(57)【要約】【課題】ポインティングデバイスの操作時において、その時点での試料画像の視野中心が所定時間後にどの方向にどの距離まで移動するのかをオペレータに示す。【解決手段】試料画像の視野を移動させる移動方向を演算制御手段に入力するための移動方向入力手段（ポインティングデバイス）を備えた試料画像表示装置において、取得される試料画像の視野中心のＮ秒後における予測位置及び該予測位置に至るまでの予測進路を、試料ステージ４の移動に基づく視野中心位置の移動履歴から求めて試料画像に重ねて表示する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に一次線を照射する一次線照射手段と、一次線の照射に応じて試料から発生する二次的信号を検出して試料画像を取得する画像取得手段と、取得された試料画像を表示する画像表示手段と、試料が載置される試料ステージと、試料ステージを移動するためのステージ移動手段と、これら各手段を制御する演算制御手段と、試料に対する試料画像の視野の移動方向を演算制御手段に入力するための移動方向入力手段とを備えた試料画像表示装置であって、演算制御手段が、取得される試料画像の視野中心のＮ秒後における予測位置及び該予測位置に至るまでの予測進路を、試料ステージの移動に基づく視野中心位置の移動履歴から求めて試料画像に重ねて表示することを特徴とする試料画像表示装置。
【請求項２】
視野中心のＮ秒後における予測位置は、現時点からＮ秒前における視野中心位置の情報と現時点における視野中心位置の情報とに基づいて求めることを特徴とする請求項１記載の試料画像表示装置。
【請求項３】
視野中心のＮ秒後における予測位置は、視野中心位置の移動軌跡における現時点の位置での接線方向に基づいて求めることを特徴とする請求項１記載の試料画像表示装置。
【請求項４】
視野中心のＮ秒後における予測位置は、設定された誤差範囲に基づく予測領域枠として試料画像に重ねて表示されることを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の試料画像表示装置。
【請求項５】
現時点までの視野中心の位置の移動軌跡をさらに試料画像に重ねて表示することを特徴とする請求項１乃至４何れか記載の試料画像表示装置。
【請求項６】
視野中心のＮ秒後における予測位置が、現時点での表示倍率における試料画像内から外れる場合には、表示倍率を低くして、該予測位置が試料画像内に含まれるように表示することを特徴とする請求項１乃至５何れか記載の試料画像表示装置。
【請求項７】
表示倍率を低くする前の試料画像に対応する画像を、表示倍率を低くした試料画像に重ねて表示することを特徴とする請求項６記載の試料画像表示装置。
【請求項８】
試料に一次線を照射する一次線照射手段と、一次線の照射に応じて試料から発生する二次的信号を検出して試料画像を取得する画像取得手段と、取得された試料画像を表示する画像表示手段と、試料が載置される試料ステージと、試料ステージを移動するためのステージ移動手段と、これら各手段を制御する演算制御手段と、試料に対する試料画像の視野の移動方向を演算制御手段に入力するための移動方向入力手段とを備えた試料画像表示装置の動作方法であって、取得される試料画像の視野中心のＮ秒後における予測位置及び該予測位置に至るまでの予測進路を、試料ステージの移動に基づく視野中心位置の移動履歴から演算制御手段が求めて試料画像に重ねて表示することを特徴とする試料画像表示装置の動作方法。
【請求項９】
演算制御手段は、視野中心のＮ秒後における予測位置を、現時点からＮ秒前における視野中心位置の情報と現時点における視野中心位置の情報とに基づいて求めることを特徴とする請求項８記載の試料画像表示装置の動作方法。
【請求項１０】
演算制御手段は、視野中心のＮ秒後における予測位置を、視野中心位置の移動軌跡における現時点の位置での接線方向に基づいて求めることを特徴とする請求項８記載の試料画像表示装置の動作方法。
【請求項１１】
演算制御手段は、視野中心のＮ秒後における予測位置を、設定された誤差範囲に基づく予測領域枠として試料画像に重ねて表示するように制御することを特徴とする請求項８乃至１０何れか記載の試料画像表示装置の動作方法。
【請求項１２】
演算制御手段は、現時点までの視野中心の位置の移動軌跡をさらに試料画像に重ねて表示するように制御することを特徴とする請求項８乃至１１何れか記載の試料画像表示装置の動作方法。
