(57)【要約】【課題】  本発明は走査透過像と透過像の倍率・回転補正方法及び走査透過型電子顕微鏡に関し、走査透過像観察から透過像観察に切り替えた場合にも、同じ倍率、同じ回転角が得られるような走査透過像と透過像の倍率・回転補正方法及び走査透過型電子顕微鏡を提供することを目的としている。【解決手段】  走査光学系により試料に結像するかあるいは試料上に電子線をプローブ状にして照射し、該試料の前方又は後方に試料像を結像する光学系を設けた走査透過型電子顕微鏡において、走査透過像により得られた像を元に、同じ倍率・回転角の透過像を得るための倍率・回転角補正手段５１を設けて構成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査光学系により試料に結像するかあるいは試料上に電子線をプローブ状にして照射し、該試料の前方又は後方に試料像を結像する光学系を設けた走査透過型電子顕微鏡において、
走査透過像により得られた像を元に、同じ倍率・回転角の透過像を得る場合に、
得られた走査透過像と透過像の２次元フーリエ位相像を求め、双方のフーリエ位相像が一致するように、前記光学系に流す電流の調整を行なうようにしたことを特徴とする走査透過像と透過像の倍率・回転補正方法。
【請求項２】
走査光学系により試料に結像するかあるいは試料上に電子線をプローブ状にして照射し、該試料の前方又は後方に試料像を結像する光学系を設けた走査透過型電子顕微鏡において、
走査透過像により得られた像を元に、同じ倍率・回転角の透過像を得るための倍率・回転角補正手段を設けたことを特徴とする走査透過型電子顕微鏡。
【請求項３】
前記倍率・回転角補正手段は、得られた走査透過像と透過像の２次元フーリエ位相像を求め、双方のフーリエ位相像が一致するように、前記光学系に流す電流の調整を行なうことを特徴とする請求項２記載の走査透過型電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査透過像と透過像の倍率・回転補正方法及び走査透過型電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は一般的な走査透過型電子顕微鏡の構成例を示す図である。電子銃１から出射した電子線は、集束レンズ２により集束された後、第１走査コイル３及び第２走査コイル４により偏向を受ける。走査コイル３，４の走査波形は、面走査用スキャンジェネレータ１８により作成される。これら第１及び第２の走査コイル３，４を通過した電子線は対物レンズ５により試料６上に結像する。この時、試料６を透過した電子線の一部はそのまま透過するが、一部は試料の結晶によって回折あるいは散乱する。
【０００３】
試料の後方焦点面８には回折パターンが作られる。この回折パターンは、倍率を上げるための第１中間レンズ９，第２中間レンズ１０，第３中間レンズ１１を通過した後、投影レンズ１２により暗視野検出器１４に入る。該暗視野検出器１４には、円環状蛍光面１３が設けられている。そして、暗視野検出器１４の円環状蛍光面１３で結像された試料画像は検出器制御回路１５に入る。該検出器制御回路１５はアンプ１５ａとＡ／Ｄ変換器１５ｂより構成されている。
【０００４】
暗視野検出器１４から出力された像信号はアンプ１５ａで増幅された後、続くＡ／Ｄ変換器１５ｂによりディジタルデータに変換される。ディジタルデータに変換された画像信号は、フレームメモリ１７のプローブ位置に対応した領域に蓄積される。画像データを形成するデータは、ＣＰＵ２０によりフレームメモリ１７から読み取られ、モニタ２１上に表示される。ＢＳはバスであり、面走査用スキャンジェネレータ１８、フレームメモリ１７、モニタ２１、ＣＰＵ２０、ＴＥＭ操作盤１６及び検出器制御回路１５が接続されている。
【０００５】
電子の相互作用により、結像する透過型電子顕微鏡は、電子が試料を透過した後、磁界・電界によるレンズ作用により拡大される。試料６を透過した電子は、中間レンズ９〜１１及び投影レンズ１２により拡大され、投影レンズから１００〜５００ｍｍ程度離れた場所に位置する蛍光板や写真フィルム、テレビカメラにその拡大像が映し出される。
