JP4855726B2 - 拡大観察装置、拡大観察装置の操作方法、拡大観察装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子線を観察対象の試料に照射し、試料から得られる信号を検出して観察像を得る荷電粒子線装置や、光学的に拡大した画像を撮像・表示するデジタルマイクロスコープ等の拡大観察装置、拡大観察装置の操作方法、拡大観察装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器に関する。

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。このような荷電粒子線装置の内、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、収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）。

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、ブラウン管や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または透過電顕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。

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。

また一方で、微小物体等を拡大して表示する光学レンズを使った光学顕微鏡やデジタルマイクロスコープ等が利用されている。マイクロスコープは、光学系を介して入射する観察対象固定部に固定された観察対象からの反射光または透過光を、２次元状に配置された画素毎に電気的に読み取るＣＣＤ等の受光素子を備える。ＣＣＤを用いて電気的に読み取られた画像をディスプレイ等の表示部に表示する（例えば特許文献２）。
特開平３−９３１４０号公報 特開２０００−２１４７９０号公報

このような電子顕微鏡等の荷電粒子線装置あるいは光学顕微鏡やデジタルマイクロスコープ等の拡大観察装置で撮像した画像を拡大・縮小させる等、表示倍率を変更して表示させたいことがある。例えば、高倍率で撮像された画像が、試料や視野のどの位置にあるかを確認したり、３次元画像を構築するための視差画像を撮像するための位置合わせ作業、過去に撮影した同じ試料の同一視野での再観察、金など導電体物質のコート後の再観察などの際に、試料の詳細を観察するために画像を拡大したり、逆に視野探しのために縮小することがある。

従来、高倍率で過去に一度観察したことのある視野を別の機会に改めて探す場合、又は似たような試料の同じ位置に相当する視野を探す場合の手順としては、過去の観察の際に予め最終の目的倍率から低倍率まで連続的あるいは離散的に画像を取得して、これを保存しておき、別の機会に視野探しする際には過去の観察で取得した画像を低倍率から高倍率に逆順に参照しながら視野を探すことが行われていた。

しかしながら、多くの倍率で観察可能とするためには、事前に最終必要倍率の視野から低倍率まで、観察位置を画面中心に保ったままで連続的に倍率を変化させて多くの画像を取得しておく必要があった。このためには一々手動で倍率を変更して撮像する作業を繰り返す必要があり、多大な時間と手間がかかる。また、同じ試料について高倍率で撮像された画像と、低倍率で撮像された画像とを、何らかの方法で関連付けておく必要がある。

さらに、低倍率で高解像度の画像を取得しておき、その一部を拡大して高倍率の観察部分を確認する方法もあるが、この方法では高解像度の低倍率画像を取得するために高価な装置や精密な機構が必要となる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、撮像された高倍率画像の位置確認等を簡単かつ安価に実現可能とした拡大観察装置、拡大観察装置の操作方法、拡大観察装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器を提供することにある。

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は、観察対象を撮像して観察像を取得するための撮像部と、撮像部で観察像を撮像する際の倍率の設定を少なくとも含む像観察条件を設定するための観察条件設定部と、観察像を表示可能な表示部と、表示部で表示される観察像の表示倍率を調整するための倍率設定部と、観察条件設定部で設定された像観察条件で撮像の開始を指示するための撮像開始指示部と、撮像開始指示部の撮像開始指示に応じて、観察条件設定部で設定された倍率で撮像部が観察像を撮像し、さらに、該観察像と同一の観察像について観察条件設定部で設定された撮像時の倍率よりも低い複数の異なる離散的な倍率にて、該観察像よりも視野が拡大された複数の関連画像を撮像部で撮像する関連画像取得部と、関連画像取得部により取得された複数の関連画像を、撮像部により撮像された観察像に関連付けて保存する手段と、を備え、倍率設定部を用いて表示部に表示される観察像の表示倍率を、関連画像取得部により関連画像を取得する際の複数の異なる倍率の内いずれか一の倍率に変更すると、該一の倍率にて取得され、該観察像に関連付けて保存されている関連画像を表示する。これによって、観察条件設定部で所望の倍率に設定して観察像を撮像すると、この倍率を基準とする異なる複数の関連画像を自動的に取得できる。このように、後の観測等に利用される関連画像を特別な機構を備えることなく安価に且つ容易に得ることができる。

また観察条件設定部で所望の倍率に設定して撮像すると、この倍率を基準とする異なる複数の関連画像が自動的に取得されるため、面倒な操作を要せず低倍率画像などを容易に取得できる。特に高倍率画像から低倍率画像を取得する場合は、一般にピント合わせが不要になるため、関連画像の撮像が容易に短時間で行える。

さらに、必要な倍率の関連画像のみを短時間で効率よく取得することができる。さらにまた、一の観察対象に関する観察像とその関連画像を纏めて管理することができ、画像の呼び出しや表示をスムーズに行うことができる。

さらにまた本発明の第２の側面に係る拡大観察装置は、さらに関連画像取得部で関連画像を取得する倍率を設定可能な関連画像倍率設定部を備える。これにより、ユーザが指定した条件で所望の倍率の関連画像を取得することができる。

さらにまた本発明の第３の側面に係る拡大観察装置は、関連画像取得部で取得される関連画像が、撮像部で撮像された観察像よりも画素数を少なくする。これによって、関連画像を複数取得する際に取得時間を短縮でき、さらに関連画像を保存するファイル容量も圧縮できる。

さらにまた本発明の第４の側面に係る拡大観察装置は、さらに、関連画像取得部で取得される関連画像の画素数を設定可能な関連画像画素数設定部を備える。これにより、ユーザが関連画像の画素数を、関連画像の取得に要する時間やデータ保存容量等を考慮して任意に設定できる。

さらにまた本発明の第５の側面に係る拡大観察装置は、さらに、撮像開始指示部で撮像開始が指示されると、撮像部が観察像を撮像する通常モードと、撮像部による観察像の撮像と共に、関連画像取得部が関連画像を取得する関連画像取得モードとを切り替え可能な動作モード切替手段を備える。これによって、ユーザの撮像条件などに応じて、観察像に加えて自動的に関連画像を撮像する動作モードと、通常の、所望の観察像のみを取得する動作モードとに切り替え可能とできる。

さらにまた本発明の第６の側面に係る拡大観察装置は、関連画像取得部による関連画像の撮像が、撮像部による観察像の撮像と観察位置の中心を同じとする。これにより、一の観察対象を同じ姿勢で低倍率の観察像を含む複数の画像で保存しておくことができる。

さらにまた本発明の第７の側面に係る拡大観察装置は、さらに、倍率設定部で設定される表示倍率の観察像が保存されていない場合、同一の観察像について関連画像取得部にて予め撮像された関連画像に基づいて、倍率設定部で設定された倍率にて表示される補完観察像を演算により生成し、該補完観察像を表示するための補完処理部とを備える。これにより、倍率設定部で調整された倍率の関連画像が存在しない場合でも、近傍の倍率で取得された関連画像に基づいて補完処理部が補完観察像を生成するため、表示部で画像を表示させる表示倍率を任意の倍率として画像を観察することが可能となる。

さらにまた本発明の第８の側面に係る拡大観察装置は、表示部に表示される観察像の表示倍率を倍率設定部で設定可能な増減分にて連続的に変更すると、表示倍率が予め撮像された関連画像の倍率と一致するときは該関連画像を表示し、表示倍率が異なるときは近傍の表示倍率で撮像された関連画像に基づいて補完処理部で生成された補完画像を表示するよう、切り替えて表示するように構成している。これにより、倍率設定部で調整された倍率の関連画像が存在しない場合でも、近傍の倍率で取得された関連画像に基づいて補完処理部が補完観察像を生成するため、表示部で画像を表示させる表示倍率を任意の倍率として画像を観察することが可能となる。

さらにまた本発明の第９の側面に係る拡大観察装置は、表示部が、異なる画像を各々表示可能な第１分割表示領域と第２分割表示領域を有しており、拡大観察装置はさらに、第１分割表示領域に観察像を表示させ、第２表示領域に該観察像よりも低倍率の関連画像を広域画像として表示させた際に、第１分割表示領域に表示された観察像の領域に相当する広域画像中の領域を枠状の２次元画像枠として広域画像上に重ねて表示可能な２次元画像枠表示手段を備える。これによって、第１分割表示領域で表示中の部分が、広域画像のどの部位に相当するかを２次元画像枠の位置にて把握でき、現在位置を確実に把握して視野探しの際に位置を見失うことを回避できる。

さらにまた本発明の第１０の側面に係る拡大観察装置は、さらに、取得された２以上の観察像に基づいて３次元の画像を生成可能な３次元画像生成手段と、表示部で観察像を表示させた状態で、３次元画像生成手段で生成した３次元画像に相当する領域を、観察像上で３次元画像枠として表示可能な３次元画像枠表示手段を備える。これによって、表示部に広域画像を表示した状態で、３次元画像を生成した領域を重ねて確認できるので、現在位置を確実に把握できる。

さらにまた本発明の第１１の側面に係る拡大観察装置は、さらに、取得された画像を記憶するための画像データ記憶部を備えており、撮像開始指示部で撮像開始が指示されると、観察条件設定部で観察像及び複数の関連画像を取得すると共に、取得された観察像及び関連画像を画像データ記憶部に保存するよう構成されている。これにより、撮像開始指示部を操作することで、関連画像の取得から保存まで一気に行うことができる。

さらにまた本発明の第１２の側面に係る拡大観察装置は、さらに撮像開始指示部の指示により撮像された観察像及び／又は関連画像を、保存するよう指示するための保存指示手段を備える。これにより、関連画像の撮像を指示する撮像開始指示部と、保存を指示する保存指示手段とを別個に設けて、ユーザは撮像された関連画像を確認した後、これを保存するかどうかを決定することができる。

