(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子を細く絞って試料に照射する対物レンズと、
上記対物レンズによって荷電粒子を細く絞って試料を照射した状態で、当該荷電粒子を偏向して試料面上を線走査および当該線走査と直角方向に繰り返して走査する走査手段と、
指定された倍率で高精細走査される上記試料上の領域中の指定された場所あるいは予め設定された場所について、焦点および非点の調整を行うために上記高精細走査される走査線数あるいは画素数よりも小で、表示装置が表示可能な最大画素数よりも小の走査線数あるいは画素数を用いて上記指定された場所あるいは上記予め設定された場所と同一の場所を走査させる第１の走査信号を上記走査手段に入力して第１の走査をさせる、あるいは上記高精細走査させるための第２の走査信号を上記走査手段に入力して上記指定された倍率で上記指定された場所あるいは上記予め設定された場所について第２の走査をさせる、走査信号切替手段と、
上記荷電粒子を試料面上に走査して発生された信号あるいは吸収された信号を検出する検出手段と、
上記検出手段によって検出された信号が上記第１の走査による信号の場合には表示装置上に表示させ、一方、上記第２の走査による信号の場合には画像蓄積手段に蓄積させる制御手段と
を備えたことを特徴とする走査型高精細画像処理装置。
【請求項２】
上記蓄積した高精細の画像信号中の指定された場所あるいは予め設定された複数の場所から切り出した画像信号をもとに、表示装置の画面上に当該複数の場所の画像を同時に表示することを特徴とする請求項１記載の走査型高精細画像処理装置。
【請求項３】
上記蓄積した高精細の画像信号の予め設定された区画あるいは指定されたサイズで分割した区画中から、指定された区画より切り出した複数の画像信号を、表示装置の画面上に複数の画像として同時に表示することを特徴とする請求項１記載の走査型高精細画像処理装置。
【請求項４】
上記蓄積した高精細の画像信号中の指定された視点を中心に、サイズを順番に大きくした画像を切り出して画素数が多すぎるときは少なくして表示装置の画面を分割して表示し、視点を中心に異なる倍率の複数の画像を同時に表示することを特徴とする請求項１記載の走査型高精細画像処理装置
【請求項５】
上記制御手段は、第１の計算機および第２の計算機を備え、
上記第１の計算機により上記検出手段によって検出された信号を上記画像蓄積手段に格納し、上記第２の計算機により上記画像蓄積手段から蓄積した高精細の画像信号を読み出して画像を表示することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の走査型高精細画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線を細く絞って試料上を面走査して得られた高精細の画像を表示およびカラーの画像に変換して表示および高精細に印刷する走査型高精細画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料に細く絞った荷電粒子である電子やイオンなどを照射しつつ面走査しそのときに発生する２次電子や２次イオンを検出し、ブラウン管上に輝度変調して拡大した走査画像を表示したり、ブラウン管上の画像をポラロイドフィルムで撮影したり、通常のフィルムで撮影して印画紙に焼き付けて当該走査画像を観察したりしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のブラウン管では、通常、高々５００から１６００画素程度の矩形の画像しか当該ブラウン管の解像度がないために表示できなく、表示できる走査画像の大きさは、せいぜい２０ｃｍ矩形であり、分解能が悪く奇麗に観察できないという問題があった。同様に、ブラウン管上の画像をフィルムで撮影してから印画紙に焼き付けても、ブラウン管を使う関係で上記と同様にそれほど細かい画素の走査画像を記録して観察できないという問題があった。
【０００４】
このため、走査型顕微鏡でブラウン管などの表示装置を経由して走査画像を記録することではなく、走査型顕微鏡から得られた画像信号を直接に高精細かつ広視野で観察するすることが望まれている。
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決するため、走査型顕微鏡で数万画素×数万画素という極めて高精細の走査画像を直接に印刷して観察することを実現すると共に必要な部分を抽出して表示して観察することも併せて実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
図１を参照して課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
図１において、照射系１は、荷電粒子（例えば電子線）を発生させて集束し試料７上に細く絞って照射した状態で平面走査するものであって、偏向コイル３、対物レンズ６、および２次電子検出器１９などから構成されるものである。
【０００８】
偏向コイル３は、試料７上に細く絞って照射されている電子線プローブを、偏向して平面走査するものである。
【０００９】
試料７は、電子線プローブを平面走査してその時に発生する信号を検出し、表示あるいは高精細画像を印刷する対象の試料である。
【００１０】
２次電子検出器１９は、試料７から放射された２次電子を検出するものである。
【００１１】
画像蓄積装置３１は、２次電子検出器１９などで検出された画像信号をＡ／Ｄ変換した高解像度の画像信号として蓄積するものである。
【００１２】
表示装置３２は、低解像度の表示画像を表示するものである。
【００１３】
次に、動作を説明する。
【００１４】
