JP2020099016A - 微弱放電撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】半導体製造設備における微弱放電の発光を画像により可視化し、これにより微弱放電の発生箇所を特定することが可能な微弱放電撮像システムを提供する。【解決手段】微弱放電撮像システムにおいて、紫外線から可視光までの特定帯域光を分離ミラー２によって可視光と紫外線に別々に分離し、紫外線については光増幅部３によってエネルギーを増倍させ波長を可視光域にシフトさせた後にカラーフィルタを有しない第１画像センサ４によって受光するようにすると共に、可視光についてはカラーフィルタを有する第２画像センサ６によって受光する。第１画像センサ４から出力される各画素の画像信号は、所定の階調で数値化し各画素の輝度値とし、閾値以上の輝度値を有する画素から成る高輝度画素データ領域ＨＩＰＡを生成し、高輝度画素データ領域内で輝度中心画素Ｐｃを抽出し、輝度中心画素Ｐｃに色情報を付することにより、放電発生箇所を特定する。【選択図】図１

Description

本発明は、微弱放電撮像システムに関し、更に詳しくは半導体製造設備における静電気放電等の微弱放電の発光を画像により可視化し、これにより微弱放電の発生箇所を特定すると共に、微弱放電の電圧値とその放電の種類を推定することが可能な微弱放電撮像システムに関するものである。

例えば、ＩＣチップ等の半導体製品を基板に取り付ける半導体製造ラインにおいて、製造装置、半導体製品又は人体に帯電した電荷が放電することにより、半導体製品が損傷することが起こり得る。この放電によって損傷した半導体製品（不良半導体製品）は、電子回路（基板）に組み込まれる場合その電子回路の誤動作の原因となる。そのため、不良半導体製品は基板に組み込まれる前に半導体製造ラインから除去する必要がある。

従来、静電気放電の発生箇所を特定する装置として、静電気放電によって発生する電磁波を４本のアンテナで受信して、静電気放電の発生箇所を特定する静電気放電発生箇所可視化装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。この静電気放電発生箇所可視化装置は、４本のアンテナをＸＹＺ座標系上の原点（２ａ）、Ｘ軸（２ｃ）、Ｙ軸（２ｂ）、Ｚ軸（２ｄ）にそれぞれ配置し、発生箇所から放射された電磁波が各アンテナに到達したときの到達時刻を、電磁波の時系列電圧波形上で計測し、２つのアンテナ間における到達時刻の時間差（即ち、距離の差）を算出して、原点（２ａ）とＺ軸（２ｄ）を焦点とする双曲面ｔ_ｄａと、原点（２ａ）とＹ軸（２ｂ）を焦点とする双曲面ｔ_ｂａと、原点（２ａ）とＸ軸（２ｃ）を焦点する双曲面ｔ_ｃａをそれぞれ求め、これら３つの双曲面ｔ_ｄａ，ｔ_ｂａ，ｔ_ｃａの交点を静電気放電の発生箇所としている。

他方、放電による発光には紫外線が多く含まれることが知られている。そのため、紫外線センサによって紫外線を検出することによって放電が発生した部位を特定する放電検出装置も知られている（例えば、特許文献２を参照。）。この放電検出装置は、光を集光する凹面鏡（断面が放物線を成している）の焦点に、凹面鏡に対向するように設定された紫外線センサと、検出対象物に対向するように設定されたレーザーポインタを同軸上に設定し、紫外線センサが紫外線を検出する場合、レーザーポインタが紫外線の入射方向をレーザー光で指示し、これにより放電発生部位が特定されることとしている。

特開２０１０−２３６９１８号公報 特開２０１１−１０６９４５号公報

本願発明者は、実際に上記特許文献１に記載の静電気放電発生箇所可視化装置を製造して、半導体製造ラインの静電気放電発生箇所を検出することを試みた。その結果、以下の問題点が判明した。静電気放電のエネルギーは微弱のため、ノイズのピーク値（高さ）と放電に係る電磁波のピーク値（高さ）が近似しているため、電磁波とノイズを区別することが極めて難しかった。その結果、電磁波の時系列電圧波形上で、電磁波が各アンテナに到達した到達時刻を正確に計測できず、これにより２つのアンテナ間の到達時刻の時間差を求めることが出来ないという問題点があった。

さらに、電磁波とノイズの区別が出来た場合であっても、時系列電圧波形の立ち上がりが緩やかになる場合、同様に電磁波が各アンテナに到達した到達時刻を正確に計測できず、これにより２つのアンテナ間の到達時刻の時間差を求めることが出来ないという問題点があった。

一方、上記特許文献２に示唆されているように、本願発明者は放電による発光に紫外線が多く含まれることに着目し、放電による発光から紫外線のみを分離して、その紫外線をＣＣＤ画像センサ等で受光して画像により静電気放電の発光を可視化することを試みた。

しかし、分離した紫外線の光の強度（エネルギー）が小さいため、ＣＣＤ画像センサから出力される画像信号が小さくなり、その結果、静電気放電の発光を画像により可視化することができなかった。

そこで、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであり、その目的は半導体製造設備における静電気放電等の微弱放電の発光を画像により可視化し、これにより微弱放電の発生箇所を特定すると共に、微弱放電の電圧値とその放電の種類を推定することが可能な微弱放電撮像システムを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る微弱放電撮像システムは、微弱電力の放電による発光を画像により可視化して前記放電の発生箇所を特定する微弱放電撮像システムであって、受光される光の内で紫外線から可視光までの特定帯域光のみを抽出する抽出手段（１）と、前記特定帯域光から前記紫外線と前記可視光を分離して別々に出力する分光手段（２）と、前記紫外線に含まれる放電画像情報（ＰＶ）に基づいて放電画像データ（ＰＩ）を生成する紫外線画像化手段（３、４、５）と、前記可視光に含まれる背景画像情報に基づいて背景画像データを生成する可視光画像化手段（６、７）と、前記放電画像データ（ＰＩ）と前記背景画像データを合成する画像データ合成手段（８）とを備え、前記紫外線画像化手段（３、４、５）は、光の強度を増倍させると共に波長を可視光領域にシフトさせる光増倍波長変換手段（３）を含むことを特徴とする。

上記構成では、背景の画像情報を含む可視光と、放電の画像情報を含む紫外線は別々に分離され、可視光に基づいた画像処理と紫外線に基づいた画像処理が別々に実行され、最後に背景画像データと放電画像データが一つに合成されることになる。特に、分離された紫外線については、光増倍波長変換手段（３）によってエネルギーが増倍された可視光に変換されることになる。これにより、信号値の大きい（Ｓ／Ｎ比の高い）放電画像情報に基づいて画像処理が行われることになり、その結果、放電による発光を好適に画像により可視化することが可能となる。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第２の特徴は、前記紫外線画像化手段（３、４、５）は、前記放電画像情報（ＰＶ）に色情報を付するカラーフィルタを省略していることである。

