JP2001243907A - 自動コントラスト・ブライトネス調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コントラスト及びブライトネスの調整を自動
で行う。 【解決手段】 走査画像を得るためのコントラスト及び
ブライトネスの調整において、画像データから信号強度
分布を求める信号強度分布形成手段と、信号強度分布か
ら累積度数を求める累積度数算出手段と、信号強度分布
の中央域を示す累積度数を表示階調域内の中央域に合わ
せるコントラスト粗調整、及び信号強度分布の端部域を
示す累積度数を表示階調域の端部域に合わせるコントラ
スト微調整を、累積度数を指標として検出器の増幅率を
調整して行うコントラスト調整手段と、信号強度分布の
端部域を示す累積度数を表示階調域の端部域に合わせる
ブライトネス調整を、累積度数を指標として表示レベル
を調整して行うブライトネス調整手段とを備え、コント
ラスト粗調整で信号強度分布の中央域を表示階調域内の
中央域に合わせた後、コントラスト微調整とブライトネ
ス調整とを交互繰り返すことによって信号強度分布の端
部域を表示階調域の端部域に合わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームやイオ
ンビーム等の荷電粒子ビームを試料上で二次元的に走査
して走査画像を形成する走査画像形成に関し、特に検出
器のコントラスト及び画像のブライトネスを自動調整す
る自動コントラスト・ブライトネス調整装置に関し、電
子線マイクロアナライザやＸ線分析装置等に適用するこ
とができるものである。

【０００２】

【従来の技術】ＥＤＸ（エネルギー分散Ｘ線分光）やＷ
ＤＸ（波長分散Ｘ線分光）を用いた電子マイクロアナラ
イザ（ＥＰＭＡ）や走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの
電子線分析装置やＸ線分析装置、あるいはイオンマイク
ロアナリシス（ＩＭＡ）等の分析装置等の電子やイオン
の荷電粒子ビームを試料上で二次元的に走査して走査画
像を形成する走査ビーム装置が知られている。これらの
走査ビーム装置では、試料上に電子ビームやイオンビー
ムの荷電粒子ビームを照射し、この照射によって試料か
ら発生する二次電子線、反射電子線、特性Ｘ線等を検出
することによって試料の表面分析や元素分析を行う。こ
のとき、荷電粒子ビームあるいは試料ステージを二次元
的に走査し検出器で検出することによって、試料の表面
の凹凸や元素分析の二次元的な走査画像を得る。

【０００３】表示装置上において走査画像を表示させて
観察するには、表示画像のコントラストやブライトネス
が適切であることが望ましい。表示画像において、コン
トラストは画像の濃淡の差の程度であり、ブライトネス
は画像の明るさの程度である。荷電粒子ビームを用いた
装置において、通常、コントラストは検出器の増幅度に
よって調整し、ブライトネスは検出信号の基準信号強度
（例えば信号０）に対する表示レベルによって調整して
いる。

【０００４】検出器の増幅度は、画像のコントラスト及
びブライトネスを変化させる。例えば、検出器の増幅度
を増加させると、検出信号の信号強度が高まることによ
って画像の明るさが増してブライトネスが高まると共
に、検出信号中の強度差が大きくなって表示画像の濃淡
が強調されてコントラストが高まる。一方、検出信号の
表示レベルは、画像のブライトネスのみを変化させる。
例えば、基準信号強度に対して検出信号の表示レベルを
高めると、同じコントラストのままで画像の明るさが増
してブライトネスが高まる。

