JPS5816588B2 - 走査電子顕微鏡等の自動焦点合わせ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は走査電子顕微鏡等の自動焦点合わせ装置の改良
に関する。

走査電子顕微鏡等の焦点合ｍ−ｔは対物レンズの励磁電
流を手動で調整して、ブラウン管面に現れている画像の
ピントを合わせるという操作が一般的である。

しかし、この焦点合わせ操作は繁雑でありかなりの熟練
を要するものである。

このような点を改善すべく自動焦点装置があるが、この
装置においても画像がボケたときは手動でスタートボタ
ンを押して焦点探索動作をスタートさせなければならな
い。

画像がボケる原因としては通常試料移動、倍率切換え、
観察条件（加速電圧、照射電流等）の変更などがあり、
その都度、自動焦点装置のスタートボタンを押さねばな
らず、かなり繁雑な動作であり且つ自動焦点装置の効果
を半減させるものである。

本発明は、斯かる従来装置の欠点をなくすべく画像のボ
ケを電気的に検出して自動的に焦点探索動作をスタート
させて走査電子顕微鏡等の操作性を良くすることを目的
としている。

、以下図面を用いて本発明を詳説する。

第１図は本卑明の二実施例を示す略図である。

同図において図示しない電子銃から放射された電子線１
は対物レンズ２によって試料３上に細く集束されると共
に走査回路４からの水平及び垂直走査信号か供給されて
いる水平及び垂直偏向コイル５Ｘ、５Ｙによって試料上
で二次元的に走査さむる。

電子線走査によ“つて試料３から発生する二次馬子等の
電子は検出器６−によって検出され、得られた検出信号
は増巾器７によって増巾された後前記電子線走査に同期
しｔ走査される陰極線管等の表示装置８及び自動焦点合
わせ装置９に送られると共に、ゲート回路１０を介して
信号レベル検出回路１１に送られる。

該レベル検出回路１１の出力信号はピークホールド回路
１２へ送られると共に、ゲート回路１３を介してコンパ
レータ１４の一方の入力端子う送鯵るが、該入力端子に
ｃｉ越接抗１９介して電源電圧Ｖが印加されている。

又ピークホールド回路１２の出力信号はボケ吟容度設定
用のポテンショメータ１５を介して上記コンパレータ１
４の他方の入力端子に送られる。

１６は上記コンパレータ１４の出力信号に基づいて作動
開始を指令する始動パルスを作成し前記自動焦点合わせ
装置９に送るためのパルス作成回路である。

１７は前記レベル検出回路１１及びゲート回路１３へ送
るタイミングパルスを作成するタイミングパルス発生回
路であり、該発生回路１１には前記走査回路４から前記
表示装置８及び自動焦点合わせ装置９へ送られる水平ブ
ランキング信号がゲート回路１８を介して供給される。

該ゲート回路１８及び前記ゲート回路１０は自動焦点合
わせ装置９からの制御信号によって該装置９が作動して
いる期間開じられ、作動していない期間開かれる。

上述の如き構成において検出器６より得られた検出信号
は電子線１の走査と同期して走査される表示装置８に輝
度信号として送られるため、該表示装置８の画面には試
料の走査電子顕微鏡像が表示される。

ここで操作者は観察に先立ち適宜なトリが手段によりパ
ルス作成回路１６をトリガして始動パルスを発生させる
。

自動焦点合わせ装置９は該始動パルスにより動作を開始
する。

即ち該自動焦点合わせ装置９は水平ブランキング信号に
同期して言い換えれば１水平走査毎に対物レンズ電流を
適宜なステップで増大又は減少させると共に、例えば−
水平走査毎に得られる検出信号の変化分を積算し、該積
算値が最も大きくなる時の対物レンズ電流値を求め、求
め終った時点で該対物レンズ電流値を保持する。