赤色、緑色、青色の何れか一つの光成分のみを透過させるカラーフィルタは、放電画像情報に色情報（カラー情報）を付する反面、それ以外の光成分についてはカットすることになる。つまり、第１画像センサ（４）にカラーフィルタを設けた場合、第１画像センサ（４）に到達する光の光量は１／３以下に低減することになる。その結果、第１画像センサ（４）が取得する画像情報（輝度情報）は、カラーフィルタを設けない場合に比べ１／３以下に低減することになる。従って、輝度情報を数値化する際、画素間の輝度値の変化量（差分値）が小さくなり、放電を明確に可視化することが出来なくなる虞がある。

そこで、上記構成では、紫外線画像化手段（３、４、５）はカラーフィルタを備えないこととし、光の画像情報のうちで明るさの濃淡に係る画像情報（所謂、モノクロ画像情報）のみを取得することとしている。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第３の特徴は、前記紫外線画像化手段（３、４、５）は、前記放電画像データ（ＰＩ）の内で所定の閾値以上の輝度値を有する高輝度画像データ領域（ＨＩＰＡ）について、該高輝度画像データ領域（ＨＩＰＡ）の輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）を算出することである。

放電による発光は、放電発生箇所（光源）から放射状に空間中を光速で伝播するものである。従って、放電による発光が画像化される場合、光源を中心に円盤状に広がりを持った画像として表示される虞がある。

そこで、上記構成では、所定の閾値以上の輝度値を有する画素の集合体を高輝度画像データ領域（ＨＩＰＡ）とし、「画素」を「質点」に、画素の「輝度値」を質点の「質量」に、高輝度画像データ領域（ＨＩＰＡ）の「輝度中心」を、質点系の「重心」にそれぞれ対応させ、高輝度画像データ領域（ＨＩＰＡ）の「輝度中心座標」は、質点系の「重心座標」と同様に中心として算出する。これにより、上記輝度中心座標を放電の発生箇所として画像において特定することが可能となる。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第４の特徴は、前記可視光画像化手段（６、７）は、前記背景画像情報に色情報を付するカラーフィルタを有することである。

背景画像は撮像対象物（半導体製造設備）を表示させるものである。背景画像は放電画像と合成されるため、背景画像において部品と部品の境目はシャープに表示されていることが好ましい。そこで、上記構成では背景を画像化するための背景画像情報について色情報を付するため、可視光画像化手段（６、７）はカラーフィルタを有する。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第５の特徴は、受光される光の内で紫外線から可視光のみを選択的に透過させるレンズ（１）と、前記レンズ（１）を透過した光から紫外線と可視光を分離して別々に出力する分離ミラー（２）と、前記分離ミラー（２）から出力された前記紫外線の光の強度を増幅する光増幅部（３）と、前記光増幅部（３）によって増幅された増幅光を受光して光の強度に対応した画像信号を出力する第１画像センサ（４）と、前記第１画像センサ（４）によって出力された前記画像信号を基に放電に係る前記放電画像データ（ＰＩ）を生成する放電画像信号処理部（５）と、前記分離ミラー（２）から出力された前記可視光を受光して光の強度に対応した画像信号を出力する第２画像センサ（６）と、前記第２画像センサ（６）によって出力された前記画像信号を基に背景に係る前記背景画像データを生成する背景画像信号処理部（７）と、前記放電画像データと前記背景画像データを合成する画像データ合成部（８）と、前記画像データ合成部（８）によって合成された合成画像データを可視化画像化する画像表示部（９）とを備え、前記光増幅部（３）は、前記紫外線の光の強度を増倍させると共に波長を可視光領域にシフトさせることにより、受光した紫外線を光の強度が増倍された可視光として出力することである。

上記構成では、受光した光から紫外線と可視光を別々に分離し、エネルギーレベルが微弱である放電の画像情報を含む紫外線については、光増幅部（３）によってエネルギーが増倍された可視光に変換されることになる。これにより、第１画像センサ（４）の受光感度が増大し、第１画像センサ（４）が出力する画像信号（画素データ）中に放電に係る画像情報（輝度情報）が多く含まれるようになる。

加えて、上記構成では、分離された紫外線と可視光については画像センサ（４、６）及び画像信号処理部（５、７）を別個独立に割り当て、可視化処理が別個独立に実行されることになる。これにより、紫外線に由来する「放電画像」と、可視光に由来する「背景画像」を合成した際、背景画像中に放電発生箇所が明確に表示され、監視対象物である背景画像中において放電発生箇所が明確に特定されることになる。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第６の特徴は、前記第１画像センサ（４）は、前記画像信号に色情報を付するカラーフィルタを備えないことである。

上記構成では、第１画像センサ（４）はカラーフィルタを備えないこととし、これにより、光増幅部（３）から出力される光の強度が増倍された可視光を最大限に受光することが可能となる。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第７の特徴は、前記放電画像信号処理部（５）は、前記第１画像センサ（４）を構成する画素によって取得される各画素値を所定の階調で数値化して、所定の閾値以上の輝度値を有する前記高輝度画素データ領域（ＨＩＰＡ）について、画素の輝度値と座標によって規定される前記高輝度画素データ領域の輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）を算出し、前記高輝度画素データ領域（ＨＩＰＡ）を構成する画素の内で前記輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）に対応する輝度中心画素（Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ））を抽出し、当該輝度中心画素（Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ））について白黒・その中間色以外の色情報を付するように構成されていることを特徴とする。

上記構成では、放電による発光が放射状に空間中を光速で伝播することを考慮して、所定の閾値以上の輝度値を有する画素の集合体を高輝度画素データ領域（ＨＩＰＡ）とし、高輝度画素データ領域（ＨＩＰＡ）の輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）を放電の発生箇所（発生源）と推定し、対応する輝度中心画素（Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ））について白黒・その中間色以外の色情報を付している。これにより、紫外線に由来する「放電画像」（モノクロ画像）と、可視光に由来する「背景画像」（カラー画像）を合成した際、背景画像中に放電発生箇所が強調されて表示され、監視対象物において放電発生箇所がより明確に特定されることになる。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第８の特徴は、前記第２画像センサ（６）は、前記画像信号に色情報を付するカラーフィルタを備えることである。

上記構成では、第２画像センサ（６）は画像信号に色情報を付するカラーフィルタを備えるため、その画像信号を基に生成される背景画像において部品と部品の境目がシャープに表示されることになる。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第９の特徴は、放電の電圧値を推定する電圧推定部（２２、２２Ａ、２２Ｂ）を備えることである。

上記構成では、放電画像と背景画像が合成した合成画像中に放電の電圧値を表示させることができる。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第１０の特徴は、光のスペクトル解析を実行するスペクトル解析部（２１）を備え、前記電圧推定部（２２）は、前記スペクトル解析の結果に基づいて放電の電圧値を推定することである。