さらにまた本発明の第１３の側面に係る拡大観察装置は、観察対象を裁置するためのステージと、ステージ上の観察対象に対して電子線を照射するための電子銃と、観察対象から放出される二次電子または反射電子を検出するための１以上の検出器と、検出器で検出された情報に基づいて電子線観察像を結像するための電子線撮像部と、電子線撮像部で撮像された観察像を表示するための表示部と、を備え、所定の像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を観察対象に照射し、観察対象から放出される二次電子または反射電子を検出器で検出しながら観察対象表面の所望の領域を走査することで、観察像を結像し表示部に表示可能な拡大観察装置であって、さらに、電子線撮像部で観察像を撮像する際の倍率の設定を少なくとも含む像観察条件を設定するための観察条件設定部と、観察条件設定部で設定された像観察条件で撮像の開始を指示するための撮像開始指示部と、撮像開始指示部の撮像開始指示に応じて、観察条件設定部で設定された倍率で電子線撮像部が観察像を撮像し、さらに、該観察像と同一の観察像について観察条件設定部で設定された撮像時の倍率よりも低い複数の異なる離散的な倍率にて、該観察像よりも視野が拡大された複数の関連画像を撮像部で撮像する関連画像取得部と、関連画像取得部により取得された複数の関連画像を、撮像部により撮像された観察像に関連付けて保存する手段と、を備え、倍率設定部を用いて表示部に表示される観察像の表示倍率を、関連画像取得部により関連画像を取得する際の複数の異なる倍率の内いずれか一の倍率に変更すると、該一の倍率にて取得され、該観察像に関連付けて保存されている関連画像を表示する。これによって、観察条件設定部で所望の倍率に設定して観察像を撮像すると、この倍率を基準とする異なる複数の関連画像を自動的に取得でき、後の観測等に関連画像を利用できる。

さらにまた本発明の第１４の側面に係る拡大観察装置の操作方法は、観察対象を撮像して観察像を取得するための撮像部と、撮像部で観察像を撮像する際の倍率の設定を少なくとも含む像観察条件を設定するための観察条件設定部と、観察条件設定部で設定された像観察条件で撮像の開始を指示するための撮像開始指示部と、観察像を表示可能な表示部と、表示部で表示される観察像の表示倍率を調整するための倍率設定部と、を備える拡大観察装置の操作方法であって、観察条件設定部で像観察条件を設定した後、撮像開始指示部で撮像開始を指示する工程と、撮像開始指示部の撮像開始指示に応じて、観察条件設定部で設定された倍率で撮像部が観察像を撮像し、さらに、該観察像と同一の観察像について観察条件設定部で設定された撮像時の倍率よりも低い複数の異なる離散的な倍率にて、該観察像よりも視野が拡大された複数の関連画像を撮像部で撮像する工程を含む。これによって、観察条件設定部で所望の倍率に設定して観察像を撮像すると、この倍率を基準とする異なる複数の関連画像を自動的に取得でき、後の観測等に関連画像を利用できる。

さらにまた本発明の第１５の側面に係る拡大観察装置の操作方法は、さらに、関連画像を基準となる観察像と関連付けて保存する工程を含む。これにより、後に観察像を表示させる際に、異なる倍率の関連画像を利用できるので、観察像の表示倍率を変更して表示可能とする等、使い勝手が良くなる。

さらにまた本発明の第１６の側面に係る拡大観察装置操作プログラムは、観察対象を撮像して観察像を取得するための撮像部と、撮像部で観察像を撮像する際の倍率の設定を少なくとも含む像観察条件を設定するための観察条件設定部と、観察条件設定部で設定された像観察条件で撮像の開始を指示するための撮像開始指示部と、観察像を表示可能な表示部と、表示部で表示される観察像の表示倍率を調整するための倍率設定部と、を備える拡大観察装置の操作プログラムであって、観察条件設定部で像観察条件を設定した後、撮像開始指示部で撮像開始を指示する機能と、撮像開始指示部の撮像開始指示に応じて、観察条件設定部で設定された倍率で撮像部が観察像を撮像し、さらに、該観察像と同一の観察像について観察条件設定部で設定された撮像時の倍率よりも低い複数の異なる離散的な倍率にて、該観察像よりも視野が拡大された複数の関連画像を撮像部で撮像する機能と、取得された複数の関連画像を、撮像部により撮像された観察像に関連付けて保存する機能と、倍率設定部を用いて表示部に表示される観察像の表示倍率を、関連画像を取得する際の複数の異なる倍率の内いずれか一の倍率に変更すると、該一の倍率にて取得され、該観察像に関連付けて保存されている関連画像を表示する機能と、をコンピュータに実現させる。これによって、観察条件設定部で所望の倍率に設定して観察像を撮像すると、この倍率を基準とする異なる複数の関連画像を自動的に取得でき、後の観測等に関連画像を利用できる。

また本発明の本発明の第１７の側面に係るコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器は、上記プログラムを格納するものである。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、ブルーレイディスク、ＨＤ ＤＶＤ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。さらに記録した機器には、上記プログラムがソフトウェアやファームウェ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ェ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。

本発明の拡大観察装置、拡大観察装置の操作方法、拡大観察装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器によれば、観察像を撮像すると、この倍率を基準とする異なる複数の関連画像が自動的に取得されるので、ユーザが一々観察像を取得する手間を省くことができ、使い勝手が改善される。

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、拡大観察装置の操作方法、拡大観察装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器を例示するものであって、本発明は拡大観察装置、拡大観察装置の操作方法、拡大観察装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体並びに記録した機器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。

本明細書において拡大観察装置とこれに接続される操作、制御、入出力、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、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、ＯＦＤＭ方式等の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ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。さらに観察像のデータ保存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。

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について説明する。但し、本発明はＴＥＭやその他の荷電粒子線装置においても利用できる。また光学顕微鏡、レーザ顕微鏡、原子間力顕微鏡、静電気力顕微鏡、近視野顕微鏡、デジタルマイクロスコープ等に適用することもできる。図１に示すＳＥＭは、一般に加速電子の電子線を発生させ試料に到達させるまでの光学系と、試料を配置する試料室（チャンバ）と、試料室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。図１の電子顕微鏡１００は、このような部材により荷電粒子線による電子線観察像の観察を行うための撮像部４２として荷電粒子線撮像部である電子線撮像部の構成を示している。また、図１のコンピュータ１にインストールされた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部２８に表示する。

光学系は、加速電子の電子線を発生させる電子銃７、加速電子の束を絞り込んで細束化するレンズ系、試料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。図１に示す走査型電子顕微鏡１００は、光学系として電子線を照射する電子銃７と、電子銃７から照射される電子線がレンズ系の中心を通過するように補正するガンアライメントコイル９と、電子線のスポットの大きさを細く絞る収束レンズ１２であるコンデンサレンズと、収束レンズ１２で収束された電子線を試料２０上で走査させる電子線偏向走査コイル１８と、走査に伴い試料２０から放出される二次電子を検出する二次電子検出器２１と、反射電子を検出する反射電子検出器２２を備える。

試料室３１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）、傾斜（Ｔ）機能を備える。これら５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、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ために必要で、ロータリーポンプ、油拡散ポンプが主として用いられる。

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１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部２８と印刷のためのプリンタ２９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）する誘導手段を備える。

図１に示すＳＥＭは、コンピュータ１と接続され、コンピュータ１を電子顕微鏡１００の操作を行うコンソールとして使用し、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１に示すＣＰＵやＬＳＩ等で構成される中央演算処理部２は、走査型電子顕微鏡１００を構成する各ブロックを制御する。電子銃高圧電源３を制御することにより、フィラメント４、ウェーネルト５、アノード６からなる電子銃７より電子線を発生させる。電子銃７から発生された電子線８は、必ずしもレンズ系の中心を通過するとは限らず、ガンアライメントコイル９をガンアライメントコイル制御部１０によって制御することで、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８は収束レンズ制御部１１によって制御される収束レンズ１２であるコンデンサコイルによって細く絞られる。収束された電子線８は、電子線８を偏向する非点収差補正コイル１７、電子線偏向走査コイル１８、対物レンズ１９、及び電子線８のビーム開き角を決定する対物レンズ絞り１３を通過し、試料２０に至る。非点収差補正コイル１７は非点収差補正コイル制御部１４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コイル１８は電子線偏向走査コイル制御部１５によって、対物レンズ１９は対物レンズ制御部１６によって、それぞれ制御され、これらの作用によって試料上を走査する。試料２０上を電子線８が走査することにより、試料２０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２１、反射電子検出器２２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２３を経て、また反射電子の情報信号は反射電子検出器２２で検出されて反射電子検出増幅部２４を経て、それぞれＡ／Ｄ変換器２５、２６によりＡ／Ｄ変換され、画像データ生成部２７に送られ、画像データとして構成される。この画像データはコンピュータ１に送られ、コンピュータ１に接続されたモニタ等の表示部２８にて表示され、必要に応じてプリンタ２９にて印刷される。排気系ポンプ３０は、試料室３１内部を真空状態にする。排気系ポンプ３０に接続された排気制御部３２が真空度を調整し、試料２０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７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。レンズ系には、収束レンズ、対物レンズ、対物レンズ絞り、電子線偏向走査コイル、非点収差補正コイル等が装着されている。収束レンズは電子銃で発生した電子線をさらに収斂して細くする。対物レンズは最終的に電子プローブを試料に焦点合わせするためのレンズである。対物レンズ絞り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と反射電子を検出する反射電子検出器がある。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。
（試料台３３）

観察位置の位置決めは、試料２０を載置した試料台３３を物理的に移動させて行う。試料台３３は試料台制御部３４によって制御される。試料台３３は試料２０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。移動、調整の方向は、試料台３３の観察位置を移動、調整させるため、試料台３３の平面方向であるＸ軸及びＹ軸方向、Ｒ軸（回転）方向への移動及び微調整が可能である他、試料の傾斜角度を調整するために試料台３３のＴ軸（傾斜）方向の調整、ならびに対物レンズ１９と試料との距離（ワーキングディスタンス）を調整するために試料台３３のＺ軸方向の調整が可能である。