【０００５】したがって、検出器の増幅度の調整と検出
信号の表示レベルの調整を組み合わせることによってコ
ントラスト及びブライトネスが可能となり、通常、検出
器の増幅度によってコントラストを調整し、検出信号の
表示レベルによってブライトネスを調整し、両調整によ
って走査画像の認識度を高めている。従来、このコント
ラスト及びブライトネスの調整は、表示装置上に表示さ
れる画像を目視で観察しながら、コントラスト調整用電
源の電圧を制御して検出器の増幅度を調整し、ブライト
ネス調整用電源の電圧を制御して検出信号の信号レベル
を調整しており、両調整の調整操作は共に手作業によっ
て画像観察と調整とを繰り返して行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来より行われている
コントラスト及びブライトネスの調整は、表示画面に表
示される画像を観察しながら各調整用電源の電圧を手作
業で制御する方法であるため、人手を要するという問題
がある他、調整に時間がかかり、また操作者によって調
整にばらつきが生じるという問題がある。そこで、本発
明は前記した従来の問題点を解決し、コントラスト及び
ブライトネスの調整を自動で行うことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、画像データの
信号強度分布から求めた累積度数を用いて、該累積度数
が表示階調域の所定位置となるように、検出器の増幅度
及び表示レベルを調整することによってコントラスト及
びブライトネスを調整するものであり、累積度数の算
出、該累積度数を用いた最適なコントラスト値及びブラ
イトネス値の算出を行うことによって、検出器の増幅度
及び表示レベルを自動調整し、コントラスト及びブライ
トネスの自動調整を可能とするものである。

【０００８】そこで、本発明の自動コントラスト・ブラ
イトネス調整装置は、荷電粒子ビームを試料上で二次元
的に走査して走査画像を得るためのコントラスト及びブ
ライトネスの調整において、画像データから信号強度分
布を求める信号強度分布形成手段と、信号強度分布から
累積度数を求める累積度数算出手段と、信号強度分布の
中央域を示す累積度数を表示階調域内の中央域に合わせ
るコントラスト粗調整、及び信号強度分布の端部域を示
す累積度数を表示階調域の端部域に合わせるコントラス
ト微調整を、累積度数を指標として検出器の増幅率を調
整して行うコントラスト調整手段と、信号強度分布の端
部域を示す累積度数を表示階調域の端部域に合わせるブ
ライトネス調整を、累積度数を指標として表示レベルを
調整して行うブライトネス調整手段とを備え、コントラ
スト粗調整によって信号強度分布の中央域を表示階調域
内の中央域に合わせた後、コントラスト微調整とブライ
トネス調整とを交互繰り返すことによって信号強度分布
の端部域を表示階調域の端部域に合わせる。

【０００９】本発明の自動コントラスト・ブライトネス
調整装置は、信号強度分布から求めた累積度数を用いる
ことによって、コントラスト及びブライトネスの調整を
自動化することができる。また、コントラスト調整を粗
調整と微調整の２段階とすることによって信号強度分布
の中央域と端部域とを調整することができ、コントラス
トの微調整とブライトネス調整とを交互繰り返すことに
よって、コントラスト調整によるブライトネスのずれを
徐々に補正することができる。コントラスト及びブライ
トネスの調整において、信号強度分布の中央域を表示階
調域内の中央域に合わせることによって、表示レンジを
見やすい範囲に設定することができ、また、信号強度分
布の端部域を表示階調域内の端部域に合わせることによ
り、ノイズ分を除去することができる。

【００１０】図１は本発明の自動コントラスト・ブライ
トネス調整装置の調整手段を説明するためのブロック図
であり、図２は調整手段の動作を説明するためのフロー
チャートであり、図３は信号強度分布と表示階調域との
関係を示す図であり、図４は調整手段の動作を説明する
ための信号強度分布を示す図である。調整手段１０は、
信号強度分布形成手段１１と累積度数算出手段１２とコ
ントラスト調整手段１３とブライトネス調整手段１４を
備え、コントラスト調整手段１３はコントラスト値を概
算する機能とコントラスト値を微調整する機能を備え
る。

【００１１】信号強度分布形成手段１１は、荷電粒子ビ
ームを試料上で二次元的に走査して求めた画像データを
入力し（ステップＳ１）、該画像データの信号強度分布
を求める。信号強度分布は、例えば表示階調域の各階調
における画素数を表すヒストグラムで形成することがで
きる。図３は、階調数２５６の表示階調域における信号
強度分布の一例を示している（ステップＳ２）。累積度
数算出手段１２は、求めた信号強度分布から累積度数を
算出する。累積度数は、信号強度分布における位置を表
す指標であり、ある信号強度の位置を、信号強度分布の
端部から該位置までの分析面積で表すことができる。た
とえば分布全体の面積を１００％としたとき、端部から
のある信号強度の位置までの面積を分布全体の面積で除
算して得られる％表示によって、ある信号強度の位置を
表すことができる。