上記構成では、光のスペクトル解析を実行して、光のスペクトル解析で得られた波長スペクトル強度を基に放電の電圧値を推定する。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第１１の特徴は、前記電圧推定部（２２）は、予め選定された２つの波長のスペクトル強度比を基に放電の電圧値を推定することである。

本願発明者は、放電の電圧値が所定の２つの波長のスペクトル強度比に依存することを見出した。そこで、上記構成では、２つの波長のスペクトル強度比を基に放電の電圧値を推定することとしている。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第１２の特徴は、放電の電圧を推定する電圧推定部（２２Ａ）を備え、前記電圧推定部（２２Ａ）は、前記高輝度画素データ領域（ＨＩＰＡ）の前記輝度中心画素（Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ））の輝度値を基に放電の電圧値を推定することである。

本願発明者は、放電の電圧値が高輝度画素データ領域（ＨＩＰＡ）の前記輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）の輝度値（階調値）に依存することを見出した。そこで、上記構成では、高輝度画素データ領域（ＨＩＰＡ）の輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）の輝度値を基に放電の電圧値を推定することとしている。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第１３の特徴は、電磁波を受信するアンテナ部（３０）と、前記電磁波の波形の解析を実行する波形解析部（３１）を備え、前記電圧推定部（２２Ｂ）は、前記波形の解析結果に基づいて放電の電圧値を推定することである。

上記構成では、電磁波の波形解析を実行して、波形解析で得られた電磁波の振幅値および持続時間を基に電磁波の積分値を算出し、その積分値に基づいて放電の電圧値を推定することとしている。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第１４の特徴は、前記電圧推定部（２２Ｂ）は、前記電磁波の時系列波形の積分値に基づいて放電の電圧値を推定することである。

本願発明者は、放電の電圧値が電磁波のエネルギーに依存することを見出した。そこで、上記構成では電磁波のエネルギーを電磁波の時系列波形の積分値に対応させ、時系列波形の積分値に基づいて放電の電圧値を推定することとしている。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第１５の特徴は、放電の種類を推定する放電種類推定部（３２）を備え、前記放電種類推定部（３２）は前記電磁波の波形の解析結果に基づいて前記放電の種類を推定することである。

上記構成では、電磁波の波形の解析を実行して、波形解析で得られた電磁波の周波数特性および時系列特性を基に放電の種類（放電モデル）を推定することとしている。これにより、放電画像と背景画像が合成した合成画像中に放電の種類（放電モデル）を表示させることができる。

本発明に係る微弱放電撮像システムの第１６の特徴は、前記放電種類推定部（３２）は、放電が開始して収束するまでの放電持続時間と前記波形の振幅に基づいて前記放電の種類を推定することである。

上記構成では、時系列特性の内で放電持続時間と波形の振幅に基づいて放電の種類（放電モデル）を推定することとしている。

本発明に係る微弱放電撮像システムによれば、従来可視化することが極めて難しかった半導体製造設備における静電気放電等の微弱放電の発光を画像により可視化することができ、これにより微弱放電の発生箇所を特定することが可能となると共に、微弱放電の電圧値とその放電の種類を推定することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る微弱放電撮像システムの構成を示すブロック図である。 本発明に係る光増幅部による紫外線のエネルギー増幅・波長変換の原理を示す説明図である。 本発明に係る光増幅部のマイクロチャンネルプレートを構成するチャンネルを示す説明図である。 本発明に係る光増幅部の蛍光面から出力される可視光のスペクトル特性を示す説明図である。 本発明に係る第１画素センサの各画素の画像信号値を示す説明図である。 本発明に係る第１画素センサの各画素の輝度値を示す説明図である。 高輝度画素データ領域から輝度中心座標を検出するためのプロセスを示す説明図である。 輝度中心座標に対応する輝度中心画素を検出するためのプロセスを示す説明図である。 本発明に係る「放電画像」と「背景画像」の合成画像を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る微弱放電撮像システムの構成を示すブロック図である。 微弱放電による発光についてのスペクトル解析結果を示す説明図である。 本発明の第３実施形態に係る微弱放電撮像システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態に係る微弱放電撮像システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第５実施形態に係る微弱放電撮像システムの構成を示すブロック図である。 微弱放電の種類（モデル）を示す説明図である。 電磁波の時系列波形に基づいて放電の種類（モデル）を推定する処理の一例を示すフロー図である。 推定された放電の電圧値と種類が表示された合成画像を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る微弱放電撮像システム１００の構成を示すブロック図である。なお、撮像対象物（背景画像）はＩＣ基板ピックアップ装置とする。

この微弱放電撮像システム１００は、従来可視化することが出来なかった静電気放電等の微弱放電による発光（紫外線）を可視化することが出来るようになると共に、背景画像中においてその放電発生箇所を明確に特定することができるように構成されている。そのため、この微弱放電撮像システム１００では、紫外線と可視光は分離され、光量が小さい紫外線に基づく放電画像の信号処理と、光量が大きい可視光に基づく背景画像の信号処理とを別個独立に行うように構成されている。特に、信号処理において放電による紫外線はそのエネルギーレベルが５０００〜１００００倍に増倍されると共に、波長が可視光領域にシフトされた後に、画像センサによって受光される。その結果、画像センサにおいてＳ／Ｎ比の高い画像信号を取得することができる。これにより従来可視化することが出来なかった静電気放電等の微弱放電による発光を可視化することが可能となる。また、詳細については後述するが、静電気による発光箇所（位置）についても着色されて明確に特定することが可能となる。

微弱放電撮像システム１００の構成としては、静電気放電による発光のうち紫外線から可視光を選択的に透過させるレンズ１と、レンズ１を透過した光から紫外線と可視光を分離して別々に出力する分離ミラー２と、分離ミラー２から出力された紫外線を入力し光の強度（エネルギー）が増幅された可視光として出力する光増幅部３と、光増幅部３から出力された可視光を光の強度に応じた画像信号（電気信号）に変換する第１画像センサ４と、第１画像センサ４から出力された画像信号に基づいて放電画像データを生成する放電画像信号処理部５と、分離ミラー２から出力される可視光を光の強度に応じた画像信号（電気信号）に変換する第２画像センサ６と、第２画像センサ６から出力された画像信号に基づいて背景画像データ（画素毎の輝度情報と色情報）を生成する背景画像信号処理部７と、放電画像信号処理部５によって生成された「放電画像データ」と背景画像信号処理部７によって生成された「背景画像データ」を合成する画像合成部８と、画像合成部８によって合成された画像データを可視化して表示する画像表示部９とを具備して構成される。以下、各構成について更に説明する。

レンズ１は、紫外線〜可視光領域について透過性を有る石英ガラスから作られている。

分離ミラー２は、レンズ１を透過した紫外線から可視光までの光のうち、例えば２５０〜３００ｎｍの紫外線を透過させる一方、４００〜７００ｎｍの可視光を反射させる光学素子である。なお、分離ミラー２に代えて、プリズムを使用することも可能である。

