(57)【要約】【課題】顕微鏡画像への着色を容易に行うことのできる試料表示装置等を提供する。【解決手段】試料表示装置は、観察対象の画像を濃淡で表示する顕微鏡画像を取得するための顕微鏡画像撮像部と、顕微鏡画像撮像部で顕微鏡画像を撮像する際の像観察条件を設定するための観察条件設定部と、顕微鏡画像撮像部で撮像された顕微鏡画像を表示するための表示部と、同一の観察対象について色情報を有する可視光画像を取得するための可視光画像取得部と、可視光画像から、顕微鏡画像に着色する所望の色を選択するための色選択部と、色選択部で選択された色に、顕微鏡画像に着色する着色部とを備える。【選択図】図６
2006071451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象の画像を濃淡で表示する顕微鏡画像を取得するための顕微鏡画像撮像部と、
前記顕微鏡画像撮像部で顕微鏡画像を撮像する際の像観察条件を設定するための観察条件設定部と、
前記顕微鏡画像撮像部で撮像された顕微鏡画像を表示するための表示部と、
同一の観察対象について色情報を有する可視光画像を取得するための可視光画像取得部と、
前記可視光画像から、前記顕微鏡画像に着色する所望の色を選択するための色選択部と、
前記色選択部で選択された色に、前記顕微鏡画像に着色する着色部と、
を備えることを特徴とする試料表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の試料表示装置であって、
前記色選択部が、前記表示部上を指定可能なポインタと、前記ポインタで指定された部位の色を表示するための色表示領域とを備えており、
前記ポインタで可視光画像中の着色したい色の部位を指定することで、指定された部位に含まれる色が前記色表示領域に表示されるように構成されていることを特徴とする試料表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の試料表示装置であって、
前記表示部が、前記顕微鏡画像と可視光画像とを同一画面上に表示可能に構成していることを特徴とする試料表示装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の試料表示装置であって、
前記可視光画像取得部が、観察対象について色情報を有する可視光画像を撮像するための可視光撮像部であることを特徴とする試料表示装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の試料表示装置であって、
前記色選択部で選択された色を着色する領域を、前記顕微鏡画像上に指定可能に構成されていることを特徴とする試料表示装置。
【請求項６】
観察対象を裁置するためのステージと、前記ステージ上の観察対象に対して電子線を照射するための電子銃と、観察対象から放出される二次電子または反射電子を検出するための１以上の検出器と、前記検出器で検出された情報に基づいて電子線観察像を結像するための電子線撮像部と、前記電子線撮像部で撮像された電子線観察像を表示するための表示部と、
を備え、
所定の像観察条件に基づいて、前記電子銃に加速電圧を印加して電子線を観察対象に照射し、観察対象から放出される二次電子または反射電子を前記検出器で検出しながら観察対象表面の所望の領域を走査することで、電子線観察像を結像し前記表示部に表示可能な試料表示装置であって、さらに、
同一の観察対象について色情報を有する可視光画像を取得するための可視光画像取得部と、
前記可視光画像から、前記電子線観察像に着色する所望の色を選択するための色選択部と、
前記色選択部で選択された色に、電子線観察像に着色する着色部と、
を備えることを特徴とする試料表示装置。
【請求項７】
試料表示装置の操作方法であって、
観察対象の濃淡情報を有する顕微鏡画像を取得すると共に、同一の観察対象について色情報を有する可視光画像を取得するステップと、
前記可視光画像から、前記顕微鏡画像に着色する所望の色を選択するステップと、
可視光画像上で選択された色に、前記顕微鏡画像を着色するステップと、
を有することを特徴とする試料表示方法。
【請求項８】
試料表示装置の操作プログラムであって、
観察対象の濃淡情報を有する顕微鏡画像を取得すると共に、同一の観察対象について色情報を有する可視光画像を取得する画像取得機能と、
前記可視光画像から、前記顕微鏡画像に着色する所望の色を選択する色選択機能と、
可視光画像上で選択された色に、前記顕微鏡画像を着色する着色機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とする試料表示装置操作プログラム。
【請求項９】
請求項８に記載されるプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ走査顕微鏡や測長ＳＥＭ等の荷電粒子線装置等、あるいは走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などの試料表示装置に関し、特に観察光学系を備える試料表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子線で観察対象の試料を照射して得られる信号を検出して観察像を得る荷電粒子線装置として、例えば電子線を用いた透過電子顕微鏡や走査電子顕微鏡がある。例えば電子顕微鏡は、電子の進行方向を自由に屈折させ、光学顕微鏡のような結像システムを電子光学的に設計したものである。電子顕微鏡には、試料や標本を透過した電子を電子レンズを用いて結像する透過型の他、試料表面で反射した電子を結像する反射型、収束電子線を試料表面上に走査して各走査点からの二次電子を用いて結像する走査型電子顕微鏡、加熱あるいはイオン照射によって試料から放出される電子を結像する表面放出型（電界イオン顕微鏡）等がある（例えば特許文献１）。
【０００３】
電子顕微鏡（ＥＭ）の例として、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）は、観察対象となる試料に細い電子線（電子プローブ）を照射した際に発生する二次電子や反射電子を、二次電子検出器、反射電子検出器等それぞれの検出器を用いて取り出し、ブラウン管やＬＣＤ等の表示画面上に表示して、主として試料の表面形態を観察する装置である。一方、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope：ＴＥＭ）は、薄膜試料に電子線を透過させ、その際に試料中で原子により散乱、回折された電子を電子回折パターンまたは透過電顕像として得ることによって主に物質の内部構造を観察できる。
【０００４】
電子線が固体試料に照射されたとき、電子のエネルギーによって固体中を透過するが、その際に試料を構成する原子核や電子との相互作用によって弾性的な衝突、弾性散乱やエネルギー損失を伴う非弾性散乱を生じる。非弾性散乱によって試料元素の殻内電子を励起したり、Ｘ線等を励起したり、また二次電子を放出し、それに相当するエネルギーを損失する。二次電子は衝突する角度によって放出される量が異なる。一方、弾性散乱によって後方に散乱し、試料から再び放出される反射電子は、原子番号に固有の量が放出される。ＳＥＭはこの二次電子や反射電子を利用する。ＳＥＭは電子を試料に照射し、放出される二次電子や反射電子を検出して観察像を結像している。
【０００５】
また、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）といった走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）等の微細表面形状計測装置は、探触針が試料表面に接近または接触して支持され、トンネル電流、原子間力等が一定に保たれて走査される探触針または試料の検査すべき表面に垂直な変位量から、試料表面の微細形状を観察する。このとき、試料に対する探触針の位置を知るための観察光学系を備えるものがあり、一例として探触針と観察光学系の対物レンズを切り換えて使用するタイプがある。この装置では、探触針の位置を示す指標（レクチル）を観察光学系の視野内に設けることにより、探触針の観察位置の光学的な観察を可能にしている。