【００１２】信号強度分布が各階調における画素数で表
される場合には、階調０から信号強度の位置に対応する
階調までに分布する画素の総和、あるいは全体数に対す
る比率で表すことができる。図３では、累積度数１０
％、累積度数５０％、及び累積度数９０％を示している
（ステップＳ３）。コントラスト及びブライトネスが未
調整の場合では、得られる信号強度分布は表示階調域に
対して適切な位置にあるとは限らない。図４（ａ）に示
すように、信号強度分布が一方の側に片寄って分布して
いる場合には、画像データの一部は表示階調域外となり
表示されないことになる。なお、図４では０から２５５
の２５６階調の場合を示している。

【００１３】はじめに、コントラストを粗調整して、信
号強度分布を表示階調域内に位置合わせする。コントラ
スト値の粗調整では、信号強度分布の中央域が表示階調
域内の中央域となるようにコントラストを粗調整し、こ
の値からコントラスト値の概算値が得られる。通常、信
号強度分布の中央域には、画像データの主要部分が分布
していると推定される。そこで、この中央域が表示階調
域内の中央付近等の観察に適した所定位置となるように
コントラストを調整する。図４（ｂ）はコントラストを
粗調整することによって信号強度分布を表示階調域の中
央域に移動させた状態を示している（破線表示から実線
表示）（ステップＳ４）。

【００１４】ステップＳ４でコントラストを粗調整した
後、次のステップＳ５，６でブライトネスとコントラス
トとを微調整する。この微調整では、信号強度分布の端
部域が表示階調域の端部域に合うように、ブライトネス
及びコントラストを調整する。これによって、表示階調
範囲の全域を用いた広いレンジで画像表示を行い、ま
た、信号強度分布の両端部域に含まれるノイズ分を表示
階調域から除去して、画像表示を明瞭なものとする。こ
こで、ブライトネスの調整を信号レベルで行い、コント
ラストの調整を検出器の増幅度で行う場合には、両調整
による信号強度変化の特性が異るため、両微調整を交互
に繰り返しすことによって、互いの微調整による信号強
度分布の変化を補い、最適なコントラスト及びブライト
ネス調整を行う。

【００１５】図５はコントラストとブライトネスの調整
による信号強度変化特性を説明するための図である。コ
ントラストを検出器の増幅度で行う場合には、図５
（ａ）に示すように信号強度の範囲及び位置が表示階調
域に対して変化し、コントラストとブライトネスが変化
する。一方、ブライトネスを信号レベルで変化させる場
合には、図５（ｂ）に示すように主に信号強度分布の位
置が表示階調域に対して変化し、ブライトネスのみが変
化する。そこで、ステップＳ５では、ブライトネスを微
調整することによって、信号強度分布の一方の端部域を
表示階調域の端部域（例えば、階調０の黒表示される端
部域）に合わせ、ステップＳ６では、コントラストを微
調整することによって、信号強度分布の他方の端部域を
表示階調域の他方の端部域（例えば、階調２５５の白表
示される端部域）に合わせる。

【００１６】図４（ｃ）はブライトネスを微調整するこ
とによって信号強度分布の一方の端部域を表示階調域の
一方の端部域に合わせた状態を示しており、図中の破線
表示から実線表示へ信号強度分布を移動することによっ
て、累積度数Ａ％の位置を階調０の位置に合わせてい
る。また、図４（ｄ）はコントラストを微調整すること
によって信号強度分布の他方の端部域を表示階調域の他
方の端部域に合わせた状態を示しており、図中の一点鎖
線表示から実線表示へ信号強度分布を移動することによ
って、累積度数Ｂ％の位置を階調２５５の位置に合わせ
ている。コントラストを微調整すると、一方の端部域に
おいて位置ずれが生じるため、信号強度分布の所定範囲
が表示階調域内となるまでステップＳ５，６を繰り返す
ことによって相互に微調整する（ステップＳ７）。

【００１７】上記動作は、調整手段内の各手段によって
自動で行うことができるため、コントラスト及びブライ
トネスの自動調整が可能となる。信号強度分布の中央域
は累積度数の他に、中央値、平均値、最頻値等から求め
ることができる。中央値は画素値を大きさの順序で並べ
たときの中央の画素値であり、ヒストグラム表示したと
きの累積度数が５０％の位置から求めることができる。
中央域として累積度数、中央値、平均値、最頻値の何れ
を選択するかは、画像データの分布や表示形態に応じて
定めることができる。なお、累積度数を用いた場合に
は、中央域の位置を任意に定めることができる。

