(57)【要約】【課題】本発明の目的は、動画の撮影・保存と静止画撮影・保存がいずれも可能な走査電子顕微鏡、特に動画の撮像・保存と、高画質な静止画像が撮影できる走査電子顕微鏡を提供することにある。【解決手段】前記目的を達成するため、動画の撮影・保存および静止画像の撮影・保存をする電子顕微鏡であって、試料像の動画を画像処理する手段と、あらかじめ設定された当該試料像の形状変化量が保存された記憶手段と、前記動画の撮像開始後の試料像と前記動画の撮像開始時の試料像との形状変化量が、前記記憶手段に保存された前記形状変化量と一致すると、前記走査スピードを動画撮像時の走査スピードより遅くして静止画撮影を開始する手段を具備し、動画撮影の途中で静止画像を得ることを特徴とする走査電子顕微鏡を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画の撮影・保存および静止画像の撮影・保存をする電子顕微鏡であって、試料像の動画を画像処理する手段と、あらかじめ設定された当該試料像の形状変化量が保存された記憶手段と、前記動画の撮像開始後の試料像と前記動画の撮像開始時の試料像との形状変化量が、前記記憶手段に保存された前記形状変化量と一致すると、前記走査スピードを動画撮像時の走査スピードより遅くして静止画撮影を開始する手段を具備し、動画撮影の途中で静止画像を得ることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１記載の電子顕微鏡において、
動画撮影を開始してから、設定した変化量に試料の形状変化が達するまでに要した時間を計測する機能を具備したことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項３】
請求項１記載の電子顕微鏡において、
前記形状変化量は、試料像の長さ又は面積であることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項４】
請求項２記載の電子顕微鏡において、
前記動画及び前記静止画像を保存する記憶装置を備え、
前記静止画像を撮像した時刻と前記動画撮像時からの時間を関連付けて、前記動画と前記静止画像を保存することを特徴とする走査電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡に係り、特に、動画撮影と静止画撮影が可能な走査電子顕微鏡に係る。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡で試料を加熱したり引っ張ったりしたときの試料像を動画保存したい場合、装置から出力されているＮＴＳＣなどのコンポジットビデオ信号をビデオデッキに接続する方法がある。また、近年は走査電子顕微鏡の操作用にパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと称す）が活用されており、ＰＣを用いて動画取込・保存する方法も実用化されている。
【０００３】
電子顕微鏡用の撮像装置で動画と静止画の両モードによる観察を可能としている例としては、例えば特許文献１および特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２４４００号公報
【特許文献２】特開平８−１２４５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２はいずれも透過型電子顕微鏡に関し、ＣＣＤ撮像素子を用いた発明である。
【０００６】
一方、光電子増倍管を用いた二次電子検出器が標準の走査電子顕微鏡において、通常動画観察をするときは、試料の変化が直にわかるように、電子線の走査速度を速くする。しかし、走査速度を早くすると、静止画像を取り込むのに適した走査速度の時に比べ、観察像の像質が低下する。その理由のひとつは、電子線の走査速度をあげると、画像１フレームの間に検出できる信号量が減るためである。このように、走査電子顕微鏡においては、動画撮影中は観察画像の像質が低下し、同じ走査速度で静止画像を取り込むと不十分な画像しか得られない。
【０００７】
また、動画の撮影の途中で、ユーザーが動画を見ながら試料の変化量をスキャンスピードを変えて静止画像を取得する場合、動画開始時の観察像は時間の経過と共にユーザーの記憶から薄れてくるので、長時間かけて変化する試料の場合や、試料の変化が小さい場合に、変化に気がつきにくく、静止画像を取得し損ねるといった問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、動画の撮影・保存と静止画撮影・保存がいずれも可能な走査電子顕微鏡、特に動画の撮像・保存と、高画質な静止画画像が撮影できる走査電子顕微鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、動画の撮影・保存および静止画像の撮影・保存をする電子顕微鏡であって、試料像の動画を画像処理する手段と、あらかじめ設定された当該試料像の形状変化量が保存された記憶手段と、前記動画の撮像開始後の試料像と前記動画の撮像開始時の試料像との形状変化量が、前記記憶手段に保存された前記形状変化量と一致すると、前記走査スピードを動画撮像時の走査スピードより遅くして静止画撮影を開始する手段を具備し、動画撮影の途中で静止画像を得ることを特徴とする走査電子顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、動画撮影の途中に、設定した変化量分だけ試料が変形したことを機械的に検知し、動画よりも高画質な静止画像を確実に取得することが可能となる。