照射系１を構成する図示外の粒子線源から発生させた粒子線、例えば電子線を対物レンズ６によって細く絞った電子線プローブを試料７上に照射した状態で、偏向コイル３によって偏向して試料７上で電子線プローブを平面走査し、試料７から発生した例えば２次電子を２次電子検出器１９によって検出して画面３３上に画像を表示する。このとき、指定された倍率で高精細走査される試料７上の領域中の指定された場所あるいは予め設定された複数の場所について、走査線数を少なくして走査手段である偏向コイル３に走査信号を入力して第１の走査、あるいは高精細走査信号を入力して第２の走査をさせ、当該走査して発生された信号あるいは吸収された信号を例えば２次電子検出器１９によって検出し、検出された信号が第１の走査による信号の場合に表示装置３２あるいは走査型顕微鏡に設けた表示装置上に表示させ、一方、第２の走査による信号の場合に画像蓄積装置３１に蓄積させるようにしている。
【００１５】
この際、検出された信号が第１の走査による信号の場合に表示装置３２の画面３３上に、領域中の走査した場所に対応づけて画像をそれぞれ表示し、それぞれの場所の非点および焦点の調整を同時に行い得るようにしている。
【００１６】
また、蓄積した高精細の画像信号中の指定された場所あるいは予め設定された複数の場所から切り出した画像信号を表示装置３２の画面３３上に１つあるいは複数を表示し、部分拡大画像を表示するようにしている。
【００１７】
また、蓄積した高精細の画像信号の予め設定された区画あるいは指定されたサイズで分割した区画中のうち指定された区画から切り出した画像信号を表示装置３２の画面３３上に１つあるいは複数を同時に表示し、部分拡大画像を表示するようにしている。
【００１８】
また、蓄積した高精細の画像信号中の指定された視点を中心に、サイズを順番に大きくした画像を切り出して画素数が多すぎるときは少なくして表示装置３２の画面３３を分割してそれぞれに表示し、視点を中心に異なる倍率の部分拡大画像を同時に表示するようにしている。
【００１９】
また、各画像に対応づけて試料７上の実際の長さを表すマークと長さの単位を表示するようにしている。
【００２０】
また、検出された信号を第１の計算機により画像蓄積装置３１に格納し、第２の計算機により画像蓄積装置３１から蓄積した高精細の画像信号を読み出して部分拡大画像を表示するようにしている。
【００２１】
また、画像蓄積装置３１に蓄積されている画像を複数に順番にサイクリックに分割して各計算機が分割した各画像を読み出して印刷用のデータにそれぞれ変換し、変換後の印刷用のデータを順番に１台の印刷装置に出力して１枚の用紙に印刷させるようにしている。
【００２２】
また、画像蓄積装置３１に蓄積されている画像を複数に分割して各計算機が分割した各画像を読み出して印刷用のデータにそれぞれ変換し、変換後の印刷用のデータを１台の印刷装置の各ヘッダにそれぞれ出力して１枚の用紙に印刷させるようにしている。
【００２３】
また、画像蓄積装置３１に蓄積されているモノクロの画像信号を対応する階調のカラーの画像信号に変換し、変換後のカラーの画像信号をもとに画像を表示あるいは印刷するようにしている。
【００２４】
また、モノクロの画像信号を８ビット以上とし、カラーの画像信号がＲＧＢのときにそれぞれ８ビットとするようにしている。
【００２５】
また、モノクロの画像信号を８ビット以上とし、カラーの画像信号が印刷用のときに印刷装置で使用するカラーデータ形式のビット数とするようにしている。
【００２６】
また、モノクロ表示時の階調に対応するカラー表示時の階調、あるいはモノクロ印刷時の階調に対応するカラー印刷時の階調を登録した変換テーブルを予め設け、変換テーブルを参照して、モノクロの画像信号からカラーの画像信号に変換するようにしている。
【００２７】
従って、走査型顕微鏡で数万画素×数万画素という極めて高精細の走査画像を直接に印刷して観察を実現すると共に必要な部分を抽出して表示して観察を併せて実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、走査型顕微鏡で数万画素×数万画素という極めて高精細の走査画像を直接にカラー画像にデータ変換して印刷し、極めて広範囲の高精細の画像を観察できると共に必要な部分を抽出して表示することを併せて実現できる。
【実施例】
【００２９】
次に、図１から図１８を用いて本発明の実施の形態および動作を順次詳細に説明する。ここでは、荷電粒子（荷電粒子線）として、電子線を例に以下実施例を詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明のシステム構成図を示す。
【００３１】
図１において、照射系１は、荷電粒子である電子線を発生させて集束し試料７上に細く絞って照射した状態で平面走査するものであって、２から６などによって構成されるものでる。
【００３２】
集束レンズ２は、図示外の電子銃から発生されて加速された電子線を集束するものである。
【００３３】
偏向コイル３は、細く絞って試料７上を照射された電子線プローブを偏向して平面走査するものである。
【００３４】
非点補正コイル４は、電子線プローブの非点を補正するものである。
【００３５】
ダイナミックフォーカスコイル５は、電子線プローブが試料７上の中心視野位置から外れた位置を照射したときでも細い電子線プローブになるようにフォーカスするものである。
【００３６】
対物レンズ６は、電子線プローブを試料７上に細く絞って照射するものである。
【００３７】
試料７は、電子線プローブを平面走査してその時に発生する信号を検出し、表示あるいは高精細画像を印刷する対象の試料である。
【００３８】
高精細走査発生器１１は、高精細の画像信号を生成するための高精度（例えば１６，０００画素×１６，０００画素）の走査信号（水平方向および垂直方向の走査信号）を発生するものである。
【００３９】
走査発生器１２は、通常の走査型電子顕微鏡などに用いる低精度（例えば５００画素×５００画素）の走査信号を発生するものである。
【００４０】
走査信号切換装置１３は、高精細の走査信号と、低精度の走査信号とを任意に、外部からの切換モードに対応して切りかえるものである。
【００４１】