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。あるいは両者を併用する方法も利用できる。あるいはまた、広い範囲で一旦画像データを取り込み、データをソフトウェ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、ソフトウェ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ェ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。

また撮像部は、電子顕微鏡画像等の荷電粒子線画像を撮像可能な電子線撮像部等の荷電粒子線撮像部の他、これに加えて、あるいはこれに変えて、可視光や紫外光等を利用した光学撮像部も利用できる。光学撮像部で撮像される光学画像は、主に色情報を含むカラー画像である。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、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。なお本明細書において、荷電粒子線撮像部や電子線撮像部、光学撮像部等で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拡大観察装置に取り込むことも包含する概念で、画像の取得という。
（ｅプレビュー）

この電子顕微鏡は、簡易観察像取得機能（プレビュー機能）としてｅプレビューを備える。ｅプレビューとは、最適な観測条件を得るために電子顕微鏡もしくはコンピュータ側で推奨の観測条件を簡易的に複数作成し、各々の観測条件で観察像を取得し、複数の簡易観察像として一覧表示するものである。まずＳＥＭの像観察条件の設定項目の内、１つまたは複数を変化させた設定を、簡易的な像観察条件として複数組準備しておく。例えば加速電圧や検出器の種類を変更した複数の簡易像観察条件を自動的に生成する。そして準備した複数組の簡易像観察条件を順にＳＥＭに設定し、それぞれの条件で試料を連続的に観察する。観察した複数の簡易観察像は一時的に保存し、表示部２８のウィンドウ等に一覧表示する。一覧表示の際には、簡易観察像を縮小して同時に表示させることができる。例えばユーザは、表示された複数の簡易観察像を比較し、チャージアップの発生を確認する。簡易観察像の画面でチャージアップによる像障害が発生しているものがあれば、その手前の観察像で用いた加速電圧が、チャージアップが発生しない最大の加速電圧になる。必要に応じて、ｅプレビューは複数回実行する。例えばチャージアップが確認されない場合は、加速電圧を上げて再度ｅプレビューを行う。あるいは、チャージアップが生じない最大加速電圧を詳細に調べるために、ｅプレビューで使用する加速電圧の変化量を小さくして絞り込みを行うこともできる。このようにして測定したチャージアップしない最大加速電圧を、除電終了電圧として設定する。設定は、第２表示領域４８から該当する簡易観察像をユーザが選択することで、自動的にその加速電圧をチャージアップしない最大加速電圧として電子顕微鏡またはコンピュータが保持し、設定する。またチャージアップしない最大加速電圧をユーザが手動で記録もしくは入力してもよい。

また、この電子顕微鏡において、以前に結像された観察像を像観察条件と共に記憶される画像ファイル、および前回に結像された観察像に対応する像観察条件は、例えばコンピュータ１のメモリやハードディスク等の記憶装置に記憶される。さらにこの電子顕微鏡では、排気系によって試料室内の真空度を変更して像観察を行うことが可能である。一般に試料室が高真空であれば分解能の高い鮮明な画像を得ることができるが、反面チャージアップが生じ易くなり、また水分を含む試料の観察に不適といった欠点がある。一方で低真空であればチャージアップが生じ難くなり、絶縁体や水分を含む試料の観察に適している反面、鮮明な観察像を得ることが困難になるという欠点がある。したがって、観察対象の試料や観察目的に応じて試料室内の圧力（真空度）を調整することで更に適切な観察像を得ることが可能となる。しかしながら、真空度を調整することによって、像観察条件のパラメータが更に増えることとなり、ＳＥＭの操作に慣れていない初心者にとっては条件設定がより困難となる。特に低真空観察では像観察条件の調整が困難となり、結像すら容易でない。そこでこの電子顕微鏡では、低真空観察用の観察モードに特化したガイダンス機能を設けることにより、このガイダンスに従って初心者でも容易に低真空観察が可能なユーザ環境を提供している。さらに、通常の高真空観察に適した高真空観察用のガイダンス機能も設け、ユーザにいずれの圧力（真空度）で観察を行いたいかを選択させることによって、それぞれに適したガイダンス機能が実行される。また、高真空観察、低真空観察の二段階のみならず、中真空観察、超高真空観察等も加えて三段階、四段階以上といった複数のガイダンス機能を設けることもできる。なお本明細書においては高真空、低真空の値を特に限定するものでないが、一般に高真空とは圧力が０．１Ｐａ〜１０^-5Ｐａ（１０^-3〜１０^-7Ｔｏｒｒ）あるいは更に真空度の高い１０^-5Ｐａ〜１０^-8Ｐａ（１０^-7〜１０^-10Ｔｏｒｒ）、また低真空とは１００ｋＰａ〜１００Ｐａ（７６０〜１Ｔｏｒｒ）あるいは１００Ｐａ〜０．１Ｐａ（１〜１０^-3Ｔｏｒｒ）を指す。低真空観察は、例えばＥＳＥＭ（環境制御型ＳＥＭ）を用いて試料室の圧力を調整することにより実行される。
（関連画像の自動取得）

次に、以上のようなＳＥＭなどの拡大観察装置にて撮像された観察像の倍率に基づいて、倍率の異なる関連画像を取得する手順について図２にブロック図に基づいて説明する。図２に示す拡大観察装置２００は、関連画像取得部７６および補完処理部７８を含む演算部７０と、演算部７０とそれぞれ接続され、観察像データを演算部７０に送出可能な撮像部４２、画像データ記憶部６８と、拡大観察装置の操作や各種設定を行うための設定部８０と、撮像された画像を表示するための表示部２８とを備える。図２に示す設定部８０は、像観察条件を設定するための観察条件設定部６５０と、設定された像観察条件で撮像の開始を指示する撮像開始指示部６５４と、関連画像を取得する条件を設定可能な関連画像設定部８２と、表示部２８における表示倍率を調整するための倍率設定部６１１とを備える。関連画像設定部８２は、例えば関連画像取得部７６で関連画像を取得する倍率を設定可能な関連画像倍率設定部８２Ａ、関連画像取得部７６で取得される関連画像の画素数を設定可能な関連画像画素数設定部８２Ｂ等で構成される。さらに設定部８０は、観察像及び／又は関連画像を保存するよう指示するための保存指示手段８４や、後述する枠表示手段、動作モードと切り替える動作モード切替手段８６等を備えてもよい。動作モード切替手段８６は、動作モードを、撮像開始指示部６５４で撮像開始が指示されると撮像部４２が観察像を撮像する通常モードと、撮像部４２による観察像の撮像と共に、関連画像取得部７６が関連画像を取得する関連画像取得モードとを切り替える。なお設定部は、各機能の呼び出し、実行のためのボタンといった専用の部材を設けてもよく、また共通の操作部で各機能を呼び出すこともできる。

この図に示す拡大観察装置２００は、観察条件設定部６５０で設定された像観察条件に基づいて撮像部４２で撮像された電子線観察像等の荷電粒子線画像（または光学撮像部で撮像された光学画像）、あるいは撮像済みの画像データを保存する画像データ記憶部６８に記録された観察像が、演算部７０に取り込まれる。演算部７０は、電子顕微鏡１００に接続されたコンピュータ１や電子顕微鏡１００の画像データ生成部２７等で実現される。演算部７０は、取得した観察像を表示部２８に表示させる。表示部２８はＣＲＴや液晶モニタ等で構成される。表示部２８に表示される観察像は、倍率設定部６１１で拡大／縮小することができ、表示倍率を調整できる。

この際、異なる倍率で観察像を表示できるように、同じ観察像について予め倍率の異なる複数の画像を撮像しておくことが好ましい。そこで関連画像取得部７６が、観察像の撮像時に自動的に異なる倍率の関連画像についても取得するよう構成する。具体的には、撮像を指示した際に自動的に倍率を変更して複数枚の関連画像を取得する。また、取得された関連画像を画像データ記憶部６８などに保存しておく。保存は、撮像と同時に行う他、撮像と個別のタイミングで保存を指示することもできる。

これにより、撮像済の観察像の倍率を変更する際に、予め該当する倍率で撮像された観察像あるいは関連画像が存在する場合は、その画像を表示できる。一方、該当する倍率で撮像した画像が存在しない場合は、補完処理部でデジタル的に補完画像を生成して表示する。拡大観察装置は、補完画像を生成する表示倍率変更機能を備える。
（関連画像の自動取得フロー）

次に、関連画像を自動的に取得する手順について、図４のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップＳ１において、撮像部４２で観察像を撮像する際の像観察条件を観察条件設定部６５０から設定する。像観察条件としては、撮像倍率の設定の他、視野や高さの調整、加速電圧の設定等がある。次にステップＳ２で、撮像部４２で観察像を撮像する。撮像開始のタイミングは、撮像開始指示部６５４で行われる。撮像開始指示部６５４で撮像が指示されると、観察像の撮像が行われると共に、ステップＳ３で異なる倍率の関連画像の取得も行われる。関連画像は、像観察条件に含まれる観察像の撮像倍率に基づいて、倍率が変更される。例えば、倍率を徐々に低下させながら関連画像を順次取得する。関連画像の取得は、倍率を変更する他は通常の観察像と同じようにして撮像手段で撮像できる。また、撮像を簡素化するために、画素数を低下させて撮像してもよく、これによって撮像時間の短縮や複数の関連画像データのファイルサイズを小さくすることができる。あるいは、観察像の撮像手段とは別の、観察画像用の撮像手段を設けて撮像してもよい。関連画像の撮像倍率の変化幅や、画素数など関連画像の撮像条件は、関連画像設定部８２で行う。関連画像設定部８２は、倍率設定用の関連画像倍率設定部８２Ａや、画素数設定用の関連画像画素数設定部８２Ｂ等で構成され、これによってユーザが観察条件に応じて関連画像の倍率や画素数を任意に設定できる。

