As the notification timing, for example, the notification is promptly made when the magnification is switched from outside the overlapping range to within the range. Further, as described above, the notification may be made at the timing such as when one image is captured, stored, or when the observation means is switched. As a notification method, for example, the format of the conversion magnification display means 123 is changed when the magnification is within the overlapping range. Specifically, the magnification display color or background color is changed from red to blue, or shading or grayout is canceled. Alternatively, the shooting button and the save button on the program are returned to an active state in which an operation such as selection or pressing can be performed by canceling the selection prohibited state or grayout. Alternatively, a message indicating that it is possible to capture images at the same magnification within the overlapping range is displayed in a dialog or a dedicated comment area. In this way, the determination notifying unit 125 can notify the user that the image has been switched to a state where imaging with the same display size is possible, so that the user can quickly grasp whether comparative observation is possible. An excellent operating environment can be obtained.
このように拡大観察装置は、内部空間で減圧可能な試料室と、第一の観察手段として、試料室内の電子顕微鏡画像を取得するための電子線撮像手段11と、この電子線撮像手段11で取得される電子顕微鏡画像の電子顕微鏡倍率を調整するための電子顕微鏡倍率調整手段と、第二の観察手段として、試料室内の光学画像を取得可能な光学系撮像手段12と、この光学系撮像手段12で取得される光学画像の倍率であって、電子顕微鏡倍率と異なる基準で決定される光学倍率を調整するための光学倍率調整手段と、電子線撮像手段11で取得された電子顕微鏡画像と光学系撮像手段12で取得された光学画像とを切り替えて、又は同時に表示するための表示手段2と、観察モードとして、表示手段2で電子顕微鏡画像と光学画像とを比較観察可能な比較モードと、電子顕微鏡画像と光学画像とを合成した合成画像を表示可能な合成モードを選択可能なモード選択手段110と、電子線撮像手段11又は光学系撮像手段12のいずれか一方で取得された画像の倍率を認識し、該画像と略同一の表示サイズの画像を他方の観察手段で取得するための倍率を、他方の観察手段の基準に基づく倍率に換算するための倍率換算手段111とを備え、比較モード又は合成モードにおいて、電子線撮像手段11又は光学系撮像手段12のいずれか一方で取得された画像を表示手段2に表示すると共に、該画像と略同一のサイズで他方の観察手段で画像を取得するための倍率を、倍率換算手段111で換算し、該換算倍率、又は該換算倍率に設定不可能な場合は、設定可能な倍率の内で該換算倍率と最も近い倍率を表示手段2に表示可能に構成している。これにより、使用する観察手段に依らず統一的な倍率で表示できるので、同一表示サイズの画像を比較する比較観察や、画像を合成した合成画像を得る合成モードに際して、同一表示サイズの画像を取得し易くできる。 As described above, the magnification observation apparatus includes a sample chamber that can be decompressed in the internal space, an electron beam imaging unit 11 for acquiring an electron microscope image in the sample chamber, and the electron beam imaging unit 11 as a first observation unit. Electron microscope magnification adjusting means for adjusting the electron microscope magnification of the acquired electron microscope image, optical system imaging means 12 capable of acquiring an optical image in the sample chamber as the second observation means, and this optical system imaging means 12 is an optical magnification obtained by the optical magnification adjustment means for adjusting the optical magnification determined by a reference different from the magnification of the electron microscope, and the electron microscope image obtained by the electron beam imaging means 11 and the optical image. The display means 2 for switching or simultaneously displaying the optical image acquired by the system imaging means 12 and the observation means can be used for comparative observation of the electron microscope image and the optical image as the observation mode. A mode selection unit 110 capable of selecting a combination mode capable of displaying a comparison mode, a combined image obtained by combining an electron microscope image and an optical image, and the electron beam imaging unit 11 or the optical system imaging unit 12 Magnification conversion means 111 for recognizing the magnification of the obtained image and converting the magnification for obtaining an image having a display size substantially the same as the image with the other observation means to the magnification based on the reference of the other observation means In the comparison mode or the synthesis mode, the image acquired by either the electron beam imaging unit 11 or the optical system imaging unit 12 is displayed on the display unit 2, and the other image having the same size as the image is displayed. When the magnification for obtaining an image by the observation means is converted by the magnification conversion means 111 and the conversion magnification or the conversion magnification cannot be set, the conversion magnification and the maximum magnification are set out of the settable magnifications. Is capable of displaying close magnification on the display means 2. As a result, images can be displayed at a uniform magnification regardless of the observation means used, so that images with the same display size can be acquired for comparative observations that compare images with the same display size and for a composite mode that combines images. Easy to do.
なお、比較モードにおいては、電子顕微鏡画像と光学画像の倍率を同一に合わせることが好ましく、このため倍率換算手段で、電子線撮像手段11又は光学系撮像手段12のいずれか一方で取得された画像の倍率を、他方の観察手段で取得した場合の倍率に換算している。ただ、対比観察は必ずしも完全に同一の倍率や視野に合わせる必要はなく、観察の用途や目的に応じてユーザが適宜選択する。同様に、合成モードにおいても、電子顕微鏡画像と光学画像の倍率を同一に合わせることは必ずしも必須でなく、異なる倍率であっても画像合成は可能である。特に電子顕微鏡画像が高倍率で、光学画像が低倍率の場合は、視野の狭い電子顕微鏡画像の輝度情報や輪郭情報に、視野の広い光学画像中から対応する領域の色情報を抽出して、拡大或いは引き延ばして合成すると、色情報が若干ぼけるものの、実用上は問題なく利用できる。このように、合成する画像の倍率が一致しないことで多少の画質低下が生じるとしても、問題なく使用できるレベルで画像合成を行うことは可能である。このため、倍率換算手段で換算された電子顕微鏡画像の倍率と対応する換算倍率に、光学系撮像手段12を設定可能かどうかを判定するのみならず、倍率判定手段はこの換算倍率を基準とする合成可能な所定範囲の倍率に、光学系撮像手段12を設定可能かどうかを判定することもできる。ここで合成可能な所定範囲の倍率とは、求められる合成画像の精度に依存するが、例えば倍率差が20倍以下であれば、実用上は問題のない合成画像が得られる。また、上記と逆に、高倍率の光学画像と、低倍率の電子顕微鏡画像とを合成することも理論的には可能であるが、この場合は合成画像の品質が低下するので、上述の通り、倍率の一致しない画像同士の画像合成は、電子顕微鏡画像が光学画像よりも高倍率の場合に適用することが好ましい。
(傾斜観察)
In the comparison mode, it is preferable to match the magnifications of the electron microscope image and the optical image to the same. Therefore, an image acquired by either the electron beam imaging unit 11 or the optical system imaging unit 12 by the magnification conversion unit. Is converted into a magnification when acquired by the other observation means. However, the contrast observation does not necessarily have to be completely matched to the same magnification and field of view, and is appropriately selected by the user according to the purpose and purpose of observation. Similarly, in the synthesis mode, it is not always essential to match the magnifications of the electron microscope image and the optical image, and image synthesis is possible even at different magnifications. Especially when the electron microscope image has a high magnification and the optical image has a low magnification, the color information of the corresponding region is extracted from the optical image with a wide field of view to the luminance information and contour information of the electron microscope image with a narrow field of view, When combined by enlarging or stretching, the color information is slightly blurred, but it can be used practically without any problem. As described above, even if the image quality to be synthesized does not match and some image quality degradation occurs, it is possible to perform image synthesis at a level that can be used without any problem. For this reason, not only is it determined whether or not the optical imaging unit 12 can be set to the conversion magnification corresponding to the magnification of the electron microscope image converted by the magnification conversion unit, but the magnification determination unit is based on this conversion magnification. It can also be determined whether or not the optical imaging means 12 can be set to a magnification within a predetermined range that can be combined. Here, the magnification within a predetermined range that can be combined depends on the accuracy of the required composite image. For example, if the difference in magnification is 20 times or less, a composite image having no problem in practice can be obtained. In contrast to the above, it is theoretically possible to synthesize a high-magnification optical image and a low-magnification electron microscope image. However, in this case, the quality of the synthesized image is reduced, and as described above. It is preferable to apply image synthesis between images whose magnifications do not match when the electron microscope image has a higher magnification than the optical image.
(Tilt observation)
さらに拡大観察装置は、上述の通り胴部24側を回動式とすることで、胴部24に固定された観察手段を試料に対して傾斜させて、容易に傾斜観察を行うことができる。特に、電子線撮像手段11と光学系撮像手段12とを、上述の通り一定のオフセット角度でもって傾斜姿勢に固定すると共に、胴部24をオフセット角度以上の角度範囲で回動可能とし、加えて、互いの光軸が胴部24の回転軸上の一点で交差するよう配置することで、各観察手段を互いの位置まで回動させることにより同一の傾斜角度での傾斜観察が可能となる。
(傾斜角度換算機能)
Furthermore, the magnification observation apparatus can easily perform tilt observation by tilting the observation means fixed to the trunk portion 24 with respect to the sample by turning the barrel portion 24 side as described above. In particular, the electron beam imaging unit 11 and the optical system imaging unit 12 are fixed in an inclined posture with a constant offset angle as described above, and the body 24 can be rotated in an angle range equal to or greater than the offset angle. By arranging the optical axes so as to intersect each other at one point on the rotation axis of the body portion 24, tilt observation at the same tilt angle is possible by rotating the respective observation means to each other position.
(Inclination angle conversion function)
加えて、表示手段2の一画面上に、光学画像と電子顕微鏡画像を同時に表示させた状態で、同一の傾斜角度で傾斜観察を行う際の傾斜角度の調整作業を容易にするため、各観察手段の傾斜角度を換算して表示可能な傾斜角度換算機能を備えている。一般に傾斜角度を検出する角度センサは1個であるため、複数の観察手段を異なる角度で固定している以上、いずれかの観察手段ではその傾斜角度を求めるための計算が必要となる。従来、このような作業はユーザが手作業で行っており、例えば光学系撮像手段で撮像したときの傾斜角度をメモしておき、その後電子線撮像手段に切り替えて、この傾斜角度が、光学系撮像手段の傾斜角度と一致するように換算を行っていた。この様子を、図98、図99、図100に基づいて説明する。ここでは、図98で示すように水平姿勢に維持された試料台33に対して、鉛直な方向に位置された観察手段(図98では電子線撮像手段11)を、傾斜角度0°としている。例えば、図99で示す光学系撮像手段12と同じ傾斜角度で電子顕微鏡画像を撮像しようとすれば、図99の光学系撮像手段12の傾斜角度60°の位置に、電子線撮像手段11を移動させる必要がある。すなわち、図99から図100に示す位置まで胴部24を回動させる必要がある。図99の状態では、胴部24の回転角度は図98の状態を基準として15°であり、この位置から図100の位置まで回転させるには、胴部24を時計回りにオフセット角度に相当する45°回転させればよいことになる。このためユーザは、図99の状態で胴部24の回転角度15°をメモする等して記憶しておき、これにオフセット角度を加算して15°+45°=60°を求め、胴部24の回転角度がこの値となるように回動させることとなる。この方法では、ユーザが元の回転角度と共に、オフセット角度も予め記憶しておく必要があり、さらに角度の計算作業も必要となって、作業が煩雑となる。 In addition, in order to facilitate the adjustment operation of the tilt angle when performing the tilt observation at the same tilt angle in a state where the optical image and the electron microscope image are simultaneously displayed on one screen of the display means 2, each observation is performed. An inclination angle conversion function capable of converting and displaying the inclination angle of the means is provided. In general, since there is only one angle sensor for detecting the tilt angle, since a plurality of observation means are fixed at different angles, one of the observation means requires calculation for determining the tilt angle. Conventionally, such work has been performed manually by the user. For example, the inclination angle when the image is picked up by the optical system image pickup means is recorded, and then the electron beam image pickup means is switched. Conversion was performed so as to coincide with the inclination angle of the imaging means. This will be described with reference to FIGS. 98, 99, and 100. FIG. Here, as shown in FIG. 98, the observation means (electron beam imaging means 11 in FIG. 98) positioned in the vertical direction with respect to the sample stage 33 maintained in the horizontal posture is set at an inclination angle of 0 °. For example, if an electron microscope image is to be imaged at the same inclination angle as the optical imaging unit 12 shown in FIG. 99, the electron beam imaging unit 11 is moved to a position at an inclination angle of 60 ° of the optical imaging unit 12 in FIG. It is necessary to let That is, it is necessary to rotate the body 24 from the position shown in FIG. 99 to the position shown in FIG. In the state of FIG. 99, the rotation angle of the body portion 24 is 15 ° with reference to the state of FIG. 98. To rotate from this position to the position of FIG. 100, the body portion 24 corresponds to the offset angle clockwise. It is only necessary to rotate 45 °. For this reason, the user makes a note of the rotation angle 15 ° of the body 24 in the state of FIG. 99 and stores it, and adds the offset angle to this to obtain 15 ° + 45 ° = 60 °. Is rotated so that the rotation angle becomes this value. In this method, it is necessary for the user to store the offset angle as well as the original rotation angle in advance, and the calculation of the angle is also required, which makes the operation complicated.
そこで本実施の形態では、このような角度表示を、目標となる回転角度で表示させることによって、ユーザがメモや頭の中での角度計算をすることなく、表示された目標傾斜角度の通りに回転させるだけで足りるようになり、極めて容易に傾斜角度を一致させることができる。具体的には、操作対象の観察手段を切り替える際に、表示手段2上における観察像の傾斜角度を保持(ホールド表示)し、目標傾斜角度として表示させておく。さらに、切り替えた観察手段の傾斜角度の表示を、元の観察像の傾斜角度の表示と同様の基準に切り替えることによって、統一的な基準で傾斜角度が表示されるため、ユーザはリアルタイムに更新されるライブ画像の傾斜角度を、単にホールド表示された目標傾斜角度に一致させるように胴部24を回動させればよい。 Therefore, in the present embodiment, by displaying such an angle display at a target rotation angle, the user does not calculate the angle in the memo or the head, but according to the displayed target inclination angle. It is sufficient to rotate it, and the tilt angles can be matched very easily. Specifically, when switching the observation means to be operated, the inclination angle of the observation image on the display means 2 is held (held display) and displayed as the target inclination angle. Furthermore, by switching the display of the tilt angle of the observed observation means to the same standard as the display of the tilt angle of the original observation image, the tilt angle is displayed with a uniform standard, so the user is updated in real time. The torso 24 may be rotated so that the tilt angle of the live image to be matched with the target tilt angle simply held and displayed.
以下、この様子を図101〜図110に基づいて説明する。これらの図において、図101は傾斜角度換算機能を備える拡大観察装置のブロック図、図102は光学系撮像手段12で観察を行う様子を示すイメージ図、図103は図102の状態から電子線撮像手段11に切り替えて観察を行う様子を示すイメージ図、図104は図103の状態から、電子線撮像手段11を光学系撮像手段12と同じ傾斜角度に設定する様子を示すイメージ図、図105は表示手段2を上下に分割して光学画像と電子顕微鏡画像を表示させる例を示すイメージ図、図106は表示手段2を左右に分割して光学画像と電子顕微鏡画像を表示させる例を示すイメージ図、図107は別ウィンドウで光学画像と電子顕微鏡画像を表示させる例を示すイメージ図、図108は視野ずれ補正タブ276を選択した状態を示すイメージ図、図109は、図108の状態から視野ずれ補正を実行した状態を示すイメージ図、図110はボタン操作で保持表示を行う例を示すイメージ図を、それぞれ示している。この拡大観察装置は、図101に示すように、観察手段として、電子線撮像手段11及び光学系撮像手段12と、内部に試料台33を配置し、電子線撮像手段11および光学系撮像手段12がオフセット角度で固定されている胴部24と、胴部24又は試料台33を回転させる回動手段30と、回動手段30の回動位置を検出するための回動位置検出手段264と、記憶手段265と、表示制御手段260と、表示手段2と、操作手段とを備えている。表示制御手段260は、表示手段2上で表示される内容を制御するためのものであり、傾斜角度換算手段261や表示方法選択手段262等の機能を実現する。 Hereinafter, this state will be described with reference to FIGS. In these drawings, FIG. 101 is a block diagram of a magnifying observation apparatus having a tilt angle conversion function, FIG. 102 is an image diagram showing a state of observation with the optical system imaging means 12, and FIG. 103 is an electron beam imaging means from the state of FIG. FIG. 104 is an image diagram showing a state in which observation is performed by switching to 11, FIG. 104 is an image diagram showing a state in which the electron beam imaging means 11 is set at the same inclination angle as the optical system imaging means 12 from the state of FIG. 103, and FIG. FIG. 106 is an image diagram showing an example in which an optical image and an electron microscope image are displayed by dividing the display means 2 into left and right parts, and FIG. FIG. 108 is an image showing an example in which an optical image and an electron microscope image are displayed in a window, and FIG. 108 is an image showing a state in which the visual field deviation correction tab 276 is selected. Di view, FIG. 109, image diagram showing a state of executing the visual field deviation correction from the state of FIG. 108, a conceptual diagram showing an example in which the holding indication in FIG. 110 button operation, respectively. As shown in FIG. 101, the magnification observation apparatus includes an electron beam imaging unit 11 and an optical system imaging unit 12 as an observation unit, and a sample stage 33 disposed therein, and the electron beam imaging unit 11 and the optical system imaging unit 12. The body 24 fixed at an offset angle, the turning means 30 for rotating the body 24 or the sample stage 33, the turning position detecting means 264 for detecting the turning position of the turning means 30, A storage unit 265, a display control unit 260, a display unit 2, and an operation unit are provided. The display control means 260 is for controlling the contents displayed on the display means 2 and implements functions such as the tilt angle conversion means 261 and the display method selection means 262.
この拡大観察装置では、電子線撮像手段11、光学系撮像手段12を表示切替手段36で切り替えて、それぞれ電子顕微鏡画像、光学画像を取得して、これらを表示手段2上で同時に表示させ(図103、図104)、又は一方のみを表示させることができる(図102)。また光学画像と電子顕微鏡画像とを同一視野で観察するために、回動手段30で観察手段の光軸を傾斜させる。ここでは、胴部24側を回動手段30で回転させている。また胴部24は手動で回転させているが、電動で回転を制御するよう構成してもよい。例えば、操作手段105Cから傾斜角度指示値を設定して、回動手段30を傾斜させる。また操作手段105Cからは、電子線撮像手段11での撮像に必要なパラメータを設定する。
(記憶手段265)
In this magnifying observation apparatus, the electron beam imaging means 11 and the optical system imaging means 12 are switched by the display switching means 36 to acquire an electron microscope image and an optical image, respectively, and these are simultaneously displayed on the display means 2 (see FIG. 103, FIG. 104), or only one can be displayed (FIG. 102). Further, in order to observe the optical image and the electron microscope image in the same visual field, the optical axis of the observation means is tilted by the rotation means 30. Here, the body 24 side is rotated by the rotation means 30. Moreover, although the trunk | drum 24 is rotated manually, you may comprise so that rotation may be controlled electrically. For example, an inclination angle instruction value is set from the operation means 105C, and the rotation means 30 is inclined. Further, parameters necessary for imaging by the electron beam imaging unit 11 are set from the operation unit 105C.
(Storage means 265)
記憶手段265は、観察手段で取得した静止画を記憶する静止画記憶手段266と、この静止画が取得されたときの、回動手段30の回動位置に基づく位置情報を、第一回動位置情報として記憶するための回動位置記憶手段267とを備えている。このような静止画記憶手段266及び回動位置記憶手段267は、個別に設けてもよく、また一の記憶手段として統合してもよい。記憶手段としてはメモリやハードディスク等が利用できる。
(回動位置検出手段264)
The storage unit 265 stores the still image storage unit 266 that stores the still image acquired by the observation unit and the position information based on the rotation position of the rotation unit 30 when the still image is acquired, on the first rotation. Rotation position storage means 267 for storing as position information is provided. Such still image storage means 266 and rotation position storage means 267 may be provided individually or may be integrated as one storage means. As the storage means, a memory, a hard disk, or the like can be used.
(Rotation position detection means 264)
回動手段30の回動位置は、回動位置検出手段264により検出される。回動位置検出手段264は、角度センサや回転エンコーダ等が利用できる。回動位置検出手段264は回動手段30に一だけ設けられているため、直接的に傾斜角度を検出しようとすれば、電子線撮像手段11又は光学系撮像手段12のいずれかの傾斜角度しか検出できないこととなる。いいかえると、他方の観察手段の傾斜角度は換算しなければならない。そこで、このような手間を省くために傾斜角度換算手段261で傾斜角度を自動的に換算させている。
(傾斜角度換算手段261)
The rotation position of the rotation unit 30 is detected by the rotation position detection unit 264. As the rotation position detecting means 264, an angle sensor, a rotary encoder, or the like can be used. Since only one rotation position detection means 264 is provided in the rotation means 30, if the inclination angle is directly detected, only the inclination angle of either the electron beam imaging means 11 or the optical system imaging means 12 can be detected. It cannot be detected. In other words, the inclination angle of the other observation means must be converted. Therefore, in order to save such trouble, the inclination angle conversion means 261 automatically converts the inclination angle.
(Inclination angle conversion means 261)
上述の通り、一方の観察手段で撮像された観察像と、他方の観察手段で観察中の観察像とを、表示手段2で表示させる。このとき、一方の観察手段で撮像された観察像は静止画として、他方の観察手段で観察中の観察像は、表示内容をリアルタイムに更新するライブ画像として、それぞれ表示されている。ここで傾斜角度換算手段261は、静止画の傾斜角度を第一回動位置情報として、一方でライブ画像の傾斜角度を第二回動位置情報として、それぞれ表示手段2上に表示させる。そして傾斜角度換算手段261はこの際、回動位置情報について傾斜角度の換算を行う。すなわち、第一回動位置情報及び第二回動位置情報をそれぞれ、各観察手段の、試料台33に対する傾斜角度として換算する。具体的には、回動位置検出手段264でいずれか一方の観察手段(例えば電子線撮像手段11)の傾斜角度を検出し、第一回動位置情報として表示させる。静止画と第一回動位置情報とは、ホールド表示され、その後回転されても表示は更新されず、一定のまま維持される。一方、傾斜角度換算手段261は現在の回転位置から、オフセット角度(例えば45°)を減算することで、他方の観察手段(例えば光学系撮像手段12)の傾斜角度を算出し、第二回動位置情報として表示する。ライブ画像と第二回動位置情報とは随時更新される。これにより、共通の回動位置検出手段264で検出された値に基づいて、観察手段の傾斜角度を表示手段2上に直接表示させることができる。この結果、ユーザがオフセット角度を覚えておいたり、手計算をせずとも、既に観察手段で取得した際の傾斜角度が保持表示されており、しかも現在の傾斜角度はリアルタイムで表示されるため、この値を合わせるように傾斜させればよく、複数の観察手段で同じ傾斜角度の画像を取得する作業を極めて容易にすることができる。
(情報表示領域270)
As described above, the display unit 2 displays the observation image captured by one observation unit and the observation image being observed by the other observation unit. At this time, the observation image picked up by one observation means is displayed as a still image, and the observation image being observed by the other observation means is displayed as a live image for updating display contents in real time. Here, the tilt angle conversion unit 261 displays the tilt angle of the still image on the display unit 2 as the first rotation position information and the tilt angle of the live image as the second rotation position information. At this time, the inclination angle conversion means 261 converts the inclination angle of the rotational position information. That is, the first rotation position information and the second rotation position information are converted as the inclination angles of the respective observation means with respect to the sample stage 33, respectively. Specifically, the rotation position detection unit 264 detects the inclination angle of one of the observation units (for example, the electron beam imaging unit 11) and displays it as first rotation position information. The still image and the first rotation position information are displayed on hold, and the display is not updated even if it is rotated after that, and is kept constant. On the other hand, the tilt angle conversion means 261 subtracts the offset angle (for example, 45 °) from the current rotational position, thereby calculating the tilt angle of the other observation means (for example, the optical system imaging means 12), and the second rotation. Display as location information. The live image and the second rotation position information are updated as needed. Thereby, based on the value detected by the common rotation position detection means 264, the inclination angle of the observation means can be directly displayed on the display means 2. As a result, even if the user remembers the offset angle or does not perform manual calculation, the tilt angle when already acquired by the observation means is retained and displayed, and the current tilt angle is displayed in real time, It suffices to incline so as to match this value, and the operation of acquiring images with the same inclination angle by a plurality of observation means can be extremely facilitated.
(Information display area 270)
次に、傾斜角度表示機能を実現する具体例として、表示手段2に表示される拡大観察用プログラムのユーザインターフェース画面の例を図102〜図104に基づいて説明する。これらの図において、画面左側の大部分が、観察像を表示させるための画像表示領域であり、その右端に各種操作や情報表示を行うための情報表示領域270を設けている。図102〜図104の例においては、画像表示領域は左右に二分割されて、左側に光学画像表示領域118を、右側に電子顕微鏡画像表示領域117を、それぞれ配置している。一方、情報表示領域270は光学系撮像手段12の操作用メニュー271と電子線撮像手段11の操作用メニュー272を切り替え可能としている。また各操作用メニューには各種の操作を行うための操作ボタン類273が配置されており、上端に設けられたタブを選択することで、これら光学系撮像手段操作用メニュー271、電子線撮像手段操作用メニュー272に応じた操作ボタン類273がそれぞれ表示される。図102の例では、光学系撮像手段操作用メニュー271が選択されている例を、図103の例では、電子線撮像手段操作用メニュー272が選択されている例を、それぞれ示している。この例では、操作ボタン類273は各操作用メニューにおいて共通としており、選択された操作用メニューにおいて、操作可能なボタンのみが選択可能となり、逆に選択できないボタンはグレーアウトされて、現在のメニューでは選択不能であることをユーザに告知する。操作ボタン類273には、カメラ、動画録画、計測・コメント、撮影設定、HDR、深度UP、アルバム、画像改善、画像連結、サイドアルバム、分割・表示、デュアルビュー、オプション、機能ガイド、終了等のボタンが含まれる。操作ボタン類273で選択されたボタンに対応する項目が、情報表示領域270の中段以下に表示される。図102〜図107の例では、デュアルビューボタン274が押下された例を示している。
(デュアルビュータブ275)
Next, as a specific example for realizing the tilt angle display function, an example of the user interface screen of the magnification observation program displayed on the display unit 2 will be described with reference to FIGS. In these figures, most of the left side of the screen is an image display area for displaying an observation image, and an information display area 270 for performing various operations and information display is provided at the right end thereof. In the example of FIGS. 102 to 104, the image display area is divided into right and left, and the optical image display area 118 is arranged on the left side, and the electron microscope image display area 117 is arranged on the right side. On the other hand, the information display area 270 can be switched between an operation menu 271 of the optical system imaging means 12 and an operation menu 272 of the electron beam imaging means 11. In addition, operation buttons 273 for performing various operations are arranged in each operation menu, and by selecting a tab provided at the upper end, these optical system imaging unit operation menu 271, electron beam imaging unit Operation buttons 273 corresponding to the operation menu 272 are displayed. In the example of FIG. 102, an example in which the optical system imaging unit operation menu 271 is selected is shown, and in the example in FIG. 103, an example in which the electron beam imaging unit operation menu 272 is selected is shown. In this example, the operation buttons 273 are common to each operation menu, and in the selected operation menu, only operable buttons can be selected, and conversely, buttons that cannot be selected are grayed out. Notify the user that selection is not possible. The operation buttons 273 include a camera, video recording, measurement / comment, shooting setting, HDR, depth UP, album, image improvement, image connection, side album, division / display, dual view, option, function guide, end, etc. Includes buttons. Items corresponding to the button selected by the operation buttons 273 are displayed below the middle of the information display area 270. 102 to 107 show examples in which the dual view button 274 is pressed.
