JPH0616398B2

JPH0616398B2 - 電子顕微鏡のデフオ−カス量測定方法

Info

Publication number: JPH0616398B2
Application number: JP59260517A
Authority: JP
Inventors: 信文森; 雄一細井; 健治高橋; 諄二宮原
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1984-12-10
Filing date: 1984-12-10
Publication date: 1994-03-02
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: JPS61138439A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の分野）本発明は電子顕微鏡のデフォーカス量測定方法に関する
ものであり、特に詳細には蓄積性螢光体シート等の２次
元センサに電子顕微鏡像を高感度で記録し、この２次元
センサに光照射あるいは加熱を行なって光を放出させ、
この光を光電的に読み取って得た画像信号を利用して演
算により正確なデフォーカス量を求めるようにした電子
顕微鏡のデフォーカス量測定方法に関するものである。

（発明の技術的背景および先行技術）従来より、試料を透過させて電子線を電界あるいは磁界
によって屈折させて、試料の拡大像を得る電子顕微鏡が
公知となっている。周知のようにこの電子顕微鏡におい
ては、試料を透過した電子線により対物レンズの後焦平
面に試料の回折パターンが形成され、その回折線が再び
干渉して試料の拡大像が形成されるようになっている。
したがって投影レンズにより上記拡大像を投影すれば試
料の拡大像（散乱像）が観察され、また上記後焦平面を
投影すれば拡大された試料の回折パターンが観察され
る。なお対物レンズと投影レンズとの間に中間レンズを
配置しておけば、この中間レンズの焦点距離調節によ
り、上述の拡大像（散乱像）あるいは回折パターンが随
意に得られる。

上述のようにして形成される拡大像あるいは回折パター
ン（以下、一括して透過電子線像と称する）は一般に、
投影レンズの結像面に写真フィルムを配して透過電子線
像を露光させたり、あるいはイメージインテンシファイ
アを配して透過電子線像を増幅投影させる。このように
電子顕微鏡像（回折パターンあるいは拡大散乱像）を記
録材料に記録したり、表示装置に表示する際には当然、
該顕微鏡像のピントを正しく合わせることが必要であ
る。従来このピント合わせは一般に、電子顕微鏡像を螢
光スクリーンに投影し、この螢光スクリーンに表示され
た電子顕微鏡像を観察しながらデフォーカス量が小さく
なるようにピント合わせツマミを操作する、あるいは上
記イメージインテンシファイアに投影された電子顕微鏡
像をテレビカメラで撮影してＣＲＴ等のディスプレイに
表示し、この表示画像を観察しながらデフォーカス量が
小さくなるようにピント合わせツマミを操作する、等の
方法によってなされてきた。

しかし上記螢光スクリーンにおいて螢光を発生させてデ
フォーカス量測定用画像を表示するには、比較的多量の
電子線を照射しなければならず、電子線により試料が損
傷を受けやすい。また上記イメージインテンシファイア
を用いる場合、画像の鮮鋭度が低い上、画像に歪みが生
じやすく、ピント合わせ用画像が観察しづらいという問
題がある。さらに上述のように電子顕微鏡像を観察しな
がらマニュアル操作でピントを合わせるには、ある程度
の熟練が必要で、また少なからぬ時間を要する。また、
電子顕微鏡像を写真フィルムに記録し、現像処理して得
た画像に基づいて、フリンジの大きさを求めたり、前記
画像を光学的にフーリエ変換したりして、デフォーカス
量を測定することも知られているが、これらの方法によ
るときは、現像処理や光学系などが必要になり、煩雑で
あるという問題があった。

（発明の目的）本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであ
り、ピント合わせのために試料に照射する電子線量を低
減可能で、誰でも簡単かつ迅速に電子顕微鏡のデフォー
カス量を求めることができる方法を提供することを目的
とするものである。

（発明の構成）本発明の電子顕微鏡のデフォーカス量測定方法は、電子
線エネルギーを蓄積する蓄積性螢光体シート記録した
後、上記真空状態を維持したまま蓄積螢光体シートを励
起光で走査して蓄積されたエネルギーを光として放出さ
せ、この放出光を光電的に検出して画像信号を得、この
画像信号に基づいてデフォーカス量を演算することを特
徴とするものである。

上記蓄積性螢光体シートを構成する材料として具体的に
は、例えば特開昭５５−１２４２９号、同５５−１１６
３４０号、同５５−１６３４７２号、同５６−１１３９
５号、同５６−１０４６４５号公報等に示される蓄積性
螢光体が特に好適に用いられうる。すなわち、ある種の
螢光体に電子線等の放射線の照射するとこの放射線のエ
ネルギーの一部がその螢光体中に蓄積され、その後その
螢光体に可視光等の励起光を照射すると、蓄積されたエ
ネルギーに応じて螢光体が螢光（輝尽発光）を示す。こ
のような性質を示す螢光体を蓄積性螢光体という。

