JP7768944B2 - 電子顕微鏡およびキャリブレーション方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子顕微鏡およびキャリブレーション方法に関する。

透過電子顕微鏡用のカメラとして、イメージセンサーの有感領域に、直接電子が入射する直接検出カメラが知られている。例えば、特許文献１には、透過電子顕微鏡用のカメラとして、直接検出器（イメージセンサー）を備えた直接検出カメラが開示されている。特許文献１に開示された直接検出器では、電子線を検出する半導体層を薄くすることによって、電子線と半導体層との相互作用を抑制している。これにより、電子線と半導体層の相互作用によって生じる入射電子以上の過剰信号によるノイズを低減できる。

特開２０２２－００２３１７号公報

特許文献１に開示された直接検出器は、電子線に基づく画像を形成するための複数の画素を備えている。このような複数の画素を備えたイメージセンサーでは、製造誤差などにより、画素ごとに感度が異なっている場合がある。そのため、画素ごとに異なる感度を補正することができる電子顕微鏡が望まれている。

本発明に係る電子顕微鏡の一態様は、
試料に電子線を照射し、前記試料を透過した電子で結像する電子光学系と、
複数のセンサー画素を有するイメージセンサーを含み、前記イメージセンサーに電子が入射することによって前記複数のセンサー画素の各々から出力される出力値に基づくフレーム画像を撮影するカメラと、
前記複数のセンサー画素の感度を補正するための複数の補正係数を算出する補正係数算出部と、
を含み、
前記補正係数算出部は、
前記イメージセンサーに入射する電子がポアソン過程に従う条件で撮影された複数の前記フレーム画像から、前記センサー画素ごとに出力値の最頻値を求め、
前記センサー画素ごとに求めた前記最頻値を平均して平均最頻値を算出し、
前記センサー画素ごとに前記最頻値を前記平均最頻値で除算して、前記複数の補正係数を算出する。

このような電子顕微鏡では、互いに異なる感度を有する複数のセンサー画素の感度を補正できる。

本発明に係るキャリブレーション方法の一態様は、
試料に電子線を照射し、前記試料を透過した電子で結像する電子光学系と、
複数のセンサー画素を有するイメージセンサーを含み、前記イメージセンサーに電子が
入射することによって前記複数のセンサー画素の各々から出力される出力値に基づくフレーム画像を撮影するカメラと、を含む電子顕微鏡における前記イメージセンサーのキャリブレーション方法であって、
前記イメージセンサーに入射する電子がポアソン過程に従う条件で撮影された複数の前記フレーム画像から、前記センサー画素ごとに出力値の最頻値を求める工程と、
前記センサー画素ごとに求めた前記最頻値を平均して平均最頻値を算出する工程と、
前記センサー画素ごとに前記最頻値を前記平均最頻値で除算して、前記複数のセンサー画素の感度を補正するための複数の補正係数を算出する工程と、
を含む。

このようなキャリブレーション方法では、互いに異なる感度を有する複数のセンサー画素の感度を補正できる。

本発明の一実施形態に係る電子顕微鏡の構成を示す図。 撮像処理装置の構成の一例を示す図。 画像処理部の画像生成処理の流れの一例を示すフローチャート。 黒引き処理を説明するための図。 感度補正処理を説明するための図。 イメージセンサーを模式的に示す断面図。 イメージセンサーの任意のセンサー画素に１つの入射電子が入射したときの信号の発生量とその頻度を示すグラフ。 カウンティング処理を説明するための図。 補正係数算出部の処理の一例を示すフローチャート。 任意のセンサー画素の出力値のヒストグラム。 最頻値テーブルの一例を示す図。 カメラ制御部の暗時画像更新処理の一例を示すフローチャート。 カメラ制御部の暗時画像更新処理の変形例を示すフローチャート。 カメラ制御部の暗時画像更新処理の変形例を示すフローチャート。

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。

１． 電子顕微鏡
まず、本発明の一実施形態に係る電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電子顕微鏡１００の構成を示す図である。

電子顕微鏡１００は、電子光学系１０と、試料ステージ２０と、カメラ３０と、電子光学系制御部４０と、撮像処理装置５０と、を含む。

電子光学系１０は、試料Ｓに電子線を照射し、試料Ｓを透過した電子で結像する。電子光学系１０は、電子源１２と、照射系１４と、結像系１６と、電子線のシャッターとしても機能する蛍光板１８と、を含む。

電子源１２は、電子線を放出する。電子源１２は、例えば、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銃である。

照射系１４は、電子源１２から放出された電子線を試料Ｓに照射する。例えば、照射系１４は、試料Ｓに対して平行ビームを照射する。照射系１４は、複数のコンデンサーレンズ１４０を含む。コンデンサーレンズ１４０は、電子源１２から放出された電子線を集束する。図示はしないが、照射系１４は、コンデンサーレンズ１４０以外のレンズや絞りなどを含んでいてもよい。

結像系１６は、試料Ｓを透過した電子線で結像するための光学系である。結像系１６は、対物レンズ１６０と、中間レンズ１６２と、投影レンズ１６４と、を含む。

対物レンズ１６０は、試料Ｓを透過した電子線でＴＥＭ像（試料像）を結像するための初段のレンズである。対物レンズ１６０の後焦点面には、電子回折パターンが形成される。中間レンズ１６２は、焦点距離を変えることによって、対物レンズ１６０によって形成されるＴＥＭ像または電子回折パターンに焦点を合わせる。これにより、ＴＥＭ像または電子回折パターンを拡大し、投影レンズ１６４の物面にＴＥＭ像または電子回折パターンを形成できる。投影レンズ１６４は、中間レンズ１６２が形成した像（ＴＥＭ像または電子回折パターン）を拡大し、蛍光板１８上およびカメラ３０上に結像する。

図示はしないが、結像系１６は、対物レンズ１６０、中間レンズ１６２、および投影レンズ１６４以外のレンズや絞りなどを含んでいてもよい。

蛍光板１８は、ＴＥＭ像や電子回折パターンを可視化する。蛍光板１８では、電子の衝突により蛍光物質が励起され、放出された可視光が電子の強度に対応した明暗を作る。蛍光板１８は、カメラ３０の前段に配置されている。蛍光板１８は、電子線のシャッターを兼ねている。例えば、蛍光板１８でカメラ３０が配置されたカメラ室を閉じている状態では、カメラ３０に電子線は入射しない。蛍光板１８を跳ね上げてカメラ室を開放した状態では、カメラ３０に電子線が入射し、カメラ３０でＴＥＭ像や電子回折パターンを撮影できる。