このようにして観察像と共に取得された関連画像は、ステップＳ４で画像データ記憶部６８に保存される。保存は、撮像開始指示部６５４で撮像が指示されると、撮像から保存までを自動的に行わせることで、ユーザの手間をかけることなく一連の処理を行える。また、撮像とは別に保存の指示を別途行わせてもよい。例えば、撮像開始指示部と別に、保存指示手段８４を設けることで、撮像された関連画像を表示部で確認するなどした後に、保存するかどうかを決定できる。
（関連付け保存）

さらに保存の際は、基準となる観察像と、複数の関連画像とを関連付けて保存することができる。関連付けによって、撮像後に観察像データを利用する際に、その観察像の他の倍率の関連画像を速やかに呼び出して利用することができる。これによって、多数のファイルの関連を一々ユーザが記録しておく必要がなく、画像データの管理が容易となる。

なお本明細書において複数のファイルを「関連付けて保存」するとは、一のファイルとして纏めて保存し、ファイル中に含まれる画像データの種別等を関連付け情報として保持し、必要に応じて各画像を呼び出す形態が利用できる。また、上記以外形態にも例えば、ファイル自体は個別に保存しつつ、関連付け先のファイルのファイル名や保存位置等の情報を関連付け情報として記録しておき、必要に応じて関連付先ファイルを呼び出し可能とした形態も利用できる。この方法では、ファイルのヘッド部分に関連付け先ファイルのアドレスなどをインデックス情報として記録できるので、一のファイルサイズを小さくして効率よく保存できる利点が得られる。

関連画像を、元の観察像と関連付けて保存するには、例えば、元の観察画像の保存時に、同時に撮像した関連画像のファイル名などの情報を併せて保存する。ファイル名の保存は、画像ファイルフォーマット中のユーザデータが記録できる領域等に記録できる。あるいは関連画像の保存時に元の観察画像のファイル名などを併せて保存する、あるいはまた、元の観察画像と関連画像のファイル名の対応関係を記録したインデックスファイルなどを別途作成するといった種々の方法が採用できる。またマルチページｔｉｆｆやＰＤＦ等、同一のファイルに複数画像の保存が可能なファイル形式を利用して、一ファイルとして保存すること、あるいは関連画像と元の観察画像を同一のフォルダに保存することも可能である。これによって、関連画像と元の観察画像のと関連性が明確になり、どのファイルがどの元の観察画像の関連画像であるかといった混乱を避けることができ、検索も容易となる。
（関連画像の撮像倍率）

また、関連画像を撮像する倍率は、観察像の撮像倍率を基準として高倍率にすることも、低倍率にすることもできる。特に、観察像よりも低倍率で関連画像を撮像すると、視野の広い広域画像が得られるので、位置確認や視野探し等に好適に利用できる。また、ピントの合った状態で観察像を低倍率に切り替える場合は、ピント合わせ作業が不要となるので、効率よく低倍率画像を取得できる利点もある。一方、観察像よりも高倍率画像を関連画像として得ることもでき、この場合にはより詳細な観察が可能となる。高倍率画像の観察には、観察画像の中心や隅部などを基準として拡大画像が撮像される。また、ピント合わせにはオートフォーカス機能が利用できる。低倍率、高倍率いずれの場合も、観察像の倍率から所定の変化量で徐々に倍率を縮小・拡大するように変化させていく。また、変化量は一定の値として倍率を連続的に変化させる他、１／１０、１／１００、１／１０００というように指数的に変化させ、離散的に倍率を変化させてもよい。

また、拡大観察装置の動作モードとして、このように観察像と同時に関連画像を取得する関連画像取得モードと、通常通り観察像のみを撮像する通常モードとを切り替え可能とすることもできる。動作モードの切り替えは、例えば設定部の動作モード切替手段８６で行うことができる。
（表示倍率変更機能）

さらに、表示部２８にて表示される画像の表示倍率を変更するのに応じて、対応する倍率に相当する画像を、上記の関連画像に基づいて補完画像として生成し、表示することもできる。この表示倍率変更機能は、演算部７０の補完処理部７８によって実現される。この様子を図３に基づいて説明する。図３では、撮像時の倍率を変更して取得した関連画像の視野の大きさを模式的に示している。すなわち、同じ画像を撮像する場合、拡大率が大きい程画像の視野の大きさは相対に小さくなる。逆に拡大率を小さくした画像では、視野の広い画像となる。図において元の画像を撮像した際の視野を領域Ａにて示している。この画像の関連画像を、観察条件や観察位置を変更せず、撮像倍率を徐々に縮小して撮像し、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄとして各々取得する。これら実線で示す領域の倍率については、実際に観察像を撮像した実画像のデータが存在する。一方、これらの中間領域、例えば図３において破線で示すＡ１に相当する倍率の画像については実画像のデータが存在しない。そこで、領域Ａおよび／又は領域Ｂの関連画像に基づいて、補完処理部７８が領域Ａ１の補完画像を生成する。補完画像を生成する手法については、既知の方法あるいは将来開発される方法が採用でき、例えば領域Ｂの関連画像を用いたデジタルズームやデジタルリニアズーム、あるいは領域Ａと領域Ｂの画像に基づき、倍率に応じて領域Ａと領域Ｂの各画素を重み付けして構成した平均画像などにより生成できる。このようにして、図３に示すように領域Ａと領域Ｂの間の領域に相当する表示倍率に関して、領域Ａ１や領域Ａ２で視野を表現できる表示倍率に相当する補完画像を生成する。また領域Ｂと領域Ｃの間の領域でも、同様にして領域Ｂ２に相当する補完画像を生成する。これによれば、領域Ａと領域Ｄの間で、任意の表示倍率の画像を生成できる。よって、例えば表示部２８に表示される元画像を倍率設定部６１１にて縮小表示させても、周辺部分の画像が切れることなく任意の倍率で表示でき、視野探しを容易に行える。また画像の拡大については、デジタルズームなどによって対応することもできるし、同様の方法で予めより大きな表示倍率の関連画像を取得しておくことにより、画像の拡大時にも実画像に基づいた詳細な画像を表示させることもできる。

上記の方法では、表示倍率が関連画像の撮像時の倍率と等しいときは、該当する関連画像を表示し、関連画像のない倍率については計算によって補間した補完画像を生成して、関連画像と補完画像を切り換えて表示している。これにより、連続的に画像を拡大、縮小させて表示させることが可能となり、スムーズなズーミング動作が実現できる。例えば、複数の画像を比較観察する場合に、倍率を同じ倍率に連動して変化させる倍率連動部を使用して比較画像を連続的に倍率を変化をさせることが簡単に実現できる。しかもこの方法であれば、実際の撮像は離散的な関連画像のみで済み、予め大量の実画像を取得する必要がないので撮像時間を短縮でき、荷電粒子線装置や試料への負担も少なく、高速で低負荷に連続的なズームを可能としている。

また、表示倍率に関する情報を備える実画像を常に表示させると共に、縮小表示の際に実画像の周囲の情報が失われた分のみを補完画像で補足するように表示させるよう構成することもでき、これにより少なくとも中心部分は実画像を精細に表示できる。
（拡大観察装置操作プログラム）

本実施の形態では、拡大観察装置の操作、設定は、ユーザが拡大観察装置操作プログラムを操作することで行われる。拡大観察装置操作プログラムは、図１においてはコンピュータ１にインストールされ実行可能な状態としている。拡大観察装置操作プログラムをインストールされたコンピュータ１が電子顕微鏡１００等の機器とデータの送受信や通信を行い、必要な情報を取得し、設定を行う。通信は、例えばＲＳ−２３２ＣケーブルやＵＳＢケーブルを介してシリアル通信で行われる。ただ、この形態に限られず拡大観察装置自体に拡大観察装置操作プログラムを組み込む態様等も適宜採用できる。また、この拡大観察装置操作プログラムは、拡大観察装置の設定や操作、観察、測定を行う他、２次元画像から３次元の画像を生成する３次元画像生成プログラムを兼ねており、一のプログラムで拡大観察装置で像観察を行うための操作と、得られた観察像に基づいて３次元画像を再構築する操作を行え、これによって統合された環境でユーザが操作し易いプログラムとできる。ただ、各機能を別個のプログラムで実現することも可能であり、この場合は各プログラムの呼び出しを専用のメニュー画面等から行ったり、各機能を示すボタンにプログラムの呼び出しをリンクさせる等により、プログラムのスムーズな切換を行い、ユーザが操作し易い環境とできる。また、本発明を電子顕微鏡でなくデジタルマイクロスコープ等に適用する場合は、拡大観察装置の操作プログラムに３次元画像生成プログラムを付加、統合、連動等させることができる。さらに、３次元画像生成プログラムは、３次元画像を生成、保存するのみならず、生成された３次元画像に対して表示、操作、計測等の処理を行う機能を付加することもできる。

図５〜図１０に、拡大観察装置を操作する拡大観察装置操作プログラムのユーザインターフェース画面を示す。この拡大観察装置操作プログラムのユーザインターフェース画面の例において、各入力欄や各ボタン等の配置、形状、表示の仕方、サイズ、配色、模様等は適宜変更できることはいうまでもない。デザインの変更によってより見やすく、評価や判断が容易な表示としたり操作しやすいレイアウトとすることもできる。例えば詳細設定画面を別ウィンドウで表示させる、複数画面を同一表示画面内で表示する等、適宜変更できる。またこれらのプログラムのユーザインターフェース画面において、仮想的に設けられたボタン類や入力欄に対するＯＮ／ＯＦＦ操作、数値や命令入力等の指定は、拡大観察装置操作プログラムを組み込んだコンピュータに接続された入力部で行う。本明細書において「押下する」とは、ボタン類に物理的に触れて操作する他、入力部によりクリックあるいは選択して擬似的に押下することを含む。設定部８０などを構成する入出力デバイス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等に固定されている。一般的な入力部としては、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。またこれらの入出力デバイスは、プログラムの操作のみに限られず、拡大観察装置等のハードウェア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表示部２８の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、また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。
（視差画像から３次元画像を構築する手順）