倍率制御回路１４は、走査発生器１２から供給された低精度の走査信号をもとに指定された倍率の信号を出力するものである。
【００４２】
倍率制御回路１５は、走査信号切換装置１３から供給された走査信号をもとに指定された倍率の信号を出力するものである。
【００４３】
倍率制御切換器１６は、倍率制御回路１４、１５あるいは走査信号切換装置１３のいずれかの信号を切り換えて選択して偏向コイル３に供給し、所定倍率となる走査電流などを偏向コイル３に供給するものである。
【００４４】
非点補正制御回路１７は、非点補正コイル４に電流を供給して非点補正するものである。
【００４５】
ダイナミックフォーカス制御回路１８は、ダイナミックフォーカスコイル５に電流を供給し、ダイナミックフォーカス（電子線プローブが試料７上の視野中心から偏向されてずれるにしたがい焦点が合わなくなるので、これを補正して常に焦点があうように走査信号に同期して電流を供給して補正）するものである。
【００４６】
２次電子検出器１９は、電子線プローブを試料７の表面に面走査したときに放出される２次電子を検出して増幅するものである。
【００４７】
信号増幅器２０は、２次電子検出器１９によって検出された信号（画像信号）を増幅するものである。
【００４８】
画像読込装置２１は、信号増幅器２０によって増幅された、試料７から放出された２次電子などの強度であるアナログの信号（画像信号）をデジタルの画像信号に変換（例えば試料７上の全走査範囲を１６，０００×１６，０００画素となるように水平走査信号および垂直走査信号に同期してサンプリングし１２ビットのデータに量子化して画像信号を得るように変換）するものである。
【００４９】
Ｉ／Ｏ２２から２５は、ＣＰＵ３４と倍率制御回路１５、高精細走査発生器１１、非点補正制御回路１７、ダイナミックフォーカス制御回路１８との間で信号の授受を行う入出力回路であって、例えばＣＰＵ３４からのデジタルの信号をアナログの信号に変換するＤ／Ａ変換等の信号の制御に使用するものである。
【００５０】
プリンタ（大型高精細印刷機）２７は、大型（例えばＡ０などのサイズ）の高精細のカラーのプリンタ（プロッタ）である。  
【００５１】
プリンタ（普及型）２８は、通常の大きさ（例えばＡ３などのサイズ）のカラーのプリンタである。
【００５２】
画像蓄積装置３１は、デジタルの高精細の画像信号（例えば１６，０００×１６，０００画素）を蓄積するものである。
【００５３】
表示装置３２は、低解像度（５００ないし１８００ドット）の画像を表示するものであって、カラーＣＲＴ、カラー液晶、一般家電のテレビなどである。
【００５４】
画面３３は、表示装置３２上に表示する画面である。
【００５５】
ＣＰＵ３４は、プログラムに従い各種処理を行うものであって、ここでは、プログラムによって動作する画像編集手段３５、画像変換手段３６などから構成されるものである。
【００５６】
画像編集手段３５は、画像を編集して画面３３上に表示させるものである。
【００５７】
画像変換手段３６は、モノクロの画像信号を、カラーの画像信号に変換（例えばモノクロの画像信号の階調を落とさずにカラーの画像信号に変換）したりなどするものである。
【００５８】
次に、図２から図１８を用いて図１の構成および動作を順次詳細に説明する。
【００５９】
図２は、本発明の説明図（非点、焦点の調整）を示す。
【００６０】
図２の（ａ）は、通常の画面の例を示す。この通常の画面は、ここでは、例えば８００×８００画素の画面である。
【００６１】
図２の（ｂ）は、本発明の画面（仮想画面）の例を示す。この本発明の仮想画面は、図示のように例えば１６，０００×１６，０００画素であって、図２の（ａ）の横方向に２０倍、縦方向に２０倍の大きさであり、画素数で言えば２０×２０＝４００倍の大きさである。このため、当該本発明の仮想画面では、図中の
・０（中心）
・１（右中央）
・２（上中央）
・３（左中央）
・４（下中央）
の５つの位置でそれぞれ８００×８００画素の画面が得られるように、走査信号を制御して表示装置３２の画面３３上に順次表示したり、あるいは０から４の位置で更に少ない画素数が得られるように走査信号を制御し表示装置３２上の画面３３を５分割して同時に表示し、０から４の５つの各画面（結果的に拡大された画像が表示）上でそれぞれ焦点合せ（ダイナミックフォーカス）および非点補正を行い、仮想画面の全体で焦点合せおよび非点補正を自動あるいは手動で行い、高精細の画像信号を得るようにしている（図３から図６参照）。
【００６２】
図３は、本発明の説明図（走査）を示す。これは、図２の（ｂ）の仮想画面（試料７の高精細時の全走査範囲）中で位置０から４までの５個所でそれぞれ面走査するときの水平走査信号（Ｈ）および垂直走査信号（Ｖ）を発生する（切り換える）回路の例である。
【００６３】
図３の（ａ）は、水平走査信号（Ｈ）を発生する回路例を示す。
【００６４】
図３の（ａ）において、左側の走査（Ｈ）は、高精細の水平走査信号（Ｈ）である。
【００６５】
スイッチＳＷＨは、上側のときに本画面（高精細の画面（＝図２の（ｂ）の仮想画面））用の図示の水平走査信号（Ｈ）を右側から出力するものであり、下側のときに画面０から４用の水平走査信号（Ｈ）（図中では画面１用の水平走査信号（Ｈ））を右側から出力するものである。出力された水平走査信号（Ｈ）は、図１の水平走査用の偏向コイル３に供給される。
【００６６】
ボリュームＶＲ１、ＶＲ２は、画面１，３のときの水平方向の位置を任意に調整する可変抵抗器である。
【００６７】
図３の（ｂ）は、垂直走査信号（Ｖ）を発生する回路例を示す。
【００６８】
図３の（ｂ）において、左側の垂直（Ｖ）は、高精細の垂直走査信号（Ｖ）である。
【００６９】
スイッチＳＷＶは、上側のときに本画面（高精細の画面（＝図２の（ｂ）の仮想画面））用の図示の垂直走査信号（Ｖ）を右側から出力するものであり、下側のときに画面０から４用の垂直走査信号（Ｖ）（図中では画面１用の垂直走査信号（Ｖ））を右側から出力するものである。出力された垂直走査信号（Ｖ）は、図１の垂直走査用の偏向コイル３に供給される。