蓄積性螢光体シートは、通常は支持体とこの支持体上に
積層された螢光体層とからなる。蓄積性螢光体層は蓄積
性螢光体を適当な結合剤中に分散させて形成したもので
あるが、この螢光体層が自己支持性である場合、それ自
体で蓄積性螢光体シートとなりうる。

電子顕微鏡の結像面に上記蓄積性螢光体シートを配置し
て、該シートに透過電子線による電子顕微鏡像を蓄積記
録したならば、このシートを可視光等の励起光で走査し
て螢光を生ぜしめ、この螢光を光電的に読み取れば、透
過電子線像に対応する電気的画像信号が得られる。

上記のようにして得られた画像信号に基づいてデフォー
カス量を求める演算方法としては、例えばフレネル回折
の幅δを示す次式を演算してデフォーカス量Δｆを求める方法が採用でき
る。

また対物レンズのシェルツァーフォーカスに電子顕微鏡
像を結蔵させる場合には、電子顕微鏡固有のシェルツァ
ーフォーカスを予め求めておき、画像観察に支障の無いように試料表
面にカーボン、シリコン等のアモルファス物質を僅かに
蒸着し、得られた電子顕微鏡の画像信号をフーリエ変換
して、上記カーボンによるリングパターンの半径ｒを求
め、次式Ｚ＝ｎ／λＭ²ｒ²＋Ｃｓλ²Ｍ²ｒ²／２…（３）ｎ：低角側からのリングの次数Ｍ：倍率によりデフォーカス量Ｚを求めた上で、シェルツァーフ
ォーカスからのデフォーカス量Δｆ′＝Ｚ−Ｚ_０を演算
する方法が採用できる。

各電子顕微鏡においては、対物レンズの焦点距離は与え
られる電場量に一義的に対応しているから、予めこの対
応を調べておき、上述のようにして求められるデフォー
カス量ΔｆあるいはΔｆ′に応じて対物レンズの電場量
を設定すれば、このデフォーカス量ΔｆあるいはΔｆ′
が解消するように対物レンズの焦点距離が設定され、電
子顕微鏡像のピントが正確に合う。そして対物レンズの
電場調整手段を、上記デフォーカス量ΔｆあるいはΔ
ｆ′に基づいた制御信号によって制御すれば、このデフ
ォーカス量ΔｆあるいはΔｆ′が解消されるように自動
的にピント合わせを行なうこともできる。

上記リングパターンの半径ｒは、例えば画像濃度をリン
グパターンの円周方向に積分し、半径方向の濃度分布ヒ
ストグラムを求め、そこで最小値をとる点をリングパタ
ーンの中心から距離ｒの点と判断する、等の方法により
演算で求められうる。

本発明の電子顕微鏡のデフォーカス量測定方法において
は、蓄積性螢光体シートに電子顕微鏡像を蓄積記録する
ようにしたから、電子顕微鏡像を高感度で記録すること
が可能になり、したがって電子顕微鏡の電子線露光線を
低減でき、試料の損傷を少なくすることができる。

また本発明方法においては、上記蓄積螢光体シートから
読み取った画像を信号に基づいて演算でデフォーカス量
を求めるようにしているから、短時間のうちに正確にデ
フォーカス量が分かり、ピント合わせが迅速かつ簡単に
行なわれうる。