試料ステージ２０は、試料Ｓを保持している。試料ステージ２０は、試料Ｓを傾斜させることができる。試料ステージ２０は、試料ホルダー２２と、ゴニオメータ２４と、を含む。試料ホルダー２２は、試料Ｓを保持している。試料ホルダー２２は、ゴニオメータ２４に挿入されている。ゴニオメータ２４は、試料Ｓを傾斜させたり移動させたりすることができる。

カメラ３０は、複数のセンサー画素を有するイメージセンサー３２を含む。カメラ３０は、電子をイメージセンサー３２で直接検出する直接検出カメラ（Direct Detection Camera）である。直接検出カメラとしては、Ｇａｔａｎ社製のＫ２、Ｇａｔａｎ社製のＫ３、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ社製のＦａｌｃｏｎ ４、Ｄｉｒｅｃｔ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ社製のＤＥ－６４などが挙げられる。

ここで、電子顕微鏡用のカメラとして、間接検出カメラと直接検出カメラが知られている。間接検出カメラは、シンチレーターで電子を光に変換し、光をイメージセンサーで検出する。これに対して、直接検出カメラは、シンチレーターを用いることなく、イメージセンサー３２で直接電子を検出する。直接検出カメラでは、シンチレーターで電子を光に変換する過程において光が広がることによるボケを低減できるため、高解像度の像を取得できる。さらに、直接検出カメラでは、低照射量で高いコントラストが得られる。したがって、直接検出カメラを備えた電子顕微鏡１００は、生物系試料を凍結状態のまま観察するクライオ電顕などに好適である。

カメラ３０は、フレーム画像を撮影する。フレーム画像は、イメージセンサー３２の複数のセンサー画素に１対１に対応する複数の画像画素を有しており、複数の画像画素の各々の画素値が対応するセンサー画素の出力値に応じた値を有している。センサー画素の出力値は、センサー画素に入射した電子によって発生した信号の発生量（電荷量）に対応している。

なお、イメージセンサー３２の複数のセンサー画素をまとめて１つのセンサー画素とみ
なしてもよい。すなわち、画像画素の画素値が、１つのセンサー画素とみなした複数のセンサー画素の出力値に応じた値であってもよい。

カメラ３０は、イメージセンサー３２に結像されたＴＥＭ像または電子回折パターンを撮影し、フレーム画像として出力する。フレームは最小撮影単位であり、フレーム画像は１フレームの撮影で得られる画像である。カメラ３０は、例えば、１秒あたり４００フレームの撮影が可能である。すなわち、カメラ３０は、１秒あたり４００枚のフレーム画像を撮影できる。電子顕微鏡１００では、数百から数千フレームのフレーム画像を積算して、１つの画像（ＴＥＭ像や電子回折パターン）を生成する。

イメージセンサー３２は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）イメージセンサー、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーなどである。イメージセンサー３２としてＣＭＯＳイメージセンサーを用いることによって、ＣＣＤイメージセンサーを用いた場合と比べて、高フレームレートでフレーム画像を撮影できる。すなわち、イメージセンサー３２としてＣＭＯＳイメージセンサーを用いることによって、単位時間あたりに撮影できるフレーム画像の数を多くできる。

電子光学系制御部４０は、電子光学系１０を制御する。電子光学系制御部４０で電子光学系１０を制御することによって、ＴＥＭ像や電子回折パターンを結像させることができる。電子光学系制御部４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の処理回路と、半導体メモリ等の記憶回路と、を含む。電子光学系制御部４０では、ＣＰＵ等の処理回路で記憶回路に記憶されたプログラムを実行することにより、各種制御処理を行う。

撮像処理装置５０は、カメラ３０を制御する処理や、フレーム画像に対する画像処理、イメージセンサー３２のキャリブレーション処理、暗時画像を取得する処理などの処理を行う。

図２は、撮像処理装置５０の構成の一例を示す図である。

撮像処理装置５０は、図２に示すように、処理部５００と、操作部５１０と、表示部５２０と、記憶部５３０と、を含む。

操作部５１０は、ユーザー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５００に出力する。操作部５１０の機能は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネル、タッチパッドなどの入力機器により実現できる。

表示部５２０は、処理部５００によって生成された画像を表示する。表示部５２０の機能は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、タッチパネル型ディスプレイなどにより実現できる。

記憶部５３０は、処理部５００が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。また、記憶部５３０は、処理部５００の作業領域として用いられ、処理部５００が各種プログラムに従って実行した算出結果等を一時的に記憶するためにも使用される。記憶部５３０の機能は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびハードディスクなどにより実現できる。

処理部５００は、カメラ３０を制御する処理や、フレーム画像に対する画像処理、イメージセンサー３２のキャリブレーション処理、暗時画像を取得する処理などの処理を行う。処理部５００の機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Proc
essing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの各種プロセッサで、記憶部５３０に記憶されたプログラムを実行することにより実現できる。処理部５００は、画像処理部５０２と、補正係数算出部５０４と、カメラ制御部５０６と、を含む。

画像処理部５０２は、カメラ３０で撮影された複数のフレーム画像から１つの画像を生成する。ここでは、画像として、ＴＥＭ像や電子回折パターンの画像を生成する。画像処理部５０２は、複数のフレーム画像に対して、黒引き処理、イメージセンサー３２の各センサー画素の感度を補正する感度補正処理、カウンティング処理、および積算処理を行って、画像を生成する。各処理の詳細については後述する。

補正係数算出部５０４は、イメージセンサー３２を構成する複数のセンサー画素の感度を補正するための複数の補正係数を算出する。画像処理部５０２は、感度補正処理において、補正係数算出部５０４が算出した複数の補正係数を用いて、イメージセンサー３２の複数のセンサー画素の感度を補正する。