拡大観察装置操作プログラムは、３次元画像を構築するために必要な視差画像の取得等、必要な手順をユーザにガイダンスする誘導機能を備えている。図５において、表示部を構成する第２表示領域４８の下方には、誘導機能により設定すべき事項を説明する説明表示欄６３０が設けられる。この例では、説明表示欄６３０に「３Ｄ画像を作成します」として、必要な手順をフローチャートで４段階に分けて説明している。以下、参照画像を利用する一例として、３次元画像を構築する手順を図５〜図７に基づいて説明する。例えば、２以上の視差画像に基づいて３次元画像を演算する３次元画像生成機能を実行するには、２枚の視差画像、特に基準となる一の観察像に対して、視差を生じさせるように傾斜させた画像を取得することが重要となる。この際に表示倍率を縮小した参照画像にて視野を探し、さらに表示倍率を拡大した参照画像を使用して詳細な位置合わせを行うことがある。

このような表示中の画像データを拡大／縮小する手法としては、画像データをデータ上で拡大、縮小するデジタルズームによって実現することが考えられるが、デジタルズームによって実現できる実用可能な範囲は精々３倍程度であり、ＳＥＭのような数千〜数万レベルといったダイナミックレンジの極めて広い観察においては到底利用できない。そこで従来は、撮像の際に後々の利用のために倍率を変更した画像を複数枚併せて撮像しておき、保存しておくことが行われていた。しかしながら、この方法では撮像の度に複数枚の画像を併せて取得する手間がかかり、またこれらの撮像した参照画像を管理する手間もかかっていた。特に、拡大／縮小の際には撮像した画像ファイルから所望の倍率の画像を選択して、これらを切り換えて表示しているため、処理が煩雑になる上、撮像した元画像との関連及び倍率を記憶しておかねばならず、非常に扱い難かった。加えて、この方法では撮像した倍率の画像データのみしか表示できず、離散的な倍率の表示のみ可能で中間の倍率での表示や連続的に倍率を変化させて表示させることはできなかった。そこで、このような異なる倍率の画像の取得を自動化する関連画像取得機能と、取得された関連画像から中間的な倍率の補完観察像を生成する表示倍率変更機能とを備えることで、より使い易い荷電粒子線装置としたものである。

具体的には、図２に示す演算部７０の関連画像取得部７６にて、撮像部４２で新たに観察像の撮像を行う際、同じ観察像に関して倍率を変化させた関連画像を複数枚自動的に取得する。この関連画像は、目的となる観察像から同じ視点（例えば視野の中心を同一にする）にて倍率を低下させた低倍率観察像とする。これによって、表示倍率を低下させた際に、情報の欠落によって画像の周辺が切れて表示される事態を回避できる。例えば１万倍での撮像であれば、１万倍から３千倍、千倍、３００倍、１００倍といった所定の変化率にて離散的な倍率に変化させる。関連画像を撮像する倍率や枚数は、撮像目的に応じて適宜設定できる。例えば、元画像の撮像の倍率から５０倍毎、１００倍毎といった所定の倍率で撮像する。あるいは、元画像の撮像の倍率を基準として、１００倍までの間で５枚の関連画像が撮像されるよう、倍率を自動的に変更して撮像する。また、倍率の変更は整数倍に限られず、小数点や分数での変更率により倍率を変更して撮像することもできることはいうまでもない。さらに、関連画像を取得する手順も、元画像から徐々に倍率を低下させる他、一旦倍率を関連画像を取得する倍率の最小値に落とし、徐々に拡大するように撮像することもできる。これによって、例えばＳＥＭにおいてチャージアップの発生を抑制することができる。また観察対象物によっては、観察倍率よりも幾分低い倍率の画像のみで観察位置の特定と位置合わせが容易な場合がある。このような場合、関連画像の取得手順を低倍率から高倍率に取得するようにし、取得途中でもユーザが取得を停止できるようにしておくと、観察位置の特定できる画像が取得できた時点でユーザが取得を停止することによって取得時間を短縮できる。

図５等に示す荷電粒子線装置操作プログラムのインターフェースの例では、撮像開始指示部６５４の一形態である「撮影」ボタン６５４ａを押下するタイミングで、自動的に関連画像取得機能を実行して関連画像を撮像し、画像データ記憶部６８に保存する。具体的には、図５の画面から「撮影」ボタン６５４を押下すると、観察像と共に関連画像の取得が開始される。この間は、図６に示すように「画像取得中です。しばらくお待ち下さい。」等のメッセージを表示する。関連画像は、視差画像を得るための位置補正用画像として利用するため、画像データ記憶部６８に記憶される。画像データ記憶部６８は、コンピュータのハードディスクや記録媒体等が利用できる。

図５の例では、「撮影」ボタン６５４ａは、関連画像の取得と保存を同時に行う。すなわち、撮像開始指示部６５４と保存指示手段８４を統合している。ただ関連画像は、元画像の撮影と同時に取得する他、元画像の撮影とは別操作、別のタイミングで取得を開始することも可能である。例えば保存指示手段８４として保存ボタンを「撮影」ボタンと別個に設ける。この方法によれば、元画像の撮影後、その画像の出来映えをユーザが判断した上で関連画像を取得することができ、不要な元画像に対して関連画像を無条件に取得してしまうことを避けることができる。

以上のようにして、拡大観察装置操作プログラムで３次元画像を生成するための位置探しを行うことができる。図５において、３次元画像の観察部分を決定する際には、試料台３３を傾斜することによって観察視野が移動してしまうため、試料台３３を傾斜する前に観察倍率から徐々に倍率を落とした画像を自動的に取得することが望ましい。このため図６に示すように関連画像として、自動的に倍率を落とした位置補正用画像を順次取得しておく。このようにして撮像された位置補正用画像に基づいて、３次元画像生成手段で３次元画像を構築する。生成された３次元画像と、３次元画像の構築に際して取得した一連の関連画像を一つのファイルとして画像データ記憶部６８に保存する。具体的には、３次元画像作成後保存時に、３次元画像と位置合せ用に取得した関連画像を関連付け、一つのファイルとして保存する。３次元画像を表示する際には、その３次元画像を生成した元となる２次元の観察像から該当部分を確認できるように、関連付けた元画像を表示可能とする。
（３次元画像表示プログラム７００）

このようにして３次元画像が生成されると、図７に示すように３次元画像表示プログラム７００で表示する。３次元画像表示プログラム７００は、生成された３次元画像を移動、回転、拡大・縮小させることができる。また必要に応じて、仮想的な光源を配置し、光源を移動させたり光量を変化させることで、３次元画像表面の凹凸に陰影を生じさせ、強弱を調整できる照明シミュレーション機能を備えてもよい。照明シミュレーション機能によって、表面の陰影から凹凸状態を判別しやすくなり、立体的に画像を評価、観察することができる。さらに、光源の位置や角度、照明光の明るさ等を調整したり、また３次元観察画像自体を回転、移動、拡大／縮小等させることで、様々な視点や角度から観察を行える。このような照明シミュレーション機能を実現するアルゴリズムやハードウェアは、既存の、あるいは将来開発される手法が適宜利用できる。本実施の形態においては、照明シミュレーション機能は演算部７０により実現される。演算部７０は、３次元観察画像に対して所定の照明条件で照明光を照射して生じる光の反射の状態を表現した反射付３次元観察画像を演算して描画、構築する。これにより、ハードウェア的な照明の変更を行うことなく、容易にかつ迅速に照明と同様の結果を得ることができる。図７に示す３次元画像表示プログラムは、画面の左側に表示部を、右側に照明シミュレーション機能を行うための照明シミュレーション設定部を配置している。

また３次元画像上での長さ、面積などの寸法算出や演算その他の計測を行ったり、２次元画像の表示に切り替えることもできる。図７の３次元画像表示プログラム７００の例では、右側に設けたタブを「３Ｄ表示」タブ７０１から「３Ｄ計測」タブ７０２切り替えることで、３次元画像のプロファイル計測などの各種計測を行うモードに切り替えられる。また「２Ｄ表示」タブに切り替えると、図８に示すように２次元画像が表示される。図８に示す表示部の操作画面は、第１表示領域４７と、第１表示領域４７よりも表示領域が小さく、位置表示、広域図等を表示可能な第２表示領域４８とを備えている。２次元画像は、上述の通り３次元画像の生成の際に利用した観察像もしくは関連画像であり、３次元画像と関連付けて保存されており、「２Ｄ表示」タブ７０３に切り替えると自動的に関連付け情報から２次元画像が読み込まれて、表示部の第１表示領域４７に表示される。この第２表示領域４８に、広域画像を表示させることもできる。広域画像は、低倍率で撮像された関連画像の他、光学撮像部で撮像された光学画像を利用することもできる。またこの状態で、第２表示領域４８で表示される広域画像上で、第１表示領域４７で表示されている観察位置がどの部位に該当するかを示すための２次元画像枠を表示させてもよい。２次元画像枠は、２次元画像枠表示手段の機能を奏する演算部で生成される。また２次元画像枠の表示をＯＮ／ＯＦＦさせることも可能であることは言うまでもない。

