JPH07272665A

JPH07272665A - 透過形電子顕微鏡

Info

Publication number: JPH07272665A
Application number: JP6062409A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Hayashi; 聰一郎林; Kenichi Myochin; 健一明珍; Chiyuki Iijima; 千之飯島
Original assignee: Hitachi Instruments Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Instruments Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】一般的な電子銃や加速管や照射光学系や対物レ
ンズを始めとする結像光学系や観察系や写真撮影の機能
を備え、また観察系にＴＶカメラ等でその電顕像を観察
し、さらに画像処理装置を備えた透過形電子顕微鏡にお
いて、電顕像をＴＶカメラと画像処理等を含む演算処理
装置に取り込んで、さらに電顕像のドリフト（変位）量
とその方向を演算処理３３で検出する機能を備え、か
つ、そのドリフト量と方向を電子顕微鏡にフィードバッ
クして自動補正３５し、モニターに静止電顕像として表
示３７する。【効果】ドリフト補正によって電顕像は静止画像になり
観察しやすくなるとともに、長時間観察におけるオペレ
ターの煩雑な操作を軽減できるし、また離席時において
も観察像のターゲット像を見失うことも無くなり操作性
が一段と向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透過形電子顕微鏡の像
観察に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術では当該補正については、全て
手動操作で補正した。例えば、観察中にドリフトが発生
するとオペレーターが操作卓の試料微動ツマミやイメー
ジシフトを操作して、像を移動して位置補正しながら観
察していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】電顕像のドリフトは、
主として試料を保持するホルダーや試料の位置を調整微
動する試料ステージがレンズ電流による発熱等の影響
で、当該位置が物理的な伸縮をし電顕像のドリフトとな
って観察されることが多かった。この電顕像のドリフト
量と変位量とを測定し、電子顕微鏡にフィードバックし
像位置の自動補正をして操作性の改善を図る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】電顕像のドリフトはオン
グストロームやナノメーター程度の量で物理的な手段で
は測定することが不可能である。そこで画像処理の機能
を使い、観察開始に当たって指定した電顕像の特定領域
を基準画像として記憶し、単位時間ごとにその時刻にお
けるサンプリング像と基準画像とを比較して、電顕像の
ドリフトを求め、電子顕微鏡で一般的に言われるイメー
ジシフトの機能にフィードバックしてドリフト補正を実
行する。また、この補正はドリフト量によっては、試料
ステージの駆動部にフィードバックして機械的に補正す
ることも可能である。

【０００５】

【作用】このドリフト補正によって電顕像は静止画像に
なり観察しやすくなるとともに、長時間観察におけるオ
ペレーターの煩雑な操作を軽減できるし、また離席時に
おいても観察像のターゲット像を見失うことも無くなり
操作性が一段と向上する。

【０００６】

【実施例】電顕像のドリフトを補正するには、その電顕
像のドリフト方向と変位量を正確に測定しなければなら
ない。通常、電顕像のドリフトの変位量は電子顕微鏡が
安定した状態において、おおよそ１ナノメーター程度で
あると言われている。これは測定対象が極微小量である
とともに像のドリフトと言う定量化が困難なこともあっ
て、従来の測定器では計測が困難であったし、補正もで
きなかった。

【０００７】ところが電子顕微鏡にとって、この極微小
量の変位量を測定することは極めて容易な技術である。
それは電子顕微鏡はその倍率の大小に関わらず、観察す
るのは蛍光板に結像した像だけであり、電顕像をＴＶカ
メラで画像処理装置に取り込んで最初の基準となる電顕
像と比較すれば、ドリフトの方向も変位量も計算でき
る。要するにナノメーターとかオングストロームと言う
極微小量に係わらず蛍光板に写しだされた電顕像を対象
に考えて検出処理すれば良いことである。

【０００８】そこで本発明は、観察する電顕像のドリフ
トを求めるために、まず観察している電顕像の中からタ
ーゲットとする基準像を決めて記録し、その記録基準像
とある一定時間毎にサンプリングしたサンプリング像と
の間で画像処理演算を実行しそのドリフト方向と変位量
を求める。この画像処理の演算は色々有るが、一例とし
ては、サンプリング像と基準像との間で画面内のピクセ
ル毎に引き算をして、その結果にマイナスが多く発生し
た方向に像は変位している等の従来技術をそのまま活用
して求める。また、その変位量については、基準像の中
心とサンプリング像の中心を求め、その基準像の中心か
らの座標差が変位量である。これらの演算結果を電子顕
微鏡にフィードバックしてドリフトの自動補正を実行す
る。この具体的な手段として電子顕微鏡には通常イメー
ジシフトや試料微動の様な観察している電顕像を自由に
移動できる機能が備えられているので容易に補正するこ
とができる。従って、これらの技術を使って容易に自動
補正することができ、これが本発明の内容である。