【０００６】
その下数１０ｍｍの位置に写真乾板・写真フィルム・イメージプレート等の板状記録媒体が配置される。更にその下数１０ｍｍの位置にテレビカメラ（ＴＶカメラ）が試料移動方向に対してある角度に固定され取り付けられている。蛍光板より下に位置する、写真フィルム及びＴＶカメラは、蛍光板で見ているよりも更に拡大される。ここで、電磁レンズは像の拡大作用だけでなく、像の回転作用ももたらす。そのため、近年開発された透過電子顕微鏡では、見かけ上の像回転を無くし、且つ必要となる拡大率が得られるように結像系の複数のレンズそれぞれのレンズ作用とそれに伴うそれぞれのレンズによる像回転量を考慮して設定されている。
【０００７】
走査透過型電子顕微鏡は、集束レンズにより電子線をプローブ状に絞り、この電子線を集束レンズ偏向コイルにより、試料上に走査させて照射させる。試料を透過した電子を検出器により取り込み、試料上の照射位置と表示用画面の相対的な位置を一致させて、画像として表示する。検出器に入った電子の量を像の濃淡に変換して表示する。
【０００８】
この種の従来の装置としては、ＳＥＭ／ＳＴＥＭ画像とＴＥＭ画像を表示する場合において、視野探しに要する時間を短縮することができる装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３４３２９４号公報（第４頁、第５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電磁レンズは像の拡大作用だけでなく、像の回転作用ももたらす。そのため、見かけ上の像回転を無くし、かつ、必要となる拡大率が得られるように、結像系の複数レンズ、それぞれのレンズ作用の大きさを変えており、倍率変化に伴う像回転が無いように設計される。近年の電子顕微鏡は透過像のみでなく、走査透過像についても観察することができるようになっている。走査透過像は、像の回転・倍率の設定を電気的に行なうようになっているため、設定が容易である。
【００１０】
一方、透過像では、必要とする倍率を複数のレンズの組み合わせにより得ているが、走査透過像と透過像とが必要とする拡大倍率と回転角の両方の要求を満たす結果を得るには、多くの時間を要していた。そのため、透過像では倍率に対して回転角は一定となっていることが殆んどであり、走査透過像を像回転して観察している状態から、透過像に切り替えた場合、倍率は一致しているものの、像の回転が異なっていることが殆んどである。同じ倍率でも、回転角それぞれの場合の調整用のレンズの電流データを保持することも原理的には可能であるが、必要とするデータが莫大なものになり、現実的ではない。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、走査透過像観察から透過像観察に切り替えた場合にも、同じ倍率、同じ回転角が得られるような走査透過像と透過像の倍率・回転補正方法及び走査透過型電子顕微鏡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】
【００１２】
請求項１記載の発明は、得られた走査透過像と透過像の２次元フーリエ位相像を求め、双方のフーリエ位相像が一致するように、前記光学系に流す電流の調整を行なうことで、走査透過像から透過像観察に切り替えた場合にも、同じ倍率、同じ回転角が得られるようにすることができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、走査光学系により試料に結像するかあるいは試料上に電子線をプローブ状にして照射し、該試料の前方又は後方に試料像を結像する光学系を設けた走査透過型電子顕微鏡において、走査透過像により得られた像を元に、同じ倍率・回転角の透過像を得るための倍率・回転角補正手