光増幅部３は、紫外線を受光して、光の強度（エネルギー）が増倍された可視光を出力する。つまり、光増幅部３は、光の強度（エネルギー）の増倍機能だけでなく波長を紫外線領域から可視光領域にシフトさせる波長変換機能をも併せ持っている。これにより、光量の小さい微弱な紫外線からＳ／Ｎ比の高い画像信号を取得することが可能となる。この光増幅部３については図２から図４を参照しながら後述する。

第１画像センサ４は、紫外線に含まれる放電の画像情報を検出するためのイメージセンサである。第１画像センサ４はＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサ等の半導体撮像素子から構成されている。第１画像センサ４は、例えば３０７２００個の画素（ピクセル）が６４０個×４８０個でマトリックス状（ＸＹ平面状）に配列されている。各画素は光の強さに応じた電荷を発生するフォトダイオード等の光電変換素子から構成されている。ＣＣＤイメージセンサの場合、光電変換素子が出力する電荷を蓄積する電荷蓄積部はフレーム（チップ）毎に備えているのに対し、ＣＭＯＳイメージセンサの場合は、画素毎に電荷蓄積部を有している。電荷蓄積部にある電荷は所定のタイミングで集められ、ＦＤＡ（Floating Diffusion Amplifier）等の電荷−電圧変換素子によって電圧信号（画像信号）に変換される。

また、第１画素センサ４は、光電変換素子（画素）に入射する光を最大限に取り込むために、光電変換素子の前面にカラーフィルタが省略されている。そのため、第１画素センサ４から出力される画像信号は、Ｓ／Ｎ比の高いモノクロ画像信号となる。

放電画像信号処理部５は、第１画像センサ４の各画素から出力される画像信号を取り込み、取り込んだ各画素の画像信号を光の明るさの度合い（輝度値）として数値化する。数値化は、例えば”０”は「黒（最も暗い状態）」、”２５５”は「白（最も明るい状態）」として、０〜２５５までの２５６階調（８ビット）で行われる。このように、放電画像信号処理部５は、例えば３０７２００個の各画素の画像信号（電圧信号）を２５６階調（８ビット）で数値化し、画素の輝度値とする。

また放電画像信号処理部５は、数値化した各画素の輝度値を基に静電気放電の発光源に対応する画素位置（後述の輝度中心画素Ｐｃ（図８））を特定し、その画素に色情報を付加する。これにより、背景画像と放電画像が合成された合成画像において放電発光箇所（発光源の位置）が着色されて、見易くなると共に、その位置が容易に特定されるようになる。この位置特定・着色処理については図５及び図６を参照しながら後述する。

第２画像センサ６は、光量の多い可視光に含まれる背景の画像情報を検出するためのイメージセンサである。また、第２画像センサ６は第１画像センサ４と同じ６４０×４８０＝３０７２００個の画素（ピクセル）を有している。第１画像センサ４と異なり、光電変換素子の前面には赤色、緑色、青色の何れか一色の光を透過させるカラーフィルタが設けられている。そのため、第２画像センサ６が出力する画像信号には色情報が含まれている。

背景画像信号処理部７は、第２画像センサ６の各画素から出力される画像信号を取り込み、取り込んだ各画素の画像信号を光の明るさの度合い（輝度値）として数値化する。数値化は、放電画像信号処理部５と同様に、０〜２５５までの２５６階調（８ビット）で行われる。また、背景画像信号処理部７は、取り込んだ各画素の色彩を決定する。画素の色彩の決定については、隣接する画素の輝度値と色情報に基づいて、例えば勾配補間法または適応型カラープレーン補間法等の公知の補間法によって、足りない色情報を補完することにより決定される。

画像合成部８は、放電画像信号処理部５によって生成された放電画像データ（後述の高輝度画素データ領域ＨＩＰＡ（図７）又は輝度中心画素Ｐｃ（図８））と、背景画像信号処理部７によって生成された背景画像データ（高輝度画素データ領域ＨＩＰＡ又は輝度中心画素Ｐｃを除く全画素情報）とを画素毎に加算して合成画像データを生成する。

画像表示部９は、例えば液晶ディスプレイによって構成される。なお、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイによって画像表示部９を構成することも可能である。画像表示部９は、画像合成部８から出力される上記合成画像データを基に、画素に対応する液晶セルに電圧値を印加してその画素情報（輝度情報と色情報）に対応する光を発光させる。これにより、液晶ディスプレイ上に静電気放電による発光とその発光源が明確に表示されることになる。

図２は、本発明に係る光増幅部３による紫外線のエネルギー増幅・波長変換の原理を示す説明図である。光増幅部３は、紫外線を光電面３１を介して一度電子に変換し、その電子を電界場（光電面３１−マイクロチャンネルプレート３２）において加速させ、加速した電子をマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）３２を通すことによって電子の数を増倍させ、マイクロチャンネルプレート３２によって増倍された電子群を電界場（マイクロチャンネルプレート３２−蛍光面３３）において加速させ、加速された電子群を蛍光面３３に衝突させることにより、微弱なエネルギーレベルの紫外線からエネルギーが増倍された可視光を発生させることとしている。従って、蛍光面３３から出力される可視光のエネルギーは、光電面に入力する紫外線のエネルギーに比べ、例えば５０００〜１００００倍に増倍されている。従って、このエネルギーが増倍された可視光に含まれる画像情報を第１画像センサ４を介して画像信号（電圧信号）として取り出し、その画像信号（電圧信号）を基に放電画像を生成することにより、従来可視化出来なかった静電気放電による発光を可視化することができるようになる。

図３は、本発明に係る光増幅部３のマイクロチャンネルプレート３２を構成するチャンネル３２ａを示す説明図である。図３（ａ）はマイクロチャンネルプレート３２の要部破断斜視図である。図３（ｂ）はチャンネル３２ａにおける電子数増倍の原理を示す説明図である。

図３（ａ）に示されるように、マイクロチャンネルプレート３２は、非常に細いチャンネル（ガラスパイプ）３２ａを多数束ねた構造を成している。なお、図示されてはいないが、入力側と出力側に電極が取り付けられ、各チャンネル３２ａに電圧を印加することができるように構成されている。

図３（ｂ）に示されるように、チャンネル３２ａに入射した電子は、チャンネル壁に衝突し、これによりチャンネル壁の電子が励起され、チャンネル壁から電子が２次電子として放出される。放出された２次電子はチャンネル両端に印加された電圧Ｖ_ＭＣＰにより加速され、放物線軌道を描き対向する壁に衝突し再び２次電子が放出される。この過程がチャンネルに沿って多数回繰り返される結果、多数の電子が電子群としてチャンネル３２ａの出口側から放出されることになる。