【０００６】
このような電子顕微鏡や原子間力顕微鏡等の試料表示装置で得られる電子顕微鏡画像や原子間力顕微鏡画像等の画像データは、光学顕微鏡やデジタルマイクロスコープ等の可視光を使った他の拡大観察装置と異なり、色情報を持たず白黒の階調で表現された画像として表示される。色情報のない画像ばかりでは画像間の判別性に乏しいので、画像の判別のために文字情報を付加したり、画像の作成日や画像名称、作成者に応じて色を割り当てる等の方法が開発されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−３０２５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方で、画像自体に色情報を備えることで材質が推認でき、視認性に優れ感覚的な理解に役立つといったメリットがある。このような色情報を持たない電子顕微鏡像や原子間力顕微鏡像等の顕微鏡画像に色情報を持たせる方法としては、電子顕微鏡等による観察を行う際に、カラーで撮像可能な光学式のカメラ等を用いて可視光画像を撮像し、この可視光画像を顕微鏡画像に重ねる方法が考えられる。しかしながらこの方法では、両者を同じ倍率で撮像する必要があるが、光学式カメラは拡大できる倍率が電子顕微鏡等に比べて低く、分解能も低いいため、高い倍率で重ねることが難しいという問題がある。また、両者の収差が異なるため、画像のひずみ具合が可視光画像と顕微鏡画像とでは異なり、一致するように重ねることが難しい。さらに被写界深度の差も問題となり、可視光画像で高倍率観察すると被写界深度が浅くなり高さ方向に狭い範囲でしか焦点が合っていない状態となってしまい、色情報を得ることが難しくなる。このような理由から、可視光画像と顕微鏡画像を重ねる方法は実現が困難であった。
【０００８】
一方で、顕微鏡画像に直接着色する方法も考えられる。例えば、規定色で構成されたカラーパレットから色を選んで、顕微鏡画像に対し色付けを行う方法が考えられる。しかしながらこの方法では、現物の試料サンプルの色に合った微妙な色選びが難しいという問題があった。同じような色が存在しない場合は、ユーザが色の合成を行う必要があり面倒であった。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、顕微鏡画像に容易に着色を行うことのできる試料表示装置、試料表示装置の操作方法、試料表示装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の試料表示装置は、観察対象の画像を濃淡で表示する顕微鏡画像を取得するための顕微鏡画像撮像部と、顕微鏡画像撮像部で顕微鏡画像を撮像する際の像観察条件を設定するための観察条件設定部と、顕微鏡画像撮像部で撮像された顕微鏡画像を表示するための表示部と、同一の観察対象について色情報を有する可視光画像を取得するための可視光画像取得部と、可視光画像から、顕微鏡画像に着色する所望の色を選択するための色選択部と、色選択部で選択された色に、顕微鏡画像に着色する着色部とを備える。この構成によって、所望の色を試料のカラー画像から選択し、選択された色に顕微鏡画像を着色することができるので、色情報を備えた顕微鏡画像を容易に得ることができる。
【００１１】
また、本発明の他の試料表示装置は、色選択部が、表示部上を指定可能なポインタと、ポインタで指定された部位の色を表示するための色表示領域とを備えており、ポインタで可視光画像中の着色したい色の部位を指定することで、指定された部位に含まれる色が色表示領域に表示されるように構成されている。この構成によって、マウスポインタやアイコンなどのポインタで可視光画像中の所望の色の部位を指定することにより、簡単に着色を指定することができ、さらに選択された色が色表示領域で確認できるので、極めて使い勝手のよい着色作業が実現できる。
【００１２】
さらに、本発明の他の試料表示装置は、表示部が、顕微鏡画像と可視光画像とを同一画面上に表示可能に構成している。この構成により、顕微鏡画像と可視光画像とを並べて表示し、色情報を可視光画像で参照しながら顕微鏡画像に着色作業を行うことができる。
【００１３】
さらにまた、本発明の他の試料表示装置は、可視光画像取得部が、観察対象について色情報を有する可視光画像を撮像するための可視光撮像部である。この構成によって、試料表示装置が同一の観察対象について可視光画像と顕微鏡画像とを取得でき、さらに顕微鏡画像の着色も行うことができる。
【００１４】
さらにまた、本発明の他の試料表示装置は、色選択部で選択された色を着色する領域を、顕微鏡画像上に指定可能に構成されている。この構成によって、顕微鏡画像の所望の領域に所望の色を着色することができ、例えば複数の色で各部位を着色するといった柔軟性の高い着色を行うことができる。
【００１５】
さらにまた、本発明の他の試料表示装置は、観察対象を裁置するためのステージと、ステージ上の観察対象に対して電子線を照射するための電子銃と、観察対象から放出される二次電子または反射電子を検出するための１以上の検出器と、検出器で検出された情報に基づいて電子線観察像を結像するための電子線撮像部と、電子線撮像部で撮像された電子線観察像を表示するための表示部とを備え、所定の像観察条件に基づいて、電子銃に加速電圧を印加して電子線を観察対象に照射し、観察対象から放出される二次電子または反射電子を検出器で検出しながら観察対象表面の所望の領域を走査することで、電子線観察像を結像し表示部に表示可能な試料表示装置であって、さらに、同一の観察対象について色情報を有する可視光画像を取得するための可視光画像取得部と、可視光画像から、電子線観察像に着色する所望の色を選択するための色選択部と、色選択部で選択された色に、電子線観察像に着色する着色部とを備える。この構成によって、所望の色を試料のカラー画像から選択し、選択された色に電子線観察像を着色することができるので、色情報を備えた電子線観察像を容易に得ることができる。
【００１６】
また、本発明の試料表示装置の操作方法は、観察対象の濃淡情報を有する顕微鏡画像を取得すると共に、同一の観察対象について色情報を有する可視光画像を取得するステップと、可視光画像から、顕微鏡画像に着色する所望の色を選択するステップと、可視光画像上で選択された色に、顕微鏡画像を着色するステップとを有する。この構成によって、所望の色を試料のカラー画像から選択し、選択された色に顕微鏡画像を着色することができるので、色情報を備えた顕微鏡画像を容易に得ることができる。
【００１７】
さらに、本発明の試料表示装置の操作プログラムは、観察対象の濃淡情報を有する顕微鏡画像を取得すると共に、同一の観察対象について色情報を有する可視光画像を取得する機能と、可視光画像から、顕微鏡画像に着色する所望の色を選択する機能と、可視光画像上で選択された色に、顕微鏡画像を着色する機能とをコンピュータに実現させる。この構成によって、所望の色を試料のカラー画像から選択し、選択された色に顕微鏡画像を着色することができるので、色情報を備えた顕微鏡画像を容易に得ることができる。
【００１８】
