(57)【要約】【課題】本発明は像観察用カメラを備える電子顕微鏡に関し、視野を変えることなく観察像を任意の角度に回転させることができる像観察用カメラを備える電子顕微鏡を提供することを目的としている。【解決手段】電子顕微鏡像が投影される蛍光板上の像を撮影し表示するための電子顕微鏡像観察用カメラ４５と、該カメラ４５のレンズ光軸を中心として該カメラ４５を回転させる回転手段５１と、前記回転手段５１を駆動するための回転駆動手段５２と、該回転駆動手段５２に前記カメラ４５の回転角の大きさと回転方向とに応じた駆動量を与えて前記カメラの回転を制御する制御手段４８とを備えて構成される。【選択図】図４
2009295429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子顕微鏡像が投影される蛍光板上の像を撮影し表示するための電子顕微鏡像観察用カメラと、
該カメラのレンズ光軸を中心として該カメラを回転させる回転手段と、
前記回転手段を駆動するための回転駆動手段と、
該回転駆動手段に前記カメラの回転角の大きさと回転方向とに応じた駆動量を与えて前記カメラの回転を制御する制御手段とを備えることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項２】
ある倍率範囲内で倍率を可変しても該倍率範囲内では試料と前記カメラを介した観察像の回転角度が一定となるように結像系の各電磁レンズの励磁条件を設定するレンズアライメントデータを倍率範囲毎に記憶する記憶手段と、
ある倍率が設定されると該倍率が含まれる倍率範囲に応じて前記記憶手段に記憶されている前記レンズアライメントデータを読出し、各倍率範囲に応じた前記電磁レンズによる像の回転角を演算する第１の演算手段と、
設定されている倍率を含む倍率範囲と倍率変更後の倍率を含む倍率範囲との前記電磁レンズによる像の回転角の角度差を求める第２の演算手段とを備え、
前記倍率変更後の倍率で表示される観察像が前記設定されている倍率で表示される観察像と同じ角度で表示されるように、前記第２の演算手段で求めた前記角度差に基づいて前記制御手段により前記カメラを回転させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡。
【請求項３】
ある倍率範囲内で倍率を可変しても該倍率範囲内では試料と前記カメラを介した観察像の角度が一定となるように結像系の各電磁レンズの励磁条件を倍率範囲毎に設定するための演算に使用するレンズアライメントデータを用いて、前記倍率範囲毎に求めた前記試料と観察像の角度、及びある倍率範囲における前記試料と観察像の角度と他の倍率範囲における前記試料と観察像の角度との角度差を予め求めておいてテーブルの形式で記憶する記憶装置と、
ある倍率が設定されると該倍率が含まれる倍率範囲を判定する判定手段と、
設定されている倍率を含む倍率範囲と倍率変更後の倍率を含む倍率範囲を前記判定手段により判定し、前記設定されている倍率を含む倍率範囲と前記倍率変更後の倍率を含む倍率範囲との前記試料と観察像の角度の角度差を前記テーブルから読み出す読出手段とを備え、
前記倍率変更後の倍率で表示される観察像が前記設定されている倍率で表示される観察像と同じ角度で表示されるように、前記読出手段で読み出された角度差に基づいて前記制御手段により前記カメラを回転させることを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡。
【請求項４】
前記カメラによる観察像を表示する表示画面上において、該観察像の回転角を規定するための直線を指定する第１の指定手段と、前記観察像を所望の角度に回転させる回転角を規定するための直線を指定する第２の指定手段と、
第１の指定手段と第２の指定手段によって指定された２本の直線のなす角度を算出する第３の演算手段とを備え、
該第３の演算手段によって求められた前記２本の直線のなす角度に基づいて、前記観察像を所望の角度に回転させるように前記制御手段により前記カメラを回転させることを特徴とする請求項１記載の電子顕微鏡。
【請求項５】
前記カメラは、蛍光板下部の９０度反射ミラーを用いて真空外から電子顕微鏡像を撮影する電子顕微鏡像観察用カメラであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は像観察用カメラを備える電子顕微鏡に関し、更に詳しくは試料像を任意の角度に回転させることができるようにした電子顕微鏡像観察用カメラの回転機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