図４は、本発明に係る光増幅部３の蛍光面３３から出力される可視光のスペクトル特性を示す説明図である。参考として視感度スペクトルについても併せて図示されている。なお、視感度スペクトルとは、可視光のスペクトルの内で人が視認し易いスペクトルを意味している。また、横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は視感度スペクトル（光の強度）の最大値を１００％とした時の光の強度の相対値（％）を表している。

図４に示されるように、蛍光面３３から出力される可視光は、４３０〜７００ｎｍの波長帯域を有し、スペクトルが最大となる時の波長は５１０（ｎｍ）である。蛍光面３３から出力される可視光のスペクトルの波長帯域は、視感度スペクトルの波長帯域とほとんど同じであることが分かる。また、スペクトルが最大となる時の波長（＝５１０（ｎｍ））は、視感度スペクトルが最大となる時の波長５６０（ｎｍ）に近くなっていることが分かる。このことから、蛍光面３３から出力される可視光は、人が視認し易い可視光を多く含むことが分かる。

図５は、本発明に係る第１画素センサ４の各画素の画像信号値を示す説明図である。図６は、本発明に係る第１画素センサ４の各画素の輝度値を示す説明図である。なお、図中の黒点は各画素の中心を表し、各画素の位置は横方向（Ｘ方向）の番地（Ｘ_ｉ）と縦方向（Ｙ方向）の番地（Ｙ_ｊ）によって特定することができる。従って、例えばＸ＝Ｘ_ｉかつＹ＝Ｙ_ｊの画素の画像信号値はＰＶ（Ｘ_ｉ、Ｙ_ｊ）と表され、Ｘ＝Ｘ_ｉかつＹ＝Ｙ_ｊの画素の輝度値はＰＩ（Ｘ_ｉ、Ｙ_ｊ）と表される。

図６に示されるように、放電画像信号処理部５は、第１画像センサ４が出力する各画素の画像信号値ＰＶを取り込んだ後、取り込んだ画像信号値ＰＶを０から２５５の２５６階調（８ビット）で数値化して輝度値ＰＩとする。数値化は、例えば最小電圧信号値を０とし、最大電圧信号値（飽和電圧信号値）を２５５として２５６階調（８ビット）で行われる。

放電画像信号処理部５は、予め設定された輝度値の閾値ＰＩ^＊（例えば２００）に基づいて、輝度値ＰＩが閾値ＰＩ^＊を超える画素を検出する。輝度値ＰＩが閾値ＰＩ^＊を超える高輝度画素データ領域（斜線部分）は、静電気放電による発光の画像信号であると、放電画像信号処理部５は判定する。以下に、高輝度画素データ領域において静電気放電の発光源（輝度中心）を検出するためのプロセスについて説明する。

図７は、高輝度画素データ領域から輝度中心座標を検出するためのプロセスを示す説明図である。なお、図７（ａ）は高輝度画素データ領域ＨＩＰＡを表している。図７（ｂ）は輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）を表している。図７（ｃ）は輝度中心Ｘ座標Ｘ_Ｉ及び輝度中心Ｙ座標Ｙ_Ｉの算出過程を表している。なお、ここで言う「輝度中心Ｉｃ」とは、質点系の重心に対応する概念である。本発明では、この輝度中心Ｉｃの座標を静電気放電の発光源の位置としている。

図７（ａ）に示されるように、静電気放電の発光は、光が発光源を中心に放射状に空間中を伝播するため、面積を有する領域（高輝度画素データ領域ＨＩＰＡ）として撮像される。

従って、図７（ｂ）に示されるように、本発明は高輝度画素データ領域ＨＩＰＡから輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）を求めることにより、静電気放電の発光源（放電源）の位置をミリ単位の精度で特定することができる。

図７（ｃ）に示されるように、輝度中心Ｘ座標Ｘ_Ｉについては、各画素のＸ座標値に対応する輝度値の総和を重み付けとしてそのＸ座標値に掛けた値（例えば、Ｘ_ｉ＋１・ΣＰＩ（Ｘ＝Ｘ_ｉ＋１））の総和（＝Ｘ_ｉ＋１・ΣＰＩ（Ｘ＝Ｘ_ｉ＋１）＋・・・＋Ｘ_ｉ＋７・ΣＰＩ（Ｘ＝Ｘ_ｉ＋７））を求め、これを分子とする。分母については、各画素の輝度値の総和（＝ΣＰＩ）を分子とする。

従って、輝度中心Ｘ座標Ｘ_Ｉは、「各画素のＸ座標値に対応する輝度値の総和を重み付けとしてそのＸ座標値に掛けた値の総和」を「各画素の輝度値の総和」で除した値として規定することができる。本実施形態の場合、「各画素のＸ座標値に対応する輝度値の総和を重み付けとしてそのＸ座標値に掛けた値の総和」は、６１２・Ｘ_ｉ＋１＋９３０・Ｘ_ｉ＋２＋９６１・Ｘ_ｉ＋３＋９８０・Ｘ_ｉ＋４＋９６８・Ｘ_ｉ＋５＋４３０・Ｘ_ｉ＋６＋２５５・Ｘ_ｉ＋７となる。一方、「各画素の輝度値の総和」は、６１２＋９３０＋９６１＋９８０＋９６８＋４３０＋２５５＝５１３６となる。従って、輝度中心Ｘ座標Ｘ_Ｉは、（６１２・Ｘ_ｉ＋１＋９３０・Ｘ_ｉ＋２＋９６１・Ｘ_ｉ＋３＋９８０・Ｘ_ｉ＋４＋９６８・Ｘ_ｉ＋５＋４３０・Ｘ_ｉ＋６＋２５５・Ｘ_ｉ＋７）／５１３６となる。

同様に、輝度中心Ｙ座標Ｙ_Ｉは、「各画素のＹ座標値に対応する輝度値の総和を重み付けとしてそのＹ座標値に掛けた値の総和」を「各画素の輝度値の総和」で除した値として規定することができる。本実施形態の場合、「各画素のＹ座標値に対応する輝度値の総和を重み付けとしてそのＹ座標値に掛けた値の総和」は、１５７１・Ｙ_ｊ＋１＋１４２５・Ｙ_ｊ＋２＋１１９２・Ｙ_ｊ＋３＋９４８・Ｙ_ｊ＋４となる。一方、「各画素の輝度値の総和」は、１５７１＋１４２５＋１１９２＋９４８＝５１３６となる。従って、輝度中心Ｙ座標Ｙ_Ｉは、（１５７１・Ｙ_ｊ＋１＋１４２５・Ｙ_ｊ＋２＋１１９２・Ｙ_ｊ＋３＋９４８・Ｙ_ｊ＋４）／５１３６となる。

図８は、輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）に対応する輝度中心画素Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ）を検出するためのプロセスを示す説明図である。