【００１８】また、信号強度分布の端部域は累積度数あ
るいは標準偏差を用いて設定することができる。例え
ば、累積度数の場合には１０％、９０％等によって端部
域の位置を定め、標準偏差の場合にはσに範囲を定める
係数を乗じた値（３σ等）によって端部域の位置を設定
する。なお、累積度数や標準偏差に乗じる係数は、表示
階調域中のどの範囲で表示するか、どの程度のノイズ分
まで許容するか等の設定事項に応じて定めることができ
る。コントラスト（あるいはブライトネス）の各調整は
複数の態様で求めることができる。一態様では、ブライ
トネス値（あるいはコントラスト値）を固定値とし、コ
ントラスト値（あるいはブライトネス値）を異ならせた
複数の信号強度分布を求め、この信号強度分布の変化傾
向からコントラスト値（あるいはブライトネス値）をパ
ラメータとした変化特性（傾斜特性等）を求め、該変化
特性から最適なコントラスト値（あるいはブライトネス
値）を求める。

【００１９】また他の態様では、ブライトネス値（ある
いはコントラスト値）を固定値とし、偏差が小さくなる
ようにコントラスト値（あるいはブライトネス値）を順
次変化させて、最適なコントラスト値（ブライトネス
値）を求める。このとき、初期値から増減させた値をコ
ントラスト（あるいはブライトネス）の設定値とし、該
増減幅を順に狭くすることによって最適なコントラスト
値を求める。また、さらに別の態様では、端部域におけ
る信号強度分布の各変化率、及び表示階調域に対する信
号強度分布のずれ量を用いた演算によって、コントラス
ト及びブライトネスの変化量を算出し、この変化量を用
いて求める。

【００２０】なお、コントラスト及びブライトネスの調
整に用いる画像データは、１フレームを単位とすること
も、あるいは数ラインを単位とすることもでき、数ライ
ンを単位とする場合には、調整時間を短縮することがで
きる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
を参照しながら詳細に説明する。図６は本発明の自動コ
ントラスト・ブライトネス調整装置を用いた構成例であ
り、走査型電子顕微鏡に適用した場合について示してい
る。

【００２２】走査型電子顕微鏡１は、ビーム源２と、ビ
ーム源２から照射された荷電粒子ビームを試料ステージ
６上に通すコンデンサレンズ３及び対物レンズ５と、荷
電粒子ビームを試料ステージ６上で走査させる走査用ダ
ブルデフレクタ４及び走査ダブルデフレクタ４を制御す
る偏向用制御回路２２と、偏向用制御回路２２にｘ，ｙ
方向の走査信号を供給するスイープジェネレータ２１
と、試料から放出された二次電子やＸ線等を検出するＰ
ＭＴ（光電子倍増管）等の検出器７と、検出信号を信号
増幅するアンプ８と、アナログの検出信号をデジタルに
変換するＡ／Ｄ変換器９と、検出信号を記憶するメモリ
１９と、検出器７の増幅率を制御するコントラスト電圧
を供給するコントラスト調整用電源１７と、アンプレベ
ルを制御するブライトネス電圧を供給するブライトネス
調整用電源１８と、コントラスト及びブライトネスを調
整する調整手段１０及びスイープジェネレータ２１の制
御の他に走査型電子顕微鏡全体を制御する機能を含む制
御コンピュータ２０と、調整手段１０からのデジタル信
号をアナログ信号に変換してコントラスト調整用電源１
７及びブライトネス調整用電源１８に供給するＤ／Ａ変
換器１５，１６とを備える。

【００２３】走査用ダブルデフレクタ４は偏向用制御回
路２２からの走査信号に基づいて荷電粒子ビームをｘ，
ｙ方向に移動させて試料ステージ６上を二次元的に走査
する。検出器７は試料（図示しない）から放出された二
次電子やＸ線等を検出することによって、試料の表面の
凹凸や元素分析の二次元走査画像を求める。制御コンピ
ュータ２０中の調整手段１０は、図１に示したように、
信号強度分布形成手段１１と累積度数算出手段１２とコ
ントラスト調整手段１３とブライトネス調整手段１４を
備え、コントラスト調整手段１３はコントラスト値を概
算する機能とコントラスト値を微調整する機能を備え、
メモリー１９から取り込んだ画像データを用いてコント
ラスト及びブライトネスを調整する。

