透過型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡のデフォーカス量調整方法、プログラム及び情報記憶媒体
【課題】デフォーカス量を精度よく調整することが可能な、透過型電子顕微鏡、デフォーカス量調整方法、プログラム及び情報記憶媒体を提供すること。
【解決手段】透過電子顕微鏡像を取得する像取得部２２と、電子線を傾斜させない状態で取得した第１の透過電子顕微鏡像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成し、前記フーリエ変換像において高周波成分が多くなる方向を検出する方向検出部２４と、試料に照射される電子線を、検出された方向に傾斜させるための制御信号を生成して偏向器制御装置５に出力する制御信号生成部２６と、前記第１の透過電子顕微鏡像と、電子線を検出された方向に傾斜させた状態で取得した第２の透過電子顕微鏡像の相互相関をとって、前記第１及び第２の透過電子顕微鏡像間の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量に基づきデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出部２８とを含む。
【解決手段】透過電子顕微鏡像を取得する像取得部２２と、電子線を傾斜させない状態で取得した第１の透過電子顕微鏡像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成し、前記フーリエ変換像において高周波成分が多くなる方向を検出する方向検出部２４と、試料に照射される電子線を、検出された方向に傾斜させるための制御信号を生成して偏向器制御装置５に出力する制御信号生成部２６と、前記第１の透過電子顕微鏡像と、電子線を検出された方向に傾斜させた状態で取得した第２の透過電子顕微鏡像の相互相関をとって、前記第１及び第２の透過電子顕微鏡像間の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量に基づきデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出部２８とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡のデフォーカス量調整方法、プログラム及び情報記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、透過型電子顕微鏡において焦点合わせ（デフォーカス量の調整）を行う方法として、ビームチルト法又はイメージウォブラー法と呼ばれるものが知られている。ビームチルト法を用いる場合には、像の観察時に、電子線を傾斜しない状態と、電子線を一定量だけ所定の方向に傾斜させた状態を高速に切り替える。すると、正焦点でない場合には、観察される像は電子線の傾斜方向に沿って揺れているように見える。その揺れが小さくなる方向に手動で対物レンズの励磁電流を変化させることで、焦点合わせを行うことができる。また、自動的に焦点合わせを行う場合には、電子線傾斜前の画像Ａと傾斜後の画像Ｂの相互相関をとって２画像間の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量に基づき対物レンズの励磁電流を変化させて焦点合わせを行う（例えば、特許文献１参照）。この手法では、画像Ａと画像Ｂの相互相関をとったときに得られる相互相関像における、像の中心位置からピーク位置までの距離を、画像Ａ、Ｂ間の位置ずれ量としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−５５１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、図５（Ａ）に示すように、観察される画像内に一定方向に伸びる線分状のコントラスト（周囲の画素と比べて輝度の高い又は低い部分）がある場合、当該線分状のコントラストが伸びる方向と平行な方向に電子線を傾斜させると、図５（Ｂ）に示すような画像が得られ、図５（Ａ）に示す画像と図５（Ｂ）に示す画像の相互相関をとったときに得られる相互相関像（図５（Ｃ）参照）において、像のピークが像の中心から見て放射方向に伸びることになる。すなわち、図５（Ｄ）に示すように、相互相関像の中心ＣＰから電子線の傾斜方向Ｄにピークを検索すると、図５（Ｅ）に示すように、ラインプロファイルにおけるピークがブロードなものとなってしまい、ピーク位置の検出精度が悪くなる。
【０００５】
従来のデフォーカス量の調整方法では、電子線の傾斜方向が固定値であったため、観察される画像内に、たまたま電子線の傾斜方向と平行な方向に伸びる線分状のコントラストが存在する場合に、２画像間の位置ずれ量を精度よく求めることができず、デフォーカス量の検出精度が悪くなってしまうことがあった。同様に、２画像を高速に切り替えて手動でデフォーカス量を調整する場合に、図５（Ｂ）に示すような電子線傾斜後の画像が、図５（Ａ）に示すような傾斜前の画像を線分状のコントラストが延びる方向と平行な方向にずらしたような画像となってしまうことがあり、利用者にとって像の揺れ（見た目の位置ずれ量）が把握し難くなり、デフォーカス量を精度よく調整（検出）できないといった問題点があった。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、デフォーカス量を精度よく調整することが可能な、透過型電子顕微鏡、デフォーカス量調整方法、プログラム及び情報記憶媒体を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、
透過電子顕微鏡像を取得する像取得部と、
電子線を傾斜させない状態で取得した第１の透過電子顕微鏡像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成し、前記フーリエ変換像において高周波成分が多くなる方向を検出する方向検出部と、
試料に照射される電子線を、検出された方向に傾斜させるための制御を行う制御部と、
前記第１の透過電子顕微鏡像と、電子線を検出された方向に傾斜させた状態で取得した第２の透過電子顕微鏡像の相互相関をとって、前記第１及び第２の透過電子顕微鏡像間の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量に基づきデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出部とを含む透過型電子顕微鏡に関する。
【０００８】
また本発明は、透過型電子顕微鏡が備えるコンピュータを上記各部として機能させるためのプログラムに関する。また本発明は、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体であって、透過型電子顕微鏡が備えるコンピュータを上記各部として機能させるためのプログラムを記憶した情報記憶媒体に関する。
【０００９】
