JP5335827B2 - 荷電粒子線装置及びその検出信号の補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子線を高速走査する荷電粒子線装置に関し、電気信号経路の周波数帯域制限により発生する検出信号の劣化の経年変化を適応的に補正する機能に関する。

荷電粒子線を使用する顕微鏡等においては、試料上に照射される荷電粒子線を水平方向及び垂直方向の２次元について走査し、その照射領域から発生される二次信号を検出する。顕微鏡は、検出信号を電気回路で増幅して積算し、荷電粒子線の走査座標に対応付けることにより２次元画像化する。この際、顕微鏡等は、検出信号の振幅を画像データの濃度値に置き換えることにより試料表面の構造を二次元画像化し、観察可能にモニタに表示する。なお、検出器において取得された検出信号は、画像データ化されるまでの過程で電気回路の伝達関数の影響を受ける。

この伝達関数の主な要因は、検出器と増幅回路の２つである。検出器には、二次信号が検出されてから電気信号に変換されるまでの間に過渡的な応答速度が存在し、これが伝達関数として、取得された画像データの濃度値に影響する。伝達関数は検出器の種類によって異なるが、同じ型番の検出器の間にも個体差がある。一方、増幅器単体は勿論のこと、増幅回路も検出器と同様に周波数特性を有し、当該特性が取得した画像データの濃度値に影響を与える。当該特性は、増幅回路の種類やゲインの値により異なる。このように、検出器からデジタル変換器までの経路上には、等価的に周波数帯域制限フィルタが存在し、その特性が画像解析に大きな影響を与えている。

当該経路上において、検出器及び増幅回路の応答の速さ（すなわち、応答が収束する時間）より短い時間で検出信号が変化すると、その変化に応答が追従することができなくなり、次の検出信号に前時間の検出信号が畳み込まれた応答が出力されるようになる。この現象が起きると、出力された画像データは、荷電粒子線の走査方向にズレてしまい、結果的にぼやけたような像が取得されることになる。

ここで、検出器には、半導体検出器、シンチレータ、マイクロチャンネルプレートなど、様々な方式が存在する。このうち、シンチレータ方式は半導体検出器に比べて応答が速く、前述した問題解決のために素子構造の検討や回路の改善等が行われてきている。しかし、いずれの方法も決定的な解決策とはならず、ぼやけ現象の発生を解決するには至っていない。

特開2008-177064号公報

ところで、検出器及び増幅回路の応答速度より長い時間を用い、検出信号を変化させた場合（すなわち、荷電粒子線をゆっくり走査することにより、検出信号の周波数帯域を検出器及び増幅回路の周波数帯域内に抑えた場合）、各々の画素に当たる走査時間内に検出器及び増幅回路の応答が収束する。このため、前述したようなぼやけ現象は生じない。

本願出願人は、この違いに着目し、２種類の速度で画像データを取得することにより検出器からデジタル変換器に至るまでの経路が有する周波数帯域制限を補正する逆フィルタを生成する手法を提案している（特願2010-026057号）。具体的には、応答が収束するように遅く走査した時の劣化のない画像データと、応答が収束できないほど速く走査した時の劣化のある画像データから逆フィルタを生成する手法を提案している。そして、応答が収束できない速い走査速度のスキャンにおいては、予め生成した逆フィルタを適用して劣化した画像をリアルタイムに復元し、ぼやけのない画像を生成する手法を提案している。この手法は、高速走査が要求される顕微鏡等において非常に効果が大きい技術である。

しかるに、この逆フィルタは、顕微鏡等の使用開始前に予め用意されるものである。一般に、検出器や増幅回路は経年劣化し、その伝達関数も時間の経過と共に変化する。そのため、逆フィルタを用意した時点では最適であったとしても、時間の経過に伴い、実際の特性との間に差異が生じ、やがては最良な画像復元機能を提供できなくなる可能性がある。

そこで、本発明者は、荷電粒子線の走査速度が異なる複数の二次信号を取得し、当該複数の二次信号間の劣化関数を算出し、その逆関数を補正フィルタとする信号処理機能を有する荷電粒子線装置において、長期間に亘り、最適な画像復元機能を提供できるように、随時又は任意のタイミングで補正フィルタのパラメータを最適な値に更新する機能を提案する。

本発明によれば、電気信号経路を構成する電子部品の経年劣化により伝達関数に変化が生じても、常に、最適な画像復元効果を維持できる荷電粒子線装置を実現することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

形態例に係る荷電粒子線装置の構成を示す図。 補正フィルタの一括更新処理手順を説明するフローチャート。 補正フィルタを生成する機能を備えるフィルタ生成部の機能ブロック図。 補正フィルタを更新する機能を備えるフィルタ更新部の機能ブロック図。 デフォルト補正フィルタに対応する管理用テーブルの一例を示す図。 ユーザー補正フィルタに対応する管理用テーブルの一例を示す図。 補正フィルタのリアルタイム更新手順を説明するフローチャート。 補正フィルタの更新設定に使用する操作画面と補正フィルタを適用した観察画像とを同時に表示するメイン操作画面の一例を示す図。 補正フィルタを適用した観察画像を表示する操作画面の一例を示す図。 補正フィルタ及びテーブル管理に使用する操作画面の一例を示す図。 デフォルト補正フィルタの一括更新処理及び部分更新処理の設定操作を可能とする操作画面の一例を示す図。 過去に更新したデフォルト補正フィルタの管理を可能とする操作画面の一例を示す図。 ユーザーテーブルの管理を可能とする操作画面の一例を示す図。 過去に更新したユーザー補正フィルタの管理を可能とする操作画面の一例を示す図。 補正フィルタのテーブル設定を可能とする操作画面の一例を示す図。 ユーザー補正フィルタの生成を可能とする操作画面の一例を示す図。 コメント表示ウインドウの表示例を示す図。 補正フィルタの生成処理手順を説明するフローチャート。 補正フィルタの適用効果を説明する図。 フィルタ生成部による劣化関数及び補正１次フィルタの作成手順を説明するフローチャート。 図２０に示す処理手順の途中経過の画像を示す図。 劣化関数の逆関数を補正１次元フィルタに置換する手法を説明する図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の実施態様は、後述する形態例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。

＜形態例１：一括更新＞
この形態例においては、電気信号経路の伝達関数を補正する補正フィルタのパラメータを一括更新する機能について説明する。

（装置構成）
図１に、形態例に係る荷電粒子線装置の一例を示す。当該装置は、特願2010-026057号で提案済みの画像復元機能に加え、本出願人が新たに提案する更新処理機能の両方を有している。なお、図１は、シュノーケルレンズ型の走査型電子顕微鏡（SEM: Scanning Electron Microscope）を例に説明する。

真空カラム１０１内の試料台１０８上には試料１０７が配置されている。電子銃１０２で発生された電子ビーム１０３は、試料１０７の所定位置に照射される。電子ビーム１０３は集束レンズ１０４で集束され、対物レンズ１０６でさらに細く絞られる。また、電子ビーム１０３は、偏向コイル１０５によって偏向制御される。電子ビーム１０３が照射された試料１０７の表面からは二次電子、反射電子その他の二次信号が発生し、検出器１１０、検出器１１１、検出器１１２のそれぞれにより検出される。

試料台１０８は、ステージ制御部１３２により制御される。電子ビーム１０３の偏向は、偏向制御部１３３により制御される。偏向制御部１３３は、偏向コイル１０５に供給する偏向電流を制御して磁界強度を変化させ、電子ビーム１０３を水平方向及び垂直方向に走査させる。偏向制御部１３３は、偏向度合を制御する信号（偏向信号）を画像処理部１２４にも供給する。なお、集束レンズ１０４及び対物レンズ１０６のレンズ強度は、不図示のレンズ制御部により調整される。

画像処理部１２４は、偏向信号による走査に同期して発生される二次信号を、検出器１１０、検出器１１１及び検出器１１２を通じて検出する。情報処理部１２９は、情報入力装置１３４と接続されている。すなわち、情報処理部１２９は、外部装置とのインターフェースを有している。情報処理部１２９は、不図示のレンズ制御部、ステージ制御部１３２、偏向制御部１３３、画像処理部１２４を管理する。また、情報処理部１２９は、管理対象である各部の状態や検出した画像を情報伝達装置１３５の表示装置（例えばモニタ等）に表示する。また、情報処理部１２９は、検出器で検出された信号（検出信号）の伝送路特性の切り替え制御も実行する。すなわち、情報処理部１２９は、増幅器切替え回路１２２の切り替えを実行する。増幅器切替え回路１２２は、後述するように、各検出器に対して用意された各３系統の増幅器出力のうち各一つを選択的にアナログディジタル変換器１２３に出力するのに使用される。３系統の増幅器はいずれも異なる周波数特性を有している。