本発明において利用される蓄積性螢光体例としては、米国特許第３，８５９，５２７号明細書に記載されてい
るＳｒＳ：Ｃｅ，Ｓｍ、ＳｒＳ：Ｅｕ，Ｓｍ、Ｔｈ
ｏ_２：Ｅｒ、およびＬａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ，Ｓｍなどの組
成式で表わされる螢光体、特開昭５５−１２１４２号公報に記載されているＺｎ
Ｓ：Ｃｕ，Ｐｂ、ＢａＯ・ｘＡｌ_２Ｏ_３：Ｅｕ［ただ
し、０．８≦ｘ≦１０］、および、Ｍ²⁺Ｏ・ｘＳｉ
Ｏ_２：Ａ［ただし、Ｍ²⁺はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ｃ
ｄ、またはＢａであり、ＡはＣｅ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｔｍ、
Ｐｂ、Ｔｌ、Ｂｉ、またはＭｎであり、ｘは、０．５≦
ｘ≦２．５である］などの組成式で表わされる螢光体、特開昭５５−１２１４３号公報に記載されている（Ｂａ
_1-x-y,Ｍｇｘ，Ｃａｙ）ＦＸ：ａＥｕ₂₊［ただし、Ｘは
ＣｌおよびＢｒのうちの少なくとも一つで、Ｘおよびｙ
は、０＜ｘ＋ｙ≦０．６、かつｘｙ≠０であり、ａは、
１０^-6≦ａ≦５×１０^-2である］の組成式で表わされる
螢光体、特開昭５５−１２１４４号公報に記載されているＬｎＯ
Ｘ：ＸＡ［ただし、ＬｎはＬａ、Ｙ、Ｇｄ、およびＬｕ
のうちの少なくとも一つ、ＸはＣｌおよびＢｒのうちの
少なくとも一つ、ＡはＣｅおよびＴｂのうちの少なくと
も一つ、そして、ｘは、０＜ｘ０．１である。］の組成
式で表わされる螢光体、特開昭５５−１２１４５号公報に記載されている（Ｂａ
_1-x，Ｍ^II _x］ＦＸ：ｙＡ［ただし、Ｍ^IIはＭｇ、Ｃａ、
Ｓｒ、Ｚｎ、およびＣｄのうちの少なくとも一つ、Ｘは
Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩのうちの少なくとも一つ、ＡはＥ
ｕ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｈｏ、Ｎｄ、Ｙ
ｂ、およびＥｒのうちの少なくとも一つ、そしてｘは、
０≦ｘ≦０．６、ｙは、０≦ｙ≦０．２である］の組成
式で表わされる螢光体、特開昭５５−１６００７８号公報に記載されているＭ^II
ＦＸ・ｘＡ：ｙＬｎ［ただし、Ｍ^IIはＢａ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｍｇ、Ｚｎ、およびＣｄのうちの少なくとも一種、
ＡはＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｚｎ
Ｏ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｏ_３、
ＳｉＯ_２、ＴｌＯ_２、ＺｒＯ_２、ＧｅＯ_２、ＳｎＯ_２、
Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、およびＴｈＯ_２のうちの少な
くとも一種、ＬｎはＥｕ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐ
ｒ、Ｈｏ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｓｍ、およびＧｄのうち
の少なくとも一種、ＸはＣｌ、Ｂｒ、およびＩのうちの
少なくとも一種であり、ｘおよびｙはそれぞれ５×１０
^-5≦ｘ≦０．５、および０＜ｙ≦０．２である］の組成
式で表わされる螢光体、特開昭５６−１１６７７７号公報に記載されている（Ｂ
ａ_1-x，Ｍ^II _x）Ｆ_２・ａＢａＸ_２：ｙＥｕ、ｚＡ［ただ
し、Ｍ^IIはベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ス
トロンチウム、亜鉛、およびカドミウムのうちの少なく
も一種、Ｘは塩素、臭素、および沃素のうちの少なくと
も一種、Ａはジルコニウムおよびスカンジウムのうちの
少なくとも一種であり、ａ、ｘ、ｙ、およびｚはそれぞ
れ０．５≦ａ≦１．２５、０≦ｘ≦１、１０^-6≦ｙ≦２
×１０^-1、および０＜ｚ≦１０^-2である］の組成式で表
わされる螢光体、特開昭５７−２３６７３号公報に記載されている（Ｂａ
_1-x，Ｍ^II _x）Ｆ_２・ａＢａＸ_２：ｙＥｕ、ｚＡ［ただ
し、Ｍ^IIはベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ス
トロンチウム、亜鉛、およびカドミウムのうちの少なく
も一種、Ｘは塩素、臭素、および沃素のうちの少なくと
も一種であり、ａ、ｘ、ｙ、及びｚはそれぞれ０．５≦
ａ≦１．２５、０≦ｘ≦１、１０^-6≦ｙ≦２×１０^-1、
および０＜ｚ≦１０^-2である］の組成式で表わされる螢
光体、特開昭５７−２３６７５号公報に記載されている（Ｂａ
_1-x，Ｍ^II _x）Ｆ_２・ａＢａＸ_２：ｙＥｕ、ｚＡ［ただ
し、Ｍ^IIはベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ス
トロンチウム、亜鉛、およびカドミウムのうちの少なく
も一種、Ｘは塩素、臭素、および沃素のうちの少なくと