【００７０】
ボリュームＶＲ３、ＶＲ４は、画面２，４のときの垂直方向の位置を任意に調整する可変抵抗器である。
【００７１】
以上の回路を用い、スイッチＳＷＨとＳＷＶを下側に切り換えた状態で、左側の走査（Ｈ）および垂直（Ｖ）の走査信号にそれぞれ同期して、両者の画面０から４のスイッチを閉にしてボリュームＶＲ１ないしＶＲ４をそれぞれ調整することで、既述した図２の（ｂ）の仮想画面（高精細時の画面）中の画面０（固定）および画面１から４（ＶＲ１ないしＶＲ４で調整可）の位置を任意に調整することが可能となる。これら水平走査信号および垂直走査信号を図１の偏向コイル３にそれぞれ供給して面走査することで、図２の（ｂ）の画面０から４の拡大画像を表示させることが可能となり、これら各拡大画像上で焦点合せ（特にダイナミックフォーカス合せ）および非点補正を簡易に行うことが可能となる。
【００７２】
図４は、本発明の説明図（非点）を示す。これは、既述した図３の走査信号（Ｈ、Ｖ）を用いて走査したときに得られる図４の（ａ）の画面０から４の各画面で非点補正を同期して行うときの回路の例である。
【００７３】
図４の（ａ）は、本画面（高精細時の画面）を示す。この本画面（仮想画面）は、既述した図２の（ａ）の画面（仮想画面）と同一であって、画面０から４の５つの拡大画像をそれぞれ表示するためのものである。
【００７４】
図４の（ｂ）から（ｄ）は、ダイナミック非点補正する回路例を示す。
【００７５】
図４の（ｂ）は、２つのボリュームをそれぞれ調整して画面０から画面４用の非点補正信号（Ｘ、Ｙ）を出力する回路例を示す。
【００７６】
図４の（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）は、非点補正０（画面０の非点補正）用のＸ０、Ｙ０、非点補正１用のＸ１、Ｙ１、非点補正２用のＸ２、Ｙ２、非点補正３用のＸ３、Ｙ３、非点補正４のＸ４、Ｙ４の信号をそれぞれ出力するものである。ここでは、図中の各Ｘ用およびＹ用のボリュームの値を個別に変えて、図４の（ａ）の画面０から４でそれぞれ非点が補正されて奇麗な画像が表示されるように、調整（手動あるいは自動（画像の解像度が最大（例えば微分した信号の総和が最大））で調整）する。
【００７７】
図４の（ｃ）は、図４の（ｂ）で生成した信号を左側からそれぞれ入力しておき、アナログスイッチＳによっていずれか１つを選択してアンプに入力し右側から非点補正信号（Ｘ，Ｙ）をそれぞれ出力し、図１の非点補正コイル４に供給する。ここで、アナログスイッチＳは、後述する図４の（ｄ）に示す回路で１ないし４のうちの１つがそれぞれＯＮとなり、いずれかか１つを選択するようにしている。
【００７８】
図４の（ｄ）は、図４の（ｃ）のアナログスイッチを１つＯＮにする信号１から４のいずれかを生成する回路例を示す。（ｄ−１），（ｄ−２）は、ここでは、左側から走査信号（Ｈ）、走査信号（Ｖ）をそれぞれ入力し、右側から図４の（ｃ）のアナログスイッチＳのいずれか１つをＯＮにする制御信号をそれぞれ出力するようにしている。
【００７９】
以上によって、図４の（ａ）の本画面（仮想画面）上の画面０から４の拡大画像上でそれぞれ個別に独立に非点補正を手動あるいは自動で行い設定することを必要に応じて随時行い、本画面の全域に渡って拡大画像上で高精度に非点補正を行うことが可能となる。
【００８０】
図５は、本発明の説明図（ダイナミックフォーカス）を示す。これは、既述した図３の走査信号（Ｈ、Ｖ）を用いて走査したときに得られる図４の（ａ）の画面０から４の各画面でダイナミックフォーカスを同期して行うときの回路の例である。
【００８１】
図５の（ａ）は、本画面（高精細時の画面）を示す。この本画面（仮想画面）は、既述した図２の（ａ）の画面（仮想画面）と同一であって、画面０から４の５つの拡大画像をそれぞれ表示するためのものである。
【００８２】
図５（ｂ）から（ｄ）は、ダイナミックフォーカスする回路例を示す。
【００８３】
図５の（ｂ）は、ボリュームをそれぞれ調整して画面０から画面４用のダイナミックフォーカス用の信号を出力する回路例を示す。
【００８４】
図５の（ｂ−１）、（ｂ−２）は、ダイナミックフォーカス用のＸ１、Ｘ３、Ｙ２、Ｙ４の信号を出力する回路例を示す。
【００８５】
図５の（ｃ）は、図５の（ｂ）で生成した信号を左側からそれぞれ入力しておき、アナログスイッチＳによっていずれか１つを選択してアンプに入力し右側からダイナミック補正制御信号を出力し、図１のダイナミックフォーカスコイル５に供給する。ここで、アナログスイッチＳは、既述した図４の（ｄ）に示す回路によって１ないし４のうちの１つがＯＮとなり、１つを選択するようにしている。
【００８６】
図５の（ｄ）は、走査信号（Ｈ）、走査信号（Ｖ）から図５の（ｂ）で必要な図示の信号を生成する回路例を示す。ここで、Ｈ2は２乗を表し、入力された信号を２乗した信号である。
【００８７】
以上によって、図５の（ａ）の本画面（仮想画面）上の画面０から４の拡大画像上でそれぞれ個別に独立にダイナミックフォーカス調整を手動あるいは自動で行い設定することを必要に応じて随時行い、本画面の全域に渡って拡大画像上で高精度にダイナミックフォーカス合せを行うことが可能となる。
【００８８】
図６および図７は、本発明の説明図（走査）を示す。これは、試料７上を電子線プローブで面走査して全体の外観観察および各種調整（明るさ、コントラストなど）を行うための低解像度の画像を表示するときの例をそれぞれ示す。
【００８９】
図６の（ａ）は、荒い走査の例を示す。この場合には、（ａ−１）に示すように、試料７上の高精細画像の走査領域（仮想画面）上では１６，０００×１６、０００ドットのうちから、ここでは、垂直方向の走査線は３２本飛び越し走査で５００本の走査線に間引き、水平方向の１走査線の１６，０００ドットを３２ドット毎に間引いて５００ドットにし、（ａ−２）に示すように５００×５００ドットの画像を得て図示のように画面上に表示する。これにより、高精細の画像（１６，０００×１６，０００ドット）を約３２×３２＝１０２４分の１に画素数を低減して高速に（ａ−２）に示すように等倍の画像を画面上に表示することが可能となる（試料７を電子線プローブで面走査してその時に発生した信号をＡ／Ｄ変換して、高精細画像の全領域の画素数を低減した等倍の画像を画面上に表示することが可能となる）。