本発明によれば、観察される画像（透過電子顕微鏡像）に線分状のコントラストが存在する場合に、電子線の傾斜方向を、当該線分状のコントラストが伸びる方向と略垂直な方向とすることができ、第１及び第２の透過電子顕微鏡像間の位置ずれ量を精度よく求めて、デフォーカス量の検出精度を向上させることができる。
【００１０】
（２）本発明に係る透過型電子顕微鏡、プログラム、情報記憶媒体では、
前記方向検出部が、
前記フーリエ変換像を中心から放射状に複数の領域に分割した場合に、前記複数の領域のうち高周波成分の比率が最も高い領域の方向を検出してもよい。
【００１１】
（３）本発明は、
電子線を傾斜させない状態で第１の透過電子顕微鏡像を取得する第１の像取得工程と、
前記第１の透過電子顕微鏡像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成し、前記フーリエ変換像において高周波成分が多くなる方向を検出する方向検出工程と、
試料に照射される電子線を、検出された方向に傾斜させるための制御を行う制御工程と、
電子線を検出された方向に傾斜させた状態で第２の透過電子顕微鏡像を取得する第２の像取得工程と、
前記第１及び第２の透過電子顕微鏡像に基づきデフォーカス量を調整するデフォーカス量調整工程とを含む、透過型電子顕微鏡のデフォーカス量調整方法に関する。
【００１２】
本発明によれば、観察される画像（透過電子顕微鏡像）に線分状のコントラストが存在する場合に、電子線の傾斜方向を、当該線分状のコントラストが伸びる方向と略垂直な方向とすることができ、デフォーカス量を精度よく調整することができる。
【００１３】
（４）本発明に係る透過型電子顕微鏡のデフォーカス量調整方法では、
前記方向検出工程において、
前記フーリエ変換像を中心から放射状に複数の領域に分割した場合に、前記複数の領域のうち高周波成分の比率が最も高い領域の方向を検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る透過型電子顕微鏡の構成の一例を示す図。
【図２】本実施形態の処理の流れについて説明するためのフローチャート図。
【図３】電子線の傾斜方向の決定について説明するための図。
【図４】ＴＥＭ像の位置ずれ量の検出について説明するための図。
【図５】従来例について説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００１６】
１．構成
図１に、本実施形態に係る電子顕微鏡（透過型電子顕微鏡）の構成の一例を示す。なお本実施形態の、電子顕微鏡は図１の構成要素（各部）の一部を省略した構成としてもよい。
【００１７】
図１に示すように、電子顕微鏡１００は、電子線源１と、照射レンズ系２と、偏向器４と、偏向器制御装置５と、試料Ｓを保持するステージ６と、対物レンズ８と、対物レンズ制御部９と、投影レンズ１０と、検出器１２と、鏡筒１４と、処理部２０と、操作部３０と、表示部３２と、記憶部３４と、情報記憶媒体３６とを含んでいる。
【００１８】
電子線源１、照射レンズ系２と、偏向器４、ステージ６、対物レンズ８、投影レンズ１０、検出器１２は、鏡筒１４の内部に収容されている。鏡筒１４の内部は、排気装置（図示省略）によって減圧排気されている。
【００１９】
電子線源１は、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線を放出する。電子線源１の例として、公知の電子銃を挙げることができる。
【００２０】
照射レンズ系２は、電子線源１の後段に配置されている。照射レンズ系２は、複数の集束レンズ（図示省略）で構成されている。照射レンズ系２は、試料Ｓに照射される電子線（入射電子線）の量を調整する。
【００２１】
偏向器４は、照射レンズ系２の後段に配置されている。偏向器４は、複数の偏向コイルを有する。偏向器制御装置５は、処理部２０からの制御信号に基づき、偏向器４の該複数の偏向コイルに流れる電流量を制御する。偏向器４は、偏向器制御装置５で各偏向コイルに流れる電流を制御することにより入射電子線を二次元的に偏向させる。これにより、試料Ｓに対する入射電子線の入射角度（試料に照射される電子線の傾斜方向及び傾斜角度）を変えることができるため、透過波の光路および散乱波の光路を変えることができる。偏向器４により、入射電子線を対物レンズ８の光軸に一致させるための軸合わせを行うことができる。
【００２２】
ステージ６は、試料Ｓを偏向器４の後段に位置させるように保持している。ステージ６は、ステージ制御装置（図示省略）により制御され、試料Ｓを水平方向や垂直方向に移動させ、また試料Ｓを回転、傾斜させる。
【００２３】
対物レンズ８は、試料Ｓの後段に配置されている。対物レンズ８は、対物レンズ制御装置９により制御され、試料Ｓを透過した電子線を結像させる。対物レンズ制御装置９は、処理部２０からの制御信号に基づき、対物レンズに供給する励磁電流を制御する。投影レンズ１０は、対物レンズ８の後段に配置されている。投影レンズ１０は、対物レンズ８によって結像された像をさらに拡大し、検出器１２上に結像させる。
【００２４】
検出器１２は、投影レンズ１０の後段に配置されている。検出器１２は、投影レンズ１０によって結像された透過電子顕微鏡像を検出する。検出器１２の例として、二次元的に配置されたＣＣＤ(Charge Coupled Device)で形成された受光面を有するＣＣＤカメラを挙げることができる。検出器１２が検出した透過電子顕微鏡像の像情報は、処理部２０に出力される。
【００２５】
操作部２０は、ユーザが操作情報を入力するためのものであり、入力された操作情報を処理部２０に出力する。操作部２０の機能は、キーボード、マウス、タッチパネル型ディスプレイなどのハードウェアにより実現することができる。
【００２６】
表示部３２は、処理部２０によって生成された画像を表示するものであり、その機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴなどにより実現できる。表示部３２は、処理部２０により生成された、透過電子顕微鏡像を表示する。
【００２７】
記憶部３４は、処理部２０のワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭなどにより実現できる。情報記憶媒体３６（コンピュータにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、或いはメモリ（ＲＯＭ）などにより実現できる。処理部２０は、情報記憶媒体３６に格納されるプログラムに基づいて本実施形態の種々の処理を行う。情報記憶媒体３６には、処理部２０の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶することができる。
【００２８】
処理部２０は、偏向器制御装置５、対物レンズ制御装置９等を制御する処理や、透過電子顕微鏡像を取得する処理、電子線の傾斜方向を決定する処理、デフォーカス量を調節する処理などの処理を行う。処理部２０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。処理部２０は、像取得部２２と、方向検出部２４と、制御信号生成部２６と、デフォーカス量検出部２８とを含む。