も一種、Ａは砒素および硅素のうちの少なくとも一種で
あり、ａ、ｘ、ｙ、およびｚはそれぞれ０．５≦ａ≦
１．２５、０≦ｘ≦１、１０^-6≦ｙ≦２×１０^-1、およ
び０＜ｚ≦１０^-2である］の組成式で表わされる螢光
体、特開昭５８−２０６６７８号公報に記載されている（Ｂ
ａ_1-x，Ｍ_x/2Ｌ_x/2ＦＸ：ｙＥｕ²⁺［ただし、Ｍは、Ｌ
ｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓからなる群より選ばれ
る少なくとも一種のアルカリ金属を表わし；Ｌは、Ｓ
ｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ａｌ、Ｇ
ａ、Ｉｎ、およびＴｌからなる群より選ばれる少なくと
も一種の三価金属を表わし；Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、および
Ｉからなる群よい選ばれる少なくとも一種のハロゲンを
表わし；そして、ｘは１０^-2≦ｘ≦０．５、ｙは０≦ｙ
≦０．１である］組成式で表わされる螢光体、特開昭５９−２７９８０号公報に記載されているＢａＦ
Ｘ・ｘＡ：ｙＥｕ²⁺［ただし、Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒおよび
Ｉからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲンで
あり；Ａは、テトラフルオロホウ酸化合物の焼成物であ
り；そして、ｘは１０^-6≦ｘ≦０．１、ｙは０≦ｙ≦
０．１である］の組成式で表わされる螢光体、特開昭５９−４７２８９号公報に記載されているＢａＦ
Ｘ・ｘＡ：ｙＥｕ²⁺［ただし、Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、およ
びＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲン
であり；Ａは、ヘキサフルオロケイ酸、ヘキサフルオロ
チタン酸およびヘキサフルオロジルコニウム酸の一価も
しくは二価金属の塩からなるヘキサフルオロ化合物群よ
り選ばれる少なくとも一種の化合物の焼成物であり；そ
して、ｘは１０^-6≦ｘ≦０．１、ｙは０≦ｙ≦０．１で
ある］の組成式で表わされる螢光体、特開昭５９−５６４７９号公報に記載されているＢａＦ
Ｘ・ｘＮａＸ′；ａＥｕ²⁺［ただし、ＸおよびＸ′は、
それぞれＣｌ、Ｂｒ、およびＩのうちの少なくとも一種
であり、ｘおよびａはそれぞれ０＜ｘ≦２、および０＜
ａ≦０．２である］の組成式で表わされる螢光体、特開昭５９−５６４８０号公報に記載されているＭ^IIＦ
Ｘ・ｘＮａＸ′：ｙＥｕ^２＋：ｚＡ［ただし、Ｍ^IIは、
Ｂａ、Ｓｒ、およびＣａからなる群より選ばれる少なく
とも一種のアルカリ土類金属であり；ＸおよびＸ′は、
それぞれＣｌ、Ｂｒ、およびＩからなる群より選ばれる
少なくとも一種のハロゲンであり；Ａは、Ｖ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＮｉより選ばれる少なくとも一
種の遷移金属であり；そして、ｘは０＜ｘ≦２、ｙは０
＜ｙ＜≦０．２、およびｚは０＜ｚ≦１０^-2である］の
組成式で表わされる螢光体、本出願人による特開昭５９−７５２００号公報に記載さ
れているＭ^IIＦＸ・ａＭ^ＩＸ′・ｂＭ′^IIＸ″_２・ＣＭ
^IIIＸ_３・ｘＡ：ｙＥｕ^２＋［ただし、Ｍ^IIはＢａ、
Ｓｒ、およびＣａからなる群より選ばれる少なくとも一
種のアルカリ土類金属であり、；Ｍ^ＩはＬｉ、Ｎａ、
Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓからなる群より選ばれる少なくと
も一種のアルカリ金属であり、Ｍ′^IIはＢｅおよびＭｇ
からなる群より選ばれる少なくとも一種の二価金属であ
り；Ｍ^IIIはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、およびＴｌからなる群
より選ばれる少なくとも一種の三価金属であり；Ａは金
属酸化物であり；ＸはＣｌ、Ｂｒ、およびＩからなる群
より選ばれる少なくとも一種のハロゲンであり；Ｘ′、
Ｘ″、およびＸは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩからな
る群より選ばれる少なくとも一種のハロゲンであり；そ
して、ａは０≦ａ２、ｂは、０≦ｂ≦１０^-2、ｃは０≦
ｃ≦１０^-2、かつａ＋ｂ＋ｃ≦１０^-6であり；ｘは０＜
ｘ≦０．５、ｙ＜ｙ≦０．２である］の組成式で表わさ
れる螢光体、特願昭５８−１９３１６１号明細書に記載されたＭ^IIＸ_２・ａＭ^IIＸ′_２：ｘＥｕ［ただし、Ｍ^IIはＢａ、ＳｒおよびＣａからなる群より
選ばれる少なくとも一種のアルカリ土類金属であり；Ｘ
およびＸ′はＣｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選ばれ
る少なくとも一種のハロゲンであって、かつＸ≠Ｘ′で
あり；そしてａは０．１≦ａ≦１０．０の範囲の数値で
あり、ｘは０＜ｘ≦０．２の範囲の数値である］なる組
成式で表わされる螢光体、などを挙げることができる。