（一括更新の手順）
図２に、スキャン画像の復元に使用される１次元補正フィルタのパラメータを一括更新する際に実行される処理手順例を示す。当該処理は、画像処理部１２４と情報処理部１２９を通じて実現される。このうち、画像処理部１２４を構成するフィルタ生成部１２７の機能ブロック構成を図３に示し、更新処理部１２８の機能ブロック構成を図４に示す。また、デフォルトフィルタ管理用のデフォルトテーブルを図５に示す。また、フィルタの更新処理機能に関連するメイン操作画面ＧＵＩの一例を図８〜図１０に示す。因みに、補正フィルタのデフォルトテーブル操作画面ＧＵＩを図１１に示し、過去に更新されたデフォルト補正フィルタの一覧に適した操作画面ＧＵＩを図１２に示す。

図２に示す一連の処理手順は、操作者による指示を通じて開始される。ここでは、操作者が、図８に示すようなメイン操作画面ＧＵＩ８０１を開き、試料を観察しているものとする。

観察画像は、メイン操作画面ＧＵＩ８０１の観察表示用窓８０４に表示されている。メイン操作画面ＧＵＩ８０１には、検出器及び増幅器の応答が収束できない速度で電子ビームがスキャンされる場合に適用される補正フィルタの名称（例えば「Filter001」）が、適用中フィルタ名称欄８０２及び８０５に表示される。この例の場合、フィルタが属するテーブル名も表示される。図８の場合、補正フィルタは「デフォルトテーブル」に属することが分かる。

このメイン操作画面ＧＵＩ８０１において、操作者がフィルタ係数最適化窓８１１内の一括更新（部分更新）にチェックを入れると、補正フィルタのデフォルトテーブル用操作画面ＧＵＩ１１０１（図１１）が呼び出される。なお、図８の表記は、現在の設定がリアルタイム更新であることを表している。次に、デフォルトテーブル用操作画面ＧＵＩ１１０１（図１１）において、一括更新実行ボタン１１０４がクリックされると、情報処理部１２９のＣＰＵ１３０から画像処理部１２４の更新処理部１２８と偏向制御部１３３に一括更新の命令が発行される。この命令の受信時にスキャン実行中であった場合、偏向制御部１３３はスキャンを停止する。

全体制御部４０２（図４）は、一括更新の命令を受けると（ステップ２０１）、偏向制御状態監視機能４０３を通じて偏向制御部１３３を監視し、スキャンが停止されるのを待つ（ステップ２０２）。

停止が確認されると、全体制御部４０２は、走査領域が参照試料１０９となるように、ステージ制御機能４０４を通じてステージ制御部１３２にコマンドを発行する（ステップ２０３）。

まず、全体制御部４０２は、デフォルトテーブル５０１（図５）を参照し、その先頭行（項番No.1）に登録された検出器と増幅回路が選択されるように増幅器切換え回路１２２を制御する（ステップ２０４）。すなわち、先頭行に登録された検出器と増幅回路を経た検出信号が後段のＡＤＣ１２３に出力されるように制御する。

本形態例の場合、検出器１１０にはゲインの異なる３系統の増幅器１１３、１１４、１１５が接続され、検出器１１１にはゲインの異なる３系統の増幅器１１６、１１７、１１８が接続され、検出器１１２にはゲインの異なる３系統の増幅器１１９、１２０、１２１が接続されている。すなわち、図１の場合、増幅器切換え回路１２２は計９系統を切り換えることができる。もっとも、搭載される検出器の種類及び各ゲインの種類に応じ、切換え制御する経路の数は異なる。

ここで、デフォルトテーブル５０１（図５）について説明する。デフォルトテーブル５０１は、メーカー、製造会社等が事前に準備した補正フィルタを管理するためのテーブルである。当該テーブルで管理される補正フィルタは、操作者が任意に削除することができず、追加することもできない。デフォルトテーブル５０１には、１つの補正フィルタが１行ずつ記述されている。補正フィルタには識別用の項番が付されている。図５のテーブルでは、項番No.、検出器、増幅回路、走査速度、適用フィルタ名称、更新日、補正フィルタの参照用画像を取得するために使用される帯域制限を受けない走査速度、更新方法、フィルタのパラメータ係数等が管理されている。なお、デフォルトテーブル５０１は、画像処理部１２４や情報処理部１２９の内部メモリに保管されている。補正フィルタは、検出器、増幅回路、走査速度の組合せの数だけ存在する。図５の場合、Ｎ個の補正フィルタが管理されている。

図２の説明に戻る。全体制御部４０２は、走査速度が帯域制限を受けない速度（応答が収束できる速度）になるように、スキャン制御機能４０５を通じて偏向制御部１３３を制御する（ステップ２０５）。この後、指定された走査速度に基づいて、１フレーム分のスキャンが開始される。図５の場合、帯域制限を受けない走査速度として、SLOW1が設定されている。もっとも、当該走査速度は、事後的に変更しても良い。

スキャンが開始されると、検出器１１０、検出器１１１又は検出器１１２よって検出されたスキャン画像が、画像処理部１２４に入力される。画像処理部１２４は、フレームメモリ１２５を備えており、入力されたスキャン画像はこのフレームメモリ１２５に格納される。スキャンの停止後、画像処理部１２４は、フレームメモリ１２５に格納されているスキャン画像を取得し、内部メモリ４０６又はフィルタ生成部１２７内のメモリに保存する（ステップ２０６）。

次に、全体制御部４０２は、走査速度が速い走査速度（帯域制限を受ける、応答が収束できない走査速度）となるように、スキャン制御機能４０５を通じて偏向制御部１３３を制御する（ステップ２０７）。図５の場合、帯域制限を受ける走査速度として、TV１が設定されている。この後、指定された走査速度に基づいて、１フレーム分のスキャンが開始される。ここでの変更は、走査速度のみであり、検出器や増幅回路の変更はもちろん、座標や倍率等の視野に関する変更もしてはならない。

１フレーム分のスキャンの停止が確認されると、全体制御部４０２は、フレームメモリ１２５に格納されているスキャン画像を取得し、内部メモリ４０６又はフィルタ生成部１２７内のメモリに保存する（ステップ２０８）。

次に、全体制御部４０２はフィルタ生成部１２７に指示を与え、ステップ２０６及びステップ２０８で取得された両スキャン画像から補正１次元フィルタを生成させる（ステップ２０９）。

ここで、フィルタ生成部１２７は、図２０に示す処理手順に従って補正１次元フィルタを生成する。なお、フィルタ生成部１２７の全体動作は、全体制御部３０２（図３）により統括される。以下、図３に基づいて説明する。まず、画像取得機能３０５が、低速スキャン画像ｆ（ｘ，ｙ）を取得する（ステップ２００１）。この画像は、ステップ２０６で格納された画像である。図２１（ａ）に画像ｆ（ｘ，ｙ）の画像例を示す。スキャン速度が低速であるため、縦及び横方向の格子形状が明瞭に観察できている。

次に、画像取得機能３０５は、画像ｆ（ｘ，ｙ）と同じ視野領域に対応する高速スキャン画像ｇ（ｘ，ｙ）を取得する（ステップ２００２）。この画像は、ステップ２０８で格納された画像である。図２１（ｂ）に画像ｇ（ｘ，ｙ）の画像例を示す。この例では、水平方向（Ｘ方向）に画像が流れている。このため、縦の格子構造が観察できない。ステップ２００１とステップ２００２は順不同であり、どちらを先に行っても良い。

次に、窓関数適用機能３０７が、画像ｆ（ｘ，ｙ）と画像ｇ（ｘ，ｙ）に窓関数を適用する（ステップ２００３）。ここでは、適用後の画像をそれぞれ、画像ｆ′（ｘ，ｙ）及び画像ｇ′（ｘ，ｙ）とする。窓関数は、フーリエ変換を施す過程で信号の起点と終点の急峻な変化に影響されたアーティファクトを抑えるために用いられる一般的な処理である。本形態例では、ハニング窓を適用し、起点と終点の信号を０に抑える。これにより、最終的なフィルタ実施後の補正画像において、縦方向のアーティファクトを少なくする。勿論、ハニング窓以外の他の窓関数を用いても良い。

なお、二次元的な荷電粒子線の走査においては、一般に、まず水平方向（Ｘ方向）に電子ビーム１０３を走査し、次に垂直方向（Ｙ方向）に１ライン移動し、当該次のラインについて水平方向（Ｘ方向）に電子ビーム１０３を走査する。このため、高速走査を行う場合の劣化は、移動速度が速い水平方向（Ｘ方向）に発生する。従って、窓関数適用機能３０７は二次元的に行う必要はなく、水平方向（Ｘ方向）のライン単位に実行すれば良い。すなわち、水平方向（Ｘ方向）の起点と終点に対して窓関数を適用すれば良い。図２１（ｃ）及び図２１（ｄ）の各画像は、図２１（ａ）及び図２１（ｂ）の各画像に窓関数を適用した画像を示している。