【００２９】
像取得部２２は、検出器１２から出力された像情報を取り込むことで透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を取得する処理を行う。像取得部２２は、電子線を傾斜させない状態で得られる第１の透過電子顕微鏡像と、電子線を方向検出部２４で検出された方向に傾斜させた状態で得られる第２の透過電子顕微鏡像を取得する。
【００３０】
方向検出部２４は、電子線を傾斜させない状態で取得した第１の透過電子顕微鏡像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成し、前記フーリエ変換像において高周波成分が多くなる方向を検出する。具体的には、方向検出部２４は、前記フーリエ変換像を中心から放射状に複数の領域に分割した場合に、前記複数の領域のうち高周波成分の比率が最も高い領域の方向（高周波成分の比率が最も高い領域を通過する放射方向）を検出する。
【００３１】
制御信号生成部２６（本発明の制御部に対応）は、各種制御信号を生成して偏向器制御装置５、対物レンズ制御装置９、ステージ制御装置等に出力する。
【００３２】
特に本実施形態の制御信号生成部２６は、電子線を方向検出部２４で検出された方向に傾斜させるための制御信号を生成して偏向器制御装置５に出力する。また、制御信号生成部２６は、対物レンズ８の焦点位置を変化させるための制御信号を生成して対物レンズ制御装置９に出力する。
【００３３】
デフォーカス量検出部２８は、電子線を傾斜させない状態で取得した第１の透過電子顕微鏡像と、電子線を方向検出部２４で検出された方向に傾斜させた状態で取得した第２の透過電子顕微鏡像の相互相関をとって、前記第１及び第２の透過電子顕微鏡像間の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量に基づき現在のデフォーカス量（焦点ずれ量）を検出する。具体的には、デフォーカス量検出部２８は、第１及び第２の透過電子顕微鏡像の相互相関像におけるピーク位置を検出し、検出したピーク位置と相関像の中心位置間の距離を位置ずれ量として検出する。
【００３４】
制御信号生成部２６は、デフォーカス量検出部２８で検出された現在のデフォーカス量を、予め指定された目標デフォーカス量に補正するための制御信号を生成して対物レンズ制御装置９（又はステージ制御装置）に出力してもよい。
【００３５】
また、処理部２０は、電子線を傾斜させない状態で取得した第１の透過電子顕微鏡像と、電子線を方向検出部２４で検出された方向に傾斜させた状態で取得した第２の透過電子顕微鏡像を高速に切り替えて表示部３２に表示させ、操作部２０からの操作情報に基づき、デフォーカス量を調整するための制御信号を生成して対物レンズ制御装置９（又はステージ制御装置）に出力する機能（イメージウォブラー機能）を更に備えてもよい。
【００３６】
２．処理
次に、本実施形態の処理の一例について図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
まず、像取得部２２は、電子線を傾斜させない状態で第１のＴＥＭ像（第１の透過電子顕微鏡像）を取得する（ステップＳ１０）。
【００３８】
図３（Ａ）は、取得した第１のＴＥＭ像の一例である。図３（Ａ）に示すＴＥＭ像は、右上方向から左下方向に伸びる線分状のコントラスト（周囲の画素と比べて輝度の高い又は低い部分）を含んでいる。例えば、カーボン等の支持膜に試料を載せて観察を行う場合、試料の破壊を防ぐため、試料の位置とは異なる位置に観察範囲を移動させてデフォーカス量の調整（焦点合わせ）を行うことがある。このような場合、当該支持膜のメッシュや孔の縁の部分が、図３（Ａ）に示すような線分状のコントラストとしてＴＥＭ像内に現れることがある。
【００３９】
次に、方向検出部２４は、取得した第１のＴＥＭ像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成する（図２のステップＳ１２）。図３（Ｂ）に、図３（Ａ）に示す第１のＴＥＭ像をフーリエ変換したときに得られるフーリエ変換像を示す。
【００４０】
次に、方向検出部２６は、生成したフーリエ変換像において高周波成分の比率が最も高くなる方向αを検出する（図２のステップＳ１４）。
【００４１】
具体的には、図３（Ｃ）に示すように、フーリエ変換像を中心から放射線状に複数の領域に分割し、分割した領域毎に低周波成分と高周波成分の比率を求める。図３（Ｃ）に示す例では、１６の領域に分割しているが、分割する領域の数は任意である。そして、フーリエ変換像の中心位置を中心とする放射方向のうち、高周波成分の比率が最も高い領域Ｂ又は領域Ｂ’を通過する放射方向を、方向αとして検出する。例えば、分割した領域毎に低周波成分の積算値と高周波成分の積算値を求め、求めた積算値の比をとることで高周波成分の比率を求めることができる。なお、低周波成分と高周波成分を分離するための閾値は任意の値とすることができる。
【００４２】
図３（Ａ）に示すような一定方向に伸びる線分状のコントラストを含む画像をフーリエ変換すると、図３（Ｃ）に示すフーリエ変換像では、当該線分のコントラストが伸びる方向と略平行な方向の領域Ａ及び領域Ａ’において高周波成分の比率が低くなり、当該線分が伸びる方向と略直交する方向の領域Ｂ、Ｂ’において高周波成分の比率が高くなる。そこで本実施形態では、フーリエ変換像において、高周波成分の比率が最も高くなる領域（図３（Ｃ）の領域Ｂ或いは領域Ｂ’）の方向を検出することで、線分状のコントラストが伸びる方向と略直交する方向を検出している。
【００４３】
次に、制御信号生成部２６（制御部）は、電子線を、ステップＳ１４で検出した方向αに傾斜させるための制御信号を生成して、偏向器制御装置５に出力する（図２のステップＳ１６）。なお、画像上の方向αと、偏向器を制御したときの電子線の傾斜方向との対応付けは、予めキャリブレーション（校正）されているものとする。
【００４４】
次に、像取得部２２は、電子線を方向αに傾斜させた状態で第２のＴＥＭ像（第２の透過電子顕微鏡像）を取得する（ステップＳ１８）。図４（Ｂ）に、電子線の傾斜方向を方向αとした状態で取得した第２のＴＥＭ像を示す。図４（Ｂ）に示すＴＥＭ像は、線分状のコントラストが伸びる方向と略直交する方向αに電子線を傾斜させたことにより、図４（Ａ）に示す電子線傾斜前の第１のＴＥＭ像を、線分状のコントラストが伸びる方向と略直交する方向にずらしたような画像となっている。
【００４５】
次に、デフォーカス量検出部２８は、ステップＳ１０で取得した第１のＴＥＭ像と、ステップＳ１８で取得した第２のＴＥＭ像の正規化相互相関関数を計算して、相互相関像を生成する（ステップＳ２０）。図４（Ｃ）に、図４（Ａ）に示す第１のＴＥＭ像と図４（Ｂ）に示す第２のＴＥＭ像の相互相関をとったときに得られる相互相関像を示す。図４（Ｃ）に示す相互相関像を見ると、像のピークが放射方向と略直交する方向に伸びていることがわかる。
【００４６】