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、前記倍率・回転角補正手段は、得られた走査透過像と透過像の２次元フーリエ位相像を求め、双方のフーリエ位相像が一致するように、前記光学系に流す電流の調整を行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、倍率・回転角補正手段が走査透過像により得られた像を元に、透過像の倍率と回転角とを走査透過像のそれと一致するように動作するので、走査透過像観察から透過像観察に切り替えた場合にも、同じ倍率、同じ回転角が得られる。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、前記倍率・回転角補正手段は、得られた走査透過像と透過像を比較し、同じ倍率・回転角が得られるように動作するので、透過像（ＴＥＭ像）と走査透過像（ＳＴＥＭ像）の回転角を一致させることができる。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、得られた走査透過像と透過像の２次元フーリエ位相像を求め、双方のフーリエ位相像が一致するように、前記光学系に流す電流の調整を行なうことで、双方の回転角を一致させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は本発明を実施するシステム構成例を示す図である。図４と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、１は電子銃であり、加速管（Ａｃｃ  Ｔｕｂｅ）と電子銃アライメントコイルＧＡ１とＧＡ２とから構成されている。２ａ，２ｂは集束レンズ、２２は集束レンズの調整レンズ、２３，２４は集束レンズの偏向調整レンズ、６は試料、２５は試料６の表面から放射される２次電子を検出する２次電子検出器、７は試料６の後方に配置された対物レンズ、３３はコンデンサレンズ、ＩＳ１，ＩＳ２はイメージシフトコイル、９は第１中間レンズ、１０は第２中間レンズ、１１は第３中間レンズ、１２は投影レンズ、ＰＬＡは投影レンズの偏向レンズである。前記中間レンズ９〜１１は像拡大用に用いられる。なお、図示されていないが、試料６の前方には対物レンズが設けられている。
【００１９】
２６は試料６からの透過像を撮影するＴＶカメラ１、２７は明視野像を検出する検出器、２８は暗視野像を検出する検出器、２９はＴＶ１よりも離れた位置に設置されたＴＶカメラ２である。３０〜３２はそれぞれの所定の場所に設けられたアパーチャである。４０はレンズ駆動用のレンズ電源、４１はアライメントコイルを駆動するアライメント電源、４２は各種検出器２５，２７，２８にパワーを供給する検出器電源である。４３は電子銃１にパワーを供給する電子銃電源、４４はテレビカメラＴＶ１，ＴＶ２にパワーを供給するＴＶ電源、４５は各検出器２５，２７，２８にからの信号を増幅するスキンアンプ、４６はアパーチャ３０〜３２にパワーを供給するアパーチャ電源である。
【００２０】
５０は全体の動作を制御するコンピュータ、５１は該コンピュータ５０内に設けられたコントロール部である。該コントロール部５１は、本発明を特徴づける部分であり、例えばソフトウェアで実現することができる。５２は各種情報を記憶するメモリ、５３はレンズ電源４０と接続されるレンズインタフェース、５４はアライメント電源４１と接続されるアライメントインタフェース、５５はアパーチャ電源４６と接続されるアパーチャインタフェース、５６は検出器電源４２と接続される検出器インタフェース、５７は電子銃電源４３と接続される電子銃インタフェース、５８はＴＶ電源４４と接続されるＴＶインタフェース、５９はアンプ４５と接続されるスキャンインタフェースである。
【００２１】
６０は各種情報を表示する表示部（ＧＵＩ：Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、６１はコンピュータ５０と接続される操作パネル、６２は座標入力装置としてのマウス、６３は各種コマンド等を入力するキーボードである。