【００９０】
図６の（ｂ）は、細かい走査の例を示す。この場合には、（ｂ−１）に示すように、試料７上の高精細画像の走査領域（仮想画面）上では１６，０００×１６０００ドットのうちから、ここでは、垂直方向の指定された例えば先頭から５００本だけ抽出し、水平方向の１走査線の１６０００ドットのうち図示の指定された位置から５００ドットだけ抽出し、（ａ−２）に示すように５００×５００ドットの画像を得て図示のように画面上に表示する。これにより、高精細の画像（１６，０００×１６，０００ドット）の図では先頭の部分の約３２×３２＝１０２４分の１に画素数を低減して高速に（ａ−２）に示すように高精細画像の一部をそのまま拡大した拡大画像を画面上に表示することが可能となる（試料７を電子線プローブで面走査してその時に発生した信号をＡ／Ｄ変換して、高精細画像の全領域の先頭部分を拡大した拡大画像を画面上に表示することが可能となる）。
【００９１】
図６の（ｃ）は、ライン走査の例を示す。この場合には、（ｂ−１）に示すように、試料７上の高精細画像の走査線の１ライン、４ライン、・・・毎に飛び越し走査し、（ａ−２）に示すように、そのときの画像信号の振幅（輝度）を画面上に順次表示すると共に、図示のように基準線を表示する。そして、画像信号の明るさおよびコントラストを図示外の操作ボリューム（あるいは画面上の操作ボタン）を操作して調整（画像信号の明るさは２次電子検出器１９の２次電子倍増管に印加する高電圧を調整して設定および明るさは２次電子検出器１９の出力信号を増幅する信号増幅器２０で直流成分を加算し調整）する。
【００９２】
図７の（ｄ）は、自動の回路例を示す。
【００９３】
図７の（ｄ）において、高電圧発生器は、調整器（コントラスト）および「振幅制御信号」によって任意の高電圧を発生するものである。
【００９４】
２次電子倍増管は、高電圧発生器から印加された高電圧の値を大きくすると２次電子の増幅率（コントラストに相当）を増大させるものである。
【００９５】
アンプ２は，２次電子倍増管によって増幅された画像信号を増幅するものであって、ここでは「明るさ制御信号」を入力側に入力して明るさ成分（画像信号の直流成分）を増減させるものである。
【００９６】
以上の回路構成のもとで、既述した図６の（ａ）から（ｃ）のいずれかの画面上に表示した画像の画像信号を取り出し、この画像信号の振幅の変化が所定の範囲に納まるように「振幅制御信号」を自動的に調整し、一方、この画像信号の直流成分が所定の範囲内に納まるように「明るさ制御信号」を自動的に調整する。これにより、試料７に電子線プローブを照射して発生した２次電子を一旦、光に変換した後に当該光を図７の（ｄ）図示の２次電子倍増管に左側から入射して光電子を発生させて増幅し、アンプ２から所望のコントラストおよび明るさの画像信号を右側に出力することが可能となる。
【００９７】
図８は、本発明の説明図（表示）を示す。
【００９８】
図８の（ａ）は、平均化表示の例を示す。この平均化表示は、（ａ−１）に示す１６，０００×１６，０００画素の高精細の画像について、例えば５００分割した３２×３２画素の各値を平均化して１画素（各画素の値の総和を求めて全画素数で除算した値を１画素）にし（（ａ−３）に示すように変換し）、この変換後の画素を用いて（ａ−２）に示すように画面上に５００×５００画素の拡大画像を表示する。
【００９９】
以上によって、元の高精細の画像（例えば１６，０００×１６，０００画素）を５００分割して各分割領域内の画素の値を平均化して低画素の画像（例えば５００×５００画素）を生成して表示装置３２上に等倍の画像として表示することが可能となると共に、平均化してＳ／Ｎ比を改善することが可能となる。
【０１００】
図８の（ｂ）は、重みづけ表示の例を示す。この重みづけ表示は、（ｂ−１）に示す、図８の（ａ）で５００分割した１つの分割領域内の３２×３２画素について、（ｂ−２）に示すように、重みづけを行い、（ｂ−３）に示すように、１画素に変換する。重みづけとしては、（ｂ−４）に示すように、中心が大きく両端を０とした重み分布を持たせて各重みを各画素の値に乗算してその総和を求めて１画素の値とし、ここでは、低画素の等倍の画像（５００×５００画素）を表示する。
【０１０１】
以上によって、元の高精細の画像（例えば１６，０００×１６，０００画素）を５００分割して各分割領域内の画素の値に重みづけして低画素の画像（例えば５００×５００画素）を生成して表示装置３２上に等倍の画像として表示することが可能となると共に、重みづけしたことで、隣接する画素間の相関が加味された忠実な画像であって、Ｓ／Ｎ比を改善することが可能となる。
【０１０２】
図９および図１０は、本発明の説明図（任意画像表示）を示す。
【０１０３】
図９の（ａ）は、任意切出の例を示す。この任意切出の場合には、（ａ−１）に示すように、画面上では図示のように間引きなどした画像５００×５００画素で表示し、印刷用には高精細の画像１６，０００×１６，０００画素で保持する。そして、（ａ−１）の画面上でマウスで切出しの左上と右下を指定した矩形領域が指定されると、（ａ−２）に示すように、マウス指定された領域を切出し（既述した図８の（ａ），（ｂ））して画面上で５００×５００画素の画像として表示（切出された画像が５００×５００画素以下のときはその画素数で表示）すると共に切出された画素数の画像を保持する。そして、印刷時には保持している画像を印刷装置に送出して印刷させる。
【０１０４】