次に、デフォーカス量検出部２８は、生成した相互相関像におけるピーク位置に基づき第１のＴＥＭ像と第２のＴＥＭ像の位置ずれ量δを検出する（図２のステップＳ２２）。具体的には、図４（Ｄ）に示すように、相互相関像の中心位置ＣＰから方向αに沿ってピーク（最も輝度の高い画素）を検索してピーク位置を検出し、検出したピーク位置と中心位置ＣＰ間の距離を位置ずれ量δとして検出する。
【００４７】
ここで、図４（Ｃ）に示すように、相互相関像におけるピークの伸びる方向は、方向α（電子線の傾斜方向）と略直交する方向となるため、図４（Ｄ）に示すように相互相関像の中心ＣＰから方向αにピークを検索すると、図４（Ｅ）に示すように、ラインプロファイルにおけるピークがシャープなものとなり、相互相関像におけるピーク位置を精度よく検出することができる。すなわち、線分状のコントラストが伸びる方向と略直交する方向αに電子線を傾斜させることにより、位置ずれ量δの検出精度を向上させることができる。
【００４８】
次に、デフォーカス量検出部２８は、検出したズレ量δに基づき現在のデフォーカス量（焦点ずれ量）を推定する（図２のステップＳ２４）。なお、各観察倍率における画像上の位置ずれ量とデフォーカス量との対応付けは、予めキャリブレーションされているものとする。例えば、位置ずれ量とデフォーカス量の対応関係をテーブルデータとして記憶部３４に記憶しておき、当該テーブルデータを参照して検出した位置ずれ量δに対応するデフォーカス量を決定してもよいし、検出した位置ずれ量δを、位置ずれ量とデフォーカス量の関係を表す一次関数に代入することでデフォーカス量を求めても良い。
【００４９】
次に、制御信号生成部２６（制御部）は、対物レンズの励磁電流値を調整することで検出された現在のデフォーカス量を予め指定された目標デフォーカス量に補正するための制御信号を生成して、生成した制御信号を対物レンズ制御装置９に出力する（ステップＳ２６）。なお、対物レンズの励磁電流値とデフォーカス量との対応付けは、予めキャリブレーションされているものとする。
【００５０】
また、ステップＳ２６において、制御信号生成部２６は、ステージ６の垂直方向（Ｚ軸方向）の位置を調整することで現在のデフォーカス量を目標デフォーカス量に補正するための制御信号を生成して、生成した制御信号をステージ制御装置に出力するようにしてもよい。
【００５１】
このように本実施形態では、ビームチルト法を用いてデフォーカス量の自動調整を行う場合に、ＴＥＭ像をフーリエ変換して得られたフーリエ変換像において高周波成分の比率が最も高くなる方向αを検出し、検出された方向αに電子線を傾斜させるようにしている。このようにすると、ＴＥＭ像に線分状のコントラストが存在する場合に、電子線の傾斜方向を、線分状のコントラストが伸びる方向と略垂直な方向とすることができ、電子線傾斜前のＴＥＭ像と電子線傾斜後のＴＥＭ像の位置ずれ量δ（相互相関像におけるピーク位置）を精度よく求めて、デフォーカス量の検出精度を向上させることができる。
【００５２】
すなわち、本実施形態によれば、第１のＴＥＭ像を解析して最適な電子線の傾斜方向を決定することで、図５に示す従来例のように、固定値として設定された電子線の傾斜方向がたまたま線分状のコントラストが伸びる方向と平行な方向となってしまったために、位置ずれ量δを精度よく検出することができずデフォーカス量の検出精度が低下するといった事態を防止することができる。
【００５３】
また本実施形態によれば、電子線を傾斜させない状態で取得したＴＥＭ像と、電子線を検出された方向αに傾斜させた状態で取得したＴＥＭ像を高速に切り替えて表示し、手動でデフォーカス量を調整する場合に、図４（Ｂ）に示すような電子線傾斜後のＴＥＭ像を、図４（Ａ）に示すような傾斜前のＴＥＭ像を線分状のコントラストが延びる方向と略直交する方向にずらしたような画像とすることができ、利用者にとってＴＥＭ像の揺れ（見た目の位置ずれ量）が把握し易い方向にＴＥＭ像を揺らすことができる。すなわち、本実施形態によれば、利用者がデフォーカス量を精度良く調整することが可能なデフォーカス量調整方法を提供することができる。
【００５４】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００５５】
１ 電子線源、２ 照射レンズ系、４ 偏向器、５ 偏向器制御装置、６ ステージ、８ 対物レンズ、９ 対物レンズ制御装置、１０ 投影レンズ、１２ 検出器、１４ 鏡筒、２０ 処理部、２２ 像取得部、２４ 方向検出部、２６ 制御信号生成部、２８ デフォーカス量検出部、３０ 操作部、３２ 表示部、３４ 記憶部、３６ 情報記憶媒体、１００ 透過型電子顕微鏡
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡のデフォーカス量調整方法、プログラム及び情報記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、透過型電子顕微鏡において焦点合わせ（デフォーカス量の調整）を行う方法として、ビームチルト法又はイメージウォブラー法と呼ばれるものが知られている。ビームチルト法を用いる場合には、像の観察時に、電子線を傾斜しない状態と、電子線を一定量だけ所定の方向に傾斜させた状態を高速に切り替える。すると、正焦点でない場合には、観察される像は電子線の傾斜方向に沿って揺れているように見える。その揺れが小さくなる方向に手動で対物レンズの励磁電流を変化させることで、焦点合わせを行うことができる。また、自動的に焦点合わせを行う場合には、電子線傾斜前の画像Ａと傾斜後の画像Ｂの相互相関をとって２画像間の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量に基づき対物レンズの励磁電流を変化させて焦点合わせを行う（例えば、特許文献１参照）。この手法では、画像Ａと画像Ｂの相互相関をとったときに得られる相互相関像における、像の中心位置からピーク位置までの距離を、画像Ａ、Ｂ間の位置ずれ量としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−５５１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、図５（Ａ）に示すように、観察される画像内に一定方向に伸びる線分状のコントラスト（周囲の画素と比べて輝度の高い又は低い部分）がある場合、当該線分状のコントラストが伸びる方向と平行な方向に電子線を傾斜させると、図５（Ｂ）に示すような画像が得られ、図５（Ａ）に示す画像と図５（Ｂ）に示す画像の相互相関をとったときに得られる相互相関像（図５（Ｃ）参照）において、像のピークが像の中心から見て放射方向に伸びることになる。すなわち、図５（Ｄ）に示すように、相互相関像の中心ＣＰから電子線の傾斜方向Ｄにピークを検索すると、図５（Ｅ）に示すように、ラインプロファイルにおけるピークがブロードなものとなってしまい、ピーク位置の検出精度が悪くなる。
【０００５】