カメラ制御部５０６は、カメラ３０を制御する。カメラ制御部５０６は、例えば、黒引き処理で用いられる暗時画像を取得する処理を行う。暗時画像は、カメラ３０に電子線が入射していない状態で撮影された画像である。カメラ制御部５０６は、電子光学系制御部４０から電子光学系１０の制御情報を取得し、取得した制御情報に基づいてカメラ３０を制御して、暗時画像を取得する。例えば、カメラ制御部５０６は、電子光学系１０の制御情報に基づいてカメラ３０に電子線が入射しているか否かを判定し、カメラ３０に電子線が入射していないと判定した場合に、カメラ３０を制御して暗時画像を取得する。

２． 画像処理部の処理
図３は、画像処理部５０２の画像生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。

画像処理部５０２は、カメラ３０で撮影された複数のフレーム画像から１つの画像を生成する。画像処理部５０２は、図３に示すように、フレーム画像の取得処理Ｓ１０、黒引き処理Ｓ２０、感度補正処理Ｓ３０、カウンティング処理Ｓ４０、および積算処理Ｓ５０を行う。これにより、複数のフレーム画像から１つの画像を生成できる。以下では、カメラ３０でＴＥＭ像を撮影して画像を生成する場合について説明する。

（１）フレーム画像の取得処理Ｓ１０
電子光学系１０において、照射系１４で試料Ｓに電子線を照射し、結像系１６で試料Ｓを透過した電子でイメージセンサー３２上にＴＥＭ像を結像する。この状態で、カメラ制御部５０６は、あらかじめ設定された数のフレーム画像をカメラ３０に撮影させる。これにより、カメラ３０から、設定された数のフレーム画像が出力される。出力された複数のフレーム画像は、処理部５００に送られる。ここでは、処理部５００が、Ｍ（Ｍ＞２）枚のフレーム画像を取得したものとして説明する。

（２）黒引き処理Ｓ２０
次に、画像処理部５０２は、取得したＭ枚のフレーム画像の各々に対して、黒引き処理Ｓ２０を行う。黒引き処理Ｓ２０は、フレーム画像から暗時画像を減算する処理である。黒引き処理Ｓ２０を行うことによって、イメージセンサー３２の規則的なノイズを除去できる。

図４は、黒引き処理Ｓ２０を説明するための図である。

図４に示すように、画像処理部５０２は、フレーム画像２から暗時画像４を減算する。具体的には、画像処理部５０２は、フレーム画像２の画像画素２ａの画素値から、対応す
る暗時画像４の画像画素４ａの画素値を減算する。これにより、フレーム画像２からイメージセンサー３２の規則的なノイズを除去できる。黒引き処理Ｓ２０によって、Ｍ枚のフレーム画像２からイメージセンサー３２の規則的なノイズが除去されたＭ枚のフレーム画像２Ａを得ることができる。なお、図４に示す例では、フレーム画像２が５×５の画像画素２ａを有しているが、フレーム画像２の画素の数は、特に限定されない。例えば、フレーム画像２は、４０００×４０００の画像画素２ａを有していてもよい。

（３）感度補正処理Ｓ３０
画像処理部５０２は、黒引き処理されたＭ枚のフレーム画像２Ａの各々に対して、センサー画素の感度を補正するための感度補正処理Ｓ３０を行う。

図５は、感度補正処理Ｓ３０を説明するための図である。

画像処理部５０２は、フレーム画像２Ａの各画像画素２ａの画素値を、補正係数を用いて補正する。記憶部５３０には、感度補正テーブル６が記憶されている。感度補正テーブル６は、図５に示すように、センサー画素ごとに算出された補正係数が格納されたテーブルである。感度補正テーブル６では、センサー画素の座標と、センサー画素の感度を補正するための補正係数が関連付けて登録されている。図５に示す例では、感度補正テーブル６は、イメージセンサー３２を構成する複数のセンサー画素に１対１に対応する複数のセル６ａを有しており、複数のセル６ａの各々に補正係数が格納されている。

画像処理部５０２は、フレーム画像２Ａの各画像画素２ａの画素値を、対応するセル６ａに格納された補正係数を用いて補正する。例えば、フレーム画像２Ａの各画像画素２ａの画素値を、対応するセル６ａに格納された補正係数で除算する。感度補正処理Ｓ３０によって、Ｍ枚のフレーム画像２Ａからセンサー画素の感度が補正されたＭ枚のフレーム画像２Ｂを得ることができる。

（４）カウンティング処理Ｓ４０
次に、画像処理部５０２は、センサー画素の感度が補正されたＭ枚のフレーム画像２Ｂの各々に対してカウンティング処理Ｓ４０を行う。以下では、まず、カウンティング処理Ｓ４０を行う理由について説明する。

カメラ３０は、上述したように、イメージセンサー３２で直接電子を検出する直接検出カメラである。図６は、イメージセンサー３２を模式的に示す断面図である。

イメージセンサー３２は、図６に示すように、支持層３２０と、配線層３２２と、有感層３２４と、を含む。支持層３２０は、配線層３２２および有感層３２４を支持している。配線層３２２は、有感層３２４上に配置されている。配線層３２２には、複数の配線や複数のビアなどを構成する積層された金属層を含む。また、配線層３２２は、配線間を絶縁するための積層された絶縁層を含む。

有感層３２４には、複数のフォトダイオード３２５が形成されている。フォトダイオード３２５間は、ＳＴＩ（shallow trench isolation）構造やＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）構造を有する素子分離部によって分離されている。１つのフォトダイオード３２５が１つのセンサー画素３を構成している。

有感層３２４は、例えば、５０μｍ程度の厚みを有する半導体層である。フォトダイオード３２５に電子が入射すると光電効果により電子正孔対が発生する。イメージセンサー３２では、この電子（または正孔）を電圧に変換して電気信号として読み出す。図示はしないが、各センサー画素３には、フォトダイオード３２５で発生した微小な電気信号を増
幅するためのアンプが形成されている。フォトダイオード３２５で発生した電気信号は、配線層３２２に形成された複数の配線によって取り出される。イメージセンサー３２では、有感層３２４を薄くすることによって、電子線と半導体層の相互作用を抑制してノイズを低減している。