【００２４】調整手段１０によるコントラスト及びブラ
イトネスの調整は、信号強度分布形成手段１１によって
画像データの信号強度分布を求め、累積度数算出手段１
２によって信号強度分布から累積度数を算出し、コント
ラスト調整手段１３及びブライトネス調整手段１４によ
ってブライトネスとコントラストを微調整する。上記調
整は、調整手段内の各手段によって自動で行うことがで
きる。したがって、本発明の自動コントラスト・ブライ
トネス調整装置は、画像データを用いてコントラスト及
びブライトネスを自動調整することができる。

【００２５】以下、本発明の自動コントラスト・ブライ
トネス調整装置の動作について説明する。図７は本発明
の自動コントラスト・ブライトネス調整装置の一動作例
のフローチャートであり、図８，９はコントラスト値の
概算算出を説明するための図であり、図１０はブライト
ネスの微調整を説明するための図であり、図１１はコン
トラストの微調整を説明するための図である。コントラ
スト・ブライトネスの調整は、コントラスト値を概算す
る工程（ステップＳ１１〜ステップＳ１７）と、ブライ
トネスを微調整する工程（ステップＳ１８〜ステップＳ
２３）と、コントラストを微調整する工程（ステップＳ
２４〜ステップＳ３０）に大別される。

【００２６】コントラスト値の概算工程では、ブライト
ネス値を固定値とし、コントラスト値をいくつか変化さ
せて表示状態を評価することによって、コントラスト値
を概算する。はじめに１つのブライトネス値と複数個の
コントラスト値（図８ではコントラスト８５％、コント
ラスト７５％、コントラスト６５％の場合を示してい
る）を予め定め、該ブライトネス値とコントラスト値の
１つをデフォルト値として設定し（ステップＳ１１，１
２）、荷電粒子ビームを走査させて１フレーム分の画像
データを求める。ここで、コントラスト８５％は、例え
ば検出器の増幅能力の８５％の増幅率でコントラストを
設定することを示している。なお、１フレーム分に代え
て数ライン分の画像データとすることもできる（ステッ
プＳ１３）。

【００２７】求めた画像データを用いて、表示階調域の
各階調に対する画素数でヒストグラムを作成する。この
ヒストグラムは信号強度分布を表示する（ステップＳ１
４）。ヒストグラムにおいて、画素値を大きさの順序で
順に累積して累積度数を求め、この累積度数に対応する
表示階調域の値を求める。信号強度分布の中央値を表示
階調域の中央部分に対応させる場合には、累積度数の第
１設定値を例えば５０％に設定する。累積度数５０％に
対応する表示階調域の値によって、信号強度分布の中央
値が表示階調域に対してどの位置にあるかを知ることが
できる（ステップＳ１５）。

【００２８】表示階調域に対する信号強度分布の位置
は、コントラスト値に応じて変化する。そこで、予め定
めておいた複数個のコントラスト値について信号強度分
布を求め（ステップＳ１６）、コントラスト値と表示階
調域の値との関係から累積度数の第１設定値（５０％）
が表示階調域の適正範囲（例えば１２８〜１４０）内と
なるコントラスト値を求める。図８（ａ），（ｂ），
（ｃ）はコントラスト値をそれぞれ８５％，７５％，６
５％としたときの信号強度分布であり、第１設定値（５
０％）の位置に対応する表示階調域の値は２４０階調、
１８０階調、１００階調となる。

【００２９】信号強度分布からコントラスト値を概算す
るには、コントラスト値を変更することによって、累積
度数（たとえば第１設定値（５０％））が表示階調域の
適正範囲内となるコントラスト値を求める方法、あるい
は、コントラスト値をパラメータとして変化させたとき
の累積度数の変化傾向を求め、この傾向から推定する方
法を用いることができる。図９は変化傾向からコントラ
スト値を推定する例を示している。図８の例では、累積
度数５０％が分布する表示階調域の適正範囲を１２８階
調〜１４０階調としたとき、コントラスト値を８５％，
７５％，６５％としたときの累積度数５０％に対応する
各階調値は、適正範囲を挟んで両側に分布する。