従来のデフォーカス量の調整方法では、電子線の傾斜方向が固定値であったため、観察される画像内に、たまたま電子線の傾斜方向と平行な方向に伸びる線分状のコントラストが存在する場合に、２画像間の位置ずれ量を精度よく求めることができず、デフォーカス量の検出精度が悪くなってしまうことがあった。同様に、２画像を高速に切り替えて手動でデフォーカス量を調整する場合に、図５（Ｂ）に示すような電子線傾斜後の画像が、図５（Ａ）に示すような傾斜前の画像を線分状のコントラストが延びる方向と平行な方向にずらしたような画像となってしまうことがあり、利用者にとって像の揺れ（見た目の位置ずれ量）が把握し難くなり、デフォーカス量を精度よく調整（検出）できないといった問題点があった。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、デフォーカス量を精度よく調整することが可能な、透過型電子顕微鏡、デフォーカス量調整方法、プログラム及び情報記憶媒体を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、
透過電子顕微鏡像を取得する像取得部と、
電子線を傾斜させない状態で取得した第１の透過電子顕微鏡像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成し、前記フーリエ変換像において高周波成分が多くなる方向を検出する方向検出部と、
試料に照射される電子線を、検出された方向に傾斜させるための制御を行う制御部と、
前記第１の透過電子顕微鏡像と、電子線を検出された方向に傾斜させた状態で取得した第２の透過電子顕微鏡像の相互相関をとって、前記第１及び第２の透過電子顕微鏡像間の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量に基づきデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出部とを含む透過型電子顕微鏡に関する。
【０００８】
また本発明は、透過型電子顕微鏡が備えるコンピュータを上記各部として機能させるためのプログラムに関する。また本発明は、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体であって、透過型電子顕微鏡が備えるコンピュータを上記各部として機能させるためのプログラムを記憶した情報記憶媒体に関する。
【０００９】
本発明によれば、観察される画像（透過電子顕微鏡像）に線分状のコントラストが存在する場合に、電子線の傾斜方向を、当該線分状のコントラストが伸びる方向と略垂直な方向とすることができ、第１及び第２の透過電子顕微鏡像間の位置ずれ量を精度よく求めて、デフォーカス量の検出精度を向上させることができる。
【００１０】
（２）本発明に係る透過型電子顕微鏡、プログラム、情報記憶媒体では、
前記方向検出部が、
前記フーリエ変換像を中心から放射状に複数の領域に分割した場合に、前記複数の領域のうち高周波成分の比率が最も高い領域の方向を検出してもよい。
【００１１】
（３）本発明は、
電子線を傾斜させない状態で第１の透過電子顕微鏡像を取得する第１の像取得工程と、
前記第１の透過電子顕微鏡像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成し、前記フーリエ変換像において高周波成分が多くなる方向を検出する方向検出工程と、
試料に照射される電子線を、検出された方向に傾斜させるための制御を行う制御工程と、
電子線を検出された方向に傾斜させた状態で第２の透過電子顕微鏡像を取得する第２の像取得工程と、
前記第１及び第２の透過電子顕微鏡像に基づきデフォーカス量を調整するデフォーカス量調整工程とを含む、透過型電子顕微鏡のデフォーカス量調整方法に関する。
【００１２】
本発明によれば、観察される画像（透過電子顕微鏡像）に線分状のコントラストが存在する場合に、電子線の傾斜方向を、当該線分状のコントラストが伸びる方向と略垂直な方向とすることができ、デフォーカス量を精度よく調整することができる。
【００１３】
（４）本発明に係る透過型電子顕微鏡のデフォーカス量調整方法では、
前記方向検出工程において、
前記フーリエ変換像を中心から放射状に複数の領域に分割した場合に、前記複数の領域のうち高周波成分の比率が最も高い領域の方向を検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る透過型電子顕微鏡の構成の一例を示す図。
【図２】本実施形態の処理の流れについて説明するためのフローチャート図。
【図３】電子線の傾斜方向の決定について説明するための図。
【図４】ＴＥＭ像の位置ずれ量の検出について説明するための図。
【図５】従来例について説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００１６】
１．構成
図１に、本実施形態に係る電子顕微鏡（透過型電子顕微鏡）の構成の一例を示す。なお本実施形態の、電子顕微鏡は図１の構成要素（各部）の一部を省略した構成としてもよい。
【００１７】
図１に示すように、電子顕微鏡１００は、電子線源１と、照射レンズ系２と、偏向器４と、偏向器制御装置５と、試料Ｓを保持するステージ６と、対物レンズ８と、対物レンズ制御部９と、投影レンズ１０と、検出器１２と、鏡筒１４と、処理部２０と、操作部３０と、表示部３２と、記憶部３４と、情報記憶媒体３６とを含んでいる。
【００１８】
電子線源１、照射レンズ系２と、偏向器４、ステージ６、対物レンズ８、投影レンズ１０、検出器１２は、鏡筒１４の内部に収容されている。鏡筒１４の内部は、排気装置（図示省略）によって減圧排気されている。
【００１９】
電子線源１は、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線を放出する。電子線源１の例として、公知の電子銃を挙げることができる。
【００２０】
照射レンズ系２は、電子線源１の後段に配置されている。照射レンズ系２は、複数の集束レンズ（図示省略）で構成されている。照射レンズ系２は、試料Ｓに照射される電子線（入射電子線）の量を調整する。
【００２１】
偏向器４は、照射レンズ系２の後段に配置されている。偏向器４は、複数の偏向コイルを有する。偏向器制御装置５は、処理部２０からの制御信号に基づき、偏向器４の該複数の偏向コイルに流れる電流量を制御する。偏向器４は、偏向器制御装置５で各偏向コイルに流れる電流を制御することにより入射電子線を二次元的に偏向させる。これにより、試料Ｓに対する入射電子線の入射角度（試料に照射される電子線の傾斜方向及び傾斜角度）を変えることができるため、透過波の光路および散乱波の光路を変えることができる。偏向器４により、入射電子線を対物レンズ８の光軸に一致させるための軸合わせを行うことができる。
【００２２】
ステージ６は、試料Ｓを偏向器４の後段に位置させるように保持している。ステージ６は、ステージ制御装置（図示省略）により制御され、試料Ｓを水平方向や垂直方向に移動させ、また試料Ｓを回転、傾斜させる。
【００２３】
対物レンズ８は、試料Ｓの後段に配置されている。対物レンズ８は、対物レンズ制御装置９により制御され、試料Ｓを透過した電子線を結像させる。対物レンズ制御装置９は、処理部２０からの制御信号に基づき、対物レンズに供給する励磁電流を制御する。投影レンズ１０は、対物レンズ８の後段に配置されている。投影レンズ１０は、対物レンズ８によって結像された像をさらに拡大し、検出器１２上に結像させる。