図８（ｂ）に示されるように、輝度中心画素Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ）は、高輝度画素データ領域（図７（ａ））内の各画素と輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）との距離Ｌ（＝｛（Ｘ−Ｘ_Ｉ）^２＋（Ｙ−Ｙ_Ｉ）^２｝^１／２）の内で、距離Ｌが最も小さくなる画素が輝度中心画素Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ）として選定される。

図８（ｃ）に示されるように、放電画像信号処理部５は、輝度中心画素Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ）に色情報を追加して、色情報付き輝度中心画素Ｐｃｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ；ｃｏｌｏｒ＝RED）を生成する。ここでは、色情報として赤色が追加されている。従って、別途生成される「背景画像」に「放電画像」を合成した合成画像において、輝度中心画素Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ）が赤色で強調されて表示されることになる。

図９は、本発明に係る「放電画像」と「背景画像」の合成画像を示す説明図である。
以上をまとめると、放電画像信号処理部５は、第１画像センサ４の各画素から出力される画像信号ＰＶを取り込み、各画像信号ＰＶを２５６階調で数値化して各画素の輝度値ＰＩを生成する。次に各画素の輝度値ＰＩの内で閾値ＰＩ^＊を超える輝度値を有する高輝度画素を抽出して、高輝度画素の集合体である高輝度画素データ領域ＨＩＰＡ（High Intensity Pixels Area）を生成する。なお、第１画像センサ４から出力される画像信号ＰＶは白黒・その中間色以外の色情報を含まない、モノクロ画像信号である。

次に、放電画像信号部５は高輝度画素データ領域ＨＩＰＡの内で、質点系の重心に対応する輝度中心画素Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｘ_Ｌ）を抽出し、この輝度中心画素Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｘ_Ｌ）を静電気放電の発光源と推定する。そして、この輝度中心画素Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｘ_Ｌ）に色情報を付して色情報付き輝度中心画素Ｐｃｃ（Ｘ_Ｋ、Ｘ_Ｌ；ｃｏｌｏｒ＝RED）を生成する。

背景画像信号処理部７は、放電画像信号処理部５と同様に、第２画像センサ６の各画素から出力される画像信号ＰＶを取り込み、０から２５６階調（８ビット）で数値化した背景画像画素データを生成する。第２画像センサ６はカラーフィルタを有するため、第２画像センサ６から出力される画像信号はカラー画像信号である。

画像合成部８は、背景画像画素データ中の放電位置対応画素Ｐ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ；ｃｏｌｏｒ）を、放電画像画素データの色情報付き輝度中心画素Ｐｃｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ；ｃｏｌｏｒ＝ＲＥＤ）で置換して合成画像画素データを生成する。

画像表示部９は、合成画像画素データを基に合成画像を液晶ディスプレイに表示する。放電発光は合成画像で着色されて表示される。この合成画像により、放電発光の発生箇所を特定することができる。なお、放電画像中に放電とは無関係の画像が写りこんでしまった場合、放電画像の輝度中心画素Ｐｃｃの輝度値（階調値）は、背景画像中の放電位置対応画素Ｐの輝度値（階調値）より極めて高いため、放電画像中の輝度中心画素Ｐｃｃについては、「輝度中心画素Ｐｃｃと放電位置対応画素Ｐの差分値」で置換することにより、放電画像とは無関係の画像を除去して放電画像のみを表示させることが可能である。

以上の通り、本発明の微弱放電撮像システム１００は、レンズ１によって静電気放電による発光の内で紫外線から可視光までの特定帯域光のみを抽出し、分離ミラー２によって特定帯域光から紫外線と可視光を分離して別々に出力し、可視光に基づいた画像処理と紫外線に基づいた画像処理とが別々に実行され、最後に背景画像画素データと放電画画素像データが一つに合成されることになる。特に、分離された紫外線については、光増幅部３によってエネルギーが増倍された可視光に変換されることになる。それに加え、第１画像センサ４はカラーフィルタを備えていない。これにより、第１画像センサ４はエネルギーが増倍された可視光を最大限に取り込むことが可能になる。その結果、信号値の大きい（Ｓ／Ｎ比の高い）画像信号に基づいて画像処理が行われることになり、放電による発光を画像により可視化することが可能となる。

放電画像信号処理部５は、第１画像センサ４の各画素から出力される放電発光の画像情報を含む画像信号ＰＶを取り込み、各画素の輝度値ＰＩの内で閾値ＰＩ^＊を超える輝度値を有する高輝度画素データ領域ＨＩＰＡを生成し、質点系の重心に対応する輝度中心座標（Ｘ_Ｋ、Ｘ_Ｌ）を算出し、その輝度中心座標を放電発生箇所と推定する。そして、放電画像信号処理部５は、輝度中心座標（Ｘ_Ｋ、Ｘ_Ｌ）に最も近い輝度中心画素Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｘ_Ｌ）に色情報を付することにより、背景画像と放電画像が合成された合成画像において放電発生箇所を精度良く表示させる。これにより、この合成画像によって撮像対象物において放電発生箇所（位置）を特定することが可能となる。

（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態に係る微弱放電撮像システム２００の構成を示すブロック図である。この微弱放電撮像システム２００では、放電による発光を画像により可視化すると共に撮像対象物において放電発生箇所を特定することに加えて、放電の電圧値を推定することができるように構成されている。そのため、上記微弱微弱放電撮像システム１００の構成に対し、レンズ１を透過した紫外線〜可視光の一部を反射させるハーフミラー２０と、取り込んだ紫外線〜可視光に基づいてスペクトル解析を行うスペクトル解析部２１と、スペクトル解析の結果に基づいて放電の電圧値を推定する電圧推定部２２とを本微弱放電撮像システム２００は備えている。それ以外の構成については上記微弱放電撮像システム１００と同じである。

図１１は、微弱放電による発光についてのスペクトル解析の結果を示す説明図である。スペクトル強度がピーク値（極大値）を取る波長の内で、特定の異なる２つの波長λ１及びλ２におけるスペクトル強度比（＝Ｓ２／Ｓ１）と放電の電圧値との間には一定の相関関係がある。従って、予め数種類の既知電圧を印加して放電を発生させ、その時発生する放電発光についてスペクトル解析を実行し、印加電圧値とスペクトル強度比（＝Ｓ２／Ｓ１）との相関関係を取得する。その相関関係を数学的に定量化（例えば、換算表化）することにより、放電による発光のスペクトル解析の結果から放電の電圧値を推定することができるようになる。

（第３実施形態）
図１２は、本発明の第３実施形態に係る微弱放電撮像システム３００の構成を示すブロック図である。この微弱放電撮像システム３００も放電による発光を画像により可視化すると共に撮像対象物において放電発生箇所を特定することに加えて、放電の電圧値を推定することができるように構成されている。そのため、上記微弱微弱放電撮像システム１００の構成に対し、放電発光に対応する上記高輝度画素データ領域ＨＩＰＡの輝度中心画素Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ）の輝度値ＰＩ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ）に基づいて放電の電圧値を推定する電圧推定部２２Ａを本微弱放電撮像システム３００は備えている。それ以外の構成については上記微弱放電撮像システム１００と同じである。