ただし、本発明に用いられる蓄積性螢光体は上述の螢光
体に限られるものではなく、電子線を照射したのちに励
起光を照射した場合に、輝尽性発光を示す螢光体であれ
ばいかなるものであってもよい。

蓄積性螢光体シートは保護層や、光反射性もしくは光吸
収性の下引層を有していてもよく、またその螢光体層は
特開昭５５−１６３５００号公報に開示されているよう
に顔料又は染料で着色されていてもよい。

（実施態様）以下、図面を参照して本発明の実施態様を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の第１実施例態様方法を実施する電子
顕微鏡像記録再生装置の大略を示すものである。この電
子顕微鏡像記録再生装置は、通常の電子顕微鏡１の鏡体
部１ａの下部に、少なくとも電子顕微鏡の露光時（記録
時）は電子線像の結像面と同一の真空系に属するように
配置された２次元センサとしての蓄積性螢光体シート１
０、このシート１０を真空状態に置いたまま励起光で走
査する励起手段、および前記シート１０から放出される
輝尽発光光を光電的に検出する検出手段からなる記録・
読取部１ｂを設けてなるものである。この鏡体部１ａ及
び記録・読取部１ｂの一部（図中ハッチングで示した枠
の内部）は、電子顕微鏡の稼働中、周知の手段によって
真空状態に保持される。

鏡体部１ａは、一様の速度の電子線２を射出する電子銃
３と、電子線２を試料面に絞り込む磁気レンズ、静電レ
ンズ等からなる少なくとも１コの集束レンズ４と、試料
台５と、上記集束レンズ４と同様の対物レンズ６と、投
影レンズ７とを有してなる。試料台５上に載置された試
料８を透過した電子線２は上記対物レンズ６により屈折
され、該試料８の拡大散乱像８ａを形成する。この拡大
散乱像８ａは投影レンズ７により、結像面９に結像投影
される（図中の８ｂ）。

一方、記録・読取部１ｂは、円筒形の駆動ローラ１０１
と同じく円筒形の従動ローラ１０２に掛けわたしたエン
ドレスベルト状の蓄積性螢光体シート１０、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザ、半導体レーザ等の励起光線１１とのこの励起光
源１１から射出される励起光ビーム１１ａをシート１０
の軸方向に偏向させるガルバノーメータミラー等の光偏
向器１２とからなる励起手段、及び励起光ビーム１１ａ
によってシート１０から放出される輝尽発光光を集光す
る集光体１４の射出端面に設けられ、上記輝尽発光光
を、励起光を取り除くフィルタを介して受光し、光電変
換して電気信号に変えるフォトマル等の光電変換器１５
からなる検出手段を有している。蓄積性螢光体シート１
０は可撓性に富むエンドレスベルト状の支持体の表面
に、前述のような蓄積性螢光体の層を積層して形成され
たものである。このシート１０は駆動ローラ１０１と従
動ローラ１０２の間に掛けわたされ、駆動装置（図示せ
ず）によて回転される駆動ローラ１０１により矢印Ａ方
向に回転可能である。

本実施態様では、エンドレスベルト状の蓄積性螢光体シ
ート１０、これを移動させる駆動ローラ１０１、従動ロ
ーラ１０２、集光体１４及び光電変換器１５を真空系内
に配置してあるが、集光体１４をその端部が器壁をつら
ぬいて真空系外に出るように配置すれば、光電変換器１
５を真空系外に設置することができる。

鏡体部１ａと記録・読取部１ｂの間に設けられているシ
ャッター（図示せず）を開くと、記録筒所（すなわち結
像面９）に位置する蓄積性螢光体シート１０の部分に前
記電子線２が照射され、試料の拡大散乱像８ｂに担持す
る電子線エネルギーが蓄積される。次いでシート１０の
この部分は駆動ローラ１０１の回転により読取箇所へ移
動される。本実施例態様では真空系の外部において前記
のように偏向された励起光ビーム１１ａを、鉛ガラスな
どの投光性の壁部材１９ａを通してシート１０に入射さ
せ、このビーム１１ａにより該シート１０をその幅方向
に主走査する一方、このシート１０を駆動ローラ１０１
によって幅方向とは直角の方向（矢印Ａ方向）へ移動さ
せることにより、このシート１０を副走査する。この励
起光照射によって蓄積性螢光体シート１０から発生する
輝尽発光光（その発光量は、蓄積した電子線エネルギー
のレベルに対応する）は、集光体１４の入射端面（シー
ト１０に向けられた端面）から集光体１４内に入射し、
この中を全反射によって進み、集光体１４の射出端面に
接続された光電変換器１５で受光され、輝尽発光光量が
光電的に読み取られる。

上記輝尽発光光を光電変換器１５によって読み取って得
られた電気的画像信号は、画像処理回路１６に伝えられ
必要な画像処理が施されら上、インターフェイス３２を
介してコンピュータ３１に入力される。そして上記画像
信号に基づく拡大散乱像８ｂがＣＲＴ３４に出力され、
電子顕微鏡オペレータはこの出力画像を観察してフレネ
ル回折が生じている部分を見つけ、その部分を例えばキ
ーボード３３のカーソル操作等により指定する。コンピ
ュータ３１はこの指定されたフレネル回折の幅δ_Ｆを求
め、その値を用いて前述の（１）式 Δｆ＝±（δ_F ²／λ）なる演算を行ない、デフォーカス量Δｆを求める。そし
て予め与えられている対物レンズ７の電場量と焦点距離
との関係から上記デフォーカス量Δｆを解消する電場補
正量を求め、その電場補正量を得るピント合わせツマミ
３０の操作量を前記ＣＲＴ３４に表示する。電子顕微鏡
オペレータは電子顕微鏡のピント合わせツマミ３０を、
上記のように表示された操作量だけ操作して、拡大散乱
像８ｂのピントを合わせる。周知のようにこのピント合
わせツマミ３０は、対物レンズ６の電場を変化させてそ
の焦点距離を変動させるものである。