【請求項１３】
演算制御手段は、視野中心のＮ秒後における予測位置が、現時点での表示倍率における試料画像内から外れる場合には、表示倍率を低くして、該予測位置が試料画像内に含まれるように表示するように制御することを特徴とする請求項８乃至１２何れか記載の試料画像表示装置の動作方法。
【請求項１４】
演算制御手段は、表示倍率を低くする前の試料画像に対応する画像を、表示倍率を低くした試料画像に重ねて表示するように制御することを特徴とする請求項１３記載の試料画像表示装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡やＸ線マイクロアナライザ等の試料観察を行うことのできる試料画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡やＸ線マイクロアナライザ等の試料画像表示装置において、観察対象となる試料を移動させて、試料上での観察位置の移動方向を指定するためのポインティングデバイスとして、トラックボールやジョイスティックを備える装置がある。
【０００３】
このような装置において、試料上での観察位置を移動させるときには、オペレータがトラックボール又はジョイスティックを手動操作して、観察視野中心の移動方向を指定する。
【０００４】
装置内では、試料が試料ステージ上に載置されており、トラックボール又はジョイスティックの動きに連動して試料ステージが移動し、これにより試料が移動する。このとき、試料に対する視野中心（観察位置に相当）の相対的な移動方向をトラックボール又はジョイスティックにより指定することができる。
【０００５】
オペレータが試料画像を観察しながらトラックボール又はジョイスティックを操作すると、これに連動して試料上での観察位置が移動する。この結果、試料画像の視野中心も、当該操作に連動して試料上で移動することとなる。
【０００６】
ここで、トラックボールの操作を行う場合には、試料上での視野中心を移動させたい方向にオペレータがトラックボールを回転させる。視野中心を高速で移動させたいときには、オペレータは、高速でトラックボールを回転させる。
【０００７】
また、ジョイスティックの操作を行う場合には、試料上での視野中心を移動させたい方向にオペレータがジョイスティックを倒して傾斜させる。視野中心を高速で移動させたいときには、オペレータはジョイスティックの傾斜を大きくする。
【０００８】
このような操作を行うことにより、オペレータは試料画像を見ながら目的とする位置を画像上で捉え、その位置が試料画像の視野中心にくるように、トラックボール又はジョイスティックを操作することができる。これにより、視野中心の移動が行われる。
【０００９】
トラックボールがポインティングデバイスとして設置されている場合、オペレータは、トラックボールの回転方向及び回転スピードの手動操作を、試料画像の変化に応じながら行っている。
【００１０】
なお、走査電子顕微鏡において、ポインティングデバイスとしてトラックボールが使用されている例は、例えば特許文献１や特許文献２に示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−１８０８２５号公報
【特許文献２】特開平８−１８０８２６号応報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ポインティングデバイスとしてトラックボールが使用されている試料画像表示装置において、オペレータが、トラックボールの手動操作を行っているときに、トラックボールを不要に高速で回転させてしまうと、試料画像の視野中心が、試料上での目的位置を通り過ぎてしまうことがある。
【００１３】
また、オペレータが、トラックボールを同じ回転方向及び同じ回転スピードで操作し続けようとしているときに、試料画像の中心位置が数秒後にどの方向にどのくらいの距離まで移動するのかについて、わからなくなることがある。
【００１４】
試料画像の視野中心が、試料上での目的位置から大きくそれてしまうと、当該目的位置が試料画像の視野から外れてしまうことにもなる。この場合には、試料画像中でその目的位置を目視で確認することができないので、当該目的位置を改めて探すことに手間がかかる。
【００１５】
