JP2006242746A - Device and method for visualizing fine sample, and device and method for visualizing disturbance of fine lattice - Google Patents

Device and method for visualizing fine sample, and device and method for visualizing disturbance of fine lattice Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of visualizing a fine sample by observation using light without using a complicated expensive device. <P>SOLUTION: This device for visualizing the fine sample is equipped with a mounting plate having a mounting surface capable of mounting the sample and having a distribution of a light transmission characteristic changing in a lattice shape, a light source for irradiating the mounting plate with light, an image data acquisition means for acquiring image data of an image formed on an imaging surface approximately parallel to the mounting surface, and a restoration device for restoring the acquired image data. The restoration device treats the acquired image data as an image deteriorated by being transferred through an optical system, and performs restoration processing into an original image. The restoration device grasps a distribution of the deteriorated image and a distribution of the original image as a distribution of a probability density function, and grasps a transfer function as the probability density function of a probability with a condition. A distribution of the original image which is most probable to the distribution of the deteriorated image is calculated by repeated calculation from a relational expression based on the theory by Bayes relative to the probability density function. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は微細な試料や微細な格子の乱れを可視化する装置と方法に関する。詳しくは、格子状の光透過特性を備える対象物に光を照射し、回折によって形成される像を画像データとして取得し、その画像データに復元処理を実施することによって、その対象物に載置された試料や、その対象物にもともと備わっている格子の乱れを可視化する装置と方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and a method for visualizing disturbance of a fine sample or a fine lattice. Specifically, the object having a lattice-like light transmission characteristic is irradiated with light, an image formed by diffraction is acquired as image data, and restoration processing is performed on the image data, so that the object is placed on the object. The present invention relates to an apparatus and a method for visualizing a disturbance of a lattice inherent to a specimen and its object.

近年、電気産業分野におけるデジタル化が進む中で、半導体集積回路の集積度の向上が盛んに行われている。そして、このように高度に集積された半導体集積回路を如何に効率良く低コストで提供できるかが、今後のデジタル電気産業の発展を左右する重要な課題となっている。   In recent years, with the progress of digitalization in the electrical industry field, the integration degree of semiconductor integrated circuits has been actively improved. How to provide such a highly integrated semiconductor integrated circuit efficiently and at low cost is an important issue that will affect the future development of the digital electrical industry.

半導体集積回路ではフォトマスクを利用して回路パターンを形成する。集積度の向上に伴い回路パターンの微細化が進み、それを形成するために利用するフォトマスクの形状も微細化が進んでいる。
半導体集積回路を低コストで効率良く生産するためには、製造プロセス中に発生する問題を迅速に且つ正確に検出することが重要である。このため、フォトマスクの形状などの微細パターンを精度良く観察し、健全性を検査できる技術に対する需要が高まっている。
In a semiconductor integrated circuit, a circuit pattern is formed using a photomask. As the degree of integration increases, circuit patterns have been miniaturized, and the shape of a photomask used to form the circuit pattern has also been miniaturized.
In order to efficiently produce a semiconductor integrated circuit at a low cost, it is important to quickly and accurately detect problems that occur during the manufacturing process. For this reason, there is an increasing demand for a technique capable of accurately observing a fine pattern such as the shape of a photomask and inspecting soundness.

このように微細な構造を観察する技術は、他の技術分野においても待望されている。例えば生物化学の分野では、ペプチドやタンパク質を始めとする生体高分子の研究が盛んに行われている。生体高分子の特性を評価する際には、高分子の組成を正確に把握する必要があり、数nm程度の微細な分子構造を観察する技術が待望されている。   A technique for observing such a fine structure is also expected in other technical fields. For example, in the field of biochemistry, research on biopolymers such as peptides and proteins has been actively conducted. When evaluating the characteristics of a biopolymer, it is necessary to accurately grasp the composition of the polymer, and a technique for observing a fine molecular structure of about several nanometers is awaited.

高い解像度を有する観察装置としては、走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)や原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)等を用いたものが知られている。しかしながら、これら走査電子顕微鏡や原子間力顕微鏡は、観察に真空を必要とするので取り扱いが不便である。また1回の観察にある程度の時間を要するため、例えば半導体デバイス全体を検査する場合や、生体高分子を含む試料を網羅的に観察する場合に、長時間を要するという問題がある。さらに装置そのものが高価であり、観察を行うために要する費用が高いという難点もある。   As an observation apparatus having a high resolution, one using a scanning electron microscope (SEM), an atomic force microscope (AFM), or the like is known. However, these scanning electron microscopes and atomic force microscopes are inconvenient to handle because they require a vacuum for observation. In addition, since a certain amount of time is required for one observation, there is a problem that it takes a long time, for example, when the entire semiconductor device is inspected or when a sample containing a biopolymer is comprehensively observed. Furthermore, the apparatus itself is expensive, and there is a drawback that the cost required for observation is high.

このような背景から、光学顕微鏡を始めとする光学式の観察装置が注目されている。光学式の観察装置には、非破壊で観察することができ、真空を必要とせず、非接触で検査ができるという利点がある。近年、非線形光学結晶を用いてYAGレーザ等を波長変換することにより紫外光を出射する固体レーザが開発されており、この固体レーザを照明光源として用い、高NAの対物レンズを用いて照明光学系を構成すれば、光学顕微鏡によって、走査電子顕微鏡等に肉薄する解像度が得られることから、大きな期待が寄せられている。   From such a background, an optical observation apparatus such as an optical microscope has attracted attention. An optical observation apparatus has an advantage that non-destructive observation can be performed, a vacuum is not required, and non-contact inspection can be performed. In recent years, a solid-state laser that emits ultraviolet light by converting the wavelength of a YAG laser or the like using a nonlinear optical crystal has been developed. Using this solid-state laser as an illumination light source, an illumination optical system using an objective lens with a high NA Therefore, there is a great expectation that an optical microscope can obtain a resolution that is thin compared to a scanning electron microscope or the like.

上記した光学式の観察装置の場合、解像度を向上することが求められている。光学式の観察装置を用いた観察では、原理上、光の波長を越える解像度を実現することができない。光の波長は数百nmである。したがって、数nm〜数十nmの解像度を実現することはできなかった。   In the case of the above-described optical observation apparatus, it is required to improve the resolution. In observation using an optical observation device, in principle, a resolution exceeding the wavelength of light cannot be realized. The wavelength of light is several hundred nm. Therefore, a resolution of several nm to several tens of nm could not be realized.

本発明者らは、光学式の観察装置から得られた画像を、微細な部位の情報が失われた劣化画像として捉え、確率統計の理論に基づいて、劣化前の画像を復元することを着想した。光を用いた観測における画像の劣化は、出鱈目に生じているわけではなく、光の伝達特性に依存して生じている。従って確率統計の理論に基づいて、劣化した画像から最大に尤もらしい劣化前の画像を推定することが可能である。このようにして、微細な部位の情報を備える劣化前の画像を推定することで、光学式の観察装置の解像度を実質的に向上することが可能であることを着想した。
なお、以下では微細な部位の情報が失われた、実際に取得される画像のことを劣化画像と呼び、微細な部位の情報が失われていない、理想的な画像のことを原画像と呼ぶ。確率統計の理論に基づいて、劣化画像から原画像を復元する処理については、本出願人が先に出願した特許出願2004−300206号および特許出願2004−300207号に詳述されている。ただし、これらの特許出願は、本願出願の時点で公開されていないことに注意されたい。
The present inventors conceived that an image obtained from an optical observation device is regarded as a deteriorated image in which information on a minute part is lost, and the image before deterioration is restored based on the theory of probability statistics. did. The deterioration of the image in the observation using light does not occur in the first eye, but depends on the light transmission characteristics. Therefore, based on the theory of probability statistics, it is possible to estimate the most likely image before deterioration from the deteriorated image. In this way, the inventors have conceived that it is possible to substantially improve the resolution of an optical observation apparatus by estimating an image before deterioration including information on a minute part.
Hereinafter, an actually acquired image in which information on a minute part is lost is referred to as a degraded image, and an ideal image in which information on a minute part is not lost is referred to as an original image. . The process of restoring the original image from the degraded image based on the theory of probability statistics is described in detail in Patent Application Nos. 2004-300206 and 2004-300207 filed earlier by the present applicant. However, it should be noted that these patent applications have not been published at the time of filing this application.

上記したようなフォトマスクは多くの場合に微細な格子模様を備えている。このようなフォトマスクについては、格子模様の乱れを可視化することができれば、健全性を評価することができる。またタンパク質などの生体高分子は、微細な格子模様の上に載置することで、格子模様の乱れとして扱うことができる。格子模様の乱れを可視化することによって、その分子構造を観察することが可能となる。
本発明は複雑で高価な装置を用いることなく、光を用いた観察によって、微細な試料や微細な格子の乱れを可視化することが可能な技術を提供する。
Photomasks as described above often have a fine lattice pattern. With respect to such a photomask, if the disturbance of the lattice pattern can be visualized, the soundness can be evaluated. Biopolymers such as proteins can be handled as disordered lattice patterns by placing them on a fine lattice pattern. By visualizing the disorder of the lattice pattern, it is possible to observe the molecular structure.
The present invention provides a technique capable of visualizing disturbance of a fine sample or a fine lattice by observation using light without using a complicated and expensive apparatus.

本発明で具現化される装置は、微細な試料を可視化する装置である。その装置は、試料を載置可能な載置面を備え載置面に沿って格子状に変化する光透過特性の分布を備える載置板と、載置板に光を照射する光源と、載置面と略平行な撮像面を備えており載置板で回折された光が撮像面に形成する像の画像データを取得する画像データ取得手段と、取得した画像データを復元する復元装置を備えている。
その復元装置は、
(A1)取得した画像データを劣化画像の分布に変換する処理と、
(B1)原画像の最初の推定分布を特定する処理と、
(C1)伝達系のインパルス応答の最初の推定分布を特定する処理と、
(D1)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、インパルス応答の推定分布を更新する処理と、
(E1)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、原画像の推定分布を更新する処理と、
(F1)上記(D1)と(E1)の処理を交互に繰返す処理と、
(G1)更新された原画像の推定分布を画像データに変換する処理、
を実施する。
その(D1)のインパルス応答の推定分布を更新する処理は、
(D1−1)原画像の推定分布をフーリエ変換して、原画像の推定分布のスペクトル分布を得る処理と、
(D1−2)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して第1の関数を得る処理と、
(D1−3)前記第1の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布を乗じて第2の関数を得る処理と、
(D1−4)前記第2の関数を逆フーリエ変換して第3の関数を得る処理と、
(D1−5)前記劣化画像の分布を前記第3の関数で除して第4の関数を得る処理と、
(D1−6)前記第4の関数をフーリエ変換して第5の関数を得る処理と、
(D1−7)前記第5の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布の反転関数を乗じて第6の関数を得る処理と、
(D1−8)前記第6の関数を逆フーリエ変換して第7の関数を得る処理と、
(D1−9)前記インパルス応答の推定分布に前記第7の関数を乗じて、インパルス応答の次の推定分布を得る処理と、
(D1−10)インパルス応答の次の推定分布をインパルス応答の推定分布に置き換える処理
を備えている。
その(E1)の原画像の推定分布を更新する処理は、
(E1−1)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して、伝達系の周波数応答の推定分布を得る処理と、
(E1−2)原画像の推定分布をフーリエ変換して第8の関数を得る処理と、
(E1−3)前記第8の関数に前記周波数応答の推定分布を乗じて第9の関数を得る処理と、
(E1−4)前記第9の関数を逆フーリエ変換して第10の関数を得る処理と、
(E1−5)前記劣化画像の分布を前記第10の関数で除して第11の関数を得る処理と、
(E1−6)前記第11の関数をフーリエ変換して第12の関数を得る処理と、
(E1−7)前記第12の関数に前記周波数応答の推定分布の反転関数を乗じて第13の関数を得る処理と、
(E1−8)前記第13の関数を逆フーリエ変換して第14の関数を得る処理と、
(E1−9)原画像の推定分布に前記第14の関数を乗じて、原画像の次の推定分布を得る処理と、
(E1−10)原画像の次の推定分布を原画像の推定分布に置き換える処理
を備えている。
The apparatus embodied in the present invention is an apparatus for visualizing a fine sample. The apparatus includes a mounting plate having a mounting surface on which a sample can be mounted and a distribution of light transmission characteristics that change in a lattice shape along the mounting surface, a light source that irradiates the mounting plate with light, and a mounting plate. An image data acquisition means for acquiring image data of an image formed on the image pickup surface by light diffracted by the mounting plate, and a restoration device for restoring the acquired image data ing.
The restoration device is
(A1) processing for converting acquired image data into a distribution of degraded images;
(B1) a process of specifying the initial estimated distribution of the original image;
(C1) a process of specifying an initial estimated distribution of the impulse response of the transmission system;
(D1) updating the estimated distribution of the impulse response based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(E1) processing for updating the estimated distribution of the original image based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(F1) A process of alternately repeating the processes (D1) and (E1),
(G1) a process of converting the estimated distribution of the updated original image into image data;
To implement.
The process of updating the estimated distribution of the impulse response of (D1) is as follows:
(D1-1) a process of obtaining a spectral distribution of the estimated distribution of the original image by performing Fourier transform on the estimated distribution of the original image;
(D1-2) a process of obtaining a first function by performing Fourier transform on the estimated distribution of the impulse response;
(D1-3) a process of obtaining a second function by multiplying the first function by a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D1-4) processing for obtaining a third function by performing inverse Fourier transform on the second function;
(D1-5) a process of dividing the degraded image distribution by the third function to obtain a fourth function;
(D1-6) A process of obtaining a fifth function by performing a Fourier transform on the fourth function;
(D1-7) A process of obtaining a sixth function by multiplying the fifth function by an inversion function of a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D1-8) Processing for obtaining a seventh function by performing inverse Fourier transform on the sixth function;
(D1-9) Multiplying the estimated distribution of the impulse response by the seventh function to obtain a next estimated distribution of the impulse response;
(D1-10) Processing for replacing the next estimated distribution of the impulse response with the estimated distribution of the impulse response is provided.
The process of updating the estimated distribution of the original image of (E1) is as follows:
(E1-1) processing for obtaining an estimated distribution of the frequency response of the transmission system by Fourier-transforming the estimated distribution of the impulse response;
(E1-2) processing for obtaining an eighth function by performing Fourier transform on the estimated distribution of the original image;
(E1-3) a process of multiplying the eighth function by the estimated distribution of the frequency response to obtain a ninth function;
(E1-4) processing for obtaining a tenth function by performing inverse Fourier transform on the ninth function;
(E1-5) a process of obtaining the eleventh function by dividing the distribution of the deteriorated image by the tenth function;
(E1-6) A process of obtaining a twelfth function by performing a Fourier transform on the eleventh function;
(E1-7) A process of obtaining a thirteenth function by multiplying the twelfth function by an inversion function of the estimated distribution of the frequency response;
(E1-8) Processing for obtaining a fourteenth function by performing an inverse Fourier transform on the thirteenth function;
(E1-9) Multiplying the estimated distribution of the original image by the fourteenth function to obtain the next estimated distribution of the original image;
(E1-10) A process of replacing the next estimated distribution of the original image with the estimated distribution of the original image is provided.

本明細書でいうインパルス応答とは、原画像が光学系を伝達して劣化画像を形成する際の点像分布関数(PSF;Point Spread Function)の分布のことを示す。また、本明細書でいう周波数応答とは、原画像の分布のスペクトル分布に対する、劣化画像の分布のスペクトル分布の比、すなわち光学系の光学的伝達関数(OTF;Optical Transfer Function)の分布のことを指す。   The impulse response referred to in this specification indicates a distribution of a point spread function (PSF) when an original image is transmitted through an optical system to form a deteriorated image. The frequency response referred to in this specification is the ratio of the spectral distribution of the degraded image to the spectral distribution of the original image, that is, the distribution of the optical transfer function (OTF) of the optical system. Point to.

光源から載置板に光を照射すると、載置板によって光は回折されて、画像データ取得手段の撮像面に結像する。このとき撮像面には、載置板が備える格子状の光透過特性と、載置面の上に載置された試料の光透過特性に依存した像が形成される。試料が微細なものである場合には、撮像面には微細な乱れを備える格子の像が形成される。この格子像の乱れは載置面に載置された試料によって引き起こされるものであるから、この乱れを可視化することによって試料の微細な特徴を可視化することができる。
撮像面に形成される像は、伝達の過程で、種々の要因によってぼけてしまっており、微細な部位に関する情報が失われている。すなわち、劣化している。従って、撮像面に形成された像をそのまま扱ったとしても、細部まで詳細に観察することができない。本発明の可視化装置では、この劣化した画像データに復元処理を施して、細部まで詳細に観察可能な画像データにまで復元する。
When light is applied to the mounting plate from the light source, the light is diffracted by the mounting plate and forms an image on the imaging surface of the image data acquisition means. At this time, an image that depends on the lattice-like light transmission characteristics of the placement plate and the light transmission characteristics of the sample placed on the placement surface is formed on the imaging surface. When the sample is fine, an image of a lattice having fine disturbance is formed on the imaging surface. Since the disturbance of the lattice image is caused by the sample placed on the placement surface, the fine features of the sample can be visualized by visualizing the disturbance.
The image formed on the imaging surface is blurred due to various factors in the process of transmission, and information on minute parts is lost. That is, it has deteriorated. Therefore, even if the image formed on the imaging surface is handled as it is, it is impossible to observe details in detail. In the visualization apparatus according to the present invention, the degraded image data is restored to image data that can be observed in detail in detail.

本発明の可視化装置が実施する画像データの復元処理について説明する。最初にBayesの理論に基づく画像の復元について説明する。以下では、原画像は白黒の画像であり、ある光学系を介して原画像が伝達して、白黒の劣化画像が形成される場合について説明する。以下では、原画像と劣化画像はそれぞれの大きさが同一であり、画像内の点の位置を座標(x、y)で表現することが可能であって、原画像の照度分布はf(x、y)、劣化画像の照度分布はg(x、y)で表現されるものとする。 An image data restoration process performed by the visualization apparatus of the present invention will be described. First, image restoration based on Bayes's theory will be described. In the following, a case where the original image is a black and white image and the original image is transmitted via a certain optical system to form a black and white deteriorated image will be described. In the following, the original image and the deteriorated image have the same size, and the position of a point in the image can be expressed by coordinates (x, y), and the illuminance distribution of the original image is f r ( x, y), and the illuminance distribution of the deteriorated image is expressed by g r (x, y).