上記のようにしてピント合わせを行なった後、最終出力
画像を得るため、前述と同様にして再度シート１０に拡
大散乱像８ｂが蓄積記録される。なお前述のように、ピ
ント合わせ用画像を読み取るためにシート１０が回転さ
れ、結像面９の位置にはシート１０の新たな部分が送ら
れて来ているから、この新たな部分に上記拡大散乱像８
ｂを蓄積記録すればよい。このようにして新たにシート
１０に蓄積記録された拡大散乱像８ｂは、前述と全く同
様にして読み取られ、ディスプレイ１７や、感光フィル
ムに光走査記録を行なう記録装置等の画像再生装置にお
いて再生される。こうして再生された拡大散乱像８ｂ
は、前述の通りピント合わせが既になされたため、ピン
トが正確に合っているものとなる。したがってこの再生
画像は最終出力画像とされ、試料観察のために利用され
る。なおこの最終出力画像は、上記のようにディスプレ
イ１７等において再生して直ちに観察する他、その画像
を担持する電気信号を、一旦磁気テープ等の記憶媒体１
８に記憶するようにしてもよいし、また感光フイルムに
光走査で記録してもよい。

第４図は画像再生装置の一例として、画像走査記録装置
を示すものである。感光フイルム１３０を矢印Ｙの副走
査方向へ移動させるとともニレーザービーム１３１をこ
の感光フイルム１３０上にＸ方向に主走査させ、レーザ
ービーム１３１をＡ／Ｏ変調器１３２により前記画像処
理回路１６からの画像信号に基づいて変調することによ
り、感光フイルム１３０上に可視像が形成される。

ここで上記感光フイルム１３０上に形成される可視像の
画面サイズは、前記結像面９のサイズ（すなわち２次元
センサへの蓄積記録面積）よりも大きく設定され、上記
拡大散乱像８ｂは結像面９上におけるよりも拡大して再
生される。蓄積性螢光体シート１０を用いれば、上記拡
大散乱像８ｂは高鮮鋭度で再生されるので、このように
拡大しても十分良好な画質の再生画像が得られる。した
がって蓄積性螢光体シート１０として小サイズのものが
使用可能で、それとともに光電変換器１５も小型のもの
が使用可能となり、装置は全体として小型に形成されう
る。

第４図の如き画像走査記録装置にて拡大した画像を出力
するためには、その走査線密度を蓄積性螢光体シート１
０から画像情報を得る際の読み取り走査線密度より粗に
すればよい。本発明のような小サイズの蓄積性螢光体シ
ートから充分な画像情報を得るには読み取り走査線密度
は１０ピクセル／mm以上、特に１５ピクセル／mm〜１０
０ピクセル／mmの範囲に設定するのが好ましいが、再生
像記録のための走査線密度はこれよりも粗とし、好まし
くは５ピクセル／mm〜２０ピクセル／mmの範囲において
使用した読み取り走査線密度よりも粗い走査線密度を選
択すれば、画質の低下なく拡大再生像を得ることができ
る。

読取りが終了した後、蓄積性螢光体シート１０の画像記
録部分は消却ゾーン２０に送られる。この消却ゾーン２
０では、真空系外に設けられた螢光灯等の消却用光源２
１から放出される消却光が、透光性の壁部材１９ｂを通
して前記シート１０に照射される。この消去用光源２１
は蓄積性螢光体シート１０に、該螢光体の励起波長領域
に含まれる光を照射することにより、この蓄積性螢光体
シート１０の螢光体層に蓄積されている残像や、シート
１０の螢光体中に不純物として含まれている²²⁶Ｒａな
どの放射性元素によるノイズを放出させるものであり、
例えば特開昭５６−１１３９２号に示されているような
タングステンランプ、ハロゲンランプ、赤外線ランプ、
キセノンフラッシュランプあるいはレーザ光源等が任意
に選択使用され得る。