よって、通常の操作としては、オペレータは、試料画像の視野中心が、試料上での目的位置に近づくにつれて、トラックボールの回転スピードを変えたり、その回転方向を微妙に調整したりして、視野中心の移動量を考慮しながらトラックボールの手動操作を行っている。
【００１６】
なお、ジョイスティックの操作時においても操作を誤ると、試料画像の視野中心が、試料上での目的位置から大きくそれて、当該目的位置が試料画像の視野から外れてしまうこともある。
【００１７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、トラックボールやジョイスティック等のポインティングデバイスの操作時において、その時点での試料画像の視野中心が所定時間後にどの方向にどの距離まで移動するのかをオペレータに示すことのできる試料画像表示装置及び試料画像表示装置の動作方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に基づく試料画像表示装置は、試料に一次線を照射する一次線照射手段と、一次線の照射に応じて試料から発生する二次的信号を検出して試料画像を取得する画像取得手段と、取得された試料画像を表示する画像表示手段と、試料が載置される試料ステージと、試料ステージを移動するためのステージ移動手段と、これら各手段を制御する演算制御手段と、試料に対する試料画像の視野の移動方向を演算制御手段に入力するための移動方向入力手段とを備えた試料画像表示装置であって、演算制御手段が、取得される試料画像の視野中心のＮ秒後における予測位置及び該予測位置に至るまでの予測進路を、試料ステージの移動に基づく視野中心位置の移動履歴から求めて試料画像に重ねて表示することを特徴とする。
【００１９】
本発明に基づく試料画像表示装置の動作方法は、試料に一次線を照射する一次線照射手段と、一次線の照射に応じて試料から発生する二次的信号を検出して試料画像を取得する画像取得手段と、取得された試料画像を表示する画像表示手段と、試料が載置される試料ステージと、試料ステージを移動するためのステージ移動手段と、これら各手段を制御する演算制御手段と、試料に対する試料画像の視野の移動方向を演算制御手段に入力するための移動方向入力手段とを備えた試料画像表示装置の動作方法であって、取得される試料画像の視野中心のＮ秒後における予測位置及び該予測位置に至るまでの予測進路を、試料ステージの移動に基づく視野中心位置の移動履歴から演算制御手段が求めて試料画像に重ねて表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明においては、トラックボール等の移動方向入力手段の操作による試料画像の視野中心のＮ秒後における予測位置及び該予測位置に至るまでの予測進路を、演算制御手段が、試料ステージの移動に基づく視野中心位置の移動履歴から求めて試料画像に重ねて表示する。
【００２１】
よって、オペレータは、試料画像を目視で確認することにより、移動方向入力手段の操作（例えば、トラックボールの回転操作）を変えずにこのまま継続すればよいのか、あるいは当該操作を変えなければならないかの判断を容易に行うことができる。
【００２２】
特に、移動方向入力手段がトラックボールの場合、トラックボールの微妙な回転方向のズレが容易にわかるので、視野中心の移動の修正を行い易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明における試料画像表示装置を示す概略構成図である。この試料画像表示装置は、走査電子顕微鏡の構成を備えている。
【００２４】
同図において、電子銃１から発生した電子線２は、レンズ／スキャン制御回路３により駆動制御される電子光学系２０によって、集束されるとともにスキャン制御されて、試料５上に照射される。
【００２５】
このようにして、試料５上で電子線２がスキャンされた照射領域（走査領域）からは、二次電子６が発生する。発生した二次電子６は、二次電子検出器７により検出される。検出された二次電子６に基づく検出信号は、二次電子検出器７から表示回路８に送られる。
【００２６】
表示回路８は、当該検出信号とレンズ／スキャン回路３から供給されるスキャン信号とを同期させて画像データを形成する。このようにして形成された画像データは、ディスプレイ９に送られる。ディスプレイ９は、当該画像データに基づく画像を試料画像として表示する。