また本発明のコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器は、上記プログラムを格納するものである。記録媒体には、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷやフレキシブルディスク、磁気テープ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、Ｂｌｕ−ｒａｙ、ＨＤ  ＤＶＤ（ＡＯＤ）等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリその他のプログラムを格納可能な媒体が含まれる。またプログラムには、上記記録媒体に格納されて配布されるものの他、インターネット等のネットワーク回線を通じてダウンロードによって配布される形態のものも含まれる。さらに記録した機器には、上記プログラムがソフトウェアやファームウェア等の形態で実行可能な状態に実装された汎用もしくは専用機器を含む。さらにまたプログラムに含まれる各処理や機能は、コンピュータで実行可能なプログラムソフトウエアにより実行してもよいし、各部の処理を所定のゲートアレイ（ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ）等のハードウエア、又はプログラムソフトウエアとハードウェアの一部の要素を実現する部分的ハードウエアモジュールとが混在する形式で実現してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の試料表示装置、試料表示装置の操作方法、試料表示装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器によれば、極めて容易に顕微鏡画像に着色を行うことができる。それは本発明が、同じ試料を撮像した可視光画像中から所望の色を選択して顕微鏡画像に着色する構成としているからである。この方法によれば、例えばＳＥＭ画像にカメラ画像を重ね合わせて色情報を写す方法等のように複雑な位置合わせ等の作業が不要で、また自分で色を合成する必要もないので、遙かに簡単に、手軽に顕微鏡画像を着色して、視覚的に認識、把握しやすい状態にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための試料表示装置、試料表示装置の操作方法、試料表示装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器を例示するものであって、本発明は試料表示装置、試料表示装置の操作方法、試料表示装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００２１】
本明細書において試料表示装置とこれに接続される操作、制御、入出力、表示、その他の処理等のためのコンピュータ、プリンタ、外部記憶装置その他の周辺機器との接続は、例えばＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２ｘ、ＲＳ−４２２、ＲＳ−４２３、ＲＳ−４８５、ＵＳＢ等のシリアル接続、パラレル接続、あるいは１０ＢＡＳＥ−Ｔ、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１０００ＢＡＳＥ−Ｔ等のネットワークを介して電気的に接続して通信を行う。接続は有線を使った物理的な接続に限られず、ＩＥＥＥ８０２．１ｘ、ＯＦＤＭ方式等の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の電波、赤外線、光通信等を利用した無線接続等でもよい。さらに観察像のデータ保存や設定の保存等を行うための記録媒体には、メモリカードや磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が利用できる。
【００２２】
以下の実施例ではＳＥＭについて説明する。但し、本発明の試料表示装置はＴＥＭやその他の荷電粒子線装置においても利用できる。また光学顕微鏡、レーザ顕微鏡、原子間力顕微鏡、静電気力顕微鏡、近視野顕微鏡等の内、２つ以上の顕微鏡の機能を備えた複合型顕微鏡に利用してもよい。本発明を具現化した一実施例に係るＳＥＭについて、図１に基づいて説明する。ＳＥＭは一般に加速電子の電子線を発生させ試料に到達させるまでの光学系と、試料を配置する試料室（チャンバ）と、試料室内を真空にするための排気系と、像観察のための操作系で構成される。図１の電子顕微鏡１００は、このような部材により荷電粒子線による顕微鏡画像の観察を行うための顕微鏡画像撮像部４２として電子線撮像部４２Ａの構成を示している。また、図１のコンピュータ１にインストールされた電子顕微鏡の操作プログラムで、電子顕微鏡の像観察条件の設定や各種操作を行い、観察像の表示を行う表示部２８に表示する。
【００２３】
光学系は、加速電子の電子線を発生させる電子銃７、加速電子の束を絞り込んで細束化するレンズ系、試料から発生する二次電子や反射電子を検出する検出器を備える。図１に示す走査型電子顕微鏡１００は、光学系として電子線を照射する電子銃７と、電子銃７から照射される電子線がレンズ系の中心を通過するように補正するガンアライメントコイル９と、電子線のスポットの大きさを細く絞る収束レンズ１２であるコンデンサレンズと、収束レンズ１２で収束された電子線を試料２０上で走査させる電子線偏向走査コイル１８と、走査に伴い試料２０から放出される二次電子を検出する二次電子検出器２１と、反射電子を検出する反射電子検出器２２を備える。
【００２４】
試料室３１には、試料台３３、試料導入装置、Ｘ線検出用分光器等が備えられる。試料台３３（ステージ）はＸ、Ｙ、Ｚ移動、回転、傾斜機能を備える。排気系は、加速電子の電子線が気体成分通過中に極力エネルギーを失うことなく試料に到達するために必要で、ロータリーポンプ、油拡散ポンプが主として用いられる。
【００２５】
操作系は二次電子像、反射電子像、Ｘ線像等を表示、観察しながら照射電流の調整、焦点合わせ等を行う。二次電子像等の出力は、アナログ信号であれば写真機によるフィルム撮影が一般的であったが、近年は画像をデジタル信号に変換した出力が可能となり、データの保存や画像処理、印刷等の多種多様な処理が可能である。図１のＳＥＭは、二次電子像や反射電子像等の観察像を表示する表示部２８と印刷のためのプリンタ２９を備える。また操作系は、像観察条件として少なくとも加速電圧またはスポットサイズ（入射電子線束の直径）を設定するために必要な設定項目の設定手順を誘導（ガイダンス）する誘導手段を備える。
【００２６】
図１に示すＳＥＭは、コンピュータ１と接続され、コンピュータ１を電子顕微鏡１００の操作を行うコンソールとして使用し、また必要に応じて像観察条件や画像データを保存したり、画像処理や演算を行う。図１に示すＣＰＵやＬＳＩ等で構成される中央演算処理部２は、走査型電子顕微鏡１００を構成する各ブロックを制御する。電子銃高圧電源３を制御することにより、フィラメント４、ウェーネルト５、アノード６からなる電子銃７より電子線を発生させる。電子銃７から発生された電子線８は、必ずしもレンズ系の中心を通過するとは限らず、ガンアライメントコイル９をガンアライメントコイル制御部１０によって制御することで、レンズ系の中心を通過するように補正を行う。次に、電子線８は収束レンズ制御部１１によって制御される収束レンズ１２であるコンデンサコイルによって細く絞られる。収束された電子線８は、電子線８を偏向する非点収差補正コイル１７、電子線偏向走査コイル１８、対物レンズ１９、および電子線８のビーム開き角を決定する対物レンズ絞り１３を通過し、試料２０に至る。非点収差補正コイル１７は非点収差補正コイル制御部１４によって制御され、走査速度等を制御する。同様に電子線偏向走査コイル１８は電子線偏向走査コイル制御部１５によって、対物レンズ１９は対物レンズ制御部１６によって、それぞれ制御され、これらの作用によって試料上を走査する。試料２０上を電子線８が走査することにより、試料２０から二次電子、反射電子等の情報信号が発生され、この情報信号は二次電子検出器２１、反射電子検出器２２によりそれぞれ検出される。検出された二次電子の情報信号は二次電子検出増幅部２３を経て、また反射電子の情報信号は反射電子検出器２２で検出されて反射電子検出増幅部２４を経て、それぞれＡ／Ｄ変換器２５、２６によりＡ／Ｄ変換され、画像データ生成部２７に送られ、画像データとして構成される。この画像データはコンピュータ１に送られ、コンピュータ１に接続されたモニタ等の表示部２８にて表示され、必要に応じてプリンタ２９にて印刷される。排気系ポンプ３０は、試料室３１内部を真空状態にする。排気系ポンプ３０に接続された排気制御部３２が真空度を調整し、試料２０や観察目的に応じて高真空から低真空まで制御する。