図７は、イメージセンサー３２の任意のセンサー画素３に１つの入射電子が入射したときの信号の発生量（電荷量）とその頻度を示すグラフである。

１つのセンサー画素３において、光電効果による信号の発生量は、図７に示すように、ランダウ分布となる。これは、有感層３２４を薄くすることによって、入射電子は、有感層３２４内においてエネルギーが完全に消失することなく、有感層３２４を通過するためである。例えば、有感層３２４の材質がシリコンであり、有感層３２４の厚さが５０μｍ以下で配線層３２２の厚さが１０μｍ以下の場合、加速電圧１００ｋＶ以上の電子がイメージセンサー３２に入射すると、光電効果による信号の発生量は、ランダウ分布に従う。すなわち、有感層３２４の厚さが５０μｍ以下、配線層３２２の厚さが１０μｍ以下、加速電圧１００ｋＶ以上の場合、センサー画素３の出力値は、ランダウ分布に従う。

このように、複数のセンサー画素３の各々の出力信号がランダウ分布に従うイメージセンサー３２では、フレーム画像２を単純に積算して画像を生成しても、フレーム画像２の各画像画素２ａの画素値と入射電子の数のリニアリティが不十分である。

そのため、画像処理部５０２では、フレーム画像２の各画像画素２ａの画素値と入射電子の数のリニアリティを向上させるために、Ｍ枚のフレーム画像２Ｂの各々に対して、カウンティング処理Ｓ４０を行う。カウンティング処理Ｓ４０では、フレーム画像２Ｂを二値化して、入射電子をカウントする。

図８は、カウンティング処理Ｓ４０を説明するための図である。例えば、閾値が１４０に設定された場合、フレーム画像２Ｂの各画像画素２ａの画素値が１４０よりも大きい場合には画素値を「１」とし、画素値が１４０以下の場合には画素値を「０」とする。これにより、二値化されたフレーム画像２Ｃを得ることができる。ここで、閾値は、ノイズよりも大きい値であって、かつ、ノイズが含まれない範囲で小さい値に設定される。これにより、ノイズを入射電子としてカウントしたり、入射電子を数え落としたりする可能性を低減できる。

フレーム画像２Ｃでは、電子が入射したセンサー画素３に対応する画像画素２ａが「１」、電子が入射していないセンサー画素３に対応する画像画素２ａが「０」で表される。このように、カウンティング処理Ｓ４０を行うことによって、１フレームあたりにイメージセンサー３２に入射した電子の数および電子が入射したセンサー画素３の位置を知ることができる。

（５）積算処理Ｓ５０
画像処理部５０２は、二値化されたＭ枚のフレーム画像２Ｃを積算して、ＴＥＭ像を生成する。画像処理部５０２は、Ｍ枚のフレーム画像２Ｃの対応する画像画素２ａの画素値を積算する。

以上の処理により、複数のフレーム画像２から、画素値と入射電子の数のリニアリティの高いＴＥＭ像を生成できる。画像処理部５０２は、生成したＴＥＭ像を表示部５２０に表示させ、画像生成処理を終了する。

３． イメージセンサーの感度補正
３．１． センサー画素の感度
イメージセンサー３２では、センサー画素３ごとに感度が異なっている。イメージセンサー３２は、センサー画素３ごとにアンプを備えており、感度が異なる要因の一つとして、製造誤差等によるアンプの特性のばらつきが挙げられる。

このようにセンサー画素３ごとに感度が異なる場合、各センサー画素３の出力信号が示すランダウ分布に、センサー画素３間で相対的な差が生じる。この相対的な感度の差がカウンティング処理Ｓ４０に影響を及ぼす。

例えば、イメージセンサー３２を構成するすべてのセンサー画素３の感度の平均よりも対象のセンサー画素３の感度が低い場合、対象のセンサー画素３において入射電子から得られる信号量が相対的に減少する。そのため、対象のセンサー画素３に電子が入射しても、カウンティング処理Ｓ４０において閾値以下と判定され、入射電子としてカウントされない、すなわち、数え落としの可能性がある。また、イメージセンサー３２を構成するすべてのセンサー画素３の感度の平均よりも対象のセンサー画素３の感度が高い場合、ノイズに起因する信号量が増加し、電子が入射していないにも関わらず、入射電子としてカウントされてしまう、すなわち、誤カウントの可能性がある。

したがって、互いに異なる感度を有する複数のセンサー画素３の感度を補正することによって、カウンティング処理Ｓ４０の精度を向上できる。

感度を補正するためのキャリブレーション方法として、例えば可視光の検出を目的としたＣＭＯＳイメージセンサーの場合、均一照明を用いて各センサー画素の出力値を得た後、この各センサー画素の出力値がセンサー画素間で均一となるようにセンサー画素ごとに正規化係数を算出して補正係数を求める方法がある。しかしながら、イメージセンサー３２では、入射電子から得られる信号量がランダウ分布に従うため、この方法では補正係数を算出できない。

３．２． センサー画素の感度のキャリブレーション方法
図９は、補正係数算出部５０４の処理の一例を示すフローチャートである。

まず、補正係数算出部５０４は、イメージセンサー３２に入射する電子がポアソン過程に従う条件において撮影された複数のフレーム画像２を取得する（Ｓ１００）。

フレーム画像２の撮影は、まず、イメージセンサー３２に入射する電子がポアソン過程に従うように電子光学系１０を調整する。具体的には、試料Ｓが存在しない真空部分に電子線を照射し、電子線がイメージセンサー３２に対して一様に照射される平行照射条件となるように電子光学系１０を調整する。この状態で、１フレームあたりに各センサー画素３に入射する電子の数の平均と分散が一致するように電子光学系１０を調整する。また、１フレームあたりに各センサー画素３に入射する電子の数の平均を１個よりも小さくする。１フレームあたりに各センサー画素３に入射する電子の数の平均は、０．１個以下、すなわち、０．１e-／pixel／frame以下であることが好ましい。電子光学系１０を調整することで、１フレームあたりに各センサー画素３に入射する電子の数を調整できる。このような条件で、イメージセンサー３２に電子を照射することによって、ポアソン過程が成立する。