次に、フーリエ変換適用機能３０８は、画像ｆ′（ｘ，ｙ）の水平方向（Ｘ方向）の１ラインｆ′（ｔ）毎にフーリエ変換を実行し、Ｆ（ｓ）を得る（ステップ２００４）。同様に、フーリエ変換適用機能３０８は、画像ｇ′（ｘ，ｙ）の水平方向（Ｘ方向）の１ラインｇ′（ｔ）毎にフーリエ変換を実行し、Ｇ（ｓ）を得る（ステップ２００５）。ステップ２００４とステップ２００５は順不同であり、どちらを先に行っても良い。

次に、劣化関数算出機能３０９が、劣化関数Ｈ^-1（ｓ）を下記式１により算出する（ステップ２００６）。
Ｈ^-1（ｓ）＝Ｆ（ｓ）／Ｇ（ｓ） …（式１）

算出された劣化関数Ｈ^-1（ｓ）はフーリエ逆変換適用機能３１０に与えられる。フーリエ逆変換適用機能３１０は、劣化関数Ｈ^-1（ｓ）のフーリエ逆変換を行い、ｈ^-1（ｔ）を得る（ステップ２００７）。ｈ^-1（ｔ）は実画像空間上での劣化画像に対する修復関数となっており、ｈ^-1（ｔ）を劣化画像データｇ（ｔ）に乗じることで劣化を修復することができる。

算出されたｈ^-1（ｔ）は、補正１次元フィルタ係数算出機能３１１に与えられる。補正１次元フィルタ係数算出機能３１１は、ｈ^-1（ｔ）の振幅が０に収束するまでの値を、補正１次元フィルタの重み係数として設定し、補正１次元フィルタを作成する（ステップ２００８）。

図２２に、ｈ^-1（ｔ）から補正１次元フィルタを作成する手法を具体的に示す。図２２は、例えば画像の７画素に相当する時間ｔの期間においてｈ^-1（ｔ）の振幅が０に収束した場合の例を示している。振幅０を基準とし、各画素に相当する時間ｔにおけるｈ^-1（ｔ）の振幅を各画素の総和が０となる比率で標本化し、補正１次元フィルタ各画素の重み係数を決定する。例えば１画素目に相当するｈ^-1（ｔ₁）の標本化後の振幅が１、２画素目に相当するｈ^-1（ｔ₂）の振幅が−２、３画素目に相当するｈ^-1（ｔ₃）の振幅が５、４画素目に相当するｈ^-1（ｔ₄）の振幅が−７、５画素目に相当するｈ^-1（ｔ₅）の振幅が３、６画素目に相当するｈ^-1（ｔ₆）の振幅が−１、７画素目に相当するｈ^-1（ｔ₇）の振幅が１であった場合、補正１次元フィルタは、各画素の重み係数がそれぞれ１，−２，５，−７，３，−１，１で与えられる７画素の１次元フィルタとなる。

図２２の例では７画素に相当する時間ｔでｈ^-1（ｔ）の振幅が０に収束する例を示しているが、実際の補正１次元フィルタの画素数は劣化の度合いに応じて任意の大きさとなる。ｈ^-1（ｔ）の振幅が０に収束するまでの時間が長い場合は、該ｈ^-1（ｔ）の振幅の最大値，最小値に対して充分振幅が小さいといえる範囲を操作者が０と設定して補正１次元フィルタが適当な画素数となるようにしても良い。

前述したように、補正１次元フィルタは、水平方向（Ｘ方向）の１ライン分のデータから作成することができる。例えばフレームメモリ１２５（図１）には、電子ビーム１０３を水平方向及び垂直方向に走査した２次元画像が格納されており、水平方向（Ｘ方向）のデータは垂直方向（Ｙ方向）の走査線の本数だけ存在している。従って、１枚の２次元画像からは垂直方向（Ｙ方向）の走査線の本数だけ補正１次元フィルタを作成することができる。ここで、垂直方向（Ｙ方向）の各走査線に対応する補正１次元フィルタの平均をフィルタリング部１２６に設定する補正１次元フィルタとしても良い。この場合、補正１次元フィルタを作成するために取得した遅い走査速度の画像ｆ（ｘ，ｙ）又は速い走査速度の画像ｇ（ｘ，ｙ）のいずれかに、検出器及び増幅器の帯域制限による劣化以外の要因のノイズが含まれていた場合においても、ノイズの影響を低減したフィルタを作成することができる。あるいは垂直方向（Ｙ方向）の走査線の本数毎の各補正１次元フィルタの形状を比較し、明らかに形状の異なる補正１次元フィルタについては排除し、形状が類似する補正１次元フィルタについてのみ平均化し、補正１次元フィルタを求めても良い。このようにしても、補正１次元フィルタの精度を向上することができる。

図２の説明に戻る。新たな補正フィルタの生成が確認されると、フィルタ更新判断機能４０７は、生成された補正フィルタのパラメータ係数と、既存フィルタのパラメータ係数を比較する（ステップ２１０）。比較した係数の差分値がある規定値内であれば（ステップ２１０で肯定結果の場合）、フィルタ更新判断機能４０７は、生成した補正フィルタを画像処理部１２４内のメモリ又は情報処理部１２９内のメモリ１３１に保存すると共に、デフォルトテーブル５０１の項番No.1に対応付けられている全ての項目を、新規に生成された補正フィルタの情報で置換する（ステップ２１１）。すなわち、フィルタ更新判断機能４０７は、帯域制限を受ける走査速度で試料を観察する際に今後呼出される補正フィルタの内容を、新規に生成した補正フィルタの内容に置換する。

これに対し、比較した係数の差分値がある規定値を超えるとき（ステップ２１０で否定結果の場合）、フィルタ更新判断機能４０７は、ステップ２１１を実行せず、ステップ２１２に進む。ここでの規定値は、生成した補正フィルタが正常なものか否かを判断するために用意されている。なお、生成された補正フィルタのパラメータが既存フィルタのパラメータ値と大きく異なることは、検出器や増幅回路の経年劣化以外の要因による可能性が高いと考えられる。経年劣化によるパラメータの変動は、検出器及び増幅回路の種類、更新実施期間等に依存する。従って、規定値は、これらを考慮して定めておくことが望ましい。

テーブル管理機能４０８は、デフォルトテーブル５０１を参照し、補正フィルタの更新処理状況を確認し、全ての項番No.について更新処理を完了したか否かを確認する。完了が確認されなかった場合（否定結果の場合）、全体制御部４０２に対してステップ２０４に戻るように指示し、次の項番No.に該当する補正フィルタの更新処理を開始させる（ステップ２１２）。これに対し、完了が確認された場合（肯定結果の場合）、テーブル管理機能４０８は、全体制御部４０２を通じて一括更新処理を終了する（ステップ２１３）。一括更新が完了した場合、全体制御部４０２は、情報伝達装置１３５を通じ、処理の完了を操作者に伝達しても良い。例えばモニタの画面上に、一括更新処理が完了したことを伝えるウインドウ１７０１（図１７）を含む操作画面１７００を表示させても良い。また例えばスピーカーから出力される音声や音を通じて、一括更新処理が完了したことを操作者に伝えても良い。

（各種テーブルを用いた管理機能）
この形態例において、デフォルトテーブル５０１（図５）とデフォルトテーブル用操作画面ＧＵＩ１１０１（図１１）のデフォルトテーブル表示窓１１０９は互いに連動しており、一方の変更内容はリアルタイムに他方に通知されるよう構成されている。連動機能が搭載されている場合、操作者は、一括更新処理の実行中でも、どの項番No.の補正フィルタの更新処理が完了しているかをリアルタイムで確認することができる。

また、本形態例の場合、デフォルトテーブル用操作画面ＧＵＩ１１０１（図１１）には、停止ボタン１１１１、キャンセルボタン１１１０、その他のボタンが用意されている。従って、これらのボタンを操作することにより、操作者は、実行中の一括更新処理を中断又はキャンセルすることができる。

この他、デフォルトテーブル用操作画面ＧＵＩ１１０１（図１１）には、操作画面を閉じるためのボタン（閉じるボタン１１０８）が用意されている。操作者は、閉じるボタン１１０８を操作することにより、デフォルトテーブル用操作画面ＧＵＩ１１０１を閉じることができる。デフォルトテーブル用操作画面ＧＵＩ１１０１が閉じられると、画面表示はメイン操作画面ＧＵＩ８０１に戻る。このとき、メイン操作画面ＧＵＩ８０１のフィルタ係数最適化窓８１１のチェックボタンは、「更新なし」にチェックされる。