上記の原画像の分布f(x、y)と劣化画像の分布g(x、y)は、以下に示す二次元フーリエ変換を実施することによって、x軸に関する空間周波数sと、y軸に関する空間周波数tについてのスペクトルを得ることができる。 Distribution g r (x, y) of the distribution f r (x, y) and the degraded image of the original image, by performing a two-dimensional Fourier transform shown below, and the spatial frequency s in the x-axis, y-axis A spectrum for the spatial frequency t can be obtained.

上記の光学系のOTFは、原画像の分布f(x、y)の空間スペクトルF(s、t)、劣化画像の分布g(x、y)の空間スペクトルG(s、t)に対して、次の関係を満たす複素関数H(s、t)のことをいう。 OTF of the optical system, the spatial spectrum F r of the original image of the distribution f r (x, y) ( s, t), spatial spectrum G r (s distribution of the degraded image g r (x, y), t ) Is a complex function H r (s, t) that satisfies the following relationship.

一般的な光学系の場合、どのような原画像の分布f(x、y)に対しても、光学系と撮影条件で定まるOTFであるH(s、t)を用いて、劣化後の画像g(x、y)を得ることができる。 In the case of a general optical system, for any original image distribution f r (x, y), H r (s, t), which is an OTF determined by the optical system and the photographing conditions, is used. Image g r (x, y) can be obtained.

複素関数であるOTFは、複素振幅の大きさを表す振幅伝達関数(MTF;Modulation Transfer Function)M(s、t)と、位相ズレを表す位相伝達関数(PTF;Phase Transfer Function)P(s、t)を用いて、次式で表現される。 The OTF which is a complex function includes an amplitude transfer function (MTF; Modulation Transfer Function) M t (s, t) representing the magnitude of a complex amplitude and a phase transfer function (PTF; Phase Transfer Function) P t ( Pt ( s, t) is expressed by the following equation.

上記のOTFを用いることによって、光学系の位相に関する特性についても、正確に評価することができる。上記のOTFは、光学系の特性パラメータから計算することができる。   By using the above OTF, it is possible to accurately evaluate the characteristics related to the phase of the optical system. The above OTF can be calculated from the characteristic parameters of the optical system.

本発明の装置では、原画像の分布と劣化画像の分布を確率密度関数として扱い、Bayesの理論に基づいて原画像の推定を行う。上記で設定された原画像分布f(x、y)と劣化画像分布g(x、y)は、下記の正規化を行うことによって、確率密度関数として扱うことが可能になる。 In the apparatus of the present invention, the distribution of the original image and the distribution of the deteriorated image are handled as a probability density function, and the original image is estimated based on the Bayes theory. The original image distribution f r (x, y) and the deteriorated image distribution g r (x, y) set as described above can be handled as a probability density function by performing the following normalization.

上記の正規化に合わせて、光学的伝達関数H(s、t)についても正規化する。H(s、t)は、空間周波数が0の点における値を用いて正規化する。 In accordance with the above normalization, the optical transfer function H r (s, t) is also normalized. H r (s, t) is normalized using the value at the point where the spatial frequency is zero.

正規化された原画像の分布f(x、y)と、劣化画像g(x、y)は、非負の関数であり、定義された領域での積分値が1であるから、確率密度関数として扱うことができる。上記の場合において、f(x、y)は原画像の座標(x、y)における結像という事象の確率密度関数である。g(x、y)は劣化画像の座標(x、y)における結像という事象の確率密度関数である。   Since the normalized distribution f (x, y) of the original image and the degraded image g (x, y) are non-negative functions and the integral value in the defined region is 1, the probability density function Can be handled. In the above case, f (x, y) is a probability density function of an event of image formation at the coordinates (x, y) of the original image. g (x, y) is a probability density function of an event of image formation at the coordinates (x, y) of the deteriorated image.

原画像および劣化画像の分布を、確率密度関数と見なすことが可能な場合、Bayesの理論に基づいて、劣化画像の分布から、その劣化画像を生じさせている原画像の分布を推定することができる。
原画像の座標(x、y)に光が結像する事象は、その座標(x、y)に点光源が存在する事象として扱うことができる。原画像の座標(x、y)において点光源が存在する事象をV(x、y)、劣化画像の座標(x、y)において点像が結像する事象をA(x、y)とした場合、それぞれの事象の確率P(V)およびP(A)は以下で表現される。
When the distribution of the original image and the deteriorated image can be regarded as a probability density function, the distribution of the original image causing the deteriorated image can be estimated from the distribution of the deteriorated image based on the Bayes theory. it can.
An event in which light is imaged at the coordinates (x, y) of the original image can be treated as an event in which a point light source exists at the coordinates (x, y). V (x 1 , y 1 ) represents an event in which a point light source exists at the coordinates (x 1 , y 1 ) of the original image, and A () represents an event that a point image is formed at the coordinates (x 2 , y 2 ) of the deteriorated image. x 2 , y 2 ), the probabilities P (V) and P (A) of each event are expressed as follows.

また、原画像の座標(x、y)に点光源が存在している場合に、劣化画像の座標(x、y)に結像する確率は、事象V(x、y)の生起を条件とする事象A(x、y)の生起確率である。上記の確率は光学系のPSFであるh(x、y)を用いて以下で表現される。 In addition, when a point light source exists at the coordinates (x 1 , y 1 ) of the original image, the probability of forming an image at the coordinates (x 2 , y 2 ) of the deteriorated image is the event V (x 1 , y 1 ) Is a probability of occurrence of event A (x 2 , y 2 ) on condition of occurrence. The above probabilities are expressed below using h (x, y) which is the PSF of the optical system.

Bayesの理論に基づくと、劣化画像内の点(x、y)に点像を結像させる場合の原画像の分布P(V(x、y)|A(x、y))は、以下で推定される。 Based on Bayes' theory, the distribution P (V (x, y) | A (x 2 , y 2 )) of the original image when a point image is formed on the point (x 2 , y 2 ) in the deteriorated image. Is estimated below.

上式の右辺のP(V(x、y))、P(A(x、y)|V(x、y))に、式(8)および式(10)を代入すると、次式を得る。 When Expression (8) and Expression (10) are substituted into P (V (x, y)) and P (A (x 2 , y 2 ) | V (x, y)) on the right side of the above expression, Get.

上式の左辺は、劣化画像において点像が結像している場合に、推定される原画像の分布を表している。上式に劣化画像の分布g(x、y)を乗じて積分することによって、劣化画像の分布g(x、y)を実現するための原画像の分布f(x、y)を得ることができる。
上式の両辺に、P(A(x、y))=g(x、y)を乗じて、すべての(x、y)に関して積分すると、次式が得られる。
The left side of the above expression represents the distribution of the estimated original image when a point image is formed in the degraded image. The original image distribution f (x, y) for realizing the deteriorated image distribution g (x, y) can be obtained by multiplying the above expression by the deteriorated image distribution g (x, y) and integrating. it can.
Multiplying both sides of the above equation by P (A (x 2 , y 2 )) = g (x 2 , y 2 ) and integrating over all (x 2 , y 2 ) yields the following equation:

上式の左辺に式(9)を代入すると、その積分の結果はP(V(x、y))であり、f(x、y)に等しい。従って、Bayesの理論に基づくと、以下の関係が成り立つ。   When Expression (9) is substituted into the left side of the above expression, the result of the integration is P (V (x, y)), which is equal to f (x, y). Therefore, based on Bayes' theory, the following relationship holds.

上記の関係は、分布f(x、y)が真の原画像の分布である場合に成立すると考えられる。すなわち、上式を満たす分布f(x、y)を算出することが、劣化画像の復元に相当する。
上記の関係を満たす分布f(x、y)は、式(14)の右辺のf(x、y)をf(x、y)とし、式(14)の左辺のf(x、y)をfk+1(x、y)として、f(x、y)に関する反復計算を実施し、f(x、y)の収束値を求めることで算出することができる。上記の反復計算によって求まるf(x、y)の収束値は、Bayesの理論に基づく原画像の推定分布に相当する。
The above relationship is considered to hold when the distribution f (x, y) is a true original image distribution. That is, calculating the distribution f (x, y) that satisfies the above expression corresponds to restoration of a deteriorated image.
In the distribution f (x, y) satisfying the above relationship, f (x, y) on the right side of the equation (14) is set to f k (x, y), and f (x, y) on the left side of the equation (14). the f k + 1 (x, y ) as to perform an iterated computations on f k (x, y), you can be calculated by obtaining a converged value of f k (x, y). The convergence value of f k (x, y) obtained by the above iterative calculation corresponds to the estimated distribution of the original image based on the Bayes theory.

上記では、原画像の分布f(x、y)や劣化画像の分布g(x、y)を正規化した場合について説明したが、実際の反復計算を実施する上では、これらの分布は正規化することなく、そのまま使用することができる。   In the above description, the original image distribution f (x, y) and the deteriorated image distribution g (x, y) have been normalized. However, in the actual iterative calculation, these distributions are normalized. It can be used as it is without.

上記の反復計算においては、反復計算を実施する前に、原画像の最初の推定分布f(x、y)を設定しておく。最初の推定分布f(x、y)としては、任意の分布を設定することができる。一般的には、劣化画像の分布g(x、y)は原画像の分布f(x、y)から大きく異なることはないため、最初の推定分布f(x、y)としては、劣化画像の分布g(x、y)を用いることが好ましい。 In the above iterative calculation, the initial estimated distribution f 0 (x, y) of the original image is set before performing the iterative calculation. An arbitrary distribution can be set as the first estimated distribution f 0 (x, y). In general, the distribution g (x, y) of the deteriorated image does not greatly differ from the distribution f (x, y) of the original image. Therefore, the first estimated distribution f 0 (x, y) is the deteriorated image. It is preferable to use the distribution g (x, y).

式(14)の右辺は、PSFであるh(x、y)をもちいた畳み込み積分を備えている。一般に、光学系の位相特性まで含めてPSFを正確に評価することは困難であり、上記の反復計算を正確な位相特性を含めて実施することは困難である。正確な位相特性を含まないPSFを用いた反復計算は、誤った収束の結果をもたらすため、原画像の正確な復元の妨げとなる。
そこで、PSFの代わりに正確な位相特性を含ませることが容易であるOTFを用いることで、より正確に原画像を復元することが可能となる。また、復元の過程で位相特性を正確に評価するために、原画像の推定分布f(x、y)(k=0,1,2,・・・)を複素関数に拡張し、その実部が画像分布を表現するものとして取扱う。上式の右辺に、フーリエ変換と逆フーリエ変換を用いることで、OTFを用いた形式に変更することができる。フーリエ変換をFT()、逆フーリエ変換をFT−1()で表現すると、式(14)は以下で表現される。
The right side of Expression (14) includes a convolution integral using h (x, y) which is PSF. In general, it is difficult to accurately evaluate the PSF including the phase characteristics of the optical system, and it is difficult to perform the above iterative calculation including the accurate phase characteristics. An iterative calculation using PSF that does not include an accurate phase characteristic results in erroneous convergence, thus preventing accurate restoration of the original image.
Therefore, it is possible to restore the original image more accurately by using OTF that can easily include accurate phase characteristics instead of PSF. Further, in order to accurately evaluate the phase characteristics in the process of restoration, the estimated distribution f k (x, y) (k = 0, 1, 2,...) Of the original image is expanded to a complex function, and its real part Are treated as expressing the image distribution. By using the Fourier transform and the inverse Fourier transform on the right side of the above equation, it can be changed to a format using OTF. When the Fourier transform is expressed by FT () and the inverse Fourier transform is expressed by FT −1 (), Expression (14) is expressed as follows.

上記の反復計算を、fが収束するまで繰り返し実施することによって、原画像を推定することができる。fが収束したか否かの判定は、例えば反復計算の回数を予め設定しておいて、反復計算の回数によって判定してもよいし、fとfk+1の差分を算出して、算出される差分の絶対値の総和があるしきい値以下となるか否かで判断してもよい。 By repeatedly performing the above iterative calculation until f k converges, the original image can be estimated. determining whether f k has converged, for example, been set the number of iterations in advance, it may be determined by the number of times of iterative calculation, and calculating a difference between f k and f k + 1, calculated It may be determined whether or not the sum of the absolute values of the differences to be obtained is equal to or less than a threshold value.

上記した原理を用いる復元方法は、以下に示す工程を順次実施していくことで実現される。以下では繰り返し計算によって推定される原画像の分布をf(k=0、1、・・・)とする。原画像の推定分布fは、復元の過程で位相に関する特性を正確に評価するために、複素関数として扱う。
まず伝達系の特性に基づいて、OTFであるH(s、t)を特定する。
次に原画像の最初の推定分布として、f(x、y)の実部をg(x、y)として、f(x、y)の虚部を0とする。
次に以下に示す演算を、f(x、y)が収束するまで繰り返し実施する。ここでFT()は二次元のフーリエ変換を表し、FT−1()は二次元の逆フーリエ変換を表す。またH(s、t)は、H(s、t)の反転関数であり、H(s、t)=H(−s、−t)である。
The restoration method using the above principle is realized by sequentially performing the following steps. In the following, it is assumed that the distribution of the original image estimated by repeated calculation is f k (k = 0, 1,...). The estimated distribution f k of the original image is treated as a complex function in order to accurately evaluate the phase-related characteristics during the restoration process.
First, H (s, t), which is an OTF, is specified based on the characteristics of the transmission system.
Next, as the first estimated distribution of the original image, the real part of f 0 (x, y) is set to g (x, y), and the imaginary part of f 0 (x, y) is set to 0.
Next, the following calculation is repeatedly performed until f k (x, y) converges. Here, FT () represents a two-dimensional Fourier transform, and FT −1 () represents a two-dimensional inverse Fourier transform. H # (s, t) is an inversion function of H (s, t), and H # (s, t) = H (-s, -t).

上記の反復計算を繰返し実施し、最終的な原画像の推定分布fを得る。最終的に得られる原画像の推定分布f(x、y)の実部が、原画像の復元画像f(x、y)に相当する。 The above iterative calculation is repeatedly performed to obtain a final estimated distribution fk of the original image. The real part of the estimated distribution f k (x, y) of the original image finally obtained corresponds to the restored image f (x, y) of the original image.

上記した処理を行うことで、劣化画像分布とOTF分布が既知であれば、未知である原画像分布を復元することができる。上記と同様の原理によって、OTF分布が未知である場合に、劣化画像分布と原画像分布が既知であれば、OTF分布を復元することが可能となる。   By performing the above processing, if the deteriorated image distribution and the OTF distribution are known, the unknown original image distribution can be restored. Based on the same principle as described above, when the OTF distribution is unknown, the OTF distribution can be restored if the deteriorated image distribution and the original image distribution are known.

式(12)において、x−xを新たにx’とし、y−yを新たにy’とすると、次式が得られる。 In the equation (12), when x 2 −x is newly set as x ′ and y 2 −y is newly set as y ′, the following equation is obtained.

上式の両辺にP(A(x、y))を乗じると、次式が得られる。 When both sides of the above formula are multiplied by P (A (x 2 , y 2 )), the following formula is obtained.

上式の左辺は、Bayesの理論に基づくと、P(A(x、y)|V(x−x’、y−y’))×P(V(x−x’、y−y’))に等しいため、次式となる。 The left side of the above formula is P (A (x 2 , y 2 ) | V (x 2 −x ′, y 2 −y ′)) × P (V (x 2 −x ′, y 2 −y ′)), the following equation is obtained.

上式に、式(8)、式(9)および式(10)を代入すると、次式が得られる。   Substituting Equation (8), Equation (9), and Equation (10) into the above equation yields the following equation:

上式の両辺を、(x、y)に関して積分すると、次式が得られる。 When both sides of the above equation are integrated with respect to (x 2 , y 2 ), the following equation is obtained.

上式左辺の積分は1に等しいため、結局、Bayesの理論に基づくと、以下の関係が成立する。   Since the integral on the left side of the above equation is equal to 1, the following relationship is established based on Bayes' theory.

上式の関係を満たすh(x、y)が算出されると、算出されたh(x、y)をフーリエ変換することによって、OTF分布H(s、t)を推定することができる。   When h (x, y) satisfying the relationship of the above equation is calculated, the OTF distribution H (s, t) can be estimated by Fourier transforming the calculated h (x, y).

本発明に係る方法では、式(14)の右辺のh(x、y)をh(x、y)とし、式(24)の左辺のh(x、y)をhk+1(x、y)として、h(x、y)に関する反復計算を実施し、h(x、y)の収束値を求める。この反復計算は、次式で表される。 In the method according to the present invention, h (x, y) on the right side of Expression (14) is set to h k (x, y), and h (x, y) on the left side of Expression (24) is set to h k + 1 (x, y). ) as to perform an iterated computations on h k (x, y), obtaining the convergence value of h k (x, y). This iterative calculation is expressed by the following equation.

上記の反復計算によって求まるh(x、y)の収束値をフーリエ変換して、Bayesの理論に基づくOTFの推定分布H(x、y)を得ることができる。この関係は次式で表される。 The convergence value of h k (x, y) obtained by the above iterative calculation can be Fourier transformed to obtain an estimated distribution H k (x, y) of OTF based on Bayes' theory. This relationship is expressed by the following equation.