上記輝度中心画素Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ）の輝度値ＰＩ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ）と放電の電圧値との間には一定の相関関係がある。従って、予め数種類の既知電圧を印加して放電を発生させ、その時発生する放電発光について上記輝度中心画素Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ）の輝度値ＰＩ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ）を求め、印加電圧値と輝度値ＰＩ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ）との相関関係を取得する。その相関関係を数学的に定量化（例えば、換算表化）することにより、放電画像信号処理部５から出力される色情報付き輝度中心画素Ｐｃｃに含まれる輝度値ＰＩ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ）から、放電の電圧値を推定することができるようになる。

（第４実施形態）
図１３は、本発明の第４実施形態に係る微弱放電撮像システム４００の構成を示すブロック図である。この微弱放電撮像システム４００も放電による発光を画像により可視化すると共に撮像対象物において放電発生箇所を特定することに加えて、放電の電圧値を推定することができるように構成されている。そのため、上記微弱微弱放電撮像システム１００の構成に対し、放電による電磁波を受信するアンテナ部３０と、受信した電磁波の時系列波形の積分値を求める波形解析部３１と、時系列波形の積分値に基づいて放電の電圧値を推定する電圧推定部２２Ｂを本微弱放電撮像システム４００は備えている。それ以外の構成については上記微弱放電撮像システム１００と同じである。

放電による電磁波の時系列波形の積分値は電磁波のエネルギーに対応している。そのため、電磁波の時系列波形の積分値と放電の電圧値との間には一定の相関関係がある。従って、予め数種類の既知電圧を印加して放電を発生させ、その時発生する放電による電磁波を受信して電磁波の時系列波形の積分値を取得する。そして、電磁波の時系列波形の積分値と印加電圧との相関関係を数学的に定量化（例えば、換算表化）することにより、電磁波の時系列積分値から放電の電圧値を推定することができるようになる。

（第５実施形態）
図１４は、本発明の第５実施形態に係る微弱放電撮像システム５００の構成を示すブロック図である。この微弱放電撮像システム５００も放電による発光を画像により可視化すると共に撮像対象物において放電発生箇所を特定することに加えて、放電の電圧値を推定することができるように構成されている。更に、放電の種類（モデル）を推定することができるように構成されている。そのため、上記微弱微弱放電撮像システム４００の構成に対し、受信した電磁波の時系列波形の振幅および放電持続時間を基に放電の種類を推定する放電モデル推定部（３２）を本微弱放電撮像システム５００は備えている。それ以外の構成については上記微弱放電撮像システム４００と同じである。また、放電の種類を推定する処理については図１６を参照しながら後述する。

図１５は、微弱放電の種類（モデル）を示す説明図である。図１５（ａ）はマシンモデルに係る放電の時系列電流波形を表している。図１５（ｂ）は人体モデルに係る放電の時系列電流波形を表している。図１５（ｃ）はデバイス帯電モデルに係る放電の時系列電流波形を表している。

マシンモデルに係る放電は、製造装置の電源投入後に電荷の蓄積が始まり、装置内で扱うＩＣ／電子部品にその電荷が移動して放電が起きるものである。図１５（ａ）に示されるように、電流は振動波形となる。電流値（振幅）はピーク値で約±３Ａにもなる。従って、電流値（振幅）のピーク・トゥ・ピーク値は５Ａ以上となる。また、放電が開始して電流値がほぼ０Ａになる電流持続時間は、約９００[ｎｓ]である。

人体モデルに係る放電は、人体に蓄積した電荷が人体から電子部品に移動して放電が起きる。図１５（ｂ）に示されるように、電流値（振幅）は最大で１.４〜１.５Ａまで急激に上昇して徐々に減衰し、約５００[ｎｓ]後にゼロとなる。

デバイス帯電モデルに係る放電は、電荷が蓄積したＩＣ／電子部品が接地された導体に接触した時に放電が起きる。図１５（ｃ）に示されるように、放電は２[ｎｓ]の間に放電が終わってしまう。更に放電開始後１[ｎｓ]以内に、電流値（振幅）が５〜６Ａまでに達し、５[ｎｓ]以内にゼロとなる。

図１６は、電磁波の時系列波形に基づいて放電の種類（モデル）を推定する処理の一例を示すフロー図である。先ず、ステップＳ１では、放電モデル推定部３２は電磁波の時系列波形の放電持続時間をチェックする。放電時間時間が例えば１０[ｎｓ]以下である場合、放電モデルは図１５（ｃ）の「デバイス帯電モデル」と推定し処理を終了する。一方、放電時間時間が例えば１０[ｎｓ]を超える場合は、放電モデル推定部３２はステップＳ２を実行する。

ステップＳ２では、放電モデル推定部３２は電磁波の時系列波形の振幅（電流値）の最大値をチェックする。振幅の最大値が例えば１Ａ以上である場合、放電モデル推定部３２はステップＳ３を実行する。一方、振幅の最大値が１Ａ未満である場合は、放電モデルは図１５（ｂ）の「人体モデル」と推定し処理を終了する。

ステップＳ３では、放電モデル推定部３２は、振幅（電流値）のピーク・トゥ・ピークの最大値をチェックする。振幅（電流値）のピーク・トゥ・ピークの最大値が例えば４Ａ以上である場合、放電モデルは図１５（ａ）の「マシンモデル」と推定し処理を終了する。一方、振幅（電流値）のピーク・トゥ・ピークの最大値が例えば４Ａ未満である場合、放電モデルは図１５（ｂ）の「人体モデル」と推定し処理を終了する。

図１７に示されるように、上記処理で推定された放電モデルは、電圧推定部２２Ｂによって推定された放電の電圧値と共に合成画像に表示されることになる。

以上、本発明の微弱放電撮像システム１００,２００,３００,４００,５００について説明してきたが、本発明の実施形態は上記だけに限定されない。すなわち本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲において種々の修正・変更を加えることができる。例えば、図９に示される背景画像に合成される放電画像画素データについては、高輝度画素データ領域ＨＩＰＡを加えても良い。

また、上記第２画像センサ６についてはカラーフィルタを備えずにモノクロ画像信号を出力するように構成することも可能である。この場合、背景画像はモノクロ画像となるが、放電画像中の放電発生箇所（発光源）は着色されて強調されているため、放電発生箇所の可視化及び位置特定に関し特に不都合は生じない。

また、放電源の着色表示について、固定の色にしてもよいし、放電の推定電圧値の強弱に応じて、着色の色を変えることもできる。着色の色を変えることで、測定者はそのときの放電の強さを色でも認識することができるようになる。

また、放電源の位置をコンピュータ（ＰＣ）上に記憶させておくことにより、放電源の発生分布表示を行うこともできる。発生頻度の高低に応じて色分けして、分布を本装置の画面上に表示させることもできる。履歴確認ボタン（ソフトウェア操作）をクリックすることで、以前測定したデータの確認も可能である。