なお、前述の説明では、フィルタ係数最適化窓８１１のボタン操作を通じて一括更新処理を実行したが、コマンド入力欄８１４、１１０３に対するコマンド入力を通じて一括更新処理を実行させることもできる。

また、上述の説明では、デフォルトテーブル用操作画面ＧＵＩ１１０１（図１１）の一括更新実行ボタン１１０４のクリック操作を通じて一括更新処理を実行する場合について説明したが、任意の補正フィルタの更新処理のみを実行したい場合には、予め更新したい補正フィルタに該当するチェックボタン１１０２を選択した状態で部分更新処理ボタン１１０５をクリック操作することにより、選択された補正フィルタに対してのみ更新処理を実行することもできる。

また、過去に生成したデフォルトテーブル用のデフォルト補正フィルタは、内部メモリ４０６や情報処理部１２９のメモリ１３１等に保存されており、デフォルトテーブル用フィルタリストＧＵＩ１２０１（図１２）を通じて管理することができる。

デフォルトテーブル用フィルタリストＧＵＩ１２０１（図１２）は、デフォルトテーブル用操作画面ＧＵＩ１１０１（図１１）の過去フィルタ一覧ボタン１１０６をクリックすることにより呼び出すことができる。デフォルトテーブル用フィルタリストＧＵＩ１２０１の表示窓１２０２には、更新処理の度に生成された過去の補正フィルタが表示される。

過去に生成した補正フィルタを削除したい場合、操作者は、該当する補正フィルタのチェックボタン１２０３を選択し、削除ボタン１２０５をクリックすれば良い。削除ボタン１２０５がクリックされると、該当する補正フィルタが内部メモリから削除される。

また、過去に生成した補正フィルタを既存のデフォルトテーブル５０１に再設定したい場合、操作者は、該当する補正フィルタのチェックボタン１２０３を選択し、再設定ボタン１２０４をクリックすれば良い。再設定ボタン１２０４がクリックされると、情報処理部１２９のＣＰＵ１３０からテーブル管理機能４０８にフィルタ再設定の命令が出力される。フィルタ再設定の命令を受信したテーブル管理機能４０８は、デフォルトテーブル５０１の該当する補正フィルタを、再設定の対象に選択された補正フィルタの情報で置換する。これにより、過去に生成した補正フィルタの管理やデフォルトテーブル５０１への補正フィルタの再設定も可能となる。ただし、工場出荷時に登録されている初期補正フィルタは、絶対に削除することはできないものとする。

デフォルトテーブル５０１を工場出荷時の状態（初期状態）に戻したい場合、作業者は、デフォルトテーブル用操作画面ＧＵＩ１１０１（図１１）のデフォルトテーブル初期化ボタン１１０７をクリックすれば良い。初期化ボタンがクリックされると、情報処理部１２９のＣＰＵ１３０からテーブル管理機能４０８に初期化命令が出力される。初期化命令を受信したテーブル管理機能４０８は、デフォルトテーブル５０１の全ての項番No.に対応する内容を、該当する初期補正フィルタに置換する。

前述したいずれの場合にも、帯域制限を受ける走査速度による試料観察時（応答が収束できない走査速度スキャン時）には、更新後のデフォルトテーブル５０１から検出器、増幅回路、走査速度の組合せに該当する補正フィルタが呼出され、画像処理部１２４のフィルタリング部１２６の補正フィルタに設定される。その後、検出画像が画像処理部１２４に入力されると、フィルタリング部１２６によって補正フィルタがリアルタイムに適用され、メイン操作画面ＧＵＩ８０１の観察表示用窓８０４に復元画像が表示される。

なお、前述の説明では、メイン操作画面ＧＵＩの構成例として図８を例示したが、図９に示す画面構成９０１であっても良い。メイン操作画面ＧＵＩが図９に示す構成の場合、操作者がフィルタ設定ボタン９０２をクリックすると、フィルタ設定用の操作窓８０７がフィルタ設定用操作画面ＧＵＩ１００１（図１０）のように呼出されるようにしても良い。

また、メイン操作画面ＧＵＩ８０１（図８）内のデフォルトテーブル確認ボタン８１２を操作者がクリックすると、デフォルトテーブル用操作画面ＧＵＩ１１０１（図１１）を呼出すこともできる。この場合、操作者は、デフォルトテーブル用操作画面ＧＵＩ１１０１を通じ、検出器、増幅回路、走査速度の組合せに対応する補正フィルタの内容を容易に確認することができる。

（まとめ）
図１９に、画像復元機能による補正効果のイメージを示す。右図は、帯域制限を受けない走査速度でのスキャンによって取得された像１９０２を示し、左図は、帯域制限を受ける走査速度でのスキャンによって取得された像１９０１を示す。前述したように、帯域制限を受ける走査速度でのスキャン（検出器及び増幅回路の応答が収束する時間より短い時間で検出信号が変化するスキャン）では、その変化に応答が追従することができず、現在の検出信号が次の検出信号に畳込まれた形の応答出力となる。この現象が起こると、出力された画像データは荷電粒子線の走査方向にズレ、結果的にぼやけた像１９０１になってしまう。

これに対し、帯域制限を受けない走査速度でのスキャン（検出器及び増幅回路の応答が収束する時間より長い時間で検出信号が変化するスキャン）では、各々の画素にあたる走査時間内に応答が収束するためぼやけ現象は発生しない。

仮に、全ての周波数帯域を網羅した補正フィルタを像１９０１に適用して画像復元を行うことができれば、帯域制限を受けない走査速度でのスキャンした場合と同じ像１９０２を復元することができる。

また、前述したように、同じ種類の検出器や増幅回路であったとしても、部品個々の伝達関数は全く同じではなくズレがある。このため、初期設定時、部品交換時、オプション追加時、メンテナンス時等において、個々の装置構成にマッチした補正フィルタを準備する必要がある。また、経時劣化の影響で伝達関数が変動し、予め用意された補正フィルタの内容が現在の伝達関数の補正に適さなくなることがある。

しかし、本形態例に係る走査型電子顕微鏡の場合には、補正フィルタの一括更新機能が搭載されているため、当該機能の実行により、常に最適な補正フィルタに提供することができる。かくして、常に最適な状態でスキャン画像を観察することができる。

また、本形態例に係る走査型電子顕微鏡の場合には、各種の走査画面ＧＵＩを用意したことにより、補正フィルタの管理（例えば、内容の確認、作成、一括変更、部分変更、再設定、削除、初期化、更新の進捗状況の確認等）に対する操作性を向上することができる。

＜形態例２：リアルタイム更新＞
この形態例においては、電気信号経路の伝達関数を補正する補正フィルタのパラメータを、試料観察のバックグラウンドでリアルタイム更新する機能について説明する。

（装置構成）
続いて、リアルタイム更新機能を有する荷電粒子線装置について説明する。なお、本形態例に係る荷電粒子線装置の構成は、処理機能の詳細を除き、図１に示す構成と同じであるものとする。

（リアルタイム更新の手順）
図７に、スキャン画像の復元に使用される１次元補正フィルタのパラメータをリアルタイムで更新する場合に実行される処理手順例を示す。当該処理も、画像処理部１２４と情報処理部１２９を通じて実現される。ただし、この形態例の場合には、ユーザーテーブルに格納された補正フィルタが更新対象となる。図６に、ユーザーフィルタ管理用のユーザーテーブルを示す。また、フィルタの更新処理機能に関連するユーザーテーブル操作画面ＧＵＩを図１３に示し、ユーザーテーブル用のフィルタリストＧＵＩを図１４示す。

形態例１で説明した補正フィルタの一括更新においては、操作者による試料の観察を中断又は停止する必要がある。これに対し、リアルタイム更新は、操作者による通常の試料観察のバックグラウンドで実行される。

図７に示す一連の処理手順は、操作者による指示を通じて開始される。ここでは、操作者が、図８に示すようなメイン操作画面ＧＵＩ８０１を開いているものとする。

このメイン操作画面ＧＵＩ８０１において、操作者がフィルタ係数最適化窓８１１内のリアルタイム更新にチェックを入れると、情報処理部１２９のＣＰＵ１３０から画像処理部１２４の更新処理部１２８と偏向制御部１３３にリアルタイム更新の選択が通知される。

更新処理部１２８の全体制御部４０２（図４）は、当該通知を受けることでリアルタイム更新モードとなる。また、全体制御部４０２は、偏向制御状態監視機能４０３を通じて偏向制御部１３３の監視を開始する。