【００２７】
電子銃７はあるエネルギーをもった加速電子を発生させるソースとなる部分で、Ｗ（タングステン）フィラメントやＬａＢ６フィラメントを加熱して電子を放出させる熱電子銃の他、尖状に構成したＷの先端に強電界を印加して電子を放出させる電界放射電子銃がある。レンズ系には、収束レンズ、対物レンズ、対物レンズ絞り、電子線偏向走査コイル、非点収差補正コイル等が装着されている。収束レンズは電子銃で発生した電子線をさらに収斂して細くする。対物レンズは最終的に電子プローブを試料に焦点合わせするためのレンズである。対物レンズ絞りは収差を小さくするために用いられる。検出器には、二次電子を検出する二次電子検出器と反射電子を検出する反射電子検出器がある。二次電子はエネルギーが低いのでコレクタにより捕獲され、シンチレータにより光電子に変換されて、光電子倍増管で信号増幅される。一方、反射電子の検出にはシンチレータあるいは半導体型が用いられる。
（試料台３３）
【００２８】
観察位置の位置決めは、試料２０を載置した試料台３３を物理的に移動させて行う。この場合は観察位置決め手段が試料台３３で構成される。試料台３３は試料２０の観察位置を調整可能なように様々な方向への移動、調整が可能である。移動、調整の方向は、試料台３３の観察位置を移動、調整させるため、試料台３３の平面方向であるＸ軸およびＹ軸方向、Ｒ軸（回転）方向への移動および微調整が可能である他、試料の傾斜角度を調整するために試料台３３のＴ軸方向の調整、ならびに対物レンズと試料との距離（ワーキングディスタンス）を調整するために試料台３３のＺ軸方向の調整が可能である。
【００２９】
観察像の位置決めや観察視野の移動には、試料台を物理的に移動させる方法に限られず、例えば電子銃から照射される電子線の走査位置をシフトさせる方法（イメージシフト）も利用できる。あるいは両者を併用する方法も利用できる。あるいはまた、広い範囲で一旦画像データを取り込み、データをソフトウェア的に処理する方法も利用できる。この方法では、一旦データが取り込まれてデータ内で処理されるため、ソフトウェア的に観察位置を移動させることが可能で、試料台の移動や電子線の走査といったハードウェア的な移動を伴わないメリットがある。予め大きな画像データを取り込む方法としては、例えば様々な位置の画像データを複数取得し、これらの画像データをつなぎ合わせることで広い面積の画像データを取得する方法がある。あるいは、低倍率で画像データを取得することによって、取得面積を広く取ることができる。
（試料表示装置操作プログラム）
【００３０】
次に、電子線撮像部４２Ａを操作して電子線画像を撮像する手順について、図２の試料表示装置（ここでは電子顕微鏡）の操作プログラムのユーザインターフェース画面に基づいて説明する。試料表示装置操作プログラムは、図１においてはコンピュータ１にインストールされ実行可能な状態としている。試料表示装置操作プログラムをインストールされたコンピュータ１が電子顕微鏡１００等の機器とデータの送受信や通信を行い、必要な情報を取得し、設定を行う。通信は、例えばＲＳ−２３２ＣケーブルやＵＳＢケーブルを介してシリアル通信で行われる。ただ、この形態に限られず電子顕微鏡等の試料表示装置自体に試料表示装置操作プログラムを組み込む態様等も適宜採用できる。また、この試料表示装置操作プログラムは、電子線観察像の撮像の他、複数の視差画像に基づく３次元画像の生成や、生成された３次元画像に対して表示、操作、計測等の処理を行うためのプログラムを兼ねており、一のプログラムで電子顕微鏡で像観察を行うための操作と、得られた電子線観察像に基づいて３次元画像を再構築する操作を行え、これによって統合された環境でユーザが操作し易いプログラムとできる。ただ、各機能を別個のプログラムで実現することも可能であり、この場合は各プログラムの呼び出しを専用のメニュー画面等から行ったり、各機能を示すボタンにプログラムの呼び出しをリンクさせる等により、プログラムのスムーズな切換を行い、ユーザが操作し易い環境とできる。
【００３１】
なお図２等に示す試料表示装置操作プログラムのユーザインターフェース画面の例において、各入力欄や各ボタン等の配置、形状、表示の仕方、サイズ、配色、模様等は適宜変更できることはいうまでもない。デザインの変更によってより見やすく、評価や判断が容易な表示としたり操作しやすいレイアウトとすることもできる。例えば詳細設定画面を別ウィンドウで表示させる、複数画面を同一表示画面内で表示する等、適宜変更できる。またこれらのプログラムのユーザインターフェース画面において、仮想的に設けられたボタン類や入力欄に対するＯＮ／ＯＦＦ操作、数値や命令入力等の指定は、試料表示装置操作プログラムを組み込んだコンピュータに接続された入力部で行う。本明細書において「押下する」とは、ボタン類に物理的に触れて操作する他、入力部によりクリックあるいは選択して擬似的に押下することを含む。入出力デバイスはコンピュータと有線もしくは無線で接続され、あるいはコンピュータ等に固定されている。一般的な入力部としては、例えばマウスやキーボード、スライドパッド、トラックポイント、タブレット、ジョイスティック、コンソール、ジョグダイヤル、デジタイザ、ライトペン、テンキー、タッチパッド、アキュポイント等の各種ポインティングデバイスが挙げられる。またこれらの入出力デバイスは、プログラムの操作のみに限られず、試料表示装置等のハードウェアの操作にも利用できる。さらに、インターフェース画面を表示する表示部２８のディスプレイ自体にタッチスクリーンやタッチパネルを利用して、画面上をユーザが手で直接触れることにより入力や操作を可能としたり、または音声入力その他の既存の入力手段を利用、あるいはこれらを併用することもできる。
【００３２】
図２に示す電子顕微鏡操作プログラムは、マニュアル観察モードにおける操作画面を示している。マニュアル観察モードは、ユーザが像観察条件を設定可能なモードである。この図に示す操作画面は、結像された観察像を表示する第１表示領域４７と、位置表示、広域図、ｅプレビュー、および比較画像を表示する第２表示領域４８と、観察像の画像補正を設定する画像補正設定手段６０１と、検出器、加速電圧、真空度、およびスポットサイズ等の像観察条件を個別に設定する個別条件設定手段６０３と、以前に記憶された画像ファイルに対応する像観察条件から一の条件を設定するファイル対応条件設定手段６０４と、プレビュー機能を設定するプレビュー設定手段６０５と、視野設定部として、観察像等の倍率を設定する倍率設定部６１１と、観察視野の移動を設定する観察視野移動設定部６１２と、コントラストおよび明るさを設定するコントラスト・明るさ設定手段６１３と、非点収差の調整を設定する非点収差調整設定手段６１４と、光軸の調整を設定する光軸調整設定手段６１５とを備える。マニュアル観察モードでは、画像補正設定手段６０１において、シャープネスを設定するシャープネス設定手段６０１ａと、ハイライトを設定するハイライト設定手段６０１ｂと、ガンマ補正を設定するガンマ補正設定手段６０１ｃと、観察像の輝度分布を示す輝度分布図（ヒストグラム）６０１ｄと、オーバーレンジ抽出設定手段６０１ｅとが表示される。オーバーレンジ抽出設定手段は、オーバーレンジした領域を抽出して表示するよう設定するものである。具体的には、観察像が表示された状態で、オーバーレンジ抽出設定手段６０１ｅの一態様である「オーバーレンジチェック」欄をチェックすると、観察像のアンダー領域あるいはオーバー領域なったオーバーレンジ領域を他の中間色領域と異なる態様で表示される。また、上記と同様個別条件設定手段６０３によって像観察条件を個別に設定することもできる。個別条件設定手段６０３で設定可能な項目としては、「検出器」ボックス６０３ａ、「加速電圧」ボックス６０３ｂ、「真空度」ボックス６０３ｃ、「スポットサイズ」ボックス６０３ｄ等が用意されているが、非点収差調整設定手段、光軸調整設定手段等を含めてもよい。また、「ファイルから読み出す」ボタン（ファイル対応条件設定手段）４０４によって、以前に記憶された画像ファイルに対応する像観察条件から一の条件を設定することができる。さらに、プレビュー設定手段の一態様である「ｅプレビュー設定」ボタン６０５によって、上述したプレビュー機能が実行される。