【００２４】
検出器１２は、投影レンズ１０の後段に配置されている。検出器１２は、投影レンズ１０によって結像された透過電子顕微鏡像を検出する。検出器１２の例として、二次元的に配置されたＣＣＤ(Charge Coupled Device)で形成された受光面を有するＣＣＤカメラを挙げることができる。検出器１２が検出した透過電子顕微鏡像の像情報は、処理部２０に出力される。
【００２５】
操作部２０は、ユーザが操作情報を入力するためのものであり、入力された操作情報を処理部２０に出力する。操作部２０の機能は、キーボード、マウス、タッチパネル型ディスプレイなどのハードウェアにより実現することができる。
【００２６】
表示部３２は、処理部２０によって生成された画像を表示するものであり、その機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴなどにより実現できる。表示部３２は、処理部２０により生成された、透過電子顕微鏡像を表示する。
【００２７】
記憶部３４は、処理部２０のワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭなどにより実現できる。情報記憶媒体３６（コンピュータにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、或いはメモリ（ＲＯＭ）などにより実現できる。処理部２０は、情報記憶媒体３６に格納されるプログラムに基づいて本実施形態の種々の処理を行う。情報記憶媒体３６には、処理部２０の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶することができる。
【００２８】
処理部２０は、偏向器制御装置５、対物レンズ制御装置９等を制御する処理や、透過電子顕微鏡像を取得する処理、電子線の傾斜方向を決定する処理、デフォーカス量を調節する処理などの処理を行う。処理部２０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。処理部２０は、像取得部２２と、方向検出部２４と、制御信号生成部２６と、デフォーカス量検出部２８とを含む。
【００２９】
像取得部２２は、検出器１２から出力された像情報を取り込むことで透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を取得する処理を行う。像取得部２２は、電子線を傾斜させない状態で得られる第１の透過電子顕微鏡像と、電子線を方向検出部２４で検出された方向に傾斜させた状態で得られる第２の透過電子顕微鏡像を取得する。
【００３０】
方向検出部２４は、電子線を傾斜させない状態で取得した第１の透過電子顕微鏡像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成し、前記フーリエ変換像において高周波成分が多くなる方向を検出する。具体的には、方向検出部２４は、前記フーリエ変換像を中心から放射状に複数の領域に分割した場合に、前記複数の領域のうち高周波成分の比率が最も高い領域の方向（高周波成分の比率が最も高い領域を通過する放射方向）を検出する。
【００３１】
制御信号生成部２６（本発明の制御部に対応）は、各種制御信号を生成して偏向器制御装置５、対物レンズ制御装置９、ステージ制御装置等に出力する。
【００３２】
特に本実施形態の制御信号生成部２６は、電子線を方向検出部２４で検出された方向に傾斜させるための制御信号を生成して偏向器制御装置５に出力する。また、制御信号生成部２６は、対物レンズ８の焦点位置を変化させるための制御信号を生成して対物レンズ制御装置９に出力する。
【００３３】
デフォーカス量検出部２８は、電子線を傾斜させない状態で取得した第１の透過電子顕微鏡像と、電子線を方向検出部２４で検出された方向に傾斜させた状態で取得した第２の透過電子顕微鏡像の相互相関をとって、前記第１及び第２の透過電子顕微鏡像間の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量に基づき現在のデフォーカス量（焦点ずれ量）を検出する。具体的には、デフォーカス量検出部２８は、第１及び第２の透過電子顕微鏡像の相互相関像におけるピーク位置を検出し、検出したピーク位置と相関像の中心位置間の距離を位置ずれ量として検出する。
【００３４】
制御信号生成部２６は、デフォーカス量検出部２８で検出された現在のデフォーカス量を、予め指定された目標デフォーカス量に補正するための制御信号を生成して対物レンズ制御装置９（又はステージ制御装置）に出力してもよい。
【００３５】
また、処理部２０は、電子線を傾斜させない状態で取得した第１の透過電子顕微鏡像と、電子線を方向検出部２４で検出された方向に傾斜させた状態で取得した第２の透過電子顕微鏡像を高速に切り替えて表示部３２に表示させ、操作部２０からの操作情報に基づき、デフォーカス量を調整するための制御信号を生成して対物レンズ制御装置９（又はステージ制御装置）に出力する機能（イメージウォブラー機能）を更に備えてもよい。
【００３６】
２．処理
次に、本実施形態の処理の一例について図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
まず、像取得部２２は、電子線を傾斜させない状態で第１のＴＥＭ像（第１の透過電子顕微鏡像）を取得する（ステップＳ１０）。
【００３８】
図３（Ａ）は、取得した第１のＴＥＭ像の一例である。図３（Ａ）に示すＴＥＭ像は、右上方向から左下方向に伸びる線分状のコントラスト（周囲の画素と比べて輝度の高い又は低い部分）を含んでいる。例えば、カーボン等の支持膜に試料を載せて観察を行う場合、試料の破壊を防ぐため、試料の位置とは異なる位置に観察範囲を移動させてデフォーカス量の調整（焦点合わせ）を行うことがある。このような場合、当該支持膜のメッシュや孔の縁の部分が、図３（Ａ）に示すような線分状のコントラストとしてＴＥＭ像内に現れることがある。
【００３９】
次に、方向検出部２４は、取得した第１のＴＥＭ像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成する（図２のステップＳ１２）。図３（Ｂ）に、図３（Ａ）に示す第１のＴＥＭ像をフーリエ変換したときに得られるフーリエ変換像を示す。
【００４０】
次に、方向検出部２６は、生成したフーリエ変換像において高周波成分の比率が最も高くなる方向αを検出する（図２のステップＳ１４）。
【００４１】
具体的には、図３（Ｃ）に示すように、フーリエ変換像を中心から放射線状に複数の領域に分割し、分割した領域毎に低周波成分と高周波成分の比率を求める。図３（Ｃ）に示す例では、１６の領域に分割しているが、分割する領域の数は任意である。そして、フーリエ変換像の中心位置を中心とする放射方向のうち、高周波成分の比率が最も高い領域Ｂ又は領域Ｂ’を通過する放射方向を、方向αとして検出する。例えば、分割した領域毎に低周波成分の積算値と高周波成分の積算値を求め、求めた積算値の比をとることで高周波成分の比率を求めることができる。なお、低周波成分と高周波成分を分離するための閾値は任意の値とすることができる。