上記した原理を用いるOTFの推定方法は、以下に示す工程を順次実施していくことで実現される。以下では繰り返し計算によって推定されるPSFの分布をh(k=0、1、・・・)とする。PSFの推定分布hは、反復計算の過程で位相に関する特性を正確に評価するために、複素関数として扱う。
まず劣化画像の分布g(x、y)と、原画像の分布f(x、y)を特定する。本発明の方法では、g(x、y)の実部を劣化画像における照度の分布として、g(x、y)の虚部を0とする。またf(x、y)の実部を原画像における照度の分布として、f(x、y)の虚部を0とする。
次に原画像の分布f(x、y)をフーリエ変換して、原画像の分布のスペクトル分布F(s、t)を算出する。
次に、PSFの最初の推定分布h(x、y)を特定する。PSFの最初の推定分布h(x、y)は、どのような分布としてもよい。例えば、PSFの最初の推定分布h(x、y)は、実部を1として、虚部を0とする。
次に以下に示す演算を、h(x、y)が収束するまで繰り返し実施する。ここでFT()は二次元のフーリエ変換を表し、FT−1()は二次元の逆フーリエ変換を表す。またF(s、t)は、F(s、t)の反転関数であり、F(s、t)=F(−s、−t)である。
The OTF estimation method using the above principle is realized by sequentially performing the following steps. In the following, it is assumed that the PSF distribution estimated by repeated calculation is h k (k = 0, 1,...). The estimated distribution h k of the PSF is treated as a complex function in order to accurately evaluate the characteristics regarding the phase in the process of iterative calculation.
First, a degraded image distribution g (x, y) and an original image distribution f (x, y) are specified. In the method of the present invention, the real part of g (x, y) is set as the illuminance distribution in the deteriorated image, and the imaginary part of g (x, y) is set to 0. In addition, the real part of f (x, y) is set as the illuminance distribution in the original image, and the imaginary part of f (x, y) is set to 0.
Next, the original image distribution f (x, y) is Fourier-transformed to calculate the spectral distribution F (s, t) of the original image distribution.
Next, the first estimated distribution h 0 (x, y) of the PSF is specified. The initial estimated distribution h 0 (x, y) of the PSF may be any distribution. For example, the first estimated distribution h 0 (x, y) of the PSF has a real part as 1 and an imaginary part as 0.
Next, the following calculation is repeatedly performed until h k (x, y) converges. Here, FT () represents a two-dimensional Fourier transform, and FT −1 () represents a two-dimensional inverse Fourier transform. F # (s, t) is an inversion function of F (s, t), and F # (s, t) = F (−s, −t).

(x、y)の収束の判定は、例えば反復計算の回数が予め定められた回数に到達したか否かを基準に判別してもよいし、h(x、y)とhk+1(x、y)の差分の分布を算出して、その差分の絶対値が全ての(x、y)に対してあるしきい値以下となるか否かを基準に判別してもよいし、fとfk+1の差分を算出して、算出される差分の絶対値を(x、y)に関して積分した値があるしきい値以下となるか否かで判断してもよい。
(x、y)が収束したら、それをフーリエ変換して、OTFの推定分布H(s、t)を算出する。
The determination of the convergence of h k (x, y) may be made based on, for example, whether or not the number of iterations has reached a predetermined number, or h k (x, y) and h k + 1. A difference distribution of (x, y) may be calculated, and a determination may be made based on whether the absolute value of the difference is equal to or less than a certain threshold value for all (x, y), The difference between f k and f k + 1 may be calculated, and the absolute value of the calculated difference may be determined based on whether or not the value obtained by integrating (x, y) is less than or equal to a certain threshold value.
When h k (x, y) converges, it is Fourier transformed to calculate an estimated distribution H k (s, t) of OTF.

上記の方法を用いることによって、伝達系のOTFを好適に推定することができる。本発明の方法を用いる場合、原画像分布が特定の周波数帯を含まない場合であっても、全ての周波数帯に対するOTFを推定することができる。   By using the above method, the OTF of the transmission system can be estimated appropriately. When the method of the present invention is used, OTFs for all frequency bands can be estimated even when the original image distribution does not include a specific frequency band.

上記したように、劣化画像とOTFとが既知であれば原画像を復元することが可能であり、劣化画像と原画像が既知であればOTFを推定することが可能である。
これらを組み合わせることによって、劣化画像のみに基づいて、OTFを推定し、原画像を復元することが可能となる。
すなわち、原画像とPSFのそれぞれについて、適当な分布を仮定しておき、上記したPSFの推定(すなわち、OTFの推定)と原画像の推定とを交互に繰返し実施していくことによって、原画像を復元する。
OTFに関しては、劣化画像の分布と、原画像の推定分布を用いて、Bayesの理論に基づく計算によって、より改善された推定分布を得ることができる。OTFの推定に用いる原画像の推定分布が、真の原画像の分布に近いほど、真のOTFの分布に近い推定分布を得ることができる。
原画像に関しては、劣化画像の分布と、OTFの推定分布を用いて、Bayesの理論に基づく計算によって、より改善された推定分布を得ることができる。原画像の推定に用いるOTFの推定分布が、真のOTFの分布に近いほど、真の原画像の分布に近い推定分布を得ることができる。
従って、上記したOTFの推定と原画像の推定を交互に繰返し実施していくことによって、原画像の推定分布はより真の原画像の分布に近づいていき、OTFの推定分布はより真のOTFの分布に近づいていき、結果として良好に復元された原画像と良好に推定されたOTFの双方を得ることができる。
As described above, if the degraded image and the OTF are known, the original image can be restored, and if the degraded image and the original image are known, the OTF can be estimated.
By combining these, it is possible to estimate the OTF based on only the degraded image and restore the original image.
That is, an appropriate distribution is assumed for each of the original image and the PSF, and the above-described PSF estimation (that is, OTF estimation) and original image estimation are alternately performed repeatedly, thereby obtaining the original image. To restore.
With respect to OTF, a more improved estimated distribution can be obtained by calculation based on Bayes's theory using the distribution of the degraded image and the estimated distribution of the original image. As the estimated distribution of the original image used for OTF estimation is closer to the true original image distribution, an estimated distribution closer to the true OTF distribution can be obtained.
With respect to the original image, a further improved estimated distribution can be obtained by calculation based on Bayes's theory using the distribution of the degraded image and the estimated distribution of OTF. As the estimated distribution of the OTF used for estimating the original image is closer to the true OTF distribution, an estimated distribution closer to the true original image distribution can be obtained.
Accordingly, by alternately and repeatedly performing the above-described OTF estimation and original image estimation, the estimated distribution of the original image approaches the distribution of the true original image, and the estimated distribution of the OTF becomes more true OTF. As a result, it is possible to obtain both a well-reconstructed original image and a well-estimated OTF.

本発明の装置では、以下の工程を順に実施していくことによって、劣化画像のみから原画像を復元することができる。
まず原画像の最初の推定分布と、PSFの最初の推定分布を設定する。原画像の最初の推定分布は、どのような分布を用いてもよい。一般に、劣化画像の分布は原画像の分布から大きく異なることはないため、原画像の最初の推定分布としては劣化画像の分布を用いることが好ましい。PSFの最初の推定分布は、どのような分布を用いてもよい。
次に、式(27)〜(29)の計算を実施して、より改善されたPSFの推定分布h(s、t)を取得して、得られたh(s、t)をフーリエ変換してOTFの推定分布H(s、t)を取得する。上記の推定を実施することによって、より真のOTF分布に近いOTFの推定分布を得ることができる。
次に、式(16)〜(18)の計算を実施して、より改善された原画像の推定分布f(x、y)を取得する。上記の推定を実施することによって、より真の原画像分布に近い原画像の推定分布を得ることができる。
上記したOTFの推定と原画像の推定を、交互に繰返し実施していくことによって、推定される原画像の分布は真の原画像の分布に近づいていき、推定されるOTFの分布は真のOTFの分布に近づいていく。従って、上記の反復計算を実施することによって、原画像を復元することが可能となる。
In the apparatus of the present invention, the original image can be restored only from the degraded image by sequentially performing the following steps.
First, the first estimated distribution of the original image and the first estimated distribution of the PSF are set. Any distribution may be used as the initial estimated distribution of the original image. In general, since the distribution of the deteriorated image does not differ greatly from the distribution of the original image, it is preferable to use the distribution of the deteriorated image as the initial estimated distribution of the original image. Any distribution may be used as the initial estimated distribution of the PSF.
Next, calculation of Expressions (27) to (29) is performed to obtain an improved PSF estimated distribution h k (s, t), and the obtained h k (s, t) is Fourier transformed. The OTF estimated distribution H k (s, t) is obtained by conversion. By performing the above estimation, an estimated distribution of OTF closer to the true OTF distribution can be obtained.
Next, calculations of Expressions (16) to (18) are performed to obtain a further improved estimated distribution f k (x, y) of the original image. By performing the above estimation, an estimated distribution of the original image closer to the true original image distribution can be obtained.
By alternately and repeatedly performing the above OTF estimation and original image estimation, the estimated original image distribution approaches the true original image distribution, and the estimated OTF distribution is true. It approaches the distribution of OTF. Therefore, the original image can be restored by performing the above iterative calculation.

上記した画像の復元処理を撮像面に形成される像に対して行うことで、画像データ取得手段で取得される画像がぼけてしまっていても、その画像をぼけのない画像に復元することができる。撮像面に形成される像を、細部まで鮮明に復元することができる。これによって、微細な試料を格子像の乱れとして可視化し、細部まで詳細に観察することができる。   By performing the above-described image restoration process on the image formed on the imaging surface, even if the image acquired by the image data acquisition unit is blurred, the image can be restored to a non-blurred image. it can. The image formed on the imaging surface can be restored to details clearly. As a result, a fine sample can be visualized as a disturbance of the lattice image, and details can be observed in detail.

上記した可視化装置においては、載置板は光を透過する特性が格子状に変化しているものであれば、どのようなものを用いてもよい。例えば光透過部と光遮蔽部から形成され、光遮蔽部が格子状に分布し、その格子の目の部分に光透過部が分布した、一般的なフォトマスクを用いてもよい。あるいは、透過する光の位相遅れ特性が格子状に変化する、いわゆる位相シフトマスクを用いてもよい。
また、格子の形状は四角形に限らず、三角形格子や、六角形格子であってもよい。
本発明に用いる載置板の格子のサイズは、試料を可視化する際に、所望のサイズでの特徴を可視化できるように、調整することができる。本発明の原理によれば、自然に存在する結晶格子を載置板として用いることも可能と考えられる。この場合は数オングストロームから数nm程度の格子間隔であるから、同程度に微細な試料についても可視化することが可能と考えられる。
In the above-described visualization device, any material may be used as the mounting plate as long as the property of transmitting light changes in a lattice shape. For example, a general photomask formed of a light transmitting portion and a light shielding portion, in which the light shielding portions are distributed in a lattice shape, and the light transmitting portions are distributed in the eyes of the lattice may be used. Alternatively, a so-called phase shift mask in which the phase delay characteristic of transmitted light changes in a lattice shape may be used.
Further, the shape of the lattice is not limited to a quadrangle, and may be a triangular lattice or a hexagonal lattice.
The size of the grid of the mounting plate used in the present invention can be adjusted so that characteristics at a desired size can be visualized when the sample is visualized. According to the principle of the present invention, it is considered possible to use a naturally existing crystal lattice as a mounting plate. In this case, since the lattice spacing is from several angstroms to several nanometers, it is considered possible to visualize even the same minute sample.

上記の可視化装置では、前記光源は載置板に近接する点光源であって、前記撮像面は、載置板の光透過特性の分布に応じたフーリエ面に位置することが好ましい。   In the above-described visualization apparatus, it is preferable that the light source is a point light source close to a mounting plate, and the imaging surface is located on a Fourier plane corresponding to a distribution of light transmission characteristics of the mounting plate.

光源から載置板へ照射された光は、載置板で回折し、光源から見て載置板の後側に載置板の光透過特性の分布と相似な格子の像の列を形成する。このようにして形成される像はフーリエイメージと呼ばれる。フーリエイメージは、載置面から距離zだけ離れた面に形成される。距離zは次式で計算される。   The light emitted from the light source to the mounting plate is diffracted by the mounting plate, and forms a lattice image array similar to the distribution of light transmission characteristics of the mounting plate on the rear side of the mounting plate as viewed from the light source. . The image formed in this way is called a Fourier image. The Fourier image is formed on a surface separated from the placement surface by a distance z. The distance z is calculated by the following equation.

ここで、aは光源から載置面までの距離であり、zは載置面から後側への距離である。λは照射される光の波長である。nは任意の自然数である。dは載置板の光透過特性の分布における格子の繰返し周期である。本明細書では、フーリエイメージが形成される面(すなわち、載置面と平行であって、格子からの距離がzである面)のことを、フーリエ面と言う。載置板の光透過特性の分布に応じたフーリエ面は、任意の自然数nに対応して、無数に存在する。   Here, a is the distance from the light source to the placement surface, and z is the distance from the placement surface to the rear side. λ is the wavelength of the irradiated light. n is an arbitrary natural number. d is the repetition period of the grating in the distribution of the light transmission characteristics of the mounting plate. In this specification, a plane on which a Fourier image is formed (that is, a plane that is parallel to the mounting surface and has a distance z from the lattice) is referred to as a Fourier plane. There are an infinite number of Fourier planes corresponding to the distribution of the light transmission characteristics of the mounting plate, corresponding to an arbitrary natural number n.

光源が点光源である場合、フーリエイメージとして、載置板の光透過特性の分布における格子と相似な形状の像が形成される。載置板の格子に対する形成される像の倍率は、以下で与えられる。   When the light source is a point light source, an image having a shape similar to a lattice in the distribution of light transmission characteristics of the mounting plate is formed as a Fourier image. The magnification of the image formed relative to the grid of the mounting plate is given below.

従って上記の可視化装置によれば、レンズを用いることなく、載置板の格子を所望の倍率に拡大した画像を得ることができる。試料が載置されたことによって、格子の像が乱れている場合には、その乱れを拡大して観察することができる。しかしながら、載置板の格子は有限の大きさを備えており、完全なフーリエイメージを得ることはできない。画像データ取得手段の撮像面に実際に形成される像は、高次の波長成分が失われた像である。また、上記したフーリエ面と画像データ取得手段の撮像面を正確に一致させることは困難であり、わずかに位置がずれた場合にも形成される像はぼけてしまう。すなわち通常は拡大された像の細部まで鮮明に可視化することができない。しかしながら、このようにして得られた画像に、すでに詳述した画像復元処理を施すことで、微細な格子の像に存在する乱れを可視化することができる。微細な試料の特徴を好適に可視化することが可能となる。
この可視化装置によれば、レンズを用いることなく試料の特徴を拡大して可視化することが可能である。このような可視化装置は簡素な構成で実現することが可能であり、安価に製作することができる。
Therefore, according to the above-described visualization apparatus, an image obtained by enlarging the grid of the mounting plate to a desired magnification can be obtained without using a lens. If the lattice image is disturbed due to the sample being placed, the disturbance can be magnified and observed. However, the grid of the mounting plate has a finite size, and a complete Fourier image cannot be obtained. The image actually formed on the imaging surface of the image data acquisition unit is an image in which higher-order wavelength components are lost. Further, it is difficult to accurately match the Fourier plane and the imaging plane of the image data acquisition unit, and the formed image is blurred even when the position is slightly shifted. That is, it is usually impossible to clearly visualize the details of the enlarged image. However, by performing the image restoration process described in detail on the image obtained in this way, it is possible to visualize the disturbance present in the fine lattice image. It is possible to suitably visualize the characteristics of a fine sample.
According to this visualization apparatus, it is possible to enlarge and visualize the characteristics of the sample without using a lens. Such a visualization apparatus can be realized with a simple configuration and can be manufactured at low cost.

上記の可視化装置は、試料画像検出装置をさらに備え、その試料画像検出装置は、載置板に試料を載置した状態で取得された画像データから復元された画像データと、載置板に試料を載置していない状態で取得された画像データから復元された画像データの差異を検出することが望ましい。   The visualization device further includes a sample image detection device, and the sample image detection device includes image data restored from image data acquired in a state where the sample is placed on the placement plate, and a sample on the placement plate. It is desirable to detect the difference in the image data restored from the image data acquired in a state where no image is placed.

試料を載置した状態で取得される画像データは、載置板の光透過特性の分布と、載置面に載置された試料の光透過特性に起因して、乱れのある格子の像を備えている。一方で、試料を載置していない状態で取得される画像データは、載置板の光透過特性の分布に起因して、乱れのない格子の像を備えている。従って、前者の画像データから復元された画像データと後者の画像データから復元された画像データの差分を算出することで、画像データから載置板の格子と相似な像を除去して、試料の特徴のみを可視化することができる。   The image data acquired with the sample placed is an image of a distorted lattice due to the distribution of the light transmission characteristics of the placement plate and the light transmission characteristics of the sample placed on the placement surface. I have. On the other hand, the image data acquired in a state where the sample is not placed has a lattice image without any disturbance due to the distribution of the light transmission characteristics of the placement plate. Therefore, by calculating the difference between the image data restored from the former image data and the image data restored from the latter image data, an image similar to the grid of the mounting plate is removed from the image data, and the sample Only features can be visualized.

あるいは、上記した可視化装置では、載置板で回折された光を前記撮像面に結像するレンズをさらに備え、前記光源は、載置面に対して偏斜した軸を光軸とする光を照射し、前記レンズは、載置板で回折された高次光を前記撮像面に結像することが好ましい。   Alternatively, the above-described visualization device further includes a lens that forms an image on the imaging surface of light diffracted by the mounting plate, and the light source emits light having an optical axis as an axis that is oblique to the mounting surface. It is preferable that the lens forms an image of the higher-order light irradiated and diffracted by the mounting plate on the imaging surface.

載置板に光を照射すると、照射された光は回折されて、波長成分ごとに異なる方向へ分光される。予め光源の光軸を偏斜させておくことで、回折によって生じる高次光のみをレンズに入射させ、撮像面に結像させることができる。載置面に試料が載置され、形成される格子の像に乱れが存在する場合、その乱れに対応する波長の高次光をレンズに入射させ、撮像面に結像することで、格子の像に乱れが存在する位置を強調して可視化することができる。高次光成分は波長の短い光であり、微細な部位の情報を含んでいる。従って、レンズによって拡大した場合であっても、細部まで鮮明に可視化することができる。このようにして撮像面に形成された像に、さらに上述した画像復元の処理を施すことによって、格子の像の乱れが強調された鮮明な画像を取得することができる。従って載置面に載置された試料の特徴を鮮明に可視化することができる。試料が極めて微細なものであって、撮像面に形成される像における格子の像の乱れが極めて微細なものであっても、その乱れが存在する部位を強調して鮮明に可視化することができる。   When the mounting plate is irradiated with light, the irradiated light is diffracted and dispersed in different directions for each wavelength component. By declining the optical axis of the light source in advance, only high-order light generated by diffraction can enter the lens and form an image on the imaging surface. When a sample is placed on the placement surface and there is a disturbance in the formed grating image, high-order light having a wavelength corresponding to the disturbance is incident on the lens and imaged on the imaging surface. The position where the disturbance exists can be emphasized and visualized. The high-order light component is light having a short wavelength and includes information on a minute part. Therefore, even when enlarged by a lens, details can be clearly visualized. By performing the above-described image restoration processing on the image formed on the imaging surface in this manner, a clear image in which the disturbance of the lattice image is emphasized can be acquired. Therefore, the characteristics of the sample placed on the placement surface can be clearly visualized. Even if the sample is extremely fine and the lattice image in the image formed on the imaging surface is extremely fine, it is possible to highlight and clearly visualize the site where the disturbance exists. .