（可視光撮像部４４Ａ）
【００３３】
この電子顕微鏡１００は、上述した電子線撮像部４２Ａを用いた電子線観察像の観察以外に、可視光による撮像を行う可視光撮像部を装着できる。可視光撮像部で撮像された可視光画像は、ユーザが任意に利用でき、例えばＳＥＭ画像の観察中において観察対象の試料をカラー画像で確認したり、電子線観察像の広域画像に利用するといった電子線観察の補助的な目的で一般に利用されている。これら電子線を用いて撮像する電子線撮像部と、可視光を用いて撮像する可視光撮像部との複数の撮像系を、本実施の形態に係る電子顕微鏡１００は切換可能に構成している。図３に、このような電子線撮像部４２Ａと可視光撮像部４４Ａとを切り換え可能に構成した電子顕微鏡のブロック図を示す。可視光撮像部４４Ａは、試料室３１内に常時設置して撮像切換制御部４６等により自動的に切り換える構成に限られず、必要時に試料室３１内に手動で設置して可視光画像の撮像後はこれを取り外し、通常の電子線撮像部４２Ａを用いた観察に切り換える構成が採用できる。手動による可視光撮像部４４Ａの装着は、撮像部を試料室３１内に配置して機械的に自動で切り換える方式に比べて着脱の手間はかかるものの、非使用時に試料室３１内で可視光撮像部４４Ａが邪魔になることもなく、また撮像部の自動切換のための機構も不要にできるために試料室３１内の構成を簡素化でき、安価かつ簡素な構成で実現できるという利点が得られる。以下、この着脱式の可視光撮像部４４Ａを電子顕微鏡に装着する様子を、図４に基づいて説明する。
【００３４】
図４に示す電子顕微鏡３００は、試料室３１の前面を構成する正面のパネル５２を引き出し、試料室３１を外部に開放している。正面パネル５２は、一対のガイドロッド５４に従い引き出し自在に電子顕微鏡本体５０の正面に連結されている。試料室３１内は観察中は真空に減圧されるため、正面パネル５２の開放時には試料室３１内を常圧とする。正面パネル５２の内側、すなわち試料室３１の前面の側壁には、水平台５６が固定され、水平台５６上に試料台３３やその移動機構が設けられている。これにより、正面パネル５２を引き出すことで試料台３３も一緒に引き出すことができ、この状態で試料台３３に試料をセットする。図４の例では、試料は試料ホルダ（図示せず）に挿入され、試料ホルダを試料台３３にセットすることで試料が試料台３３に裁置される。試料台３３上には、試料ホルダをセットするための試料ホルダ保持部として、中心にホルダ保持穴５８（図５（ａ）に示す）が形成されている。ホルダ保持穴５８は、試料ホルダを挿入できる大きさに構成される。
【００３５】
このように試料が試料台３３に裁置された状態で、可視光撮像部４４Ａを試料台３３に装着して可視光画像を撮像する。移動可能な試料台３３上に可視光撮像部４４Ａを固定する構成によって、試料台３３の位置によらず可視光撮像部４４Ａは常に試料台３３上の所定の位置に保持されることとなる。これによって、試料台３３の現在位置を意識することなく試料台３３に裁置された試料を確実に補足して、可視光画像の撮像を容易に行える。従来の電子顕微鏡では、試料室内の側壁等固定位置に可視光撮像部を固定する方式であったため、固定された可視光撮像部で試料を撮像できるよう、試料台の位置を調整してやる必要があった。この方式では、試料台の現在位置を把握した上で、丁度可視光撮像部の視野に試料台上の試料が入るように計算して試料台の位置を調整する必要があり、極めて煩雑で面倒であった。特に、試料台は５軸、すなわちＸＹ平面、高さ方向のＺ軸、回転方向のＲ軸および傾斜のＴ軸という多くの移動パラメータを有しており、しかも拡大観察系であるため、撮像位置を合わせることは非常に手間のかかる作業であった。さらに可視光画像の撮像後は、荷電粒子線撮像による観察のために、別の撮像部への位置合わせ作業を行わねばならない。電子線観察から一旦可視光画像に切り換えた場合は、電子線撮像部での位置合わせから可視光撮像部への位置合わせを行った後、再度元の電子線撮像部での位置合わせを行う必要があり、一層の手間も時間もかかる。しかも電子線観察は一視野が数ミクロン単位といった極めて高い倍率で行われるため、たわみやがた等各部の誤差によって、正確に同じ位置が再現できるとは限らず、元の位置に復元しようとしても誤差のために視野が異なってしまうおそれがある。したがって、このような調整作業を可能な限り簡略化することが望ましい。これに対して、本実施の形態のように試料台３３上に可視光撮像部４４Ａを固定する構成によれば、試料台３３が移動しても試料台３３と可視光撮像部４４Ａの相対的な位置関係は変化しないため、上記のような位置合わせ作業を不要にでき、可視光画像の撮像を極めて容易に行うことが可能となる。
（保持機構）
【００３６】
図４に示す可視光撮像部４４Ａは、保持機構を構成する棒状のロッド６２と、可視光撮像部４４Ａの中心的機能を果たす撮像用のカメラユニット６０とを備える。ロッド６２は、図４に示すように試料台３３上に直立させて、上端に固定されたカメラユニット６０を試料台３３の上部に離間させて保持する。試料台３３の上面には、可視光撮像部４４Ａを連結するための装着機構として、ロッド６２を脱着可能に挿入するための挿入穴６４を形成している。挿入穴６４は、試料台３３の上面に突出させたパイプ６６の先端に開口される。一方、ロッド６２の先端にはボス６８を形成しており、パイプ６６の開口端に挿入して保持できる大きさ及び形状に形成される。この構成により、パイプ６６にボス６８を挿入して保持機構を試料台３３上に直立させ、可視光撮像部４４Ａを保持する。装着機構として予めパイプ６６を試料台３３から突出させる構成により、ユーザが可視光撮像部４４Ａを装着する際にパイプ６６の位置を容易に視認できるので、装着位置を迷う、あるいは間違えることがなく使い易い電子顕微鏡とできる利点がある。またこのパイプ６６自体も着脱可能に構成してもよい。これにより、可視光画像の撮像を行わない場合はパイプ６６を外して試料室３１内をすっきりさせることができる。
（カメラユニット６０）
【００３７】
カメラユニット６０は、可視光画像を撮像する部材であり、光学式カメラやデジタルカメラ等が利用でき、好ましくはＣＣＤ撮像素子やＣ−ＭＯＳ撮像素子等を利用する。ＣＣＤ又はＣ−ＭＯＳで撮像した可視光画像は、データの送信、加工、処理等を電気的に行うことができ、扱いが容易となる。カメラユニット６０は所望の倍率とし、例えば１〜２０倍のいずれかの固定倍率のカメラユニット６０を可視光撮像部４４Ａにセットする。図４の例では、２倍倍率のカメラユニット６０を使用している。また、異なる固定倍率のカメラユニット６０を備える可視光撮像部４４Ａを交換して試料台３３上にセットすることもできる。カメラユニット６０で撮像された可視光画像は、撮像切換制御部４６に送出され、表示部２８にて表示される。また、カメラユニット６０に光学式カメラを用いて撮像する場合は、現像して可視光画像を紙媒体等により得ることもできる。
（合焦距離）
【００３８】
カメラユニット６０に固定倍率を採用することにより、合焦距離は一意的に決まる。そこで、ロッド６２の長さを、予めカメラユニット６０と試料との距離が合焦距離と一致するように調整することで、常に合焦距離で撮影することが可能となる。ロッド６２の長さは、カメラユニット６０の保持機構への取り付け位置や、試料台３３の装着機構の長さ等を考慮した上で、カメラユニット６０と試料台３３上にセットされた試料との合焦距離と合致するように設計される。これにより、可視光撮像部４４Ａを試料台３３上にセットした状態で、常に合焦距離が維持され、ピント合わせ作業が不要となり極めて使い易くなる。特に試料台３３上に可視光撮像部４４Ａを固定することで試料台３３の位置合わせ作業を不要にできることと相俟って、カメラユニット６０の高さ方向を合焦距離に予め設定しておくことによりピント合わせ作業も不要とでき、可視光画像の撮像を更にスムーズに行うことが可能となる。