(Dual view tab 275)
デュアルビューボタン274が選択された状態では、情報表示領域270の中段から下に、対比観察を行うためのデュアルビュータブ275と視野ずれ補正タブ276とが選択式に表示される。図102〜図107の例では、デュアルビュータブ275が選択された状態を示している。デュアルビュータブ275の上段には、電子顕微鏡画像及び光学画像画像の、表示手段2における表示形態を変更するための表示方法選択手段262として、「表示方法の選択」欄262Bが設けられている。「表示方法の選択」欄262Bはラジオボタンによって、電子顕微鏡画像表示領域117と光学画像表示領域118の表示方法を複数の選択肢から選択できる。例えば、「左右」262bを選択すると、図102〜図104に示すように、表示領域が左右に二分割されて、電子顕微鏡画像表示領域117と光学画像表示領域118とが同時に表示される。また「上下」262cを選択すると、図105に示すように、表示領域が上下に二分割されて、電子顕微鏡画像表示領域117と光学画像表示領域118とが同一画面上に表示される。さらに「縮小」262dを選択すると、図106に示すように、表示領域が上下に二分割され、さらに上段の領域が左右に二分割されて、電子顕微鏡画像表示領域117と光学画像表示領域118とが縮小されて、約1/4サイズで同一画面上に表示される。なおこの例では、左右に二分割表示すると、表示倍率が維持されるものの、視野の一部が欠けて表示される。一方、縮小表示では表示倍率は小さくなるものの、視野欠けが発生しないという利点がある。さらにまた「2ウィンドウ」262eを選択すると、図107に示すように、選択中の観察手段で撮像した観察像が表示領域の全域に表示されると共に、別ウィンドウ277で、非選択に係る観察手段で撮像した観察像が小さく表示される。図107の例では別ウィンドウ277は左上に表示されているが、任意の位置に移動させることも可能であることはいうまでもない。またこの別ウィンドウ277は、別ウィンドウ277の選択、非選択に拘わらず常時画面上に表示されている。最後に「OFF」262aを選択すると、このような複数同時表示がOFFとなり、選択中の観察像のみが表示領域の全域に表示される。
(傾斜角度換算表示欄278)
When the dual view button 274 is selected, a dual view tab 275 and a visual field deviation correction tab 276 for performing comparative observation are displayed in a selective manner from the middle to the bottom of the information display area 270. 102 to 107 show a state in which the dual view tab 275 is selected. In the upper part of the dual view tab 275, a “display method selection” column 262B is provided as a display method selection unit 262 for changing the display mode of the electron microscope image and the optical image image on the display unit 2. In the “display method selection” column 262B, display methods of the electron microscope image display area 117 and the optical image display area 118 can be selected from a plurality of options by radio buttons. For example, when “left / right” 262b is selected, the display area is divided into right and left as shown in FIGS. 102 to 104, and the electron microscope image display area 117 and the optical image display area 118 are displayed simultaneously. When “upper and lower” 262c is selected, as shown in FIG. 105, the display area is divided into upper and lower parts, and the electron microscope image display area 117 and the optical image display area 118 are displayed on the same screen. When “reduction” 262d is further selected, as shown in FIG. 106, the display area is divided into upper and lower parts, and the upper area is divided into right and left parts, and an electron microscope image display area 117 and an optical image display area 118 are displayed. Are reduced and displayed on the same screen at about 1/4 size. In this example, when the display is divided into left and right parts, the display magnification is maintained, but a part of the field of view is displayed. On the other hand, the reduced display has an advantage that the display magnification is reduced but the field of view is not lost. Furthermore, when “2 window” 262e is selected, as shown in FIG. 107, an observation image picked up by the currently selected observation means is displayed over the entire display area, and in another window 277, observation means for non-selection is displayed. The observation image picked up by is displayed small. In the example of FIG. 107, the separate window 277 is displayed at the upper left, but it goes without saying that it can be moved to an arbitrary position. The separate window 277 is always displayed on the screen regardless of whether the separate window 277 is selected or not selected. Finally, when “OFF” 262a is selected, such multiple simultaneous display is turned off, and only the selected observation image is displayed in the entire display area.
(Inclination angle conversion display field 278)
さらにデュアルビュータブ275の中段で、表示方法選択手段262の下方には、傾斜角度換算手段261で換算された傾斜角度を表示するための傾斜角度換算表示欄278が設けられている。この例では、傾斜角度換算表示欄278が左右に二分割されて、左側には光学画像の傾斜角度換算表示領域として「カラー画像」欄278aが、右側には電子顕微鏡画像の傾斜角度換算表示領域として「超深度画像」欄278bが、それぞれ設けられている。そして、各欄には上段に拡大倍率が、下段には傾斜角度が、それぞれ表示される。例えば図103の例では、「カラー画像」欄278aに倍率が50倍、第一回動位置情報として傾斜角度が30°である旨が表示されている。また「超深度画像」欄278bには倍率が50倍、さらに第二回動位置情報として傾斜角度が−10°である旨が表示されている。傾斜角度は、回動位置検出手段264を構成する角度センサから取得される。ここでは傾斜角度として、試料の観察面に対する垂直線を基準とした、観察手段の光軸の入射角度を表示している。このように傾斜角度を、胴部24を基準とした指標でなく、試料の観察面すなわち試料台33を基準として、各観察手段毎に個別に計算することで、ユーザは電子線撮像手段11と光学系撮像手段12の回動位置を共通の尺度で理解し易い表示体系が実現できる。
(視野ずれ補正タブ276)
Further, an inclination angle conversion display field 278 for displaying the inclination angle converted by the inclination angle conversion means 261 is provided below the display method selection means 262 in the middle of the dual view tab 275. In this example, the tilt angle conversion display field 278 is divided into right and left, the “color image” field 278a is provided as the tilt angle conversion display area of the optical image on the left side, and the tilt angle conversion display area of the electron microscope image is on the right side. As an example, an “ultra-deep image” column 278b is provided. In each column, the magnification is displayed in the upper row, and the inclination angle is displayed in the lower row. For example, in the example of FIG. 103, the “color image” column 278a displays that the magnification is 50 times and that the tilt angle is 30 ° as the first rotation position information. The “ultra-deep image” field 278b displays that the magnification is 50 times, and that the tilt angle is −10 ° as the second rotation position information. The inclination angle is acquired from an angle sensor that constitutes the rotation position detection means 264. Here, as the inclination angle, the incident angle of the optical axis of the observation means with respect to the vertical line with respect to the observation surface of the sample is displayed. Thus, by calculating the inclination angle individually for each observation means based on the observation surface of the sample, that is, the sample stage 33, instead of the index based on the body portion 24, the user can A display system that can easily understand the rotation position of the optical imaging unit 12 on a common scale can be realized.
(Field shift correction tab 276)
一方、情報表示領域270において視野ずれ補正タブ276を選択すると、図108及び図109に示すように視野ずれ補正機能を構成する画面が表示される。この画面を視野ずれ補正手段323(詳細は後述)として、同一の試料を同一の拡大倍率、傾斜角度で撮像した光学画像と電子顕微鏡画像の視野位置を補正し、視野ずれを是正することができる。例えば、デュアルビュータブ275において光学画像と電子顕微鏡画像とを撮像した状態で、デュアルビュータブ275から視野ずれ補正タブ276に切り替えると、視野ずれ補正機能を構成する画面に切り替わり、視野ずれ補正に必要な調整作業を行える。この例では、情報表示領域270において、視野ずれ補正タブ276の表示内容中、上段にその目的として「カラー画像と超深度画像の視野ずれを補正します。」と説明し、視野ずれ補正タブ276がどのような設定を行うためのタブであるかを説明している。さらに視野ずれ補正タブ276は、視野ずれ補正に必要な手順を順にテキストで説明する案内表示を設けており、ユーザはこの指示内容に従って順次作業を行うことで、視野ずれ補正を完了できる。このように視野ずれ補正に必要な作業をユーザに案内する視野ずれ補正ガイダンス機能を備えることで、視野ずれ補正の意味を理解していない、あるいは拡大観察装置の操作に不慣れなユーザであっても、指示に従うことで簡単に視野ずれ補正を行える、初心者でも調整作業の容易な環境を実現できる。 On the other hand, when the visual field deviation correction tab 276 is selected in the information display area 270, a screen configuring the visual field deviation correction function is displayed as shown in FIGS. By using this screen as a field deviation correction means 323 (details will be described later), the field position of the optical image and the electron microscope image obtained by imaging the same sample with the same magnification and inclination angle can be corrected to correct the field deviation. . For example, when switching from the dual view tab 275 to the visual field deviation correction tab 276 in a state where an optical image and an electron microscope image are captured in the dual view tab 275, the screen is switched to a screen configuring the visual field deviation correction function, and is necessary for visual field deviation correction. Can be adjusted. In this example, in the information display area 270, in the display content of the field deviation correction tab 276, the upper stage explains the purpose as “correct the field deviation between the color image and the ultra-deep image”. Explains what kind of setting is for the tab. Furthermore, the visual field deviation correction tab 276 is provided with a guidance display that sequentially explains the procedures necessary for visual field deviation correction in text, and the user can complete the visual field deviation correction by sequentially performing operations according to the contents of the instructions. Thus, even if the user does not understand the meaning of the visual field deviation correction or is unfamiliar with the operation of the magnification observation apparatus by providing the visual field deviation correction guidance function for guiding the user to the work necessary for the visual field deviation correction. By following the instructions, the field of view can be easily corrected, and even a beginner can realize an environment where adjustment work is easy.
以下、視野ずれ補正作業を図108及び図109に基づいて説明すると、まず光学画像と電子顕微鏡画像とを、図108に示すようにそれぞれ光学画像表示領域、電子顕微鏡画像表示領域に表示させる。この状態では、光学画像と電子顕微鏡画像とが、視野がずれた状態で表示されている。この状態から、両者の視野を一致させるように、いずれかの画像の位置を調整する。ここでは、電子顕微鏡画像の位置を調整する例を説明する。まずステップ1として、「ユーセントリック位置で基礎となるカラー画像を表示してもう一つのウィンドウに超深度画像を動画で表示してください。」と情報表示領域270に説明される。ユーザはここでの指示に従い、上述の通り電子顕微鏡画像と光学画像を取り込み、さらに電子線撮像手段11を表示切替手段36で選択して、電子顕微鏡画像を動画で、光学画像を静止画で、それぞれ表示させる。次にステップ2の「カラー画像と同じ倍率、傾斜角度になるように超深度画像を選択してください。」との案内表示に従い、電子顕微鏡画像の拡大倍率及び傾斜角度が、静止画で表示中の光学画像のそれらと一致するように調整する。ここでは、電子顕微鏡画像の拡大倍率、傾斜角度を光学画像のそれらと一致させやすいように、各値を並べて表示させている。そしてステップ3の「「点を指定する」ボタンを押して、カラー画像→超深度画像の順に対応させたい点をクリックしてください。」との案内表示及び図示に従い、視野ずれを補正するための視野位置補正点を指定する。具体的には、図108の画面から、「点を指定する」ボタン285を押下すると、画像表示領域上で視野位置補正点を指定できるようになる。ユーザはまず光学画像中で、視野ずれの補正に適した位置を第一視野位置補正点SH1として指定する。次いで電子顕微鏡画像中でも同様に、光学画像中で指定済みの第一視野位置補正点SH1と対応する第二視野位置補正点SH2を指定する。すると、これら第一視野位置補正点SH1と第二視野位置補正点SH2とが一致するように、図111のブロック図に示す視野ずれ補正手段323が自動的に視野位置の調整を行う。ここでは、電子線撮像手段11の走査範囲を自動的に変更することで、電子顕微鏡画像の視野位置を、図109において下方に移動させ、光学画像と一致させる。この方法であれば、電子線撮像手段11のパラメータを自動調整することで、電気的に、又はソフトウエア的に視野ずれ補正が実行できる。いいかえると、ハードウエア的な調整作業を不要とでき、視野ずれ補正を極めて容易に実行できる利点が得られる。 The visual field shift correction operation will be described below with reference to FIGS. 108 and 109. First, an optical image and an electron microscope image are displayed in an optical image display area and an electron microscope image display area, respectively, as shown in FIG. In this state, the optical image and the electron microscope image are displayed with the field of view shifted. From this state, the position of one of the images is adjusted so that both fields of view coincide. Here, an example of adjusting the position of the electron microscope image will be described. First, as Step 1, the information display area 270 explains, “Please display the basic color image at the eucentric position and display the ultra-deep image as a moving image in another window.” According to the instruction here, the user captures the electron microscope image and the optical image as described above, further selects the electron beam imaging means 11 with the display switching means 36, the electron microscope image is a moving image, the optical image is a still image, Display each one. Next, according to the guidance display in Step 2, “Please select an ultra-deep image so that it has the same magnification and tilt angle as the color image.” The magnification and tilt angles of the electron microscope image are displayed as still images. Adjust to match those of the optical image. Here, each value is displayed side by side so that the enlargement magnification and the inclination angle of the electron microscope image are easily matched with those of the optical image. Then, click the “Specify a point” button in Step 3 and click the point you want to correspond in the order of color image → ultra-deep image. The visual field position correction point for correcting the visual field shift is designated in accordance with the guidance display and illustration. Specifically, when the “designate point” button 285 is pressed from the screen of FIG. 108, the visual field position correction point can be designated on the image display area. First, the user designates a position suitable for correction of visual field deviation as the first visual field position correction point SH1 in the optical image. Next, similarly in the electron microscope image, the second visual field position correction point SH2 corresponding to the designated first visual field position correction point SH1 in the optical image is designated. Then, the visual field shift correction means 323 shown in the block diagram of FIG. 111 automatically adjusts the visual field position so that the first visual field position correction point SH1 and the second visual field position correction point SH2 coincide. Here, by automatically changing the scanning range of the electron beam imaging means 11, the field of view position of the electron microscope image is moved downward in FIG. 109 to coincide with the optical image. According to this method, the field-of-view correction can be executed electrically or by software by automatically adjusting the parameters of the electron beam imaging means 11. In other words, it is possible to eliminate the need for hardware adjustment work and to obtain an advantage that the field of view correction can be performed very easily.
なお、この例では電子顕微鏡画像の視野位置を光学画像に合わせるように調整する構成について説明したが、逆に光学画像側を電子顕微鏡画像に合わせるように調整することでも、同様に視野ずれ補正が実現される。光学画像の位置を調整するには、例えば試料台33のXY方向を、XYステージを操作して調整する。また、光学画像においても、イメージシフト等の方法で電気的に視野ずれ補正を行うことも可能である。
(設定欄279)
In this example, the configuration for adjusting the field of view of the electron microscope image to match the optical image has been described, but conversely, the field of view can be corrected similarly by adjusting the optical image side to match the electron microscope image. Realized. In order to adjust the position of the optical image, for example, the XY direction of the sample stage 33 is adjusted by operating the XY stage. In addition, it is also possible to electrically correct a field shift in an optical image by a method such as image shift.
(Setting field 279)
さらに傾斜角度換算表示欄278の下方には、その他の設定を行うための設定欄279が設けられている。図102〜図104の例では、上から順にまず「レンズ変更時に静止解除」チェックボックス279aが設けられており、光学系撮像手段12の光学レンズの交換時に、表示手段2で表示中の静止画がクリアされるかどうかを設定できる。またその下には「表示位置入れ替え」ボタン279bが設けられており、これを押下することで電子顕微鏡画像と光学画像の表示位置を入れ替えることができる。さらに「静止画像を復元」ボタン279cを押下すると、前回表示された静止画を再度読み込むことができる。この例では、初期設定、すなわち「レンズ変更時に静止解除」チェックボックス279aがONの状態では、観察手段を切り換えることで、それまで表示手段2上で表示されていた観察像の静止画は保存されずに破棄される。このような仕様では、ユーザが誤って観察手段を切り替えた際に、必要な静止画が破棄されてしまう可能性がある。そこで、観察手段の切り替え時に消えてしまった静止画を復元する復元機能として、この「静止画像を復元」ボタン279cが設けられている。なおこの例では、「レンズ変更時に静止解除」チェックボックス279aをOFFにすると、観察手段の切り替え後も静止画の表示状態が保持される。静止画表示を解除するには、情報表示領域270の最下段左下に設けられた静止ボタン281を押下し、押下状態を解除する。さらにまた「マルチ保存」ボタン279dは、後述するマルチ保存機能を実現するためのボタンである。加えて、「表示画像でカラー合成」ボタン279eは、現在表示中の電子顕微鏡画像及び光学画像をカラー合成してカラー合成画像を行うためのボタンである。 Further, a setting field 279 for performing other settings is provided below the tilt angle conversion display field 278. In the example of FIGS. 102 to 104, a “cancel release when changing lens” check box 279 a is provided in order from the top, and the still image being displayed on the display unit 2 when the optical lens of the optical system imaging unit 12 is replaced. You can set whether is cleared. Below that, a “display position switching” button 279b is provided, and the display position of the electron microscope image and the optical image can be switched by pressing this button. Further, when the “restore still image” button 279c is pressed, the previously displayed still image can be read again. In this example, in the initial setting, that is, in the state where the “cancel at lens change” check box 279a is ON, the still image of the observation image that has been displayed on the display unit 2 until then is saved by switching the observation unit. Without being destroyed. In such a specification, when a user accidentally switches the observation means, a necessary still image may be discarded. Therefore, a “restoration of still image” button 279c is provided as a restoration function for restoring a still image that has disappeared when the observation means is switched. In this example, if the “cancel still when changing lens” check box 279a is turned OFF, the still image display state is maintained even after the observation means is switched. To cancel the still image display, the still button 281 provided at the lower left of the lowermost stage of the information display area 270 is pressed to release the pressed state. Furthermore, the “multi-save” button 279d is a button for realizing a multi-save function to be described later. In addition, the “color composition with display image” button 279e is a button for performing color composition by performing color composition on the currently displayed electron microscope image and optical image.
さらに、設定欄279の下方には、現在選択中の観察像に関する情報を表示するためのステータス表示欄280が設けられている。例えば、画面サイズ、傾斜角度、撮影スキャン速度等が表示されている。さらに情報表示領域270の最下段には、ライブ画像を静止画に切り替え、又は静止画をライブ画像に切り替えるための静止ボタン281、静止画として撮影し、保存するための撮影ボタン282、印刷を実行するための印刷ボタン283が、それぞれ設けられている。
(傾斜角度を一致させる手順)
Further, below the setting column 279, a status display column 280 for displaying information on the currently selected observation image is provided. For example, the screen size, tilt angle, shooting scan speed, and the like are displayed. Further, at the bottom of the information display area 270, a live image is switched to a still image, or a still button 281 for switching a still image to a live image, a shooting button 282 for shooting and saving as a still image, printing is executed. A print button 283 is provided for each.
(Procedure for matching the tilt angles)
次に、実際に傾斜角度を一致させる手順を、図102〜図104に基づいて説明する。ここでは、先に光学系撮像手段12で撮像を行い、次いで同じ傾斜角度に電子線撮像手段11を調整して電子顕微鏡画像を撮像する手順について説明するが、逆に電子顕微鏡画像を先に撮像して、次いで同じ傾斜角度の光学画像を撮像することも可能であることはいうまでもない。 Next, the procedure for actually matching the tilt angles will be described with reference to FIGS. Here, a procedure for imaging an electron microscope image by first imaging with the optical system imaging unit 12 and then adjusting the electron beam imaging unit 11 to the same inclination angle will be described. Conversely, an electron microscope image is captured first. Then, it goes without saying that it is also possible to take an optical image having the same inclination angle.
まず、光学系撮像手段12を用いて、所望の傾斜角度にて光学画像を撮像する。撮像した光学画像は静止画として、静止画記憶手段266に保持される。またこのときの傾斜角度は、回動位置検出手段264で検出され、第一回動位置情報として回動位置記憶手段267に保持される。なお、保持とはデータファイルとして保存することに限られず、一時記憶領域(例えばVRAM)に一時的に保持した状態をも含む。図102の例では、画面左側に設けられた光学画像表示領域118に、光学画像がライブ画像として表示されている。また、このときの拡大倍率及び傾斜角度が、傾斜角度換算表示欄278に表示されており、その値はリアルタイムに変化する。図102の例では光学画像の倍率が50倍、傾斜角度が30°と表示されている。また、画面右寄り中段に設けられた電子顕微鏡画像表示領域117には、何も表示されない。 First, an optical image is captured at a desired tilt angle using the optical system imaging unit 12. The captured optical image is held in the still image storage unit 266 as a still image. Further, the tilt angle at this time is detected by the rotation position detection means 264 and held in the rotation position storage means 267 as first rotation position information. Note that holding is not limited to saving as a data file, but also includes holding temporarily in a temporary storage area (eg, VRAM). In the example of FIG. 102, an optical image is displayed as a live image in the optical image display area 118 provided on the left side of the screen. Further, the magnification and the tilt angle at this time are displayed in the tilt angle conversion display field 278, and the values change in real time. In the example of FIG. 102, the magnification of the optical image is displayed as 50 times and the inclination angle is 30 degrees. Also, nothing is displayed in the electron microscope image display area 117 provided in the middle right side of the screen.
次に、電子線撮像手段11に切り替えて、電子顕微鏡画像を撮像する。ここでは電子線撮像手段操作用メニュー272のタブをクリックすると、図103のように、電子線撮像手段操作用メニュー272に切り替わる。このとき、光学画像表示領域118で表示されている光学画像が、ライブ画像から静止画に切り替わると共に、電子顕微鏡画像表示領域117では、電子顕微鏡画像のライブ画像が表示される。詳細には、図103において光学画像表示領域118には、観察手段の切り替え時のタイミングで取得された光学画像の静止画が表示される。また、このときの拡大倍率及び傾斜角度が、傾斜角度換算表示欄278に表示されており、図102の例では光学画像の倍率が50倍、傾斜角度が30°である旨が表示されている。これら、光学画像及び第一回動位置情報の表示は、切り替え操作と共にホールド表示される。 Next, it switches to the electron beam imaging means 11 and images an electron microscope image. Here, when the tab of the electron beam imaging means operation menu 272 is clicked, the screen is switched to the electron beam imaging means operation menu 272 as shown in FIG. At this time, the optical image displayed in the optical image display area 118 is switched from the live image to the still image, and in the electron microscope image display area 117, the live image of the electron microscope image is displayed. Specifically, in FIG. 103, the optical image display area 118 displays a still image of the optical image acquired at the timing when the observation means is switched. Further, the magnification and tilt angle at this time are displayed in the tilt angle conversion display field 278, and in the example of FIG. 102, it is displayed that the magnification of the optical image is 50 times and the tilt angle is 30 °. . The display of the optical image and the first rotation position information is held and displayed together with the switching operation.
一方、電子顕微鏡画像表示領域117には、現在の傾斜角度における電子顕微鏡画像のライブ画像が表示されており、現在の拡大倍率として50倍、傾斜角度(第二回動位置情報)が−10°である旨が、「超深度画像」欄278bに表示されている。すなわち、この例では電子線撮像手段11と光学系撮像手段12とは、オフセット角度をもって傾斜姿勢で固定されている(ここでは40°)ため、観察手段を切り替えた時点では、傾斜角度は必然的に一致しない。よって、切り替えた観察手段である電子線撮像手段11を、光学系撮像手段12の傾斜角度と一致させるように、胴部24を回転させる必要がある。なおこのとき、一の回動位置検出手段264で検出された回動手段30の回動位置自体は一意であるため、回動手段30の回転位置も一意となるところ、傾斜角度として位置の値を表示するのみでは、その値が光学系撮像手段の傾斜角度を表しているのか、電子線撮像手段の傾斜角度を表しているのか判らず、またオフセット角度を加減算する等して変換するにしても、逐次変化する角度値を一々手計算し直すのは面倒であるため、ここでは各々の観察手段の傾斜角度に自動換算して表示させている。さらに、観察手段の切り替え時には傾斜角度のホールド表示がリアルタイム表示に変化するため、この時点で傾斜角度がホールド時の値と変化している場合は、当然ながら傾斜角度は新たに更新された値に書き換えられることとなる。 On the other hand, in the electron microscope image display area 117, a live image of the electron microscope image at the current tilt angle is displayed. The current magnification is 50 times, and the tilt angle (second rotation position information) is −10 °. Is displayed in the “ultra-deep image” column 278b. That is, in this example, since the electron beam imaging unit 11 and the optical system imaging unit 12 are fixed in an inclined posture with an offset angle (here, 40 °), the inclination angle is inevitable when the observation unit is switched. Does not match. Therefore, it is necessary to rotate the body 24 so that the electron beam imaging unit 11 that is the switching observation unit matches the inclination angle of the optical system imaging unit 12. At this time, since the rotation position of the rotation means 30 detected by one rotation position detection means 264 is unique, the rotation position of the rotation means 30 is also unique. It is not known whether the value represents the tilt angle of the optical system imaging means or the tilt angle of the electron beam imaging means, and conversion is performed by adding or subtracting the offset angle. However, since it is troublesome to manually recalculate the sequentially changing angle values, here, the angle values of the respective observation means are automatically converted and displayed. Furthermore, since the hold display of the tilt angle changes to a real-time display at the time of switching the observation means, if the tilt angle has changed from the value at the time of holding at this time, of course, the tilt angle is a newly updated value. It will be rewritten.