なお、ここでは、イメージセンサー３２の１つのセンサー画素３に入射した電子は、隣接するセンサー画素３に侵入しないものとする。

次に、イメージセンサー３２に入射する電子がポアソン過程に従う条件でイメージセン
サー３２に電子を照射し、あらかじめ設定された数のフレーム画像２をカメラ３０で撮影する。例えば、数百枚から数千枚程度のフレーム画像２を撮影する。フレーム画像２の数が多いほど、統計ゆらぎを減少できる。ここでは、Ｎ（Ｎ＞２）枚のフレーム画像２を取得したものとして説明する。

以上の工程により、Ｎ枚のフレーム画像２を撮影できる。カメラ３０で撮影されたＮ枚のフレーム画像２は、撮像処理装置５０に送られる。これにより、補正係数算出部５０４は、Ｎ枚のフレーム画像２を取得できる。

上述したＮ枚のフレーム画像２を撮影する処理は、カメラ制御部５０６が、電子光学系制御部４０およびカメラ３０を制御して自動で行われる。なお、ユーザーが、電子顕微鏡１００を操作することによって、Ｎ枚のフレーム画像２を撮影してもよい。

また、上述したＮ枚のフレーム画像２を取得する処理Ｓ１００では、フレーム画像２の各画像画素２ａの値が画素値である場合について説明したが、フレーム画像２の各画像画素２ａの値が電圧値であってもよい。すなわち、センサー画素３の出力値は、画素値であってもよいし、電圧値であってもよい。

次に、補正係数算出部５０４は、取得したＮ枚のフレーム画像２から、センサー画素３ごとに出力値の情報を取得して、センサー画素３ごとに出力値のヒストグラムを作成する（Ｓ１０２）。

補正係数算出部５０４は、Ｎ枚のフレーム画像２の各々から同じ座標の画像画素２ａの画素値を抽出する。これにより、同じ座標の画像画素２ａごとに、Ｎ個の画素値が得られる。画像画素２ａの画素値は、対応するセンサー画素３の出力値に応じた値を有している。したがって、Ｎ個のフレーム画像２からセンサー画素３ごとにＮ個の出力値が得られる。すなわち、各センサー画素３ごとに、出力値をＮ個サンプリングする。

補正係数算出部５０４は、センサー画素３ごとに取得した出力値の情報から、センサー画素３ごとにヒストグラムを作成する。

図１０は、任意のセンサー画素３の出力値のヒストグラムである。図１０に示すセンサー画素３の出力値のヒストグラムは、横軸がセンサー画素３の出力値、縦軸が頻度で表される。

次に、補正係数算出部５０４は、ヒストグラムから出力値の最頻値を算出する（Ｓ１０４）。出力値の最頻値は、ヒストグラムのピークの位置である。図１０に示す任意のセンサー画素３の出力値のヒストグラムから算出した最頻値は、８７６であった。補正係数算出部５０４は、センサー画素３ごとに作成したヒストグラムから、センサー画素３ごとに最頻値を求める。

補正係数算出部５０４は、求めた最頻値とセンサー画素３の位置を対応づけて最頻値テーブル８を作成する。

図１１は、最頻値テーブル８の一例を示す図である。最頻値テーブル８は、複数のセンサー画素３に対応する複数のセル８ａを有している。センサー画素３ごとに求めた最頻値は、その最頻値が得られたセンサー画素３に対応する座標のセル８ａに格納される。

次に、補正係数算出部５０４は、センサー画素３ごとに求めた最頻値を平均して、平均最頻値を算出する（Ｓ１０６）。

補正係数算出部５０４は、最頻値テーブル８に格納されたすべての最頻値の和を、センサー画素３（セル８ａ）の数で除算することで、平均最頻値を求める。図１１に示す最頻値テーブル８から算出した平均最頻値は、８７３．７６であった。

次に、補正係数算出部５０４は、センサー画素３ごとに求めた最頻値を平均最頻値で除算して、複数の補正係数を求める（Ｓ１０８）。

最頻値テーブル８の各セル８ａに格納された最頻値を、平均最頻値で除算する。これにより、図５に示す感度補正テーブル６を作成できる。感度補正テーブル６は、イメージセンサー３２を構成する複数のセンサー画素３に１対１に対応する複数のセル６ａを有している。各セル６ａには対応するセンサー画素３から出力された出力値を補正するための補正係数が格納されている。

補正係数算出部５０４は、感度補正テーブル６を作成した後、処理を終了する。上述したように、図３に示す感度補正処理Ｓ３０では、感度補正テーブル６を用いて各センサー画素３の感度を補正する。これにより、各センサー画素３の感度のキャリブレーションができる。

４． 暗時画像の取得
４．１． 暗時画像
黒引き処理Ｓ２０では、暗時画像４を用いる。暗時画像４は、カメラ３０に電子線が入射していない状態で撮影された画像である。ここで、センサー画素３の出力値は、オフセットされている。例えば、オフセットが６０の場合、カメラ３０に電子線が入射していない状態でのセンサー画素３の出力値は、６０となる。カメラ３０では、イメージセンサー３２が直接電子を検出するため、イメージセンサー３２が電子線により損傷する。この損傷によってノイズが増加すると、ノイズの分だけイメージセンサー３２の出力値も増加する。例えば、オフセットが６０、ノイズにより増加した出力値が５０であった場合、カメラ３０に電子線が入射していない状態でのセンサー画素３の出力値は１１０となる。

このように、電子線損傷によりセンサー画素３の出力値は変化するため、黒引き処理Ｓ２０に用いられる暗時画像４は更新されることが望ましい。電子顕微鏡１００では、自動で暗時画像４を更新できる。

具体的には、電子顕微鏡１００では、カメラ制御部５０６が電子光学系制御部４０から電子光学系１０の制御情報を取得し、取得した制御情報に基づいてカメラ３０を制御して、暗時画像４を取得する。カメラ制御部５０６は、電子光学系１０の制御情報に基づいて、カメラ３０に電子が入射していないか否かを判定し、カメラ３０に電子が入射していないと判定した場合に、カメラ３０を制御して暗時画像４を取得する。

また、イメージセンサー３２の電子線による損傷が進んでノイズが増加すると、カウンティング処理Ｓ４０の精度が低下してしまう。そのため、電子顕微鏡１００では、カメラ制御部５０６が、暗時画像４に基づいてイメージセンサー３２の損傷度合いを判定し、判定結果に応じてユーザーにイメージセンサー３２を交換するように通知する。