【００３９】
なお、カメラユニットは固定倍率のものに限られず、カメラユニットをズームレンズ等可変倍率方式とし、オートフォーカス等の手段によりピントを合わせるようにした構成も採用可能である。この方式であれば、一の可視光撮像部で倍率を変化させた可視光画像を取得することができる。
【００４０】
さらに、可視光撮像部４４Ａを保持機構、装着機構を介して試料台３３上に装着した状態で、カメラユニット６０の光軸と試料の中心とが一致するように、カメラユニット６０の取り付け位置や角度等が予め設計される。これにより、視野探しも不要となり、可視光撮像部４４Ａを装着するのみで試料の最適な位置を可視光画像として撮像できる。
【００４１】
このようにして、保持機構によってカメラユニット６０を試料台３３に取り付けると、試料台３３の各軸の位置に関係なく、必ずカメラ光軸が試料の中心にくるような位置に調整され、しかもカメラユニット６０と試料の間の距離は、カメラユニット６０の合焦距離となるように保持できるので、可視光画像の撮像が極めて容易となる。
【００４２】
図５に、図４のカメラユニット６０の拡大断面図を示す。この図に示すように、カメラユニット６０はロッド６２の上端側面にネジ止めにより固定される。この図に示すカメラユニット６０は、側面に回転軸を中心に回転する回転部６９を連結しており、この回転部６９にロッド６２を挿入することでロッド６２を介して試料台３３の上方で垂直に保持される。図５（ａ）の例では、ロッド６２を回転部６９に挿入すると、カメラユニット６０の自重で回転軸を中心に回転して撮像面が下方に面し、試料台３３を正面から撮像できる位置に自動的に調整される。
【００４３】
またこのカメラユニット６０は、図４に示す状態から正面パネル５２を電子顕微鏡本体５０に押し込んで試料室３１を閉塞し、通常の電子顕微鏡観察を行う際には、電子顕微鏡本体５０の側面にセットされ、試料室３１内部の状態を観察する目的に併用される。図５（ｂ）に、カメラユニット６０を電子顕微鏡本体に装着した状態を電子顕微鏡の上方から見た断面図を示す。この図に示すように、電子顕微鏡本体５０のカバーにはカメラユニットを装着する装着穴５９が開口され、試料室３１に連通している。カメラユニット６０の外周はネジリングが設けられ、これによって装着穴５９の周囲にカメラユニット６０が固定される。装着穴５９に装着されたカメラユニット６０は、試料台３３の移動や各種検出器の出し入れ等によって、試料室３１の内壁や対物レンズ等に試料台３３や試料が衝突しないかどうかを監視するための試料室内部観察カメラやモニタのための覗き穴として使用できる。したがって、カメラユニット６０は装着穴５９を介して試料室３１内部の試料台３３が観察できる角度に調整される。
【００４４】
以上の構成によれば、ロッド６２でカメラユニット６０を所定位置に容易に配置でき、可視光画像の撮像をスムーズに行うことができる。また１本のロッド６２で保持機構を構成するという簡単な構成により実現できるので、コストも安価でしかも扱い易いという利点も得られる。なお上記の例では、保持機構を１本のロッドで構成しているが、２本以上のロッドで構成することも可能であることはいうまでもない。２本以上のロッドでカメラユニット６０を支持することにより、より安定して機械的強度も向上される。またロッドに限られず、多角形の柱状や可動式のアーム状、伸縮式のシリンダ状等、種々の形態が適宜採用できる。
【００４５】
さらに、可視光撮像部４４Ａを固定する装着機構の位置は、試料台３３のすべての移動軸上である必要はなく、一部の軸上から外れた位置に固定してもよい。例えば、装着機構をＸＹ平面の軸上であるが、回転軸であるＲ軸上に設けない構成とする。一般的な配置構造としては、電子顕微鏡の水平台５６上にＺ軸、Ｔ軸、ＸＹ軸、Ｒ軸、試料ホルダの順に配置される。この場合はＲ軸が試料に一番近い位置となるので、可視光撮像部４４Ａを固定する装着機構をＲ軸上に設けず、ＸＹ軸上に設ける。この場合でも、試料とカメラユニット６０の相対的な位置関係が、カメラ光軸上に試料の中心が位置するように設定されておれば、試料のＲ軸の回転方向が定まっていなくとも、Ｒ軸の位置を知る手段により対応できる。例えば、エンコーダ等を用いて試料台の回転角度を検出したり、Ｒ軸における回転位置をユーザや電子顕微鏡に記憶させる等して、この回転位置に応じた姿勢に試料台３３のＲ軸を調整する。これによって、Ｒ軸の調整のみで可視光画像を容易に得ることができ、またすべての軸上に可視光撮像部４４Ａを固定する位置的な制約によらず、操作性、スペース効率等の点から好適な位置に可視光撮像部４４Ａを設置できる。
（色選択機能）
【００４６】
以上のようにして、可視光撮像部を試料面と容易に正対させて取得した可視光画像に基づいて、顕微鏡画像撮像部４２で撮像した顕微鏡画像に着色処理を行う。図６に、顕微鏡画像および可視光画像を取得する画像取得機能と、可視光画像から所望の色を選択する色選択機能と、選択された色に顕微鏡画像を着色する着色機能とを備える試料表示装置のブロック図を示す。この図に示す試料表示装置２００は、顕微鏡画像撮像部４２と、可視光画像取得部４４とが演算部７０に接続されている。可視光画像取得部４４は、可視光画像を取得する部材であり、上述した可視光撮像部等が該当する。ただ、可視光画像は試料表示装置で顕微鏡画像と同時に撮像されたものに限られず、予め取得した可視光画像の画像ファイルを可視光画像取得部で読み込んで着色処理に利用することもできる。この場合は、必ずしも試料表示装置に可視光撮像部を必要としない。
【００４７】
演算部７０は、顕微鏡画像撮像部４２から荷電粒子線観察像（顕微鏡画像）を、可視光画像取得部４４から可視光画像を取得する（画像取得機能）。また演算部７０は観察条件設定部６５０と色選択部６３８を備えている。観察条件設定部６５０は、顕微鏡画像撮像部４２で顕微鏡画像を撮像する際の像観察条件を設定する。像観察条件には、電子顕微鏡の場合は加速電圧やスポットサイズ（入射電子線束の直径）、検出器の種類、真空度などが挙げられ、使用する試料表示装置に応じた条件を観察条件設定部６５０で設定する。また色選択部６３８は、可視光画像から、顕微鏡画像に着色したい色を選択する色選択機能を実現するための部材である。そして色選択部６３８で選択された色に、演算部７０の着色部７２は顕微鏡画像に着色する（着色機能）。着色された顕微鏡画像は表示部２８に表示される。
【００４８】
この様子を、図７〜図９に示す試料表示装置操作プログラムのユーザインターフェース画面に基づいて説明する。これらの図において、図７は着色前の顕微鏡画像Ａを表示した状態、図８は可視光画像Ｇから所望の色を色選択部６３８で選択する状態、図９は選択された色に着色した顕微鏡画像Ｂをそれぞれ示している。図７では、顕微鏡画像撮像部４２で撮像された顕微鏡画像Ａを顕微鏡画像表示領域７９０に表示させている。この例では、ＳＥＭで撮像された電子線観察像を、視差が生じるように傾斜させ、複数枚の電子線画像に基づいて生成した３次元画像を表示させている。図２の画面において下部に設けられた「３Ｄ」タブ６２１を選択すると、３Ｄ画像作成画面に切り換えられ、図１０〜図１２に示すように３Ｄ画像を取得するための手順が誘導される。これに従いユーザは試料を傾斜させて位置合わせを行い、視差画像を撮像する。
【００４９】