以上のように、高精細の画像（例えば１６，０００×１６，０００画素）を５００×５００画素の画像として全体を表示装置３２上に表示した状態で、マウスで任意のサイズが指定されると、指定された領域の画像を切出して印刷用として保持すると共に、画面上に５００×５００画素の画像として表示（５００×５００画素以下のときは切出した画素の画像として表示）して画像の確認などを行った後、保持している画像を高解像度の印刷装置に送出して高精細に印刷させることが可能となる。
【０１０５】
図９の（ｂ）は、区画切出の例を示す。この区画切出しの場合には、（ｂ−１）に示すように、画面上では５００×５００画素の全体の画像を表示および図示のように指定された例えば分割数で分割して区画線を表示すると共に、印刷用には高精細の画像１６，０００×１６，０００画素で保持する。そして、（ｂ−１）の画面上でマウスで任意の区画が指定されると、（ｂ−２）に示すように、マウス指定された区画の画像を切出し（既述した図８の（ａ），（ｂ））、画面上で５００×５００画素の画像として表示（切出された画像が５００×５００画素以下のときはその画素数で表示）すると共に切出された画素数の画像を保持する。この（ｂ−２）の状態では、切出した画像を５００×５００画素として表示すると共に、図示のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのボタンをそれぞれの辺に表示し、いずれかのボタンがマウスで選択されると、その方向の区画の画像を元の画像（１６，０００×１６，０００画素）から切出した同様に
表示すると共に、印刷用に切出した画像を保持する。そして、印刷時には保持している画像を印刷装置に送出して印刷させる。また、区画の画素数は画素数を指定あるいは上記した分割数を指定して任意にすることができる。
【０１０６】
以上のように、高精細の画像（例えば１６，０００×１６，０００画素）を５００×５００画素の画像として全体を表示装置３２上に表示した状態で、マウスで任意の区画が指定されると、指定された区画の画像を切出して印刷用として保持すると共に、画面上に５００×５００画素の画像として表示（５００×５００画素以下のときは切出した画素の画像として表示）して画像の確認などを行い、隣接する区画の画像を表示したいときは周囲に表示されているボタンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれかを選択してその区画の画像を切出して表示およびその画像を印刷用として保持する。そして、保持している画像を高解像度の印刷装置に送出して高精細に印刷させることが可能となる。
【０１０７】
図１０の（ｃ）は、視点拡大表示の例を示す。この視点拡大表示の場合には、（ｃ−１）に示すように、画面上では５００×５００画素の全体の画像を表示すると共に、印刷用には高精細の画像１６，０００×１６，０００画素で保持する。そして、（ｃ−１）の画面上でマウスで大きさの領域１（全体），２，３，４が順次指定（あるいは全体に対する小さくする割合と画像の数が指定）されると、（ｃ−２）に示すように、指定された領域１，２，３，４の画像を切出し、画面上で５００×５００画素を分割数で分割してその範囲に納まる画素の画像１，２，３，４にして表示すると共に切出された画素数の画像を保持する。この（ｃ−２）の状態で、いずれかの画像の印刷指示があると、該当する保持している印刷用の切出した画像を印刷装置に送出して印刷させる。
【０１０８】
以上のように、高精細の画像（例えば１６，０００×１６，０００画素）を５００×５００画素の画像として全体を表示装置３２上に表示した状態で、マウスで任意のサイズの領域１，２，３，４などが指定されると、指定された領域１，２，３，４などの画像を切出して印刷用として保持すると共に、画面上に５００×５００画素を画像の数で分割した画素に納まるようにした画像を表示し確認などを行い、いずれかの画像の印刷指定されると保持している印刷用の画像を高解像度の印刷装置に送出して高精細に印刷させることが可能となる。
【０１０９】
図１０の（ｄ）は、基準線表示の例を示す。この基準線表示の場合には、（ｄ−１）に示すように、画面上では５００×５００画素の全体の画像を表示および画面上における試料７上の長さを表す基準線と当該基準線の単位（例えばμｍ）を併せて表示すると共に、印刷用には高精細の画像１６，０００×１６，０００画素で保持する。そして、（ｄ−１）の画面上でマウスで大きさの領域が図示のように指定されると、（ｄ−２）に示すように、指定された領域の画像を切出し、画面上で５００×５００画素となるようにした画像を表示および画面上における試料７上に基準線とその単位を表示すると共に切出された画素数の画像を保持する。
【０１１０】
以上のように、画面上に画像を表示する際に、併せて試料７上の長さを表す基準線とその単位を常に表示することにより、画面上に表示した画像の実際の大きさを容易に認識することが可能となる。
【０１１１】
次に、図１１から図１４を用いて複数のＣＰＵ（パソコン）が画像をそれぞれ読み込んで並列処理してプリンタに高精細の画像を印刷させるときの構成および動作を詳細に説明する。
【０１１２】
図１１は、本発明の説明図（並列処理、その１）を示す。
【０１１３】
図１１の（ａ）は、ＣＰＵ１から４の４台を用いて画像をそれぞれ読み込んでプリンタ４２でそれぞれ印刷する時の構成を示す。ここで、高精細走査発生器１１は、図１の高精細走査発生器１１と同一であるので説明を省略する。
【０１１４】
図１１の（ａ）において、Ａ／Ｄ取込装置４１は、既述した図１の信号増幅器２０からのアナログの画像信号をデジタルの画像信号（例えば１６，０００×１６，０００画素で各画素が１２ビットの画像信号）に変換するものである。
【０１１５】
ＣＰＵ１は、マスタのＣＰＵであって、プログラムに従い画像処理およびデータ変換処理などを行うものであり、ここでは、他のスレーブのＣＰＵ２から４を統括制御も併せて行うものである。
【０１１６】
ＣＰＵ２から４は、スレーブのＣＰＵであって、プログラムに従い画像処理およびデータ変換処理などを行うものであり、ここでは、マスタのＣＰＵ１からの指示をもとに各種処理を行うものである。
【０１１７】