４．２． 暗時画像更新処理
図１２は、カメラ制御部５０６の暗時画像更新処理の一例を示すフローチャートである。

まず、カメラ制御部５０６は、電子光学系制御部４０から電子光学系１０の制御情報を
取得する（Ｓ２００）。電子光学系１０の制御情報は、電子光学系１０を構成する各部の状態の情報を含む。電子光学系制御部４０と撮像処理装置５０とは、例えば、シリアルケーブル等を介して通信可能に接続されている。電子光学系制御部４０は、例えば、カメラ制御部５０６の要求に応じて電子光学系１０の制御情報を撮像処理装置５０に送る。

カメラ制御部５０６は、電子光学系１０の制御情報に基づいて、カメラ３０に電子が入射しているか否かを判定する（Ｓ２０２）。カメラ制御部５０６は、例えば、電子源１２から電子線が放出されていない状態、蛍光板１８が閉じている状態、または、不図示の電子源１２のブランキング装置が電子線を遮断している状態のときに、カメラ３０に電子が入射していないと判定する。これらの状態は、電子光学系１０の制御情報から知ることができる。

カメラ制御部５０６は、カメラ３０に電子が入射していると判定した場合（Ｓ２０２のＹｅｓ）、処理Ｓ２００に戻って、電子光学系１０の制御情報を取得する（Ｓ２００）。カメラ制御部５０６は、カメラ３０に電子が入射していないと判定するまで、電子光学系１０の制御情報を取得する処理Ｓ２００および判定処理Ｓ２０２を繰り返す。

カメラ制御部５０６は、カメラ３０に電子が入射していないと判定した場合（Ｓ２０２のＮｏ）、カメラ３０を制御して暗時画像４を取得する（Ｓ２０４）。カメラ制御部５０６は、カメラ３０に電子が入射していない状態で、カメラ３０にフレーム画像２の撮影を実行させる。これにより、暗時画像４を取得できる。暗時画像４は、カメラ３０に電子が入射していない状態で撮影された１枚のフレーム画像２であってもよいし、カメラ３０に電子が入射していない状態で撮影された複数のフレーム画像２を平均した画像であってもよい。

カメラ制御部５０６は、取得した暗時画像４を黒引き処理Ｓ２０用の暗時画像４として記憶部５３０に記憶させる（Ｓ２０６）。

カメラ制御部５０６は、暗時画像４を取得してから所定時間経過したか否かを判定する（Ｓ２０８）。ここで、所定時間は、暗時画像４を取得してから次の暗時画像４を取得するまでの時間である。所定時間は、あらかじめ設定されている。所定時間は、例えば、２４時間でもよいし、１６８時間であってもよい。ユーザーが所定時間を任意に設定可能であってもよい。カメラ制御部５０６は、処理Ｓ２０４で暗時画像４を取得してから所定時間経過するまで待機する（Ｓ２０８のＮｏ）。

カメラ制御部５０６は、所定時間経過したと判定した場合（Ｓ２０８のＹｅｓ）、電子光学系制御部４０から電子光学系１０の制御情報を取得する（Ｓ２１０）。そして、カメラ制御部５０６は、電子光学系１０の制御情報に基づいて、カメラ３０に電子が入射しているか否かを判定する（Ｓ２１２）。

カメラ制御部５０６は、カメラ３０に電子が入射していると判定した場合（Ｓ２１２のＹｅｓ）、処理Ｓ２１０に戻って、電子光学系１０の制御情報を取得する（Ｓ２１０）。カメラ制御部５０６は、カメラ３０に電子が入射していないと判定するまで、電子光学系１０の制御情報を取得する処理Ｓ２１０および判定処理Ｓ２１２を繰り返す。

カメラ制御部５０６は、カメラ３０に電子が入射していないと判定した場合（Ｓ２１２のＮｏ）、カメラ３０を制御して、暗時画像４を取得する（Ｓ２１４）。

電子光学系１０の制御情報を取得する処理Ｓ２１０、電子が入射しているか否かを判定する処理Ｓ２１２、および暗時画像４を取得する処理Ｓ２１４は、それぞれ処理Ｓ２００
、処理Ｓ２０２、および処理Ｓ２０４と同様に行われる。なお、以下では、処理Ｓ２１４で新規に取得した暗時画像４を新規暗時画像４Ａといい、黒引き処理Ｓ２０用の暗時画像４として記憶部５３０に記憶されている暗時画像４を既存暗時画像４Ｂという。

次に、カメラ制御部５０６は、新規暗時画像４Ａと既存暗時画像４Ｂを比較して、新規暗時画像４Ａの複数の画像画素４ａの画素値が、電子線損傷により増加したか否かを判定する（Ｓ２１６）。

例えば、カメラ制御部５０６は、新規暗時画像４Ａの複数の画像画素４ａの画素値の平均値（平均画素値）と、既存暗時画像４Ｂの複数の画像画素４ａの画素値の平均値（平均画素値）を比較する。カメラ制御部５０６は、新規暗時画像４Ａの平均画素値が、既存暗時画像４Ｂの平均画素値よりも大きい場合に、電子線損傷により画素値が増加したと判定する。

カメラ制御部５０６は、電子線損傷により画素値が増加したと判定した場合（Ｓ２１６のＹｅｓ）、新規暗時画像４Ａを黒引き処理Ｓ２０用の暗時画像４として記憶部５３０に記憶させる（Ｓ２２２）。このとき、記憶部５３０に記憶されていた既存暗時画像４Ｂは、消去される。このようにして、黒引き処理Ｓ２０用の暗時画像４が更新される。

次に、カメラ制御部５０６は、記憶部５３０に記憶された暗時画像４の平均画素値が閾値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ２２０）。閾値は、あらかじめ設定されていてもよいし、ユーザーが任意の値に設定可能であってもよい。

カメラ制御部５０６は、暗時画像４の平均画素値が閾値よりも大きいと判定した場合（Ｓ２２０のＹｅｓ）、ユーザーにイメージセンサー３２を交換するように通知する（Ｓ２２２）。

カメラ制御部５０６は、例えば、表示部５２０にイメージセンサー３２の交換を促すメッセージを表示する。なお、通知方法は、メッセージによる通知に限定されず、音や、振動、光などを用いて通知してもよい。