（透過像を得る場合）
試料６を透過した電子線により作られる画像を拡大するために対物レンズ７、中間レンズ９〜１１、投影レンズ１２が試料の後方に配置される。結像系最終のレンズ、投影レンズ１２からある距離だけ離れたところにＴＶカメラ２６（ＴＶ１）が設けられ、ＴＶ１とは異なる位置にＴＶカメラ２９（ＴＶ２）が配置される。
【００２２】
倍率の指定をユーザから受けて、コントロール部５１は各結像系レンズに必要な電流量の情報を出力し、ＴＶカメラを選択する情報を出力する。コントロール部５１から電流量情報を実際の電流に変換するレンズ電源４０と、これらの通信を行なうレンズインタフェース５３が設けられている。
【００２３】
ＴＶカメラ選択情報を受けて、光軸上に入ったカメラの画像を表示部６０に表示させるためのＴＶ電源４４とそのインタフェース５８とが設けられている。ＴＶカメラ選択情報を受けて、カメラを光軸上に出し入れするための検出器電源４２と、そのインタフェース５６が設けられている。そして、画像の選択、軸合わせ、操作を行なう操作パネル６１とマウス６２及びキーボード６３が設けられている。
（走査透過像を得る場合）
試料６上に照射される電子線プローブ径を与えるための集束レンズＣＬ１，ＣＬ２と調整レンズ２２、走査位置を変えるための偏向コイル２３，２４が試料６の前方に配置される。また、試料６を透過した電子を捕捉するための検出器２７，２８が設けられている。倍率の指定をユーザから受けて、走査領域の大きさを変え、像の種類を選択するためのコントロール部５１と、像の種類の選択情報を受けて検出器を出し入れするための検出器電源４２と、電源とコントロール部５１との通信を行なう検出器インタフェース５６が設けられている。
【００２４】
また、得られた信号の強度を増幅するためのアンプ４５と、操作情報及び観察画像が表示される表示部６０と、画像の選択、軸合わせ、操作を行なう操作パネル６１とマウス６２及びキーボード６３が設けられている。このように構成された装置の動作を概説すれば、以下の通りである。
【００２５】
電子銃１から出射された電子線は、集束レンズ２ａ，２ｂで集束された後、コンデンサレンズ調整レンズ２２で調整された後、試料６に照射される。試料６の表面から放射された２次電子は、２次電子検出器２５で検出された後、検出器インタフェース５６を介してコンピュータ５０に入力され、必要に応じて視覚化された後、表示部６０に表示される。
【００２６】
一方、試料を透過した電子線は、対物レンズ７を通過して調整レンズ３３を介して続く中間レンズ９〜１１に入る。これら中間レンズ９〜１１は像の倍率を拡大する。集束された電子線は投影レンズ１２でＴＶ１に投影される。透過像は明視野検出器２７及び暗視野検出器２８で検出され、アンプ４５で増幅された後、スキャンインタフェース５９を介してコンピュータ５０に入力され、表示部６０に表示される。ＴＶ２は、ＴＶ１に比較して試料から更に離れて設置されているため、拡大率の大きな画像を撮影できるようになっている。
【００２７】
このように構成されたシステムでは、キーボード６３からのコマンドにより、走査透過モード（ＳＴＥＭモード）と透過モード（ＴＥＭモード）を必要に応じて切り替える。このように動作する結果、走査透過像観察から透過像観察に切り替えた場合にも、同じ倍率、同じ回転角が得られるようになる。
【００２８】
図２は倍率の拡大の様子を示す図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。レンズ電源４０から対物レンズ７、中間レンズ９〜１１及び投影レンズ１２にパワーが供給されている。試料を透過した電子線は、対物レンズ７で集束された後、中間レンズ９〜１１で像が拡大され、投影レンズ１２からＴＶ１ドライバ２６ａ及びＴＶ２ドライバ２９ａに投影される。これらＴＶ１，ＴＶ２で検出された透過像は、ＴＶ電源４４を経て、ＴＶインタフェース５８を介してコントロール部５１に通知される。一方、検出器電源４２は検出器インタフェース５６を介してコントロール部５１に通知される。透過像の倍率は、投影レンズからＴＶ１，ＴＶ２までの距離をそれぞれＬ５、Ｌ６とすれば、Ｌ５＜Ｌ６であるので、ＴＶ２で撮影された画像の倍率が高いことになる。