以下、３次元画像の生成手順を図１０〜図１２に基づいて説明する。図１０は、基準となる第１の観察像を取得する様子を示す。図１０の画面では、表示部２８に表示されるインターフェースの内、画面の右側が現在処置中の画像を示す第１表示領域４７である。また画面左側の上部には、第２表示領域４８が設けられ、第２表示領域４８の下部に設けられたタブを切り換えることによって広域図や位置表示、ｅプレビュー、比較画像等を切り替えて表示する。またこの例では、第２表示領域４８に広域図を表示させて、第１表示領域４７で表示中の領域がどの部位に相当するかを枠状６８１で表示している。さらに第２表示領域４８の下方には、誘導手段の誘導動作により設定すべき項目の選択もしくは入力を説明する説明表示欄６３０が設けられる。説明表示欄６３０は更に、手順の流れを示すフロー図６４０を左側に表示し、かつ現在表示中の手順がフロー図６４０のどの項目に該当するかをハイライト表示により示している。図１０の例においては、「１枚目の撮影」欄６４１が明るく表示される。また、これに対応させて、この段階で行うべきこと、および確認すべき点や設定項目等を説明表示欄６３０に文字情報として表示している。ユーザはこの情報にしたがって、確認すべき項目、設定すべき項目を画面上から理解し、必要な設定を各種の操作を行うための観察条件設定部６５０から行う。観察条件設定部６５０は、図１０の例では第１表示領域４７の下方に設けられており、図９とほぼ同様の倍率の変更や中心移動、コントラスト、明るさ、フォーカス、非点、撮影、除電、印刷といった各種操作ボタンやメニューが配置される。「１枚目の撮影」ステップでは、第１の観察像の撮影条件の決定および画像の調整を行う。ユーザは３次元画像として表示したい観察対象の観察条件や観察位置等を指定して、第１表示領域４７に表示させ、「撮影」ボタン６５４を押下して第１の観察像を撮影する。このようにして第１の観察像を取得すると、説明表示欄６３０の下方に設けられた「次へ」ボタン６５６が押下可能となり、これを押下することで、図１１の画面に切り替わる。
【００５０】
次に、第１の観察像に基づいて第２の観察像を取得するために、観察対象となる試料の傾斜、位置合わせを行う。試料の傾斜は、第１の観察像に対して視差を生じさせる程度とする。その傾斜角度は、倍率によって最適値は異なるが、例えば３〜７°、好ましくは５°程度とする。図１０および図１１の例では、図１０の「次へ」ボタン６５６を押下すると、第１表示領域４７に表示中の試料が自動的に適切な回転軸及び傾斜角度にて傾斜され、図１１の第１表示領域４７に示すように傾斜前の第１の観察像と、傾斜後の第２の観察像とが、左の第１分割表示領域４７Ａ、右の第２分割表示領域４７Ｂに並べて表示される。このような自動設定の後、図３のステップＳ２ではさらに、傾斜された表示中の試料が、第１の観察像と同じ視点で表示されるように位置合わせと画像の微調整を行う。図１１の説明表示欄６３０では、「位置を合わせる」、「２枚目を撮像する」との手順が説明される。ユーザはこれに従い、「倍率」ボタン６１１ａで傾斜された観察像を拡大しながら、「中心移動」ボタン６１２ａ等を使用して、第１の観察像とほぼ同じ位置となるように移動させる。「中心移動」ボタン６１２ａを押下すると、マウス等で表示領域状をクリックしたポイントが画面の中心となるように移動される。なお、第１分割表示領域４７Ａと第２分割表示領域４７Ｂの表示倍率を同一に保つ倍率連動機能を備えている。すなわち、第１分割表示領域４７Ａまたは第２分割表示領域４７Ｂのいずれか一方を拡大／縮小すると、他方もこれに追随して同様に拡大／縮小される。これによって、一方の拡大／縮小操作に合わせて他方の拡大／縮小操作を行う手間を省くことができ、常に第１分割表示領域４７Ａと第２分割表示領域４７Ｂの表示倍率を等しくして、両画像の対比を容易に行える。さらに、各分割表示領域には十字状のガイド線６８２を表示させ、それぞれの対応する位置の確認をサポートしている。以上のようにして第２の観察像の像観察条件が設定されると、「撮影」ボタン６５４を押下して第２の観察像を撮像する。撮像された第２の観察像は、画像データファイルとしてコンピュータのハードディスク、記録媒体等に保存される。
【００５１】
そして図１２の画面で、これら第２の観察像および第１の観察像に基づいて、演算部７０で３次元画像を合成する。図１２の例では、生成される３次元画像の精細さ、処理速度に応じて生成条件を調整した３次元画像生成モード選択部６７０として、「ファーストモード」と「ファインモード」の２つのモードを用意している。ユーザは観察目的等に応じて速度重視または画質重視のモードを選択し、「次へ」ボタン６７２を押下すると、選択されたモードにて３次元画像が生成され、図７の画面が表示される。ここで、得られた３次元画像は色情報のない濃淡のみの画像であるため、このままでは試料の材質などのイメージが把握しづらい。そこで本実施の形態では着色機能を備えており、これにより試料を見易くすることができる。
（ポインタ７９２）
【００５２】
着色機能で着色される色は、表示中の可視光画像Ｇ上の所望の色の部分をポインタ７９２によって指示される。図７の例では、左側中段の「色指定」欄７３８の「スポイト」ボタン７３８ａによって行われる。この「スポイト」ボタン７３８ａを押下すると、図８の「スポイト」画面７９３が表示され、左側の可視光画像表示領域７９１に可視光画像Ｇが表示されると共に、可視光画像Ｇの色を指定、選択するためのポインタ７９２としてスポイト状のアイコンＳが表示される。スポイト状アイコンＳは、マウスなどによりドラッグして移動できる。また、マウスのアイコン自体をスポイト状アイコンに変化させてもよい。
（色表示領域７９５）
【００５３】
また画面右側には操作を説明する説明欄７９４が設けられ、「左の図の上で、取得したい色の部分をクリックして下さい」等の説明文が表示されると共に、その下部にスポイトで選択された色が表示される色表示領域７９５が設けられる。色表示領域７９５は、スポイトの口を模擬的に表示したスポイト状アイコンＳの先端部分が示す可視光画像Ｇ上の画素の色を表示する。これによって、ユーザはスポイト状アイコンＳで指定した色を確認しながら、所望の色を選択することができる。このとき、可視光画像表示領域７９１で表示される可視光画像Ｇは、顕微鏡画像表示領域７９０に表示される顕微鏡画像Ａと同じ試料を表示しており、また一般に可視光画像の方が顕微鏡画像よりも表示倍率が低いため、可視光画像は顕微鏡画像の広域画像として表示される。このため、顕微鏡画像として拡大して撮像した部位に対応する部位を広域画像中から選択することで、同じ色に着色することが容易に行える。図７〜図９の例では、可視光画像ＧとしてＩＣチップの全体像を、顕微鏡画像ＡとしてこのＩＣチップのリード部分の拡大図を示している。ユーザは顕微鏡画像Ａとして拡大している部分がＩＣチップのリードであることを理解しているので、スポイト状アイコンＳをリード部分に移動させて、リードの色を抽出する。この方法であれば、ユーザは顕微鏡画像として拡大した部位に相当する部分を可視光画像上で指定するだけで同じ色に顕微鏡画像を着色できるので、操作に迷うことなく容易に色を選択できる。特に、顕微鏡画像に着色する色をユーザが自分でパレットや色度図などの既定色の集合から選択したり、似たような色に合成するといった面倒で複雑な作業が不要であり、色の指定が極めて簡単に行える利点が得られる。また、スポイト状アイコンで色を指定しやすいように、可視光画像を拡大、縮小して表示させるよう構成してもよい。
【００５４】
また、スポイト状アイコンで色情報を取得するには、スポイト状アイコンで指示した可視光画像の１ピクセルの色を抽出しても良いし、あるいは指定されたピクセルの周辺数ピクセルの平均色を抽出色としても良い。さらに色の選択として、過去に使用した色の履歴を保持しておき、これを呼び出してして可能とする方法や、使用頻度の高いと思われる色、例えば代表的な材質の色を予め用意しておき、この中から選択させる方法、あるいはパレットや色度図などから選択させる方法、ユーザが作成した色を保存しておく方法等を適宜組み合わせて利用することもでき、このような補助的な色選択手段によってユーザの操作性が高められる。
（着色機能）
【００５５】