また、観察位置を確認するために第１表示領域４７に表示される２次元画像の表示倍率を変更することもできる。表示倍率の変更は、倍率設定部６１１で行われる。図８の例では、倍率設定部６１１として、第１表示領域４７の下方に配置されたスライダ６１１ｂを移動させることで、拡大・縮小を指示できる。スライダ６１１ｂは、表示可能な２次元画像の倍率の上限と下限を限度とし、この間で任意に表示倍率を変更できるよう構成される。また、表示倍率を数値等で直接入力してもよい。これによって、例えば図９に示すように２次元画像が縮小されて第１表示領域４７に表示される。縮小された２次元画像は、設定された倍率の画像が、予め観察像と共に取得された関連画像中に含まれている場合は、関連付け情報に基づいて該当する関連画像データを読み込んで表示する。また、該当する倍率の関連画像が存在しない場合は、近い倍率で撮像された関連画像からデジタル補完によって、該当する倍率の補完画像を生成して表示する。補完画像は、演算部の補完処理部で生成される。

またこの際、３次元画像を生成した観察位置を２次元画像上で示すために、第１表示領域４７上に３次元画像枠Ｋを表示させることもできる。この３次元画像枠Ｋは、３次元画像枠表示手段の機能を奏する演算部で生成される。また３次元画像枠Ｋを２次元画像枠と区別するために、これらの枠を表示する色や太さ、パターンなどを変更させてもよい。さらに３次元画像枠Ｋの表示をＯＮ／ＯＦＦさせることも可能であることは言うまでもない。図１０は、図９からさらに低倍率で２次元画像を表示させた例を示している。表示倍率に応じて、３次元画像枠Ｋの大きさも変更される。
（荷電粒子線装置を用いた３次元画像生成方法）

次に、拡大観察装置の一例として、荷電粒子線装置を用いて視差画像を取得して３次元画像を生成する詳細な手順を、図１１のフローチャートに基づいて説明する。まずステップＳ１１で、基準となる第１の観察像を取得する。図１２は、ＳＥＭを操作して第１の観察像を撮像する様子を示す。図１２〜図１５の画面は図２の表示部２８に表示されており、ここでは画面下段のタブの内「３Ｄ」タブ６２１が選択され、３次元画像の生成機能が選択されている。この拡大観察装置操作プログラムでは、下段のタブが各機能を切り換えるモード切替部７４を構成しており、このタブを切り換えることで、機能を選択することができる。図１２の画面では、表示部２８に表示されるインターフェースの内、画面の右側が現在処置中の画像を示す第１表示領域４７である。また画面左側の上部には、第２表示領域４８が設けられ、第２表示領域４８の下部に設けられたタブを切り換えることによって広域図や位置表示、ｅプレビュー、比較画像等を切り替えて表示する。
（第２表示領域４８）

またこの例では、第２表示領域４８に広域図を表示させて、第１表示領域４７で表示中の領域がどの部位に相当するかを２次元画像枠の一形態である枠状６８１で表示している。枠状６８１は、図の例では赤色の矩形状としている。また広域図とは、予め観察対象物を低倍率で撮像した広域画像であり、位置合わせのための参照画像等に利用できる。特に第１の観察像の撮像時に、予め同じ観察対象を低倍率で撮像しておき、これを参照画像として記録しておくことにより、広い視野の情報を有すことができ、縮小表示させた際に画面情報不足により画面が切れることを回避できる。
（説明表示欄６３０）

さらに第２表示領域４８の下方には、誘導手段の誘導動作により設定すべき項目の選択もしくは入力を説明する説明表示欄６３０が設けられる。説明表示欄６３０は、設定すべき項目について説明文を表示する欄である。文章の説明においては、説明を要する用語にマウスカーソルを重ねるとさらに用語の説明文をバルーンやチップ等で表示したり、ＨＴＭＬヘルプのようにハイパーリンクを設定し、リンクをクリックすると説明文のファイルや画像が表示されるように構成することもできる。さらに必要に応じて、音声案内やアニメーションによる動画等を適宜組み合わせて説明することもできる。説明表示欄６３０は更に、手順の流れを示すフロー図６４０を左側に表示し、かつ現在表示中の手順がフロー図６４０のどの項目に該当するかをハイライト表示により示している。図１２の例においては、「１枚目の撮影」欄６４１が明るく表示される。また、これに対応させて、この段階で行うべきこと、および確認すべき点や設定項目等を説明表示欄６３０に文字情報として表示している。ユーザはこの情報にしたがって、確認すべき項目、設定すべき項目を画面上から理解し、必要な設定を各種の操作を行うための観察条件設定部６５０から行う。観察条件設定部６５０は、図１２の例では第１表示領域４７の下方に設けられており、図１６とほぼ同様の倍率の変更や中心移動、コントラスト、明るさ、フォーカス、非点、撮影、除電、印刷といった各種操作ボタンやメニューが配置される。
（「１枚目の撮影」ステップ）

まず「１枚目の撮影」ステップでは、第１の観察像の撮影条件の決定および画像の調整を行う。ここでは、説明表示欄６３０で３次元画像の作成には２枚の画像が必要なことを説明した後、「撮影準備」として、対象となる画像が第１表示領域４７に表示されているかどうかをユーザに確認させる。所望の観察像が第１表示領域４７に表示されていない場合は、下方のタブを「３Ｄ」タブ６２１から「オート観察１」、「オート観察２」、「マニュアル観察」等のタブに切り換えて、３次元画像として表示したい観察対象の観察条件や観察位置等を指定し、第１表示領域４７に表示させる。また必要に応じて画像の微調整を行う。例えばフォーカスの調整を行う際には「倍率誤差補正」ボタン６５２を押下する。このようにして所望の観察像を第１表示領域４７に表示させた後、説明表示欄６３０の説明通り、「撮影」ボタン６５４を押下して第１の観察像を撮影する。撮影された第１の観察像は、必要に応じて画像データ記憶部６８であるコンピュータのハードディスク、記録媒体等に保存される。

さらに第１の観察像の撮像と同時に、関連画像取得機能が働き、図２の関連画像取得部７６が撮像時の倍率を自動的に低倍率に切り換えて複数の関連画像を撮像する。倍率は、１／１０毎など、予め設定された値とする他、ユーザが指定することもできる。撮像された観察画像は、順次画像データ記憶部６８に記録される。

このようにして第１の観察像及びその関連画像を取得すると、説明表示欄６３０の下方に設けられた「次へ」ボタン６５６が押下可能となり、これを押下することで、図１３の画面に切り替わり、図１１のフローチャートのステップＳ１２に進む。
（「２枚目の撮影」ステップ）

次に、第１の観察像に基づいて第２の観察像を取得するために、図１１のフローチャートのステップＳ１２で観察対象となる試料の傾斜、位置合わせを行う。試料の傾斜は、第１の観察像に対して視差を生じさせる程度とする。その傾斜角度は、倍率によって最適値は異なるが、例えば３〜７°、好ましくは５°程度とする。図１２および図１３の例では、図１２の「次へ」ボタン６５６を押下すると、第１表示領域４７に表示中の試料が自動的に適切な回転軸及び傾斜角度にて傾斜され、図１３の第１表示領域４７に示すように傾斜前の第１の観察像と、傾斜後の第２の観察像とが並べて表示される。このように、プログラム側で自動的に傾斜を実行させることにより、ユーザは回転の角度や回転軸等を意識することなく３次元画像の生成を行える。試料を傾斜して表示させるために、この例では試料を裁置する試料台を傾斜させている。ただ、荷電粒子線撮像部側を傾けたり、電子顕微鏡の入射電子の入射角を傾ける等、光路を傾斜させる方法によっても同様の効果を実現することができる。これらの場合は試料台を固定させたままで傾斜画像を取得できる。

また図１３に示すように、回転前と回転後の観察像を並べて表示することにより、特に手動設定の場合はユーザが傾斜の状態を回転の前後で対比しながら確認できるので、調整が容易となる。図１３の例では、第１表示領域４７を左右に分割して、左の第１分割表示領域４７Ａに第１の観察像を、右の第２分割表示領域４７Ｂに、第２の観察像を撮像するために操作中の対象画像が表示される。なお、これらの表示を入れ替えることも可能であることはいうまでもない。またこの例では第１表示領域４７を２分割しているが、３以上の画面に分割することも可能であり、さらに左右に限られず上下に分割する等、そのレイアウトや画面サイズも適宜変更できる。さらに、第２表示領域４８を利用して画像の対比に利用したり、第２表示領域４８を複数の画面に分割することも可能である。

このような自動設定の後、図１１のステップＳ１２ではさらに、傾斜された表示中の試料が、第１の観察像と同じ視点で表示されるように位置合わせと画像の微調整を行う。図１３の説明表示欄６３０では、「位置を合わせる」、「２枚目を撮像する」との手順が説明される。ユーザはこれに従い、「倍率」ボタン６１１ａで傾斜された観察像を拡大しながら、「中心移動」ボタン６１２ａ等を使用して、第１の観察像とほぼ同じ位置となるように移動させる。である「倍率」ボタン６１１ａは倍率設定部６１１の一形態であり、これによって表示中の画像の倍率を可変できる。この例では、撮像対象の試料の表示倍率をハードウェア的に変更する他、既に取得した第１の観察像に関する画像データについても、表示倍率変更機能によりソフトウェア的に拡大縮小することが可能となる。すなわち、上述した関連画像取得機能で取得した関連画像に基づき、関連画像を取得した範囲で任意の倍率にて補完画像を生成して表示できる。また、マウスのスクロールボタンなどでズームするように連続的に表示倍率を変化させても、各表示倍率に応じた画像を順次作成して表示部２８に切り換えて表示し、あたかも参照画像の大きさを連続的に変化させるように表示することもできる。また「中心移動」ボタン６１２ａを押下すると、マウス等で表示領域状をクリックしたポイントが画面の中心となるように移動される。また移動には、マウスやキーボード等のポインティングデバイスを利用することもできる。
（倍率連動機能）