【００３０】そこで、図９（ａ）において、横軸をコン
トラスト値とし、縦軸を表示階調域の階調としたとき、
コントラスト値が８５％，７５％，６５％のときの２４
０階，１８０階調，１００階調をプロットして各点（図
中の黒丸）を結ぶことによって変化傾向線を求める。こ
の変化傾向線上において適正範囲内（例えば１２８階調
〜１４０階調）となる点（図中の白丸）から、適正範囲
となるコントラスト値を概算する。なお、図９（ｂ）に
示すように、コントラスト値８５％，７５％，６５％に
よる階調変化では変化傾向線が求めにくい場合には、さ
らにコントラスト値５５％，４５％について求めること
によって変化傾向線を求める（ステップＳ１７）。コン
トラスト値を概算した後、次にブライトネスを調整す
る。ブライトネスの調整工程では、コントラスト値を固
定値とし、ブライトネス値をいくつか変化させて表示状
態を評価することによって、ブライトネス値を求める。

【００３１】複数個のブライトネス値（図１０ではブラ
イトネスＢａ、ブライトネスＢｂ、ブライトネスＢｃの
場合を示している）を予め定めておき、該ブライトネス
値の１つとステップＳ１７で求めたコントラスト値をデ
フォルト値として設定し、１フレーム分あるいは数ライ
ン分の画像データを求める（ステップＳ１８，１９）。
求めた画像データを用いて、表示階調域の各階調に対す
る画素数でヒストグラムを作成する（ステップＳ２
０）。ヒストグラムにおいて、累積度数が第２設定値と
なる表示階調域の値を求める。信号強度分布において画
素値が小さい端部域を表示階調域の白表示の端部域に対
応させる場合には、この第２設定値を例えば１０％に設
定する。なお、第２設定値は１０％に限るものではなく
表示範囲や除去するノイズ分に応じて設定することがで
きる（ステップＳ２１）。

【００３２】予め定めておいた複数個のブライトネス値
について信号強度分布を求め（ステップＳ２２）、ブラ
イトネス値と表示階調域の値との関係から累積度数１０
％が表示階調域の階調０となるブライトネス値を求め
る。図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）はコントラスト値が
７０％の場合においてブライトネス値をそれぞれＢｃ，
Ｂｂ，Ｂａとしたときの信号強度分布である。図１０の
分布によれば、累積度数１０％の位置が表示階調域の階
調０の前後に分布している。信号強度分布からブライト
ネス値を求めるには、前記コントラスト値の算出と同様
にして、デフォルト値としてのブライトネス値を変更す
ることによって、累積度数（第２設定値１０％）が階調
０となるブライトネス値を求める方法、あるいは、ブラ
イトネス値をパラメータとして変化させたときの累積度
数の変化傾向を求め、この傾向から推定することもでき
る。

【００３３】図１０（ｄ）は変化傾向からブライトネス
値を推定する例を示している。図１０の分布例では、累
積度数１０％の位置が表示階調域の階調０の前後に分布
している。そこで、図１０（ｄ）において、横軸をブラ
イトネス値とし、縦軸を表示階調域の階調としたとき、
ブライトネス値がＢｃ，Ｂｂ，Ｂａのときの各階調をプ
ロットして各点（図中の黒丸）を結ぶことによって変化
傾向線が求める。この変化傾向線上で階調が０となる点
（図中の白丸）からブライトネス値Ｂ１を求める（ステ
ップＳ２３）。ブライトネス値を微調整した後、次に再
度コントラストを微調整する。ブライトネスの調整工程
において、複数個のコントラスト値（図１１では、ステ
ップＳ１７で求めたコントラスト７０％を基準として、
コントラスト７０％、コントラスト７２％、コントラス
ト７４％の場合を示している）を予め定めておき、該コ
ントラスト値の１つとステップＳ２３で求めたブライト
ネス値Ｂ１をデフォルト値として設定し、１フレーム分
あるいは数ライン分の画像データを求める（ステップＳ
２４，２５）。