このようにして色が選択された状態で図８の「ＯＫ」ボタン７９６を押下すると、色情報が抽出されて図６の色選択部６３８から演算部７０に色情報が送出され、着色部７２は顕微鏡画像をこの色に着色する。図６に示す演算部７０は着色機能を実行する着色部７２を含んでおり、色選択部６３８で選択された色情報に従って顕微鏡画像Ａを着色し、表示部２８に表示する。図７に示す顕微鏡画像Ａを、図８のスポイト状アイコンＳで選択された色に着色した状態Ｂを、図９に示す。この図に示す例では、顕微鏡画像の全体を選択された色一色に着色している。ただ、顕微鏡画像の指定された領域のみを着色するように構成してもよい。例えば、予め顕微鏡画像上で着色したい領域をマウスなどで範囲指定しておき、この領域のみをスポイト状アイコン等の色選択部で指定された色に着色する。領域の指定は、矩形状、円状、円弧状やフリーハンドによる指定の他、エッジ検出などの手法により試料表面の境界部分を自動的に検出させてもよい。この方法であれば、顕微鏡画像の所望の部位を所望の色に色付けできる。例えば、顕微鏡画像が材質の異なる部材を表現している場合、各材質毎にそれぞれ着色することで、材質の違いや境界線を視覚的に把握し易くできる。
【００５６】
さらに、このような着色作業を自動化することもできる。例えばパターンマッチングなどの画像認識技術を利用して、顕微鏡画像に対応する領域を可視光画像中から検索すると共に、抽出された領域に含まれる色情報に基づいて顕微鏡画像を自動的に着色する。色情報は、例えば抽出された領域に含まれる色情報の平均値や中間値などを利用する。あるいは、顕微鏡画像と可視光画像との位置関係の対応を調べ、この対応関係に従って可視光画像の色情報を顕微鏡画像に着色していく方法も可能である。この場合、着色処理の精細度は可視光画像のサイズや画像認識の精度に依存する。一般には可視光画像の倍率が顕微鏡画像に比べて低いため、可視光画像の一画素当たりに対応する顕微鏡画像の画素数が大きい程着色の再現度は粗くなる。
【００５７】
また、背景色の変更も可能である。図７の画面から「背景色」ボタン７３８ｂを押下すると、背景色の選択画面に切り替わり、ユーザは所望の色を指定する。例えば白や黒といった既定色のパレット中から選択させる。また背景色の指定にも、上述した「スポイト」画面を利用することもできる。
【００５８】
また図７などに示す試料表示装置操作プログラムは、生成された３次元画像の表示のみならず、仮想的に配置した光源から光反射状態を擬似的に再現する機能や、高さに応じて等高線状に色を変化させる機能等を備えており、これらは照明シミュレーション設定部７３０により設定、実行できる。また図７の画面右欄のタブを「３Ｄ表示」タブ７９７から「プロファイル計測」タブ７９８に切り換えることで、高さ方向の変異測定などの計測を行うこともできる。
【００５９】
なお、この例では図７の画面に図８の別画面を重ねるように表示させているが、図８の画面を図７に統合するよう構成してもよい。これによって、顕微鏡画像と可視光画像を並べて対比し易くできる。また、上記の例では３次元画像に着色する例を説明したが、２次元画像についても同様に着色可能であることは言うまでもない。特に電子顕微鏡においては電子線観察像が対象となるが、他の試料観察装置、例えば原子間力顕微鏡においては、原子間力観察像が対象となる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の試料表示装置、試料表示装置の操作方法、試料表示装置操作プログラムおよびコンピュータで読み取り可能な記録媒体又は記録した機器は、走査型、透過型等の電子顕微鏡や原子間力顕微鏡等に適用して、これらで撮像された色情報のない顕微鏡画像に着色処理を行う場面に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電子顕微鏡の電子線撮像部の構成を示すブロック図である。
【図２】電子顕微鏡操作プログラムのマニュアル観察モードにおける操作画面を示すイメージ図である。
【図３】電子線撮像部と可視光撮像部とを切換可能な電子顕微鏡を示すブロック図である。
【図４】可視光撮像部を電子顕微鏡に装着する状態を示す側面図である。
【図５】図４のカメラユニットを示す断面図であり、図５（ａ）は拡大断面図、図５（ｂ）はカメラユニットを電子顕微鏡本体に装着した状態を示す拡大水平断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る試料表示装置を示すブロック図である。
【図７】試料表示装置操作プログラムで着色前の顕微鏡画像を表示する状態を示すイメージ図である。
【図８】試料表示装置操作プログラムで可視光画像から所望の色を選択する状態を示すイメージ図である。
【図９】試料表示装置操作プログラムで選択された色に顕微鏡画像を着色した状態を示すイメージ図である。
【図１０】試料表示装置操作プログラムで３次元画像を生成する状態を示すイメージ図である。
【図１１】試料表示装置操作プログラムで３次元画像を生成する状態を示すイメージ図である。
【図１２】試料表示装置操作プログラムで３次元画像を生成する状態を示すイメージ図である。
【符号の説明】
【００６２】
１００、３００…電子顕微鏡
２００…試料表示装置
１…コンピュータ；２…中央演算処理部
３…電子銃高圧電源；４…フィラメント；５…ウェーネルト；６…アノード
７…電子銃；８…電子線
９…ガンアライメントコイル；１０…ガンアライメントコイル制御部
１１…収束レンズ制御部；１２…収束レンズ
１３…対物レンズ絞り；１４…非点収差補正コイル制御部
１５…電子線偏向走査コイル制御部；１６…対物レンズ制御部
１７…非点収差補正コイル；１８…電子線偏向走査コイル
１９…対物レンズ；２０…試料
２１…二次電子検出器；２２…反射電子検出器
２３…二次電子検出増幅部；２４…反射電子検出増幅部
２５…Ａ／Ｄ変換器；２６…Ａ／Ｄ変換器
２７…画像データ生成部；２８…表示部
２９…プリンタ；３０…排気系ポンプ
３１…試料室；３２…排気制御部；３３…試料台
４２…顕微鏡画像撮像部；４２Ａ…電子線撮像部
４４…可視光画像取得部；４４Ａ…可視光撮像部
４６…撮像切換制御部
４７…第１表示領域；４７Ａ…第１分割表示領域；４７Ｂ…第２分割表示領域
４８…第２表示領域
５０…電子顕微鏡本体
５２…正面パネル；５４…ガイドロッド；５６…水平台
５８…ホルダ保持穴；５９…装着穴
６０…カメラユニット；６２…ロッド；６４…挿入穴；６６…パイプ
６８…ボス；６９…回転部
７０…演算部；７２…着色部
６０１…画像補正設定手段；６０１ａ…シャープネス設定手段
６０１ｂ…ハイライト設定手段；６０１ｃ…ガンマ補正設定手段
６０１ｄ…輝度分布図；６０１ｅ…オーバーレンジ抽出設定手段
６０３…個別条件設定手段；６０３ａ…「検出器」ボックス
６０３ｂ…「加速電圧」ボックス；６０３ｃ…「真空度」ボックス
６０３ｄ…「スポットサイズ」ボックス
６０４…ファイル対応条件設定手段；６０５…「ｅプレビュー設定」ボタン
６１１…倍率設定部；６１１ａ…「倍率」ボタン
６１２…観察視野移動設定部；６１２ａ…「中心移動」ボタン
６１３…コントラスト・明るさ設定手段；６１４…非点収差調整設定手段
６１５…光軸調整設定手段
６２１…「３Ｄ」タブ
６３０…説明表示欄；
６３８…色選択部
６４０…フロー図
６４１…「１枚目の撮影」欄
６５０…観察条件設定部
６５４…「撮影」ボタン；６５６…「次へ」ボタン
６７０…３次元画像生成モード選択部；６７２…「次へ」ボタン
６８１…枠状
６８２…ガイド線
７３０…照明シミュレーション設定部
７３８…「色指定」欄；７３８ａ…「スポイト」ボタン；７３８ｂ…「背景色」ボタン
７９０…顕微鏡画像表示領域；７９１…可視光画像表示領域
７９２…ポインタ；７９３…「スポイト」画面；７９４…説明欄
７９５…色表示領域
７９６…「ＯＫ」ボタン
７９７…「３Ｄ表示」タブ；７９８…「プロファイル計測」タブ
Ａ…着色前の顕微鏡画像；Ｇ…可視光画像；Ｂ…着色した顕微鏡画像
Ｓ…スポイト状アイコン
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図２】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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