従ってこの時点で表示装置８に表示される像は正確に焦
点があったものとなる。

この焦点合わせ動作中ゲート回路１０及び１８は閉じら
れており、それ以降の回路は動作していない。

そして焦点合わせ動作が終了するとゲート回路１０及び
１８は自動焦点合わせ装置９からの制御信号によって開
かれる。

そのためゲート回路１８を介して第２図ａＫ示す水平ブ
ランキング信号がタイミングパルス発生回路１７へ送ら
れる。

該発生回路１７は水平ブランキング信号を第２図す。

Ｃに示す様な２つのタイミングパルスＴＰＩ。

ＴＰ２に分け、ＴＰＩをシグナルレベル検出器１１へ、
ＴＰ２ｔゲート回路１３へ夫々送る。

シグナルレベル検出器１１は該タイミングパルスＴＰＩ
によってリセットキれた後第２図ｄ（こ示すよりに１水
平走査期間中検出信号の変化分の大きさを積算する。

この積算値は焦点が合った時に最大となり焦点がずれる
に従って小さくなるため、該積算値をモニターすること
により焦点のずれを監視することができる。

そしてピークホールド回路１２は自動焦点合わせ装置に
より正確に焦点が合った直後における最大の積算値例え
ばＳ。

を保持し、該積算値はポテンショメータ１５によって例
えば１／２に分圧されてコンパレータ１４に送られる。

更に該コンパレータ１４にはゲート回路１３を介して１
水平走査毎の積算値Ｓ１．Ｓ２゜Ｓ３に対応する第２図
ｅに示す様な信号が送られる。

そして全試料移動等何らかの原因によって焦点ずれが発
生すると、ゲート回路１３を介してコンパレータ１４に
送られる積算値は減少する。

ここでずれの程度がひどくなって該積算値がポテンショ
メータ１５から送られる最大の積算値Ｓ。

の例えば１／２の値よりも小さくなると、その時刻ｔに
おいてコンパレータ１４は反転してパルス作成回路ＩＬ
Ｅ−）ＩＪガーし第２図ｆに示す始動パルスを発生させ
る。

該始動パルスによって自動焦点合わせ回路９が焦点合わ
せ動作を開始すると共にピークホールド回路１２はクリ
アされる。

この様にすれば焦点が最初に合わせた状態からポテンシ
ョメータで規定された許容範囲を超えて悪化する毎に焦
点合わせ装置が自動的に作動するため、常に焦点の合っ
た良質な像を観察することができる。

又上述した実施例では画像のボケのチェックタイミング
を水平走査の終了毎としたが、これに限らず垂直走査毎
としてもよいし、或いは任意の一定時間毎としても良い
。

更に上述した実施例では信号レベル検出器において信号
の変化分の積算を行って一定期間における画像のボケを
検出したが、これに限らず画像のボケをチェックできる
情報、例えば一定期間の信号の平均値、実効値或いは振
巾値等を検出するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図であり、第２図はそ
の動作を説明するための波形図である。 ２：対物レンズ、３：試料、４：走査回路、５ｘ、５ｙ
：偏向コイル、９：自動焦点合わせ装置、１０，１３，
１８：ゲート回路、１１：信号レベル検出回路、１２：
ピークホールド回路、１４：コンパレータ、１５：ポテ
ンショメータ、１７：タイミングパルス発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 試料上における電子線走査（こより得られる検出信
   号に基づいて対物レンズ電流を設定する自動焦点合わせ
   手段を備えた装置において、試料上における電子線走査
   （こより得られる検出信号に基づいて焦点ずれに対応す
   る信号レベルを常に検出する焦点ずれ横巾手段と、両射
   自動焦点合わせ手段による焦点合わせ完了時における前
   記焦点ずれ検出手段の出力信号レベルを保持する信号保
   持手段と、該信号保持手段の出力に基づいて設定亭れる
   基準信号と前記焦点ずれ検出手段の出力との比較に基づ
   いて前記自動焦点合わせ手段の動作１を開始させる手段
   を設けた。 こ六５を特徴とする走査電子顕微鏡等の自動焦点合わせ
   装置。