上記の可視化装置の原理は、方法として具現化することもできる。
本発明の方法は、微細な試料を可視化する方法である。その方法は、試料を載置可能な載置面を備え載置面に沿って格子状に変化する光透過特性の分布を備える載置板に試料を載置する工程と、載置板に光を照射する工程と、載置板で回折された光が、載置面と略平行な撮像面に形成する像の画像データを取得する工程と、取得した画像データを復元する工程を備えている。
その復元する工程は、
(A3)取得した画像データを劣化画像の分布に変換する工程と、
(B3)原画像の最初の推定分布を特定する工程と、
(C3)伝達系のインパルス応答の最初の推定分布を特定する工程と、
(D3)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、インパルス応答の推定分布を更新する工程と、
(E3)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、原画像の推定分布を更新する工程と、
(F3)上記(D3)と(E3)の工程を交互に繰返す工程と、
(G3)更新された原画像の推定分布を画像データに変換する工程と
を備えている。
その(D3)のインパルス応答の推定分布を更新する工程は、
(D3−1)原画像の推定分布をフーリエ変換して、原画像の推定分布のスペクトル分布を得る工程と、
(D3−2)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して第1の関数を得る工程と、
(D3−3)前記第1の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布を乗じて第2の関数を得る工程と、
(D3−4)前記第2の関数を逆フーリエ変換して第3の関数を得る工程と、
(D3−5)前記劣化画像の分布を前記第3の関数で除して第4の関数を得る工程と、
(D3−6)前記第4の関数をフーリエ変換して第5の関数を得る工程と、
(D3−7)前記第5の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布の反転関数を乗じて第6の関数を得る工程と、
(D3−8)前記第6の関数を逆フーリエ変換して第7の関数を得る工程と、
(D3−9)前記インパルス応答の推定分布に前記第7の関数を乗じて、インパルス応答の次の推定分布を得る工程と、
(D3−10)インパルス応答の次の推定分布をインパルス応答の推定分布に置き換える工程
を備えている。
その(E3)の原画像の推定分布を更新する工程は、
(E3−1)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して、伝達系の周波数応答の推定分布を得る工程と、
(E3−2)原画像の推定分布をフーリエ変換して第8の関数を得る工程と、
(E3−3)前記第8の関数に前記周波数応答の推定分布を乗じて第9の関数を得る工程と、
(E3−4)前記第9の関数を逆フーリエ変換して第10の関数を得る工程と、
(E3−5)前記劣化画像の分布を前記第10の関数で除して第11の関数を得る工程と、
(E3−6)前記第11の関数をフーリエ変換して第12の関数を得る工程と、
(E3−7)前記第12の関数に前記周波数応答の推定分布の反転関数を乗じて第13の関数を得る工程と、
(E3−8)前記第13の関数を逆フーリエ変換して第14の関数を得る工程と、
(E3−9)原画像の推定分布に前記第14の関数を乗じて、原画像の次の推定分布を得る工程と、
(E3−10)原画像の次の推定分布を原画像の推定分布に置き換える工程と、
を備えている。
The principle of the visualization device can also be embodied as a method.
The method of the present invention is a method for visualizing a fine sample. The method includes a step of placing a sample on a placement plate having a placement surface on which the sample can be placed and a distribution of light transmission characteristics that change in a lattice pattern along the placement surface, and a light on the placement plate. , A step of acquiring image data of an image formed on an imaging surface substantially parallel to the mounting surface by light diffracted by the mounting plate, and a step of restoring the acquired image data .
The process to restore is
(A3) converting the acquired image data into a distribution of degraded images;
(B3) identifying an initial estimated distribution of the original image;
(C3) identifying an initial estimated distribution of the impulse response of the transmission system;
(D3) updating the estimated distribution of the impulse response based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(E3) updating the estimated distribution of the original image based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(F3) a step of alternately repeating the steps (D3) and (E3),
(G3) converting the updated estimated distribution of the original image into image data.
The step of updating the estimated distribution of the impulse response of (D3) is as follows:
(D3-1) Fourier transforming the estimated distribution of the original image to obtain a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D3-2) obtaining a first function by Fourier-transforming the estimated distribution of the impulse response;
(D3-3) multiplying the first function by a spectral distribution of the estimated distribution of the original image to obtain a second function;
(D3-4) obtaining a third function by performing inverse Fourier transform on the second function;
(D3-5) dividing the degraded image distribution by the third function to obtain a fourth function;
(D3-6) Fourier transform of the fourth function to obtain a fifth function;
(D3-7) obtaining a sixth function by multiplying the fifth function by an inversion function of a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D3-8) obtaining a seventh function by performing an inverse Fourier transform on the sixth function;
(D3-9) multiplying the estimated distribution of the impulse response by the seventh function to obtain a next estimated distribution of the impulse response;
(D3-10) A step of replacing the next estimated distribution of the impulse response with the estimated distribution of the impulse response is provided.
The step of updating the estimated distribution of the original image of (E3) is as follows:
(E3-1) Fourier transforming the estimated distribution of the impulse response to obtain an estimated distribution of the frequency response of the transmission system;
(E3-2) Fourier transform of the estimated distribution of the original image to obtain an eighth function;
(E3-3) multiplying the eighth function by the estimated distribution of the frequency response to obtain a ninth function;
(E3-4) obtaining a tenth function by performing inverse Fourier transform on the ninth function;
(E3-5) dividing the distribution of the deteriorated image by the tenth function to obtain an eleventh function;
(E3-6) Fourier transform of the eleventh function to obtain a twelfth function;
(E3-7) obtaining a thirteenth function by multiplying the twelfth function by an inversion function of the estimated distribution of the frequency response;
(E3-8) obtaining a fourteenth function by performing an inverse Fourier transform on the thirteenth function;
(E3-9) multiplying the estimated distribution of the original image by the fourteenth function to obtain the next estimated distribution of the original image;
(E3-10) replacing the next estimated distribution of the original image with the estimated distribution of the original image;
It has.

上記の可視化装置または方法によれば、格子状の光透過特性を備える載置板を用いて、微細な試料を可視化することができる。この場合、観察の対象とする試料は、格子の像の微細な乱れとして可視化される。本発明の原理を応用することによって、試料に起因して生じる格子の像の乱れを可視化するのみではなく、もともとの格子の形状不整に起因して生じる格子の像の乱れを可視化することもできる。
例えば半導体装置の製造過程においては、規則正しい格子模様を備えるフォトマスクが利用される。このようなフォトマスクにおいて、格子模様にもともと備わっている形状不整を可視化することができれば、フォトマスクの健全性を正確に評価することができる。
According to the above-described visualization apparatus or method, a fine sample can be visualized using a mounting plate having a lattice-like light transmission characteristic. In this case, the sample to be observed is visualized as a fine disturbance of the lattice image. By applying the principle of the present invention, it is possible to visualize not only the disturbance of the lattice image caused by the sample but also the disturbance of the lattice image caused by the irregular shape of the original lattice. .
For example, in the manufacturing process of a semiconductor device, a photomask having a regular lattice pattern is used. In such a photomask, if the irregular shape inherent in the lattice pattern can be visualized, the soundness of the photomask can be accurately evaluated.

本発明の他の1つの装置は、微細な格子の乱れを可視化する装置である。その装置は、格子に光を照射する光源と、格子の面と略平行な撮像面を備えており格子で回折された光が撮像面に形成する像の画像データを取得する画像データ取得手段と、取得した画像データを復元する復元装置を備えている。
その復元装置は、
(A2)取得した画像データを劣化画像の分布に変換する処理と、
(B2)原画像の最初の推定分布を特定する処理と、
(C2)伝達系のインパルス応答の最初の推定分布を特定する処理と、
(D2)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、インパルス応答の推定分布を更新する処理と、
(E2)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、原画像の推定分布を更新する処理と、
(F2)上記(D2)と(E2)の処理を交互に繰返す処理と、
(G2)更新された原画像の推定分布を画像データに変換する処理、
を実施するものである。
その(D2)のインパルス応答の推定分布を更新する処理は、
(D2−1)原画像の推定分布をフーリエ変換して、原画像の推定分布のスペクトル分布を得る処理と、
(D2−2)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して第1の関数を得る処理と、
(D2−3)前記第1の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布を乗じて第2の関数を得る処理と、
(D2−4)前記第2の関数を逆フーリエ変換して第3の関数を得る処理と、
(D2−5)前記劣化画像の分布を前記第3の関数で除して第4の関数を得る処理と、
(D2−6)前記第4の関数をフーリエ変換して第5の関数を得る処理と、
(D2−7)前記第5の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布の反転関数を乗じて第6の関数を得る処理と、
(D2−8)前記第6の関数を逆フーリエ変換して第7の関数を得る処理と、
(D2−9)前記インパルス応答の推定分布に前記第7の関数を乗じて、インパルス応答の次の推定分布を得る処理と、
(D2−10)インパルス応答の次の推定分布をインパルス応答の推定分布に置き換える処理
を備えている。
その(E2)の原画像の推定分布を更新する処理は、
(E2−1)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して、伝達系の周波数応答の推定分布を得る処理と、
(E2−2)原画像の推定分布をフーリエ変換して第8の関数を得る処理と、
(E2−3)前記第8の関数に前記周波数応答の推定分布を乗じて第9の関数を得る処理と、
(E2−4)前記第9の関数を逆フーリエ変換して第10の関数を得る処理と、
(E2−5)前記劣化画像の分布を前記第10の関数で除して第11の関数を得る処理と、
(E2−6)前記第11の関数をフーリエ変換して第12の関数を得る処理と、
(E2−7)前記第12の関数に前記周波数応答の推定分布の反転関数を乗じて第13の関数を得る処理と、
(E2−8)前記第13の関数を逆フーリエ変換して第14の関数を得る処理と、
(E2−9)原画像の推定分布に前記第14の関数を乗じて、原画像の次の推定分布を得る処理と、
(E2−10)原画像の次の推定分布を原画像の推定分布に置き換える処理と、
を備えている。
Another device of the present invention is a device for visualizing fine lattice disturbances. The apparatus includes a light source that irradiates light to a grating, an image data acquisition unit that includes an imaging surface that is substantially parallel to the surface of the grating, and that acquires image data of an image formed on the imaging surface by light diffracted by the grating; And a restoration device for restoring the acquired image data.
The restoration device is
(A2) a process of converting the acquired image data into a distribution of degraded images;
(B2) a process of specifying the initial estimated distribution of the original image;
(C2) a process of specifying an initial estimated distribution of the impulse response of the transmission system;
(D2) processing for updating the estimated distribution of the impulse response based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(E2) processing for updating the estimated distribution of the original image based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(F2) a process of alternately repeating the processes (D2) and (E2);
(G2) processing for converting the estimated distribution of the updated original image into image data;
Is to implement.
The process of updating the estimated distribution of the impulse response of (D2) is as follows:
(D2-1) Fourier transform of the estimated distribution of the original image to obtain a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D2-2) processing for obtaining a first function by Fourier-transforming the estimated distribution of the impulse response;
(D2-3) processing for multiplying the first function by a spectral distribution of the estimated distribution of the original image to obtain a second function;
(D2-4) processing for obtaining a third function by performing inverse Fourier transform on the second function;
(D2-5) processing for dividing the distribution of the degraded image by the third function to obtain a fourth function;
(D2-6) a process of obtaining a fifth function by performing a Fourier transform on the fourth function;
(D2-7) a process of obtaining a sixth function by multiplying the fifth function by an inversion function of a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D2-8) processing for obtaining a seventh function by performing inverse Fourier transform on the sixth function;
(D2-9) Multiplying the estimated distribution of the impulse response by the seventh function to obtain a next estimated distribution of the impulse response;
(D2-10) Processing for replacing the next estimated distribution of the impulse response with the estimated distribution of the impulse response is provided.
The process of updating the estimated distribution of the original image of (E2) is as follows:
(E2-1) processing for obtaining an estimated distribution of the frequency response of the transmission system by performing Fourier transform on the estimated distribution of the impulse response;
(E2-2) processing for obtaining an eighth function by Fourier-transforming the estimated distribution of the original image;
(E2-3) a process of multiplying the eighth function by the estimated distribution of the frequency response to obtain a ninth function;
(E2-4) a process of obtaining a tenth function by performing an inverse Fourier transform on the ninth function;
(E2-5) a process of obtaining the eleventh function by dividing the distribution of the deteriorated image by the tenth function;
(E2-6) a process of obtaining a twelfth function by performing a Fourier transform on the eleventh function;
(E2-7) a process of obtaining a thirteenth function by multiplying the twelfth function by an inversion function of the estimated distribution of the frequency response;
(E2-8) Processing for obtaining a fourteenth function by performing an inverse Fourier transform on the thirteenth function;
(E2-9) processing for multiplying the estimated distribution of the original image by the fourteenth function to obtain the next estimated distribution of the original image;
(E2-10) a process of replacing the next estimated distribution of the original image with the estimated distribution of the original image;
It has.

上記の可視化装置によって格子の乱れを可視化する原理は、既に詳述した微細な試料を可視化する装置における格子の像の乱れを可視化する原理と同様であるため、説明を省略する。
上記の可視化装置によれば、格子模様にもともと備わっている微小な格子の乱れを可視化することができる。例えば格子模様を備えるフォトマスクに適用することで、フォトマスクの健全性を、安価な装置を用いて、迅速且つ正確に評価することができる。
The principle of visualizing the disturbance of the grating by the above-described visualization apparatus is the same as the principle of visualizing the disturbance of the image of the grating in the apparatus for visualizing a fine sample that has already been described in detail.
According to the above-described visualization apparatus, it is possible to visualize a minute lattice disturbance inherent in a lattice pattern. For example, when applied to a photomask having a lattice pattern, the soundness of the photomask can be evaluated quickly and accurately using an inexpensive apparatus.

上記した可視化装置では、前記光源は格子に近接する点光源であって、前記撮像面は、格子のフーリエ面に位置することが好ましい。   In the above-described visualization apparatus, it is preferable that the light source is a point light source close to a lattice, and the imaging surface is located on a Fourier plane of the lattice.

上記した可視化装置では、格子の乱れ検出装置をさらに備え、前記格子の乱れ検出装置は、格子に乱れのある状態で取得された画像データから復元された画像データと、格子に乱れのない状態で取得された画像データから復元された画像データの差異を検出することがさらに好ましい。   The above-described visualization device further includes a lattice disturbance detection device, and the lattice disturbance detection device includes image data restored from image data acquired in a state where the lattice is disturbed, and in a state where the lattice is not disturbed. It is further preferable to detect a difference in the restored image data from the acquired image data.

あるいは上記した可視化装置では、格子で回折された光を前記撮像面に結像するレンズをさらに備え、前記光源は、格子の面に対して偏斜した軸を光軸とする光を照射し、前記レンズは、格子で回折された高次光を前記撮像面に結像することが望ましい。   Alternatively, the visualization device described above further includes a lens that forms an image of light diffracted by a grating on the imaging surface, and the light source irradiates light having an optical axis as an axis oblique to the plane of the grating, It is desirable that the lens forms high-order light diffracted by a grating on the imaging surface.

上記の可視化装置の原理は、方法として具現化することもできる。
本発明の他の1つの方法は、微細な格子の乱れを可視化する方法である。その方法は、格子に光を照射する工程と、格子で回折された光が格子の面と略平行な撮像面に形成する像の画像データを取得する工程と、取得した画像データを復元する工程を備えている。
その復元する工程は、
(A4)取得した画像データを劣化画像の分布に変換する工程と、
(B4)原画像の最初の推定分布を特定する工程と、
(C4)伝達系のインパルス応答の最初の推定分布を特定する工程と、
(D4)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、インパルス応答の推定分布を更新する工程と、
(E4)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、原画像の推定分布を更新する工程と、
(F4)上記(D4)と(E4)の工程を交互に繰返す工程と、
(G4)更新された原画像の推定分布を画像データに変換する工程と
を備えている。
その(D4)のインパルス応答の推定分布を更新する工程は、
(D4−1)原画像の推定分布をフーリエ変換して、原画像の推定分布のスペクトル分布を得る工程と、
(D4−2)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して第1の関数を得る工程と、
(D4−3)前記第1の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布を乗じて第2の関数を得る工程と、
(D4−4)前記第2の関数を逆フーリエ変換して第3の関数を得る工程と、
(D4−5)前記劣化画像の分布を前記第3の関数で除して第4の関数を得る工程と、
(D4−6)前記第4の関数をフーリエ変換して第5の関数を得る工程と、
(D4−7)前記第5の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布の反転関数を乗じて第6の関数を得る工程と、
(D4−8)前記第6の関数を逆フーリエ変換して第7の関数を得る工程と、
(D4−9)前記インパルス応答の推定分布に前記第7の関数を乗じて、インパルス応答の次の推定分布を得る工程と、
(D4−10)インパルス応答の次の推定分布をインパルス応答の推定分布に置き換える工程
を備えている。
その(E4)の原画像の推定分布を更新する工程は、
(E4−1)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して、伝達系の周波数応答の推定分布を得る工程と、
(E4−2)原画像の推定分布をフーリエ変換して第8の関数を得る工程と、
(E4−3)前記第8の関数に前記周波数応答の推定分布を乗じて第9の関数を得る工程と、
(E4−4)前記第9の関数を逆フーリエ変換して第10の関数を得る工程と、
(E4−5)前記劣化画像の分布を前記第10の関数で除して第11の関数を得る工程と、
(E4−6)前記第11の関数をフーリエ変換して第12の関数を得る工程と、
(E4−7)前記第12の関数に前記周波数応答の推定分布の反転関数を乗じて第13の関数を得る工程と、
(E4−8)前記第13の関数を逆フーリエ変換して第14の関数を得る工程と、
(E4−9)原画像の推定分布に前記第14の関数を乗じて、原画像の次の推定分布を得る工程と、
(E4−10)原画像の次の推定分布を原画像の推定分布に置き換える工程と、
を備えている。
The principle of the visualization device can also be embodied as a method.
Another method of the present invention is a method for visualizing fine lattice disturbances. The method includes a step of irradiating light on a grating, a step of acquiring image data of an image formed on an imaging surface in which light diffracted by the grating is substantially parallel to a surface of the grating, and a step of restoring the acquired image data It has.
The process to restore is
(A4) converting the acquired image data into a degraded image distribution;
(B4) identifying an initial estimated distribution of the original image;
(C4) identifying an initial estimated distribution of the impulse response of the transmission system;
(D4) updating the estimated distribution of the impulse response based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(E4) updating the estimated distribution of the original image based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(F4) a step of alternately repeating the steps (D4) and (E4),
(G4) converting the updated estimated distribution of the original image into image data.
The step of updating the estimated distribution of the impulse response of (D4) is as follows:
(D4-1) Fourier transforming the estimated distribution of the original image to obtain a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D4-2) Fourier transforming the estimated distribution of the impulse response to obtain a first function;
(D4-3) obtaining the second function by multiplying the first function by the spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D4-4) a step of performing inverse Fourier transform on the second function to obtain a third function;
(D4-5) dividing the degraded image distribution by the third function to obtain a fourth function;
(D4-6) Fourier transform of the fourth function to obtain a fifth function;
(D4-7) obtaining a sixth function by multiplying the fifth function by an inversion function of a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D4-8) obtaining a seventh function by performing inverse Fourier transform on the sixth function;
(D4-9) multiplying the estimated distribution of the impulse response by the seventh function to obtain a next estimated distribution of the impulse response;
(D4-10) A step of replacing the next estimated distribution of the impulse response with the estimated distribution of the impulse response is provided.
The step of updating the estimated distribution of the original image of (E4) is as follows:
(E4-1) a step of Fourier transforming the estimated distribution of the impulse response to obtain an estimated distribution of the frequency response of the transmission system;
(E4-2) Fourier transform of the estimated distribution of the original image to obtain an eighth function;
(E4-3) obtaining an ninth function by multiplying the eighth function by the estimated distribution of the frequency response;
(E4-4) obtaining a tenth function by performing an inverse Fourier transform on the ninth function;
(E4-5) dividing the degradation image distribution by the tenth function to obtain an eleventh function;
(E4-6) Fourier transform of the eleventh function to obtain a twelfth function;
(E4-7) obtaining a thirteenth function by multiplying the twelfth function by an inversion function of the estimated distribution of the frequency response;
(E4-8) obtaining a fourteenth function by performing an inverse Fourier transform on the thirteenth function;
(E4-9) multiplying the estimated distribution of the original image by the fourteenth function to obtain the next estimated distribution of the original image;
(E4-10) replacing the next estimated distribution of the original image with the estimated distribution of the original image;
It has.