そして電子顕微鏡画像表示領域117で表示されるライブ画像と、傾斜角度換算表示欄278で表示される第二回動位置情報とは、胴部24を回動させることでリアルタイムに変化する。ユーザは、電子線撮像手段11を操作して、光学画像と同じ拡大倍率で、同じ姿勢、すなわち同じ傾斜角度で、電子顕微鏡画像を撮像するよう、操作する。例えば、傾斜角度を調整し、「超深度画像」欄278bに表示されている傾斜角度が、「カラー画像」欄278aに表示されている値と同じになるように、胴部24を回転させる。胴部24の回転に伴って、傾斜角度換算表示欄278の表示及び電子顕微鏡画像表示領域117の表示は時々刻々と変化する。よってユーザは、どのくらいの角度に調整すれば、所望の電子顕微鏡画像が得られるのか、その進捗をリアルタイムで確認することができる。そして、図104に示すように、傾斜角度換算表示欄278で表示される光学画像の拡大倍率及び傾斜角度に、電子顕微鏡画像を一致させた時点で、胴部24を停止させて、観察や撮像を行うことができる。 The live image displayed in the electron microscope image display area 117 and the second rotation position information displayed in the tilt angle conversion display field 278 change in real time by rotating the body portion 24. The user operates the electron beam imaging unit 11 so as to capture an electron microscope image at the same magnification, the same inclination, that is, the same inclination angle as the optical image. For example, the tilt angle is adjusted, and the body 24 is rotated so that the tilt angle displayed in the “ultra-deep image” column 278b is the same as the value displayed in the “color image” column 278a. As the body 24 rotates, the display in the tilt angle conversion display field 278 and the display in the electron microscope image display area 117 change from moment to moment. Therefore, the user can confirm in real time how much the angle is adjusted to obtain a desired electron microscope image. Then, as shown in FIG. 104, when the electron microscope image is matched with the enlargement magnification and the tilt angle of the optical image displayed in the tilt angle conversion display field 278, the body portion 24 is stopped to perform observation or imaging. It can be performed.
さらにこの後、表示切替手段36で再度光学系撮像手段12に切り替える場合には、電子顕微鏡画像のライブ画像を静止画とし、一方光学画像の静止画をライブ画像に切り替えて表示する。さらにこれと同時に、電子顕微鏡画像の傾斜角度と拡大倍率を保持してホールド表示し、一方光学画像の傾斜角度と拡大倍率はホールド表示から、現在の傾斜角度や拡大倍率を示すリアルタイム表示に切り替えられる。このとき、第二回動位置情報は上記と異なり光学画像の傾斜角度をリアルタイムで示し、第一回動位置情報は電子顕微鏡画像の傾斜角度をホールド表示するように入れ替わる。 Thereafter, when the display switching unit 36 switches to the optical imaging unit 12 again, the live image of the electron microscope image is set as a still image, while the still image of the optical image is switched to the live image and displayed. At the same time, the tilt angle and magnification of the electron microscope image are held and displayed, while the tilt angle and magnification of the optical image are switched from hold display to real-time display showing the current tilt angle and magnification. . At this time, unlike the above, the second rotation position information indicates the tilt angle of the optical image in real time, and the first rotation position information is switched to hold and display the tilt angle of the electron microscope image.
このように、表示手段2で表示される観察像と傾斜角度とを連動して表示させることで、異なる電子顕微鏡画像を同一の傾斜角度に簡単に合わせて比較観察できる。なお、上記の例では回動位置検出手段264を一のみ設けているが、観察手段毎に個別に回動位置検出手段を設けて、その値を表示させてもよい。この場合は、傾斜角度換算手段による換算の工程を不要とできる。
(カウントダウン式表示)
In this way, by observing the observation image displayed on the display unit 2 and the tilt angle in conjunction with each other, different electron microscope images can be easily compared and observed at the same tilt angle. In the above example, only one rotation position detection unit 264 is provided, but a rotation position detection unit may be provided for each observation unit and the value thereof may be displayed. In this case, the conversion step by the inclination angle conversion means can be eliminated.
(Countdown display)
また、上記の例では、各観察手段の傾斜角度をそのまま表示させているが、この例に限られず、例えば第二回動位置情報を、第一回動位置情報を目標値とする差分で表示させてもよい。この場合は第二回動位置情報がカウントダウン式に表示され、差分値がゼロとなるように傾斜角度を調整すればよく、この方式でも観察手段の傾斜角度を一致させる操作を、ユーザに操作を判り易くできる。特に、互いの観察手段の傾斜角度を一致させるには、回転量は常に観察手段を設けた位置で決まるオフセット角度となるため、目標角度に対するカウントダウン式表示とすることで、毎回の操作量を一律に維持し易くできる。 Further, in the above example, the inclination angle of each observation means is displayed as it is. However, the present invention is not limited to this example. For example, the second rotation position information is displayed as a difference with the first rotation position information as a target value. You may let them. In this case, the second rotation position information is displayed in a countdown manner, and the tilt angle may be adjusted so that the difference value becomes zero. Even in this method, the user can perform the operation of matching the tilt angle of the observation means. Easy to understand. In particular, in order to make the tilt angles of the observation means coincide with each other, the rotation amount is always an offset angle determined by the position where the observation means is provided. Easy to maintain.
さらに、上記の例では、ライブ画像を静止画に切り替える例を説明したが、例えば静止画像を予め保存しておき、これを読み込んで表示させて利用することも可能であることはいうまでもない。この場合も、読み出された静止画に保存されている、保存時の傾斜角度と拡大倍率値を読み出し、傾斜角度換算表示欄278に表示される。これらの値を参考にして、他方の観察手段で傾斜角度と拡大倍率を一致させることで、上記と同様に異なる観察手段で同一の試料を同一姿勢、倍率で対比する対比観察等を行うことができる。 Furthermore, in the above example, an example in which a live image is switched to a still image has been described. Needless to say, for example, a still image can be stored in advance and can be read and used. . In this case as well, the stored tilt angle and magnification value stored in the read still image are read and displayed in the tilt angle conversion display field 278. By referring to these values, the same observation angle and magnification can be compared using the other observation means, and the same sample can be compared with the same posture and magnification by the other observation means. it can.
また上記の例では、傾斜角度、拡大倍率を保持するタイミングも、観察手段の切り替え時に限らず、任意のタイミングとすることも可能である。例えば、図110に示すように、傾斜角度換算表示欄278に、ホールド表示を行う「ホールド」ボタン284を設け、このボタン284をユーザが押下するタイミングで、静止画や傾斜角度、拡大倍率を保持するよう構成してもよい。 Further, in the above example, the timing for holding the tilt angle and the enlargement magnification is not limited to when the observation means is switched, but can be set to an arbitrary timing. For example, as shown in FIG. 110, a “hold” button 284 for performing hold display is provided in the tilt angle conversion display field 278, and a still image, a tilt angle, and an enlargement magnification are held when the user presses this button 284. You may comprise.
なお、以上の例では図98、図99等に示すように、観察手段を固定した胴部24を回動させる態様について説明したが、この構成に限られず、試料台側を回動させる態様においても、傾斜角度換算機能は好適に利用できる。すなわち、図96、図97等に示すように、試料を試料台33Yに固定した状態で、試料台33Y側を傾斜させることでも、観察手段に対して相対的に光軸を傾斜させた傾斜観察が可能となる。この際の、各観察手段の傾斜角度が、試料の観察面を基準とした統一した尺度で表示されるよう、傾斜角度換算手段261で各観察手段の傾斜角度の表示を自動的に換算する。この例においても、観察手段で共通の傾斜角度の算出方法を採用して、表示手段2の画面上に表示される傾斜角度を統一的な尺度で表示させて、ユーザは試料台33Yの回動角度の調整を容易に行えるという利点が得られる。さらに、胴部と試料台とをいずれも回転可能とする構成を採用することもできる。この構成では傾斜角度の計算が更に複雑化するため、これらを自動的に演算して表示させる傾斜角度換算機能の有用性が一層際立つ。
(視野ずれ補正支援機能)
In the above example, as shown in FIG. 98, FIG. 99, etc., the mode of rotating the body portion 24 to which the observation means is fixed has been described. However, the present invention is not limited to this configuration. However, the tilt angle conversion function can be preferably used. That is, as shown in FIG. 96, FIG. 97, etc., the tilt observation with the optical axis tilted relative to the observation means is also possible by tilting the sample stage 33Y side with the sample fixed to the sample stage 33Y. Is possible. At this time, the tilt angle conversion unit 261 automatically converts the display of the tilt angle of each observation unit so that the tilt angle of each observation unit is displayed on a unified scale based on the observation surface of the sample. In this example as well, the tilt angle displayed on the screen of the display means 2 is displayed on a uniform scale by using a common tilt angle calculation method for the observation means, and the user rotates the sample stage 33Y. There is an advantage that the angle can be easily adjusted. Furthermore, it is possible to employ a configuration in which both the body and the sample stage are rotatable. In this configuration, since the calculation of the tilt angle is further complicated, the usefulness of the tilt angle conversion function for automatically calculating and displaying these is more conspicuous.
(Field shift correction support function)
さらに比較モードにおいては、同一の観察対象を電子顕微鏡画像と光学画像のような異なる観察手段で対比すると、たとえ倍率と傾斜角度とを同じに設定していても、視野が完全に一致せずにずれることがある。このような視野ずれは、異なる観察手段を用いたことによる撮像特性の相違や構造的な誤差に起因して生じるものであり、特に傾斜観察において目立つことがある。そこで、視野ずれを補正するために、試料台のXY方向を微調整する等、位置を合わせるための調整作業が必要となるところ、このような調整作業を行うには、前提として電子顕微鏡画像と光学画像とで対応する位置関係を、ユーザが正確に把握しておく必要がある。このため通常は、先に撮像した観察像(例えば電子顕微鏡画像の静止画)を表示させた状態で、他の観察手段(例えば光学系撮像手段12)に切り替え、ライブ画像を表示させつつ、ライブ画像中で先の観察像との対応位置を調べるために、一旦ライブ画像を低倍率に切り替える。一般に拡大観察においては、部分的に拡大した画像であることから、対応関係の把握が容易でなく、このため一旦低倍率に合わせて、より広い視野の観察像に切り替えることで、観察像同士の対応する位置関係を把握し易くできる。この場合に、元の観察像も広域画像に一時的に切り替える必要があるところ、従来はこのような作業が極めて煩雑であった。すなわち、一旦観察手段自体を元の観察手段に切り替えて、該観察手段の倍率を低倍率にした撮像を行い、再び他の観察手段に切り替えて、倍率を低倍率に合わせる。広域画像同士の視野が一致しなければ、再度観察手段を切り替え、別の視野に移動させて撮像し、元の観察手段に戻す作業が必要となる。特に、電子線撮像手段と光学系撮像手段とで対比観察を行う場合は、電線撮像手段を使用するには試料室の真空引きが必要で、さらに光学系撮像手段では必要な照明を消灯しなければならない。逆に光学系撮像手段での撮像に切り替える場合は、照明のON/OFF作業が必要となる。このような作業は極めて煩雑であり、また対応する位置関係を試行錯誤しながら把握しようとすれば、同じような作業を何度も繰り返す必要が生じ、ユーザの負担も大きくなる。このようなストレスからユーザを解放し、電子顕微鏡画像と光学画像とで対応する位置関係を容易に把握できる環境を提供するため、本実施の形態においては、視野ずれ補正作業を容易にする視野ずれ補正支援機能を備えている。具体的には、まず一方の観察像を取得する際に、予め低倍率の画像を自動的に取得しておく。次に他方の観察像を取得する際に、観察位置を合わせるために一旦低倍率にして、全体を俯瞰して視野ずれの補正を行った後に再度元の倍率に戻す。このとき、先に取得した低倍画像の表示倍率を、現在の観察像の表示倍率と連動させて表示させることにより、表示される観察像の表示倍率を自動的に一致させることが可能となり、また観察手段の切り替えも不要とできる。以下、このような視野ずれ補正支援機能を図111のブロック図に基づいて説明する。この拡大観察装置は、光学系撮像手段12と、電子線撮像手段11と、撮像された観察像を記憶する画像データ記録領域として記憶手段131Gと、試料台33と、胴部24と、この胴部24を回動させる回動手段30と、表示手段2と、広域画像を取得する広域画像取得手段320と、取得された広域画像を保存する広域画像保存手段321と、視認倍率画像生成手段322と、視野ずれ補正手段323と、カラー画像合成手段116Bと、自動位置合わせ手段324と、設定誘導手段325とを備える。なおこの例では、第一観察像を取得する第一観察手段を電子線撮像手段11、第二観察像を取得する第二観察手段を光学系撮像手段12として説明する。ただ、これらを入れ替えてもよいことはいうまでもない。 Furthermore, in the comparison mode, when the same observation object is compared with different observation means such as an electron microscope image and an optical image, the field of view does not completely match even if the magnification and the inclination angle are set to be the same. It may shift. Such a visual field shift is caused by a difference in imaging characteristics and a structural error caused by using different observation means, and may be particularly noticeable in tilted observation. Therefore, in order to correct the visual field deviation, adjustment work for adjusting the position, such as fine adjustment of the XY direction of the sample stage, is necessary. To perform such adjustment work, an electron microscope image and It is necessary for the user to accurately grasp the positional relationship corresponding to the optical image. For this reason, normally, in a state in which an observation image (for example, a still image of an electron microscope image) captured in advance is displayed, it is switched to another observation unit (for example, the optical system imaging unit 12) and a live image is displayed while displaying a live image. In order to examine the corresponding position with the previous observation image in the image, the live image is once switched to a low magnification. In general, in magnified observation, since it is a partially magnified image, it is not easy to grasp the correspondence.For this reason, by switching to an observation image with a wider field of view once according to a low magnification, It is easy to grasp the corresponding positional relationship. In this case, it is necessary to temporarily switch the original observation image to the wide-area image. Conventionally, such work is extremely complicated. That is, once the observation means itself is switched to the original observation means, imaging is performed with the magnification of the observation means set to a low magnification, and switching to another observation means is performed again to adjust the magnification to the low magnification. If the fields of view of the wide area images do not match, it is necessary to switch the observation means again, move to another field of view, take an image, and return to the original observation means. In particular, when contrast observation is performed between the electron beam imaging unit and the optical system imaging unit, it is necessary to evacuate the sample chamber in order to use the wire imaging unit, and the optical system imaging unit must turn off the necessary illumination. I must. On the other hand, when switching to imaging by the optical system imaging means, illumination ON / OFF work is required. Such an operation is extremely complicated, and if the corresponding positional relationship is to be grasped through trial and error, it is necessary to repeat the same operation over and over, which increases the burden on the user. In order to release the user from such stress and provide an environment in which the corresponding positional relationship between the electron microscope image and the optical image can be easily grasped, in this embodiment, the visual field deviation that facilitates the visual field deviation correction work. A correction support function is provided. Specifically, when acquiring one observation image, a low-magnification image is automatically acquired in advance. Next, when acquiring the other observation image, the magnification is temporarily reduced to match the observation position, and the whole image is overlooked to correct the field deviation and then returned to the original magnification again. At this time, by displaying the display magnification of the low-magnification image acquired previously in conjunction with the display magnification of the current observation image, it becomes possible to automatically match the display magnification of the displayed observation image, Also, switching of observation means can be unnecessary. Hereinafter, such a visual field deviation correction support function will be described with reference to the block diagram of FIG. This magnification observation apparatus includes an optical system imaging unit 12, an electron beam imaging unit 11, a storage unit 131G as an image data recording area for storing a captured observation image, a sample stage 33, a body unit 24, and the body unit. Rotating means 30 for rotating the unit 24, display means 2, wide area image acquiring means 320 for acquiring a wide area image, wide area image storing means 321 for storing the acquired wide area image, and visual magnification image generating means 322. A visual field deviation correction unit 323, a color image synthesis unit 116B, an automatic alignment unit 324, and a setting guidance unit 325. In this example, the first observation means for acquiring the first observation image is described as the electron beam imaging means 11, and the second observation means for acquiring the second observation image is described as the optical imaging means 12. However, it goes without saying that these may be interchanged.
この拡大観察装置は、電子線撮像手段11、光学系撮像手段12でそれぞれ電子顕微鏡画像、光学画像を撮像し、表示手段2でこれらを同時に表示、又は片方のみ表示する。2つの観察像を同一視野で観察するために、例えば回動手段30で光学系撮像手段12の光軸や電子線撮像手段11の光軸を傾斜する。なお、光学系撮像手段や電子線撮像手段を設けた胴部を回転させる代わりに、試料台側を回転させてもよい。
(広域画像取得手段320)
In this magnification observation apparatus, an electron microscope image and an optical image are respectively picked up by the electron beam image pickup means 11 and the optical system image pickup means 12, and these are simultaneously displayed by the display means 2 or only one of them is displayed. In order to observe the two observation images in the same field of view, for example, the rotation means 30 tilts the optical axis of the optical imaging means 12 and the optical axis of the electron beam imaging means 11. Note that the sample stage side may be rotated instead of rotating the body provided with the optical system imaging means and the electron beam imaging means.
(Wide area image acquisition means 320)
広域画像取得手段320は、第一観察手段を用いて、任意の観察位置における試料の観察像を第一倍率で取得する際に、第一観察手段を用いて、第一倍率よりも低い倍率にて広域画像を取得する。
(広域画像)
The wide-area image acquisition unit 320 uses the first observation unit to acquire an observation image of the sample at an arbitrary observation position at the first magnification. To obtain a wide area image.
(Wide area image)
広域画像は、第一倍率よりも低倍率として、より広い視野での観察を可能としている。この広域画像は、視野ずれ補正で利用するに過ぎず、本来の拡大観察に使用するものでないため、精細な画像として撮像、保存する意義は少ない。よって、広域画像は通常の撮像よりも短時間で撮像を完了可能な簡易観察像とすることが好ましい。例えば撮像時のフレームレートを低くする、飛び越し走査を低密度にする等の手法が採用できる。例えば電子線撮像手段で簡易観察像を撮像する場合を考えると、通常のSEMで高精細な画像を描画するには、一画像あたり30秒〜1分間必要になる。さらに一枚の画像ではS/N比が悪いため、通常の撮像時には一画像1/4秒程度のフレームレートで10画像以上取得して、平均をかけて表示している。したがって、一画像を得るには2秒以上かかることになる。印刷用の詳細な観察像に至っては30秒以上かかることもある。そこで、簡易観察像としては、平均をかける枚数を8枚や4枚に少なくしたり、試料に対する電子線の走査範囲を狭くする等の制限をかけたり、走査を間引く等の処理によってフレームレートを上げて、画像を取得するまでの時間を短縮できる。
(視認倍率画像生成手段322)
The wide-area image has a lower magnification than the first magnification and enables observation with a wider field of view. Since this wide area image is only used for visual field misalignment correction and is not used for original magnified observation, there is little significance in capturing and storing it as a fine image. Therefore, it is preferable that the wide-area image is a simple observation image that can complete imaging in a shorter time than normal imaging. For example, techniques such as lowering the frame rate at the time of imaging, or making the interlaced scanning low density can be employed. For example, considering a case where a simple observation image is taken with an electron beam imaging means, it takes 30 seconds to 1 minute per image to draw a high-definition image with a normal SEM. Furthermore, since one image has a poor S / N ratio, at the time of normal imaging, 10 images or more are acquired at a frame rate of about 1/4 second per image, and the average is displayed. Therefore, it takes 2 seconds or more to obtain one image. A detailed observation image for printing may take 30 seconds or more. Therefore, as a simple observation image, the frame rate is set by processing such as reducing the average number of images to 8 or 4, limiting the scanning range of the electron beam with respect to the sample, or thinning the scanning. The time until the image is acquired can be shortened.
(Viewing magnification image generating means 322)
視認倍率画像生成手段322は、第二観察手段を用いて、観察位置の試料における相対位置を視認するための視認倍率で観察される第二観察像を、第二表示領域に表示させた際に、該表示と連動して、広域画像取得手段320により取得された広域画像に基づいて、第一観察手段によって当該視認倍率と同じ倍率で取得されるべき視認倍率画像を取得し、第一表示領域に表示させる。 The viewing magnification image generating unit 322 uses the second observation unit to display the second observation image observed at the viewing magnification for visually recognizing the relative position of the observation position on the sample in the second display area. In conjunction with the display, based on the wide area image acquired by the wide area image acquisition unit 320, the first observation unit acquires a viewing magnification image to be acquired at the same magnification as the viewing magnification, and the first display region To display.
広域画像取得手段320は、倍率の異なる広域画像を複数枚撮像する際の撮像倍率は、第一倍率を基準として自動的に決定する。例えば、第一倍率の1/2倍、1/4倍、1/8倍で撮像する。このように、広域画像を基準として視野範囲を2倍ずつ拡大した画像とすることで、十分な視野範囲を持った複数枚の広域画像を容易に取得できる。あるいは、広域画像取得手段320で取得された複数の広域画像の内、最も視認倍率と近い広域画像に基づいて視認倍率画像を生成する。このように構成することで、視認倍率画像生成手段322は高精細な視認倍率画像を取得できる。あるいはまた、視認倍率画像生成手段322が、広域画像取得手段320で取得された複数の広域画像であって、視認倍率よりも低い倍率で撮像された広域画像の内、最も視認倍率と近い広域画像に基づいて視認倍率画像を生成するよう構成してもよい。これにより、常に視認倍率よりも低い倍率の広域画像を用いることで、視認倍率に含まれる視野をすべて含んだ、視野欠けのない視認倍率画像を生成できる利点が得られる。さらには、視認倍率画像生成手段322が、広域画像が同倍率画像の場合には、視認倍率画像としてそのまま広域画像を表示させ、広域画像が同倍率画像でない場合には、広域画像からデジタルズームで視認倍率画像を生成するよう構成してもよい。このように、広域画像取得手段320は種々の方法で視認倍率画像の撮像倍率を決定できる。
(視野ずれ補正手段323)
The wide-area image acquisition unit 320 automatically determines the imaging magnification when capturing a plurality of wide-area images with different magnifications based on the first magnification. For example, imaging is performed at 1/2, 1/4, and 1/8 times the first magnification. In this way, by setting the visual field range twice as large as the wide-area image as a reference, a plurality of wide-area images having a sufficient visual field range can be easily acquired. Alternatively, the viewing magnification image is generated based on the wide area image closest to the viewing magnification among the plurality of wide area images acquired by the wide area image acquisition unit 320. With this configuration, the viewing magnification image generating unit 322 can acquire a high-definition viewing magnification image. Alternatively, the viewing magnification image generation unit 322 is a plurality of wide area images acquired by the wide area image acquisition unit 320, and among the wide area images captured at a magnification lower than the viewing magnification, the wide area image closest to the viewing magnification. The visual magnification image may be generated based on the above. Accordingly, by using a wide-area image having a magnification lower than the visual magnification at all times, an advantage that a visual magnification image that includes all the visual fields included in the visual recognition magnification and has no visual field defect can be obtained. Furthermore, when the wide-area image is the same-magnification image, the visual-magnification image generation unit 322 displays the wide-area image as it is as the visual-magnification image. You may comprise so that a magnification image may be produced | generated. As described above, the wide area image acquisition unit 320 can determine the imaging magnification of the viewing magnification image by various methods.
(Field shift correction means 323)
視野ずれ補正手段323は、第一表示領域に視認倍率画像が表示された状態で、第二表示領域に表示された第二観察像の視野位置を補正するための手段である。具体的には、電子顕微鏡画像を参照しながら、同一倍率の光学画像に基づいて視野位置を補正する。上述した図108、図109の例では、「点を指定する」ボタン285が視野ずれ補正手段323に該当し、この「点を指定する」ボタン285を押下することで、視野ずれ補正機能が実行される。このような視野ずれ補正の具体例としては、試料台や観察手段を物理的に移動させる機構が該当する。例えば、試料台33をXY方向、あるいはZ方向やR方向に移動させる。または、上述したイメージシフトのような、電子線の走査範囲を変える方法も利用できる。
(視野ずれ補正を行う手順)
The visual field deviation correcting unit 323 is a unit for correcting the visual field position of the second observation image displayed in the second display area in a state where the viewing magnification image is displayed in the first display area. Specifically, the visual field position is corrected based on the optical image with the same magnification while referring to the electron microscope image. In the example of FIGS. 108 and 109 described above, the “designate point” button 285 corresponds to the visual field deviation correction unit 323, and the visual field deviation correction function is executed by pressing the “designate point” button 285. Is done. As a specific example of such visual field deviation correction, a mechanism for physically moving the sample stage and the observation means is applicable. For example, the sample stage 33 is moved in the XY direction, the Z direction, or the R direction. Alternatively, a method of changing the scanning range of the electron beam such as the above-described image shift can be used.
(Procedure for correcting visual field deviation)
以下、視野ずれ補正を行う手順を、図112〜図116に基づいて説明する。これらの図において、図112は視野ずれ補正の手順を示すフローチャート、図113は第一観察手段から第二観察手段に切り替えた直後の画像表示領域286での表示例を示すイメージ図、図114は第二観察手段の傾斜角度を第一観察手段で取得した第一観察像のそれと一致させた表示例を示すイメージ図、図115は第二観察像の視認倍率を低倍率にした表示例を示すイメージ図、図116は第二観察像の視認倍率を高倍率に戻した表示例を示すイメージ図を、それぞれ示している。この例では、先に第一観察手段である電子線撮像手段11で電子顕微鏡画像を取得し、次いで第二観察手段である光学系撮像手段12で光学画像を撮像して、視野ずれ補正を行う例について説明する。ただ、逆の順で視野ずれ補正を行うことも可能であることはいうまでもない。 Hereinafter, the procedure for correcting the visual field deviation will be described with reference to FIGS. In these figures, FIG. 112 is a flowchart showing a procedure for correcting visual field deviation, FIG. 113 is an image showing an example of display in the image display area 286 immediately after switching from the first observation means to the second observation means, and FIG. An image diagram showing a display example in which the tilt angle of the two observation means is matched with that of the first observation image acquired by the first observation means, FIG. 115 is an image diagram showing a display example in which the viewing magnification of the second observation image is set to a low magnification, FIG. 116 is an image diagram showing a display example in which the viewing magnification of the second observation image is returned to a high magnification. In this example, an electron microscope image is first acquired by the electron beam imaging means 11 as the first observation means, and then the optical image is picked up by the optical system imaging means 12 as the second observation means to correct the field deviation. An example will be described. However, it goes without saying that the field of view correction can be performed in the reverse order.