【００２９】
以下、本発明の動作を詳細に説明する。図３は電磁レンズの構成例を示す図である。図において、７１はヨーク、７２は該ヨーク７１に巻回されたコイルである。ヨーク間のギャップ（穴径）をｂｍｍ、ポールピース間の距離をｓｍｍとし、レンズの焦点距離をｆｍｍとすれば、以下の式がなりたつ。
【００３０】
ｆ＝２５（ｓ＋ｂ）／（（ＮＩ）2／Ｕ）
ここで、Ｕは入射する電子の相対論補正された電圧である。一般に、電子線の開き角は非常に小さいため、レンズを光学薄肉レンズとして近似できる。その場合における物面距離をＸ、像面距離をＺ、焦点距離をｆとすれば、ニュートンの薄肉レンズの公式
（１／ｆ）＝（１／Ｘ）＋（１／Ｚ）
が適用できる。
【００３１】
今、試料から対物レンズ主面までの距離をＸOL、対物レンズＯＬ〜中間レンズ９（ＩＬ１）までの距離をＬ１、中間レンズＩＬ1から中間レンズ１０（ＩＬ２）までの距離をＬ２、中間レンズ９（ＩＬ2）から中間レンズ１１（ＩＬ3）までの距離をＬ３、中間レンズＩＬ３から投影レンズ１２（ＰＬ）までの距離をＬ４、投影レンズＰＬからＴＶカメラまでの距離をＬ５とすると次式がなりたつ。
【００３２】
Ｌ1＝ＺOL−ＸIL1，Ｌ2＝ＺIL1−ＺIL2，
Ｌ3＝ＺIL2−ＸIL3，Ｌ4＝ＺIL3−ＸPL
ここで、ＺOLはレンズ主面から像面までの距離、ＸILはレンズ主面から物面までの距離を示す。
【００３３】
対物レンズ（ＯＬ）７にＩOL（Ａ）、ＩＬ1にＩIL1（Ａ）、ＩＬ2にＩIL2（Ａ）、ＩＬ３にＩIL3（Ａ）、投影レンズ（ＰＬ）１２にＩPL（Ａ）の電流を流した時のそれぞれのレンズ焦点距離をｆOL、ｆIL1、ｆIL2、ｆIL3、ｆPLとする。この時、ＴＶ１を用いると結像系で拡大される倍率Ｍは、
Ｍ＝ＭOL・ＭIL1・ＭIL2・ＭIL3・ＭPL
＝（ＺOL／ＸOL）・（ＺIL1／ＸIL1）・（ＺIL2／ＸIL2）・（ＺIL3／ＸIL3）・
（ＺPL／ＸPL）
となる。ここで、倍率を変えても対物レンズ（ＯＬ）のフォーカスを変えないようにするには、対物レンズＯＬに関する値、ＸOL、ＺOL、ｆOLを一定にする必要がある。また、投影レンズの値ＸPL、ＺPL、ｆPLも一定とすれば、ＩＬ1，ＩＬ2，ＩＬ3のみを可変すればよいことになる。
【００３４】
レンズにＩ（Ａ）の電流を流すと、
θ＝１０．６８ＮＩ／√Ｕ
だけ回転することが知られている。ここで、θは（ｄｅｇ）、Ｎはコイルの巻数、ＮＩはアンペアターン（ＡＴ）、Ｕは相対論補正された加速電圧である。電流Ｉ（Ａ）の極性を逆にすれば、逆向きに回転する。
【００３５】
それぞれのレンズ回転角の総和が観察像の回転角となるから、この場合、トータルの回転角θは、
θ＝（１０．６８／√Ｕ）・（ＮOLＩOL＋ＮIL1ＩIL1＋ＮIL2ＩIL2＋ＮIL3ＩIL3＋ＮPLＩPL）
となる。
【００３６】
実際の操作は以下の通りである。ここで、前提としてスキャンローテーションをしていない場合のＳＴＥＭ像は、同倍率であれば、ＴＥＭ像と同じ視野であり、かつ回転角も同じとする。
【００３７】
表示部６０のＧＵＩ６０ａ、操作パネル６１、マウス６２、キーボード６３を用いて、観察者により走査透過像（ＳＴＥＭ像）の倍率が設定される。その値をコントロール部５１で受けて、例えばソフトウェアにより必要とする検出器が判断・選択され、その情報を検出器インタフェース５６、検出器電源４２に送り、選択された検出器が光軸上に入る。
【００３８】
コントロール部５１により選択された検出器からの信号が、アンプ４５を介して入力され、スキャンインタフェース５９を経て画像に構成される。また、コントロール部５１から、各レンズに必要な電流量の情報がレンズインタフェース５３、レンズ電源４０に出力され、レンズコイルに電流値が設定される。