（従来例１）
図８は従来装置の構成例を示す図である。図において、５０は電子顕微鏡の鏡体である。該鏡体５０内には試料４１と、試料像を可視化する蛍光板４２と、該蛍光板４２からの光信号を９０度方向に反射するミラー４３と、鏡体５０内に形成されたガラス４４が含まれている。４６はミラー４３からの反射信号をガラス４４を介して受けて集束するレンズである。
【０００３】
４５はレンズ４６で集束された画像信号を撮影するカメラである。該カメラ４５としては、例えばＣＣＤカメラが用いられる。４７は鏡体５０の壁面にその一端が取り付けられたカメラ４５を固定するための部材である。４８はカメラ４５の撮影画像を取り込んで画像処理すると共に、各コマンドを受けて、図８に示す装置の全体の動作を制御するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の制御装置である。
【０００４】
このように構成された装置において、試料像は蛍光板４２に達して映像信号に変換される。この映像信号に変換された画像信号は、ミラー４３で９０度曲げられ、レンズ４６を介してカメラ４５に入る。カメラ４５で撮影された画像信号は、制御装置４８内のディスプレイに表示される。
【０００５】
従来のこの種の装置としては、投影チャンバ内で得られる光学的な試料像を見るために、光軸に沿って回転可能なカメラを投影チャンバ外に設けたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
（従来例２）
ところで、電子顕微鏡では、所望の倍率を得るために多段の結像系の電磁レンズを使用している。電磁レンズは開き角が小さいため、光学薄肉レンズとして近似することができる。そのため、ニュートンのレンズの公式
１／ｆ＝（１／ｘ）＋（１／ｚ）
を適用することができる。ここで、レンズの焦点距離をｆ、物面距離をｘ、像面距離をｚとしている。この時の拡大倍率ｍは
ｍ＝ｚ／ｘ
である。
【０００６】
近年よく使用される５段結像系を持つ電子顕微鏡の場合、蛍光板上に投影される像の倍率Ｍは
Ｍ＝ＭOL・ＭIL1・ＭIL2・ＭIL3・ＭPL
で表される。ここで、ＭOLは対物レンズの拡大率、ＭIL1は第１中間レンズの拡大率、ＭIL2は第２中間レンズの拡大率、ＭIL3は第３中間レンズの拡大率、ＭPLは投影レンズの拡大率である。
【０００７】
また、カメラを通してＴＶモニタ若しくはＰＣモニタ上に画像を表示する場合、レンズの起磁数をＪ［ＡＴ］とすると、レンズの焦点距離ｆ［ｍｍ］との関係は近似的に
ｆ＝２５（ｓ＋ｂ）／（Ｊ2／Ｕ*）
であることが知られている。ここで、レンズの間隙距離ｓ［ｍｍ］、レンズの平均穴径ｂ［ｍｍ］、相対論補正された加速電圧Ｕ*［ｋＶ］である。図９は電磁レンズの内部構成を示す図である。図において、６１はヨーク、６２はポールピース（上極）、６３はギャップ、６４はポールピース（下極）、６５はコイルである。ここでは、上極穴径ｂ１と下極穴径ｂ２として、平均穴径ｂをｂ＝（ｂ１＋ｂ２）／２で表している。ここで、相対論補正された加速電圧Ｕ*は
【０００８】
【数１】
2009295429.tif 000003
【０００９】
で表される。ここで、ｕは加速電圧、ｅは電子の電荷、ｍは電子の質量、ｃは光速である。
また、電磁レンズの作用により、像は拡大されるのみではなく、回転を伴う。各電磁レンズにおいて、電磁レンズが及ぼす像の回転角θ［ｄｅｇ］は以下に示す関係を持つことが知られている。
【００１０】
θ＝０．３４Ｊ／Ｕ*
試料から見た蛍光板上の像回転角は、各レンズによる回転角の総和で表される。よく用いられる５段結像系を持つ電子顕微鏡の場合、試料と蛍光板上に投影される像のなす角θは
θ＝θOL＋θIL1＋θIL2＋θIL3＋θPL
で表される。ここで、θOLは対物レンズによる像回転角、θIL1は第１中間レンズによる像回転角、θIL2は第２中間レンズによる像回転角、θIL3は第３中間レンズによる像回転角、θPLは投影レンズによる像回転角である。実際の電子顕微鏡においては、倍率を可変しても試料と表示される像の角度が一定となるように結像系各レンズの励磁条件が設定されている。
【００１１】
従来のこの種の装置としては、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ものが知られている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】米国特許第５５３６９４１号