また、変化に要した時間の測定も可能となる。更に、動画と静止画を関連付けて保存及び管理することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による電子顕微鏡の全体構成を示すシステム構成図。
【図２】本発明の一実施形態による電子顕微鏡における、動画撮影途中に静止画像を得る動作を示すフローチャート。
【図３】本発明の一実施形態による電子顕微鏡における、試料が変化したときの変化量を計測するために使用するスケールの一実施例。
【図４】走査電子顕微鏡の撮像開始時点の試料形状の画像。
【図５】走査電子顕微鏡の撮像中における形状変化後の試料形状の画像。
【図６】走査電子顕微鏡の撮像開始時点の試料形状を示す画像にマーカを配置した画像。
【図７】走査電子顕微鏡の撮像中における形状変化後の試料形状の画像にマーカを配置した画像。
【図８】本発明の一実施形態による電子顕微鏡における、画像ファイル閲覧画面の一実施例。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１〜図８を用いて、本発明の一実施形態による電子顕微鏡の構成及び動作について説明する。
【００１３】
最初に、図１を用いて、本実施形態による電子顕微鏡の全体構成について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による電子顕微鏡の全体構成を示すシステム構成図である。本実施形態の電子顕微鏡は、画像処理機能を有している。
【００１５】
電子銃２から発生した電子ビーム３は、集束レンズ４および対物レンズ６で集束される。偏向コイル４で試料８上を走査する。走査スピードは、制御ユニット１１内にある鏡体制御回路２０から制御している。試料室７内にある二次電子検出器１０で、試料から発生した二次電子９を検出すると、アナログデジタル変換器１５でデジタル化され、デジタル化された二次電子情報は、画像メモリ１８に画像データとして記録する。このとき、動画撮影の途中で静止画像撮影をしたときに、動画撮影を継続できるように、動画撮影用フレームメモリ１６と静止画撮影用フレームメモリ１７を分けて、並列処理を可能にした。動画撮影用フレームメモリ１６に画像データが記載されると、画像表示装置用インターフェース２１を介して画像表示装置２２に画像データが出力されリアルタイム観察ができる。また、動画撮影用フレームメモリ１６のデータは、外部記憶装置用インターフェース２３を介して外部記憶装置２４に順次に書込みされていく。
【００１６】
動画撮影中は、動画撮影用フレームメモリ１６のデータを常に画像処理装置１３で解析し、条件設定メモリ１４に設定された変化量に、試料の変化が達したか判別動作を繰り返す。
【００１７】
ユーザーは、動画撮影を開始する前に、条件設定入力装置２６から条件設定入力装置用インターフェースを介して、試料の変化を予想し適当と思われる変化量を設定しておく。このような構成にすることにより、画像処理装置１３で条件設定メモリ１４に設定された変化量に、試料の変化が達したことを検知すると、ＣＰＵ１２は割り込みが入り、データバス２７を介して鏡体制御回路２０に、スキャンスピードを変更するように命令を出すと共に、静止画像撮影を開始する。
【００１８】
動画撮影用フレームメモリ１６には、静止画撮影用フレームメモリ１７と同じ画像データが書き込まれる。静止画撮影中は動画データはスロースキャン画像となる。
【００１９】
以上のような装置構成とすることにより、画像処理装置１３で自動的に判断されるため、時間の経過と共に元々の試料形状の記憶が薄れ変化に気がつかないといったことは無くなる。
【００２０】
次に、図２のフローチャートを用いて本発明の一実施形態による電子顕微鏡における、動画撮影途中に静止画像を得る動作例について説明する。
【００２１】
図１でも説明したように、最初のステップＳ１００は条件の設定である。その後ステップＳ２００に示すように動画撮影を開始する。ここをｔ＝ｔ０（基点）に時間管理すると、後に、設定した変化量に試料形状が達した時間ｔ＝ｔ１，ｔ＝ｔ２，ｔ＝ｔ３と差をとることで、指定した変化量がどれくらいの時間を要したのか定量的に把握することが可能となる。図２は、変化量を３つ設定した時の例である。設定条件が小さい順に３回同じ動作を繰り返す時のフローである。
【００２２】
次に、図３〜図７を用いて、条件設定の一例を述べる。
【００２３】
ここで、図３に示したものを、長さを変化量として考え、スケールと称する事とする。