本発明の可視化装置または方法を用いることで、微細な試料の特徴を可視化することができる。例えばペプチド、タンパクを始めとする生体高分子のナノレベルの構造を可視化することができる。さらに可視化された微細な試料の特徴の経時的変化を取得することによって、生体高分子の動態を可視化することもできる。
また本発明の可視化装置または方法によれば、格子模様がもともと備えている微小な形状不整を可視化することができる。例えば半導体デバイスの製造に用いる格子模様を備えたフォトマスクの健全性の検査を高度な正確さで行うことができる。
By using the visualization apparatus or method of the present invention, it is possible to visualize the characteristics of a fine sample. For example, nano-level structures of biopolymers such as peptides and proteins can be visualized. Furthermore, the dynamics of the biopolymer can also be visualized by acquiring changes over time in the characteristics of the visualized fine sample.
Further, according to the visualization apparatus or method of the present invention, it is possible to visualize a minute shape irregularity originally provided in the lattice pattern. For example, the inspection of the soundness of a photomask having a lattice pattern used for manufacturing a semiconductor device can be performed with high accuracy.

以下、本発明を具現化した実施例について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施例)
図面を参照しながら、本実施例の可視化装置102について説明する。
図1は本実施例の可視化装置102の構成を示す概略図である。本実施例の可視化装置102は、試料114を載置可能なプレート112と、光源104と、イメージセンサ106と、復元装置108を備えている。
(First embodiment)
The visualization apparatus 102 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the visualization apparatus 102 of this embodiment. The visualization device 102 according to the present embodiment includes a plate 112 on which a sample 114 can be placed, a light source 104, an image sensor 106, and a restoration device 108.

光源104はコヒーレント光を照射する点光源であって、プレート112へ光を照射する。光源104には、例えば発光ダイオードを用いることができる。   The light source 104 is a point light source that emits coherent light, and irradiates the plate 112 with light. As the light source 104, for example, a light emitting diode can be used.

プレート112は、その上部に試料114を載置可能である。
図2はプレート112を上方から見た場合の拡大図である。プレート112は、照射される光を透過する透過部204と、照射された光を遮蔽する格子状に形成された遮蔽部202を備えている。従って、プレート112は光源104から照射される光に対して、回折格子の役割を果たす。本実施例の可視化装置102では、透過部202の横幅d1および縦幅d3はそれぞれ5nmである。また本実施例の可視化装置102では、遮蔽部204の格子の横幅d2および縦幅d4はそれぞれ5nmである。
The sample 112 can be placed on the plate 112.
FIG. 2 is an enlarged view of the plate 112 as viewed from above. The plate 112 includes a transmission part 204 that transmits the irradiated light and a shielding part 202 formed in a lattice shape that shields the irradiated light. Accordingly, the plate 112 serves as a diffraction grating for the light emitted from the light source 104. In the visualization apparatus 102 of the present embodiment, the horizontal width d1 and the vertical width d3 of the transmission part 202 are each 5 nm. Moreover, in the visualization apparatus 102 of the present embodiment, the horizontal width d2 and the vertical width d4 of the lattice of the shielding unit 204 are each 5 nm.

試料114が、プレート112上に載置されると、プレート112の遮蔽部202の格子模様の乱れとして観察される。この乱れた格子模様を、乱れのない格子模様と比較することによって、プレート112上の試料114の微細な特徴を可視化することができる。また上記した格子模様の乱れの経時的変化を調べることによって、試料114の微細な特徴の変化を観察することができる。
本実施例の可視化装置102では、例えばペプチド、タンパクを始めとする生体高分子を試料114として、その微細な構造を可視化することができる。
When the sample 114 is placed on the plate 112, it is observed as a disorder of the lattice pattern of the shielding portion 202 of the plate 112. By comparing this disordered lattice pattern with an undisturbed lattice pattern, the fine features of the sample 114 on the plate 112 can be visualized. Further, by examining the temporal change in the disturbance of the lattice pattern described above, it is possible to observe the minute feature change of the sample 114.
In the visualization apparatus 102 of the present embodiment, for example, a fine structure can be visualized using a biopolymer such as a peptide or protein as a sample 114.

イメージセンサ106は、プレート112の面に対して平行な撮像面110を備えている。イメージセンサ106は撮像面110に複数の撮像素子を備えており、撮像面110に形成される像を撮像素子を介して認識し、RGBの各色成分の照度の分布を示す電気信号に変換して復元装置108へ送信する。イメージセンサ106はプレート112の面から撮像面110までの間隔を調整可能である。
本実施例の可視化装置102では、1つの撮像素子の寸法を、10μm×10μmとする。
The image sensor 106 includes an imaging surface 110 that is parallel to the surface of the plate 112. The image sensor 106 includes a plurality of imaging devices on the imaging surface 110, recognizes an image formed on the imaging surface 110 through the imaging device, and converts the image signals into electrical signals indicating the illuminance distribution of each color component of RGB. The data is transmitted to the restoration device 108. The image sensor 106 can adjust the distance from the surface of the plate 112 to the imaging surface 110.
In the visualization apparatus 102 of the present embodiment, the size of one image sensor is 10 μm × 10 μm.

復元装置108は、イメージセンサ106から送信されるデータに、復元処理を実施する。復元装置108が実施する復元処理の詳細については後述する。   The restoration device 108 performs restoration processing on the data transmitted from the image sensor 106. Details of the restoration process performed by the restoration device 108 will be described later.

本実施例の可視化装置102の動作を説明する。
光源104から照射された光は、プレート112と試料114によって回折され、一部は散乱し、一部は透過する。
プレート112を透過した光は回折して、プレート112の後側に格子と相似な像の列を形成する。このようにして形成される像はフーリエイメージと呼ばれる。フーリエイメージは以下で特定される位置zに形成される。ただし、aは光源104からプレート112までの距離であり、zはプレート112から後側への距離である。λは照射される光の波長である。nは任意の自然数である。dはプレート112の格子の繰返し周期であり、本実施例の可視化装置102の場合、d=d1+d2=10nmである。
The operation of the visualization apparatus 102 of this embodiment will be described.
The light emitted from the light source 104 is diffracted by the plate 112 and the sample 114, partly scattered and partly transmitted.
The light transmitted through the plate 112 is diffracted to form an image row similar to the grating on the rear side of the plate 112. The image formed in this way is called a Fourier image. The Fourier image is formed at a position z specified below. However, a is the distance from the light source 104 to the plate 112, and z is the distance from the plate 112 to the rear side. λ is the wavelength of the irradiated light. n is an arbitrary natural number. d is the repetition period of the grating of the plate 112, and in the case of the visualization apparatus 102 of the present embodiment, d = d1 + d2 = 10 nm.

プレート112の後方に形成される像は、プレート112の格子と相似な形状となる。形成される格子の像のプレート112の格子に対する倍率は、以下で与えられる。   The image formed behind the plate 112 has a shape similar to the lattice of the plate 112. The magnification of the grating image to be formed relative to the grating of the plate 112 is given below.

従って、イメージセンサ106の撮像面110には、倍率mで拡大されたプレート112と試料114の像が形成される。本実施例の可視化装置102では、光源104からプレート112までの距離をa=10μm、z=999,990μmとする。この場合、倍率m=100,000である。イメージセンサ106の撮像面110には、10万倍の倍率で拡大されたプレート112と試料114の像が形成される。
撮像面110に結像された像は、イメージセンサ106によって読取られ、データとして復元装置108へ送信される。
Therefore, an image of the plate 112 and the sample 114 enlarged at the magnification m is formed on the imaging surface 110 of the image sensor 106. In the visualization apparatus 102 of the present embodiment, the distance from the light source 104 to the plate 112 is set to a = 10 μm and z = 999,990 μm. In this case, the magnification m = 100,000. On the imaging surface 110 of the image sensor 106, an image of the plate 112 and the sample 114 enlarged at a magnification of 100,000 times is formed.
The image formed on the imaging surface 110 is read by the image sensor 106 and transmitted to the restoration device 108 as data.

上記したフーリエイメージを正確に撮像面110上に形成するためには、プレート112と撮像面110の間隔を上記した焦点距離zに正確に一致させなければならない。このような位置の調整は、非常に困難である。多くの場合、プレート112と撮像面110との距離が上記の焦点距離zから微妙にズレてしまう。また、プレート112の格子模様は有限の大きさであるから、完全なフーリエイメージを形成することができない。従って、撮像面110に形成される像は、倍率は拡大しているものの、細部まで完全に再現しておらず、ぼけてしまっている。そのままでは細部を詳細に観察することができない。
本実施例の可視化装置102は、上記した撮像面110で取得される像を、光学系を伝達したことによって劣化した画像として捉え、復元装置108で復元処理を施して、劣化後の画像から細部まで表現された画像を復元する。
In order to accurately form the above-described Fourier image on the imaging surface 110, the distance between the plate 112 and the imaging surface 110 must be exactly matched to the focal length z described above. Such position adjustment is very difficult. In many cases, the distance between the plate 112 and the imaging surface 110 is slightly deviated from the focal length z. Further, since the lattice pattern of the plate 112 has a finite size, a complete Fourier image cannot be formed. Therefore, the image formed on the imaging surface 110 is blurred because the magnification is enlarged but the details are not completely reproduced. The details cannot be observed in detail.
The visualization apparatus 102 according to the present embodiment regards the image acquired on the imaging surface 110 described above as an image that has deteriorated due to the transmission of the optical system, performs restoration processing by the restoration apparatus 108, and performs details from the degraded image. Restore the image expressed up to.

復元装置108はイメージセンサ106から送信された画像データを受信し、その画像データの復元処理を行う。復元装置108は、イメージセンサ106によって得られた画像データを劣化画像として扱い、光学系の特性と原画像の双方が未知であるものとして、劣化画像から原画像への復元処理を行う。
以下では復元装置108が行う復元処理について説明する。
The restoration device 108 receives the image data transmitted from the image sensor 106 and performs restoration processing of the image data. The restoration device 108 treats the image data obtained by the image sensor 106 as a degraded image, and performs restoration processing from the degraded image to the original image, assuming that both the characteristics of the optical system and the original image are unknown.
Hereinafter, the restoration process performed by the restoration device 108 will be described.

図3は復元装置108が行う復元処理のフローチャートを示す。
まずステップS302では、復元装置108に受信された画像データから、RGBそれぞれの色成分の照度の分布gr(x、y)、gg(x、y)、gb(x、y)を特定する。各色成分の照度の分布gr(x、y)、gg(x、y)、gb(x、y)は、各色成分の照度を実数で表現した変数である。本実施例の復元装置108は、上記した各色成分の照度の分布gr(x、y)、gg(x、y)、gb(x、y)のそれぞれについて、ステップS304以降の処理を実施して、画像を復元する。以下では例示として、gr(x、y)の分布を復元する処理を説明する。gg(x、y)、gb(x、y)の復元処理については、gr(x、y)と同様の処理を行うため、説明を省略する。
FIG. 3 shows a flowchart of the restoration process performed by the restoration device 108.
First, in step S302, the illuminance distributions gr (x, y), gg (x, y), and gb (x, y) of RGB color components are specified from the image data received by the restoration device 108. The illuminance distributions gr (x, y), gg (x, y), and gb (x, y) of each color component are variables representing the illuminance of each color component as a real number. The restoration device 108 according to the present exemplary embodiment performs the processing from step S304 onward for each of the illuminance distributions gr (x, y), gg (x, y), and gb (x, y) of each color component described above. , Restore the image. Hereinafter, as an example, processing for restoring the distribution of gr (x, y) will be described. The restoration processing for gg (x, y) and gb (x, y) is the same as that for gr (x, y), and thus the description thereof is omitted.

ステップS304では、劣化画像の分布g(x、y)を特定する。劣化画像の分布g(x、y)は、光の照度の分布を位相特性も含めて記述する複素関数である。本実施例の可視化装置102では、g(x、y)の実部をgr(x、y)の分布と一致させ、g(x、y)の虚部を全て0とする。   In step S304, the distribution g (x, y) of the deteriorated image is specified. The degraded image distribution g (x, y) is a complex function that describes the distribution of the illuminance of light including the phase characteristics. In the visualization apparatus 102 of the present embodiment, the real part of g (x, y) is matched with the distribution of gr (x, y), and all imaginary parts of g (x, y) are set to zero.

ステップS306では、原画像の最初の推定分布f(x、y)を設定する。原画像の最初の推定分布f(x、y)には、任意の分布を設定することができる。本実施例の方法では、原画像の最初の推定分布f(x、y)として、劣化画像の分布g(x、y)を用いる。一般的に、原画像の分布と劣化画像の分布は大きく異ならないと考えられるため、上記のように原画像の最初の推定分布f(x、y)を設定することによって、原画像の復元に伴う反復計算の回数を低減することができる。
またステップS306では、光学系のインパルス応答である、点像分布関数PSFの最初の推定分布h(x、y)を設定する。PSFの最初の推定分布h(x、y)としては、任意の分布を設定することができる。本実施例の方法では、PSFの最初の推定分布h(x、y)として、全ての(x、y)に対して実部が1であり、虚部が0である関数を用いる。
さらにステップS306では、反復計算の繰返し数kを0に設定する。
In step S306, the initial estimated distribution f 0 (x, y) of the original image is set. An arbitrary distribution can be set for the initial estimated distribution f 0 (x, y) of the original image. In the method of the present embodiment, the degraded image distribution g (x, y) is used as the initial estimated distribution f 0 (x, y) of the original image. In general, it is considered that the distribution of the original image and the distribution of the deteriorated image are not significantly different. Therefore, the original image is restored by setting the initial estimated distribution f 0 (x, y) of the original image as described above. It is possible to reduce the number of iterative calculations involved.
In step S306, the first estimated distribution h 0 (x, y) of the point spread function PSF, which is an impulse response of the optical system, is set. An arbitrary distribution can be set as the first estimated distribution h 0 (x, y) of the PSF. In the method of the present embodiment, as the first PSF estimated distribution h 0 (x, y), a function having a real part of 1 and an imaginary part of 0 for all (x, y) is used.
In step S306, the number of iterations k is set to zero.

ステップS308では、反復計算の繰返し数kを1増加させる。   In step S308, the iteration number k of the iterative calculation is increased by one.

ステップS310では、PSFの推定分布h(x、y)を算出して、PSFの推定分布を更新する。この計算については後述する。 In step S310, the PSF estimated distribution h k (x, y) is calculated, and the PSF estimated distribution is updated. This calculation will be described later.

ステップS312では、PSFの推定分布h(x、y)をフーリエ変換して、OTFの推定分布H(s、t)を算出する。 In step S312, the PSF estimated distribution h k (x, y) is Fourier transformed to calculate the OTF estimated distribution H k (s, t).

ステップS314では、原画像の推定分布f(x、y)を算出して、原画像の推定分布を更新する。この計算については後述する。 In step S314, the estimated distribution f k (x, y) of the original image is calculated, and the estimated distribution of the original image is updated. This calculation will be described later.

ステップS316では、ステップS314で更新された原画像の推定分布f(x、y)と、更新される前の原画像の推定分布fk−1との差分を算出し、その差分がすべての(x、y)に対してあるしきい値εを下回るか否かを判断する。前記差分がある(x、y)に対してしきい値ε以上の場合(ステップS316でNOの場合)、原画像の推定分布f(x、y)は未だ収束に達していないと判断して、処理はステップS308へ進み、ステップS308からステップS314までの処理を再度繰返す。前記差分がすべての(x、y)に対してしきい値εを下回る場合(ステップS316でYESの場合)、原画像の推定分布f(x、y)は収束に達したと判断して、処理はステップS318へ進む。 In step S316, the difference between the estimated distribution f k (x, y) of the original image updated in step S314 and the estimated distribution f k−1 of the original image before being updated is calculated. It is determined whether or not (x, y) is below a certain threshold value ε. If the difference is greater than or equal to the threshold ε for (x, y) (NO in step S316), it is determined that the estimated distribution f k (x, y) of the original image has not yet converged. Then, the process proceeds to step S308, and the processes from step S308 to step S314 are repeated again. If the difference is less than the threshold value ε for all (x, y) (YES in step S316), the estimated distribution f k (x, y) of the original image is determined to have converged. The process proceeds to step S318.