【特許文献２】特開２００５−３０２４１５号公報（段落００１８〜００２７、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図８に示す従来装置を用いた従来例１の場合、撮影した観察像の回転を行なう場合、試料を回転させる方法を用いていたが、試料の回転軸と観察像視野の中心が一致しないため、試料の回転動作により像が視野から外れてしまい、同じ視野内で観察像を回転することが困難である。
【００１３】
また、従来例２の場合、倍率に応じて観察像が回転しないようにできる範囲が限られており、中倍率に対して高倍率若しくは低倍率では、所望する拡大率の像が得られることを優先するために、得られる像が回転することがほとんどである。そのため、ある倍率を境に、拡大と共に像が回転することは避けられない。図１０は倍率に伴う像回転の説明図である。（ａ）は倍率範囲１の場合を、（ｂ）は倍率範囲２の場合をそれぞれ示している。倍率を上げると、像が回転することが分かる。また、各倍率毎に回転するのではなく、ある範囲毎に一定の回転角となるように設定されていることが多い。
【００１４】
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、第１に視野を変えることなく観察像を任意の角度に回転させることができる電子顕微鏡像観察用カメラの回転機構を提供することを目的としている。第２に観察倍率全体に対して像が回転しないようにすることができ、観察条件によって観察視野の向きを自由に変えることができる電子顕微鏡像観察用カメラの回転機構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】
【００１５】
（１）請求項１記載の発明は、電子顕微鏡像が投影される蛍光板上の像を撮影し表示するための電子顕微鏡像観察用カメラと、該カメラのレンズ光軸を中心として該カメラを回転させる回転手段と、前記回転手段を駆動するための回転駆動手段と、該回転駆動手段に前記カメラの回転角の大きさと回転方向とに応じた駆動量を与えて前記カメラの回転を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
（２）請求項２記載の発明は、ある倍率範囲内で倍率を可変しても該倍率範囲内では試料と前記カメラを介した観察像の回転角度が一定となるように結像系の各電磁レンズの励磁条件を設定するレンズアライメントデータを倍率範囲毎に記憶する記憶手段と、ある倍率が設定されると該倍率が含まれる倍率範囲に応じて前記記憶手段に記憶されている前記レンズアライメントデータを読出し、各倍率範囲に応じた前記電磁レンズによる像の回転角を演算する第１の演算手段と、設定されている倍率を含む倍率範囲と倍率変更後の倍率を含む倍率範囲との前記電磁レンズによる像の回転角の角度差を求める第２の演算手段とを備え、前記倍率変更後の倍率で表示される観察像が前記設定されている倍率で表示される観察像と同じ角度で表示されるように、前記第２の演算手段で求めた前記角度差に基づいて前記制御手段により前記カメラを回転させるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
（３）請求項３記載の発明は、ある倍率範囲内で倍率を可変しても該倍率範囲内では試料と前記カメラを介した観察像の角度が一定となるように結像系の各電磁レンズの励磁条件を倍率範囲毎に設定するための演算に使用するレンズアライメントデータを用いて、前記倍率範囲毎に求めた前記試料と観察像の角度、及びある倍率範囲における前記試料と観察像の角度と他の倍率範囲における前記試料と観察像の角度との角度差を予め求めておいてテーブルの形式で記憶する記憶装置と、ある倍率が設定されると該倍率が含まれる倍率範囲を判定する判定手段と、設定されている倍率を含む倍率範囲と倍率変更後の倍率を含む倍率範囲を前記判定手段により判定し、前記設定されている倍率を含む倍率範囲と前記倍率変更後の倍率を含む倍率範囲との前記試料と観察像の角度の角度差を前記テーブルから読み出す読出手段とを備え、前記倍率変更後の倍率で表示される観察像が前記設定されている倍率で表示される観察像と同じ角度で表示されるように、前記読出手段で読み出された角度差に基づいて前記制御手段により前記カメラを回転させることを特徴とする。
【００１８】