【００４２】
図３（Ａ）に示すような一定方向に伸びる線分状のコントラストを含む画像をフーリエ変換すると、図３（Ｃ）に示すフーリエ変換像では、当該線分のコントラストが伸びる方向と略平行な方向の領域Ａ及び領域Ａ’において高周波成分の比率が低くなり、当該線分が伸びる方向と略直交する方向の領域Ｂ、Ｂ’において高周波成分の比率が高くなる。そこで本実施形態では、フーリエ変換像において、高周波成分の比率が最も高くなる領域（図３（Ｃ）の領域Ｂ或いは領域Ｂ’）の方向を検出することで、線分状のコントラストが伸びる方向と略直交する方向を検出している。
【００４３】
次に、制御信号生成部２６（制御部）は、電子線を、ステップＳ１４で検出した方向αに傾斜させるための制御信号を生成して、偏向器制御装置５に出力する（図２のステップＳ１６）。なお、画像上の方向αと、偏向器を制御したときの電子線の傾斜方向との対応付けは、予めキャリブレーション（校正）されているものとする。
【００４４】
次に、像取得部２２は、電子線を方向αに傾斜させた状態で第２のＴＥＭ像（第２の透過電子顕微鏡像）を取得する（ステップＳ１８）。図４（Ｂ）に、電子線の傾斜方向を方向αとした状態で取得した第２のＴＥＭ像を示す。図４（Ｂ）に示すＴＥＭ像は、線分状のコントラストが伸びる方向と略直交する方向αに電子線を傾斜させたことにより、図４（Ａ）に示す電子線傾斜前の第１のＴＥＭ像を、線分状のコントラストが伸びる方向と略直交する方向にずらしたような画像となっている。
【００４５】
次に、デフォーカス量検出部２８は、ステップＳ１０で取得した第１のＴＥＭ像と、ステップＳ１８で取得した第２のＴＥＭ像の正規化相互相関関数を計算して、相互相関像を生成する（ステップＳ２０）。図４（Ｃ）に、図４（Ａ）に示す第１のＴＥＭ像と図４（Ｂ）に示す第２のＴＥＭ像の相互相関をとったときに得られる相互相関像を示す。図４（Ｃ）に示す相互相関像を見ると、像のピークが放射方向と略直交する方向に伸びていることがわかる。
【００４６】
次に、デフォーカス量検出部２８は、生成した相互相関像におけるピーク位置に基づき第１のＴＥＭ像と第２のＴＥＭ像の位置ずれ量δを検出する（図２のステップＳ２２）。具体的には、図４（Ｄ）に示すように、相互相関像の中心位置ＣＰから方向αに沿ってピーク（最も輝度の高い画素）を検索してピーク位置を検出し、検出したピーク位置と中心位置ＣＰ間の距離を位置ずれ量δとして検出する。
【００４７】
ここで、図４（Ｃ）に示すように、相互相関像におけるピークの伸びる方向は、方向α（電子線の傾斜方向）と略直交する方向となるため、図４（Ｄ）に示すように相互相関像の中心ＣＰから方向αにピークを検索すると、図４（Ｅ）に示すように、ラインプロファイルにおけるピークがシャープなものとなり、相互相関像におけるピーク位置を精度よく検出することができる。すなわち、線分状のコントラストが伸びる方向と略直交する方向αに電子線を傾斜させることにより、位置ずれ量δの検出精度を向上させることができる。
【００４８】
次に、デフォーカス量検出部２８は、検出したズレ量δに基づき現在のデフォーカス量（焦点ずれ量）を推定する（図２のステップＳ２４）。なお、各観察倍率における画像上の位置ずれ量とデフォーカス量との対応付けは、予めキャリブレーションされているものとする。例えば、位置ずれ量とデフォーカス量の対応関係をテーブルデータとして記憶部３４に記憶しておき、当該テーブルデータを参照して検出した位置ずれ量δに対応するデフォーカス量を決定してもよいし、検出した位置ずれ量δを、位置ずれ量とデフォーカス量の関係を表す一次関数に代入することでデフォーカス量を求めても良い。
【００４９】
次に、制御信号生成部２６（制御部）は、対物レンズの励磁電流値を調整することで検出された現在のデフォーカス量を予め指定された目標デフォーカス量に補正するための制御信号を生成して、生成した制御信号を対物レンズ制御装置９に出力する（ステップＳ２６）。なお、対物レンズの励磁電流値とデフォーカス量との対応付けは、予めキャリブレーションされているものとする。
【００５０】
また、ステップＳ２６において、制御信号生成部２６は、ステージ６の垂直方向（Ｚ軸方向）の位置を調整することで現在のデフォーカス量を目標デフォーカス量に補正するための制御信号を生成して、生成した制御信号をステージ制御装置に出力するようにしてもよい。
【００５１】
このように本実施形態では、ビームチルト法を用いてデフォーカス量の自動調整を行う場合に、ＴＥＭ像をフーリエ変換して得られたフーリエ変換像において高周波成分の比率が最も高くなる方向αを検出し、検出された方向αに電子線を傾斜させるようにしている。このようにすると、ＴＥＭ像に線分状のコントラストが存在する場合に、電子線の傾斜方向を、線分状のコントラストが伸びる方向と略垂直な方向とすることができ、電子線傾斜前のＴＥＭ像と電子線傾斜後のＴＥＭ像の位置ずれ量δ（相互相関像におけるピーク位置）を精度よく求めて、デフォーカス量の検出精度を向上させることができる。
【００５２】
すなわち、本実施形態によれば、第１のＴＥＭ像を解析して最適な電子線の傾斜方向を決定することで、図５に示す従来例のように、固定値として設定された電子線の傾斜方向がたまたま線分状のコントラストが伸びる方向と平行な方向となってしまったために、位置ずれ量δを精度よく検出することができずデフォーカス量の検出精度が低下するといった事態を防止することができる。
【００５３】
また本実施形態によれば、電子線を傾斜させない状態で取得したＴＥＭ像と、電子線を検出された方向αに傾斜させた状態で取得したＴＥＭ像を高速に切り替えて表示し、手動でデフォーカス量を調整する場合に、図４（Ｂ）に示すような電子線傾斜後のＴＥＭ像を、図４（Ａ）に示すような傾斜前のＴＥＭ像を線分状のコントラストが延びる方向と略直交する方向にずらしたような画像とすることができ、利用者にとってＴＥＭ像の揺れ（見た目の位置ずれ量）が把握し易い方向にＴＥＭ像を揺らすことができる。すなわち、本実施形態によれば、利用者がデフォーカス量を精度良く調整することが可能なデフォーカス量調整方法を提供することができる。
【００５４】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００５５】
１ 電子線源、２ 照射レンズ系、４ 偏向器、５ 偏向器制御装置、６ ステージ、８ 対物レンズ、９ 対物レンズ制御装置、１０ 投影レンズ、１２ 検出器、１４ 鏡筒、２０ 処理部、２２ 像取得部、２４ 方向検出部、２６ 制御信号生成部、２８ デフォーカス量検出部、３０ 操作部、３２ 表示部、３４ 記憶部、３６ 情報記憶媒体、１００ 透過型電子顕微鏡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過電子顕微鏡像を取得する像取得部と、
電子線を傾斜させない状態で取得した第１の透過電子顕微鏡像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成し、前記フーリエ変換像において高周波成分が多くなる方向を検出する方向検出部と、