カメラ制御部５０６は、電子線損傷により画素値が増加していないと判定した場合（Ｓ２１６のＮｏ）、暗時画像４の平均画素値が閾値よりも大きくないと判定した場合（Ｓ２２０のＮｏ）、および通知処理Ｓ２２２の後、ユーザーが暗時画像更新処理を終了する指示を行ったか否かを判定する（Ｓ２２４）。例えば、カメラ制御部５０６は、操作部５１０を介して、ユーザーが暗時画像更新処理を終了する指示を入力した場合に、ユーザーが終了指示を行ったと判定する。

カメラ制御部５０６は、ユーザーが終了指示を行っていない判定した場合（Ｓ２２４のＮｏ）、処理Ｓ２０８に戻って、暗時画像４を取得してから所定時間経過したか否かを判定する（Ｓ２０８）。カメラ制御部５０６は、処理Ｓ２１４で暗時画像４を取得してから所定時間経過するまで待機する（Ｓ２０８のＮｏ）。

このように、カメラ制御部５０６は、処理Ｓ２０８、処理Ｓ２１０、処理Ｓ２１２、処理Ｓ２１４、処理Ｓ２１６、処理Ｓ２１８、処理Ｓ２２０、処理Ｓ２２２、処理Ｓ２２４を、ユーザーが終了指示を行ったと判定されるまで繰り返す。

カメラ制御部５０６は、ユーザーが終了指示を行ったと判定した場合（Ｓ２２４のＹｅｓ）、暗時画像更新処理を終了する。

５． 効果
電子顕微鏡１００は、試料Ｓに電子線を照射し、試料Ｓを透過した電子で結像する電子光学系１０と、複数のセンサー画素３を有するイメージセンサー３２を含み、イメージセンサー３２に電子が入射することによって複数のセンサー画素３の各々から出力される出力値に基づくフレーム画像２を撮影するカメラ３０と、複数のセンサー画素３の感度を補正するための複数の補正係数を算出する補正係数算出部５０４と、を含む。また、補正係数算出部５０４は、イメージセンサー３２に入射する電子がポアソン過程に従う条件で撮影された複数のフレーム画像２からセンサー画素３ごとに出力値の最頻値を求め、センサー画素３ごとに求めた最頻値に基づいて、複数の補正係数を算出する。

そのため、電子顕微鏡１００では、互いに異なる感度を有する複数のセンサー画素３の感度を補正できる。これにより、カウンティング処理Ｓ４０の精度を向上できる。

電子顕微鏡１００では、補正係数算出部５０４は、センサー画素３ごとに求めた最頻値を平均して平均最頻値を算出し、センサー画素３ごとに最頻値を平均最頻値で除算して複数の補正係数を算出する。そのため、電子顕微鏡１００では、イメージセンサー３２に電子が入射することによって複数のセンサー画素３の各々から出力される出力値がランダウ分布に従うイメージセンサー３２である場合でも、互いに異なる感度を有する複数のセンサー画素３の感度を補正するための複数の補正係数を算出できる。

電子顕微鏡１００では、カメラ３０は、電子をイメージセンサー３２で直接検出する直接検出カメラである。そのため、電子顕微鏡１００では、解像度の高いＴＥＭ像を取得できる。

電子顕微鏡１００では、電子光学系１０を制御する電子光学系制御部４０と、カメラ３０を制御するカメラ制御部５０６と、を含み、カメラ制御部５０６は、電子光学系制御部４０から電子光学系１０の制御情報を取得し、取得した制御情報に基づいてカメラ３０を制御して、暗時画像４を取得する。そのため、電子顕微鏡１００では、暗時画像４を自動で取得できる。

電子顕微鏡１００では、カメラ制御部５０６は、電子光学系１０の制御情報に基づいて、カメラ３０に電子が入射しているか否かを判定し、カメラ３０に電子が入射していないと判定した場合に、カメラ３０を制御して暗時画像４を取得する。そのため、電子顕微鏡１００では、暗時画像４を自動で取得できる。

電子顕微鏡１００におけるイメージセンサー３２のキャリブレーション方法は、イメージセンサー３２に入射する電子がポアソン過程に従う条件で撮影された複数のフレーム画像２から、センサー画素３ごとに出力値の最頻値を求める工程と、センサー画素３ごとに求めた最頻値に基づいて、複数のセンサー画素３の感度を補正するための複数の補正係数を算出する工程と、を含む。そのため、互いに異なる感度を有する複数のセンサー画素３の感度を補正できる。したがって、カウンティング処理Ｓ４０の精度を向上できる。

６． 変形例
６．１． 第１変形例
上述した実施形態では、イメージセンサー３２の１つのセンサー画素３に入射した電子は、隣接するセンサー画素３に侵入しないものとして説明したが、１つのセンサー画素３に入射した電子が隣接する他のセンサー画素３に侵入する場合がある。この場合、例えば、図９に示すフレーム画像２を取得する処理Ｓ１００において、フレーム画像２を取得する枚数を増やすことによって、出力値のサンプリング数を増やす。これにより、１つのセンサー画素３に入射した電子が隣接する他のセンサー画素３に侵入することによる影響を
低減できる。

６．２． 第２変形例
上述した実施形態では、イメージセンサー３２の１つのセンサー画素３に入射した電子は、隣接するセンサー画素３に侵入しないものとして説明したが、１つのセンサー画素３に入射した電子が隣接する他のセンサー画素３に侵入する場合がある。

この場合、イメージセンサー３２に入射した電子の数と、フレーム画像２において特定される電子の数が一致しない。そのため、イメージセンサー３２に入射した電子の数と、フレーム画像２において特定される電子の数を一致させるための処理を行う。例えば、注目する１つの画像画素２ａと当該１つの画像画素２ａに隣接する複数の画像画素２ａを１つのグループとして、各画像画素２ａの画素値から重心位置を求めて、重心位置と重なる画像画素２ａを電子が入射したセンサー画素３に対応する画像画素２ａとする。このように複数の画像画素２ａを１つのグループにまとめるグルーピングの手法を用いて、電子が入射したセンサー画素３を特定してもよい。