まず、ステップS1121にて、電子線撮像手段11にて電子顕微鏡画像を取得する。この際に、広域画像取得手段320で、電子線撮像手段11の倍率を撮像時の拡大倍率よりも低倍側に数通り変更を加えた広域画像を複数枚取得する。そしてステップS1122に進み、観察手段を電子線撮像手段11から光学系撮像手段12に、表示切替手段36により切り替える。このとき、図113に示すように表示手段2上における画像表示領域286の表示内容が、二分割された光学画像表示領域118(図113左側)と電子顕微鏡画像表示領域117(図113右側)の画面となり、それぞれに光学画像、電子顕微鏡画像が表示される。ここでは、観察手段を電子線撮像手段11から光学系撮像手段12に切り替えた直後であるため、両者の傾斜角度が必然的に異なり、オフセット角度分だけ光学画像が電子顕微鏡画像よりも傾斜されている。このためステップS1123にて、光学系撮像手段12の傾斜角度を電子顕微鏡画像のそれと一致させるように、回動手段30により胴部24を回転させる。この結果、図114のような画面となる。この段階で、光学系撮像手段12と電子線撮像手段11とで傾斜角度と拡大倍率が一致されるため、本来であれば観察像の視野は一致するはずであるが、現実には各観察手段の特性の違いや誤差等によって、図114に示すように視野がずれた状態となる。そこで、視野ずれを補正するよう、位置を微調整する作業が必要となるところ、図114のような高倍率に拡大された状態では、両観察像の対応関係が判り難いことがある。そこで、表示中の観察像の視認倍率を一度低倍率にして、視野を広い範囲で確認できる状態とした上で、対応関係を確認する方が、間違いのない視野ずれ補正を得るためには好ましいといえる。この際、元の観察像も同様に低倍率に変更する必要があるところ、従来であれば一旦観察手段を切り替えて、低倍率画像で撮像し直し、さらに観察手段を切り替える必要があり、作業が繁雑となっていた。これに対して、電子顕微鏡画像と光学画像の表示倍率を自動的に一致させる倍率連動機能を備えることで、このような手間を大幅に省力化して、位置ずれ調整のための視野の特定を容易に行える利点が得られる。ステップS1124では、図115に示すように光学画像の視認倍率を低倍率にすると、視認倍率画像生成手段322が、予めステップS1121で撮像された電子顕微鏡画像の広域画像に基づいて、自動的に光学画像の視認倍率を同じ倍率の電子顕微鏡画像を生成する。この結果、ユーザは一々電子線撮像手段に戻って所望の低倍率画像を撮像することなく、ステップS1125にて所望の視認倍率で両観察像を対比しながら、視野ずれ補正のための調整作業を行うことができる。ここでは試料台33のXY方向を調整するが、光軸側を調整する方法も採用できることは上述の通りである。そしてステップS1126に示すように、視認倍率を元の高倍率に戻して、図116に示すように光学画像と電子顕微鏡画像の視野位置を一致させる。例えば図108の画面から、「点を指定する」ボタン285を押下して、光学画像と電子顕微鏡画像とで対応する視野位置補正点を指定し、これらを一致させるように光学画像又は電子顕微鏡画像の視野位置を調整する。またこの段階で必要に応じて、再度視野ずれ補正を行うことも可能であることはいうまでもない。このようにして、視野ずれ補正を容易に行えるようにでき、これによってユーザはステップS1127にて所望の観察、例えば比較観察やカラー画像合成等を行うことが可能となる。
(視野ずれ補正ガイダンス機能)
First, in step S1121, an electron microscope image is acquired by the electron beam imaging means 11. At this time, the wide-area image acquisition unit 320 acquires a plurality of wide-area images obtained by changing the magnification of the electron beam imaging unit 11 several times lower than the magnification at the time of imaging. In step S1122, the observation unit is switched from the electron beam imaging unit 11 to the optical system imaging unit 12 by the display switching unit 36. At this time, as shown in FIG. 113, the display contents of the image display area 286 on the display means 2 are divided into an optical image display area 118 (left side in FIG. 113) and an electron microscope image display area 117 (right side in FIG. 113). A screen is displayed, each displaying an optical image and an electron microscope image. Here, since the observation means is immediately after switching from the electron beam imaging means 11 to the optical system imaging means 12, the inclination angles of both are inevitably different, and the optical image is inclined more than the electron microscope image by the offset angle. Yes. For this reason, in step S1123, the body 24 is rotated by the rotating unit 30 so that the inclination angle of the optical system imaging unit 12 matches that of the electron microscope image. As a result, a screen as shown in FIG. 114 is obtained. At this stage, the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 have the same tilt angle and enlargement magnification. As shown in FIG. 114, the field of view is shifted due to the difference in characteristics and errors. Therefore, it is necessary to finely adjust the position so as to correct the visual field shift. However, in a state where the magnification is enlarged as shown in FIG. 114, the correspondence relationship between the two observation images may be difficult to understand. Therefore, it is preferable to obtain a visual field deviation correction without any mistakes after confirming the correspondence relationship after setting the viewing magnification of the observation image being displayed to a low magnification once so that the visual field can be confirmed in a wide range. It can be said. At this time, the original observation image needs to be similarly changed to a low magnification. In the conventional case, it is necessary to switch the observation means once, re-capture the image with a low magnification image, and further switch the observation means. It was complicated. On the other hand, by providing a magnification interlocking function that automatically matches the display magnification of the electron microscope image and the optical image, it is possible to greatly reduce the labor and easily identify the field of view for adjusting the misalignment. The advantages that can be achieved. In step S1124, when the viewing magnification of the optical image is set to a low magnification as shown in FIG. 115, the viewing magnification image generating unit 322 automatically performs optical processing based on the wide-area image of the electron microscope image previously captured in step S1121. An electron microscope image having the same visual magnification as the image is generated. As a result, the user does not return to the electron beam imaging unit and captures a desired low-magnification image, but performs adjustment work for field-of-view correction while comparing both observation images at the desired visual magnification in step S1125. It can be carried out. Here, the XY direction of the sample stage 33 is adjusted, but the method of adjusting the optical axis side can also be adopted as described above. Then, as shown in step S1126, the viewing magnification is returned to the original high magnification, and the field positions of the optical image and the electron microscope image are matched as shown in FIG. For example, by pressing the “designate point” button 285 from the screen of FIG. 108, the corresponding visual field position correction point is designated by the optical image and the electron microscope image, and the optical image or the electron microscope image is set so as to match them. Adjust the visual field position. Needless to say, the visual field shift correction can be performed again at this stage as needed. In this way, the visual field deviation can be easily corrected, and thus the user can perform desired observation, for example, comparative observation, color image synthesis, and the like in step S1127.
(Field shift correction guidance function)
なお、以上の視野ずれ補正をユーザが行いやすいように、視野ずれ補正を行うために必要な手順をユーザに順に案内する視野ずれ補正ガイダンス機能を拡大観察用プログラムに備えてもよい。上述した図108、図109に示す拡大観察用プログラムでは、視野ずれ補正タブ276においてこの視野ずれ補正ガイダンス機能を実現している。すなわち、視野ずれ補正を行う手順を情報表示領域270において順にテキスト等の案内表示で説明し、ユーザがこれに沿って順次作業を行えるように案内することで、操作に詳しくないユーザであっても容易に視野ずれ補正を行える。
(カラー合成画像生成プログラム)
It should be noted that the magnified observation program may be provided with a visual field deviation correction guidance function that sequentially guides the user with necessary procedures for performing visual field deviation correction so that the user can easily perform the above visual field deviation correction. 108 and 109, the visual field deviation correction tab 276 implements this visual field deviation correction guidance function. In other words, the procedure for correcting the visual field deviation is explained in the information display area 270 in the order of guidance display of text and the like, and even if the user is not familiar with the operation by guiding the user so that the work can be sequentially performed along this It is easy to correct the field of view.
(Color composite image generation program)
次に、拡大観察用プログラムを用いて、カラー合成画像を生成する手順を、図117〜図128のユーザインターフェース画面に基づいて説明する。これらの図において、図117はカラー合成画像生成を行う拡大観察用プログラムで電子顕微鏡画像を取得する様子を示すイメージ図、図118は図117の状態から、光学画像を表示させた状態を示すイメージ図、図119は図118の状態から光学系撮像手段12の傾斜角度を電子顕微鏡画像と一致させた状態のイメージ図、図120は図119の状態から光学系撮像手段12の拡大倍率を電子顕微鏡画像と一致させた状態のイメージ図、図121は図120の状態から、光学画像を撮像しようとする状態を示すイメージ図、図122は図121の状態から光学画像の撮像を終了した状態のイメージ図、図123は図122の状態から光学画像と電子顕微鏡画像の位置合わせを行う状態を示すイメージ図、図124は図123の状態からマニュアル調整を選択した状態のイメージ図、図125は図124の状態から第一対応点に対応する第二対応点を選択中のイメージ図、図126は図125の状態から、対応点を指定した状態を示すイメージ図、図127は図126の状態から、さらに対応点を多く指定した状態のイメージ図、図128は図127の状態からカラー合成画像を生成した状態のイメージ図を、それぞれ示している。
(カラー合成画像生成ガイダンス機能)
Next, a procedure for generating a color composite image using the magnification observation program will be described based on the user interface screens shown in FIGS. 117 to 128. In these drawings, FIG. 117 is an image diagram showing a state where an electron microscope image is acquired by a magnification observation program for generating a color composite image, and FIG. 118 is an image diagram showing a state in which an optical image is displayed from the state of FIG. 119 is an image diagram of the state in which the tilt angle of the optical system imaging unit 12 is matched with the electron microscope image from the state of FIG. 118, and FIG. 120 is the magnification of the optical system imaging unit 12 from the state of FIG. 121 is an image diagram illustrating a state where an optical image is to be captured from the state of FIG. 120, FIG. 122 is an image diagram of a state in which imaging of the optical image is terminated from the state of FIG. 121, and FIG. 123 is a diagram. FIG. 124 is a conceptual diagram illustrating a state in which the alignment of the optical image and the electron microscope image is performed from the state of 122, and FIG. 124 is from the state of FIG. 123. 125 is an image diagram in a state where the manual adjustment is selected, FIG. 125 is an image diagram in which the second corresponding point corresponding to the first corresponding point is selected from the state in FIG. 124, and FIG. 126 is a state in which the corresponding point is specified from the state in FIG. 127 is an image diagram in a state where more corresponding points are designated from the state of FIG. 126, and FIG. 128 is an image diagram of a state in which a color composite image is generated from the state of FIG.
(Color composite image generation guidance function)
なお拡大観察用プログラムは、カラー合成画像の生成手順をユーザに案内するカラー合成画像生成ガイダンス機能を備えている。よって、以下の説明ではカラー合成画像の生成手順をカラー合成画像生成ガイダンス機能に従って説明する。このカラー合成画像生成ガイダンス機能は、図103〜図107に示す拡大観察用プログラムのユーザインターフェース画面において、操作ボタン類273に設けられた「カラー合成」ボタン269を押下することで実行される。また設定欄279に設けられた「表示画像でカラー合成」ボタン279eを押下することでも、図123に示す画面を呼び出して実行できる。またカラー合成画像生成ガイダンス機能は、図111における設定誘導手段325等により実現される。
(合成フロー表示欄290)
The magnified observation program includes a color composite image generation guidance function for guiding the user to the color composite image generation procedure. Therefore, in the following description, the color composite image generation procedure will be described according to the color composite image generation guidance function. This color composite image generation guidance function is executed by pressing a “color composite” button 269 provided on the operation buttons 273 on the user interface screen of the magnification observation program shown in FIGS. The screen shown in FIG. 123 can also be called and executed by pressing a “color composition with display image” button 279e provided in the setting field 279. The color composite image generation guidance function is realized by the setting guide unit 325 and the like in FIG.
(Synthesis flow display field 290)
これらのユーザインターフェース画面は表示手段2上に表示され、画面中央から左側に画像表示領域286が設けられ、右側に情報表示領域270が設けられる。カラー合成画像生成ガイダンス機能実行中においては、情報表示領域270の上段に、合成フロー表示欄290が設けられる。合成フロー表示欄290には、カラー合成画像生成に必要な各手順を示す合成フローが表示される。さらに合成フロー表示欄290の下方には、各手順の詳細を表示する手順表示欄292が設けられる。手順表示欄292には、ユーザが行うべき手順がテキストの案内表示で説明されるテキスト説明欄293と、具体的な項目を示す詳細設定欄294が設けられる。
(縮小画像表示欄295)
These user interface screens are displayed on the display means 2, and an image display area 286 is provided on the left side from the center of the screen, and an information display area 270 is provided on the right side. During execution of the color composite image generation guidance function, a composite flow display field 290 is provided in the upper part of the information display area 270. The composite flow display field 290 displays a composite flow indicating each procedure necessary for generating a color composite image. Further, a procedure display column 292 for displaying details of each procedure is provided below the composite flow display column 290. The procedure display field 292 is provided with a text explanation field 293 in which a procedure to be performed by the user is explained by text guidance display, and a detailed setting field 294 indicating specific items.
(Reduced image display field 295)
さらに手順表示欄292の下方には、縮小画像表示欄295が設けられ、カラー合成画像を生成するために取得された光学画像及び電子顕微鏡画像を縮小した縮小画像SGが表示される。また縮小画像表示欄295の下方には、後述するマルチ保存機能を実現する「マルチ保存」ボタン279dが設けられる。さらにその下方には、次の手順に進むための「次へ」ボタン296、前の手順に戻るための「戻る」ボタン297、カラー合成画像生成を終了するための「終了」ボタン298が設けられている。さらにまた情報表示領域270の最下段には、図102〜図104と同様、静止ボタン281、撮影ボタン282、印刷ボタン283が、それぞれ設けられている。
(「超深度画像取り込み」手順)
Further, a reduced image display field 295 is provided below the procedure display field 292, and a reduced image SG obtained by reducing an optical image and an electron microscope image acquired to generate a color composite image is displayed. Also, below the reduced image display field 295, a “multi-save” button 279d for realizing a multi-save function to be described later is provided. Further below that, there are provided a “next” button 296 for proceeding to the next procedure, a “return” button 297 for returning to the previous procedure, and an “end” button 298 for terminating the color composite image generation. ing. Furthermore, a stationary button 281, a shooting button 282, and a print button 283 are provided at the bottom of the information display area 270, as in FIGS. 102 to 104.
("Ultra-deep image capture" procedure)
以下、カラー合成画像生成ガイダンス機能を、順に説明する。まずカラー合成画像生成ガイダンス機能を実行すると(具体的には図103〜図107の画面で操作ボタン類273に設けられた「カラー合成」ボタン269を押下すると)、図117の画面が表示される。ここでは、「超深度画像取り込み」手順が案内される。ユーザはこの手順に従って、電子顕微鏡画像を撮像するために必要な設定を順次行う。合成フロー表示欄290では、合成フロー中、現在の手順である「超深度画像取り込み」手順のみがハイライト表示され、また手順表示欄292のテキスト説明欄293には、ユーザが行うべき手順が文字で説明される。図117の例では、「Step1:超深度画像取り込み 超深度画像を取り込みます。画像の調整を行い、「取り込み」ボタンをクリックしてください。」と説明される。また、必要に応じて音声案内や手順をアニメーションで説明する動画等の説明を追加してもよい。さらに詳細設定欄294には、現在設定されている電子線撮像手段11の拡大倍率と、傾斜角度とが倍率角度表示欄299に表示される。加えて、走査速度を指定するための走査速度設定欄301が設けられている。走査速度設定欄301では、走査速度による撮像結果をユーザが感覚的に把握しやすいよう、「撮影スキャン」として標準、はやい、きれい、積算のいずれかをラジオボタンで選択可能としている。また、より詳細な設定、例えば加速電圧の指定等を行うには、「画質の調整」ボタン302を押下して、詳細設定可能な設定画面を呼び出す。以上のようにして、電子顕微鏡画像の撮像に必要な設定を終えると、「取り込み」ボタン303を押下して、撮像を実行できる。撮像が終了して、電子顕微鏡画像が静止画として取り込まれると、縮小画像表示欄295に、取得した電子顕微鏡画像の縮小画像SGが表示される。この例では、倍率角度表示欄299に表示されるように、撮像時の拡大倍率すなわち第一倍率として200倍で、傾斜角度−3°の電子顕微鏡画像が撮像される。 Hereinafter, the color composite image generation guidance function will be described in order. First, when the color composite image generation guidance function is executed (specifically, when the “color composite” button 269 provided on the operation buttons 273 is pressed on the screens of FIGS. 103 to 107), the screen of FIG. 117 is displayed. . Here, the procedure of “capture ultra-deep image” is guided. In accordance with this procedure, the user sequentially performs settings necessary for capturing an electron microscope image. In the synthesis flow display column 290, only the “ultra-deep image capture” procedure which is the current procedure in the synthesis flow is highlighted, and the text description column 293 of the procedure display column 292 indicates the procedure to be performed by the user. Explained. In the example shown in Fig. 117, "Step 1: Capture ultra-deep image captures an ultra-deep image. Adjust the image and click the" Import "button. Is described. Moreover, you may add description, such as a moving image explaining audio | voice guidance and a procedure by animation as needed. Further, in the detailed setting column 294, the magnification factor and the inclination angle of the electron beam imaging unit 11 currently set are displayed in the magnification angle display column 299. In addition, a scanning speed setting field 301 for designating the scanning speed is provided. In the scanning speed setting field 301, the radio button can be used to select any one of “standard”, “fast”, “beautiful”, and “integrated” as “imaging scanning” so that the user can easily grasp the imaging result based on the scanning speed. Further, in order to perform more detailed setting, for example, designation of acceleration voltage, the “image quality adjustment” button 302 is pressed to call a setting screen that allows detailed setting. As described above, when the setting necessary for imaging the electron microscope image is completed, the “capture” button 303 can be pressed to perform imaging. When the imaging is finished and the electron microscope image is captured as a still image, a reduced image SG of the acquired electron microscope image is displayed in the reduced image display field 295. In this example, as displayed in the magnification angle display field 299, an electron microscope image with an inclination angle of -3 ° is captured at an enlargement magnification at the time of imaging, that is, a first magnification of 200 times.
さらにこの際、広域画像の取得も併せて実行される。すなわち、詳細設定欄294で表示された拡大倍率よりも低倍率の広域画像を複数枚取得して、広域画像保存手段321に保存しておく。広域画像は、上述の通り広域画像取得手段320で、自動的に拡大倍率が指定されて複数枚が取得される。ここでは、第一倍率である200倍を基準として、100倍、50倍、25倍の計3枚の広域画像が撮像される。この撮像はバックグラウンドで行われ、ユーザには広域画像が追加で撮像されていることを意識させない。
(「視野・倍率の調整」手順)
At this time, acquisition of a wide area image is also executed. That is, a plurality of wide area images having a magnification lower than the enlargement magnification displayed in the detailed setting field 294 are acquired and stored in the wide area image storage unit 321. As described above, the wide-area image acquisition unit 320 acquires a plurality of wide-area images by automatically specifying an enlargement magnification. Here, a total of three wide-area images of 100 times, 50 times, and 25 times are taken with the first magnification of 200 times as a reference. This imaging is performed in the background, and the user is not made aware that a wide area image is additionally captured.
("Field of view / magnification adjustment" procedure)
以上のようにして「超深度画像取り込み」手順が終了すると、「次へ」ボタン296を押下し、図118に示す「視野・倍率の調整」手順に移行する。ここでは、電子顕微鏡画像と同じ倍率、同じ姿勢で光学画像を撮像するための設定を行う。この画面では、画像表示領域286が左右に二分割され、右側の電子顕微鏡画像表示領域117には既に撮像された電子顕微鏡画像の静止画が、左側の光学画像表示領域118には、現在観察中の光学画像のライブ画像が、それぞれ表示されている。また、各表示領域には、十字状のグリッドが重ねて表示される。 When the “ultra-deep image capturing” procedure is completed as described above, the “next” button 296 is pressed, and the procedure proceeds to the “field / magnification adjustment” procedure shown in FIG. Here, settings for capturing an optical image with the same magnification and the same posture as the electron microscope image are performed. In this screen, the image display area 286 is divided into right and left, the still image of the electron microscope image already captured in the right electron microscope image display area 117, and the left optical image display area 118 currently being observed. Live images of the optical images are respectively displayed. In addition, a cross-shaped grid is superimposed on each display area.
合成フロー表示欄290では、合成フローのハイライト表示が「超深度画像取り込み」手順から「視野・倍率の調整」手順に移り、手順が移行したことが示される。また手順表示欄292のテキスト説明欄293には、ユーザが行うべき手順として「Step2:視野・倍率の調整 左右の画像で対象物が同じ位置・大きさに見えるように、光学レンズの傾斜角度、倍率を調整してください。」と説明される。また詳細設定欄294には、拡大倍率と傾斜角度が、撮像済みの電子顕微鏡画像のそれらと、現在観察中の光学画像のそれらとが対比して表示される。このとき、各値を現在値と目標値として表示することで、ユーザは設定すべき項目がより明確になって、混乱無く必要な設定値に合わせ込むことができる。この例では、現在の光学画像の拡大倍率50倍(視認倍率)に対して、目標となる電子顕微鏡画像の拡大倍率が200倍(第一倍率)であること、また現在の光学画像の傾斜角度37°に対して、目標となる電子顕微鏡画像の傾斜角度が−3°であることが表示されている。よってユーザは、現在値が目標値となるように、光学系撮像手段12の拡大倍率と傾斜角度とを調整する。
(倍率連動機能)
(視認倍率画像生成機能)
In the composite flow display column 290, the highlight display of the composite flow is changed from the “super-deep image capture” procedure to the “field / magnification adjustment” procedure, indicating that the procedure has shifted. In the text description field 293 of the procedure display field 292, as a procedure to be performed by the user, “Step 2: Adjustment of the field of view / magnification angle of the optical lens so that the object can be seen at the same position / size in the left and right images, Please adjust the magnification. " Further, in the detailed setting column 294, the magnification and the tilt angle are displayed in comparison with those of the imaged electron microscope image and those of the optical image currently being observed. At this time, by displaying each value as the current value and the target value, the user can clarify the items to be set and can match the required set values without confusion. In this example, the enlargement magnification of the target electron microscope image is 200 times (first magnification) with respect to the enlargement magnification 50 times (viewing magnification) of the current optical image, and the inclination angle of the current optical image It is displayed that the tilt angle of the target electron microscope image is −3 ° with respect to 37 °. Therefore, the user adjusts the magnification and the tilt angle of the optical imaging unit 12 so that the current value becomes the target value.
(Magnification interlock function)
(View magnification image generation function)
またこのとき、電子顕微鏡画像と光学画像の表示倍率を一致させる倍率連動機能をONにすることで、両観察像の対応関係を容易に把握し易くできる。具体的には、「カラー画像の倍率に超深度画像の倍率を合わせて表示」チェックボックス304をONすることで、倍率連動機能が働き、電子顕微鏡画像が、その撮像時の倍率に拘わらず、光学画像で現在設定されている視認倍率と一致するように自動的に拡大/縮小された視認倍率画像として、電子顕微鏡画像表示領域117に表示される。この機能によって、図118においては電子顕微鏡画像の目標倍率が200倍であるにも拘わらず、電子顕微鏡画像表示領域117においては視認倍率である50倍で表示されている。この倍率連動機能は、視認倍率画像生成手段322によって実現される。すなわち、予め撮像された広域画像に基づいて、視認倍率画像が視認倍率画像生成手段322によって生成され、電子顕微鏡画像表示領域117に表示される。そしてユーザが光学画像の視認倍率を変更すると、これに追従して、変更後の視認倍率の視認倍率画像が生成され、表示領域で表示される電子顕微鏡画像も更新される。この結果、光学画像表示領域118で表示される光学画像のライブ画像と同じ倍率で、電子顕微鏡画像を表示させることができるので、ユーザは従来のように電子線撮像手段に切り替えて低倍率の広域画像を撮像し直す手間を省くことができ、極めて容易に各観察像の対応関係を把握できるようになる。また、カラー合成画像の生成用に撮像した元の電子顕微鏡画像については、縮小画像表示欄295に表示させていることから、本来撮像したい画像についても、ユーザは見失うことがない。 At this time, by turning on the magnification interlocking function for matching the display magnifications of the electron microscope image and the optical image, it is possible to easily grasp the correspondence between the two observation images. Specifically, by turning on the “display by matching the magnification of the super-depth image with the magnification of the color image” check box 304, the magnification interlocking function works, and the electron microscope image is displayed regardless of the magnification at the time of imaging. The optical image is displayed in the electron microscope image display area 117 as a viewing magnification image that is automatically enlarged / reduced so as to coincide with the currently set viewing magnification. With this function, in FIG. 118, although the target magnification of the electron microscope image is 200 times, the electron microscope image display region 117 is displayed at 50 times as the viewing magnification. This magnification interlocking function is realized by the visual recognition magnification image generation means 322. That is, a visual magnification image is generated by the visual magnification image generation unit 322 based on a wide-area image captured in advance, and is displayed in the electron microscope image display area 117. Then, when the user changes the viewing magnification of the optical image, the viewing magnification image of the viewing magnification after the change is generated, and the electron microscope image displayed in the display area is also updated. As a result, the electron microscope image can be displayed at the same magnification as the live image of the optical image displayed in the optical image display area 118, so that the user can switch to the electron beam imaging means as in the conventional case and switch to the low magnification wide area. It is possible to save the trouble of re-imaging the image, and it becomes very easy to grasp the correspondence between the observation images. In addition, since the original electron microscope image captured for generating the color composite image is displayed in the reduced image display field 295, the user does not lose sight of the image that is originally desired to be captured.
そして、上述の通り光学画像の傾斜角度と拡大倍率を、電子顕微鏡画像のそれらと一致させる。例えば図118の状態で、傾斜角度を現在の37°から目標値の−3°に一致させる。すると、図118の例では傾斜角度が異なることから、観察像の見え方も異なっていたものが、図119に示すように等しい傾斜角度に一致されて、同じような見え方の画像に近付けることができる。またこの際、詳細設定欄294に表示されている傾斜角度の現在値を、黒色から緑色に変化させている。このように現在値の表示を変化させることで、ユーザに対して目標値に一致されたことを視覚的に告知できる。また表示の変化は色に限らず、点滅表示やハイライト表示等、他と区別可能な表示形態が適宜利用できる。 Then, as described above, the tilt angle and magnification of the optical image are made to coincide with those of the electron microscope image. For example, in the state of FIG. 118, the inclination angle is made to coincide with the target value of −3 ° from the current 37 °. Then, since the tilt angle is different in the example of FIG. 118, what the observation image looks different is matched with the same inclination angle as shown in FIG. Can do. At this time, the current value of the tilt angle displayed in the detailed setting field 294 is changed from black to green. Thus, by changing the display of the current value, it is possible to visually notify the user that the target value has been matched. The display change is not limited to the color, and a display form distinguishable from others, such as blinking display and highlight display, can be used as appropriate.
さらに拡大倍率も、図119に示す現在値の50倍から、図120に示すように目標値の200倍に調整すると、詳細設定欄294に表示されている拡大倍率の現在値表示が、同様に黒色から緑色に変化され、さらに画像表示領域286においても光学画像の拡大倍率が元の電子顕微鏡画像と一致されるので、電子顕微鏡画像表示領域117で表示される視認倍率画像が、本来の撮像された電顕微鏡画像に戻り、縮小画像表示領域における電子顕微鏡画像の縮小画像SGと一致する。このようにして、光学画像を撮像するための条件設定をユーザは極めて容易に、かつガイダンスに従ってスムーズに行うことができる。さらに、上述した視野ずれ補正も、ここで併せて行うことができる。
(「カラー画像取り込み」手順)
Further, when the enlargement magnification is adjusted from 50 times the current value shown in FIG. 119 to 200 times the target value as shown in FIG. 120, the current value display of the enlargement magnification displayed in the detailed setting field 294 is similarly changed. Since the magnification is changed from black to green and the magnification of the optical image in the image display area 286 is matched with the original electron microscope image, the viewing magnification image displayed in the electron microscope image display area 117 is originally captured. Returning to the electron microscope image, it matches the reduced image SG of the electron microscope image in the reduced image display area. In this way, the user can set conditions for taking an optical image very easily and smoothly according to the guidance. Furthermore, the above-described visual field deviation correction can also be performed here.