プリンタ４２は、各ＣＰＵ１から４にそれぞれ接続され、高精細の画像信号を分割してそれぞれ印刷するものである。
【０１１８】
図１１の（ｂ）は、画像の割り当て例を示す。ここでは、図１１の（ａ）のマスタのＣＰＵ１が予め指定されたように、画像を４分割して図示のように各ＣＰＵ１から４に割当てるように指令する。この指令により、Ａ／Ｄ取込装置４１から取り込まれる画像（１６，０００×１６，０００画素）のうちの、
・先頭の１６，０００×４，０００画素はＣＰＵ１が自身のハードディスク装置などに取り込む。
【０１１９】
・同様に、次の１６，０００×４，０００画素はＣＰＵ２が自身のハードディスク装置などに取り込む。
【０１２０】
・同様に、次の１６，０００×４，０００画素はＣＰＵ３が自身のハードディスク装置などに取り込む。
【０１２１】
・同様に、次の１６，０００×４，０００画素はＣＰＵ４が自身のハードディスク装置などに取り込む。
【０１２２】
以上によって、４台のＣＰＵ（パソコン）が高精細の画像を４分割してそれぞれ自身のハードディスクに取り込み、並列して画像処理を行う準備ができたこととなる。
【０１２３】
図１２は、本発明の説明図（並列処理、その２）を示す。
【０１２４】
図１２の（ａ）は、ＣＰＵ１（マスタ）の動作の様子を示す。ここでは、マスタのＣＰＵ１が図１１の（ｂ）で読み込んだ、図１２の（ａ−１）に示す元画像（１６，０００×４，０００画素）から指定された領域の画像を切出して５００×５００画素にし、図１２の（ａ−２）の画面上に示すように画像を表示すると共に、画像上のサンプルラインの信号を振幅変調してライン波形表示として表示し、コントラストおよび明るさを最適に調整（自動調整し、十分に調整できないときは手動で補正調整）し、そのときの調整した値（コントラスト、明るさなどの値）を記憶する。更に、必要に応じてプリンタ４２に出力して印字し、印字条件などを確認して記憶する。
【０１２５】
以上のように、マスタのＣＰＵ１が元画像から指定された領域を切出して画面上に表示し、明るさやコントラスト、更に、印刷して印刷条件などを確認できたこととなる。調整および確認した情報をスレーブのＣＰＵ２から４に通知する。
【０１２６】
図１２の（ｂ）は、ファイル作成の例を示す。ここでは、図１２の（ａ）でマスタのＣＰＵ１から最適な情報（明るさ、コントラスト、印刷条件）が通知されているので、各スレーブのＣＰＵ２から４、およびマスタのＣＰＵ１が一斉に、元画像（１６，０００×４，０００画素）をここでは４分割して４，０００×４，０００画素の４つにし、通知された情報に従い画像処理を行い、図１２の（ｂ）の右側に示すように、それぞれ４つのファイル（ＢＭＰなどので４つのファイル）に分離する。
【０１２７】
図１３は、本発明の説明図（印刷）を示す。
【０１２８】
図１３の（ａ）は、図１２の（ｂ）で作成したファイル（ＢＭＰ等の画像（４，０００×４，０００画素））を、画像処理ソフトでプリンタで印刷可能なフォーマットの印刷データにしてプリンタ４２に送出してプリントすることを４回繰り返し、１６，０００×４，０００画素の画像を用紙にそれぞれ印刷する。
【０１２９】
図１３の（ｂ）は、図１３の（ａ）でそれぞれ印刷した１６，０００×４，０００画素の用紙を貼り合わせた状態を示す。これにより、４台のＣＰＵ１から４によって４分割して画像処理してそれぞれプリンタ４２によって用紙に印刷し、これら印刷した用紙を貼り合わせて１枚の高精細の画像を用紙に並列処理で迅速に印刷することが可能となる。
【０１３０】
図１４は、本発明の説明図（印刷）を示す。
【０１３１】
図１４の（ａ）は、高精細プロッタで大きな用紙に印刷する様子を示す。この場合には、ＣＰＵ１からＣＰＵ４の４台のＣＰＵで並列処理して作成した画像（１６，０００×４，０００画素）を、１台の高精細プロッタ４３に順次送出して１枚の用紙に右側に示すように順次打ち出す（印字する）。
【０１３２】
図１４の（ｂ）は、高精細プロッタで大きな用紙に２つのヘッダで印刷する様子を示す。この場合には、ＣＰＵ１からＣＰＵ４の４台のＣＰＵで並列処理して作成した画像（１６，０００×４，０００画素）を、１台の高精細プロッタ４３の２つのヘッドに順次送出して１枚の用紙に右側に示すように順次打ち出す（印字する）ことで、複数のヘッドを用いて同時印刷し、より高速に高精細の画像を大きな用紙（例えばＡ０）に印刷することが可能となる。
【０１３３】
また、２台のＣＰＵ１，２を設け、試料７のある角度の高精細の画像（例えば１６，０００×１６，０００画素）をＣＰＵ１に蓄積し、同じ視野の他の角度の高精細の画像（例えば１６，０００×１６，０００画素）をＣＰＵ２に蓄積し、指定した任意の領域の画像を両者からそれぞれ切出して画面上にそれぞれ表示してステレオメガネで立体観察したり、プリンタでそれぞれ印刷してステレオメガネで立体観察したりすることが可能となる。
【０１３４】
次に、図１５から図１８を参照して高精細のモノクロの画像をカラーの画像にデータ変換して表示および印刷するときの構成および手順を詳細に説明する。
【０１３５】
図１５は、本発明の説明図（データ変換、その１）を示す。
【０１３６】
図１５の（ａ）は、調整画面（ＳＥＭ、コントラスト／ブライトネス）の例を示す。この調整画面の左側に低解像度のＳＥＭ像を表示してコントラストおよびブライトネス（明るさ）を既述したようにして調整する。例えば左側の画面上に、試料７を電子線プローブでライン走査したときの画像を振幅変調して図示の実線の曲線のように表示し、図中の点線の基準線の間い納まるように、ブライトネス（明るさ）およびコントラストの調整用のボリュームを調整する。調整が完了した後、高精細の走査を行い、図１５の（ｂ）の高精細の画像（１６．０００×１６，０００画素）を読み込む。
【０１３７】
図１５の（ｂ）は、高精細の画像の例を示す。ここでは、高精細の画像として図示の１６，０００×１６，０００画素で各画素が１２ビットのモノクロの画像を取り込み、メモリやハードディスク装置に格納する。
【０１３８】