以上説明した実施態様においては、実際のピント合わせ
操作は電子顕微鏡オペレータによってなされるようにな
っているが、ピント合わせ操作を自動化することも可能
である。第２図はそのような本発明の第２実施態様方法
を実施する装置を示すものである。なおこの第２図にお
いて、前記第１図中の要素と同等の要素には同番号を付
し、それらについての説明は省略する。本実施態様にお
いてコンピュータ３１は、画像処理回路１６から入力さ
れた画像信号に基づき前述の（３）式Ｚ＝ｎ／λＭ²ｒ²＋Ｃｓλ²Ｍ²ｒ²／２を演算してデフォーカス量Ｚを求める。そして予め与え
られているシェルツァーフォーカスと上記デフォーカス量Ｚとの差、すなわちシェルツァー
フォーカスからのデフォーカス量Δｆ′＝Ｚ−Ｚ_０を求
める。そして前記第１実施態様におけるのと同様に、上
記デフォーカス量Δｆ′を解消する対物レンズ７の電場
補正量を求め、この電場補正量を示す補正信号をドライ
ブ３５に送る。ドライバ３５はこの補正信号に応じて前
記ピント合わせツマミ３０を操作し、上記デフォーカス
量Δｆ′が解消される電場量を対物レンズ７に与える。
こうすれば拡大散乱像８ｂは対物レンズ７のシェルツァ
ーフォーカスに結像されるようになる。なお対物レンズ
７の球面収差係数Ｃｓは電子顕微鏡の仕様書から、ある
いは実測により求めればよい。またリングパターンの半
径ｒは前述のようにして求めることができ、リングの次
数ｎは、上記リングパターン半径ｒを示す前記濃度分布
ヒストグラムの最小点が、複数ある最小点のうち何番め
のものであるかを判別することによって知ることができ
る。以上説明のように本実施態様においては、演算のみ
によってデフォーカス量Δｆ′を求めるから、ピント合
わせのためにＣＲＴ３４に拡大散乱像８ｂを表示する必
要はない。

なお上記のようなエンドレスベルト状の蓄積性螢光体シ
ート１０を用いずに、所定サイズの１枚の蓄積性螢光体
シートを記録部と読取部との間で往復搬送して、画像記
録、読取りを交互に行なうようにしてもよいし、さらに
はこのような蓄積性螢光体シートを１枚あるいは複数枚
エンドレスベルト等の搬送手段に固定して、循環使用す
るようにしてもよい。

またピント合わせ用の画像信号は、最終出力画像の全域
に亘って求める必要はなく、最終出力画像の画像域内の
一部分について励起光照射、および輝尽発光光検出を行
ない、その一部分のみについての画像信号に基づいて前
記の演算を行なってもよい。そうすればこのピント合わ
せ用画像信号を得るのに要する時間が短縮され、ピント
合わせ作業の能率が向上する。その他、ピント合わせ用
画像の読取り時に、最終出力画像の再生におけるよりも
大きい画素単位で画像読取りを行なうようにしても、上
記と同じ効果が得られる。

なおＣＲＴ３４に出力した画像は、単に前記デフォーカ
ス量Δｆの演算に利用するのみならず、最終出力画像の
視野範囲を決定するために利用してもよい。また鏡体部
１ａの試料８と電子銃３との間にシャッターを設け、撮
影時以外は電子線を遮断するようにすれば、試料８の損
傷が一層防止される。

以上、試料８の拡大散乱像８ｂのピント合わせを行なう
実施態様について説明したが、本発明は、前述した試料
の回折パターンのピント合わせに適用することもでき
る。第３図は試料８の回折パターン８ｃを記録する様子
を示すものである。本実施態様において電子顕微鏡４０
は、対物レンズ６と投影レンズ７との間に中間レンズ４
１を備えたものが使用され、対物レンズ６の後焦平面に
形成された試料８の回折パターン８ｃは、上記後焦平面
に焦点を合わせた中間レンズ４１および投影レンズ７に
より、結像面９に拡大投影される。この場合にも上記結
像面９に２次元センサとしての蓄積性螢光体シート１０
を配置すれば、該シート１０に透過電子線２による上記
回折パターン８ｃの拡大像が蓄積記録される。この蓄積
記録された回折パターン８ｃは、前記第１図および第２
図で説明したのと全く同様にして読取り可能であり、そ
の読取画像信号に基づいてデフォーカス量Δｆ、あるい
はΔｆ′を演算すればよい。

前記第１実施態様におけるように、フレネル回折を観察
するためＣＲＴ等に電子顕微鏡像を出力する場合、記録
条件の変動による影響をなくしあるいは観察性の優れた
電子顕微鏡を得るためには、蓄積性螢光体シート１０に
蓄積記録した透過電子線像（拡大散乱像あるいは拡大回
折パターン）の記録状態、、試料の性状、あるいは記録
方法等によって決定される記録パターンを試料観察のた
めに可視像の出力に先立って把握し、この把握した蓄積
記録情報に基づいて読取ゲインを適当な値に調節し、あ
るいは適当な信号処理を施すことが好ましい。また、記
録パターンのコントラストに応じて分解能が最適化され
るように収録スケールファクターを決定することが、観
察性のすぐれた再生画像を得るために要求される。

このように可視像の出力に先立って蓄積性螢光体シート
１０の蓄積記録情報を把握する方法として、例えば特開
昭５８−８９２４５号に示されているような方法が使用
可能である。すなわち試料８の観察のための可視像を得
る読取り操作（本読み）の際に照射すべき励起光のエネ
ルギーよりも低いエネルギーの励起光を用いて、前記本
読みに先立つて予め蓄積性螢光体シート１０に蓄積記録
されている蓄積記録情報を把握するための読取り操作
（先読み）を行ない、シート１０の蓄積記録情報を把握
し、しかる後に本読みを行なって、前記先読み情報に基
づいて読取ゲインを適当に調節し、収録スケールファク
ターを決定し、あるいは適当な信号処理を施すことがで
きる。