【００３４】求めた画像データを用いて、表示階調域の
各階調に対する画素数でヒストグラムを作成する（ステ
ップＳ２６）。ヒストグラムにおいて、累積度数が第３
設定値となる表示階調域の値を求める。信号強度分布に
おいて画素値が大きい端部域を表示階調域の黒表示の端
部域に対応させる場合には、第３設定値を例えば９０％
に設定する。なお、第３設定値は９０％に限るものでは
なく表示範囲や除去するノイズ分に応じて設定すること
ができる（ステップＳ２７）。予め定めておいた複数個
のコントラスト値について信号強度分布を求め（ステッ
プＳ２８）、コントラスト値と表示階調域の値との関係
から累積度数の第３設定値（９０％）が表示階調域の階
調２５５となるコントラスト値を求める。図１１
（ａ），（ｂ），（ｃ）はブライトネス値がＢ１の場合
において、コントラスト値をそれぞれ７０％，７２％，
７４としたときの信号強度分布である。

【００３５】信号強度分布からコントラスト値を求める
には、前記ブライトネス値の算出と同様にして、コント
ラスト値を変更することによって、累積度数（第３設定
値９０％）が階調２５５となるコントラスト値を求める
方法、あるいは、コントラスト値をパラメータとして変
化させたときの累積度数の変化傾向を求め、この傾向か
ら推定することもできる。なお、累積度数の変化傾向か
らコントラスト値を推定する変化傾向線については、第
２設定値と同様であるので記述を省略する（ステップＳ
２９）。ステップＳ１８からステップＳ２９の処理を、
累積度数の第１設定値（１０％）が表示階調域の階調０
の許容範囲内となるまで繰り返して、コントラスト及び
ブライトネスを微調整する（ステップＳ３０）。なお、
ステップＳ１８〜ステップＳ２３のブライトネス微調整
と、ステップＳ２４〜ステップＳ２９のコントラスト微
調整を入れ換えることもできる。

【００３６】次に、コントラスト及びブライトネスの微
調整の他の態様を説明する。この態様では、端部域にお
ける信号強度分布の各変化率を組み合わせた演算によっ
て、表示階調域に対する信号強度分布のずれ量を補正す
るコントラスト及びブライトネスの調整量を求める。コ
ントラスト調整による信号強度分布の変化と、ブライト
ネス調整による信号強度分布の変化は変化特性が異な
る。図１２はコントラスト調整による信号強度分布の変
化の概略を示す図であり、図１２（ａ）に示す信号強度
分布はコントラスト調整することによって図１２（ｂ）
に示す信号強度分布となる。コントラストの微調整によ
る端部域（累積度数１０％及び累積度数９０％に対応す
る端部域）の階調Ｔの変化として、ｄＴ（１０％）／ｄ
Ｃ，ｄＴ（９０％）／ｄＣを求める。

【００３７】また、図１３はブライトネス調整による信
号強度分布の変化の概略を示す図であり、図１３（ａ）
に示す信号強度分布はブライトネス調整することによっ
て図１３（ｂ）に示す信号強度分布となる。ブライトネ
スの微調整による信号強度分布の端部域（累積度数１０
％及び累積度数９０％に対応する端部域）の階調Ｔの変
化として、ｄＴ（１０％）／ｄＢ，ｄＴ（９０％）／ｄ
Ｂを求める。

【００３８】コントラスト調整とブライトネス調整を同
時に行って端部域のずれを補正する場合には、以下の式
を満足するようなコントラストの変化量ｄｃ及びブライ
トネスの変化量ｄｂを求め、該変化量ｄｃ，ｄｂ分だけ
コントラスト及びブライトネスを調整する。 Δ（１０％）＝（ｄＴ（１０％）／ｄＢ）・ｄｂ ＋（ｄＴ（１０％）／ｄＣ）・ｄｃ …（１） Δ（９０％）＝（ｄＴ（９０％）／ｄＢ）・ｄｂ ＋（ｄＴ（９０％）／ｄＣ）・ｄｃ …（２） ここで、Δ（１０％）は信号強度分布の累積度数１０％
の位置と表示階調域の階調０との階調差であり、Δ（９
０％）は信号強度分布の累積度数９０％の位置と表示階
調域の階調２５５との階調差である。