（４）請求項４記載の発明は、前記カメラによる観察像を表示する表示画面上において、該観察像の回転角を規定するための直線を指定する第１の指定手段と、前記観察像を所望の角度に回転させる回転角を規定するための直線を指定する第２の指定手段と、第１の指定手段と第２の指定手段によって指定された２本の直線のなす角度を算出する第３の演算手段とを備え、該第３の演算手段によって求められた前記２本の直線のなす角度に基づいて、前記観察像を所望の角度に回転させるように前記制御手段により前記カメラを回転させることを特徴とする。
【００１９】
（５）請求項５記載の発明は、前記カメラは、蛍光板下部の９０度反射ミラーを用いて真空外から電子顕微鏡像を撮影する電子顕微鏡像観察用カメラであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
（１）請求項１記載の発明によれば、試料ではなく撮影カメラを回転させるようにしたので、視野を変えることなく観察像を任意の角度に回転させることができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、像の倍率が変更されても、像の回転が生じないようにすることができる。
【００２１】
（３）請求項３記載の発明によれば、倍率変更前と変更後の像の回転角度を同じにすることができる。
（４）請求項４記載の発明によれば、観察像を所望の角度に回転させることができる。
【００２２】
（５）請求項５記載の発明によれば、蛍光板下部の９０度反射ミラーを用いて、このミラーからの電子顕微鏡像を電子顕微鏡像観察用カメラで撮影することができる。
【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を詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。図８と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、５０は電子顕微鏡の鏡体である。該鏡体５０内には試料４１と、試料像を可視化する蛍光板４２と、該蛍光板４２からの光信号を９０度方向に反射するミラー４３と、鏡体内に形成されたガラス４４が含まれている。４６はミラー４３からの反射信号をガラス４４を介して受けて集束するレンズである。
【００２４】
４５はレンズ４６で集束された画像信号を撮影するカメラである。該カメラ４５としては、例えばＣＣＤカメラが用いられる。４７は鏡体５０の面にその一端が取り付けられたカメラ４５を固定するための部材である。４９はカメラ４５を回転させるための軸受、５１はカメラ４５を回転させるためのモータである。該モータ５１とカメラ４５は歯車で係合しており、モータ５１を回転させるとカメラ４５が回転するようになっている。
【００２５】
４８はカメラ４５の撮影画像を取り込んで画像処理すると共に、各コマンドを受けて、図１に示す装置の全体の動作を制御するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の制御装置である。５２は制御装置４８からの駆動制御信号を受けてカメラ４５を回転させるためのカメラ回転ドライバである。該カメラ回転ドライバ５２は前記モータ５１を回転させるための駆動信号を発生する。このように構成された装置の構成を説明すれば、以下の通りである。
【００２６】
図１に示す装置は、図２に示すように（ａ）に示すように映っている電子顕微鏡観察像を図の矢印方向に回転させて、（ｂ）に示すように必要な画像が得られるように回転させるものである。電子顕微鏡内に配置された蛍光板４２に映る電子顕微鏡像は、下部に設けられたミラー４３で９０°方向に反射され、電子顕微鏡外部に設置したカメラ４５で像を撮影する。
【００２７】
カメラ４５は軸受４９で支持されており、歯車を介してモータ５１の駆動によりレンズ軸を中心にして回転する。カメラ４５で撮影された画像は、制御装置４８に入力される。入力された画像は、制御装置４８内で必要な画像処理を受けて、制御装置のディスプレイ上に表示される。そして、制御装置４８と接続されたカメラ回転ドライバ５２によりカメラ４５の回転動作を制御する。この結果、試料ではなくカメラ４５を回転することになり、図２に示すように視野を変えることなく観察像を任意の角度に回転させることができる。
【００２８】