("Color image capture" procedure)
そして、図120の状態から「次へ」ボタン296を押下すると、図121の画面に切り替わり、「カラー画像取り込み」手順に進む。この画面では、実際に光学画像の撮像を行う。ここでは手順表示欄292のテキスト説明欄293には、ユーザが行うべき手順として「Step3:カラー画像取り込み カラー画像を取得します。画像を調整し、「取り込み」ボタンをクリックしてください。」と説明される。さらに詳細設定欄294には、図117の画面と同様、現在設定されている光学系撮像手段12の拡大倍率と傾斜角度が表示され、さらに「画質の調整」ボタン302Bと「クイック深度合成」ボタン305、「取り込み」ボタン303Bが表示される。「画質の調整」ボタン302Bを押下すると、光学画像の撮像に関するより詳細な設定が可能な詳細設定画面が表示される。特にこの画面では、画像表示領域286から電子顕微鏡画像表示領域117の表示を非表示とし、光学画像表示領域118のみを表示し、光学画像を撮像するための細かな設定を確認し易くしている。
(「クイック深度合成」ボタン305)
When the “Next” button 296 is pressed from the state shown in FIG. 120, the screen is changed to the screen shown in FIG. On this screen, an optical image is actually captured. Here, in the text description field 293 of the procedure display field 292, “Step 3: Acquire color image Acquires a color image as a procedure to be performed by the user. Adjust the image and click the“ Import ”button. Is described. Further, in the detailed setting field 294, as in the screen of FIG. 117, the currently set enlargement magnification and inclination angle of the optical system imaging means 12 are displayed, and the “image quality adjustment” button 302B and the “quick depth composition” button are displayed. 305, “Import” button 303B is displayed. When the “image quality adjustment” button 302B is pressed, a detailed setting screen is displayed on which more detailed settings relating to optical image capture can be made. In particular, on this screen, the display of the electron microscope image display area 117 from the image display area 286 is not displayed, and only the optical image display area 118 is displayed, so that it is easy to confirm detailed settings for capturing an optical image. .
("Quick Depth Composite" button 305)
また「クイック深度合成」ボタン305を押下すると、光学画像を複数枚、合焦位置を変えて撮像し、ピントの合った部分を抜き出して合成するクイック深度合成を行い、得られたクイック深度合成画像を表示させることができる。このクイック深度合成画像は、通常の光学画像よりも広い範囲で合焦が得られるため、より高精細で、この画像を用いてさらに電子顕微鏡画像とカラー画像合成することによって、一層精細なカラー合成画像を得ることが可能となる。 When the “Quick Depth Composite” button 305 is pressed, a plurality of optical images are picked up by changing the focus position, and a quick depth composite is performed in which a focused portion is extracted and combined. Can be displayed. This quick-depth synthesized image can be focused in a wider range than a normal optical image, so it has higher definition. By using this image and further synthesizing a color image with an electron microscope image, a more detailed color synthesis is possible. An image can be obtained.
そして「取り込み」ボタン303Bを押下すると、光学画像が撮像されて、図122に示すように撮像された光学画像が、光学画像表示領域118に表示される。また縮小画像表示領域にも、撮像された光学画像の縮小画像SGが同じく表示される。この状態で「次へ」ボタン296を押下すると、図123の画面に進み、「画像の位置合わせ」手順が表示される。
(「画像の位置合わせ」手順)
When the “capture” button 303B is pressed, an optical image is captured, and the captured optical image is displayed in the optical image display area 118 as shown in FIG. In the reduced image display area, a reduced image SG of the captured optical image is also displayed. When the “next” button 296 is pressed in this state, the screen advances to the screen of FIG. 123, and the “image alignment” procedure is displayed.
("Image alignment" procedure)
図123に示す「画像の位置合わせ」手順では、撮像された電子顕微鏡画像と光学画像との位置合わせを行う。手順表示欄292のテキスト説明欄293には、ユーザが行うべき手順として「Step4:画像の位置合わせ 画像の合成位置は下段に表示されている位置でよろしいですか?よろしければ「次へ」をクリックしてください。合成位置をマニュアルで調整したい場合は「マニュアル調整」をクリックしてください。」と説明される。この画面では、位置合わせを自動調整のまま利用するか、ユーザが手動で位置調整を行うかを選択できる。画像表示領域286では、上下に二分割された上段では、さらに左右に二分割されて左側の光学画像表示領域118に撮像済みの光学画像が、右側の電子顕微鏡画像表示領域117には同じく撮像済みの電子顕微鏡画像が、それぞれ表示される。さらに下段には第三表示領域108が設けられており、この状態では未だカラー合成画像は生成されず、単に光学画像と電子顕微鏡画像とが一致するように重ね合わせられた重畳状態で表示される。自動位置合わせ作業は、自動位置合わせ手段324により行われる。ここではパターンマッチング等の既知の手法を用いて、光学画像と電子顕微鏡画像との対応位置を計算し、この結果に基づいて2枚の観察像を一致させるように重ねて表示する。図123の例では、電子顕微鏡画像を基準とし、この上に光学画像をできるだけ一致させる姿勢に移動、回転、拡大/縮小等を行った上で、重ねて表示している。ユーザは、合成画像表示領域にて表示される重ね合わせ状態を確認し、このままでよければ「次へ」ボタン296を押下して、「カラー合成画像を表示」手順に該当する図128に進む。
(「カラー合成画像を表示」手順)
In the “image alignment” procedure shown in FIG. 123, the imaged electron microscope image and the optical image are aligned. In the text description field 293 of the procedure display field 292, the procedure to be performed by the user is “Step 4: Image alignment. Is the composite position of the image the position displayed in the lower row? Click“ Next ”if you want. please. If you want to adjust the composite position manually, click “Manual Adjustment”. Is described. On this screen, it is possible to select whether the position alignment is used as it is automatically adjusted or whether the user manually adjusts the position. In the upper part of the image display area 286, which is divided into two parts in the vertical direction, an optical image that has been further divided into two parts in the left and right direction and has been imaged in the left optical image display area 118 is also imaged in the right electron microscope image display area 117. The electron microscope images are respectively displayed. Further, a third display area 108 is provided in the lower stage, and in this state, a color composite image is not yet generated, and is simply displayed in a superimposed state so that the optical image and the electron microscope image coincide with each other. . The automatic alignment operation is performed by the automatic alignment means 324. Here, a known position such as pattern matching is used to calculate the corresponding position between the optical image and the electron microscope image, and based on this result, the two observation images are displayed so as to coincide with each other. In the example of FIG. 123, an electron microscope image is used as a reference, and the optical image is moved, rotated, enlarged / reduced, etc. in a posture that matches the optical image as much as possible, and then displayed in an overlapping manner. The user confirms the overlay state displayed in the composite image display area, and if it is acceptable, presses the “Next” button 296 and proceeds to FIG. 128 corresponding to the “display color composite image” procedure.
("Display color composite image" procedure)
図127の画面で「次へ」ボタン296を押下すると、これまでの手順で設定された条件に従ってカラー画像合成が実行されて、図128に示すように、生成されたカラー合成画像が画像表示領域に表示される。また、得られたカラー合成画像では不十分な場合は、さらに条件を変更して再度カラー合成画像を生成し直すため、図128の画面から「戻る」ボタン267を押下して先の手順に戻り、各種設定を再度調整する。例えば、光学画像と電子顕微鏡画像の位置合わせが不十分と思われる場合は、図123の画面から「マニュアル調整」ボタン306を押下して、図124のマニュアル調整画面に切り替える。
(マニュアル調整画面)
When the “Next” button 296 is pressed on the screen of FIG. 127, color image composition is executed according to the conditions set in the previous procedure, and the generated color composition image is displayed in the image display area as shown in FIG. Is displayed. If the obtained color composite image is insufficient, the condition is further changed and a color composite image is generated again. Therefore, the “return” button 267 is pressed from the screen of FIG. 128 to return to the previous procedure. Adjust the settings again. For example, when it is considered that the alignment between the optical image and the electron microscope image is insufficient, the “manual adjustment” button 306 is pressed from the screen of FIG. 123 to switch to the manual adjustment screen of FIG.
(Manual adjustment screen)
マニュアル調整画面では、手順表示欄292のテキスト説明欄293が、図123から図124に示すように「Step4:画像の位置合わせ カラー画像上で特徴のある点をクリックし、次に超深度画像上で対応する点をクリックしてください。」と変化し、各観察像の上で対応点を指定する様子が絵付きで説明される。また詳細設定欄294には、対応点を指定、修正等するための対応点指定手段180に対応する対応点指定ボタン群180Bとして、「追加」ボタン182B、「移動」ボタン184B、「削除」ボタン183B、「オート」ボタン307、「リセット」ボタン308が設けられる。さらに対応点指定ボタン群180Bの下方には、対応点の指定作業をサポートする機能を実現するため、「点の追加・移動時に拡大表示する」チェックボックス185B、「対応点の指定時に画像を重ねて表示する」チェックボックス309、透明度スライダ186Bが設けられている。これらの対応点指定ボタン類は、対応点を編集する対応点編集機能にも対応する。具体的には、図91に示す対応点編集手段におけるAddボタン182が「追加」ボタン182Bに対応し、Removeボタン183が「削除」ボタン183Bに対応し、Modifyボタン184が「移動」ボタン184Bに対応する。さらにズーム手段185は、「点の追加・移動時に拡大表示する」チェックボックス185Bに、透過度調整手段186は透過度スライダ186Bに、それぞれ対応する。「点の追加・移動時に拡大表示する」チェックボックス185BをONすると、対応点の追加や移動時に、画像表示領域286における画像表示を自動的に拡大表示に切り替えて、詳細な位置決めを行い易くできる。また透過度スライダ186Bを調整することで、半透明画像の透過率を連続的に調整でき、ユーザは試料の状態等に応じて重畳表示時の見易さを加減できる。なお「オート」ボタン307は、自動位置合わせ手段324による自動位置合わせを実行するためのボタンであり、「リセット」ボタン308は指定済みの対応点をすべて削除して初期状態に戻すためのボタンである。 On the manual adjustment screen, the text explanation field 293 of the procedure display field 292 displays “Step 4: Click on a characteristic point on the color image and then on the ultra-deep image as shown in FIGS. 123 to 124. Click on the corresponding point in the screen, and the state of specifying the corresponding point on each observation image will be explained with a picture. In the detailed setting field 294, an “add” button 182B, a “move” button 184B, and a “delete” button are provided as a corresponding point designation button group 180B corresponding to the corresponding point designation means 180 for designating and correcting corresponding points. 183B, an “Auto” button 307, and a “Reset” button 308 are provided. Further, below the corresponding point designation button group 180B, in order to realize a function for supporting the corresponding point designation operation, a check box 185B for “enlarged display when adding / moving points” check box 185B, Are displayed "check box 309 and transparency slider 186B. These corresponding point designation buttons also correspond to a corresponding point editing function for editing corresponding points. Specifically, the Add button 182 in the corresponding point editing means shown in FIG. 91 corresponds to the “Add” button 182B, the Remove button 183 corresponds to the “Delete” button 183B, and the Modify button 184 becomes the “Move” button 184B. Correspond. Further, the zoom means 185 corresponds to the “enlarged display when a point is added / moved” check box 185B, and the transparency adjustment means 186 corresponds to the transparency slider 186B. When the “Display enlarged when adding / moving point” check box 185B is turned ON, the image display in the image display area 286 is automatically switched to enlarged display when adding or moving the corresponding point to facilitate detailed positioning. . Further, by adjusting the transparency slider 186B, the transmissivity of the translucent image can be continuously adjusted, and the user can adjust the visibility at the time of superimposed display according to the state of the sample. The “auto” button 307 is a button for executing automatic alignment by the automatic alignment means 324, and the “reset” button 308 is a button for deleting all the corresponding points that have been specified and returning them to the initial state. is there.
このような機能を備えた図124の画面から、「追加」ボタン182Bを押下すると、ポインティングデバイスのマウスカーソル等を位置指定ポインタとして、光学画像表示領域118中の光学画像上で第一対応点を指定する。指定された第一対応点は、第二対応点が指定されていない状態では、図125に示すように赤色で表示されており、第二対応点が指定されて対応関係が確定された時点で図126に示すように緑色の表示に変化する。また各対応点には、対応点情報として数値が表示される。この値は、対応点の指定順に数値が連番で昇順に1ずつ追加されている。さらに、対応点指定の際には光学画像と電子顕微鏡画像とを重畳して表示する重畳表示機能によって、特に第二対応点の指定に際してユーザが正確な位置調整を容易に行い易くできる。具体的には、「対応点の指定時に画像を重ねて表示する」チェックボックス309をONにすると、図125に示すように、電子顕微鏡画像表示領域中の電子顕微鏡画像上で第二対応点を指定する際、位置指定ポインタの動きに追従して光学画像が半透明画像として表示される。これにより電子顕微鏡画像表示領域117中で電子顕微鏡画像と光学画像とが重畳されて表示されるため、ユーザは、電子顕微鏡画像上で光学画像をどの位置に置くことで、両画像を一致させることができるかを、重なり具合を実際に確認しながら第二対応点を指定できる。第二対応点が指定されると、これら第一対応点と第二対応点とを一致させるように補正パラメータ算出手段181が補正パラメータを算出して、再度自動位置合わせ手段324により位置合わせの補正が行われ、補正後の位置にて重ね合わせた状態に、合成画像表示領域における光学画像と電子顕微鏡画像の重畳表示が更新される。なお、第二対応点が確定された時点で、図127に示すように電子顕微鏡画像表示領域117における重畳表示はOFFとなり、光学画像の半透明画像が消え、第二対応点を指定した電子顕微鏡画像のみの表示に戻る。 When the “Add” button 182B is pressed from the screen of FIG. 124 having such a function, the first corresponding point is set on the optical image in the optical image display area 118 using the pointing device mouse cursor or the like as a position specifying pointer. specify. The designated first corresponding point is displayed in red as shown in FIG. 125 in the state where the second corresponding point is not designated, and when the second corresponding point is designated and the correspondence is established. As shown in FIG. 126, the display changes to green. Each corresponding point is displayed with a numerical value as corresponding point information. In this value, numerical values are sequentially added in ascending order in order of designation of corresponding points. Further, the superposition display function for superimposing and displaying the optical image and the electron microscope image when designating corresponding points makes it easy for the user to easily perform accurate position adjustment especially when designating the second corresponding points. Specifically, when the “Display overlapping images when specifying corresponding points” check box 309 is turned on, as shown in FIG. 125, the second corresponding points are displayed on the electron microscope image in the electron microscope image display area. When designating, the optical image is displayed as a translucent image following the movement of the position designation pointer. As a result, since the electron microscope image and the optical image are superimposed and displayed in the electron microscope image display area 117, the user can match the two images by placing the optical image on the electron microscope image. It is possible to specify the second corresponding point while actually confirming the overlapping state. When the second corresponding point is designated, the correction parameter calculating unit 181 calculates the correction parameter so that the first corresponding point and the second corresponding point coincide with each other, and the automatic alignment unit 324 again corrects the alignment. And the superimposed display of the optical image and the electron microscope image in the composite image display area is updated in a state of being superimposed at the corrected position. When the second corresponding point is determined, the superimposed display in the electron microscope image display region 117 is turned off as shown in FIG. 127, the semitransparent image of the optical image disappears, and the electron microscope in which the second corresponding point is designated. Return to the image only display.
さらに図126、図127に示すように、複数の対応点が順次指定されると、これらの対応点に応じてさらに補正パラメータ算出手段181が補正パラメータを詳細に算出して、自動位置合わせ手段324はより詳細な位置合わせを行う。このようにして、自動で位置合わせされた状態から、ユーザが手動で微調整を行うことによって、より詳細な位置合わせが実現できる。そして「画像の位置合わせ」手順が終了すると、「次へ」ボタン296をクリックし、「カラー合成画像を表示」手順に進む。ここでは画像合成手段でカラー合成画像を生成し、生成されたカラー合成画像を画像表示領域286に表示させる。また、生成されたカラー合成画像に関する種々の操作を行う画面の例を図128に示す。この画面では、電子顕微鏡画像と光学画像の合成比率を調整する表示パラメータ調整手段258、画像表示領域286の表示内容を切り替える表示切替手段36、及び画像の印刷、保存を行う「印刷」ボタン311B、「保存」ボタン312を備えている。表示切替手段36としては、合成前の光学画像を表示させる「カラー」ボタン313、電子顕微鏡画像を表示させる「超深度」ボタン314、カラー合成画像の表示に戻す「デフォルト」ボタン315、詳細な設定画面を呼び出すための「詳細」ボタン316、「観察画面で表示」ボタン317等を備えている。「観察画面で表示」ボタン317を押下すると、カラー合成画像を画像表示領域に表示した状態でメインの観察画面に戻る。例えばカラー合成画像で計測等を行いたいユーザはこれを選択する。 Further, as shown in FIGS. 126 and 127, when a plurality of corresponding points are sequentially specified, the correction parameter calculation means 181 further calculates the correction parameters in detail according to these corresponding points, and the automatic alignment means 324 is obtained. Performs more detailed alignment. In this way, more precise alignment can be realized by the user performing fine adjustment manually from the automatically aligned state. When the “image alignment” procedure ends, the “next” button 296 is clicked, and the procedure proceeds to the “display color composite image” procedure. Here, a color composite image is generated by the image combining means, and the generated color composite image is displayed in the image display area 286. FIG. 128 shows an example of a screen for performing various operations related to the generated color composite image. In this screen, a display parameter adjusting unit 258 for adjusting the composition ratio of the electron microscope image and the optical image, a display switching unit 36 for switching the display content of the image display area 286, and a “print” button 311B for printing and saving the image, A “save” button 312 is provided. The display switching means 36 includes a “color” button 313 for displaying an optical image before composition, a “super depth” button 314 for displaying an electron microscope image, a “default” button 315 for returning to display of a color composite image, and detailed settings. A “detail” button 316 for calling up the screen, a “display on observation screen” button 317, and the like are provided. When the “display on observation screen” button 317 is pressed, the color composite image is displayed in the image display area, and the screen returns to the main observation screen. For example, a user who wants to perform measurement or the like on a color composite image selects this.
図128の画面では、図87等で上述した表示パラメータ調整手段258を用いて、表示パラメータを調整することもできる。具体的には、図128の画面から、比率調整手段250を構成する「バランス」スライダ250Bを操作して、電子顕微鏡画像の輝度情報と、光学画像の輝度情報との合成比率を連続的に調整できる。またテクスチャ強度調整手段253を構成する「テクスチャ強度」スライダ253Bを調整して、電子顕微鏡画像と光学顕微鏡のテクスチャ成分全体の強度を調整できる。さらに色強度調整手段254を構成する「カラー」スライダ254Bを調整して、色情報の強度を調整できる。このようにして、得られたカラー合成画像に対してユーザは表示パラメータを微調整して、画像表示領域286で調整結果を確認しながら、最適な表示パラメータに決定し、最終的に所望のカラー合成画像を取得できる。
(マルチ保存機能)
In the screen of FIG. 128, the display parameters can be adjusted using the display parameter adjusting means 258 described above with reference to FIG. Specifically, from the screen of FIG. 128, the “balance” slider 250B constituting the ratio adjusting unit 250 is operated to continuously adjust the composite ratio of the luminance information of the electron microscope image and the luminance information of the optical image. it can. Further, the “texture strength” slider 253B constituting the texture strength adjusting means 253 can be adjusted to adjust the strength of the electron microscope image and the entire texture component of the optical microscope. Furthermore, the intensity of the color information can be adjusted by adjusting the “color” slider 254B constituting the color intensity adjusting means 254. In this way, the user finely adjusts the display parameters for the obtained color composite image, determines the optimum display parameter while confirming the adjustment result in the image display area 286, and finally determines the desired color. A composite image can be acquired.
(Multi-save function)
さらに、複数の観察像を表示させた状態で、これらの観察像を画像データファイルとして保存する際、観察像毎に個別にファイル名を指定して保存する方法の他、表示中の観察像を一括して保存することもできる。このような複数画像の保存を行うマルチ保存機能を備えることで、ユーザは画像データ毎に個別にファイル名を指定して順次保存する作業を繰り返すという煩わしい作業から開放され、使い勝手を向上できる。 In addition, when saving these observation images as image data files with a plurality of observation images being displayed, in addition to the method of individually specifying the file name for each observation image and saving it, the observation image being displayed is displayed. It is also possible to save all at once. By providing such a multi-storing function for storing a plurality of images, the user can be freed from the troublesome work of sequentially storing the image data by individually specifying a file name for each image data, thereby improving usability.
また対比観察や画像合成においては、同一の試料を異なる観察手段で撮像した観察像を表示させることが多い。この場合、例えば同一の試料を同一の倍率で同一の視野角度から撮像した画像同士は、対比して表示させることでその真価を発揮できるということもできる。このため従来は、同じ観察対象の試料を撮像した光学画像と電子顕微鏡画像とを保存する際に、それぞれのファイル名や保存場所をユーザが手書きでメモしておき、後日これらの画像を再生表示させる際は、このメモに従って各画像を個別に開くことで、元の観察状態を再現するということが行われていた。この方法では、各観察手段で撮像した画像データファイルの、ファイル名と保存場所とを一々メモする必要があり、またメモを管理しておく必要があって、極めて煩わしい。特にメモは紛失する虞があり、また紛失しないまでも、どのメモにどの観察の様子が記されているかを探し出すことが容易でない。 In contrast observation and image synthesis, observation images obtained by imaging the same sample with different observation means are often displayed. In this case, for example, images obtained by imaging the same sample at the same magnification from the same viewing angle can be said to exhibit their true value by displaying them in contrast. For this reason, conventionally, when saving an optical image and an electron microscope image of the same specimen to be observed, the user writes down the file name and storage location by hand, and these images are reproduced and displayed at a later date. When doing so, each image is opened individually according to this memo to reproduce the original observation state. In this method, it is necessary to make a note of the file name and storage location of the image data file captured by each observation means, and it is necessary to manage the memo, which is extremely troublesome. In particular, there is a risk of memos being lost, and it is not easy to find out which observations are recorded in which memos, even if they are not lost.
そこで本実施の形態においては、複数の画像データファイルのマルチ保存に際して、その観察時に撮像した試料の関連情報を、共通識別情報として記録しておくことができる。共通識別情報として、好ましくはファイル名の一部を指定する。また個別識別情報として、例えば観察像を撮像した観察手段の種別や観察像の種類、例えば電子顕微鏡画像か光学画像か、等の情報を記録することもできる。これによってユーザは、ファイル名から、どの画像ファイル同士が関連しており、またどの画像ファイルが電子顕微鏡画像で、どの画像ファイルが光学画像かを、容易に判別できるようになる。 Therefore, in the present embodiment, when a plurality of image data files are stored in a multi-format, related information of the sample imaged at the time of observation can be recorded as common identification information. A part of the file name is preferably specified as the common identification information. Further, as the individual identification information, for example, information such as the type of the observation means that captured the observation image and the type of the observation image, for example, an electron microscope image or an optical image can be recorded. Thus, the user can easily determine which image file is related to each other from the file name, which image file is an electron microscope image, and which image file is an optical image.
以下、このようなマルチ保存機能を、図129〜図132に基づいて説明する。これらの図において、図129はマルチ保存機能を備える拡大観察装置のハードウエア構成を示すブロック図、図130は複数の異なる観察手段で撮像した観察像を表示手段2上に表示した状態を示すイメージ図、図131は、ファイル保存手段により画像データファイルを保存する際のユーザインターフェース画面のイメージ図を、それぞれ示している。この拡大観察装置は、図129に示すように、異なる観察手段として、電子線撮像手段11と、光学系撮像手段12と、これら観察手段で撮像され表示手段2上に表示された観察像を、画像データファイルとして各々保存するためのファイル保存手段190と、画像データファイルを保存するための画像データ記録領域として記憶手段131Gと、ファイル保存手段190で記憶手段131Gに一旦保存された複数の画像データファイル中から、所望の画像データファイルを選択して、表示手段2上で表示させるためのファイル表示選択手段197と、表示手段2とを備えている。ここで、図130に示すように光学系撮像手段12で撮像した光学画像と、電子線撮像手段11で撮像した電子顕微鏡画像と、これらを合成した合成画像を、表示手段2の第二表示領域、第一表示領域、第三表示領域108にそれぞれ表示した状態で、各観察像を画像データファイルとして保存することを考える。各観察像の保存は、個別に行う他、一括して行うことができる。このようなマルチ保存を行うには、例えば図117〜図127に示す画面上から、「マルチ保存」ボタン279dを押下すると、ファイル保存手段190が実行され、図131のダイヤログボックスが表示される。
(ファイル保存手段190)
Hereinafter, such a multi-save function will be described with reference to FIGS. In these drawings, FIG. 129 is a block diagram showing a hardware configuration of a magnification observation apparatus having a multi-save function, and FIG. 130 is an image diagram showing a state where observation images taken by a plurality of different observation means are displayed on the display means 2. 131 shows image diagrams of user interface screens when the image data file is saved by the file saving means. As shown in FIG. 129, this magnified observation apparatus includes, as different observation means, an electron beam imaging means 11, an optical system imaging means 12, and an observation image picked up by these observation means and displayed on the display means 2. A file storage unit 190 for storing each as an image data file, a storage unit 131G as an image data recording area for storing the image data file, and a plurality of image data temporarily stored in the storage unit 131G by the file storage unit 190 A file display selection means 197 for selecting a desired image data file from the files and displaying it on the display means 2 and a display means 2 are provided. Here, as shown in FIG. 130, an optical image captured by the optical system imaging unit 12, an electron microscope image captured by the electron beam imaging unit 11, and a synthesized image obtained by synthesizing these are displayed in the second display area of the display unit 2. Suppose that each observation image is stored as an image data file while being displayed in the first display area and the third display area 108, respectively. Each observation image can be stored individually or collectively. In order to perform such multi-save, for example, when the “multi-save” button 279d is pressed from the screen shown in FIGS. 117 to 127, the file storage unit 190 is executed and the dialog box shown in FIG. 131 is displayed. .