ステップS318では、反復計算の結果得られた原画像の推定分布f(x、y)を、復元された原画像の分布f(x、y)に設定する。本実施例の方法では、反復計算の過程で画像を記述する分布を複素関数として扱っているため、上記で設定される原画像の分布f(x、y)は一般に複素関数となる。本実施例の方法では、復元された原画像の分布f(x、y)の実部が、原画像における照度の分布を表す。劣化画像の分布g(x、y)の実部が、画像データのR成分の照度分布gr(x、y)である場合には、復元された原画像の分布f(x、y)の実部が、原画像におけるR成分の照度の分布fr(x、y)を表す。
上記したステップS304からステップS318までの一連の処理によって、R成分の照度分布gr(x、y)から、R成分の照度分布fr(x、y)が復元される。上記した処理をgg(x、y)、gb(x、y)についても実施することによって、照度分布fg(x、y)、fb(x、y)についても復元される。復元されたfr(x、y)、fg(x、y)、fb(x、y)から、画像データを得ることができる。
上記の方法によって復元されたfr(x、y)、fg(x、y)、fb(x、y)は、ディスプレーに表示してもよいし、印刷装置を用いて紙に印刷してもよいし、ハードディスクなどの記憶装置に記憶してもよいし、通信回線を経由して他のコンピュータに送信してもよい。
In step S318, the estimated distribution f k (x, y) of the original image obtained as a result of the iterative calculation is set to the restored distribution f (x, y) of the original image. In the method of the present embodiment, the distribution describing an image in the process of iterative calculation is treated as a complex function, so the distribution f (x, y) of the original image set as described above is generally a complex function. In the method of this embodiment, the real part of the restored original image distribution f (x, y) represents the illuminance distribution in the original image. When the real part of the degraded image distribution g (x, y) is the illuminance distribution gr (x, y) of the R component of the image data, the actual distribution f (x, y) of the restored original image Represents the irradiance distribution fr (x, y) of the R component in the original image.
The R component illuminance distribution fr (x, y) is restored from the R component illuminance distribution gr (x, y) by the series of processes from step S304 to step S318. By performing the above processing for gg (x, y) and gb (x, y), the illuminance distributions fg (x, y) and fb (x, y) are also restored. Image data can be obtained from the restored fr (x, y), fg (x, y), and fb (x, y).
The fr (x, y), fg (x, y), and fb (x, y) restored by the above method may be displayed on a display or printed on paper using a printing device. It may be stored in a storage device such as a hard disk or transmitted to another computer via a communication line.

以下ではステップS310のh(x、y)の推定について詳細に説明する。本実施例の方法では、h(x、y)の推定として、図4のフローチャートに示すステップS402〜S426の工程を実施する。 Hereinafter, estimation of h k (x, y) in step S310 will be described in detail. In the method of the present embodiment, steps S402 to S426 shown in the flowchart of FIG. 4 are performed as h k (x, y) estimation.

ステップS402では、h(x、y)の最初の推定分布h (x、y)を設定する。本実施例の方法では、すでに取得されているhk−1(x、y)を、h(x、y)の最初の推定h (x、y)とする。また、ステップS402では、h(x、y)の推定に係る反復計算の繰返し数mを0に設定する。 In step S402, h k (x, y ) initial estimated distribution h k 0 (x, y) of setting a. In the method of the present embodiment, h k-1 (x, y) that has already been acquired, and initial estimated h k 0 (x, y) of h k (x, y) to. In step S402, the iteration number m of the iteration calculation related to the estimation of h k (x, y) is set to zero.

ステップS404では、原画像のスペクトルの推定分布F(s、t)を設定する。本実施例の方法では、すでに取得されている原画像の推定分布fk−1(x、y)をフーリエ変換して、その結果をF(s、t)とする。 In step S404, an estimated distribution F (s, t) of the spectrum of the original image is set. In the method of this embodiment, the estimated distribution f k-1 (x, y) of the already acquired original image is Fourier transformed, and the result is F (s, t).

ステップS406では、h(x、y)の推定分布h (x、y)をフーリエ変換して、その結果を関数K(s、t)に設定する。関数K(s、t)は、第1の関数に相当する。 In step S406, h k (x, y ) estimated distribution h k m (x, y) of the Fourier transform, the result is set to the function K 1 (s, t). The function K 1 (s, t) corresponds to the first function.

ステップS408では、ステップS406で算出された関数K(s、t)に、ステップS404で算出された原画像のスペクトルの推定分布F(s、t)を乗じて、関数K(s、t)を算出する。関数K(s、t)は、第2の関数に相当する。 In step S408, the function K 1 (s, t) calculated in step S406 is multiplied by the estimated distribution F (s, t) of the spectrum of the original image calculated in step S404 to obtain the function K 2 (s, t ) Is calculated. The function K 2 (s, t) corresponds to the second function.

ステップS410では、ステップS408で算出された関数K(s、t)を逆フーリエ変換して、その結果を関数L(x、y)に設定する。関数L(x、y)は、第3の関数に相当する。 In step S410, the function K 2 (s, t) calculated in step S408 is subjected to inverse Fourier transform, and the result is set as the function L 3 (x, y). The function L 3 (x, y) corresponds to the third function.

ステップS412では、図3のステップS304で特定された劣化画像分布g(x、y)を、図4のステップS410で算出された関数L(x、y)で除して、関数L(x、y)を算出する。関数L(x、y)は、第4の関数に相当する。 In step S412, the degraded image distribution g identified in step S304 in FIG. 3 (x, y), by dividing the functions L 3 calculated in step S410 in FIG. 4 (x, y), the function L 4 ( x, y) is calculated. The function L 4 (x, y) corresponds to the fourth function.

ステップS414では、ステップS412で算出された関数L(x、y)をフーリエ変換して、その結果を関数K(s、t)に設定する。関数K(s、t)は、第5の関数に相当する。 In step S414, the function L 4 (x, y) calculated in step S412 is Fourier transformed, and the result is set to the function K 5 (s, t). The function K 5 (s, t) corresponds to the fifth function.

ステップS416では、ステップS414で算出された関数K(s、t)に、F(s、t)を乗じて、関数K(s、t)を算出する。関数K(s、t)は、第6の関数に相当する。F(s、t)は、ステップS404で算出された原画像のスペクトルの推定分布F(s、t)の反転関数であり、F(s、t)=F(−s、−t)の関係を満たす。 In step S416, the function K 5 (s, t) calculated in step S414 is multiplied by F # (s, t) to calculate the function K 6 (s, t). The function K 6 (s, t) corresponds to the sixth function. F # (s, t) is an inversion function of the estimated distribution F (s, t) of the spectrum of the original image calculated in step S404, and F # (s, t) = F (-s, -t). Satisfy the relationship.

ステップS418では、ステップS416で算出された関数K(s、t)を逆フーリエ変換して、その結果を関数L(x、y)に設定する。関数L(x、y)は、第7の関数に相当する。 In step S418, the function K 6 (s, t) calculated in step S416 is subjected to inverse Fourier transform, and the result is set to the function L 7 (x, y). The function L 7 (x, y) corresponds to the seventh function.

ステップS420では、h(x、y)の推定分布h (x、y)に、ステップS418で設定された関数L(x、y)を乗じて、その結果をh(x、y)の改善された推定分布h m+1(x、y)に設定する。 In step S420, h k (x, y ) estimated distribution h k m (x, y) of the, set function L 7 (x, y) in step S418 is multiplied by, the result h k (x, Set the improved estimated distribution h k m + 1 (x, y) of y).

ステップS422では、h(x、y)の推定のための反復計算の繰返し数mを1増加させる。 In step S422, the number m of iterations for estimating h k (x, y) is incremented by one.

ステップS424では、h(x、y)の推定のための反復計算の繰返し数mが、しきい値以上になったか否かを判断する。本実施例では、h(x、y)の推定のために実施する反復計算の回数を5回としている。繰り返し数mが5未満の場合(ステップS424でNOの場合)、処理はステップS406へ進み、ステップS406からステップS422までの処理を再度実施する。繰り返し数mが5以上の場合(ステップS424でYESの場合)、処理はステップS426へ進む。 In step S424, it is determined whether or not the number m of iterations for estimating h k (x, y) is equal to or greater than a threshold value. In this embodiment, the number of iterative calculations performed for estimating h k (x, y) is five. If the repetition number m is less than 5 (NO in step S424), the process proceeds to step S406, and the processes from step S406 to step S422 are performed again. If the repetition number m is 5 or more (YES in step S424), the process proceeds to step S426.

ステップS426では、上記の反復計算の結果得られる分布h (x、y)を、h(x、y)の推定分布として設定する。
上記の反復計算は、劣化画像分布g(x、y)と、原画像分布fk−1(x、y)から、PSFの分布h(x、y)を推定することに相当する。原画像分布fk−1(x、y)が、真の原画像分布f(x、y)に近いほど、上記の反復計算によって推定されるh(x、y)は、真のPSFの分布h(x、y)に近づく。
In step S426, the distribution h k 5 (x, y) obtained as a result of the above iterative calculation is set as the estimated distribution of h k (x, y).
The above iterative calculation corresponds to estimating the PSF distribution h k (x, y) from the deteriorated image distribution g (x, y) and the original image distribution f k−1 (x, y). The closer the original image distribution f k−1 (x, y) is to the true original image distribution f (x, y), the h k (x, y) estimated by the above iterative calculation is the true PSF. It approaches the distribution h (x, y).

以下では図3のステップS314のf(x、y)の推定について詳細に説明する。本実施例の方法では、f(x、y)の推定として、図5のフローチャートに示すステップS502〜S524の工程を実施する。 Hereinafter, estimation of f k (x, y) in step S314 of FIG. 3 will be described in detail. In the method of the present embodiment, steps S502 to S524 shown in the flowchart of FIG. 5 are performed as the estimation of f k (x, y).

ステップS502では、f(x、y)の最初の推定分布f (x、y)を設定する。本実施例の方法では、既に取得されているfk−1(x、y)を、f(x、y)の最初の推定分布f (x、y)として設定する。また、ステップS502では、f(x、y)の推定のための反復計算の繰返し数nを0に設定する。 In step S502, f k (x, y ) initial estimated distribution f k 0 (x, y) of setting a. In the method of this embodiment, already set acquired by that f k-1 (x, y ) and, f k (x, y) initial estimated distribution f k 0 (x, y) as a. In step S502, the iteration number n for iterative calculation for estimating f k (x, y) is set to zero.

ステップS504では、f(x、y)の推定分布f (x、y)をフーリエ変換して、その結果を関数K(s、t)に設定する。関数K(s、t)は、第1の関数に相当する。 In step S504, f k (x, y ) estimated distribution f k n (x, y) of the Fourier transform, the result is set to the function K 1 (s, t). The function K 1 (s, t) corresponds to the first function.

ステップS506では、ステップS504で算出された関数K(s、t)に、図3のステップS312で算出されたOTFの推定分布H(s、t)を乗じて、関数K(s、t)を算出する。関数K(s、t)は、第2の関数に相当する。 At step S506, the function K 1 (s, t) calculated in step S504, the multiplied by the estimated distribution H k (s, t) of the OTF calculated in the step S312 of FIG. 3, the function K 2 (s, t) is calculated. The function K 2 (s, t) corresponds to the second function.

ステップS508では、ステップS506で算出された関数K(s、t)を逆フーリエ変換して、その結果を関数L(x、y)に設定する。関数L(x、y)は、第3の関数に相当する。 In step S508, the function K 2 (s, t) calculated in step S506 is subjected to inverse Fourier transform, and the result is set as the function L 3 (x, y). The function L 3 (x, y) corresponds to the third function.

ステップS510では、図3のステップS304で特定された劣化画像分布g(x、y)を、図5のステップS508で算出された関数L(x、y)で除して、関数L(x、y)を算出する。関数L(x、y)は、第4の関数に相当する。 At step S510, the degraded image distribution g identified in step S304 in FIG. 3 (x, y), by dividing the functions L 3 calculated in step S508 of FIG. 5 (x, y), the function L 4 ( x, y) is calculated. The function L 4 (x, y) corresponds to the fourth function.

ステップS512では、ステップS510で算出された関数L(x、y)をフーリエ変換して、その結果を関数K(s、t)に設定する。関数K(s、t)は、第5の関数に相当する。 In step S512, the function L 4 (x, y) calculated in step S510 is Fourier-transformed, and the result is set as the function K 5 (s, t). The function K 5 (s, t) corresponds to the fifth function.

ステップS514では、ステップS512で算出された関数K(s、t)に、H (s、t)を乗じて、関数K(s、t)を算出する。H (s、t)は、図3のステップS312で算出されたOTFの推定分布H(s、t)の反転関数であり、H (s、t)=H(−s、−t)の関係を満たす。 In step S514, the function K 5 (s, t) calculated in step S512 is multiplied by H k # (s, t) to calculate a function K 6 (s, t). H k # (s, t) is an inversion function of the estimated distribution H k (s, t) of OTF calculated in step S312 of FIG. 3, and H k # (s, t) = H k (−s , −t).

ステップS516では、ステップS514で算出された関数K(s、t)を逆フーリエ変換して、その結果を関数L(x、y)に設定する。関数L(x、y)は、第7の関数に相当する。 In step S516, the function K 6 (s, t) calculated in step S514 is subjected to inverse Fourier transform, and the result is set to the function L 7 (x, y). The function L 7 (x, y) corresponds to the seventh function.

ステップS518では、f(x、y)の推定分布f (x、y)に、ステップS516で算出された関数L(x、y)を乗じて、f(x、y)の改善された推定分布f n+1(x、y)を算出する。 In step S518, f k (x, y ) estimated distribution f k n (x, y) of the, multiplied by the function L 7 calculated in step S516 (x, y), f k (x, y) of An improved estimated distribution f k n + 1 (x, y) is calculated.

ステップS520では、f(x、y)の推定のための反復計算の繰返し数nを1増加する。 In step S520, the iteration number n of the iteration calculation for estimating f k (x, y) is incremented by one.

ステップS522では、f(x、y)の推定のための反復計算の繰返し数nが、しきい値以上になったか否かを判断する。本実施例では、f(x、y)の推定のために実施する反復計算の回数を5回としている。繰り返し数nが5未満の場合(ステップS522でNOの場合)、処理はステップS504へ進み、ステップS504からステップS520までの処理を再度実施する。繰り返し数nが5以上の場合(ステップS522でYESの場合)、処理はステップS524へ進む。 In step S522, it is determined whether or not the number n of iterations for estimating f k (x, y) is equal to or greater than a threshold value. In this embodiment, the number of iterative calculations performed for estimating f k (x, y) is five. If the number of repetitions n is less than 5 (NO in step S522), the process proceeds to step S504, and the processes from step S504 to step S520 are performed again. If the number of repetitions n is 5 or more (YES in step S522), the process proceeds to step S524.

ステップS524では、上記の反復計算の結果得られる分布f (x、y)を、f(x、y)の推定分布として設定する。
上記の反復計算は、劣化画像分布g(x、y)と、OTF分布H(s、t)とに基づいて、原画像分布f(x、y)を推定することに相当する。OTF分布H(s、t)が、真のOTF分布H(s、t)に近いほど、上記の反復計算によって推定されるf(x、y)は、真の原画像の分布f(x、y)に近づく。
In step S524, the distribution f k 5 (x, y) obtained as a result of the above iterative calculation is set as the estimated distribution of f k (x, y).
The above iterative calculation corresponds to estimating the original image distribution f k (x, y) based on the deteriorated image distribution g (x, y) and the OTF distribution H k (s, t). As the OTF distribution H k (s, t) is closer to the true OTF distribution H (s, t), the f k (x, y) estimated by the above iterative calculation is the true original image distribution f ( approaches x, y).

復元装置108は、試料114をプレート112上に載置した状態で得られる画像データから復元した画像と、試料114をプレート112上に載置していない状態で得られる画像データから復元した画像との差分を算出する。算出された差分の分布は、試料114の存在によって生じている格子の乱れを可視化したものである。この算出された差分の分布は、可視化装置102によってm=100,000倍の倍率に拡大されたものである。この差分の分布を観察することによって、試料114の微細な構造を可視化することができる。   The restoration device 108 includes an image restored from image data obtained with the sample 114 placed on the plate 112, and an image restored from image data obtained without the sample 114 placed on the plate 112. The difference is calculated. The calculated distribution of differences is a visualization of the lattice disturbance caused by the presence of the sample 114. The calculated difference distribution is enlarged by the visualization apparatus 102 to a magnification of m = 100,000 times. By observing this difference distribution, the fine structure of the sample 114 can be visualized.

上記のように可視化された格子の乱れを観察し、経時的な変化を記録していくことで、試料114の変成の様子を知ることができる。例えば、試料114が変成過程のタンパク質である場合、可視化装置102を用いることで、変成過程のタンパク質の微視的な動態を可視化することが可能となる。   By observing the disturbance of the visualized lattice as described above and recording changes over time, it is possible to know the state of transformation of the sample 114. For example, when the sample 114 is a protein in the modification process, it is possible to visualize the microscopic dynamics of the protein in the modification process by using the visualization device 102.

上記の実施例では、反復計算の過程において、先にOTFの推定分布を更新して、次に原画像の推定分布を更新する例を説明した。OTFの推定分布の更新と、原画像の推定分布の更新は、交互に繰返し実施すればよいため、先に原画像の推定分布を更新して、次にOTFの推定分布を更新してもよい。   In the above embodiment, the example in which the estimated distribution of the OTF is updated first and then the estimated distribution of the original image is updated in the process of the iterative calculation. The update of the estimated distribution of the OTF and the update of the estimated distribution of the original image may be performed repeatedly, so the estimated distribution of the original image may be updated first, and then the estimated distribution of the OTF may be updated. .

上記の実施例では、プレート112に載置された試料114を可視化する例を説明したが、同様の構成の装置を用いて、格子状の光透過特性の分布を備えるフォトマスクにおける形状不整を可視化することもできる。   In the above-described embodiment, an example in which the sample 114 placed on the plate 112 is visualized has been described. However, using a device having a similar configuration, shape irregularities in a photomask having a distribution of light transmission characteristics in a lattice shape are visualized. You can also

(第2実施例)
図面を参照しながら、本実施例の可視化装置602について説明する。第1実施例と同様のものについては、同一符号を付して説明を省略する。
可視化装置602は、格子状の光透過模様を備えるマスク612と、光源604と、レンズ614と、イメージセンサ106と、復元装置108を備える。
(Second embodiment)
A visualization apparatus 602 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The visualization device 602 includes a mask 612 having a lattice-like light transmission pattern, a light source 604, a lens 614, an image sensor 106, and a restoration device 108.