【００３９】なお、ブライトネス調整では、ｄＴ（１０
％）／ｄＢとｄＴ（９０％）／ｄＢとはほぼ等しいとす
ることができるため、この場合には、コントラストの変
化量ｄｃ及びブライトネスの変化量ｄｂはそれぞれ以下
の式で求めることができる。 ｄｃ＝（Δ（１０％）−Δ（９０％））／ （（ｄＴ（１０％）／ｄＣ）−（ｄＴ（９０％）／ｄＣ））…（３） ｄｂ＝Δ（１０％）−（ｄＴ（１０％）／ｄＣ）・ｄｃ …（４） この実施態様によれば、コントラスト調整とブライトネ
ス調整を同時に行うことができるため、処理時間を短縮
することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動コン
トラスト・ブライトネス調整装置によれば、コントラス
ト及びブライトネスの調整を自動で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動コントラスト・ブライトネス調整
装置の調整手段を説明するためのブロック図である。

【図２】本発明の自動コントラスト・ブライトネス調整
装置の調整手段の動作を説明するためのフローチャート
である。

【図３】本発明の自動コントラスト・ブライトネス調整
装置の信号強度分布と表示階調域との関係を示す図であ
る。

【図４】本発明の自動コントラスト・ブライトネス調整
装置の調整手段の動作を説明するための信号強度分布を
示す図である。

【図５】コントラストとブライトネスの信号強度に対す
る特性を説明するための図である。

【図６】本発明の自動コントラスト・ブライトネス調整
装置を用いた構成例である。

【図７】本発明の自動コントラスト・ブライトネス調整
装置の一動作例のフローチャートである。

【図８】本発明の自動コントラスト・ブライトネス調整
装置のコントラスト値の概算を説明するための図であ
る。

【図９】本発明の自動コントラスト・ブライトネス調整
装置のコントラスト値の概算を説明するための図であ
る。

【図１０】本発明の自動コントラスト・ブライトネス調
整装置のブライトネスの微調整を説明するための図であ
る。

【図１１】本発明の自動コントラスト・ブライトネス調
整装置のコントラストの微調整を説明するための図であ
る。

【図１２】本発明の自動コントラスト・ブライトネス調
整装置のコントラスト調整による信号強度分布の変化の
概略を示す図である。

【図１３】本発明の自動コントラスト・ブライトネス調
整装置のブライトネス調整による信号強度分布の変化の
概略を示す図である。

【符号の説明】

１…走査型電子顕微鏡、２…ビーム源、３…コンデンサ
レンズ、４…走査用ダブルデフレクタ、５…対物レン
ズ、６…試料ステージ、７…検出器、８…アンプ、９…
Ａ／Ｄ変換器、１０…調整手段、１１…信号強度分布形
成手段、１２…累積度数算出手段、１３…コントラスト
調整手段、１４…ブライトネス調整手段、１５，１６…
Ｄ／Ａ変換器、１７…コントラスト調整用電源、１８…
ブライトネス調整用電源、１９…メモリ、２０…制御コ
ンピュータ、２１…スイープジェネレータ、２２…偏向
用制御回路。

フロントページの続き (72)発明者 中山 和美 京都府京都市中京区西ノ京三条坊町２−11 島津エス・ディー株式会社内 Ｆターム(参考） 5C033 NN01 NN04 PP01 PP03

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子ビームを試料上で二次元的に走
   査して走査画像を得るためのコントラスト及びブライト
   ネスの調整において、画像データから信号強度分布を求
   める信号強度分布形成手段と、信号強度分布から累積度
   数を求める累積度数算出手段と、信号強度分布の中央域
   を示す累積度数を表示階調域内の中央域に合わせるコン
   トラスト粗調整、及び信号強度分布の端部域を示す累積
   度数を表示階調域の端部域に合わせるコントラスト微調
   整を、累積度数を指標として検出器の増幅率を調整して
   行うコントラスト調整手段と、信号強度分布の端部域を
   示す累積度数を表示階調域の端部域に合わせるブライト
   ネス調整を、累積度数を指標として表示レベルを調整し
   て行うブライトネス調整手段とを備え、コントラスト粗
   調整、及びコントラスト微調整とブライトネス調整との
   交互繰り返し調整によってコントラストとブライトネス
   の調整を行う、自動コントラスト・ブライトネス調整装
   置。