(File storage means 190)
ファイル保存手段190は、表示手段2上に表示された複数の観察像を、それぞれ画像データファイルとして、記憶手段131Gに保存する。この際、ファイル保存手段190は、これら光学画像と電子顕微鏡画像とに共通する共通識別情報を、各画像データファイルに対して付与する。図131のダイヤログボックスは、画像保存場所指定手段191と、共通文字列指定手段192と、ファイル名例示欄193とを備える。ユーザは画像保存場所指定手段191から、画像データファイルの保存先を指定する。また共通文字列指定手段192からは、共通識別情報として、ファイル名の一部を構成する共通文字列を指定する。さらにファイル名例示欄193には、共通文字列指定手段192に入力中の共通文字列に従って、各画像データファイルのファイル名がどのように付与されるかを、ユーザに例示する。
(画像保存場所指定手段191)
The file storage unit 190 stores the plurality of observation images displayed on the display unit 2 as image data files in the storage unit 131G. At this time, the file storage unit 190 gives common identification information common to the optical image and the electron microscope image to each image data file. The dialog box shown in FIG. 131 includes an image storage location designation unit 191, a common character string designation unit 192, and a file name example column 193. The user designates the save destination of the image data file from the image save location specifying means 191. The common character string designating unit 192 designates a common character string that constitutes a part of the file name as common identification information. Further, the file name example column 193 exemplifies to the user how the file name of each image data file is given according to the common character string being input to the common character string designating unit 192.
(Image storage location specifying means 191)
画像保存場所指定手段191は、画像データファイルの保存先を指定するための欄であり、ユーザは直接保存場所を入力し、又は「参照」ボタンを押下して、所望のディレクトリやフォルダを指定する。なお図131の例では、画像データファイルの保存場所は、一律に画像保存場所指定手段191で指定された場所となり、すべての画像データファイルがこの場所に保存されることとなる。ただ、観察像の種別に応じて、ファイル保存手段190が自動で保存先のフォルダを振り分けて保存するよう構成してもよい。例えば、デフォルトで光学画像用、電子顕微鏡画像用、合成画像用の保存先を予め指定しておき、各画像データファイルはこれらの場所にそれぞれ保存するように設定しておく。あるいは、画像保存場所指定手段191を観察像の種別毎に複数設け、光学画像用、電子顕微鏡画像用、合成画像用に保存先をそれぞれ指定可能としておき、各画像データファイルをそれぞれユーザが指定した位置に保存する構成としてもよい。
(共通識別情報)
The image storage location designation means 191 is a column for designating the storage destination of the image data file. The user directly inputs the storage location or presses the “Browse” button to designate a desired directory or folder. . In the example of FIG. 131, the storage location of the image data file is uniformly the location specified by the image storage location specifying means 191, and all the image data files are stored in this location. However, the file storage unit 190 may automatically arrange and store the storage destination folder according to the type of the observation image. For example, by default, storage destinations for optical images, electron microscope images, and composite images are designated in advance, and each image data file is set to be stored in these locations. Alternatively, a plurality of image storage location specifying means 191 are provided for each type of observation image, and storage destinations can be specified for optical images, electron microscope images, and composite images, and each image data file is specified by the user. It is good also as a structure preserve | saved in a position.
(Common identification information)
画像データファイル同士の関連性を示す共通識別情報としては、画像データファイル名が好適に利用できる。図131の例では、ファイル保存手段190が、ユーザに対し、共通識別情報として、画像データファイル名の一部を構成する共通文字列194の入力を図131の画面上から促す。ユーザはファイル名として任意の文字列を指定する。例えば、観察対象の試料の名称や観察目的、観察の日時等をファイル名として共通文字列指定手段192から指定する。またこの共通識別情報は、後述するファイル表示選択手段197によってマルチ再生時に利用され、関連する画像データファイルを纏めて表示できるという利点も得られる。
(共通文字列194)
As the common identification information indicating the relationship between the image data files, the image data file name can be preferably used. In the example of FIG. 131, the file storage unit 190 prompts the user to input a common character string 194 constituting a part of the image data file name as common identification information from the screen of FIG. The user specifies an arbitrary character string as the file name. For example, the name of the sample to be observed, the purpose of observation, the date and time of observation, and the like are specified from the common character string specifying means 192 as a file name. Further, this common identification information is used at the time of multi-reproduction by the file display selection means 197 described later, and there is an advantage that related image data files can be displayed together.
(Common character string 194)
共通識別情報を示す共通文字列194には、任意の文字列が指定できる。好ましくは、ユーザが後で内容を判別しやすいようなファイル名を用いるのが好ましく、例えば「2010年1月1日の試料A」、「処理後の回路x」、「sample1」等とできる。また文字列には、数字や英文字、記号、例えば括弧やピリオド、スペース、空欄等を含めてもよい。あるいは、共通文字列指定手段を空欄のままとすることも可能である。なお本明細書中において文字列とは、1文字や空白(入力なし)を含む。 An arbitrary character string can be designated as the common character string 194 indicating the common identification information. Preferably, it is preferable to use a file name that allows the user to easily determine the contents later. For example, “sample A on January 1, 2010”, “circuit x after processing”, “sample1”, and the like can be used. The character string may include numbers, English letters, symbols, such as parentheses, periods, spaces, and blanks. Alternatively, the common character string designating means can be left blank. In this specification, the character string includes one character and a space (no input).
ユーザが共通文字列指定手段192から共通文字列194を指定し、OKボタンを押下すると、自動的に各観察像に対するファイル名が付与されて、画像データファイルが保存される。このためユーザは、複数の観察像を個別に保存するために、共通のファイル名を指定するだけで足りる。例えば光学画像と電子顕微鏡画像とこれらの合成画像の3枚を保存するために、各々の画像を選択した上で、各画像の保存先とファイル名とをそれぞれ指定する作業を、3回繰り返すことなく、一の動作ですべての画像データファイルを保存でき、煩雑な作業を簡素化できる利点が得られる。ここで、ファイル保存手段190がファイル名を自動付与する際のルールは、ユーザが指定した共通文字列194に対して、予め指定された個別文字列196を付加することで行われる。
(個別文字列196)
When the user designates the common character string 194 from the common character string designation unit 192 and presses the OK button, the file name for each observation image is automatically given and the image data file is saved. Therefore, the user only needs to specify a common file name in order to save a plurality of observation images individually. For example, to save three images, an optical image, an electron microscope image, and a composite image of these images, select each image and repeat the operation of specifying the save destination and file name for each image three times. In other words, all image data files can be saved in one operation, and the complicated work can be simplified. Here, the rule when the file storage unit 190 automatically assigns a file name is performed by adding an individual character string 196 designated in advance to the common character string 194 designated by the user.
(Individual character string 196)
個別文字列196は、観察像を取得した観察手段の種別や、観察像の種類を示す。例えば、画像データファイルが光学画像の場合は、光学系撮像手段12で取得されたものである、あるいは光学画像であることを個別文字列196で示す。同様に画像データファイルが電子顕微鏡画像の場合は、電子線撮像手段11で取得されたものである、あるいは電子顕微鏡画像であることを個別文字列196で示す。図131の例では、光学画像にA、電子顕微鏡画像にB、合成画像にCの文字を個別文字列196として付加している。付加する文字列の長さは、共通とすることが望ましい。これによって、同時に生成される各ファイルのファイル名長さが一致し、視認性が良くなる。 The individual character string 196 indicates the type of observation means that acquired the observation image and the type of observation image. For example, when the image data file is an optical image, the individual character string 196 indicates that the image data file is acquired by the optical system imaging unit 12 or is an optical image. Similarly, when the image data file is an electron microscope image, an individual character string 196 indicates that the image data file is acquired by the electron beam imaging means 11 or is an electron microscope image. In the example of FIG. 131, the letter A is added as an individual character string 196 to the optical image, B to the electron microscope image, and C to the composite image. It is desirable that the character strings to be added have a common length. As a result, the file name lengths of the files generated at the same time are matched, and visibility is improved.
また個別文字列196は、共通文字列194に続いて付加することが好ましい。これによって、ファイル名の先頭には共通文字列194が位置するため、ファイル選択画面においてファイル名でソートすることにより、関連する画像データファイルが並ぶこととなって、ユーザがファイル選択する際の視認性が改善される。
(区切り文字列195)
The individual character string 196 is preferably added after the common character string 194. As a result, since the common character string 194 is located at the beginning of the file name, by sorting by the file name on the file selection screen, the related image data files are arranged so that the user can visually recognize the file when selecting the file. Improved.
(Delimiter string 195)
また、共通文字列194と個別文字列196との間に、区切り文字列195を介在させることもできる。このような区切りを配置することで、ユーザは共通文字列194と個別文字列196を判読し易くなる。このような区切り文字列195には、アンダーバーやハイフン、スペース、スラッシュ、バックスラッシュ、イコール、縦棒、ピリオド、コンマ、セミコロン、アンパサンド、パウンド(井桁)、ティルダ、括弧等が利用できる。もちろん、使用するコンピュータやOS、プログラム等の使用環境に応じて、適切な文字列を選択することはいうまでもない。例えばOSによってはコンマやスラッシュ等がファイル名に使用できないことがあり、このような文字以外、又は使用制限のない全角文字を使用する。 Further, a delimiter character string 195 can be interposed between the common character string 194 and the individual character string 196. By arranging such a delimiter, the user can easily read the common character string 194 and the individual character string 196. For such a delimiter character string 195, an underbar, hyphen, space, slash, backslash, equal, vertical bar, period, comma, semicolon, ampersand, pound (well digit), tilde, parenthesis, and the like can be used. Of course, it goes without saying that an appropriate character string is selected in accordance with the use environment of the computer, OS, program, etc. to be used. For example, depending on the OS, commas, slashes, and the like may not be used in the file name. Other than these characters, double-byte characters with no usage restrictions are used.
このような区切り文字列195を付加することで、ファイル名の構成は共通文字列194に続いて、区切り文字列195を介して、観察手段や画像の種別といった個別識別情報の内容が続くため、ユーザは個別識別情報の内容を把握し易くなるという利点が得られる。 By adding such a delimiter character string 195, the configuration of the file name follows the common character string 194, and the contents of the individual identification information such as the observation means and the type of image continues through the delimiter character string 195. There is an advantage that the user can easily grasp the contents of the individual identification information.
なお、区切り文字列195と個別文字列196とは、いずれもファイル保存手段190で自動付与される関係上、これらの文字列を特に区別することなく、例えば個別文字列の一として区切り文字列を含めると捉えることもできる。すなわち、個別文字列の文頭に、このような区切り文字列に相当する文字列を付加することでも、同様の効果を得られることはいうまでもない。 Note that the delimiter character string 195 and the individual character string 196 are both automatically assigned by the file storage unit 190, so that these character strings are not particularly distinguished. It can also be understood as including. That is, it goes without saying that the same effect can be obtained by adding a character string corresponding to such a delimiter character string to the head of an individual character string.
また区切り文字列195は、一文字以上としてもよい。さらに個別文字列196や区切り文字列195は、予め所定の文字列を拡大観察装置側で規定しておく他、ユーザが所望の文字列を個別文字列として指定、変更するよう構成してもよい。
(ファイル名例示欄193)
The delimiter string 195 may be one or more characters. Further, the individual character string 196 and the delimiter string 195 may be configured so that the user designates and changes a desired character string as an individual character string in addition to preliminarily defining a predetermined character string on the magnification observation apparatus side. .
(File name example column 193)
さらに共通文字列指定手段192には、ファイル名が付与される規則を例示するファイル名例示欄193を設けている。この例では、光学画像には、共通文字列194に続けて「_A.jpg」の文字列が付加され、また電子顕微鏡画像には、共通文字列194に続けて「_B.jpg」の文字列が付加され、さらにこれらの合成画像には、共通文字列194に続けて「_C.jpg」の文字列が付加されるよう設定されており、そのような例示がファイル名例示欄193に示されている。これによりユーザは、ファイル名例示欄193に例示された規則に従ってファイル名が自動的に付与されることを視覚的に確認できる。
(記憶手段131G)
Further, the common character string designating unit 192 is provided with a file name example column 193 exemplifying a rule for assigning a file name. In this example, the character string “_A.jpg” is added to the optical image after the common character string 194, and the character string “_B.jpg” is added to the electron microscope image after the common character string 194. Is added to these composite images, and the character string “_C.jpg” is added to the common character string 194, and such an example is shown in the file name example column 193. ing. Thereby, the user can visually confirm that the file name is automatically given according to the rules exemplified in the file name example column 193.
(Storage unit 131G)
ファイル保存手段190により画像データファイルを保存するための記憶手段131Gには、ハードディスクや半導体メモリ等の記憶素子が利用できる。なお、記憶手段131Gは、上述した電子顕微鏡画像を記憶する第一記憶手段131、及び光学画像を記憶する第二記憶手段132を含めてもよい。また、このような電子顕微鏡画像と光学画像を保存する記憶手段又は記憶領域を区別することなく、共通の記憶手段等に、これら電子顕微鏡画像と光学画像、さらにはこれらの合成画像を、纏めて記憶することも可能であることはいうまでもない。 A storage element such as a hard disk or a semiconductor memory can be used as the storage unit 131G for storing the image data file by the file storage unit 190. The storage unit 131G may include the first storage unit 131 that stores the electron microscope image and the second storage unit 132 that stores the optical image. Further, without distinguishing between the storage means or storage area for storing such an electron microscope image and an optical image, the electron microscope image and the optical image, and further, a composite image thereof are collected in a common storage means. Needless to say, it can also be memorized.
なお保存される画像データファイルのファイル形式としては、規格化された既存のファイル形式や、専用のフォーマットが利用できる。特に規格化されたファイル形式であれば、汎用の画像閲覧ソフトでも読み込みできるため、汎用性が高く好ましいといえる。例えば、jpegやtiff、png、bmp、gif、jpeg2000、fpx、pict、hdp(wdp)等が利用できる。また、PDFやPSD等、特定のアプリケーションファイル形式としてもよい。 As the file format of the stored image data file, a standardized existing file format or a dedicated format can be used. In particular, a standardized file format can be read by general-purpose image browsing software, and thus can be said to be highly versatile and preferable. For example, jpeg, tiff, png, bmp, gif, jpeg2000, fpx, pict, hdp (wdp), etc. can be used. Also, a specific application file format such as PDF or PSD may be used.
このようにして、表示手段2上で表示中の観察像について、各観察像の画像データファイル名がファイル保存手段190によって自動で付与される。なお上記の例では、各画像データファイルは個別のファイルとして保存しているが、複数画像を統合した画像データファイルとして保存することもできる。例えば、ファイル保存手段190が個別の画像データファイルを保存するのと同時に、複数の画像ファイルを一ファイルに纏めたマルチtiffファイルやPDFファイルを生成する。あるいは、図130に示す3つの画像を一画面に表示した、表示例そのままで、すなわち一枚の画像中に光学画像と電子顕微鏡画像と合成画像とが表示された画像ファイルを、併せて保存することもできる。 In this manner, the image data file name of each observation image is automatically given by the file storage unit 190 for the observation image being displayed on the display unit 2. In the above example, each image data file is stored as an individual file, but may be stored as an image data file in which a plurality of images are integrated. For example, at the same time when the file storage unit 190 stores individual image data files, a multi-tiff file or PDF file in which a plurality of image files are combined into one file is generated. Alternatively, the three images shown in FIG. 130 are displayed on one screen, and the display example is stored as it is, that is, an image file in which an optical image, an electron microscope image, and a composite image are displayed in one image is stored together. You can also
また上記の例では、共通識別情報は各画像データファイルに付与しているが、いずれかの画像データファイルにのみ共通識別情報を付与してもよい。例えば光学画像にのみ共通識別情報を付与し、電子顕微鏡画像には共通識別情報を付与しない。この場合は、ファイル表示選択手段で光学画像を選択すると、この光学画像に対応する電子顕微鏡画像及び合成画像を作成している場合は、光学画像と共に合成画像も表示されるが、一方で電子顕微鏡画像を選択した場合は、このような画像データファイルの同時読み込みはなされない。あるいは、合成画像にのみ共通識別情報を付与しておけば、この合成画像を選択すると、合成画像の元となった光学画像と電子顕微鏡画像が併せて表示される。 In the above example, the common identification information is given to each image data file, but the common identification information may be given only to one of the image data files. For example, the common identification information is given only to the optical image, and the common identification information is not given to the electron microscope image. In this case, when an optical image is selected by the file display selection means, if an electron microscope image and a composite image corresponding to the optical image are created, the composite image is displayed together with the optical image. When an image is selected, such image data file is not read simultaneously. Alternatively, if common identification information is given only to the composite image, when this composite image is selected, the optical image and the electron microscope image that are the basis of the composite image are displayed together.
さらに、合成画像の保存は必須でない。すなわち、合成画像を生成していない場合にマルチ保存機能を実行すると、光学画像と電子顕微鏡画像のみが保存されることとなる。 Furthermore, it is not essential to save the composite image. That is, if the multi-save function is executed when a composite image is not generated, only the optical image and the electron microscope image are saved.
さらに一方で、画像データファイルを自動的に保存する機能を備えることもできる。例えば撮像時や保存時の日付や時間を共通識別情報として自動的に取得して、これに上述した個別識別情報を付加してファイル名を指定し、画像データファイルを保存することもできる。また、このような自動的な画像保存を一時的なものとして、例えば作業領域等に仮に保存しておき、ユーザがファイル名を指定して保存作業を行った際には、一時保存された画像データファイルを削除するように構成することもできる。
(マルチ再生機能)
On the other hand, a function of automatically saving the image data file can be provided. For example, the date and time at the time of image capture and storage can be automatically acquired as common identification information, the above-described individual identification information can be added to the file, the file name can be specified, and the image data file can be stored. In addition, such automatic image saving is temporary, for example, temporarily stored in a work area or the like, and when the user performs a saving operation by specifying a file name, the temporarily saved image It can also be configured to delete data files.
(Multi playback function)
以上のようにしてマルチ保存された画像データファイルを再生表示させる際に、共通識別情報によって関連付けされた画像データファイルも併せて再生表示させる機能を付加することもできる。このようなマルチ再生機能について、図132に示すファイル表示選択手段197で画像データファイルを選択する際のユーザインターフェース画面のイメージ図に基づいて説明する。
(ファイル表示選択手段197)
When the multi-saved image data file is reproduced and displayed as described above, a function for reproducing and displaying the image data file associated with the common identification information can also be added. Such a multi-playback function will be described based on an image diagram of a user interface screen when an image data file is selected by the file display selection means 197 shown in FIG.
(File display selection means 197)
ファイル表示選択手段197は、ファイル保存手段190で保存された複数の画像データファイル中から、表示手段2上で表示させたい所望の画像データファイルを選択するための手段である。図132に示すダイヤログボックスでは、画像データファイルの場所とファイル名を指定するファイル選択欄198と、ファイル選択欄198で選択された画像データファイルの内容を表示させるファイルプレビュー欄199を備えている。ファイル選択欄198は、ファイル保存手段190で保存された画像データファイルの保存場所を指定する。このファイル選択欄198で、画像データファイルのいずれかをクリックすると、選択された画像データファイルの内容がファイルプレビュー欄199で一時的に表示される。この際、ファイル表示選択手段197は、マルチ保存された関連する画像データファイルが存在するかどうかを自動的に判定し、存在する場合はこれらの関連画像データファイルも抽出して、自動的にファイルプレビュー欄199に表示させる。ユーザは、ファイルプレビュー欄199で所望の観察像かどうかを確認して、決定後、OKボタンを押下すると、該当する画像データファイルがすべて読み込まれて、図130と同様に、表示手段2上に表示される。 The file display selection unit 197 is a unit for selecting a desired image data file to be displayed on the display unit 2 from a plurality of image data files stored by the file storage unit 190. The dialog box shown in FIG. 132 includes a file selection field 198 for designating the location and file name of an image data file, and a file preview field 199 for displaying the contents of the image data file selected in the file selection field 198. . The file selection field 198 designates a storage location of the image data file stored by the file storage unit 190. When one of the image data files is clicked in the file selection field 198, the contents of the selected image data file are temporarily displayed in the file preview field 199. At this time, the file display selection means 197 automatically determines whether or not there are multi-saved related image data files, and if they exist, also extracts these related image data files, and automatically It is displayed in the preview column 199. When the user confirms whether or not the desired observation image is displayed in the file preview field 199 and presses the OK button after determination, all the corresponding image data files are read and displayed on the display means 2 as in FIG. Is displayed.
またファイル表示選択手段197は、個別識別情報に基づいて、ファイル選択欄198において画像データファイルのアイコン表示を変更してもよい。例えば光学画像については光学系撮像手段のイメージ、電子顕微鏡画像については電子線撮像手段のイメージを、画像データファイルのアイコンとしてそれぞれ表示することで、ユーザは画像データファイルを開くことなく、観察像の種別を視覚的に判別できるようになる。あるいは、アイコン表示に代えて、画像データファイルの内容自体を縮小表示させることもできる。 The file display selection means 197 may change the icon display of the image data file in the file selection field 198 based on the individual identification information. For example, by displaying the image of the optical system imaging means for the optical image and the image of the electron beam imaging means for the electron microscope image, respectively, as an icon of the image data file, the user can view the observation image without opening the image data file. The type can be visually discriminated. Alternatively, the content of the image data file itself can be reduced and displayed instead of the icon display.
このように、異なる種類の観察像を表示手段2上に表示させた状態で、ユーザがマルチ保存を指示することで、ユーザが共通文字列194を指定できる。さらに、区切り文字列195を介して個別文字列196として、ファイル名末尾に規則性のある接尾辞を付与することで、ファイル名を自動生成して、各観察像を一度に保存できる。これにより1回の操作で関連性のある複数の画像データファイルを保存することができる。 In this way, the user can specify the common character string 194 by instructing multi-save while the different types of observation images are displayed on the display unit 2. Further, by adding a regular suffix to the end of the file name as the individual character string 196 via the delimiter character string 195, the file name can be automatically generated and each observation image can be saved at once. Thereby, a plurality of related image data files can be saved by one operation.
また、保存された画像データファイルを再生表示する際には、いずれかの画像データファイルに対して、ファイルを開く操作を行うと、接尾辞のみ異なる画像データファイルを関連性のあるファイルと認識して、自動的に同時再生表示を行う。これにより、関連性のあるファイルに対して、保存時における個別保存の手間と、再生時における関連する複数のファイルを探し出す手間とを省力化でき、ユーザの負担を軽減することができる。特にこの例では、ファイル名を手掛かりとして、保存時には複数の画像データファイルのファイル名を自動付与し、さらに再生時には、このファイル名を含む画像データファイルを自動で抽出して読み込むという、極めてシンプルな構成でありながら、ユーザが繰り返しファイルを保存したり、読み込みファイルを指定するという煩わしい作業を大幅に簡素化でき、しかもどのファイルが関連しているかという対応関係についても、ユーザはファイル選択画面中から、共通のファイル名を有するファイル同士を目視により容易に判別できる。さらに、ファイル名を利用した簡単な構成であることから、ファイルの関連付けを行うためのタグやリンク情報の埋め込みといった特殊な作業も不要であり、かつそのような特殊な情報を読み込むための専用のプログラムも不要で、汎用性も極めて高く、その利便性は極めて大きい。
(計測機能)
When a saved image data file is played back and displayed, if one of the image data files is opened, the image data files that differ only in the suffix are recognized as related files. Automatically display simultaneously. As a result, it is possible to save labor for individual storage at the time of storage and labor for searching for a plurality of related files at the time of reproduction with respect to related files, thereby reducing the burden on the user. Especially in this example, the file name is a clue, the file names of multiple image data files are automatically assigned when saving, and the image data file including these file names is automatically extracted and read during playback. Although it is a configuration, it can greatly simplify the troublesome task of repeatedly saving the file and specifying the read file, and the user can also select the corresponding file from the file selection screen. , Files having a common file name can be easily discriminated visually. In addition, since the file name is used for simple configuration, special work such as embedding tags and link information for associating files is not necessary, and a special purpose for reading such special information is required. There is no need for a program, it is extremely versatile, and its convenience is extremely high.
(Measurement function)
さらに拡大観察装置は、表示手段2上に表示される画像上で、指定した2点間の距離や指定した領域内の面積等を計測可能な計測機能を備えている。計測機能においては、電子顕微鏡画像、光学画像、あるいは合成画像のいずれかを表示手段2上に表示させて、マウス等のポインティングデバイスで画像上の任意の点を指示して、計測を実行させる。点の指定は、ユーザが指定した位置をそのまま計測点として利用する他、指定位置に近接するエッジ情報を画像中から検出して、そのエッジ位置を計測点とする、スナップ機能が好適に利用できる。 Further, the magnifying observation apparatus has a measurement function capable of measuring a distance between two designated points, an area in a designated region, and the like on an image displayed on the display unit 2. In the measurement function, either an electron microscope image, an optical image, or a composite image is displayed on the display unit 2, and an arbitrary point on the image is instructed by a pointing device such as a mouse to perform measurement. For the point specification, the snap function that uses the position specified by the user as a measurement point as it is, and detects edge information close to the specified position from the image, and uses the edge position as the measurement point can be suitably used. .
計測機能で利用する画像には任意のものが利用できるが、電子顕微鏡画像又は合成画像を用いることが好ましい。光学画像は色情報と輝度情報を各画素ごとに有しているが、その色情報、輝度情報の境界線は不明瞭となる傾向がある。特に高倍率での計測は、光学画像では分解能が不足する傾向にあり、計測対象である試料の輪郭やエッジがぼやけてしまい、特にスナップ機能を利用する場合は、計測時に正しい計測点の指定が困難になるためである。一方、電子顕微鏡画像は、輝度情報を各画素毎に有しているが、色情報は有していない。反面、輝度情報の境界線は明瞭であり、高倍率でも構造物のエッジが比較的、明瞭に観察できる。しかしながら、色情報を持った自然な見え方ではなく、試料の電子発生効率に依存した白黒のコントラスト画像であるため、求める計測対象物を直感的に認識し難いという問題がある。そこで、高精細でかつ色情報も有する合成画像が最も利用し易い。 Any image can be used for the measurement function, but an electron microscope image or a composite image is preferably used. The optical image has color information and luminance information for each pixel, but the boundary line between the color information and luminance information tends to be unclear. In particular, when measuring at a high magnification, the resolution tends to be insufficient in an optical image, and the contour and edge of the sample that is the object to be measured become blurred. This is because it becomes difficult. On the other hand, the electron microscope image has luminance information for each pixel, but does not have color information. On the other hand, the boundary line of luminance information is clear, and the edge of the structure can be observed relatively clearly even at high magnification. However, there is a problem that it is difficult to intuitively recognize the measurement object to be obtained because it is not a natural appearance with color information but a black and white contrast image depending on the electron generation efficiency of the sample. Therefore, a composite image having high definition and color information is most easily used.