さらに、第１分割表示領域４７Ａと第２分割表示領域４７Ｂの表示倍率を同一に保つ倍率連動機能を備えている。すなわち、第１分割表示領域４７Ａまたは第２分割表示領域４７Ｂのいずれか一方を拡大／縮小すると、他方もこれに追随して同様に拡大／縮小される。これによって、一方の拡大／縮小操作に合わせて他方の拡大／縮小操作を行う手間を省くことができ、常に第１分割表示領域４７Ａと第２分割表示領域４７Ｂの表示倍率を等しくして、両画像の対比を容易に行える。特に、基準となる第１の観察像に関する参照画像を第１分割表示領域４７Ａに表示し、これに合わせるように第２分割表示領域４７Ｂに表示される観察対象の位置や姿勢を倍率設定部６１１や観察視野移動設定部６１２等の視野設定部で調整する際、詳細な位置合わせのために拡大表示させる場合に、一々対応する画像の倍率を調整しなくて済むため、操作手数を少なくして使い易い環境が実現される。特にＳＥＭ等の荷電粒子線装置の観察倍率は、ダイナミックレンジが非常に広く、数万倍、数十万倍の高倍率まで観察可能であるため、同じ視野を探す対象が非常に広範になる可能性がある。このような場合に、倍率連動した参照画像を利用することで、作業能率を大きく向上させることができる。また倍率のみならず、視野の移動にも自動的に追随させるよう構成してもよく、これによってさらに操作を省力化して比較を容易に行える。なお、このような連動機能は、ＯＮ／ＯＦＦすることができ、第１分割表示領域４７Ａ、第２分割表示領域４７Ｂの各画像を個別に拡大／縮小することもできる。また、いずれか一方の画像を操作したときのみ倍率の連動機能をＯＮさせ、他方の画像を操作したときは連動させずに単独で拡大／縮小させるように構成してもよい。

このような倍率連動機能の一例を図１７〜図１９の例に基づいて説明する。この例では、上述の通り第１の観察像の撮像時に同じ視点にて低倍率で撮像した複数の関連画像を広域画像として利用し、第１分割表示領域４７Ａに関連画像又は関連画像に基づく補完画像を参照画像として切り換えて表示し、第２分割表示領域４７Ｂには現在観察中の観察対象が表示されている。低倍率とは、例えば第１の観察像の１／１０〜１／１０００の縮小率とする。なお広域画像の撮影は、参照画像取得機能によらずユーザが手動で行うことも可能である。関連画像取得機能はＯＮ／ＯＦＦさせることもでき、ユーザが必要な倍率の参照画像を手動で撮像するよう構成してもよい。図１７の状態から、倍率設定部６１１を操作すると自動的に倍率連動機能が働き、拡大することで図１８、さらに拡大すると図１９のように変化する。この際、上述のように第２表示領域４８に表示される広域図では、第２分割表示領域４７Ｂで表示中の領域が矩形状の枠状６８１に表示されるので、現在どの部位に視点が移動されているのかを容易に把握でき、ポイントを見失うことを回避できる。なおこの例では倍率設定部６１１が倍率連動部を兼用しているが、倍率連動部を別途設けて、倍率連動機能のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるように構成することも可能である。また上記の例では、各分割表示領域を縦長にしているが、その際左右方向を圧縮して広く表示させてもよい。
（ガイド線６８２）

さらに、各分割表示領域にはガイド線６８２を表示させることもできる。図１７〜図１９の例では、第１分割表示領域および第２分割表示領域４７Ｂにそれぞれ十字状のガイド線６８２を重ねて表示させており、それぞれの対応する位置の確認をサポートしている。ガイド線６８２は十字状の例に限られず、碁盤目状のグリッドやターゲット状の同心円、斜め方眼状等が適宜利用できる。

以上のようにして第２の観察像の像観察条件が設定されると、図１１のステップＳ１３に進み「撮影」ボタン６５４を押下して第２の観察像を撮像する。撮像された第２の観察像は、画像データファイルとして画像データ記憶部６８であるコンピュータのハードディスク、記録媒体等に保存される。

そして図１１のステップＳ１４で、図１４の画面に切り換えられ、これら第２の観察像および第１の観察像に基づいて、演算部７０で３次元画像を合成する。図１４の例では、生成される３次元画像の精細さ、処理速度に応じて生成条件を調整した３次元画像生成モード選択部６７０として、「ファーストモード」と「ファインモード」の２つのモードを用意している。「ファーストモード」では３次元画像の構築時間が短いものの得られる３次元画像が若干荒くなり、「ファインモード」では構築に時間がかかるものの滑らかな３次元画像を得ることができる。ユーザは観察目的等に応じてこのような速度重視または画質重視のモードを選択し、「次へ」ボタン６７２を押下すると、選択されたモードにて３次元画像が生成される。２枚の視差画像から３次元画像を生成する手法は、既知の、あるいは将来開発される手法が適宜利用できる。

以上のようにして、関連画像取得機能および表示倍率変更機能によって位置合わせの作業を容易に行うことができ、詳細な位置合わせが可能となり３次元画像の生成が正確に行われる。特に、像観察時に既に取得した画像を現在の観察倍率に同調させて変化させながら表示する際に、倍率同調させるための画像を離散的な倍率で取得した実画像の関連画像と、演算により生成した補間画像とを切り替えて表示することで、スムーズな拡大／縮小が実現される。さらに、３次元画像生成のための視差画像取得に際して利用した画像を、関連画像として元画像と関連付けて保存しておくことで、後の観察に有効利用することができる。なお、以上の例では関連画像の用途として、３次元画像を生成するための視差画像の取得作業を説明したが、関連画像はこれに限られず、種々の観察目的や用途において利用できる。

本発明の荷電粒子線装置、荷電粒子線装置の操作方法、荷電粒子線装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器は、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、測定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。

本発明の一実施の形態に係る荷電粒子線装置の構成を示すブロック図である。 荷電粒子線装置の表示倍率変更機能を示すブロック図である。 撮像された参照画像と補完画像との関係を示す説明図である。 関連画像を自動的に取得する手順を示すフローチャートである。 拡大観察装置操作プログラムのユーザインターフェース画面を示すイメージ図である。 拡大観察装置操作プログラムのユーザインターフェース画面を示すイメージ図である。 ３次元画像表示プログラムのユーザインターフェース画面を示すイメージ図である。 拡大観察装置操作プログラムのユーザインターフェース画面を示すイメージ図である。 拡大観察装置操作プログラムのユーザインターフェース画面を示すイメージ図である。 拡大観察装置操作プログラムのユーザインターフェース画面を示すイメージ図である。 ３次元画像を生成する手順を示すフローチャートである。 「１枚目の撮像」ステップを実行中の拡大観察装置操作プログラムのユーザインターフェース画面を示すイメージ図である。 「２枚目の撮像」ステップを実行中の拡大観察装置操作プログラムのユーザインターフェース画面を示すイメージ図である。 「３次元画像作成」ステップを実行中の拡大観察装置操作プログラムのユーザインターフェース画面を示すイメージ図である。 ３次元画像を表示する画面の一例を示す拡大観察装置操作プログラムのユーザインターフェース画面を示すイメージ図である。 電子顕微鏡操作プログラムのマニュアル観察モードにおける操作画面を示すイメージ図である。 電子顕微鏡操作プログラムの倍率連動機能の一例を示すイメージ図である。 電子顕微鏡操作プログラムの倍率連動機能の一例を示すイメージ図である。 電子顕微鏡操作プログラムの倍率連動機能の一例を示すイメージ図である。

１００…電子顕微鏡
２００…拡大観察装置
１…コンピュータ；２…中央演算処理部
３…電子銃高圧電源；４…フィラメント
５…ウェーネルト；６…アノード
７…電子銃；８…電子線
９…ガンアライメントコイル；１０…ガンアライメントコイル制御部
１１…収束レンズ制御部；１２…収束レンズ
１３…対物レンズ絞り；１４…非点収差補正コイル制御部
１５…電子線偏向走査コイル制御部；１６…対物レンズ制御部
１７…非点収差補正コイル；１８…電子線偏向走査コイル
１９…対物レンズ；２０…試料
２１…二次電子検出器；２２…反射電子検出器
２３…二次電子検出増幅部；２４…反射電子検出増幅部
２５…Ａ／Ｄ変換器；２６…Ａ／Ｄ変換器
２７…画像データ生成部；２８…表示部
２９…プリンタ；３０…排気系ポンプ
３１…試料室；３２…排気制御部；３３…試料台；３４…試料台制御部
４２…撮像部
４７…第１表示領域；４７Ａ…第１分割表示領域；４７Ｂ…第２分割表示領域
４８…第２表示領域
６８…画像データ記憶部
７０…演算部；７４…モード切替部
７６…関連画像取得部
７８…補完処理部
８０…設定部
８２…関連画像設定部；８２Ａ…関連画像倍率設定部；８２Ｂ…関連画像画素数設定部
８４…保存指示手段
８６…動作モード切替手段
６０１…画像補正設定手段；６０１ａ…シャープネス設定手段
６０１ｂ…ハイライト設定手段；６０１ｃ…ガンマ補正設定手段
６０１ｄ…輝度分布図；６０１ｅ…オーバーレンジ抽出設定手段
６０３…個別条件設定手段；６０３ａ…「検出器」ボックス
６０３ｂ…「加速電圧」ボックス；６０３ｃ…「真空度」ボックス
６０３ｄ…「スポットサイズ」ボックス
６０４…ファイル対応条件設定手段；６０５…「ｅプレビュー設定」ボタン
６１１…倍率設定部；６１１ａ…「倍率」ボタン；６１１ｂ…スライダ
６１２…観察視野移動設定部；６１２ａ…「中心移動」ボタン
６１３…コントラスト・明るさ設定手段；６１４…非点収差調整設定手段
６１５…光軸調整設定手段
６２１…「３Ｄ」タブ
６３０…説明表示欄；６４０…フロー図
６４１…「１枚目の撮影」欄
６５０…観察条件設定部
６５２…「倍率誤差補正」ボタン
６５４…撮像開始指示部
６５４ａ…「撮影」ボタン；６５６…「次へ」ボタン
６７０…３次元画像生成モード選択部；６７２…「次へ」ボタン
６８１…枠状
６８２…ガイド線
７００…３次元画像表示プログラム
７０１…「３Ｄ表示」タブ
７０２…「３Ｄ計測」タブ
７０３…「２Ｄ表示」タブ
Ｋ…３次元画像枠