なお、操作者はリアルタイム更新のチェックボタンを選択した後、通常通り試料の観察を開始する（ステップ７０１）。まず、操作者は、試料の視野探しを開始する。視野探しに使用するスキャン速度は任意である。ここでは、帯域制限を受ける速度のスキャン（応答が収束できない速度のスキャン）により、試料の視野探しが開始されたものとする。

偏向制御部１３３を常に監視している偏向制御状態監視機能４０３は、走査速度が帯域制限を受ける速度か否かを判定している（ステップ７０２）。前述の通り、この形態例では高速スキャン（帯域制限を受ける速度のスキャン）が選択されているので、偏向制御状態監視機能４０３は肯定結果を得る。なお、否定結果が得られた場合、全体制御部４０２は当該処理を終了する。すなわち、図７に示す処理は、操作者による視野探しが帯域制限を受ける速度のスキャン（すなわち、高速スキャン）の場合にのみ実行される。

ステップ７０２で肯定結果が得られると、偏向制御状態監視機能４０３は、現在使用されている検出器、増幅回路、走査速度の組合せに関する情報を全体制御部４０２に記憶させる（ステップ７０３）。なお、偏向制御状態監視機能４０３は、偏向制御部１３３の監視を継続する。

この後、操作者は、情報入力装置１３４（トラックボール、ジョイスティック、操作パネル等）や不図示のＧＵＩ上のボタンに対する操作を通じて高速スキャンによる視野探しを行う。視野探しが完了した後、操作者は、詳細構造を観察するために、帯域制限を受けない速度によるスキャン（応答が収束できる速度のスキャン）に切り替え、試料の詳細な観察を開始する。すなわち、走査型電子顕微鏡は、帯域制限を受けない速度のスキャン（すなわち、低速スキャン）による観察モードに切り替わる。

偏向制御状態監視機能４０３は、このスキャン速度の切り替わりを監視する（ステップ７０４）。偏向制御状態監視機能４０３は、スキャン速度の切り替わりを検出すると（ステップ７０４で肯定結果の場合）、直前の高速スキャンによって取得された１フレーム分のスキャン画像をフレームメモリ１２５から取得し、内部メモリ４０６又はフィルタ生成部１２７に保存する。

次に、偏向制御状態監視機能４０３は、切り替え後の低速スキャンによる１フレーム分のスキャンが完了したか否かを判定する（ステップ７０５）。肯定結果が得られた場合、偏向制御状態監視機能４０３は、直前の低速スキャンによって取得された１フレーム分のスキャン画像をフレームメモリ１２５から取得し、内部メモリ４０６又はフィルタ生成部１２７に保存する。

続いて、偏向制御状態監視機能４０３は、当該メモリに格納されている高速スキャン画像と低速スキャン画像に基づいて補正１次元フィルタを算出するように、フィルタ生成部１２７に指示を出す（ステップ７０６）。

補正１次元フィルタの生成後、フィルタ更新判断機能４０７は、生成した補正フィルタのパラメータ係数と、ステップ７０３で記憶した検出器、増幅回路、走査速度の組合せに対応する既存フィルタのパラメータ係数とを比較する（ステップ７０７）。

パラメータ係数の差分値がある規定値以内の場合（ステップ７０７で肯定結果の場合）、フィルタ更新判断機能４０７は、生成した補正フィルタを画像処理部１２４内のメモリ又は情報処理部１２９内のメモリ１３１に保存する。さらに、フィルタ更新判断機能４０７は、ユーザーテーブル６０１の該当する項番No.の全項目を新規に生成した補正フィルタの情報に置換する（ステップ７０８）。すなわち、フィルタ更新判断機能４０７は、帯域制限を受ける走査速度で試料を観察する際に今後呼出される補正フィルタの内容を、既存フィルタから新規に生成した補正フィルタの内容に置換する。この後、全体制御部４０２は、一連の処理を終了する（ステップ７０９）。

これに対し、比較した係数の差分値がある規定値を超えるとき（ステップ７０７で否定結果の場合）、全体制御部４０２は、生成した補正フィルタを保存することなく、一連の処理を終了する（ステップ７０９）。

ここでの規定値は、形態例１と同様、生成した補正フィルタが正常なものか否かを判断するために用意されている。なお、生成された補正フィルタのパラメータが既存フィルタのパラメータ値と大きく異なることは、検出器や増幅回路の経年劣化以外の要因による可能性が高いと考えられる。経年劣化によるパラメータの変動は、検出器及び増幅回路の種類、更新実施期間等に依存する。従って、規定値は、これらを考慮して定めておく。

前述したリアルタイム更新は、フィルタ係数最適化窓８１１でリアルタイム更新のチェックボタンが選択されている間、常に繰り返し実行される。つまり、操作者が通常通り試料の観察を実施している間、バックグラウンドで前述の処理動作が繰り返され、高速スキャン（帯域制限を受けるスキャン）から低速スキャン（帯域制限を受けないスキャン）に切り替わる度に、その際に使用されている検出器、増幅回路、走査速度の組合せに該当する補正フィルタのパラメータを自動的に更新する。

ただし、操作者が観察する試料には、参照試料１０９と同等以上の周波数帯域を含む構造を有することが必要である。

（各種テーブルを用いた管理機能）
この形態例において、ユーザーテーブル６０１（図６）とユーザーテーブル用操作画面ＧＵＩ１３０１（図１３）のユーザーテーブル表示窓１３０２は互いに連動しており、一方の変更内容はリアルタイムに他方に通知されるものとする。従って、テーブル表示窓１３０２には、常に最新のユーザーテーブル６０１の内容が表示される。ユーザーテーブル用操作画面ＧＵＩ１３０１は、メイン操作画面ＧＵＩ８０１（図８）において、ユーザーテーブル確認ボタン８１３をクリックすることにより呼び出すことができる。

また、ユーザーフィルタも、デフォルトフィルタ（形態例１）の場合と同様、過去に生成又は更新した補正フィルタの内容を内部メモリ４０６や情報処理部１２９のメモリ１３１等に保存しておくことができる。勿論、過去又は更新した補正フィルタは、ユーザーテーブル用フィルタリストＧＵＩ１４０１（図１４）によって管理することができる。

ユーザーテーブル用フィルタリストＧＵＩ１４０１は、ユーザーテーブル用操作画面ＧＵＩ１３０１の過去フィルタ一覧ボタン１３０５のクリック操作を通じて呼び出すことができる。過去に生成又は更新された補正フィルタは、ユーザーテーブル用フィルタリストＧＵＩ１４０１の表示窓１４０２に表示される。

過去に生成した補正フィルタを削除したい場合、操作者は、該当する補正フィルタのチェックボタン１４０３を選択し、削除ボタン１４０５をクリックすれば良い。削除ボタン１４０５がクリックされると、該当する補正フィルタが内部メモリから削除される。

また、過去に生成した補正フィルタを既存のユーザーテーブル６０１に再設定したい場合、操作者は、該当する補正フィルタのチェックボタン１４０３を選択し、再設定ボタン１４０４をクリックすれば良い。再設定ボタン１４０４がクリックされると、情報処理部１２９のＣＰＵ１３０からテーブル管理部４０８にフィルタ再設定の命令が出力される。フィルタ再設定の命令を受信したテーブル管理部４０８は、ユーザーテーブル６０１の該当する補正フィルタの内容を、再設定の対象に選択された補正フィルタの情報で置換する。これにより、過去に生成又は更新した補正フィルタの管理やユーザーテーブル６０１への再設定が可能となる。

また、ユーザーテーブル用フィルタリストＧＵＩ１４０１（図１４）を用いることで、操作者は、選択された複数の補正フィルタの平均的なパラメータを有する補正フィルタを生成することができる。当該補正フィルタの生成は、操作者が、複数のチェックボタン１４０３を選択し、かつ、新しいフィルタ名称を入力欄１４０８に記入した状態で、平均フィルタ生成ボタン１４０７をクリックすることにより実行される。平均フィルタ生成ボタン１４０７がクリックされると、更新処理部１２８は、該当する補正フィルタからパラメータを読み出して平均値を演算し、入力欄１４０８に記入された新しいフィルタ名称の補正フィルタを内部メモリに格納し、ユーザーテーブルに設定する。

（まとめ）
以上説明したように、本形態例に係る走査型電子顕微鏡には、補正フィルタのリアルタイム更新機能が搭載されるため、操作者に意識させることなく、補正フィルタの状態を常に最適化することができる。すなわち、操作者は、補正フィルタの更新を何ら意識することなく、最適なスキャン画像を常に観察することができる。

また、本形態例に係る走査型電子顕微鏡の場合にも、各種の走査画面ＧＵＩを用意したことにより、補正フィルタの管理（例えば、内容の確認、作成、再設定、削除、更新の進捗状況の確認等）に対する操作性を向上することができる。