また蓄積性螢光体シート１０から放出された輝尽発光光
を光電的に読み取る光電読取手段としては、前述のよう
なフォトマルを用いる他に、光導電体あるいはフォトダ
イオードなどの固体光電変換素子を用いることもできる
（特願昭５８−８６２２６号、特願昭５８−８６２２７
号、特願昭５８−２１９３１３号および特願昭５８−２
１９３１４号の各明細書、および特開昭５８−１２１８
７４号公報参照）。この場合には、多数の固体光電変換
素子がシート１０全表面を覆うように構成され、シート
１０と一体化されていてもよいし、あるいはシート１０
に近接した状態で配置されていてもよい。また、光電読
取手段は複数の光電変換素子が線状に連なったラインセ
ンサであってもよいし、あるいは一画素に対応する一個
の固体光電変換素子が蓄積性螢光体シート１０の全表面
に亘って走査移動されるように構成されてもよい。

上記の場合の読取用励起光源としては、レーザ等のよう
な点光源のほかに、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体
レーザ等を列状に連ねてなるアレイなどの線光源が用い
られてもよい。このような装置を用いて読取りを行なう
ことにより、蓄積性螢光体シート１０から放出される輝
尽発光光の損失を防ぐと同時に、受光立体角を大きくし
てＳ／Ｎを高めることができる。また、得られる電気信
号は励起光の時系列的な照射によってではなく、光検出
器の電気的な処理によって時系列化されるために、読取
速度を速くすることが可能である。

なお以上述べた実施態様においては、ピント合わせなが
なされた最終出力画像も蓄積性螢光体シート１０に蓄積
記録し、そこから再生するようにしているが、本発明方
法によってピント合わせを行なった後、最終出力画像は
従来から一般的に用いられている写真フィルム等に記録
するようにしてもよい。しかし最終出力画像も蓄積性螢
光体シートに蓄積記録すれば、最終出力画像記録の際に
試料８に照射する電子線量も低減可能であり、また再生
された最終出力画像の画質も、上記写真フィルムを用い
る場合に比べ優れたものとなる。

（発明の効果）以上詳細に説明した通り本発明方法によれば、蓄積性螢
光体シートに電子顕微鏡像を蓄積記録するようにしたか
ら、電子顕微鏡像を高感度で記録することが可能にな
り、したがってデフォーカス量測定における電子線露光
量を低減でき、試料の損傷を少なくすることができる。

しかも本発明方法においてはデフォーカス量測定用の電
子顕微鏡像を電気信号として読み取り、この電気信号を
利用した演算に基づいてデフォーカス量測定を行なうよ
うにしているから、誰でも簡単かつ正確に、しかも迅速
にデフォーカス量測定を行なうことができ、正確なピン
ト合せが可能となる。

また本発明方法では、蓄積性螢光体シートを真空系内に
置いたまま、ピント合らせ用画像の記録、読取りを行な
っているので、蓄積性螢光体シートの装置、取出しの度
に真空を破壊するような必要がなく、ピント合わせ作業
が能率的に行なわれうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施態様方法を実施する装置を示
す概略図、第２図は本発明の第２実施態様方法を実施する装置を示
す概略図、第３図は本発明の第３実施態様方法が適用される電子顕
微鏡の一部を示す概略図、第４図は本発明方法に基づい
て電子顕微鏡像を再生する画像再生装置の一例を示す概
略図である。１、４０……電子顕微鏡、２……電子線９……電子顕微鏡の結像面１０……蓄積性螢光体シート１１……励起光源１１ａ……励起光ビーム、１２……光偏向器１４……集光体、１５……光電変換器１７……ディスプレイ３０……ピント合わせツマミ３１……コンピュータ３２……インターフェイス、３３……キーボード３４……ＣＲＴ、３５……ドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮原諄二神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地富士写真フイルム株式会社内 (56)参考文献特開昭58−122500（ＪＰ，Ａ) 特公昭48−31684（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子線エネルギーを蓄積する蓄積性螢光体
シートに、試料を透過した電子線を真空状態で蓄積記録
し、次いで前記真空状態を維持したままで前記蓄積性螢
光体シートを励起光で走査して蓄積されたエネルギーを
光として放出させ、この放出光を光電的に検出して画像
信号を得、この画像信号に基づいてデフォーカス量を演
算することを特徴とする電子顕微鏡のデフォーカス量測
定方法。
【請求項２】前記放出光の検出を、試料観察のための最
終出力像の画像域内の一部分について行なうことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の電子顕微鏡のデフォ
ーカス量測定方法。
【請求項３】前記放出光の検出を、前記最終出力画像を
得るための放出光の検出におけるよりも大きい画素単位
で行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項または
第２項記載の電子顕微鏡のデフォーカス量測定方法。