【００２４】
図４が動画撮影開始時の試料形状とする。Ｍ２００は、画像表示装置の表示枠を示す。図５のＭ３０１は試料を加熱したことで湾曲に反った時の観察画像の例である。このような、上方向に形状が変化すると考えられる場合には、図３のスケールを用いて、図６のように試料の上辺に基準位置となるマーカＭ１０をあわせる。このとき、マーカＭ１２が試料の中心に来るようにあわせておくと、左右の端が反りあがった場合にも検知できる。マーカ１１に示す寸法補助線のところに試料が達したかどうかを、動画を画像処理して解析する。マーカ１１の間隔がわかるように、Ｍ１３のように数値と単位を示すとわかりやすい。またこの数値および単位は観察倍率に連動させると使い勝手が向上する。
【００２５】
図４（図５）に、図３のマーカ１１を重ねてたものが図６（図７）である。
【００２６】
Ｍ７００，Ｍ７０１は、図２の説明で述べた、ｔ＝ｔ０（基点）との差を示す時間であり、どれくらいの時間が経過した観察像なのか定量的に把握する助けになる。
【００２７】
画像の動き検出方法は多数あり、画像間の相関をとる方法が一般的によく知られており、本発明においても有効と考える。
【００２８】
なお、静止画像の撮像を開始するタイミングとして、変化した長さ，面積等をあらかじめ設定しておき、所定の変化量に達したら静止画像を撮像することが考えられる。
【００２９】
図８は、本発明の一実施形態による電子顕微鏡における、画像ファイル閲覧画面の一例である。
【００３０】
動画Ｇ１０の総撮影時間は、動画再生用時間表示エリアＧ３０として表示する。その下に、静止画像の縮小画像Ｇ６０〜Ｇ６３を、画像を取得した時間に準じてＧ３０静止画保存ポイントＧ４０〜Ｇ４３を使って表示する。縮小画像のうち拡大して見たい場合には、マウスなどでクリックすると右上に表示される。画像を太枠で囲むことにより、図８は縮小画像Ｇ６２が選択されていることがわかる。
【００３１】
この図８のように、動画撮影中に取得した静止画像を関連付けて管理できることで、ファイル管理が煩雑になることを防ぐことができるだけでなく、本発明でポイントとなる試料の変化量と変化に要した時間の関連付けが保たれるため、試料の変化を定量的に把握する助けとなる。
【００３２】
最後に、走査電子顕微鏡で電子線の走査速度を速くして観察すると、観察像の像質が低下する理由について説明する。
【００３３】
電子線の走査速度を速くすると観察像の像質が低下する大きな理由は、走査速度を早くすると、画像１フレーム分を取得する時間が短くなり、画像１フレーム単位で考えた時の検出信号の信号量が減るからである。試料上を走査する電子線の電流量を増やすと、動画の像質は改善する。しかし、（１）電子線照射による試料ダメージを受ける、（２）入射電子による試料のチャージ・アップが生じる、（３）画像が炭素等による汚染（コンタミネーション）の影響を受ける、（４）電子線が太くなることで分解能が低下する、などの問題も生じ易くなる。
【００３４】
以上説明したように、動画撮影の途中に、設定した変化量分だけ試料が変形したことを自動的に検知し、動画よりも高画質な静止画像を、忘れることなく取得することが可能となる。また、変化に要した時間の測定が可能となる。更に、動画と静止画を関連付けて管理することが可能になる。
【符号の説明】
【００３５】
１  鏡体
２  電子銃
３  電子ビーム
４  集束レンズ
５  偏向コイル
６  対物レンズ
７  試料室
８  試料
９  二次電子
１０  二次電子検出器
１１  制御ユニット
１２  ＣＰＵ
１３  画像処理装置
１４  条件設定メモリ
１５  アナログデジタル変換器
１６  動画撮影用フレームメモリ
１７  静止画撮影用フレームメモリ
１８  画像メモリ
２０  鏡体制御回路
２１  画像表示装置用インターフェース
２２  画像表示装置
２３  外部記憶装置用インターフェース
２４  外部記憶装置
２５  条件設定入力装置用インターフェース
２６  条件設定入力装置
２７  データバス
Ｇ１  画像ファイル閲覧画面
Ｇ１０  動画像表示エリア
Ｇ２０  静止画像表示エリア
Ｇ３０  動画再生用時間表示エリア
Ｇ４０，Ｇ４１，Ｇ４２，Ｇ４３  静止画保存ポイント
Ｇ６０，Ｇ６１，Ｇ６２，Ｇ６３  縮小表示画像
Ｍ１０  マーカ（基準位置）
Ｍ１１  マーカ（寸法補助線）
Ｍ１２  マーカ（中心線（左右））
Ｍ１３  マーカ（寸法値）
Ｍ２００  メモリ画像表示エリア
Ｍ３００  メモリ画像（動画観察開始時の試料形状）
Ｍ３０１  メモリ画像（設定条件と画像処理結果が一致した時の試料形状）
Ｍ６００  マーカ
Ｍ７００，Ｍ７０１  経過時間
Ｓ１００，Ｓ２００，Ｓ２０１，Ｓ２０２，Ｓ３１１，Ｓ３１２，Ｓ３１３，Ｓ３２１，Ｓ３２２，Ｓ３２３，Ｓ３３１，Ｓ３３２，Ｓ３３３  ステップ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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