【０００９】図５は、一般的な電子顕微鏡の構成を示
す。電子銃と加速管（１）からの電子ビーム（２）はコ
ンデンサーレンズ（３）で所望の電流値とスポットサイ
ズに設定して、試料（４）に照射する。試料（４）を透
過した電子ビーム（２）は対物レンズ（５）で焦点合わ
せをし、中間レンズ（６），投射レンズ（７）で拡大し
蛍光板（８）に試料（４）の透過電顕像（９）を得る。
また、蛍光板（８）の上部にＴＶカメラ（１１）を配置
し、透過電顕像（９）を画像演算処理装置(１２)に取り
込み、必要な処理後、観察モニター（１３）に表示出力
する。また、偏向レンズ（１０）は通常電子顕微鏡では
イメージシフトと呼ばれる透過電顕像の情報を持った電
子ビーム（２）を偏向して位置移動する目的に使われ
る。さらにここには記載しなかったが、試料（４）は試
料ステージに固定され移動操作できる機構を有する。

【００１０】図１は電顕像（２１）の一例である。電顕
像（２１）の視野の中からターゲットとして基準像（２
２）を指定し記録して像のドリフトを追跡する。また、
適当な画像領域を決めて検索する一定領域の枠(２３)を
設ける。これは電顕像(２１)の中に同一の繰り返しパタ
ーン（２４）が多数有るときに、視野のターゲットを明
確にするとともに、さらに画像処理をする領域を設定し
て処理の高速化等を実行可能にするためでも有る。

【００１１】図２に、ある時間経過した後の電顕像（２
１）を破線で示し、基準像（２２）を含む元の電顕像
（２１）を実線で示す。さらに説明を簡単にするために
ターゲット像（２５）を含む電顕像（２１）のドリフト
した変位量がＸ軸の一方向にプラスｄだけ変位したもの
とすると、ターゲット像（２５）も同様にｄだけ変位量
が発生したことになる。この時のＡＢ間の枠（２３）内
のヒストグラムをとると図３で示す様な形状になり、基
準像（２２）のヒストグラム（２６）は実線の様に、ド
リフトしたターゲット像（２５）のヒストグラム（２
７）は破線で示す様になり、２つの中心位置の差は同様
にｄである。

【００１２】ここで計算の一例として、基準像（２２）
のヒストグラム（２６）をＩ_S、ターゲット像（２５）
のヒストグラム（２７）をＩ_Cとして、各ピクセル毎に
コントラストの差、Ｉ_Sn−Ｉ_Cnをｎ＝０からｎ＝Ｎまで
（ｎはピクセル番号でｎ＝０は枠（２３）の左端でｎ＝
Ｎは枠（２３）の右端）演算すると、ドリフトの方向と
その量が演算結果として求められる。単純化して演算す
るために理想的なコントラストのヒストグラムを持って
いるとし、そのドリフトの変位方向は差を取った結果の
Ｉ_Sn−Ｉ_Cn＝０を中心としてプラスからマイナスに向か
って変化すればプラス方向からマイナス方向にドリフト
したことになり、逆にマイナスからプラスに向かって変
化すればドリフトは反対方向になる。

【００１３】この場合Ｘ軸だけの方向のみを考えたが、
枠（２３）内の各方向に付いて細かく演算すれば、演算
数が多くなるだけで精密に方向が求められる。また、基
準像（２２）の中心座標（Ｉ_Sの微分値がゼロの座標、
またはＩ_Sの重心位置等）を求め、ターゲット像（２
５）の中心座標（基準像の演算と同様）を求めて相互の
座標差を求めれば、それがドリフトの変位量である。こ
れに付いても枠（２３）内の平面に付いて計算すれば二
次元的な量が計算で正確に求められる。

【００１４】また、枠（２３）はターゲット像（２５）
のドリフト量によって逐次ターゲット像（２５）が枠
（２３）の中央になる様に位置をずらしながら設定し、
画像データー収集領域と演算領域の適正化を行う。