６．３． 第３変形例
図１３は、カメラ制御部５０６の暗時画像更新処理の変形例を示すフローチャートである。

上述した図１２に示す暗時画像更新処理では、カメラ制御部５０６は、新規暗時画像４Ａと既存暗時画像４Ｂを比較して、新規暗時画像４Ａの複数の画像画素４ａの画素値が、電子線損傷により増加したか否かを判定した（Ｓ２１６）。すなわち、図１２に示す暗時画像更新処理では、電子線損傷により画素値が増加した場合に、暗時画像４を更新した。

これに対して、図１３に示すように、判定処理Ｓ２１６を行わなくてもよい。すなわち、処理Ｓ２１４で新規暗時画像４Ａを取得した後、常に、新規暗時画像４Ａを黒引き処理Ｓ２０用の暗時画像４として記憶部５３０に記憶させ、記憶部５３０から既存暗時画像４Ｂを消去する。このように、暗時画像更新処理において、常に、最新の暗時画像４を黒引き処理Ｓ２０用の暗時画像４としてもよい。

６．４． 第４変形例
図１４は、カメラ制御部５０６の暗時画像更新処理の変形例を示すフローチャートである。

上述した図１２に示す暗時画像更新処理では、カメラ制御部５０６は、暗時画像４を取得してから所定時間経過したか否かを判定する処理Ｓ２０８を行った。すなわち、図１２に示す暗時画像更新処理では、所定時間経過したと判定され（Ｓ２０８のＹｅｓ）、かつ、カメラ３０に電子が入射していないと判定された（Ｓ２１２のＮｏ）場合に、暗時画像４を取得した（Ｓ２１４）。

これに対して、図１４に示す暗時画像更新処理では、カメラ制御部５０６は、ユーザーが暗時画像４の取得を開始する指示を行ったか否かを判定する処理Ｓ２０９を行う。すなわち、図１３に示す暗時画像更新処理では、ユーザーが暗時画像４の取得を開始する指示を行ったと判定され（Ｓ２０９のＹｅｓ）、かつ、カメラ３０に電子が入射していないと判定された（Ｓ２１２のＮｏ）場合に、暗時画像４を取得する（Ｓ２１４）。

カメラ制御部５０６は、例えば、操作部５１０を介してユーザーが暗時画像４の取得を開始する指示を入力した場合に、ユーザーが暗時画像４の取得を開始する指示を行ったと判定する。

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、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である。また、本発明は、実施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、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２…フレーム画像、２Ａ…フレーム画像、２Ｂ…フレーム画像、２Ｃ…フレーム画像、２ａ…画像画素、３…センサー画素、４…暗時画像、４Ａ…新規暗時画像、４Ｂ…既存暗時画像、４ａ…画像画素、６…感度補正テーブル、６ａ…セル、８…最頻値テーブル、８ａ…セル、１０…電子光学系、１２…電子源、１４…照射系、１６…結像系、１８…蛍光板、２０…試料ステージ、２２…試料ホルダー、２４…ゴニオメータ、３０…カメラ、３２…イメージセンサー、４０…電子光学系制御部、５０…撮像処理装置、１００…電子顕微鏡、１４０…コンデンサーレンズ、１６０…対物レンズ、１６２…中間レンズ、１６４…投影レンズ、３２０…支持層、３２２…配線層、３２４…有感層、３２５…フォトダイオード、５００…処理部、５０２…画像処理部、５０４…補正係数算出部、５０６…カメラ制御部、５１０…操作部、５２０…表示部、５３０…記憶部

Claims (6)

1. 試料に電子線を照射し、前記試料を透過した電子で結像する電子光学系と、
   複数のセンサー画素を有するイメージセンサーを含み、前記イメージセンサーに電子が入射することによって前記複数のセンサー画素の各々から出力される出力値に基づくフレーム画像を撮影するカメラと、
   前記複数のセンサー画素の感度を補正するための複数の補正係数を算出する補正係数算出部と、
   を含み、
   前記補正係数算出部は、
   前記イメージセンサーに入射する電子がポアソン過程に従う条件で撮影された複数の前記フレーム画像から、前記センサー画素ごとに出力値の最頻値を求め、
   前記センサー画素ごとに求めた前記最頻値を平均して平均最頻値を算出し、
   前記センサー画素ごとに前記最頻値を前記平均最頻値で除算して、前記複数の補正係数を算出する、電子顕微鏡。
2. 請求項１において、
   前記イメージセンサーは、前記イメージセンサーに電子が入射することによって前記複数のセンサー画素の各々から出力される出力値がランダウ分布に従うセンサーである、電子顕微鏡。
3. 請求項２において、
   前記カメラは、電子を前記イメージセンサーで直接検出する直接検出カメラである、電子顕微鏡。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記電子光学系を制御する電子光学系制御部と、
   前記カメラを制御するカメラ制御部と、
   を含み、
   前記カメラ制御部は、
   前記電子光学系制御部から前記電子光学系の制御情報を取得し、
   取得した前記制御情報に基づいて前記カメラを制御して、暗時画像を取得する、電子顕微鏡。
5. 請求項４において、
   前記カメラ制御部は、
   前記制御情報に基づいて、前記カメラに電子が入射しているか否かを判定し、
   前記カメラに電子が入射していないと判定した場合に、前記カメラを制御して前記暗時画像を取得する、電子顕微鏡。
6. 試料に電子線を照射し、前記試料を透過した電子で結像する電子光学系と、
   複数のセンサー画素を有するイメージセンサーを含み、前記イメージセンサーに電子が入射することによって前記複数のセンサー画素の各々から出力される出力値に基づくフレーム画像を撮影するカメラと、を含む電子顕微鏡における前記イメージセンサーのキャリブレーション方法であって、
   前記イメージセンサーに入射する電子がポアソン過程に従う条件で撮影された複数の前記フレーム画像から、前記センサー画素ごとに出力値の最頻値を求める工程と、
   前記センサー画素ごとに求めた前記最頻値を平均して平均最頻値を算出する工程と、
   前記センサー画素ごとに前記最頻値を前記平均最頻値で除算して、前記複数のセンサー画素の感度を補正するための複数の補正係数を算出する工程と、
   を含む、キャリブレーション方法。