合成画像は例えば、光学画像の色情報と、電子顕微鏡画像の輝度情報を合成する。しかしながら、合成前の2枚の元画像は、各々が独自の座標系を有しているため、図78に示すような基準位置や基準長が、厳密に一致しない。これらを何らかの方法で補正をしても、その誤差を完全に無くすことはできない。このため、2枚の元画像は正確に同一の倍率、観察位置とならず、倍率、観察位置共に多少の誤差を含んでいる。このような合成画像を用いて計測を行うと、座標位置や倍率の誤差によって、計測の精度が低下するという問題があった。例えば2点間の距離を測定する場合、各位置の指定に際して誤差が生じるため、2点を指定する測定では誤差が累積されることになる。 For example, the combined image combines the color information of the optical image and the luminance information of the electron microscope image. However, since the two original images before composition have their own coordinate systems, the reference position and reference length as shown in FIG. 78 do not exactly match. Even if these are corrected by some method, the error cannot be completely eliminated. For this reason, the two original images do not have exactly the same magnification and observation position, and both the magnification and the observation position include some errors. When measurement is performed using such a composite image, there is a problem in that measurement accuracy decreases due to errors in coordinate positions and magnification. For example, when measuring the distance between two points, an error occurs when designating each position. Therefore, the error is accumulated in the measurement designating two points.
これに対して本実施の形態では、合成画像から計測を行うに際して、元画像である電子顕微鏡画像の位置情報を利用して計測を行う。すなわち、元画像である光学画像の位置情報や、画像合成の際に生じる倍率、観察位置の誤差の累積といった合成に起因する誤差を排除して、計測対象物の境界線を正確に指定することが可能となる。 In contrast, in the present embodiment, when measurement is performed from a composite image, measurement is performed using position information of an electron microscope image that is an original image. That is, to accurately specify the boundary line of the measurement object by eliminating errors caused by synthesis such as the positional information of the optical image that is the original image, the magnification that occurs during image synthesis, and the cumulative error of the observation position Is possible.
図133に、このような合成画像における計測機能を備えた拡大観察装置のブロック図を示す。この図に示す拡大観察装置は、電子顕微鏡画像を取得するための電子線撮像手段11と、光学画像を取得するための光学系撮像手段12と、操作手段105Cと、コントローラ1と、表示手段2とを備える。 FIG. 133 shows a block diagram of a magnification observation apparatus having a measurement function for such a composite image. The magnification observation apparatus shown in this figure includes an electron beam imaging unit 11 for acquiring an electron microscope image, an optical system imaging unit 12 for acquiring an optical image, an operation unit 105C, a controller 1, and a display unit 2. With.
操作手段105Cは、電子顕微鏡画像の表示倍率を設定するための電子顕微鏡倍率調整手段68、光学画像の表示倍率を設定するための光学倍率調整手段95、表示手段2上に表示される合成画像に対して表示手段2の画面上にて計測点を指定する計測点指定手段130として機能する。 The operating means 105C includes an electron microscope magnification adjusting means 68 for setting the display magnification of the electron microscope image, an optical magnification adjusting means 95 for setting the display magnification of the optical image, and a composite image displayed on the display means 2. On the other hand, it functions as a measurement point specifying means 130 for specifying a measurement point on the screen of the display means 2.
またコントローラ1は、電子顕微鏡画像を保持する第一記憶手段131、光学画像を保持する第二記憶手段132、合成画像に関する位置情報を記憶する第三記憶手段133、画像表示を切り替える表示切替手段36、合成画像を生成する画像合成手段116、倍率換算手段111、モード選択手段110、倍率判定手段119、誘導手段120、計測手段134を備える。表示切替手段36は、表示手段2における画像表示を光学系撮像手段12による表示から電子線撮像手段11による表示に切り替える。このようなコントローラ1は、コンピュータやCPU、LSI等で構成できる。ただ、各機能を個別の部材で実現するように構成してもよい。例えば、観察条件設定手段や光学倍率読取手段を操作手段と別に設けることができる。さらに表示手段2が、換算倍率表示手段123、倍率範囲表示手段126、予定倍率表示手段124、判定告知手段125、状態表示手段121として機能することは上述の通りである。 The controller 1 also includes a first storage unit 131 that holds an electron microscope image, a second storage unit 132 that holds an optical image, a third storage unit 133 that stores position information related to a composite image, and a display switching unit 36 that switches between image displays. , An image composition unit 116 for generating a composite image, a magnification conversion unit 111, a mode selection unit 110, a magnification determination unit 119, a guidance unit 120, and a measurement unit 134. The display switching unit 36 switches the image display on the display unit 2 from the display by the optical imaging unit 12 to the display by the electron beam imaging unit 11. Such a controller 1 can be composed of a computer, a CPU, an LSI, or the like. However, you may comprise so that each function may be implement | achieved by an individual member. For example, an observation condition setting unit and an optical magnification reading unit can be provided separately from the operation unit. Further, the display unit 2 functions as the conversion magnification display unit 123, the magnification range display unit 126, the scheduled magnification display unit 124, the determination notification unit 125, and the state display unit 121 as described above.
操作手段105Cは、電子線撮像手段11の像観察条件を設定するための観察条件設定手段として機能する。ユーザは観察条件設定手段を操作して、電子線撮像手段11で電子顕微鏡画像を撮像する際の像観察条件を設定する。像観察条件には、電子顕微鏡の場合は加速電圧やスポットサイズ(入射電子線束の直径)、検出器の種類、真空度等が挙げられ、使用する電子線撮像手段11に応じた条件を観察条件設定手段で設定する。観察条件設定手段で設定された像観察条件は、コントローラ1を介して電子線撮像手段11に送出される。同様に光学系撮像手段12の撮像条件も設定される。コントローラ1は、電子線撮像手段11から電子顕微鏡画像を、光学系撮像手段12から光学画像を取得し、各々第一記憶手段131、第二記憶手段132に保持する。モード選択手段110で合成モードが選択されると、画像合成手段116は、これら第一記憶手段131及び第二記憶手段132に記憶された情報に基づき、電子顕微鏡画像の位置情報と、光学画像の色情報とを合成して合成画像を生成し、表示手段2に表示する。さらに合成画像の位置情報、又は該合成画像の位置情報と、合成前の電子顕微鏡画像の位置情報との対応関係を示す対応情報を、第三記憶手段133に保持する。 The operation unit 105C functions as an observation condition setting unit for setting the image observation condition of the electron beam imaging unit 11. The user operates the observation condition setting unit to set the image observation condition when the electron beam imaging unit 11 captures an electron microscope image. In the case of an electron microscope, the image observation conditions include an acceleration voltage, a spot size (diameter of incident electron beam bundle), a detector type, a degree of vacuum, and the like. The conditions according to the electron beam imaging means 11 to be used are the observation conditions. Set by setting means. The image observation conditions set by the observation condition setting means are sent to the electron beam imaging means 11 via the controller 1. Similarly, the imaging conditions of the optical system imaging unit 12 are also set. The controller 1 acquires an electron microscope image from the electron beam imaging unit 11 and an optical image from the optical system imaging unit 12, and holds them in the first storage unit 131 and the second storage unit 132, respectively. When the synthesis mode is selected by the mode selection unit 110, the image synthesis unit 116, based on the information stored in the first storage unit 131 and the second storage unit 132, the position information of the electron microscope image and the optical image. A synthesized image is generated by combining the color information and displayed on the display means 2. Further, the third storage unit 133 holds the position information of the synthesized image or the correspondence information indicating the correspondence relationship between the position information of the synthesized image and the position information of the electron microscope image before the synthesis.
この状態で、合成画像に基づく計測を行うには、まずユーザは計測点指定手段130を操作して、表示手段2上に表示される合成画像に対して、画面上にて計測点を指定する。その上で、計測手段134は指定された計測を行う。例えば2点間の距離や高度差、傾斜角度、あるいは指定された閉領域の面積演算等である。ここで計測に際しては、合成画像の元となった電子顕微鏡画像の位置情報を利用する。このため、第一記憶手段131には、予め電子顕微鏡画像を保持する際に、電子顕微鏡画像の位置情報を記憶しておく。位置情報は、観察対象の試料の構造を示す情報であり、座標位置や形状の輪郭等である。この情報を利用することで、画像上で指定された計測点に対応する正確な位置を取得できる。 In order to perform measurement based on the composite image in this state, the user first operates the measurement point specifying unit 130 to specify the measurement point on the screen for the composite image displayed on the display unit 2. . In addition, the measuring unit 134 performs designated measurement. For example, a distance between two points, an altitude difference, an inclination angle, or an area calculation of a designated closed region. Here, in the measurement, the positional information of the electron microscope image that is the source of the composite image is used. For this reason, the first storage means 131 stores the position information of the electron microscope image when the electron microscope image is held in advance. The position information is information indicating the structure of the sample to be observed, such as a coordinate position and a contour of the shape. By using this information, it is possible to acquire an accurate position corresponding to the measurement point designated on the image.
合成画像の形状が元の電子顕微鏡画像と正確に一致する場合は、合成画像上の位置情報をそのまま計測に利用できる。一方、合成画像の形状が元の電子顕微鏡画像と正確に一致しない場合は、合成画像上の座標位置に対応する電子顕微鏡画像上の座標位置を、第三記憶手段133を参照して取得した上で、該電子顕微鏡画像座標を用いた計測を行う。これにより、光学画像との画像合成によって形状や座標位置にずれが生じた場合でも、より正確な座標位置情報を有する電子顕微鏡画像上での座標位置に変換することで、高精度な計測を行うことが可能となる。
(操作手段105C)
When the shape of the composite image exactly matches the original electron microscope image, the position information on the composite image can be used for measurement as it is. On the other hand, if the shape of the composite image does not exactly match the original electron microscope image, the coordinate position on the electron microscope image corresponding to the coordinate position on the composite image is acquired with reference to the third storage unit 133. Then, measurement using the electron microscope image coordinates is performed. As a result, even when there is a deviation in shape or coordinate position due to image synthesis with an optical image, highly accurate measurement is performed by converting the coordinate position on an electron microscope image having more accurate coordinate position information. It becomes possible.
(Operating means 105C)
また、光学系撮像手段12と電子線撮像手段11の両方を共通の操作手段105Cで制御し、かつ両方の観察手段で得た画像の計測時に必要な情報、例えば倍率、観察手段の光軸と試料の位置関係等の情報を、制御手段で一括処理することで、カラー合成画像の計測作業は格段に利便性を向上できる。共通の操作手段105Cは、例えば外付けのコントローラ1を共通化して一のコントローラ1で光学系撮像手段12と電子線撮像手段11を切り替えて操作可能とする。また、コンピュータにインストールした拡大観察装置の操作プログラムで、光学系撮像手段12と電子線撮像手段11を切り替えて操作可能とする構成も好ましい。加えて、上述の通り観察手段の切り替えを回動式とすることで、試料の同一位置を観察できるよう両方の観察手段を容易に切り替え、移動可能としたことで、カラー合成画像の合成作業を一層簡単に行える利点も得られる。 Further, both the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 are controlled by a common operation unit 105C, and information necessary for measuring images obtained by both observation units, for example, magnification, the optical axis of the observation unit, and the like. By collectively processing information such as the positional relationship of the sample by the control means, the measurement work of the color composite image can be greatly improved in convenience. For example, the common operation unit 105C can be operated by switching the optical imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 with a single controller 1 by sharing the external controller 1. In addition, a configuration in which the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 can be switched and operated by an operation program for a magnification observation apparatus installed in a computer is also preferable. In addition, by switching the observation means as described above, both observation means can be easily switched and moved so that the same position of the sample can be observed. The advantage of simpler operation is also obtained.
また図26や図134の構成においては、同一の視野を同一の方向(傾斜角度)から観察するために、胴部24を回転する。なお、一方の観察手段が元あった位置に、他方の観察手段が位置していることを認識する手段としては、胴部24にさらに回転エンコーダ等の回動位置検出手段264を設置して、回転角度を電気的に知る方法、又は胴部24と固定側に、それぞれ目盛と目印を付けておき、目視で回転角度を知る方法等が利用できる。 26 and 134, the body 24 is rotated in order to observe the same field of view from the same direction (inclination angle). In addition, as means for recognizing that the other observation means is located at the position where one observation means was originally installed, a rotational position detection means 264 such as a rotary encoder is further installed in the body portion 24, A method of electrically knowing the rotation angle or a method of knowing the rotation angle visually by attaching a scale and a mark on the body 24 and the fixed side, respectively, can be used.
なお、以上の例では図26や図134に示すような回動式の移動機構を備える試料室の形態について説明したが、本発明は上記構成に限られず、一の試料室に複数の観察手段を備える様々な構成が利用できる。光学系撮像手段12と電子線撮像手段11を有する試料室21構成の変形例を図135〜図138に示す。各例において、光学系撮像手段12及び電子線撮像手段11は、それぞれが同一の試料SAを撮像できるように配置される。 In the above example, the form of the sample chamber provided with the rotational movement mechanism as shown in FIGS. 26 and 134 has been described. However, the present invention is not limited to the above configuration, and a plurality of observation means are provided in one sample chamber. Various configurations with can be used. Modification examples of the configuration of the sample chamber 21 having the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 are shown in FIGS. 135 to 138. In each example, the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 are arranged so that each can image the same sample SA.
図135の例では、観察手段10の切り替えを旋回式のリボルバで行っている。また図136の例では、観察手段10を平行移動によって切り替えている。また上記は試料台33を固定して観察手段10側を移動させる構成であるが、これに限らず観察手段10側を移動させる構成としてもよい。例えば図137では、試料台33を平行移動させる構成、図138では試料台33を傾斜させる構成を、それぞれ示している。さらに図139の例では、ハーフミラーによって観察手段10の光軸を選択する構成としている。このように、本実施の形態は、複数の観察手段10を備える様々な形態において適宜利用できる。 In the example of FIG. 135, the observation means 10 is switched by a revolving revolver. In the example of FIG. 136, the observation means 10 is switched by parallel movement. Moreover, although the above is a structure which fixes the sample stand 33 and moves the observation means 10 side, it is good also as a structure which moves not only this but the observation means 10 side. For example, FIG. 137 shows a configuration for moving the sample stage 33 in parallel, and FIG. 138 shows a configuration for tilting the sample stage 33. Furthermore, in the example of FIG. 139, the optical axis of the observation means 10 is selected by a half mirror. As described above, the present embodiment can be appropriately used in various forms including the plurality of observation units 10.
図139の例では光学系撮像手段12及び電子線撮像手段11の光軸をそれぞれ同軸に配置しており、図137は平行に、図138はV字状にそれぞれ配置している。特に図139の構成では、光学系撮像手段12の光軸と電子線撮像手段11の光軸が一致するように配置されているため、同一視野の画像を取得することができ、好ましい。またこの構成では、光学系撮像手段12の画像信号と電子線撮像手段11の画像信号を切り替える際に試料台33を移動させる必要がないため、速やかに切り替えを行うことができる。またリアルタイムでの観察や動画像の観察も実現できる。また光学系撮像手段12は、試料室21内に設置することで、試料室21内の減圧若しくは真空状態が維持されるので、表示切替手段36等により撮像系を切り替える際の減圧工程を不要にでき、スムーズな切り替えが実現できる。このような撮像系のスムーズな切り替えは、シームレスな表示切り替えが実現され、極めて使い勝手のよい電子顕微鏡とできる。ただ、図139の構成では、光学系撮像手段12と電子線撮像手段11のそれぞれの光軸を同軸にするために、電子線撮像手段11の光軸上に光学系撮像手段12の光軸を折り返すためのミラー等を配置する必要があり、構成が複雑になり高価になるという問題がある。また、同軸構成にすることによる装置の複雑化によって、光学系撮像手段12、電子線撮像手段11の光学設計の自由度が少なくなり、画像性能に影響を及ぼす可能性もある。 In the example of FIG. 139, the optical axes of the optical system imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 are arranged coaxially, FIG. 137 is arranged in parallel, and FIG. 138 is arranged in a V shape. In particular, in the configuration of FIG. 139, the optical axis of the optical system imaging unit 12 and the optical axis of the electron beam imaging unit 11 are arranged so as to coincide with each other. Further, in this configuration, when the image signal of the optical system imaging unit 12 and the image signal of the electron beam imaging unit 11 are switched, it is not necessary to move the sample stage 33, so that switching can be performed quickly. Real-time observation and moving image observation can also be realized. In addition, since the optical system imaging unit 12 is installed in the sample chamber 21, the reduced pressure or vacuum state in the sample chamber 21 is maintained, so that a depressurization step is not required when the imaging system is switched by the display switching unit 36 or the like. And smooth switching can be realized. Such smooth switching of the imaging system realizes seamless display switching and can be an extremely convenient electron microscope. However, in the configuration of FIG. 139, the optical axis of the optical imaging unit 12 is placed on the optical axis of the electron imaging unit 11 in order to make the optical axes of the optical imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 coaxial. There is a problem that it is necessary to arrange a mirror or the like for folding, and the configuration becomes complicated and expensive. Further, the complication of the apparatus due to the coaxial configuration reduces the degree of freedom in optical design of the optical imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 and may affect the image performance.
これに対して、図136〜図138の構成では、このようなミラーが不要であり比較的安価に実現できる。ただ、図137の構成では、切り替え時に試料台33を平行移動させる、光学系撮像手段12を設置する等の必要があり、手間がかかる上位置合わせ等の調整が必要でリアルタイムでの観察が阻害される。さらに光学系撮像手段12が大気中に設置されている場合は、電子線撮像手段11が配置された試料室21を真空に減圧する必要があるため、このための時間と手間がかかる。一方、図138の構成では、一方の光軸が傾斜しているため、同一の視野を得るためには試料台33を水平面から傾斜させる必要がある。この場合も、位置合わせ等の調整が必要でリアルタイムでの観察ができない。このように、図137、図138いずれの構成でもリアルタイムでの光学系撮像手段12と電子線撮像手段11との切り替えが困難となる。これを解消するには、予め光学系撮像手段12で光学画像をデータとして取得した上で、試料SAを電子線撮像手段11で観察可能な位置に移動させ、電子顕微鏡画像を表示可能な状態としておくことが考えられる。この状態で表示手段2に光学画像を表示させて視野探し等を行うと、表示切替手段36で速やかに電子線撮像手段11に切り替えできるので、ハードウエア構成を変更することなくリアルタイムに光学画像から電子顕微鏡画像への切り替えが実現できる。このため、該構成においては光学系撮像手段12で取得された光学画像を保持するためのメモリ部を利用する。メモリ部はRAM等の半導体メモリが利用できる。
(1コントローラに2ヘッドを装着する構成例)
On the other hand, in the configurations of FIGS. 136 to 138, such a mirror is unnecessary and can be realized at a relatively low cost. However, in the configuration of FIG. 137, it is necessary to translate the sample stage 33 at the time of switching, and to install the optical imaging means 12, etc., which requires time-consuming adjustments such as upper alignment and obstructs real-time observation. Is done. Further, when the optical system imaging unit 12 is installed in the atmosphere, it is necessary to depressurize the sample chamber 21 in which the electron beam imaging unit 11 is arranged to a vacuum, which takes time and labor. On the other hand, in the configuration of FIG. 138, since one optical axis is inclined, it is necessary to incline the sample stage 33 from the horizontal plane in order to obtain the same field of view. Also in this case, adjustment such as alignment is necessary, and real-time observation is impossible. As described above, it is difficult to switch between the optical imaging unit 12 and the electron beam imaging unit 11 in real time in any of the configurations of FIGS. 137 and 138. In order to solve this, an optical image is acquired as data by the optical imaging unit 12 in advance, and then the sample SA is moved to a position where it can be observed by the electron beam imaging unit 11 so that an electron microscope image can be displayed. It can be considered. When the optical image is displayed on the display unit 2 in this state and the field of view is searched for, the display switching unit 36 can quickly switch to the electron beam imaging unit 11, so the optical image can be detected in real time without changing the hardware configuration. Switching to an electron microscope image can be realized. Therefore, in this configuration, a memory unit for holding the optical image acquired by the optical system imaging unit 12 is used. As the memory unit, a semiconductor memory such as a RAM can be used.
(Configuration example with 2 heads attached to 1 controller)
さらにまた、上記の例では同一の試料室21や試料台33に複数の観察手段を設ける例を説明したが、異なる試料を観察する拡大観察装置に対しても本実施の形態を適用できる。例えば図140の例では、それぞれ別個に構成された光学顕微鏡12Bと電子顕微鏡11Bに対し、これらを制御するコントローラ1Bを共通としている。これにより、コントローラ1B側で、表示手段2に表示される光学画像、電子顕微鏡画像の倍率表示を、統一的な倍率に換算して表示したり、一方の画像の倍率を換算倍率に直して他方の観察手段に設定したり、あるいは換算倍率に設定できない場合は、設定可能な倍率の内で換算倍率に最も近い倍率に設定するといったことが可能となる。この場合は、電子顕微鏡11Bの試料台33Dに載置される試料SA4と、光学顕微鏡12Bの試料台33Eに載置される試料SA5という、異なる試料を観察することになる。また以上の例では観察手段として光学系撮像手段と電子線撮像手段の2つを用いたが、3以上の観察手段を切り替え自在に設けることも可能であることはいうまでもない。 Furthermore, in the above example, an example in which a plurality of observation units are provided in the same sample chamber 21 or sample stage 33 has been described. However, the present embodiment can also be applied to a magnification observation apparatus that observes different samples. For example, in the example of FIG. 140, the controller 1B that controls these is shared by the optical microscope 12B and the electron microscope 11B that are separately configured. Thereby, on the controller 1B side, the magnification display of the optical image and the electron microscope image displayed on the display means 2 is converted into a uniform magnification and displayed, or the magnification of one image is changed to the conversion magnification and the other If it is not possible to set to the observation means, or the conversion magnification cannot be set, it is possible to set the magnification closest to the conversion magnification among the settable magnifications. In this case, different samples are observed: the sample SA4 placed on the sample stage 33D of the electron microscope 11B and the sample SA5 placed on the sample stage 33E of the optical microscope 12B. In the above example, two optical imaging means and electron beam imaging means are used as observation means, but it is needless to say that three or more observation means can be provided to be switchable.
本発明の拡大観察装置及び拡大観察方法、拡大観察用プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、例えば荷電粒子である電子線あるいはイオンビーム等を利用し、半導体素子の特性評価、計測工程において利用される電子線外観検査装置、電子線測長装置、粒子ビーム検査装置等において、撮像された観察像の拡大/縮小表示を行う機能に好適に適用できる。また電子線撮像手段のレンズとして、SEMの他、TEMや走査型トンネル顕微鏡(STM)や原子間力顕微鏡(AFM)等の走査型プローブ顕微鏡(SPM)、レーザー顕微鏡やX線顕微鏡にも利用可能である。 The magnified observation apparatus, magnified observation method, magnified observation program, and computer-readable recording medium of the present invention use, for example, an electron beam or ion beam that is a charged particle, and are used in characteristics evaluation and measurement processes of semiconductor elements. In an electron beam appearance inspection device, an electron beam length measurement device, a particle beam inspection device, and the like, it can be suitably applied to a function of performing enlarged / reduced display of a captured observation image. In addition to SEM, as a lens for electron beam imaging means, it can be used for scanning probe microscopes (SPM) such as TEM, scanning tunneling microscope (STM) and atomic force microscope (AFM), laser microscope and X-ray microscope. It is.