＜形態例３：補正フィルタの新規生成＞
次に、補正フィルタの新規作成機能に関する形態例を説明する。通常、操作者は、試料の観察時、まず帯域制限を受けるスキャン速度（応答が収束できない速度のスキャン）により視野探しを行い、その後、帯域制限を受けないスキャン速度（応答が収束できる速度のスキャン）に切り替えて詳細な構造観察を行う。

前述した画像復元機能は、視野探しにおいて非常に効果的である。ところが、操作者が高速スキャンにより視野探しを行う場合、予め用意してあるデフォルト補正フィルタやユーザー補正フィルタによっては、十分な復元画像を得られない場合がある。

これは予め用意されている補正フィルタでは対応できない周波数帯域が試料構造に含まれているためである。このような場合にも、発明者の提案する走査型電子顕微鏡の場合には、新規にユーザー独自のユーザー補正フィルタを作成し、管理することができる。

本形態例の場合にも、荷電粒子線装置は、図１に示す構成を有しているものとする。図１８に、補正フィルタの新規作成時に実行される処理手順例を示す。当該処理は、観察画像がぼやけるなどして十分な品質の復元画像が得られない場合に実行される。まず、操作者は、メイン操作画面ＧＵＩ８０１において、フィルタ生成欄８０８内の新規作成ボタン８１０をクリックする。すると、フィルタ生成ＧＵＩ１６０１（図１６）が呼び出される（ステップ１８０１）。このとき、情報処理部１２９のＣＰＵ１３０から更新処理部１２８には、フィルタの新規作成命令が出力される。

スキャン制御機能４０５（図４）は、全体制御部４０２を介して命令を受け取ると、フィルタ生成ＧＵＩ１６０１上のスキャン切換え欄１６０２、加速電圧欄１６０３、倍率欄１６０４、参照用領域走査欄１６０６、焦点合わせ欄１６０７の設定を読み出して偏向制御部１３３に与える。偏向制御部１３３は、与えられた設定に従ってスキャンを開始する。このとき、読み出される設定は、帯域制限を受けないスキャン速度に対応するものである。

低速スキャンが開始されると、走査に伴う二次信号が検出器１１０〜検出器１１２において検出される（ステップ１８０２）。検出された二次信号は、画像処理部１２４、情報処理部１２９を経て、帯域制限を受けないスキャン画像表示窓１６０９（図１６）に表示される。操作者は、スキャン画像表示窓１６０９に表示された帯域制限を受けないスキャン画像（低速スキャンにより取得された画像）を参考に、詳細観察のための微調整を行う。例えばスキャン切換え欄１６０２、参照用領域走査欄１６０６、焦点合わせ欄１６０７等に対するＧＵＩ画面上でのボタン操作、情報入力装置１３４に対する操作を通じ、視野領域の移動、スキャン切換え、加速電圧、倍率、コントラスト調整等の微調整が行われる。なお、フィルタ生成ＧＵＩ１６０１の加速電圧欄１６０３には加速電圧の現在値が表示され、倍率欄１６０４には倍率の現在値が表示されている。

操作者がスキャン切換え欄１６０２のボタンをクリックしてスキャン速度を変更すると、スキャン制御機能４０５は、偏向制御部１３３にスキャン速度の再設定を指示する。スキャン切換え欄１６０２によるスキャン速度の選択は、帯域制限を受けないスキャン速度においてのみ可能とする。

操作者が情報入力装置１３４や不図示のＧＵＩボタンを通じて加速電圧を変更すると、全体制御部４０２は、高電圧安定化電源（電子銃電源）用の不図示の制御部に対し、加速電圧の再設定を指示する。

操作者が倍率欄１６０４等を通じて倍率を変更すると、全体制御部４０２は、不図示のレンズ制御部及び偏向制御部１３３に倍率の再設定を指示する。

フィルタ生成ＧＵＩ１６０１において参照用領域走査欄１６０６のチェックボタンがオンに設定されている場合、全体制御部４０２は、情報入力装置１３４から与えられる座標移動に関する信号の入力を一時的にマスクする。その後、全体制御部４０２はステージ制御部１３２を制御し、視野領域が参照試料１０９になるように試料台１０８を移動させる。移動の後、全体制御部４０２は、前述したマスク処理を解除する。

フィルタ生成ＧＵＩ１６０１において焦点合わせ欄１６０７のチェックボタンが自動に設定されている場合、全体制御部４０２は、不図示のレンズ制御部及び画像処理部１２４にオートフォーカスを指示する。

全体制御部４０２は、前述したいずれかの設定に変更があると、変更後の設定に従い、スキャンを再開始させ、帯域制限を受けないスキャン速度にて取得されたスキャン画像をリアルタイムにスキャン画像表示窓１６０９に表示させる。このように、更新処理部１２８は、フィルタ生成ＧＵＩ１６０１を常に監視し、通常の試料観察と同等の制御を行う。

スキャン条件の微調整を完了し、操作者がフィルタ生成ボタン１６０８をクリックすると（ステップ１８０３の判定処理で肯定結果が得られると）、更新処理部１２８は、当該時点の設定に基づく再度のスキャンを開始させる（ステップ１８０４）。このとき、更新処理部１２８は、低速スキャンにて１フレーム分の画像を取得する。

また、更新処理部１２８は、当該スキャン時における検出器、増幅回路、走査速度の組合せ情報を記憶する（ステップ１８０５）。ここで、画像復元適用スキャン選択欄１６０５は、新たに生成するフィルタを適用するスキャン（帯域制限を受けるスキャン）の設定欄である。

１フレーム分のスキャンが完了すると、更新処理部１２８は、フレームメモリ１２５からスキャン画像を取得し、内部メモリ４０６又はフィルタ生成部１２７に保存する。また、更新処理部１２８は、１フレーム分のスキャン画像を情報処理部１２９に転送し、情報伝達装置１３５のモニタに静止画として表示させる（ステップ１８０６）。すなわち、更新処理部１２８は、フィルタ生成ＧＵＩ１６０１（図１６）の帯域制限を受けないスキャン画像表示窓１６０９に、１フレーム分のスキャン画像を表示させる。

その後、更新処理部１２８内のスキャン制御機能４０５は、偏向制御部１３３における走査速度を、ステップ１８０５において画像復元適用スキャン選択欄１６０５にて選択した帯域制限を受ける高速スキャンに切替え、スキャン動作を開始させる（ステップ１８０７）。このとき、検出器や増幅回路の変更はもちろん、座標や倍率といった視野に関しての設定変更は行わない。

１フレーム分のスキャンが完了すると、全体制御部４０２は、フレームメモリ１２５からスキャン画像を取得し、内部メモリ４０６又はフィルタ生成部１２７に保存する（ステップ１８０８）。

その後、全体制御部４０２は、取得した両スキャン画像より補正１次元フィルタを生成するように、フィルタ生成部１２７に指示する（ステップ１８０９）。

補正フィルタの生成が完了すると、更新処理部１２８は、生成したフィルタをフィルタリング部１２６に設定し、ステップ１８０７と同様の設定によりスキャンを開始させる（ステップ１８１０）。すなわち、高速スキャンによる画像の取り込みを実行する。検出画像は、画像処理部１２４に入力される。

画像処理部１２４は、補正後のスキャン画像と補正前のスキャン画像を、時分割により又は転送データ幅の拡張によりリアルタイムで情報処理部１２９に転送する（ステップ１８１１）。情報処理部１２９は、情報伝達装置１３５を通じ、フィルタ生成ＧＵＩ１６０１の補正前画像用窓１６１０と補正後画像用窓１６１１に、補正前のスキャン画像と補正後のスキャン画像をリアルタイムで表示する。

この結果、操作者は、低速スキャン（帯域制限を受けない速度のスキャン）で取得された画像１６０９と、高速スキャン（帯域制限を受ける速度のスキャン）で取得された画像であってフィルタ補正前の画像１６１０とフィルタ補正後の画像１６１１とを同一画面上で参照することができる。かくして、補正フィルタによる補正の効果の確認が可能になる。生成された補正フィルタの保存と該当するユーザーテーブル６０１の置換を操作者が希望する場合、操作者は、フィルタ名称１６１３にフィルタ名を記入し、フィルタ保存ボタン１６１４をクリックすれば良い。

操作者がもう一度始めから補正フィルタの生成のやり直しが必要と判断した場合、操作者は再生成ボタン１６１５をクリックする。このクリック入力を検出した全体制御部４０２は、処理ステップをステップ１８０２に戻す（ステップ１８１２）。これに対し、操作者が生成された補正フィルタを保存することなくフィルタ生成処理を終了したい場合、操作者はキャンセルボタン１６１６をクリックする（ステップ１８１２）。このクリック入力を検出した全体制御部４０２は、ステップ１８１３をスキップしてステップ１８１４に進む。これに対し、操作者がフィルタ保存が必要と判断した場合、操作者はフィルタ保存ボタン１６１４をクリックする。このクリック入力を検出した全体制御部４０２は、生成した補正フィルタを画像処理部１２４内のメモリ又は情報処理部１２９内のメモリ１３１に保存する。また、全体制御部４０２は、ユーザーテーブル６０１の該当する項番No.のフィルタの全項目を生成した補正フィルタの情報に置換する（ステップ１８１３）。