観察者は、希望する回転角を制御装置４８から入力する。この時、モータ５１の回転角は制御装置４８の表示画面上から以下のように設定する。今、図３に示すように制御装置上に画面（ａ）に示す図形が表示されている。この図形を（ｂ）に示すように回転させるものとする。
【００２９】
画面上で傾きを指定するための線分Ｐ1，Ｐ2を選択する。Ｐ1の座標を（ｘ1，ｙ1）、
Ｐ2の座標を（ｘ2，ｙ2）とする。この２つの点Ｐ1，Ｐ2を通る直線の式は次式で表される。
【００３０】
【数２】
2009295429.tif 000004
【００３１】
これを任意の直線の式に一致させる。画面上で任意の点Ｐ3，Ｐ4を指定する。Ｐ3の座標を（ｘ3，ｙ3）、Ｐ4の座標を（ｘ4，ｙ4）とする。この２点間を通る式は次式で表される。
【００３２】
【数３】
2009295429.tif 000005
【００３３】
（２），（３）式よりこれら２つの直線のなす角θは
【００３４】
【数４】
2009295429.tif 000006
【００３５】
となる。
モータ５１は歯車を用いてカメラ４５の回転動作を行なうため、モータ５１の回転角φとカメラ４５の回転角θの間には、
θ＝ｋφ    （５）
という関係がなりたつ。ここでｋは歯車の減速比である。従って、モータの回転角φは、
【００３６】
【数５】
2009295429.tif 000007
【００３７】
で与えられる。このようにしてモータの回転角φを設定し、回転動作を行わせることにより、観察像を任意に回転させることができる。
（実施の形態２）
図４は透過電子顕微鏡の構成例を示す図である。図において、１は電子ビームを発生する電子源、２は電子ビームを加速させるための加速管、３は電子ビームを集束させるための集束レンズ、４は該集束レンズ３に電流を供給するための集束レンズ電源、５は第１集束レンズアライメント、６は第２集束レンズアライメント、７はこれら集束レンズアライメント５，６に電流を供給するための集束レンズアライメント電源である。
【００３８】
８は集束レンズアライメントの下に設けられた対物レンズ、９は該対物レンズ８へ電流を供給する対物レンズ電源、１０は試料である。１１は該試料１０の下側に設けられた第１中間レンズ、１２は該第１中間レンズ１１に電流を供給する第１中間レンズ電源、１３は第１中間レンズ１１の下に配置された第２中間レンズ、１４は該第２中間レンズ１３に電流を供給する第２中間レンズ電源、１５は第２中間レンズ１３の下に配置された第３中間レンズ、１６は該第３中間レンズ１５に電流を供給する第３中間レンズ電源でである。
【００３９】
１７は第３中間レンズ１５の下に配置された投影レンズ、１８は該投影レンズ１７に電流を供給する投影レンズ電源、１９は回転フランジ、２０は回転フランジ回転用モータ、２１は回転フランジ回転用モータ２０にパワーを供給するモータ電源・コントローラ、２２はフランジ１９の回転を検出するフランジ回転検出器、２３は電子顕微鏡像・電子回折図形取得用カメラである。該電子顕微鏡像・電子回折図形取得用カメラ２３としては、例えばＴＶレートカメラや、スロースキャンＣＣＤカメラ等が用いられる。
【００４０】
２４はカメラ２３を制御するカメラコントローラ、２５はシステム全体の動作を制御するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の制御装置、２６は電子顕微鏡操作・像取り込みソフトウェア、２７はアライメントのためのデータを記憶するアライメント記憶領域、２８は画像を記憶する画像記憶領域であり、制御装置２５内に設けられている。２９は観察像表示及び電子顕微鏡操作画面（ディスプレイ）、３０は電子顕微鏡操作パネル及びキーボードからなる操作パネルである。モータ電源コントローラ２１と、フランジ回転検出器２２と、カメラコントローラ２４と制御装置２５とは信号線で接続されている。
【００４１】
カメラ２３はフランジ１９に固定されているが回転可能であるため、観察視野を回転して観察することが可能である。また、この実施の形態２では、ＣＣＤカメラ本体毎回転している場合を示しているが、ＣＣＤカメラ素子のみが回転しても同じ効果が得られる。カメラの回転中心は、ＣＣＤ素子即ち視野の中心と一致し、かつ電子顕微鏡拡大系の拡大中心とも一致していることが前提である。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００４２】
図５に示すように、倍率範囲１，倍率範囲２と２つの倍率範囲を考える。それぞれの倍率範囲に含まれる倍率では像は回転せず、拡大／縮小のみが行なわれる。各倍率における結像系各レンズの電流設定は以下のようにして行なわれる。