【００２７】
また、本装置には、移動方向入力手段（ポインティングデバイス）としてのトラックボール１０が備えられている。本装置のオペレータは、ディスプレイ９により表示された試料画像を目視にて確認しながら、トラックボール１０の操作を行い試料５上での観察位置の移動を行うことができる。当該操作は、試料画像の視野を移動させたい方向にトラックボール１０を回転させる。このとき、トラックボール１０の回転スピード（回転量）に応じて、試料５上での視野の移動速度が設定される。
【００２８】
なお、試料５上の観察が行われる際には、電子線２の試料５上でのスキャン（走査）が行われ、これによる試料画像が表示されている。そして、試料５が移動することにより、電子線２の試料５上での照射領域内に、目的とする観察位置を移動させることができる。
【００２９】
トラックボール１０の回転による移動情報（移動方向及び移動速度）は、ステージ制御回路１１に送られる。ステージ制御回路１１は、当該移動情報に基づいて、ステージ４の移動を行うためのモータ１２の駆動制御を行う。
【００３０】
このとき、ステージ制御回路１１は、移動情報が試料画像上での視野の移動方向及び移動速度の情報であるときに、当該視野が試料画像上でその移動方向及び移動速度で移動するようにモータ１２の駆動制御を行う。これにより、当該視野が試料画像上で当該移動方向及び移動速度で移動するようにモータ１２によってステージ４が移動する。ステージ１４の移動に伴って、試料５も移動される。
【００３１】
ステージ制御回路１１と表示回路８は、演算制御回路（演算制御手段）１３を介して接続されている。演算制御回路１３は、一次線照射手段であるレンズ／スキャン制御回路３及び電子光学系２０、画像取得手段である二次電子検出器７及び表示回路８、画像表示手段であるディスプレイ９、ステージ制御手段１１及びモータ１２からなるステージ移動手段の各手段の制御を行う。また、演算制御回路１３は、後述する演算及び制御も行う。
【００３２】
以上が、本装置の構成である。次に、本装置の動作について説明する。
【００３３】
上述のようにして、電子銃１からの電子線２が試料５上でスキャンされると、その照射領域から二次電子６が発生する。発生した二次電子６は、二次電子検出器７により検出され、その検出信号及びスキャン信号に基づき表示回路８により画像データが形成される。当該画像データに基づき画像は、試料画像としてディスプレイ９により表示される。
【００３４】
オペレータは、ディスプレイ９により表示された試料画像を目視にて確認しながら、目的とする観察位置が、画像の視野中心に位置するように、トラックボール１０の手動操作を行う。具体的には、オペレータは、視野中心が当該観察位置に向かう方向に沿って、トラックボール１０の回転操作を行う。このとき、視野中心に対する観察位置の方向がトラックボール１０の回転方向に対応する。また、そのときの回転速度（回転スピード）が、視野中心の移動速度に対応する。
【００３５】
このようにして、オペレータによるトラックボール１１の操作により、トラックボール１１からは、当該操作に応じた移動情報がステージ制御回路１１に送られる。ステージ制御回路１１は、当該移動情報に基づいてモータ１２の駆動制御を行う。これにより、モータ１２はステージ１４の移動を行い、ディスプレイ９で表示された画像の視野中心が、目的とする観察位置の方向に移動する。
【００３６】
また、これと同時に、ステージ制御回路１１からは、当該移動情報に基づく視野中心の位置情報が演算制御回路１３に送られる。
【００３７】
演算制御回路１３は、当該位置情報から視野中心位置の履歴を記録するとともに、当該履歴から視野中心の現在位置とＮ秒後における予測位置及びその予測進路とを求める。これら視野中心の現在位置の情報と当該予測位置及びその予測進路の情報は、演算制御回路１３から表示回路８に送られる。また、さらに演算制御回路１３からは、視野中心の位置履歴情報が表示回路８に送られる。
【００３８】
表示回路８は、これらの情報に基づいて、視野中心の現在位置とＮ秒後における予測位置及びその予測進路と視野中心の位置履歴とを試料画像に重ね合わせた画像のデータを形成する。これにより形成された画像データはディスプレイ９に送られて、ディスプレイ９により画像の表示が行なわれる。
【００３９】