図7はマスク612を上方から見た図である。マスク612は、照射される光を透過する透過部802と、照射された光を遮蔽する格子状に形成された遮蔽部804を備えている。従って、マスク612は光源604から照射される光に対して、回折格子の役割を果たす。
マスク612はCCDデバイスを製造する際に使用するフォトマスクであって、エレクトロンビームの照射によって格子模様を形成されている。このように格子模様を形成する場合、折り返し点や繰り返し点において格子に段差を生じることがある。このような段差はフォトマスクの欠陥の一種であって、EBストライピング欠陥またはEB段差欠陥と呼ばれる。本実施例のマスク612では、透過部の幅が9.9μm、遮蔽部の幅が1.1μmの格子模様を備えるフォトマスクであって、縦と横にEB段差808、810を備えている。
FIG. 7 is a view of the mask 612 as seen from above. The mask 612 includes a transmitting portion 802 that transmits the irradiated light and a shielding portion 804 that is formed in a lattice shape that blocks the irradiated light. Accordingly, the mask 612 serves as a diffraction grating for light emitted from the light source 604.
The mask 612 is a photomask used when manufacturing a CCD device, and has a lattice pattern formed by irradiation with an electron beam. When the lattice pattern is formed in this way, a step may be generated in the lattice at the turn-back point or the repetition point. Such a step is a kind of photomask defect and is called an EB striping defect or an EB step defect. The mask 612 of this embodiment is a photomask having a lattice pattern having a transmission portion width of 9.9 μm and a shielding portion width of 1.1 μm, and has EB steps 808 and 810 in the vertical and horizontal directions.

図6の光源604はコヒーレント光を照射する光源である。光源604の光軸LBは、マスク612の面に対して偏斜している。説明を簡略化するために、図6では光源604として単一の光源を示しているが、光源604は複数の光源であってもよい。このような場合、光源604は互いに異なる方向から、マスク612の面に対して同じ偏斜角度で光を照射する。   A light source 604 in FIG. 6 is a light source that emits coherent light. The optical axis LB of the light source 604 is inclined with respect to the surface of the mask 612. In order to simplify the description, a single light source is shown as the light source 604 in FIG. 6, but the light source 604 may be a plurality of light sources. In such a case, the light sources 604 irradiate light with the same oblique angle with respect to the surface of the mask 612 from different directions.

レンズ614はマスク612で回折された高次光をイメージセンサ106の撮像面110に結像する。本実施例の可視化装置602では、レンズ614は撮像面110に形成される像が所望の倍率となるように、その開口数NAを調整されている。またレンズ614は、マスク612で回折された高次光のうち所望の高次光のみが入射するように、位置を調整されている。   The lens 614 forms an image of the high-order light diffracted by the mask 612 on the imaging surface 110 of the image sensor 106. In the visualization device 602 of this embodiment, the numerical aperture NA of the lens 614 is adjusted so that an image formed on the imaging surface 110 has a desired magnification. The position of the lens 614 is adjusted so that only desired high-order light among the high-order light diffracted by the mask 612 is incident.

復元装置108は、イメージセンサ106から送信されるデータに、復元処理を実施する。復元装置108が実施する復元処理は、第1実施例の復元装置108が実施する復元処理と同様であるため、説明を省略する。   The restoration device 108 performs restoration processing on the data transmitted from the image sensor 106. Since the restoration process performed by the restoration apparatus 108 is the same as the restoration process performed by the restoration apparatus 108 of the first embodiment, the description thereof is omitted.

図8を参照しながら、本実施例の可視化装置602の動作について説明する。
光源604はマスク612に対して偏斜した光軸LBに沿って光を照射する。マスク612に照射された光は、マスク612の格子模様で回折され、光源604から見てマスク612の後方に分光する。図8では、照射された光と同じ波長の光をLで、照射された光より高次の波長の光の1次光、2次光、・・・をL、L、・・・・で、−1次光、−2次光、・・・・をL−1、L−2、・・・で表現している。
The operation of the visualization device 602 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The light source 604 irradiates light along the optical axis LB oblique to the mask 612. The light applied to the mask 612 is diffracted by the lattice pattern of the mask 612 and dispersed behind the mask 612 when viewed from the light source 604. In FIG. 8, the light having the same wavelength as the irradiated light is L 0 , and the primary light, the secondary light,... Of the light having a higher order wavelength than the irradiated light is represented by L 1 , L 2 ,. In this figure, −1st order light, −2nd order light,... Are expressed as L −1 , L −2,.

マスク612で回折された光のうち、高次成分のみがレンズ614へ入射する。図8に示す例では、5次成分Lから7次成分Lまでの高次光のみがレンズ614へ入射し、他の成分はレンズ614へ入射しない場合を示している。レンズ614に入射された高次光は、レンズ614で屈折して、イメージセンサ106の撮像面110に所望の倍率で拡大されて結像する。
レンズ614へ入射する高次光は、レンズ614の位置や開口数を変更することによって、調整することができる。例えば19次光のみをレンズ614へ入射し、他の成分はレンズ614へ入射させないこともできる。
Of the light diffracted by the mask 612, only higher-order components enter the lens 614. In the example illustrated in FIG. 8, only high-order light from the fifth-order component L 5 to the seventh-order component L 7 is incident on the lens 614 and the other components are not incident on the lens 614. The high-order light incident on the lens 614 is refracted by the lens 614 and enlarged and imaged on the imaging surface 110 of the image sensor 106 at a desired magnification.
High-order light incident on the lens 614 can be adjusted by changing the position and numerical aperture of the lens 614. For example, only the 19th-order light may be incident on the lens 614 and other components may not be incident on the lens 614.

撮像面110に形成される像は、回折された光のうちの高次光成分のみから構成されている。高次光成分として、マスク612の格子模様における空間周波数よりも短い波長の光をレンズ614へ入射することで、マスク612の格子模様の乱れを強調した像を撮像面110に形成することができる。撮像面110に形成される像は高次光成分のみから構成されており、レンズ614によって拡大して結像させた場合にも、細部まで可視化することができる。
図9は図7に示すマスク612を用いた場合に撮像面110に形成される像906を示す。像906は、マスク612で回折された光のうち19次光のみが入射されるように、レンズ614の位置と開口数を調整した状態で取得されたものである。
像906はぼやけており、マスク612の格子模様はほとんど識別できないが、段差808に対応する位置に線908が、段差810に対応する位置に線910が、強調されて現れていることが分かる。
撮像面110に得られた像906を、光学系を伝達したことによって劣化した画像として捉え、復元処理を施すことによって、このような格子の乱れをさらに鮮明に可視化することができる。
復元装置108はイメージセンサ106から送信される画像データに基づいて、復元処理を実施して、復元された画像データを作成する。復元装置108が実施する復元処理は第1実施例と同様であるから、説明を省略する。
The image formed on the imaging surface 110 is composed only of higher-order light components in the diffracted light. By entering light having a wavelength shorter than the spatial frequency in the lattice pattern of the mask 612 as a high-order light component, an image in which the disturbance of the lattice pattern of the mask 612 is emphasized can be formed on the imaging surface 110. The image formed on the imaging surface 110 is composed only of higher-order light components, and even when the image is enlarged and formed by the lens 614, it is possible to visualize the details.
FIG. 9 shows an image 906 formed on the imaging surface 110 when the mask 612 shown in FIG. 7 is used. The image 906 is acquired with the position of the lens 614 and the numerical aperture adjusted so that only the 19th-order light among the light diffracted by the mask 612 is incident.
Although the image 906 is blurred and the lattice pattern of the mask 612 can hardly be identified, it can be seen that the line 908 appears highlighted at a position corresponding to the step 808 and the line 910 appears at a position corresponding to the step 810.
By capturing the image 906 obtained on the imaging surface 110 as an image that has deteriorated due to transmission through the optical system, and performing restoration processing, it is possible to visualize such disturbance of the lattice more clearly.
The restoration device 108 performs restoration processing based on the image data transmitted from the image sensor 106 and creates restored image data. Since the restoration process performed by the restoration device 108 is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

上記の可視化装置602によれば、マスク612の格子模様に存在する微小な格子の乱れを可視化した映像を得ることができる。極めて微小な欠陥についても、その欠陥が存在する部位を強調して鮮明に可視化することができる。マスク612の健全性を、安価な装置を用いて、迅速且つ正確に評価することができる。   According to the visualization device 602 described above, it is possible to obtain an image that visualizes the disturbance of a minute lattice existing in the lattice pattern of the mask 612. Even a very small defect can be clearly visualized by emphasizing a site where the defect exists. The soundness of the mask 612 can be evaluated quickly and accurately using an inexpensive apparatus.

上記ではマスク612の微小な欠陥を可視化する例を説明したが、マスク612の代わりに、正確な格子状の光透過特性の分布を備えるプレートを用い、同様の構成の装置を用いることで、プレート上に載置された微細な試料の特徴を鮮明に可視化することもできる。   In the above, an example in which a minute defect of the mask 612 is visualized has been described. However, instead of the mask 612, a plate having an accurate grid-like light transmission characteristic distribution is used, and an apparatus having a similar configuration is used. It is also possible to clearly visualize the characteristics of the fine sample placed on the top.

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

図1は可視化装置102の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the visualization apparatus 102. 図2は格子模様を備えるプレート112を上面から見た図である。FIG. 2 is a top view of the plate 112 having a lattice pattern. 図3は復元装置108が実施する処理を説明するフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart for explaining processing performed by the restoration device 108. 図4は復元装置108が実施するOTF分布の推定処理を説明するフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for explaining an OTF distribution estimation process performed by the restoration apparatus 108. 図5は復元装置108が実施する原画像分布の推定処理を説明するフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart for explaining the estimation process of the original image distribution performed by the restoration device 108. 図6は可視化装置602の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the visualization device 602. 図7はマスク612を上面から見た図である。FIG. 7 is a view of the mask 612 as viewed from above. 図8は可視化装置602の原理を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the principle of the visualization device 602. 図9は撮像面110に形成される像906を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an image 906 formed on the imaging surface 110.

符号の説明Explanation of symbols

102・・・可視化装置
104・・・点光源
106・・・イメージセンサ
108・・・復元装置
110・・・撮像面
112・・・プレート
114・・・試料
202・・・遮蔽部
204・・・透過部
602・・・可視化装置
604・・・光源
612・・・マスク
614・・・レンズ
802・・・透過部
804・・・遮蔽部
808、810・・・段
906・・・画像
908、910・・・線
102 ... Visualization device 104 ... Point light source 106 ... Image sensor 108 ... Restoration device 110 ... Imaging surface 112 ... Plate 114 ... Sample 202 ... Shielding unit 204 ... Transmission unit 602 ... Visualization device 604 ... Light source 612 ... Mask 614 ... Lens 802 ... Transmission unit 804 ... Shielding unit 808, 810 ... Stage 906 ... Image 908, 910 ···line

Claims (10)