【００３９】
通常、倍率毎に走査領域の大きさを変え、そのために設定される各レンズの電流値は１通りである。そのため、データはコンピュータ５０内のメモリ５２に保管することができ、倍率に応じて必要な情報が読み出せる。スキャンローテーションをした時には、スキャンする方向を変えることで、対応が可能である。ここで得られた画像をコントロール部５１で記憶しておく。
【００４０】
必要に応じてＳＴＥＭ像（走査透過像）からＴＥＭ像（透過像）に切り替える。スキャンローテーションがされていない場合、ＳＴＥＭ像とＴＥＭ像の回転角は一致している。その時の倍率等の値をコントロール部５１で受け、例えばソフトウェアにより必要とするカメラが判断・選択され、その情報を検出器インタフェース５６、検出器電源４２に送り、選択されたＴＶカメラが光軸上に入る。
【００４１】
コントロール部５１により選択されたＴＶカメラからの画像が、ＴＶカメラ、ＴＶ電源４４、ＴＶインタフェース５８を介してコンピュータ５０に入力されてくる。また、コントロール部５１から各レンズに必要な電流量の情報がレンズインタフェース５３、レンズ電源４０に出力され、レンズコイルに電流値が設定される。
【００４２】
ここで、ＳＴＥＭで得られていた像とＴＥＭで得られた像についての比較を行なう。この時点では、倍率は同じで回転角だけが異なることになる。そこで、ＳＴＥＭ像とＴＥＭ像について、それぞれの２次元フーリエ位相像を求め、例えばＴＥＭ像のフーリエ位相像を回転してＳＴＥＭ像のフーリエ位相像と一致する回転角を見つけだすようにする。ここで、フーリエ位相像とは、フーリエ変換画像の位相に関する項のみをフーリエ逆変換した画像のことであり、観察されている画像の特徴を比較するのに好ましい方法である。
【００４３】
観測画像（ここではＴＥＭ像ｆ（ｘ，ｙ）と参照画像（ここではＳＴＥＭ画像）ｈi（ｘ，ｙ））のフーリエ変換画像Ｆ（ξ，η）、Ｈi（ξ，η）を、絶対値の分布｜Ｆ（ξ，η）｜、｜Ｈi（ξ，η）｜及び位相分布ΦF（ξ，η）、ΦHi（ξ，η）を用いて、
Ｆ（ξ，η）＝｜Ｆ（ξ，η）｜ｅｘｐ［−ｊΦF（ξ，η）］
Ｈi（ξ，η）＝｜Ｈi（ξ，η）｜ｅｘｐ［−ｊΦHi（ξ，η）］（ｉ＝１〜Ｍ）
と表した時に位相に関する項だけをフーリエ逆変換した像
ｆΦ（ｘ，ｙ）＝Ｆｒ-1｛ｅｘｐ［−ｊΦF（ξ，η）］｝
ｈiΦ（ｘ，ｙ）＝Ｆｒ-1｛ｅｘｐ［−ｊΦHi（ξ，η）］｝（ｉ＝１〜Ｍ）
で定義される。ここで、Ｆｒ-1｛｝はフーリエ逆変換を示す。類似度ｇiは観測画像のフーリエ位相像ｆΦ（ｘ，ｙ）と参照画像のフーリエ位相像ｈiΦ（ｘ，ｙ）の相互相関
ｇi（ｘ，ｙ）＝Ｆｒ-1｛ｅｘｐ［−ｊ（ΦF（ξ，η）−ΦHi（ξ，η））］｝（ｉ＝１〜Ｍ）    （１）
を用いる。この式で類似度と位置推定が同時にできる。
【００４４】
もしくは、単純にＴＥＭ像を回転し、画像の差をとり、一致する回転角を見い出すようにする。ＴＥＭ像回転に必要な角度と方向、各レンズによる回転角の総和がこの角度で一定になるように各レンズ電流の調整を行なう。それぞれのレンズには、固有の電流方向があるから、必要とする回転の方向により、それぞれのレンズ電流の増減方向が分かる。
【００４５】
今、対物レンズ７と投影レンズ１２の励磁を一定にして使用することにすると、ＸIL1とＺIL3は一定値であるので、中間レンズ９〜１０（ＩＬ1〜ＩＬ3）だけ可変させればよい。このうちの２つのレンズの励磁を任意に決めると、残り一つのレンズはフォーカスさせなければならないから、焦点距離が一意に決まる。
【００４６】
これらの条件により求められた回転角と、必要とする回転角とを比較して一致することを確認する。もし、一致しない場合には、他の条件を探すことになる。回転角は数式によく一致するため、計算のみで処理することができる。これらの条件を用いてＳＴＥＭ像及びＴＥＭ像を表示部６０に表示させる。この状態では、表示している像の回転は一致する。この画像を、ＳＴＥＭ像若しくは先に回転角を求めるために用いたＴＥＭ像（但しＳＴＥＭ像と同じ回転角になっている）と比較する。この比較は、フーリエ位相像や像の比較により行なう。