その後、更新処理部１２８はスキャン動作を停止させ（ステップ１８１４）、フィルタの生成処理を終了する（ステップ１８１５）。この際、フィルタ生成ＧＵＩ１６０１の表示欄１６１２には、現在使用されている検出器、増幅回路、走査速度の情報が表示される。

前述の説明では、ステップ１８１１において動画像を画面表示する場合について説明したが、取得画像のリアルタイム転送が困難な場合には静止画像を表示しても良い。

閉じるボタン１６１７がクリックされると、他のＧＵＩの場合と同様、現在のＧＵＩ、すなわちフィルタ生成ＧＵＩ１６０１が閉じられる。

（まとめ）
以上説明したように、本形態例に係る走査型電子顕微鏡には、補正フィルタの新規作成機能が搭載されるため、常に最適な補正フィルタを用いて画像を復元することができる。

また、本形態例に係る走査型電子顕微鏡の場合にも、各種のＧＵＩを用意したことにより、操作者による補正フィルタの管理を容易にすることができる。特に、補正フィルタの適用前後の画像を、帯域制限を受けない低速スキャンの画像と共に同一画面上で参照できることにより、作成した補正フィルタの効果を確認することができる。

＜形態例４：他の形態例＞
（１）前述した形態例１、２及び３においては、１フレーム分の多数のラインについて補正フィルタを作成し、当該ラインの数だけ存在するフィルタを内部で自動平均し、１つの補正フィルタを作成することを想定している。しかしながら、補正フィルタの作成方法は、これに限らない。例えば１フレーム中の１ラインの情報だけで１つの補正フィルタを作成しても良い。また、奇数ラインの情報だけでフィルタを作成し、それらライン数分のフィルタを平均化して１つの補正フィルタを生成しても良い。実際、選択されたライン中に、該観察試料に含まれる全ての周波数帯域が含まれる場合には、１ラインの情報のみで１つの補正フィルタを生成しても良い。補正方法の生成方法は、補正フィルタの信頼性（観察試料の周波数帯域の構造分布）、補正フィルタ算出時のスループット等を検討し、最適な手法を選択すれば良い。

（２）フィルタ生成ＧＵＩ１６０１（図１６）は、ユーザーテーブル用操作画面ＧＵＩ１３０１（図１３）上の新規作成ボタン１３０６のクリック操作を通じて呼出し可能としても良い。

（３）ユーザーテーブル用操作画面ＧＵＩ１３０１（図１３）上のフィルタ読込みボタン１３０７がクリック操作された場合に、更新処理部１２８が、情報処理部１２９を通じて外部接続されている不図示の外部記憶媒体から補正フィルタを読み込み、内部メモリに格納するように構成しても良い。

（４）ユーザーテーブル用操作画面ＧＵＩ１３０１（図１３）上のフィルタ書出しボタン１３０９がクリック操作された場合に、更新処理部１２８が、情報処理部１２９に外部接続された不図示の外部記憶媒体に対し、内部メモリに格納されている補正フィルタを転送するように構成しても良い。

（５）本願明細書に係る画像復元機能は、検出器からデジタル画像処理までの経路上（主に検出器及び増幅器）における伝達関数に基づく画像劣化を復元するものである点と、伝達関数の応答が収束できない走査速度（帯域制限を受ける走査速度）のスキャン画像から応答が収束できる走査速度（帯域制限を受けない走査速度）のスキャン画像を復元する点で特許文献１と異なっている。

なお、特許文献１には、撮影条件及び試料情報から劣化関数を生成し、該関数を撮影画像に適用後、復元された画像の程度により劣化関数を再度修正し、再度の画像復元を実行するような劣化関数の更新処理方法を開示する。これに対し、本願明細書に係る画像復元機能は、伝達関数の経年劣化に伴い変化する補正フィルタのパラメータを最適な値に更新する処理手法に関するものである点で特許文献１の手法とは異なっている。また、本明細書に係る画像復元機能は、前述したように取得時のスキャン速度が異なる２枚の画像より劣化関数を求めて画像復元を行う点で特許文献１の手法とは異なっている。また、本明細書に係る画像復元機能は、補正フィルタの一括更新やリアルタイム更新といった更新処理に関する点で特許文献１の手法とは異なっている。

（６）形態例に係る荷電粒子線装置には、補正フィルタの管理用テーブルとして、デフォルトテーブルとユーザーテーブルの２種類が用意されている。前述の通り、デフォルト補正フィルタは、デフォルトテーブルで管理されており、ユーザーが作成したユーザー補正フィルタは、ユーザーテーブルで管理されている。

デフォルト補正フィルタは、工場出荷時のデフォルトの補正フィルタと当該フィルタを更新して作成した補正フィルタを指している。工場出荷時のデフォルト補正フィルタは、ユーザーが削除することができない。一方、ユーザー補正フィルタとは、ユーザーが作成したフィルタと当該フィルタを更新した補正フィルタを示している。

高速スキャンが適用される通常の試料観察では、これら２つのフィルタテーブルのどちらを適用するかをユーザーが選択することができる。例えばメイン操作画面ＧＵＩ８０１（図８）に表示された適用フィルタテーブル欄８０６のチェックボタンの選択を通じて切り換えることができる。

この機能の実現のため、更新処理部１２８は、適用フィルタテーブル欄８０６のチェックボタンを監視している。更新処理部１２８は、チェックボタンの切換えを検知すると、選択されたテーブル、検出器、増幅回路、走査速度の組合せに該当する補正フィルタを、フィルタリング部１２６に即時適用する。

現在適用されているテーブルの種類と補正フィルタの内容は、メイン操作画面ＧＵＩ８０１の適用中フィルタ名称表示欄８０２及び８０５の表示を通じて容易に確認することができる。

なお、操作者がユーザーテーブルを選択している場合において、ユーザーテーブルに現在のシステム構成に該当するスキャンの組合せ（検出器、増幅回路、走査速度）の補正フィルタが存在しない場合には、デフォルトテーブルからデフォルト補正フィルタが情報処理部１２９等を通じて自動的に呼出され適用されるようにしても良い。

（７）各テーブルは、下記の手順で一括して設定しても良い。まず、メイン操作画面ＧＵＩ８０１のフィルタ設定窓８０７のうちテーブル設定欄８０９を操作者がクリックする。すると、テーブル設定ＧＵＩ１５０１（図１５）が画面上に呼出される。まず、操作者は、テーブル選択欄１５０２に対するチェック操作により、設定したいテーブルを選択する。この選択は情報処理部１２９を通じて画像処理部１２４に与えられる。以下の操作入力についても同様である。

次に、操作者は、組合せパターン欄１５０３内の検出器、増幅回路、走査速度の各プルダウンを操作し、設定したい組合せを選択する。更新処理部１２８は、テーブル選択欄１５０２と組合せパターン欄１５０３を常に監視している。更新処理部１２８は、選択された検出器と増幅回路が検出信号の経路になるように増幅器切換え回路１２２を制御する。また、更新処理部１２８は、選択された走査速度となるように偏向制御部１３３を制御する。

この後、更新処理部１２８は、操作者によって選択されたテーブルから該当する補正フィルタを内部メモリ４０６又は情報処理部メモリ１３１から呼出し、フィルタリング部１２６に設定する。

次に、更新処理部１２８は、組合せパターン欄１５０３で設定された走査速度によるスキャン動作を開始させる。この際、更新処理部１２８は、既存の補正フィルタによるスキャン画像を既存補正画像窓１５０５に表示すると共に、設定フィルタ名称欄１５０４に対応する補正フィルタの名称を表示する。

同時に、更新処理部１２８は、テーブル選択欄１５０２で選択されたテーブルにおいて過去に作成された又は更新された補正フィルタであって、組合せパターン欄１５０３で設定された組合せパターンと検出器、増幅回路、走査速度が一致する補正パターンを、内部メモリ４０６又は情報処理部１２９のメモリ１３１から全て読み出し、リスト表示窓１５０９に一覧表示する。

図１５においては、現在設定されているフィルタを濃いハッチングで示している。なお、現在設定されているフィルタの表示色や輝度を、他のフィルタと違う色や輝度で表現しても良い。

また、操作者は、常に、トラックボール、ジョイスティック、パネルその他の情報入力装置１３４を用いた操作入力、不図示のＧＵＩ上のボタン操作等を通じ、通常観察時と同様のスキャン画像の調整が可能である。