微細な試料を可視化する装置であって、
試料を載置可能な載置面を備え、載置面に沿って格子状に変化する光透過特性の分布を備える載置板と、
載置板に光を照射する光源と、
載置面と略平行な撮像面を備えており、載置板で回折された光が撮像面に形成する像の画像データを取得する画像データ取得手段と、
取得した画像データを復元する復元装置を備えており、
前記復元装置は、
(A1)取得した画像データを劣化画像の分布に変換する処理と、
(B1)原画像の最初の推定分布を特定する処理と、
(C1)伝達系のインパルス応答の最初の推定分布を特定する処理と、
(D1)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、インパルス応答の推定分布を更新する処理と、
(E1)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、原画像の推定分布を更新する処理と、
(F1)上記(D1)と(E1)の処理を交互に繰返す処理と、
(G1)更新された原画像の推定分布を画像データに変換する処理、
を実施するものであり、
前記(D1)のインパルス応答の推定分布を更新する処理は、
(D1−1)原画像の推定分布をフーリエ変換して、原画像の推定分布のスペクトル分布を得る処理と、
(D1−2)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して第1の関数を得る処理と、
(D1−3)前記第1の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布を乗じて第2の関数を得る処理と、
(D1−4)前記第2の関数を逆フーリエ変換して第3の関数を得る処理と、
(D1−5)前記劣化画像の分布を前記第3の関数で除して第4の関数を得る処理と、
(D1−6)前記第4の関数をフーリエ変換して第5の関数を得る処理と、
(D1−7)前記第5の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布の反転関数を乗じて第6の関数を得る処理と、
(D1−8)前記第6の関数を逆フーリエ変換して第7の関数を得る処理と、
(D1−9)前記インパルス応答の推定分布に前記第7の関数を乗じて、インパルス応答の次の推定分布を得る処理と、
(D1−10)インパルス応答の次の推定分布をインパルス応答の推定分布に置き換える処理
を備えており、
前記(E1)の原画像の推定分布を更新する処理は、
(E1−1)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して、伝達系の周波数応答の推定分布を得る処理と、
(E1−2)原画像の推定分布をフーリエ変換して第8の関数を得る処理と、
(E1−3)前記第8の関数に前記周波数応答の推定分布を乗じて第9の関数を得る処理と、
(E1−4)前記第9の関数を逆フーリエ変換して第10の関数を得る処理と、
(E1−5)前記劣化画像の分布を前記第10の関数で除して第11の関数を得る処理と、
(E1−6)前記第11の関数をフーリエ変換して第12の関数を得る処理と、
(E1−7)前記第12の関数に前記周波数応答の推定分布の反転関数を乗じて第13の関数を得る処理と、
(E1−8)前記第13の関数を逆フーリエ変換して第14の関数を得る処理と、
(E1−9)原画像の推定分布に前記第14の関数を乗じて、原画像の次の推定分布を得る処理と、
(E1−10)原画像の次の推定分布を原画像の推定分布に置き換える処理と、
を備えている、
ことを特徴とする可視化装置。
An apparatus for visualizing a minute sample,
A mounting plate having a mounting surface on which a sample can be mounted, and a distribution of light transmission characteristics that change in a lattice shape along the mounting surface;
A light source for irradiating the mounting plate with light;
An image data acquisition means comprising an imaging surface substantially parallel to the mounting surface, and acquiring image data of an image formed on the imaging surface by the light diffracted by the mounting plate;
It has a restoration device that restores the acquired image data.
The restoration device
(A1) processing for converting acquired image data into a distribution of degraded images;
(B1) a process of specifying the initial estimated distribution of the original image;
(C1) a process of specifying an initial estimated distribution of the impulse response of the transmission system;
(D1) updating the estimated distribution of the impulse response based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(E1) processing for updating the estimated distribution of the original image based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(F1) A process of alternately repeating the processes (D1) and (E1),
(G1) a process of converting the estimated distribution of the updated original image into image data;
Is to implement
The process of updating the estimated distribution of the impulse response of (D1) is as follows:
(D1-1) a process of obtaining a spectral distribution of the estimated distribution of the original image by performing Fourier transform on the estimated distribution of the original image;
(D1-2) a process of obtaining a first function by performing Fourier transform on the estimated distribution of the impulse response;
(D1-3) a process of obtaining a second function by multiplying the first function by a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D1-4) processing for obtaining a third function by performing inverse Fourier transform on the second function;
(D1-5) a process of dividing the degraded image distribution by the third function to obtain a fourth function;
(D1-6) A process of obtaining a fifth function by performing a Fourier transform on the fourth function;
(D1-7) A process of obtaining a sixth function by multiplying the fifth function by an inversion function of a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D1-8) Processing for obtaining a seventh function by performing inverse Fourier transform on the sixth function;
(D1-9) Multiplying the estimated distribution of the impulse response by the seventh function to obtain a next estimated distribution of the impulse response;
(D1-10) comprising a process of replacing the next estimated distribution of the impulse response with the estimated distribution of the impulse response,
The process of updating the estimated distribution of the original image (E1) is as follows:
(E1-1) processing for obtaining an estimated distribution of the frequency response of the transmission system by Fourier-transforming the estimated distribution of the impulse response;
(E1-2) processing for obtaining an eighth function by performing Fourier transform on the estimated distribution of the original image;
(E1-3) a process of multiplying the eighth function by the estimated distribution of the frequency response to obtain a ninth function;
(E1-4) processing for obtaining a tenth function by performing inverse Fourier transform on the ninth function;
(E1-5) a process of obtaining the eleventh function by dividing the distribution of the deteriorated image by the tenth function;
(E1-6) A process of obtaining a twelfth function by performing a Fourier transform on the eleventh function;
(E1-7) A process of obtaining a thirteenth function by multiplying the twelfth function by an inversion function of the estimated distribution of the frequency response;
(E1-8) Processing for obtaining a fourteenth function by performing an inverse Fourier transform on the thirteenth function;
(E1-9) Multiplying the estimated distribution of the original image by the fourteenth function to obtain the next estimated distribution of the original image;
(E1-10) a process of replacing the next estimated distribution of the original image with the estimated distribution of the original image;
With
Visualization device characterized by that.
前記光源は載置板に近接する点光源であって、
前記撮像面は、載置板の光透過特性の分布に応じたフーリエ面に位置する
ことを特徴とする請求項1の可視化装置。
The light source is a point light source close to the mounting plate,
The visualization apparatus according to claim 1, wherein the imaging surface is located on a Fourier plane corresponding to a distribution of light transmission characteristics of the mounting plate.
試料画像検出装置をさらに備え、
前記試料画像検出装置は、載置板に試料を載置した状態で取得された画像データから復元された画像データと、載置板に試料を載置していない状態で取得された画像データから復元された画像データの差異を検出することを特徴とする請求項2の可視化装置。
A sample image detecting device;
The sample image detection device is based on image data restored from image data acquired in a state where the sample is mounted on the mounting plate, and image data acquired in a state where the sample is not mounted on the mounting plate. The visualization apparatus according to claim 2, wherein a difference between restored image data is detected.
載置板で回折された光を前記撮像面に結像するレンズをさらに備え、
前記光源は、載置面に対して偏斜した軸を光軸とする光を照射し、
前記レンズは、載置板で回折された高次光を前記撮像面に結像する、
ことを特徴とする請求項1の可視化装置。
A lens that images the light diffracted by the mounting plate onto the imaging surface;
The light source emits light having an optical axis as an axis inclined with respect to the mounting surface,
The lens forms high-order light diffracted by a mounting plate on the imaging surface,
The visualization device according to claim 1.
微細な格子の乱れを可視化する装置であって、
格子に光を照射する光源と、
格子の面と略平行な撮像面を備えており、格子で回折された光が撮像面に形成する像の画像データを取得する画像データ取得手段と、
取得した画像データを復元する復元装置を備えており、
前記復元装置は、
(A2)取得した画像データを劣化画像の分布に変換する処理と、
(B2)原画像の最初の推定分布を特定する処理と、
(C2)伝達系のインパルス応答の最初の推定分布を特定する処理と、
(D2)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、インパルス応答の推定分布を更新する処理と、
(E2)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、原画像の推定分布を更新する処理と、
(F2)上記(D2)と(E2)の処理を交互に繰返す処理と、
(G2)更新された原画像の推定分布を画像データに変換する処理、
を実施するものであり、
前記(D2)のインパルス応答の推定分布を更新する処理は、
(D2−1)原画像の推定分布をフーリエ変換して、原画像の推定分布のスペクトル分布を得る処理と、
(D2−2)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して第1の関数を得る処理と、
(D2−3)前記第1の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布を乗じて第2の関数を得る処理と、
(D2−4)前記第2の関数を逆フーリエ変換して第3の関数を得る処理と、
(D2−5)前記劣化画像の分布を前記第3の関数で除して第4の関数を得る処理と、
(D2−6)前記第4の関数をフーリエ変換して第5の関数を得る処理と、
(D2−7)前記第5の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布の反転関数を乗じて第6の関数を得る処理と、
(D2−8)前記第6の関数を逆フーリエ変換して第7の関数を得る処理と、
(D2−9)前記インパルス応答の推定分布に前記第7の関数を乗じて、インパルス応答の次の推定分布を得る処理と、
(D2−10)インパルス応答の次の推定分布をインパルス応答の推定分布に置き換える処理
を備えており、
前記(E2)の原画像の推定分布を更新する処理は、
(E2−1)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して、伝達系の周波数応答の推定分布を得る処理と、
(E2−2)原画像の推定分布をフーリエ変換して第8の関数を得る処理と、
(E2−3)前記第8の関数に前記周波数応答の推定分布を乗じて第9の関数を得る処理と、
(E2−4)前記第9の関数を逆フーリエ変換して第10の関数を得る処理と、
(E2−5)前記劣化画像の分布を前記第10の関数で除して第11の関数を得る処理と、
(E2−6)前記第11の関数をフーリエ変換して第12の関数を得る処理と、
(E2−7)前記第12の関数に前記周波数応答の推定分布の反転関数を乗じて第13の関数を得る処理と、
(E2−8)前記第13の関数を逆フーリエ変換して第14の関数を得る処理と、
(E2−9)原画像の推定分布に前記第14の関数を乗じて、原画像の次の推定分布を得る処理と、
(E2−10)原画像の次の推定分布を原画像の推定分布に置き換える処理と、
を備えている、
ことを特徴とする可視化装置。
A device for visualizing fine lattice disturbances,
A light source that illuminates the grating;
An image data acquisition means comprising an imaging surface substantially parallel to the surface of the grating, and acquiring image data of an image formed on the imaging surface by the light diffracted by the grating;
It has a restoration device that restores the acquired image data.
The restoration device
(A2) a process of converting the acquired image data into a distribution of degraded images;
(B2) a process of specifying the initial estimated distribution of the original image;
(C2) a process of specifying an initial estimated distribution of the impulse response of the transmission system;
(D2) processing for updating the estimated distribution of the impulse response based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(E2) processing for updating the estimated distribution of the original image based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(F2) a process of alternately repeating the processes (D2) and (E2);
(G2) processing for converting the estimated distribution of the updated original image into image data;
Is to implement
The process of updating the estimated distribution of the impulse response of (D2) is as follows:
(D2-1) Fourier transform of the estimated distribution of the original image to obtain a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D2-2) processing for obtaining a first function by Fourier-transforming the estimated distribution of the impulse response;
(D2-3) processing for multiplying the first function by a spectral distribution of the estimated distribution of the original image to obtain a second function;
(D2-4) processing for obtaining a third function by performing inverse Fourier transform on the second function;
(D2-5) processing for dividing the distribution of the degraded image by the third function to obtain a fourth function;
(D2-6) a process of obtaining a fifth function by performing a Fourier transform on the fourth function;
(D2-7) a process of obtaining a sixth function by multiplying the fifth function by an inversion function of a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D2-8) processing for obtaining a seventh function by performing inverse Fourier transform on the sixth function;
(D2-9) Multiplying the estimated distribution of the impulse response by the seventh function to obtain a next estimated distribution of the impulse response;
(D2-10) comprising a process of replacing the next estimated distribution of the impulse response with the estimated distribution of the impulse response,
The process of updating the estimated distribution of the original image of (E2) is as follows:
(E2-1) processing for obtaining an estimated distribution of the frequency response of the transmission system by performing Fourier transform on the estimated distribution of the impulse response;
(E2-2) processing for obtaining an eighth function by Fourier-transforming the estimated distribution of the original image;
(E2-3) a process of multiplying the eighth function by the estimated distribution of the frequency response to obtain a ninth function;
(E2-4) a process of obtaining a tenth function by performing an inverse Fourier transform on the ninth function;
(E2-5) a process of obtaining the eleventh function by dividing the distribution of the deteriorated image by the tenth function;
(E2-6) a process of obtaining a twelfth function by performing a Fourier transform on the eleventh function;
(E2-7) a process of obtaining a thirteenth function by multiplying the twelfth function by an inversion function of the estimated distribution of the frequency response;
(E2-8) Processing for obtaining a fourteenth function by performing an inverse Fourier transform on the thirteenth function;
(E2-9) processing for multiplying the estimated distribution of the original image by the fourteenth function to obtain the next estimated distribution of the original image;
(E2-10) a process of replacing the next estimated distribution of the original image with the estimated distribution of the original image;
With
Visualization device characterized by that.
前記光源は格子に近接する点光源であって、
前記撮像面は、格子のフーリエ面に位置する
ことを特徴とする請求項5の可視化装置。
The light source is a point light source close to the grid,
The visualization device according to claim 5, wherein the imaging surface is located on a Fourier plane of a lattice.
格子の乱れ検出装置をさらに備え、
前記格子の乱れ検出装置は、格子に乱れのある状態で取得された画像データから復元された画像データと、格子に乱れのない状態で取得された画像データから復元された画像データの差異を検出することを特徴とする請求項6の可視化装置。
It further comprises a lattice disturbance detection device,
The lattice disturbance detection device detects a difference between image data restored from image data obtained in a state where the lattice is disturbed and image data restored from image data obtained in a state where the lattice is not disturbed. The visualization apparatus according to claim 6, wherein:
格子で回折された光を前記撮像面に結像するレンズをさらに備え、
前記光源は、格子の面に対して偏斜した軸を光軸とする光を照射し、
前記レンズは、格子で回折された高次光を前記撮像面に結像する、
ことを特徴とする請求項5の可視化装置。
A lens for imaging the light diffracted by the grating onto the imaging surface;
The light source emits light having an optical axis as an axis inclined with respect to the plane of the grating,
The lens forms high-order light diffracted by a grating on the imaging surface;
The visualization device according to claim 5.
微細な試料を可視化する方法であって、
試料を載置可能な載置面を備え、載置面に沿って格子状に変化する光透過特性の分布を備える載置板に、試料を載置する工程と、
載置板に光を照射する工程と、
載置板で回折された光が、載置面と略平行な撮像面に形成する像の画像データを取得する工程と、
取得した画像データを復元する工程を備えており、
前記復元する工程は、
(A3)取得した画像データを劣化画像の分布に変換する工程と、
(B3)原画像の最初の推定分布を特定する工程と、
(C3)伝達系のインパルス応答の最初の推定分布を特定する工程と、
(D3)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、インパルス応答の推定分布を更新する工程と、
(E3)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、原画像の推定分布を更新する工程と、
(F3)上記(D3)と(E3)の工程を交互に繰返す工程と、
(G3)更新された原画像の推定分布を画像データに変換する工程と
を備えており、
前記(D3)のインパルス応答の推定分布を更新する工程は、
(D3−1)原画像の推定分布をフーリエ変換して、原画像の推定分布のスペクトル分布を得る工程と、
(D3−2)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して第1の関数を得る工程と、
(D3−3)前記第1の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布を乗じて第2の関数を得る工程と、
(D3−4)前記第2の関数を逆フーリエ変換して第3の関数を得る工程と、
(D3−5)前記劣化画像の分布を前記第3の関数で除して第4の関数を得る工程と、
(D3−6)前記第4の関数をフーリエ変換して第5の関数を得る工程と、
(D3−7)前記第5の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布の反転関数を乗じて第6の関数を得る工程と、
(D3−8)前記第6の関数を逆フーリエ変換して第7の関数を得る工程と、
(D3−9)前記インパルス応答の推定分布に前記第7の関数を乗じて、インパルス応答の次の推定分布を得る工程と、
(D3−10)インパルス応答の次の推定分布をインパルス応答の推定分布に置き換える工程
を備えており、
前記(E3)の原画像の推定分布を更新する工程は、
(E3−1)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して、伝達系の周波数応答の推定分布を得る工程と、
(E3−2)原画像の推定分布をフーリエ変換して第8の関数を得る工程と、
(E3−3)前記第8の関数に前記周波数応答の推定分布を乗じて第9の関数を得る工程と、
(E3−4)前記第9の関数を逆フーリエ変換して第10の関数を得る工程と、
(E3−5)前記劣化画像の分布を前記第10の関数で除して第11の関数を得る工程と、
(E3−6)前記第11の関数をフーリエ変換して第12の関数を得る工程と、
(E3−7)前記第12の関数に前記周波数応答の推定分布の反転関数を乗じて第13の関数を得る工程と、
(E3−8)前記第13の関数を逆フーリエ変換して第14の関数を得る工程と、
(E3−9)原画像の推定分布に前記第14の関数を乗じて、原画像の次の推定分布を得る工程と、
(E3−10)原画像の次の推定分布を原画像の推定分布に置き換える工程と、
を備えている、
ことを特徴とする可視化方法。
A method for visualizing a fine sample,
A step of placing the sample on a placement plate having a placement surface on which the sample can be placed and having a distribution of light transmission characteristics that change in a lattice shape along the placement surface;
Irradiating the mounting plate with light;
A step of acquiring image data of an image formed on an imaging surface in which light diffracted by the mounting plate is substantially parallel to the mounting surface;
It has a process to restore the acquired image data,
The restoring step includes
(A3) converting the acquired image data into a distribution of degraded images;
(B3) identifying an initial estimated distribution of the original image;
(C3) identifying an initial estimated distribution of the impulse response of the transmission system;
(D3) updating the estimated distribution of the impulse response based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(E3) updating the estimated distribution of the original image based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(F3) a step of alternately repeating the steps (D3) and (E3),
(G3) converting the updated estimated distribution of the original image into image data,
The step of updating the estimated distribution of the impulse response of (D3) is as follows.
(D3-1) Fourier transforming the estimated distribution of the original image to obtain a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D3-2) obtaining a first function by Fourier-transforming the estimated distribution of the impulse response;
(D3-3) multiplying the first function by a spectral distribution of the estimated distribution of the original image to obtain a second function;
(D3-4) obtaining a third function by performing inverse Fourier transform on the second function;
(D3-5) dividing the degraded image distribution by the third function to obtain a fourth function;
(D3-6) Fourier transform of the fourth function to obtain a fifth function;
(D3-7) obtaining a sixth function by multiplying the fifth function by an inversion function of a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D3-8) obtaining a seventh function by performing an inverse Fourier transform on the sixth function;
(D3-9) multiplying the estimated distribution of the impulse response by the seventh function to obtain a next estimated distribution of the impulse response;
(D3-10) comprising replacing the next estimated distribution of the impulse response with the estimated distribution of the impulse response,
The step of updating the estimated distribution of the original image of (E3) is as follows:
(E3-1) Fourier transforming the estimated distribution of the impulse response to obtain an estimated distribution of the frequency response of the transmission system;
(E3-2) Fourier transform of the estimated distribution of the original image to obtain an eighth function;
(E3-3) multiplying the eighth function by the estimated distribution of the frequency response to obtain a ninth function;
(E3-4) obtaining a tenth function by performing inverse Fourier transform on the ninth function;
(E3-5) dividing the distribution of the deteriorated image by the tenth function to obtain an eleventh function;
(E3-6) Fourier transform of the eleventh function to obtain a twelfth function;
(E3-7) obtaining a thirteenth function by multiplying the twelfth function by an inversion function of the estimated distribution of the frequency response;
(E3-8) obtaining a fourteenth function by performing an inverse Fourier transform on the thirteenth function;
(E3-9) multiplying the estimated distribution of the original image by the fourteenth function to obtain the next estimated distribution of the original image;
(E3-10) replacing the next estimated distribution of the original image with the estimated distribution of the original image;
With
A visualization method characterized by that.
微細な格子の乱れを可視化する方法であって、
格子に光を照射する工程と、
格子で回折された光が格子の面と略平行な撮像面に形成する像の画像データを取得する工程と、
取得した画像データを復元する工程を備えており、
前記復元する工程は、
(A4)取得した画像データを劣化画像の分布に変換する工程と、
(B4)原画像の最初の推定分布を特定する工程と、
(C4)伝達系のインパルス応答の最初の推定分布を特定する工程と、
(D4)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、インパルス応答の推定分布を更新する工程と、
(E4)前記劣化画像の分布と、原画像の推定分布と、インパルス応答の推定分布に基づいて、原画像の推定分布を更新する工程と、
(F4)上記(D4)と(E4)の工程を交互に繰返す工程と、
(G4)更新された原画像の推定分布を画像データに変換する工程と
を備えており、
前記(D4)のインパルス応答の推定分布を更新する工程は、
(D4−1)原画像の推定分布をフーリエ変換して、原画像の推定分布のスペクトル分布を得る工程と、
(D4−2)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して第1の関数を得る工程と、
(D4−3)前記第1の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布を乗じて第2の関数を得る工程と、
(D4−4)前記第2の関数を逆フーリエ変換して第3の関数を得る工程と、
(D4−5)前記劣化画像の分布を前記第3の関数で除して第4の関数を得る工程と、
(D4−6)前記第4の関数をフーリエ変換して第5の関数を得る工程と、
(D4−7)前記第5の関数に前記原画像の推定分布のスペクトル分布の反転関数を乗じて第6の関数を得る工程と、
(D4−8)前記第6の関数を逆フーリエ変換して第7の関数を得る工程と、
(D4−9)前記インパルス応答の推定分布に前記第7の関数を乗じて、インパルス応答の次の推定分布を得る工程と、
(D4−10)インパルス応答の次の推定分布をインパルス応答の推定分布に置き換える工程
を備えており、
前記(E4)の原画像の推定分布を更新する工程は、
(E4−1)インパルス応答の推定分布をフーリエ変換して、伝達系の周波数応答の推定分布を得る工程と、
(E4−2)原画像の推定分布をフーリエ変換して第8の関数を得る工程と、
(E4−3)前記第8の関数に前記周波数応答の推定分布を乗じて第9の関数を得る工程と、
(E4−4)前記第9の関数を逆フーリエ変換して第10の関数を得る工程と、
(E4−5)前記劣化画像の分布を前記第10の関数で除して第11の関数を得る工程と、
(E4−6)前記第11の関数をフーリエ変換して第12の関数を得る工程と、
(E4−7)前記第12の関数に前記周波数応答の推定分布の反転関数を乗じて第13の関数を得る工程と、
(E4−8)前記第13の関数を逆フーリエ変換して第14の関数を得る工程と、
(E4−9)原画像の推定分布に前記第14の関数を乗じて、原画像の次の推定分布を得る工程と、
(E4−10)原画像の次の推定分布を原画像の推定分布に置き換える工程と、
を備えている、
ことを特徴とする可視化方法。
A method for visualizing fine lattice disturbances,
Irradiating the grating with light;
Obtaining image data of an image formed on an imaging surface in which light diffracted by the grating is substantially parallel to the surface of the grating;
It has a process to restore the acquired image data,
The restoring step includes
(A4) converting the acquired image data into a degraded image distribution;
(B4) identifying an initial estimated distribution of the original image;
(C4) identifying an initial estimated distribution of the impulse response of the transmission system;
(D4) updating the estimated distribution of the impulse response based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(E4) updating the estimated distribution of the original image based on the distribution of the degraded image, the estimated distribution of the original image, and the estimated distribution of the impulse response;
(F4) a step of alternately repeating the steps (D4) and (E4),
(G4) converting the updated estimated distribution of the original image into image data,
The step of updating the estimated distribution of the impulse response of (D4) is as follows.
(D4-1) Fourier transforming the estimated distribution of the original image to obtain a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D4-2) Fourier transforming the estimated distribution of the impulse response to obtain a first function;
(D4-3) obtaining the second function by multiplying the first function by the spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D4-4) a step of performing inverse Fourier transform on the second function to obtain a third function;
(D4-5) dividing the degraded image distribution by the third function to obtain a fourth function;
(D4-6) Fourier transform of the fourth function to obtain a fifth function;
(D4-7) obtaining a sixth function by multiplying the fifth function by an inversion function of a spectral distribution of the estimated distribution of the original image;
(D4-8) obtaining a seventh function by performing inverse Fourier transform on the sixth function;
(D4-9) multiplying the estimated distribution of the impulse response by the seventh function to obtain a next estimated distribution of the impulse response;
(D4-10) comprising replacing the next estimated distribution of the impulse response with the estimated distribution of the impulse response,
The step of updating the estimated distribution of the original image of (E4) is as follows:
(E4-1) a step of Fourier transforming the estimated distribution of the impulse response to obtain an estimated distribution of the frequency response of the transmission system;
(E4-2) Fourier transform of the estimated distribution of the original image to obtain an eighth function;
(E4-3) obtaining an ninth function by multiplying the eighth function by the estimated distribution of the frequency response;
(E4-4) obtaining a tenth function by performing an inverse Fourier transform on the ninth function;
(E4-5) dividing the degradation image distribution by the tenth function to obtain an eleventh function;
(E4-6) Fourier transform of the eleventh function to obtain a twelfth function;
(E4-7) obtaining a thirteenth function by multiplying the twelfth function by an inversion function of the estimated distribution of the frequency response;
(E4-8) obtaining a fourteenth function by performing an inverse Fourier transform on the thirteenth function;
(E4-9) multiplying the estimated distribution of the original image by the fourteenth function to obtain the next estimated distribution of the original image;
(E4-10) replacing the next estimated distribution of the original image with the estimated distribution of the original image;
With
A visualization method characterized by that.
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