【００４７】
次に、得られている像の倍率を比較し、許容範囲以内であるかどうかチェックする。許容値から外れていたら、他の条件を探して倍率が一致するようにする。なお、回転により視野にずれが生じる場合がある。この場合には、コントロール部５１は位相像の比較からずれの方向を見い出し、一致するようにイメージシフトコイル（中間レンズ９〜１１のコイル）を用いて視野を移動させる。イメージシフトコイルによる像の移動方向も回転角により変わるが、その方向はＴＥＭ像回転と同じであるから、どの方向に動かせばよいかが分かる。
【００４８】
以上のようにして画像を得ることができる。ここで、ＳＴＥＭ像の表示、回転、それぞれの回転角でのＴＥＭ像用データの作成を繰り返し行なえば、膨大なレンズデータ作成を自動的に行なうことができる。このレンズデータは、メモリ５２に記憶される。
【００４９】
以上説明したように、（１）式で、ＳＴＥＭ画像とＴＥＭ画像の類似度が表わされるので、コントロール部５１は、ＳＴＥＭ像とＴＥＭ像の類似度をチェックする。そして、例えばＳＴＥＭ像を基準として、ＴＥＭ像を調整する時には、双方の類似度（倍率・回転角）が一致するように、中間レンズ系にフィードバックをかける。このようにすれば、コントロール部５１がＳＴＥＭ像を元に、ＴＥＭ像の倍率と回転角とをＳＴＥＭ像と一致するように動作するので、ＳＴＥＭ像からＴＥＭ像に切り替えた場合にも、同じ倍率、同じ回転角の像を得ることができる。
【００５０】
上述の説明では、ＳＴＥＭ像とＴＥＭ像との回転角の一致の場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、ＳＴＥＭ像の代わりにＳＥＭ像を使用することもできる。但し、形状のみを比較することが必要であるため、フーリエ位相像を用いる等の手法が必要となる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、透過電子顕微鏡、走査透過型電子顕微鏡に関する分野で利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を実施するシステム構成例を示す図である。
【図２】本発明の動作説明図である。
【図３】電磁レンズの構成例を示す図である。
【図４】一般的な走査透過型電子顕微鏡の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１    電子銃
２ａ  集束レンズ
２ｂ  集束レンズ
６    試料
７    対物レンズ
９    第１中間レンズ
１０  第２中間レンズ
１１  第３中間レンズ
１２  投影レンズ
２２  調整レンズ
２３  偏向レンズ
２４  偏向レンズ
２５  ２次電子検出器
２６  ＴＶカメラ１
２７  暗視野像検出器
２８  明視野像検出器
２９  ＴＶカメラ２
３０  アパーチャ
３１  アパーチャ
３２  アパーチャ
４０  レンズ電源
４１  アライメント電源
４２  検出器電源
４３  電子銃電源
４４  ＴＶ電源
４５  アンプ
４６  アパーチャ電源
５０  コンピュータ
５１  コントロール部
５２  メモリ
５３  レンズインタフェース
５４  アライメントインタフェース
５５  アパーチャインタフェース
５６  検出器インタフェース
５７  電子銃インタフェース
５８  ＴＶインタフェース
５９  スキャンインタフェース
６０  表示部
６１  操作パネル
６２  マウス
６３  キーボード
【図１】
2005302415.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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