【００４３】
観察者が観察像表示及び電子顕微鏡像操作画面（以下操作画面という）２９を見ながら電子顕微鏡操作パネル及びキーボード（以下操作パネルという）３０を操作して、必要とする倍率を設定する。制御装置２５はこの入力された倍率を記憶する。制御装置２５は、アライメント記憶領域２７からある倍率における各レンズの電流設定値（例えば起磁数［ＡＴ］）を読み出す。
【００４４】
図６はアライメントデータ記憶領域の記憶データ例を示す図である。図に示すように、倍率範囲毎に、ある倍率範囲の倍率を設定するために必要な各電磁レンズの電流設定値が記憶されている。図では、倍率範囲１の場合、ＪOLは対物レンズの起磁数［ＡＴ］、ＪIL1は第１中間レンズの起磁数、ＪIL2は第２中間レンズの起磁数、ＪIL3は第３中間レンズの起磁数、ＪPLは投影レンズの起磁数である。それぞれのレンズの起磁数設定値がａ11，ａ12，ａ13，ａ14，ａ15と並んでいる。このようなデータの配列は倍率範囲２についても同様である。
【００４５】
この起磁数データの場合、倍率１に設定するためには、対物レンズの起磁数をａ11に、第１中間レンズの起磁数をａ12に、第２中間レンズの起磁数をａ13に、第３中間レンズの起磁数をａ14に、投影レンズの起磁数をａ15に設定すれば、倍率範囲１が得られることを示している。このことは倍率範囲２を得る時の起磁数の設定についても同様である。
【００４６】
制御装置２５は、アライメントデータ記憶領域２７に記憶されている起磁数データを読み出して、対応する電流値を設定するように各結像系レンズ電源９，１２，１４，１６，１８にデータを送出する。各結像系レンズ電源から所用の起磁数を設定して、それぞれのレンズ８，１１，１３，１５，１７を構成しているコイルに電流を流すことにより倍率が求まることになる。
【００４７】
ここで、試料１０に対する電子顕微鏡像取得用カメラ２３の撮像面における像の回転角度θ［ｄｅｇ］は次式で求められる。
θ＝θOL＋θIL1＋θIL2＋θIL3＋θPL      （７）
ここで、θOLは対物レンズによる像回転角、θIL1は第１中間レンズによる像回転角、
θIL2は第２中間レンズによる像回転角、θIL3は第３中間レンズによる像回転角、θPLは投影レンズによる像回転角である。
【００４８】
また、１段の電磁レンズによる電磁レンズ起磁数［ＡＴ］と像回転角θ［ｄｅｇ］の関係は以下の式で表されることが知られている。
θ＝０．３４Ｊ／Ｕ*        （８）
よって像回転角θは起磁数を用いて、（８）式を用いて以下のように表すことができる。
【００４９】
θ＝θOL＋θIL1＋θIL2＋θIL3＋θPL
＝（０．３４／Ｕ*）・（ＪOL＋ＪIL1＋ＪIL2＋ＪIL3＋ＪPL）    （９）
ここで、Ｕ*は相対論補正された加速電圧［ｋＶ］、ＪOLは対物レンズの起磁数［ＡＴ］、ＪIL1は第１中間レンズの起磁数、ＪIL2は第２中間レンズの起磁数、ＪIL3は第３中間レンズの起磁数、ＪPLは投影レンズの起磁数である。前述したように、各倍率、即ち倍率範囲における回転角はアライメントデータ記憶領域２７に記憶されているデータから計算することができることが分かる。
【００５０】
また、倍率範囲１における回転角をθ1，倍率範囲２における回転角をθ2とすると、この２つの倍率範囲間での角度差θdは
θd＝θ2−θ1          （１０）
であり、一定値となる。
【００５１】
一方、回転フランジ１９を介して取り付けられた電子顕微鏡像・電子回折図形取得カメラ（以下単にカメラという）２３は、回転フランジ回転用モータ（以下単にモータという）２０により回転することができる。この回転フランジ１９は耐真空かつ回転できることが必要であることから、例えば磁性流体等がシール剤として使用される。
【００５２】
モータ２０とフランジ１９とは歯車にて係合されており、モータ２０の回転角とフランジ１９の回転角とは比例関係にあることが必要であることから、モータ２０の回転角に比例してフランジ１９が回転する。ここで、フランジ１９の回転角φは、αを比例定数（補正定数）、モータの回転角をＱとして次式が成立する。
【００５３】
φ＝α・Ｑ                （１１）
このフランジ１９の回転角度φと、レンズ倍率範囲による回転角度の差θdが同じになればよいから、倍率範囲をまたいでも観察像が回転しないようにするために、モータ２０の回転角度Ｑを、
Ｑ＝φ／α＝θd／α＝（θ2−θ1）／α    （１２）