次に、操作者は、リスト表示窓１５０９に一覧表示されている補正フィルタのうちの１つを選択し（例えばチェックボタン１５０８により選択し）、表示ボタン１５１０をクリックする。すると、更新処理部１２８は、情報処理部１２９に該スキャン画像をキャプチャさせ、既存補正画像窓１５０５に静止画として表示させる。

次に、更新処理部１２８は、チェックボタン１５０８で選択されている補正フィルタをフィルタリング部１２６に設定し、１フレームスキャンを開始させる。スキャンが停止すると、更新処理部１２８は、情報処理部１２９を通じ、新規補正画像窓１５０７に該スキャンのキャプチャ画像を表示させると共に、設定フィルタ名称欄１５０６に対応する補正フィルタの名称を表示する。

この結果、テーブル設定ＧＵＩ１５０１の画像表示窓１５０５には、１５０２、１５０３の設定内容に該当するテーブルに登録されているフィルタにより補正されたスキャン画像が、画像表示窓１５０７には、１５０９にて選択したフィルタにより補正されたスキャン画像が、左右に並んで表示される。操作者は、これら２つの画像を画面上で比較し、補正の効果を判断する。また、この判断結果に基づいて、操作者は、現在のテーブルに設定されている補正フィルタを、リスト表示窓１５０９にて選択された補正フィルタで置換するか否かを判断する。ここで、置換が必要であると操作者が判断した場合、操作者は置換えボタン１５１１をクリックする。これにより、新規に選択された補正フィルタでテーブルが置換される。これに対し、別の補正フィルタの機能を確認したいと操作者が判断した場合、操作者はチェックボタン１５０８で他の補正フィルタを選択し、表示ボタン１５１０をクリックする。

なお、操作者がキャンセルボタン１５１２をクリックすると、テーブル選択欄１５０２の選択段階に戻る。操作者が閉じるボタン１５１３をクリックすると、本処理を終了し、メイン操作画面ＧＵＩ８０１に戻る。

このように、テーブル設定ＧＵＩ１５０１を用いることにより、多数存在する補正フィルタの中からフィルタの機能を画面上で確認しながら容易にテーブルを構築することができる。

なお、以上の説明では、スキャン画像の比較に静止画を用いているが、フィルタリング部１２６を２チャンネル用意しても良い。この場合、一方のフィルタリング部１２６にテーブル登録されている既存補正フィルタを設定し、他方のフィルタリング部１２６に新規選択補正フィルタを設定し、その上で、画像処理部１２４の出力部から、これら２チャンネルの情報を時分割又は転送データ幅の拡張により同時に出力するようにすれば、情報処理部１２９にスキャン画像をリアルタイム表示させることができる。この場合、動画によるスキャン画像の比較が可能になる。

（８）前述の形態例において、画像処理部１２４は、基本的にソフトウェア処理を通じて各機能を実現するが、各機能をハードウェアにより実現しても良い。また、画像処理部１２４の処理機能を、情報処理部１２９のＣＰＵ１３０のソフトウェア処理を通じて実現しても良い。

（９）前述の形態例においては、基本的にＧＵＩ画面上に配置された各種のボタンをクリックすることにより命令を発行する場合について説明したが、コマンドの直接入力を通じて命令を発行しても良い。

（１０）前述の形態例においては、本発明を、シュノーケルレンズ型のＳＥＭに適用する場合について説明した。しかしながら、本発明は、アウトレンズ型のＳＥＭ、インレンズ型のＳＥＭといった、その他形態型のＳＥＭにも勿論適用することができる。また、本発明は、ＳＥＭに限らず、走査透過型電子顕微鏡（STEM: Scanning Transmission Electron Microscopy）にも応用できる。また、本発明は、荷電粒子がイオンであるフォーカスイオンビーム（FIB: Focused Ion Beam）加工装置にも応用できる。

（１１）補正フィルタを適用する前のスキャン画像と補正フィルタを適用した後のスキャン画像を並列して表示する画面は、補正フィルタの効果を確認したい場合に何時でも表示できるようにしても良い。

（１２）本発明は上述した実施例に限定されるものでなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成を追加、削除又は置換することも可能である。

また、上述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路その他のハードウェアとして実現しても良い。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することにより実現しても良い。すなわち、ソフトウェアとして実現しても良い。各機能を実現するプログラム、テーブル、フィルタ等の情報は、メモリやハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記憶装置、ICカード、SDカード、DVD等の記憶媒体に格納することができる。

また、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示すものであり、製品上必要な全ての制御線や情報線を表すものでない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。

１０１：真空カラム
１０２：電子銃
１０３：電子ビーム
１０４：集束レンズ
１０５：偏向コイル
１０６：対物レンズ
１０７：試料
１０８：試料台
１０９：参照試料
１１０〜１１２：検出器
１１３〜１２１：増幅器
１２２：増幅器切換え回路
１２３：ＡＤＣ
１２４：画像処理部
１２５：フレームメモリ
１２６：フィルタリング部
１２７：フィルタ生成部
１２８：更新処理部
１２９：情報処理部
１３０：ＣＰＵ
１３１：メモリ
１３２：ステージ制御部
１３３：偏向制御部
１３４：情報入力装置
１３５：情報伝達装置

Claims (10)

1. 荷電粒子線装置において、
   荷電粒子線を発生する荷電粒子線源と、
   荷電粒子線の照射により試料から発生する二次信号を検出する手段と、
   前記二次信号を電気信号に変換する手段と、
   前記電気信号の信号振幅を増幅する手段と、
   前記荷電粒子線の走査速度を制御する手段と、
   電気信号経路の帯域制限を受ける速度で前記荷電粒子線を走査する場合に取得される第１の電気信号と、電気信号経路の帯域制限を受けない速度で前記荷電粒子線を走査する場合に取得される第２の電気信号との間で劣化関数を算出する手段と、
   前記劣化関数の逆関数を補正フィルタとして算出する手段と、
   前記補正フィルタを前記第１の電気信号に適用して前記第２の電気信号を生成する手段と、
   前記補正フィルタを更新する手段と
   を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
2. 請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
   前記電気信号の振幅をグレースケール画像データの濃度値に変換する手段と、
   前記グレースケール画像データに対応する画像を表示画面に表示する手段とを有し、
   前記第２の電気信号を生成する手段は、前記第１の電気信号を変換したグレースケール画像データを画像処理し、前記第２の電気信号に対応するグレースケール画像データを生成する
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
3. 請求項１又は２に記載の荷電粒子線装置において、
   前記補正フィルタを更新する手段は、全ての補正フィルタを一括して更新する機能を有する
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
4. 請求項１又は２に記載の荷電粒子線装置において、
   前記補正フィルタを更新する手段は、任意に選択された１つ又は複数の補正フィルタを選択的に更新する機能を有する
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
5. 請求項１又は２に記載の荷電粒子線装置において、
   前記補正フィルタを更新する手段は、試料観察のバックグラウンドにおいて、使用中の補正フィルタを更新する機能を有する
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
6. 請求項１又は２に記載の荷電粒子線装置において、
   試料観察時に、使用中の補正フィルタを識別する情報を操作者に通知する手段を有する
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
7. 請求項１又は２に記載の荷電粒子線装置において、
   前記補正フィルタをテーブル管理する手段を有する
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
8. 請求項１又は２に記載の荷電粒子線装置は、
   情報処理装置を介して外部接続された記憶媒体に補正フィルタを転送及び又は入力する手段を有する
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
9. 請求項２に記載の荷電粒子線装置において、
   操作入力に従い、補正フィルタを適用する前の画像と補正フィルタを適用した後の画像を表示画面上に表示する手段を有する
   ことを特徴とする荷電粒子線装置。
10. 荷電粒子線装置における検出信号の補正方法において、
    荷電粒子線源から荷電粒子線を発生する処理と、
    荷電粒子線の照射により試料から発生する二次信号を検出する処理と、
    前記二次信号を電気信号に変換する処理と、
    前記電気信号の信号振幅を増幅する処理と、
    前記荷電粒子線の走査速度を制御する処理と、
    電気信号経路の帯域制限を受ける速度で前記荷電粒子線を走査する場合に取得される第１の電気信号と、電気信号経路の帯域制限を受けない速度で前記荷電粒子線を走査する場合に取得される第２の電気信号との間で劣化関数を算出する処理と、
    前記劣化関数の逆関数を補正フィルタとして算出する処理と、
    前記補正フィルタを前記第１の電気信号に適用して前記第２の電気信号を生成する処理と、
    前記補正フィルタを更新する処理と
    を有することを特徴とする荷電粒子線装置における検出信号の補正方法。

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