【００１５】さらにドリフトの方向と変位量の計算を早
くするために、基準像（２２）との演算処理を実行せず
に、各検出時のターゲット像（２５）の順番をＮとすれ
ば、Ｎ−１番目とＮ番目のターゲット像（２５）の演算
で方向と変位量は数値的に小さい範囲で演算でき、最後
に基準像（２２）とＮ番目のターゲット像（２５）で補
正すればより正確に早く演算できる。

【００１６】図４にこの総合的な演算処理のフローチャ
ートの一例を示す。まず、前記したように基準像（２
２）と処理領域の枠（２３）を指定し、基準像（２２）
のデーター収集（３１）を行って記録する。この処理で
追跡するターゲット像と画像処理領域が決定し、演算比
較する基準像が求められる。次に現在観察中の電顕像の
中からターゲット像のデーター収集（３２）を実行す
る。何れの処理も図５に示したＴＶカメラ（１１）と画
像演算処理装置（１２）とで処理する。収集したターゲ
ット像（２５）の画像データーと記録基準像の画像デー
ターからドリフトの方向と変位量の演算処理（３３）を
実行して、その結果のドリフトデーターを図５には記載
してないがイメージシフト用の偏向レンズ（１０）にフ
ィードバックして、さらに補正画像のデーター収集（３
５）を実行し処理して、位置補正結果の判断（３６）を
する。その結果が正しく補正されてる時はそのまま観察
画像のモニター表示（３７）をし最初に処理を戻し、ま
た、判別結果が正しく無い時には表示せずに最初に処理
を戻して繰り返し演算処理を実行する。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、ドリフト補正によって
電顕像は静止画像になり、オペレターの煩雑な操作を軽
減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】電顕像の一例を模擬的に示す図である。

【図２】図１の電顕像にドリフトが発生し位置変位が起
きた例を示す図である。

【図３】図２の枠（２３）内のＡＢ間のラインにおける
ヒストグラムを示す図である。

【図４】本発明の画像処理の処理フローチャートであ
る。

【図５】一般的な透過形電子顕微鏡の構成図である。

【符号の説明】１…電子銃と加速管、２…電子ビーム、３…コンデンサ
ーレンズ、４…試料、５…対物レンズ、６…中間レン
ズ、７…投射レンズ、８…蛍光板、９…透過電顕像、１
０…偏向レンズ、１１…ＴＶカメラ、１２…画像演算処
理装置、１３…観察モニター、２１…電顕像、２２…基
準像、２３…枠、２４…パターン、２５…ターゲット
像、２６，２７…ヒストグラム、３１，３２，３５…デ
ーター収集、３３…演算処理、３４…ターゲット像の位
置補正、３６…位置補正結果の判断、３７…観察画像の
モニター表示。

フロントページの続き (72)発明者明珍健一茨城県勝田市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者飯島千之茨城県勝田市堀口字長久保832番地２日立計測エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一般的な電子銃や加速管や照射光学系や対
物レンズを始めとする結像光学系や観察系や写真撮影の
機能を備え、また観察系にＴＶカメラ等でその電顕像を
観察し、さらに画像処理装置を備えた透過形電子顕微鏡
において、電顕像をＴＶカメラと画像処理等を含む演算
処理装置に取り込んで、さらに電顕像のドリフト（変
位）量とその方向を演算処理で検出する機能を備え、か
つ、そのドリフト量と方向を電子顕微鏡にフィードバッ
クして自動補正し、モニターに静止電顕像として表示す
ることを特徴とする透過形電子顕微鏡。
【請求項２】請求項１において、検出した電顕像のドリ
フト量と方向を、電子顕微鏡の試料を固定し移動する機
能を有する試料ステージにフィードバックし、または、
電子線の偏向コイルにフィードバックし、そのドリフト
量と方向を自動補正することを特徴とする透過形電子顕
微鏡。
【請求項３】請求項１において、検出した電顕像のドリ
フト量と方向を請求項２における電子顕微鏡にフィード
バックする手段によらず、画像処理機能のみで電顕像を
移動補正しモニターに静止電顕像として表示することを
特徴とする透過形電子顕微鏡。
【請求項４】請求項１において、オペレターが電顕像の
ドリフトを検出するためのターゲット領域を、特定なグ
ラフィカルな枠でその位置や大きさを自由に操作指定で
き、画像処理の演算処理や検出を正確かつ高速度化にし
たことを特徴とする透過形電子顕微鏡。