次に、図２及び図３を参照して、このときに表示される画像（試料画像）の説明を行う。図２は、上記の重ね合わせをする前の試料画像の例を示しており、図３は、本実施の形態における上記重ね合わせ実施後の試料画像の例を示している。
【００４０】
図３において、画像の中心部にある黒の十字マークは、現時点の視野中心を示している。また、その右上にある白抜きの十字マークは、現時点からＮ秒後における視野中心の予測位置を示している。さらに、当該黒の十字マークから当該白抜きの十字マークに至る点線は、予測進路（移動予測線）を示している。そして、画像中の左下部から上記黒の十字マークに至る実線は、視野中心の位置履歴（視野中心の移動の軌跡）を示している。
【００４１】
ここで、演算制御回路１３において行われる視野中心のＮ秒後における予測位置及び予測進路の求め方について説明する。
【００４２】
演算制御回路１３は、現時点からＮ秒前における視野中心位置の情報を、視野中心位置の履歴から読み出し、当該Ｎ秒前における視野中心位置の情報と現時点における視野中心位置の情報とからＮ秒後における視野中心の予測位置を求める。
【００４３】
そして、演算制御回路１３は、Ｎ秒前における視野中心の位置と現時点における視野中心の位置とを結ぶ直線上で、当該現時点における視野中心の位置を中心として、当該Ｎ秒前における視野中心の位置と点対称となる位置をＮ秒後の視野中心の位置として求める。
【００４４】
また、この方法のほかに、視野中心位置の移動軌跡における現時点の位置での接線方向に基づいて、Ｎ秒後の視野中心の位置を求めることもできる。
【００４５】
図３に示す例では、Ｎ秒後の視野中心の予測位置（白抜きの十字マーク）の周囲に、予測領域枠（予想領域枠）が示されている。この予測領域枠は、予め設定された誤差範囲に基づく領域枠である。
【００４６】
例えば、当該予測位置を中心にして、一番小さい枠（白点線の枠）を誤差５％以内、その枠のすぐ外側にある枠（白点線の枠）を誤差１０％以内、さらにその枠の外側にある枠（白実線の枠）を誤差１５％以内として設定することもできる。
【００４７】
なお、これら各枠の色を変えて表示することも可能である。例えば、誤差５％以内の枠を青色、誤差１０％以内の枠を黄色、誤差１５％以内の枠を赤色で表示することも可能である。
【００４８】
これらの誤差範囲を示す枠は、モータ１２によるステージ４のＸ，Ｙ方向での各移動速度が、それぞれ±５％、±１０％、±１５％変化した場合の視野位置の移動範囲に基づいて設定することができる。
【００４９】
次に、本発明における他の実施例を、図４及び図５を参照して説明する。
【００５０】
本装置において、試料５を大きく移動する場合には、オペレータがトラックボール１０の回転速度を速くして、ステージ４の移動速度を大きくする。
【００５１】
そして、例えば、Ｎ秒として数秒（２〜３秒）を設定しておくと、現時点から数秒（Ｎ秒）後における試料画像の視野中心の予測位置が、現時点での表示倍率における試料画像内から外れてしまう場合がある。この場合には、当該予測位置が画像中で表示されないこととなる。
【００５２】
よって、視野中心の予測位置が表示されなくなることを回避するために、本実施例では、レンズ／スキャン制御回路３及び電子光学系２０による電子線２のスキャン倍率を下げるように演算制御回路１３が制御を行う。
【００５３】
例えば、上述した図３に示す試料画像が表示されているときに、オペレータがトラックボール１０の回転を速くしたために、Ｎ秒後の視野中心の予測位置が同図における試料画像内から逸脱してしまう場合には、上記のようにスキャン倍率を下げることにより、図４に示すごとく、図３の試料画像における倍率よりも低倍率の試料画像を表示するようにする。
【００５４】
このように、試料画像を低倍率にすることにより、図４に示すように、Ｎ秒後の視野中心の予測位置を試料画像上に表示することができる。
【００５５】
なお、図４の例では、画像中の右下部に拡大画像領域を設定している。この各画像表示領域には、低倍率化する前の図３に示す試料画像に対応する画像を拡大画像として表示する。この拡大画像は、図４に示す画像において、低倍率化する前の図３に示す画像の範囲に対応する画像領域を、デジタル的にピクセルを拡大させて表示される画像である。
【００５６】
なお、トラックボール１０の回転が終了した時点では、スキャン倍率は元に戻されて、元の表示倍率で試料画像が表示されることとなる。これらの制御は、演算制御回路１３により行われる。