図１５の（ｃ）は、カラーの画像例を示す。これは、図１５の（ｂ）で取り込んだモノクロの画像の各画素が１２ビットであり、カラーの画像の１画素は通常、ＲＧＢの各８ビットで表現されるので、いずれかの単色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の単独では階調を表現できないので、ＲＧＢを使って１２ビットの階調を満たすように、後述する図１８の変換テーブルによってモノクロの１２ビットをカラーのＲＧＢの各８ビットに変換する。これにより、画素数は１６，０００×１６，０００のままで各画素についてＲＧＢの各８ビットに変換できたこととなる。
【０１３９】
以上によって、高精細のモノクロの画像を、階調数を低減することなくカラーの画像に変換できたこととなる。
【０１４０】
図１６は、本発明の説明図（データ変換、その２）を示す。
【０１４１】
図１６の（ａ）は、画像（カラー）の例を示す。ここでは、既述した図１５の（ｃ）でデータ変換した画像（カラー）であって、
・１６０００×１６０００画素
・カラー画像（ＲＧＢの各８ビット）
で表現される。
【０１４２】
図１６の（ｂ）は、図１６の（ａ）の画像（カラー）をここでは４分割してファイル1)、2)、3)、4)を作成して格納した様子を示す。このように大きな画像を４つのファイル1)、2)、3)、4)に分割することにより、
【０１４３】
・他のアプリケーションで参照やプリントアウトするときにファイル毎に可能となる。
【０１４４】
・高精細の大容量データの転送や圧縮がし易くなる。
【０１４５】
・印刷時などに少ないメモリ容量でよくなる。
などの効果が発生する。
【０１４６】
図１６の（ｃ）は、プリント手順を示す。ここでは、図１６の（ｂ）で高精細の画像（カラー）を４分割してファイル1)、2)、3)、4)にして保存したので、これらファイルを順次取り出してプリンタに送出して１枚の用紙に順次印刷し１６，０００×１６，０００画素からなるカラーの画像を用紙に印刷することが可能となる。
【０１４７】
図１７は、本発明の説明図（１２ビットのＲＧＢ変換テーブル）を示す。このＲＧＢ変換テーブルは、１２ビットの画素値（階調）を、１画素のＲＧＢ各８ビットの階調に変換するときのテーブル例である。左側の０から４０９６（１２ビットで表現される数値範囲）について、８ビット（０から２５５で表現される数値範囲）の各ＲＧＢにデータ変換したときの値として、実験して求めた値が設定されている。このため、モノクロの１２ビットの画像（１６，０００×１６，０００）を、ＲＧＢ各８ビットの画像（１６，０００×１６，０００）に階調を保持しかつ同一画素数でデータ変換することが可能となる。
【０１４８】
図１８は、本発明の説明図（画面の表示）を示す。
【０１４９】
図１８の（ａ）は、表示エリアの例を示す。この表示エリアは、表示装置３２の画面上に表示できる画素数であって、ここでは、図示のように、８００×８００画素とする。
【０１５０】
図１８の（ｂ）は、ジャストフィット表示の例を示す。ここでは、
・ＨＤ（走査線の方向）及びＶＤ（走査線に垂直方向）に対し、画像データは１６，０００×１６，０００とする。
【０１５１】
・図１８の（ａ）の画面（８００×８００画素）で表示しようとすると、水平方向および垂直方向にそれぞれ２０分の１に間引きすれば、高精細のカラー画像（１６，０００×１６，０００）が丁度、表示エリア（８００×８００画素）となるので、ジャストフィット表示ができることとなる。
【０１５２】
尚、２０分の１の間引きの代わりに、既述した２０×２０画素の平均値あるいは重みづけして求めた値にし、隣接する画素の相関を取り込んだ画像にしたりするようにしてもよい。
【０１５３】
図１８の（ｃ）は、算出式を示す。この算出式は、
１６０００／Ｐｉｘ＝取得画素
で算出される。ここで、１６０００は元の高精細の画像の画素数であり、Ｐｉｘは画面上に表示される画素数（例えば図１８の（ａ）では８００）であり、取得画素は当該取得画素数毎に元の画像から取得する間隔（例えば１６０００／８００＝２０）である。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明のシステム構成図である。
【図２】本発明の説明図（非点、主点の調整）である。
【図３】本発明の説明図（走査）である。
【図４】本発明の説明図（非点）である。
【図５】本発明の説明図（ダイナミックフォーカス）である。
【図６】本発明の説明図（走査、その１）である。
【図７】本発明の説明図（走査、その２）である。
【図８】本発明の説明図（表示）である。
【図９】本発明の説明図（任意画面表示、その１）である。
【図１０】本発明の説明図（任意画面表示、その２）である。
【図１１】本発明の説明図（並列処理、その１）である。
【図１２】本発明の説明図（並列処理、その２）である。
【図１３】本発明の説明図（印刷）である。
【図１４】本発明の説明図（印刷）である。
【図１５】本発明の説明図（データ変換、その１）である。
【図１６】本発明の説明図（データ変換、その２）である。
【図１７】本発明の説明図（１２ビットのＲＧＢ変換テーブル）である。
【図１８】本発明の説明図（画面の表示）である。
【符号の説明】
【０１５５】
１：照射系
２：集束レンズ
３：偏向コイル
４：非点補正コイル
５：ダイナミックフォーカスコイル
６：対物レンズ
７：試料
１１：高精細走査発生器
１２：走査発生器
１３：走査信号切換装置
１４、１５：倍率制御回路
１６：倍率制御切換器
１７：非点補正制御回路
１８：ダイナミックフォーカス制御回路
１９：２次電子検出器
２０：信号増幅器
２１：画像取込装置
２２から２５：Ｉ／Ｏ
２７、２８：プリンタ
３２：表示装置
３３：画面
３４：ＣＰＵ
３５：画像編集手段
３６：画像変換手段
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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