Claims (17)

1. 観察対象を撮像して観察像を取得するための撮像部と、
   前記撮像部で観察像を撮像する際の倍率の設定を少なくとも含む像観察条件を設定するための観察条件設定部と、
   観察像を表示可能な表示部と、
   前記表示部で表示される観察像の表示倍率を調整するための倍率設定部と、
   前記観察条件設定部で設定された像観察条件で撮像の開始を指示するための撮像開始指示部と、
   前記撮像開始指示部の撮像開始指示に応じて、前記観察条件設定部で設定された倍率で前記撮像部が観察像を撮像し、さらに、該観察像と同一の観察像について前記観察条件設定部で設定された撮像時の倍率よりも低い複数の異なる離散的な倍率にて、該観察像よりも視野が拡大された複数の関連画像を前記撮像部で撮像する関連画像取得部と、
   前記関連画像取得部により取得された複数の関連画像を、前記撮像部により撮像された観察像に関連付けて保存する手段と、
   を備え、
   前記倍率設定部を用いて前記表示部に表示される観察像の表示倍率を、前記関連画像取得部により関連画像を取得する際の複数の異なる倍率の内いずれか一の倍率に変更すると、該一の倍率にて取得され、該観察像に関連付けて保存されている関連画像を表示することを特徴とする拡大観察装置。
2. 請求項１に記載の拡大観察装置であって、さらに、
   前記関連画像取得部で関連画像を取得する倍率を設定可能な関連画像倍率設定部を備えることを特徴とする拡大観察装置。
3. 請求項１又は２に記載の拡大観察装置であって、
   前記関連画像取得部で取得される関連画像が、前記撮像部で撮像された観察像よりも画素数を少なくすることを特徴とする拡大観察装置。
4. 請求項１から３のいずれか一に記載の拡大観察装置であって、さらに、
   前記関連画像取得部で取得される関連画像の画素数を設定可能な関連画像画素数設定部を備えることを特徴とする拡大観察装置。
5. 請求項１から４のいずれか一に記載の拡大観察装置であって、さらに、
   前記撮像開始指示部で撮像開始が指示されると、前記撮像部が観察像を撮像する通常モードと、前記撮像部による観察像の撮像と共に、前記関連画像取得部が関連画像を取得する関連画像取得モードとを切り替え可能な動作モード切替手段を備えることを特徴とする拡大観察装置。
6. 請求項１から５のいずれか一に記載の拡大観察装置であって、
   前記関連画像取得部による関連画像の撮像が、前記撮像部による観察像の撮像と観察位置の中心を同じとすることを特徴とする拡大観察装置。
7. 請求項１から６のいずれか一に記載の拡大観察装置であって、さらに、
   前記倍率設定部で設定される表示倍率の観察像が保存されていない場合、同一の観察像について前記関連画像取得部にて予め撮像された関連画像に基づいて、前記倍率設定部で設定された倍率にて表示される補完観察像を演算により生成し、該補完観察像を表示するための補完処理部と、
   を備えることを特徴とする拡大観察装置。
8. 請求項７に記載の拡大観察装置であって、
   前記表示部に表示される観察像の表示倍率を前記倍率設定部で設定可能な増減分にて連続的に変更すると、表示倍率が予め撮像された関連画像の倍率と一致するときは該関連画像を表示し、表示倍率が異なるときは近傍の表示倍率で撮像された関連画像に基づいて前記補完処理部で生成された補完画像を表示するよう、切り替えて表示するように構成してなることを特徴とする拡大観察装置。
9. 請求項７又は８に記載の拡大観察装置であって、
   前記表示部が、異なる画像を各々表示可能な第１分割表示領域と第２分割表示領域を有しており、
   前記拡大観察装置はさらに、
   前記第１分割表示領域に観察像を表示させ、前記第２表示領域に該観察像よりも低倍率の関連画像を広域画像として表示させた際に、前記第１分割表示領域に表示された観察像の領域に相当する広域画像中の領域を枠状の２次元画像枠として前記広域画像上に重ねて表示可能な２次元画像枠表示手段を備えることを特徴とする拡大観察装置。
10. 請求項７又は８に記載の拡大観察装置であって、さらに、
    取得された２以上の観察像に基づいて３次元の画像を生成可能な３次元画像生成手段と、
    前記表示部で観察像を表示させた状態で、前記３次元画像生成手段で生成した３次元画像に相当する領域を、観察像上で３次元画像枠として表示可能な３次元画像枠表示手段を備えることを特徴とする拡大観察装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一に記載の拡大観察装置であって、さらに、
    取得された画像を記憶するための画像データ記憶部を備えており、
    前記撮像開始指示部で撮像開始が指示されると、前記観察条件設定部で観察像及び複数の関連画像を取得すると共に、取得された観察像及び関連画像を前記画像データ記憶部に保存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。
12. 請求項１から１１のいずれか一に記載の拡大観察装置であって、さらに、
    前記撮像開始指示部の指示により撮像された観察像及び／又は関連画像を、保存するよう指示するための保存指示手段
    を備えることを特徴とする拡大観察装置。
13. 観察対象を裁置するためのステージと、前記ステージ上の観察対象に対して電子線を照射するための電子銃と、観察対象から放出される二次電子または反射電子を検出するための１以上の検出器と、前記検出器で検出された情報に基づいて電子線観察像を結像するための電子線撮像部と、前記電子線撮像部で撮像された観察像を表示するための表示部と、
    を備え、
    所定の像観察条件に基づいて、前記電子銃に加速電圧を印加して電子線を観察対象に照射し、観察対象から放出される二次電子または反射電子を前記検出器で検出しながら観察対象表面の所望の領域を走査することで、観察像を結像し前記表示部に表示可能な拡大観察装置であって、さらに、
    前記電子線撮像部で観察像を撮像する際の倍率の設定を少なくとも含む像観察条件を設定するための観察条件設定部と、
    前記観察条件設定部で設定された像観察条件で撮像の開始を指示するための撮像開始指示部と、
    前記撮像開始指示部の撮像開始指示に応じて、前記観察条件設定部で設定された倍率で前記電子線撮像部が観察像を撮像し、さらに、該観察像と同一の観察像について前記観察条件設定部で設定された撮像時の倍率よりも低い複数の異なる離散的な倍率にて、該観察像よりも視野が拡大された複数の関連画像を前記撮像部で撮像する関連画像取得部と、
    前記関連画像取得部により取得された複数の関連画像を、前記撮像部により撮像された観察像に関連付けて保存する手段と、
    を備え、
    前記倍率設定部を用いて前記表示部に表示される観察像の表示倍率を、前記関連画像取得部により関連画像を取得する際の複数の異なる倍率の内いずれか一の倍率に変更すると、該一の倍率にて取得され、該観察像に関連付けて保存されている関連画像を表示することを特徴とする拡大観察装置。
14. 観察対象を撮像して観察像を取得するための撮像部と、
    前記撮像部で観察像を撮像する際の倍率の設定を少なくとも含む像観察条件を設定するための観察条件設定部と、
    前記観察条件設定部で設定された像観察条件で撮像の開始を指示するための撮像開始指示部と、
    観察像を表示可能な表示部と、
    前記表示部で表示される観察像の表示倍率を調整するための倍率設定部と、
    を備える拡大観察装置の操作方法であって、
    前記観察条件設定部で像観察条件を設定した後、前記撮像開始指示部で撮像開始を指示する工程と、
    前記撮像開始指示部の撮像開始指示に応じて、前記観察条件設定部で設定された倍率で前記撮像部が観察像を撮像し、さらに、該観察像と同一の観察像について前記観察条件設定部で設定された撮像時の倍率よりも低い複数の異なる離散的な倍率にて、該観察像よりも視野が拡大された複数の関連画像を前記撮像部で撮像する工程と、
    を含むことを特徴とする拡大観察装置の操作方法。
15. 請求項１４に記載の拡大観察装置の操作方法であって、さらに、
    関連画像を基準となる観察像と関連付けて保存する工程を含むことを特徴とする拡大観察装置の操作方法。
16. 観察対象を撮像して観察像を取得するための撮像部と、
    前記撮像部で観察像を撮像する際の倍率の設定を少なくとも含む像観察条件を設定するための観察条件設定部と、
    前記観察条件設定部で設定された像観察条件で撮像の開始を指示するための撮像開始指示部と、
    観察像を表示可能な表示部と、
    前記表示部で表示される観察像の表示倍率を調整するための倍率設定部と、
    を備える拡大観察装置の操作プログラムであって、
    前記観察条件設定部で像観察条件を設定した後、前記撮像開始指示部で撮像開始を指示する機能と、
    前記撮像開始指示部の撮像開始指示に応じて、前記観察条件設定部で設定された倍率で前記撮像部が観察像を撮像し、さらに、該観察像と同一の観察像について前記観察条件設定部で設定された撮像時の倍率よりも低い複数の異なる離散的な倍率にて、該観察像よりも視野が拡大された複数の関連画像を前記撮像部で撮像する機能と、
    前記取得された複数の関連画像を、前記撮像部により撮像された観察像に関連付けて保存する機能と、
    前記倍率設定部を用いて前記表示部に表示される観察像の表示倍率を、前記関連画像を取得する際の複数の異なる倍率の内いずれか一の倍率に変更すると、該一の倍率にて取得され、該観察像に関連付けて保存されている関連画像を表示する機能と、
    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装置の操作プログラム。
17. 請求項１６に記載されるプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器。