【００５７】
さらに、図４に示す状態から、さらにトラックボール１０の回転速度が速くなり、一定時間経過しても当該回転速度が下がらないときには、図５に示すごとく、自動的にさらに倍率を下げる制御を演算制御回路は行う。
【００５８】
この後、トラックボール１０の回転が終了すると、上記と同様に、スキャン倍率は元に戻されて、元の表示倍率で試料画像が表示されることとなる。
【００５９】
このように、本発明における試料画像表示装置は、試料５に一次線（電子線）２を照射する一次線照射手段と、一次線２の照射に応じて試料５から発生する二次的信号（二次電子）６を検出して試料画像を取得する画像取得手段と、取得された試料画像を表示する画像表示手段と、試料５が載置される試料ステージ４と、試料ステージ４を移動するためのステージ移動手段と、これら各手段を制御する演算制御手段（演算制御回路）１３と、試料に対する試料画像の視野の移動方向を演算制御手段１３に入力するための移動方向入力手段（トラックボール）１０とを備えた試料画像表示装置であって、演算制御手段１３が、取得される試料画像の視野中心のＮ秒後における予測位置及び該予測位置に至るまでの予測進路を、試料ステージ４の移動に基づく視野中心位置の移動履歴から求めて試料画像に重ねて表示する。
【００６０】
また、本発明における試料画像表示装置の動作方法は、上記構成の試料画像表示装置において、取得される試料画像の視野中心のＮ秒後における予測位置及び該予測位置に至るまでの予測進路を、試料ステージの移動に基づく視野中心位置の移動履歴から演算制御手段１３が求めて試料画像に重ねて表示する。
【００６１】
このとき、視野中心のＮ秒後における予測位置は、現時点からＮ秒前における視野中心位置の情報と現時点における視野中心位置の情報とに基づいて求めることができる。
【００６２】
また、視野中心のＮ秒後における予測位置は、視野中心位置の移動軌跡における現時点の位置での接線方向に基づいて求めることもできる。
【００６３】
さらに、視野中心のＮ秒後における予測位置は、設定された誤差範囲に基づく予測領域枠として試料画像に重ねて表示されることができる。
【００６４】
そして、現時点までの視野中心の位置の移動軌跡をさらに試料画像に重ねて表示することができる。
【００６５】
また、視野中心のＮ秒後における予測位置が、現時点での表示倍率における試料画像内から外れる場合には、表示倍率を低くして、該予測位置が試料画像内に含まれるように表示することができる。
【００６６】
このとき、表示倍率を低くする前の試料画像に対応する画像を、表示倍率を低くした試料画像に重ねて表示することもできる。
【００６７】
本発明では、トラックボール１０の回転方向に対応する視野中心の移動方向が試料画像中に表示されるので、オペレータは、トラックボール１０をこのままの回転方向及び回転速度で回転させ続けても良いのか、あるいは変えなければならないのかの判断が行いやすくなる。また、微妙な回転方向のズレがわかるので、オペレータは、回転方向の修正を行いやすくなる。
【００６８】
なお、上記実施の形態では、移動方向入力手段としてトラックボールを例にして説明したが、ジョイスティック等の他のポインティングデバイスを用いても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明における試料画像表示装置を示す概略構成図である。
【図２】重ね合わせ表示を行う前の試料画像の例を示す図である。
【図３】重ね合わせ表示を行った後の試料画像の例を示す図である。
【図４】図３に示す試料画像を低倍率化した試料画像を示す図である。
【図５】図４に示す試料画像をさらに低倍率化した試料画像を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…電子銃、２…電子線、３…レンズ／スキャン制御回路、４…ステージ、５…試料、６…二次電子、７…二次電子検出器、８…表示回路、９…ディスプレイ、１０…トラックボール、１１…ステージ制御回路、２０…電子光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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