試料に照射される電子線を、検出された方向に傾斜させるための制御を行う制御部と、
前記第１の透過電子顕微鏡像と、電子線を検出された方向に傾斜させた状態で取得した第２の透過電子顕微鏡像の相互相関をとって、前記第１及び第２の透過電子顕微鏡像間の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量に基づきデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出部とを含む、透過型電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１において、
前記方向検出部が、
前記フーリエ変換像を中心から放射状に複数の領域に分割した場合に、前記複数の領域のうち高周波成分の比率が最も高い領域の方向を検出する、透過型電子顕微鏡。
【請求項３】
電子線を傾斜させない状態で第１の透過電子顕微鏡像を取得する第１の像取得工程と、
前記第１の透過電子顕微鏡像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成し、前記フーリエ変換像において高周波成分が多くなる方向を検出する方向検出工程と、
試料に照射される電子線を、検出された方向に傾斜させるための制御を行う制御工程と、
電子線を検出された方向に傾斜させた状態で第２の透過電子顕微鏡像を取得する第２の像取得工程と、
前記第１及び第２の透過電子顕微鏡像に基づきデフォーカス量を調整するデフォーカス量調整工程とを含む、透過型電子顕微鏡のデフォーカス量調整方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記方向検出工程において、
前記フーリエ変換像を中心から放射状に複数の領域に分割した場合に、前記複数の領域のうち高周波成分の比率が最も高い領域の方向を検出する、透過型電子顕微鏡のデフォーカス量調整方法。
【請求項５】
透過型電子顕微鏡が備えるコンピュータを、
透過電子顕微鏡像を取得する像取得部と、
電子線を傾斜させない状態で取得した第１の透過電子顕微鏡像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成し、前記フーリエ変換像において高周波成分が多くなる方向を検出する方向検出部と、
試料に照射される電子線を、検出された方向に傾斜させるための制御を行う制御部と、
前記第１の透過電子顕微鏡像と、電子線を検出された方向に傾斜させた状態で取得した第２の透過電子顕微鏡像の相互相関をとって、前記第１及び第２の透過電子顕微鏡像間の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量に基づきデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出部として機能させるためのプログラム。
【請求項６】
コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体であって、請求項５に記載のプログラムを記憶した情報記憶媒体。
【請求項１】
透過電子顕微鏡像を取得する像取得部と、
電子線を傾斜させない状態で取得した第１の透過電子顕微鏡像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成し、前記フーリエ変換像において高周波成分が多くなる方向を検出する方向検出部と、
試料に照射される電子線を、検出された方向に傾斜させるための制御を行う制御部と、
前記第１の透過電子顕微鏡像と、電子線を検出された方向に傾斜させた状態で取得した第２の透過電子顕微鏡像の相互相関をとって、前記第１及び第２の透過電子顕微鏡像間の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量に基づきデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出部とを含む、透過型電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１において、
前記方向検出部が、
前記フーリエ変換像を中心から放射状に複数の領域に分割した場合に、前記複数の領域のうち高周波成分の比率が最も高い領域の方向を検出する、透過型電子顕微鏡。
【請求項３】
電子線を傾斜させない状態で第１の透過電子顕微鏡像を取得する第１の像取得工程と、
前記第１の透過電子顕微鏡像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成し、前記フーリエ変換像において高周波成分が多くなる方向を検出する方向検出工程と、
試料に照射される電子線を、検出された方向に傾斜させるための制御を行う制御工程と、
電子線を検出された方向に傾斜させた状態で第２の透過電子顕微鏡像を取得する第２の像取得工程と、
前記第１及び第２の透過電子顕微鏡像に基づきデフォーカス量を調整するデフォーカス量調整工程とを含む、透過型電子顕微鏡のデフォーカス量調整方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記方向検出工程において、
前記フーリエ変換像を中心から放射状に複数の領域に分割した場合に、前記複数の領域のうち高周波成分の比率が最も高い領域の方向を検出する、透過型電子顕微鏡のデフォーカス量調整方法。
【請求項５】
透過型電子顕微鏡が備えるコンピュータを、
透過電子顕微鏡像を取得する像取得部と、
電子線を傾斜させない状態で取得した第１の透過電子顕微鏡像に対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を生成し、前記フーリエ変換像において高周波成分が多くなる方向を検出する方向検出部と、
試料に照射される電子線を、検出された方向に傾斜させるための制御を行う制御部と、
前記第１の透過電子顕微鏡像と、電子線を検出された方向に傾斜させた状態で取得した第２の透過電子顕微鏡像の相互相関をとって、前記第１及び第２の透過電子顕微鏡像間の位置ずれ量を求め、求めた位置ずれ量に基づきデフォーカス量を検出するデフォーカス量検出部として機能させるためのプログラム。
【請求項６】
コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体であって、請求項５に記載のプログラムを記憶した情報記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１６３７０（Ｐ２０１３−１６３７０Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４８８８７（Ｐ２０１１−１４８８８７）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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