1000…拡大観察システム
100…拡大観察装置
1、1B…コントローラ
2…表示手段
10、10X…観察手段
11…電子線撮像手段
12…光学系撮像手段
11B…電子顕微鏡
12B…光学顕微鏡
13…試料室内観察手段
14…チャンバユニット
15…減圧ユニット
16…減圧ユニット操作パネル
17…表示灯
21、21B、21C、21F…試料室
22…ベース部
23、23G…固定板
24、24D、24E、24F、24G、24Y…胴部
24x…真空チャンバ
25…吸引口
26…脚部
27、27B、27C、27E、27G…蓋部
28…閉塞板
28x、28y…蓋
29…蓋開閉アーム
30…回動手段
31…クロスローラベアリング
32、32x…Oリング
33、33C、33D、33E、33X、33Y、33y…試料台
34…試料台駆動手段
35、35B…取っ手
35b…ハンドル部
36…表示切替手段
37…顕微鏡焦点調整手段
38…光学焦点調整手段
39…マウント
40…電子顕微鏡制御部
40A…静電レンズ制御部
40B…電磁レンズ制御部
41…第一の位置
42…第二の位置
43、43A、43B…電子銃高圧電源
43a…フィラメント電源
43b…バイアス電源
43c…加速電圧電源
43d…エミッション電流計
44、44A、44B、44C、44D…フィラメント
45、45A、45B、45C、45D…ウェーネルト
46、46A、46B、46C、46D…アノード
47、47A、47B…電子銃
49…ガンアライナ
49C1…上段アライナ電極;49C2…下段アライナ電極
49D…アライナコイル
50…光軸調整器
51…集束レンズ制御部
51A、51B…第一レンズ制御部
52…集束レンズ
52A、52B、52C、52D…第一コンデンサレンズ
52c、52d…第一コンデンサ絞り
53、53C、53D…対物絞り
54…非点収差補正器制御部
54A、54B…第二レンズ制御部
55…電子線偏向走査手段制御部
55A…走査電極制御部
55B…走査コイル制御部
56、56A、56B…対物レンズ制御部
57…非点収差補正器
57A、57B、57C、57D…第二コンデンサレンズ
57c、57d…第二コンデンサ絞り
58…電子線偏向走査手段
58A…走査電極
58B…走査コイル
58C1、58D1…第一偏向部
58C2、58D2…第二偏向部
59、59A、59B、59C、59D…対物レンズ
60…中央演算処理部
61、61A、61B…二次電子検出器
62…反射電子検出器
63…二次電子検出増幅部
64…反射電子検出増幅部
65…A/D変換器
66…A/D変換器
67…画像データ生成部
68…電子顕微鏡倍率調整手段
69…プリンタ
70…排気系ポンプ
72…排気制御部
74…水平面移動機構
74X、74X2…X軸操作摘み;74Y、74Y2…Y軸操作摘み;74R、74R2…R軸操作摘み
75…XY移動機構
76…R軸回転機構
80…高さ調整機構
80Z、80Z2…Z軸操作摘み
91…CCD制御回路
92…光学撮像素子
93…光学ズームレンズ
94…対物レンズ
95…光学倍率調整手段
96…照明部
97…光源ポート
98…光学レンズ群
99…画素ずらし手段
101…情報処理手段
102…ディスプレイ部
103…メモリ
104…インターフェイス
105、105B、105C…操作手段
106…光ファイバ
107…光源
108…第三表示領域
110…モード選択手段
111…倍率換算手段
112…光学倍率読取手段
113…ズームリング
114…突出電極
115…倍率出力電極
116…画像合成手段
116B…カラー画像合成手段
117…電子顕微鏡画像表示領域
118…光学画像表示領域
119…倍率判定手段
120…誘導手段
121…状態表示手段
122…非選択表示手段
123…換算倍率表示手段
124…予定倍率表示手段
125…判定告知手段
126…倍率範囲表示手段
130…計測点指定手段
131G…記憶手段
131…第一記憶手段
132…第二記憶手段
133…第三記憶手段
134…計測手段
135…引張バネ
136、136x…挿入溝
137…テーパ壁面
138…ヒンジ部
138x…ヒンジ部
139x…ハンドル
140…保持機構
142…蓋回転軸
143…軸受凹部
144…傾斜面
145…ストッパ
146…コイルスプリング
147…テーパ面
180…対応点指定手段
180B…対応点指定ボタン群
181…補正パラメータ算出手段
182…Addボタン;182B…「追加」ボタン
183…Removeボタン;183B…「削除」ボタン
184…Modifyボタン;184B…「移動」ボタン
185…ズーム手段
185B…「点の追加・移動時に拡大表示する」チェックボックス
186…透過度調整手段;186B…透明度スライダ
187…倍率制御モード切替手段
188…パラメータ値セット設定手段
189…パラメータ値セット記憶手段
190…ファイル保存手段
191…画像保存場所指定手段
192…共通文字列指定手段
193…ファイル名例示欄
194…共通文字列
195…区切り文字列
196…個別文字列
197…ファイル表示選択手段
198…ファイル選択欄
199…ファイルプレビュー欄
202…試料室内基準画像取得手段
204…位置情報取得手段
206…仮想イメージ生成手段
210…回動ロック手段
212…ロック解除表示手段
214…回動規制手段
216…回動規制値到達告知手段
218…仮想リアルタイム画像表示領域
220…チルトレバー
221…回転リング
222…ブレーキパッド
223…パッドプレート
224…支点
225…レバーギヤ
226…伝達ギヤ
227…ギヤ軸
228…反転表示制御手段
229…試料室内観察部固定手段
230…ロック解除表示メッセージ
231…警告メッセージ
232…ロック確認メッセージ
233…ロック解除メッセージ
234…突起
235…傾斜ストッパ
236…カギ状突起
237…切り欠き
238…傾斜ストッパ
239…ストッパハンドル
240…ストッパ凸部
241…左ストッパ凸部
242…右ストッパ凸部
243…ストッパ突起
245…限界ストッパ
246…限界凸部
247…限界突起
250…比率調整手段;250B…「バランス」スライダ
251…概形比率調整手段
252…テクスチャ比率調整手段
253…テクスチャ強度調整手段;253B…「テクスチャ強度」スライダ
254…色強度調整手段;254B…「カラー」スライダ
255…色分離手段
256…抽出手段
257…輝度合成手段
258、258B…表示パラメータ調整手段
260…表示制御手段
261…傾斜角度換算手段
262…表示方法選択手段
262B…「表示方法の選択」欄
262a…「OFF」
262b…「左右」
262c…「上下」
262d…「縮小」
262e…「2ウィンドウ」
264…回動位置検出手段
266…静止画記憶手段
267…回動位置記憶手段
269…「カラー合成」ボタン
270…情報表示領域
271…光学系撮像手段操作用メニュー
272…電子線撮像手段の操作用メニュー
273…操作ボタン類
274…デュアルビューボタン
275…デュアルビュータブ
276…視野ずれ補正タブ
277…別ウィンドウ
278…傾斜角度換算表示欄;278a…「カラー画像」欄;278b…「超深度画像」欄
279…設定欄;279a…「レンズ変更時に静止解除」チェックボックス;279b…「表示位置入れ替え」ボタン;279c…「静止画像を復元」ボタン;279d…「マルチ保存」ボタン;279e…「表示画像でカラー合成」ボタン
280…ステータス表示欄
281…静止ボタン
282…撮影ボタン
283…印刷ボタン
284…「ホールド」ボタン
285…「点を指定する」ボタン
286…画像表示領域
290…合成フロー表示欄
292…手順表示欄
293…テキスト説明欄
294…詳細設定欄
295…縮小画像表示欄
296…「次へ」ボタン
297…「戻る」ボタン
298…「終了」ボタン
299…倍率角度表示欄
301…走査速度設定欄
302、302B…「画質の調整」ボタン
303、303B…「取り込み」ボタン
304…「カラー画像の倍率に超深度画像の倍率を合わせて表示」チェックボックス
305…「クイック深度合成」ボタン
306…「マニュアル調整」ボタン
307…「オート」ボタン
308…「リセット」ボタン
309…「対応点の指定時に画像を重ねて表示する」チェックボックス
311B…「印刷」ボタン
312…「保存」ボタン
313…「カラー」ボタン
314…「超深度」ボタン
315…「デフォルト」ボタン
316…「詳細」ボタン
317…「観察画面で表示」ボタン
320…広域画像取得手段
321…広域画像保存手段
322…視認倍率画像生成手段
323…視野ずれ補正手段
324…自動位置合わせ手段
325…設定誘導手段
PU…電源ユニット
VP…減圧ポンプ
CS…コンソール
HU…高加速電圧ユニット
ST…デジタルマイクロスコープ用のスタンド
SE1、SE2…二次電子
SA、SA1〜6、SAx…試料
EB、EB1、EB2…電子線
PH…写真
EI、EI2…電子顕微鏡画像
OI、OI2…光学画像
GI、GI2、GI3…カラー合成画像
KG…試料室内基準画像
KI…仮想イメージ
KR…仮想リアルタイム画像
SG…縮小画像
1〜3…第一対応点
1〜3…第二対応点
SH1…第一視野位置補正点
SH2…第二視野位置補正点
1000 ... magnifying observation system 100 ... magnifying observation apparatus 1, 1B ... controller 2 ... display means 10, 10X ... observing means 11 ... electron beam imaging means 12 ... optical system imaging means 11B ... electron microscope 12B ... optical microscope 13 ... observation in sample room Means 14 ... Chamber unit 15 ... Decompression unit 16 ... Decompression unit operation panel 17 ... Indicator lamps 21, 21B, 21C, 21F ... Sample chamber 22 ... Base 23, 23G ... Fixing plates 24, 24D, 24E, 24F, 24G, 24Y ... barrel 24x ... vacuum chamber 25 ... suction port 26 ... legs 27, 27B, 27C, 27E, 27G ... lid 28 ... closing plate 28x, 28y ... lid 29 ... lid opening / closing arm 30 ... rotating means 31 ... cross roller Bearings 32, 32x ... O-rings 33, 33C, 33D, 33E, 33X, 33Y, 33y ... Sample stage 34 ... Sample Drive means 35, 35B ... handle 35b ... handle part 36 ... display switching means 37 ... microscope focus adjustment means 38 ... optical focus adjustment means 39 ... mount 40 ... electron microscope control part 40A ... electrostatic lens control part 40B ... electromagnetic lens control part 41 ... first position 42 ... second position 43, 43A, 43B ... electron gun high voltage power supply 43a ... filament power supply 43b ... bias power supply 43c ... acceleration voltage power supply 43d ... emission ammeters 44, 44A, 44B, 44C, 44D ... Filament 45, 45A, 45B, 45C, 45D ... Wehnelt 46, 46A, 46B, 46C, 46D ... Anode 47, 47A, 47B ... Electron gun 49 ... Gun aligner 49C1 ... Upper aligner electrode; 49C2 ... Lower aligner electrode 49D ... Aligner coil 50 ... Optical axis adjuster 51 ... Focusing lens controller 51A 51B ... First lens control unit 52 ... Focusing lenses 52A, 52B, 52C, 52D ... First condenser lenses 52c, 52d ... First condenser diaphragms 53, 53C, 53D ... Objective diaphragm 54 ... Astigmatism corrector control unit 54A, 54B ... second lens control unit 55 ... electron beam deflection scanning means control unit 55A ... scanning electrode control unit 55B ... scanning coil control units 56, 56A, 56B ... objective lens control unit 57 ... astigmatism correctors 57A, 57B, 57C 57D, second condenser lenses 57c, 57d, second condenser diaphragm 58, electron beam deflection scanning means 58A, scanning electrode 58B, scanning coils 58C1, 58D1, first deflection sections 58C2, 58D2, second deflection sections 59, 59A,. 59B, 59C, 59D ... objective lens 60 ... central processing units 61, 61A, 61B ... secondary electron detector 62 ... reflection Electron detector 63 ... secondary electron detection amplification unit 64 ... backscattered electron detection amplification unit 65 ... A / D converter 66 ... A / D converter 67 ... image data generation unit 68 ... electron microscope magnification adjustment means 69 ... printer 70 ... Exhaust system pump 72 ... Exhaust controller 74 ... Horizontal plane moving mechanism 74X, 74X2 ... X-axis operation knob; 74Y, 74Y2 ... Y-axis operation knob; 74R, 74R2 ... R-axis operation knob 75 ... XY movement mechanism 76 ... R-axis rotation mechanism 80 ... Height adjustment mechanism 80Z, 80Z2 ... Z-axis operation knob 91 ... CCD control circuit 92 ... Optical imaging device 93 ... Optical zoom lens 94 ... Objective lens 95 ... Optical magnification adjustment means 96 ... Illumination unit 97 ... Light source port 98 ... Optical Lens group 99 ... Pixel shifting means 101 ... Information processing means 102 ... Display unit 103 ... Memory 104 ... Interfaces 105, 105B, 105C ... Operation Stage 106 ... Optical fiber 107 ... Light source 108 ... Third display area 110 ... Mode selection means 111 ... Magnification conversion means 112 ... Optical magnification reading means 113 ... Zoom ring 114 ... Projection electrode 115 ... Magnification output electrode 116 ... Image composition means 116B ... Color image synthesizing means 117 ... Electron microscope image display area 118 ... Optical image display area 119 ... Magnification determination means 120 ... Guiding means 121 ... State display means 122 ... Non-selection display means 123 ... Conversion magnification display means 124 ... Schedule magnification display means 125 ... notification notification means 126 ... magnification range display means 130 ... measurement point designation means 131G ... storage means 131 ... first storage means 132 ... second storage means 133 ... third storage means 134 ... measurement means 135 ... tensile springs 136, 136x ... Insertion groove 137 ... taper wall surface 138 ... hinge part 138x ... hinge part 139x ... Handle 140 ... Holding mechanism 142 ... Lid rotating shaft 143 ... Bearing recess 144 ... Inclined surface 145 ... Stopper 146 ... Coil spring 147 ... Tapered surface 180 ... Corresponding point designation means 180B ... Corresponding point designation button group 181 ... Correction parameter calculation means 182 ... Add button; 182B ... "Add" button 183 ... Remove button; 183B ... "Delete" button 184 ... Modify button; 184B ... "Move" button 185 ... Zoom means 185B ... "Enlarge display when adding / moving point" check box 186 ... Transparency adjustment means; 186B ... Transparency slider 187 ... Magnification control mode switching means 188 ... Parameter value set setting means 189 ... Parameter value set storage means 190 ... File storage means 191 ... Image storage location specification means 192 ... Common character string specification Means 193 ... File name example field 194 ... Common character string 195 ... Separation character string 196 ... Individual character string 197 ... File display selection means 198 ... File selection field 199 ... File preview field 202 ... Sample room reference image acquisition means 204 ... Position information acquisition means 206 ... Virtual image generation means 210 ... Rotation lock means 212 ... Unlock display means 214 ... Rotation restriction means 216 ... Rotation restriction value arrival notification means 218 ... Virtual real-time image display area 220 ... Tilt lever 221 ... Rotation ring 222 ... Brake Pad 223 ... Pad plate 224 ... fulcrum 225 ... lever gear 226 ... transmission gear 227 ... gear shaft 228 ... reverse display control means 229 ... sample chamber observation section fixing means 230 ... lock release display message 231 ... warning message 232 ... lock confirmation message 233 ... Unlock message 234 ... Protrusion 235 ... Inclination stopper 236 ... Key-like protrusion 237 ... Notch 238 ... Inclination stopper 239 ... Stopper handle 240 ... Stopper protrusion 241 ... Left stopper protrusion 242 ... Right stopper protrusion 243 ... Stopper protrusion 245 ... Limit Stopper 246 ... Limit convex portion 247 ... Limit protrusion 250 ... Ratio adjusting means; 250B ... "Balance" slider 251 ... Outline ratio adjusting means 252 ... Texture ratio adjusting means 253 ... Texture strength adjusting means; 253B ... "Texture strength" slider 254 ... color intensity adjustment means; 254B ... "color" slider 255 ... color separation means 256 ... extraction means 257 ... luminance synthesis means 258, 258B ... display parameter adjustment means 260 ... display control means 261 ... inclination angle conversion means 262 ... display method selection Means 262B ... "Selection of display method Column 262a ... "OFF"
262b ... "Left / Right"
262c ... "up and down"
262d ... "Reduction"
262e… “2 windows”
264 ... Rotation position detection means 266 ... Still image storage means 267 ... Rotation position storage means 269 ... "Color composition" button 270 ... Information display area 271 ... Optical system imaging means operation menu 272 ... Electron beam imaging means operation Menu 273 ... Operation buttons 274 ... Dual view button 275 ... Dual view tab 276 ... Field shift correction tab 277 ... Separate window 278 ... Tilt angle conversion display field; 278a ... "Color image"field; 278b ... "Ultra-deep image" field 279 ... Setting field; 279a ... "Release still when changing lens" check box; 279b ... "Change display position"button; 279c ... "Restore still image"button; 279d ... "Multi-save"button; Color composition "button 280 ... Status display field 281 ... Still button 282 ... Shooting button 283 ... Print button 284 ... "Hold" button 285 ... "Specify point" button 286 ... Image display area 290 ... Composite flow display field 292 ... Procedure display field 293 ... Text description field 294 ... Detailed setting field 295 ... Reduced image display Field 296 ... "Next" button 297 ... "Back" button 298 ... "End" button 299 ... Magnification angle display field 301 ... Scanning speed setting field 302, 302B ... "Adjust image quality" button 303, 303B ... "Import" button 304 ... “Display by matching the magnification of the ultra-deep image with the magnification of the color image” check box 305 ... “Quick depth composition” button 306 ... “Manual adjustment” button 307 ... “Auto” button 308 ... “Reset” button 309. Check box 311B for displaying overlapping images when designating corresponding points “Print” button 3 2 ... "Save" button 313 ... "Color" button 314 ... "Super depth" button 315 ... "Default" button 316 ... "Detail" button 317 ... "Display on observation screen" button 320 ... Wide area image acquisition means 321 ... Wide area image Storage means 322 ... Visual magnification image generation means 323 ... Visual field deviation correction means 324 ... Automatic alignment means 325 ... Setting guidance means PU ... Power supply unit VP ... Pressure reducing pump CS ... Console HU ... High acceleration voltage unit ST ... For digital microscope Stand SE1, SE2 ... Secondary electrons SA, SA1-6, SAx ... Sample EB, EB1, EB2 ... Electron beam PH ... Photo EI, EI2 ... Electron microscope image OI, OI2 ... Optical image GI, GI2, GI3 ... Color composite image KG ... In-sample reference image KI ... Virtual image KR ... Virtual real-time image SG ... Reduced image Images 1 to 3 ... first corresponding points 1 to 3 ... second corresponding points SH1 ... first visual field position correction point SH2 ... second visual field position correction point
Claims (13)
観察対象の光学画像を取得するための光学系撮像手段と、
前記電子顕微鏡画像と光学画像とを合成して合成画像を生成する画像合成手段116と、
前記電子顕微鏡画像を表示させる第一表示領域と、
前記光学画像を表示させる第二表示領域と、
前記電子顕微鏡画像と光学画像とを前記画像合成手段で合成させた合成画像を表示させる第三表示領域と、
を有し、少なくとも前記第一表示領域及び第二表示領域を、同一の画面上で表示可能とした表示手段と、
を備える拡大観察装置であって、
観察対象の任意の観察位置について、略同一の視野方向と略同一の倍率で取得した電子顕微鏡画像と光学画像とを、それぞれを前記第一表示領域及び前記第二表示領域に表示させた状態で、いずれか一方の画像上にて任意の位置にて第一対応点を指定し、他方の画像上で該第一対応点に対応する位置にて第二対応点を指定するための対応点指定手段と、
前記対応点指定手段により指定された複数の第一対応点と、該複数の第一対応点それぞれに対応する複数の第二対応点とを、各々略一致させるように画像の少なくとも一方を補正するための補正パラメータを算出する補正パラメータ算出手段と、
を備えており、
前記画像合成手段が、前記補正パラメータ算出手段で算出された補正パラメータに基づいて、電子顕微鏡画像と光学画像を一致させるように合成して合成画像を生成するよう構成されてなることを特徴とする拡大観察装置。 An electron beam imaging means for obtaining an electron microscope image of the observation object;
Optical system imaging means for acquiring an optical image of an observation object;
Image synthesizing means 116 for synthesizing the electron microscope image and the optical image to generate a synthesized image;
A first display area for displaying the electron microscope image;
A second display area for displaying the optical image;
A third display region for displaying a combined image obtained by combining the electron microscope image and the optical image with the image combining unit;
Display means capable of displaying at least the first display area and the second display area on the same screen;
A magnifying observation device comprising:
With respect to an arbitrary observation position of the observation object, an electron microscope image and an optical image acquired at substantially the same viewing direction and substantially the same magnification are displayed in the first display area and the second display area, respectively. Designating corresponding points for designating a first corresponding point at an arbitrary position on one of the images and designating a second corresponding point at a position corresponding to the first corresponding point on the other image Means,
At least one of the images is corrected so that the plurality of first corresponding points specified by the corresponding point specifying means and the plurality of second corresponding points corresponding to the plurality of first corresponding points respectively substantially coincide with each other. Correction parameter calculation means for calculating a correction parameter for
With
The image synthesizing unit is configured to generate a synthesized image by synthesizing the electron microscope image and the optical image based on the correction parameter calculated by the correction parameter calculating unit. Magnifying device.
前記対応点指定手段は、指定済みの対応点を削除、又は位置の修正が可能であり、
前記画像合成手段は、前記対応点指定手段で修正された対応点に従って、合成画像を更新してなることを特徴とする拡大観察装置。 The magnification observation device according to claim 1,
The corresponding point designating means can delete the designated corresponding point or correct the position,
The magnification observation apparatus, wherein the image composition means updates the composite image according to the corresponding points corrected by the corresponding point designation means.
前記表示手段は、前記第三表示領域を、前記第一表示領域、第二表示領域と略同一の画面上で表示可能であり、
前記第一表示領域、第二表示領域上で、前記対応点指定手段により指定された複数の第一対応点及び第二対応点に基づいて、前記補正パラメータ算出手段にて算出される補正パラメータに基づいて、前記画像合成手段で合成した合成画像を、前記第三表示領域上にて、前記対応点指定手段により追加の対応点が指定される度にリアルタイムに更新して表示可能に構成してなることを特徴とする拡大観察装置。 The magnification observation apparatus according to claim 1 or 2,
The display means can display the third display area on a screen substantially the same as the first display area and the second display area,
On the first display area and the second display area, based on the plurality of first corresponding points and second corresponding points specified by the corresponding point specifying means, the correction parameters calculated by the correction parameter calculating means Based on this, the composite image synthesized by the image synthesizing means is configured to be updated and displayed in real time whenever an additional corresponding point is designated by the corresponding point designating means on the third display area. A magnifying observation device characterized by
前記対応点指定手段が、前記表示手段の第一表示領域及び第二表示領域中で対応点を指定するための位置指定ポインタを含んでおり、
前記対応点指定手段により、一方の画像上で第一対応点が指定された後、他方の画像上で第二対応点が指定されるまでの間、該一方の画像の少なくとも一部を半透明にした半透明画像を、前記位置指定ポインタに追随させて表示させ、かつ前記半透明画像は、指定済みの第一対応点に前記位置指定ポインタが位置する態様にて表示されており、前記位置指定ポインタの移動に伴って前記半透明画像も移動するように、前記表示手段上の表示が更新されてなることを特徴とする拡大観察装置。 The magnification observation apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The corresponding point designating means includes a position designation pointer for designating corresponding points in the first display area and the second display area of the display means;
After the first corresponding point is designated on one image by the corresponding point designating means, at least part of the one image is translucent until the second corresponding point is designated on the other image The semi-transparent image is displayed following the position designation pointer, and the translucent image is displayed in a manner in which the position designation pointer is located at the designated first corresponding point, The magnification observation apparatus, wherein the display on the display means is updated so that the translucent image is moved with the movement of the designated pointer.
前記対応点指定手段が、前記半透明画像の透過度を調整可能に構成してなることを特徴とする拡大観察装置。 The magnification observation apparatus according to claim 4,
The magnified observation device, wherein the corresponding point designating means is configured to be capable of adjusting the transparency of the translucent image.
前記対応点指定手段が、対応する第一対応点と第二対応点に対して、それぞれ、対応関係を示す個別の対応点情報を付与すると共に、
該対応点情報に基づいて、各第一対応点と第二対応点について、各々の対応関係を示す対応点表示を、互いに異なる表示態様にて、第一対応点と第二対応点に各々付加して前記表示手段上にて表示させてなることを特徴とする拡大観察装置。 A magnification observation device according to any one of claims 1 to 5,
The corresponding point designating unit assigns individual corresponding point information indicating a corresponding relationship to the corresponding first corresponding point and the second corresponding point,
Based on the corresponding point information, for each first corresponding point and second corresponding point, a corresponding point display indicating the corresponding relationship is added to the first corresponding point and the second corresponding point in different display modes. Then, a magnification observation apparatus characterized by being displayed on the display means.
前記補正パラメータ算出手段又は画像合成手段が、前記対応点指定手段で指定された対応点の対応関係が画像合成を行うには不適切であると判断した際には、斯かる対応点に基づいた画像合成を行わず、画像合成が不可能である旨を告知するよう構成してなることを特徴とする拡大観察装置。 The magnification observation apparatus according to any one of claims 1 to 6,
When the correction parameter calculation unit or the image synthesis unit determines that the correspondence relationship of the corresponding points designated by the corresponding point designation unit is inappropriate for performing image synthesis, the correction parameter calculation unit or the image synthesis unit is based on the corresponding points. A magnification observation apparatus configured to notify that image composition is impossible without performing image composition.
前記補正パラメータ算出手段又は画像合成手段は、前記対応点指定手段で指定された対応点を略一致させる際に、位置合わせの誤差が少なくなるような態様で補正パラメータを演算し、又は画像合成を行うよう構成してなることを特徴とする拡大観察装置。 The magnification observation apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The correction parameter calculation unit or the image synthesis unit calculates a correction parameter or performs image synthesis in such a manner that an alignment error is reduced when the corresponding points designated by the corresponding point designation unit are substantially matched. A magnifying observation apparatus characterized by being configured to perform.
前記補正パラメータ算出手段又は画像合成手段が、前記電子顕微鏡画像及び光学画像を解析して、これらを一致させるように画像合成のための初期パラメータを自動的に演算し、前記初期パラメータに基づいて画像合成を行い、初期合成画像を前記表示手段の第三表示領域上に表示させた状態で、
前記対応点指定手段で指定された対応点に従って前記補正パラメータ算出手段で演算された補正パラメータに基づき、前記初期合成画像を補正して、補正後の合成画像を、前記第三表示領域上に表示させてなることを特徴とする拡大観察装置。
The magnification observation apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The correction parameter calculation unit or the image synthesis unit analyzes the electron microscope image and the optical image, automatically calculates initial parameters for image synthesis so that they match, and based on the initial parameters, the image In the state of performing the synthesis and displaying the initial synthesized image on the third display area of the display means,
Based on the correction parameter calculated by the correction parameter calculation unit according to the corresponding point specified by the corresponding point specifying unit, the initial composite image is corrected, and the corrected composite image is displayed on the third display area. Magnification observation apparatus characterized by being made to do.
前記補正パラメータ算出手段が算出する補正パラメータに基づく、画像の少なくとも一方の補正が、対応点の位置情報に基づいた画像の平行移動、拡大/縮小、回転、奥行き移動の少なくともいずれかを含むことを特徴とする拡大観察装置。 A magnification observation apparatus according to any one of claims 1 to 9,
The correction of at least one of the images based on the correction parameter calculated by the correction parameter calculating means includes at least one of parallel movement, enlargement / reduction, rotation, and depth movement of the image based on the position information of the corresponding point. A magnifying observation device.
前記電子顕微鏡画像を表示させる第一表示領域と、前記光学画像を表示させる第二表示領域において、それぞれ対応する位置に、対応点指定手段で対応点を個別に複数指定する工程と、
指定された対応点の対応関係に基づいて、補正パラメータ算出手段が、各対応する対応点を略一致させるように画像の少なくとも一方を補正するための補正パラメータを算出する工程と、
算出された補正パラメータに基づいて、画像合成手段が合成画像を生成し、前記表示手段上に表示させる工程と、
を含むことを特徴とする拡大観察方法。 A magnified observation method in which an electron microscope image obtained by imaging an observation object and an optical image obtained by imaging the same observation object are combined to generate a composite image and displayed on a display means,
In the first display area for displaying the electron microscope image and in the second display area for displaying the optical image, a step of individually specifying a plurality of corresponding points by corresponding point specifying means,
A step of calculating a correction parameter for correcting at least one of the images such that the correction parameter calculating means substantially matches each corresponding corresponding point based on the corresponding relationship of the specified corresponding point;
Based on the calculated correction parameter, the image synthesizing unit generates a synthesized image and displays it on the display unit;
A magnified observation method comprising:
前記電子顕微鏡画像を表示させる第一表示領域と、前記光学画像を表示させる第二表示領域において、それぞれ対応する位置に、対応点指定手段で対応点を個別に複数指定する機能と、
指定された対応点の対応関係に基づいて、補正パラメータ算出手段が、各対応する対応点を略一致させるように画像の少なくとも一方を補正するための補正パラメータを算出する機能と、
算出された補正パラメータに基づいて、画像合成手段が合成画像を生成し、前記表示手段上に表示させる機能と、
指定された対応点の位置を変更し、又は対応点を削除し、あるいは新たな対応点を追加する対応点編集機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とする拡大観察用プログラム。 A magnified observation program that combines an electron microscope image obtained by imaging an observation object and an optical image obtained by imaging the same observation object to generate a composite image, and displays it on a display means,
In the first display area for displaying the electron microscope image and the second display area for displaying the optical image, a function for individually specifying a plurality of corresponding points by corresponding point specifying means at corresponding positions;
A function for calculating a correction parameter for correcting at least one of the images such that the correction parameter calculating means substantially matches each corresponding corresponding point based on the corresponding relationship between the specified corresponding points;
Based on the calculated correction parameter, the image synthesizing unit generates a synthesized image and displays it on the display unit;
Corresponding point editing function for changing the position of the specified corresponding point, deleting the corresponding point, or adding a new corresponding point;
A program for magnifying observation characterized in that a computer is realized.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015127774A (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-09 | 株式会社キーエンス | Device, method, and program for magnifying observation, and computer readable recording medium |
KR20210059973A (en) * | 2019-11-18 | 2021-05-26 | 한양대학교 산학협력단 | System for co-location tracking of correlative microscopy and opeation method thereof |
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2010
- 2010-07-08 JP JP2010155414A patent/JP2012018814A/en active Pending
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KR102280538B1 (en) | 2019-11-18 | 2021-07-22 | 한양대학교 산학협력단 | System for co-location tracking of correlative microscopy and opeation method thereof |
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