となるように設定する。このように設定すれば、倍率範囲に基づく観察像の回転角と、モータ２０を用いたモータの回転角Ｑが等しくなるので、観察倍率全体に対して像が回転しないようにすることができる。なお、実際には、上記Ｑとなるようにステッピングモータ又はサーボモータへの出力を行なう。
【００５４】
上記の説明において、倍率範囲変更に伴う観察像の回転補正方法として、各倍率範囲における像回転角と、異なる倍率範囲間の像回転角の角度差を、倍率が変更される度に式を用いて計算するようにしている。しかしながら、必ずしもその度に計算する必要は無く、予め必要な計算を行ない、例えば図１１に示すようなテーブルを加速電圧毎に作成しておく方法もある。図１１において、横欄は倍率変更前の倍率範囲（添え字ｉ）、縦欄は倍率変更後の倍率範囲（添え字ｊ）を表している。
【００５５】
θ1やθ2は、例えば（１０）式におけるθ1やθ2に相当する角度である。また、例えばθ31は、倍率範囲３に含まれる倍率から倍率範囲１に含まれる倍率に変更された時の、観察像の角度差であり、（１０）式におけるθdに相当する。なお、θ13＝−θ31の関係があるので、例えばθ31等をテーブルに載せておいて、倍率範囲の変更が逆の場合は逆の符号をつけるようにしてもよい。図１１のようなテーブルを利用すれば、ある倍率が設定された時、その倍率がどの倍率範囲に含まれるかを判定するだけで、簡単に必要なカメラの回転角を求めることができる。
【００５６】
上述した実施の形態２の方法を応用して観察視野の任意の角度回転が可能になる。例えば、試料中のある部分を水平若しくは垂直方向にした像を取り込む要求は高い。これを例にとって説明する。図７の２点鎖線のような傾いた図形（視野）を実線のように一辺を水平にするように回転するものとする。この図形は、図４のモニタ２９上に表示されている。
【００５７】
傾いた図形（視野）の水平とするべき部分を重ねるように線分Ｐ5（ｘ1，ｙ1）とＰ6（ｘ2，ｙ2）を指定する。線分Ｐ５−Ｐ６の傾きθdは次式のようにして求められる。
θd＝ｔａｎ-1｛（ｙ2−ｙ1）／（ｘ2−ｘ1）｝  （１３）
となる。
【００５８】
今、倍率を変え、倍率範囲の切り換えによる回転が起きた際には、
Ｑ＝ｔａｎ-1［｛（ｙ2−ｙ1）／（ｘ2−ｘ1）｝／α］＋｛（θ2−θ1）／α｝
（１４）
となるように設定すると、倍率範囲変更による像の回転を意識せず、観察者は観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明による像の回転を示す図である。
【図３】視野を変えることなく観察像を任意の角度に回転させる様子を示す図である。
【図４】透過型電子顕微鏡の構成例を示す図である。
【図５】アライメントデータ記憶領域の記憶データ例を示す図である。
【図６】２つの倍率範囲での角度差を示す図である。
【図７】任意の角度への回転の説明図である。
【図８】従来装置の構成例を示す図である。
【図９】電磁レンズの内部構成を示す図である。
【図１０】倍率に伴う像回転の説明図である。
【図１１】倍率変更前の倍率範囲と倍率変更後の倍率範囲の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    電子源
２    加速管
３    集束レンズ
４    集束レンズ電源
５    第１集束レンズアライメント
６    第２集束レンズアライメント
７    集束レンズアライメント電源
８    対物レンズ
９    対物レンズ電源
１０  試料
１１  第１中間レンズ
１２  第１中間レンズ電源
１３  第２中間レンズ
１４  第２中間レンズ電源
１５  第３中間レンズ
１６  第３中間レンズ電源
１７  投影レンズ
１８  投影レンズ電源
１９  回転フランジ
２０  回転フランジ回転用モータ
２１  モータ電源・コントローラ
２２  フランジ回転角検出器
２３  電子顕微鏡像・電子回折図形取得用カメラ
２４  カメラコントローラ
２５  制御装置
２６  電子顕微鏡操作・像取り込みソフトウェア
２７  アライメントデータ記憶領域
２８  画像記憶領域
２９  観察像表示及び電子顕微鏡操作画面
３０  電子顕微鏡操作パネル及びキーボード
【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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