また、印加電圧値（模擬放電電圧値）と上記パラメータ（スペクトル強度比、輝度中心画素の輝度値、電磁波の時系列波形の積分値）との相関関係を定量的に取得する際、｛IIゲイン、カメラゲイン、Lens絞り値、被写体までの距離｝の内の一部又は全部を調整事項（例えば、相関関係をリニア（線形性）なものにするための）とすることも可能である。

また、高輝度画素データ領域ＨＩＰＡの輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）については、周辺の輝度値から予測することも可能である。

また、輝度中心画素Ｐｃ又は色情報付き輝度中心画素Ｐｃｃについては、ｎ個（ｎ≧２）の画素で構成しても良い。この場合、輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）から距離の近いｎ個の画素が選定される。

また、上記説明中に挙げられている全ての数値については、例示であることを確認的に記載する。

１ レンズ
２ 分離ミラー
３ 光増幅部
４ 第１画像センサ
５ 放電画像信号処理部
６ 第２画像センサ
７ 背景画像信号処理部
８ 画像合成部
９ 画像表示部
１００、２００、３００、４００、５００ 微弱放電撮像システム

Claims (16)

1. 微弱電力の放電による発光を画像により可視化して前記放電の発生箇所を特定する微弱放電撮像システムであって、
   受光される光の内で紫外線から可視光までの特定帯域光のみを抽出する抽出手段（１）と、
   前記特定帯域光から前記紫外線と前記可視光を分離して別々に出力する分光手段（２）と、
   前記紫外線に含まれる放電画像情報（ＰＶ）に基づいて放電画像データ（ＰＩ）を生成する紫外線画像化手段（３、４、５）と、
   前記可視光に含まれる背景画像情報に基づいて背景画像データを生成する可視光画像化手段（６、７）と、
   前記放電画像データ（ＰＩ）と前記背景画像データを合成する画像データ合成手段（８）とを備え、
   前記紫外線画像化手段（３、４、５）は、光の強度を増倍させると共に波長を可視光領域にシフトさせる光増倍波長変換手段（３）を含むことを特徴とする微弱放電撮像システム。
2. 請求項１に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
   前記紫外線画像化手段（３、４、５）は、前記放電画像情報（ＰＶ）に色情報を付するカラーフィルタを省略していることを特徴とする微弱放電撮像システム。
3. 請求項１又は２に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
   前記紫外線画像化手段（３、４、５）は、前記放電画像データ（ＰＩ）の内で所定の閾値以上の輝度値を有する高輝度画像データ領域（ＨＩＰＡ）について、該高輝度画像データ領域（ＨＩＰＡ）の輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）を算出することを特徴とする微弱放電撮像システム。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
   前記可視光画像化手段（６、７）は、前記背景画像情報に色情報を付するカラーフィルタを有することを特徴とする微弱放電撮像システム。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
   受光される光の内で紫外線から可視光のみを選択的に透過させるレンズ（１）と、
   前記レンズ（１）を透過した光から紫外線と可視光を分離して別々に出力する分離ミラー（２）と、
   前記分離ミラー（２）から出力された前記紫外線の光の強度を増幅する光増幅部（３）と、
   前記光増幅部（３）によって増幅された増幅光を受光して光の強度に対応した画像信号を出力する第１画像センサ（４）と、
   前記第１画像センサ（４）によって出力された前記画像信号を基に放電に係る前記放電画像データ（ＰＩ）を生成する放電画像信号処理部（５）と、
   前記分離ミラー（２）から出力された前記可視光を受光して光の強度に対応した画像信号を出力する第２画像センサ（６）と、
   前記第２画像センサ（６）によって出力された前記画像信号を基に背景に係る前記背景画像データを生成する背景画像信号処理部（７）と、
   前記放電画像データと前記背景画像データを合成する画像データ合成部（８）と、
   前記画像データ合成部（８）によって合成された合成画像データを可視化する画像表示部（９）とを備え、
   前記光増幅部（３）は、前記紫外線の光の強度を増倍させると共に波長を可視光領域にシフトさせることにより、受光した紫外線を光の強度が増倍された可視光として出力することを特徴とする微弱放電撮像システム。
6. 請求項５に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
   前記第１画像センサ（４）は、前記画像信号に色情報を付するカラーフィルタを省略していることを特徴とする微弱放電撮像システム。
7. 請求項６に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
   前記放電画像信号処理部（５）は、前記第１画像センサ（４）を構成する画素によって取得される各画素値を所定の階調で数値化して、所定の閾値以上の輝度値を有する前記高輝度画素データ領域（ＨＩＰＡ）について、画素の輝度値と座標によって規定される前記高輝度画素データ領域の輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）を算出し、
   前記高輝度画素データ領域（ＨＩＰＡ）を構成する画素の内で前記輝度中心座標（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）に対応する輝度中心画素（Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ））を抽出し、当該輝度中心画素（Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ））について白黒・その中間色以外の色情報を付するように構成されていることを特徴とする微弱放電撮像システム。
8. 請求項５から７の何れか１項に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
   前記第２画像センサ（６）は、前記画像信号に色情報を付するカラーフィルタを備えることを特徴とする微弱放電撮像システム。
9. 請求項１から８の何れか１項に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
   放電の電圧値を推定する電圧推定部（２２、２２Ａ、２２Ｂ）を備えることを特徴とする微弱放電撮像システム。
10. 請求項９に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
    光のスペクトル解析を実行するスペクトル解析部（２１）を備え、
    前記電圧推定部（２２）は、前記スペクトル解析の結果に基づいて放電の電圧値を推定することを特徴とする微弱放電撮像システム。
11. 請求項１０に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
    前記電圧推定部（２２）は、予め選定された２つの波長のスペクトル強度比を基に放電の電圧値を推定することを特徴とする微弱放電撮像システム。
12. 請求項７に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
    放電の電圧を推定する電圧推定部（２２Ａ）を備え、
    前記電圧推定部（２２Ａ）は、前記高輝度画素データ領域（ＨＩＰＡ）の前記輝度中心画素（Ｐｃ（Ｘ_Ｋ、Ｙ_Ｌ））の輝度値を基に放電の電圧値を推定することを特徴とする微弱放電撮像システム。
13. 請求項９に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
    電磁波を受信するアンテナ部（３０）と、
    前記電磁波の波形の解析を実行する波形解析部（３１）を備え、
    前記電圧推定部（２２Ｂ）は、前記波形の解析結果に基づいて放電の電圧値を推定することを特徴とする微弱放電撮像システム。
14. 請求項１３に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
    前記電圧推定部（２２Ｂ）は、前記電磁波の時系列波形の積分値に基づいて放電の電圧値を推定することを特徴とする微弱放電撮像システム。
15. 請求項１３又は１４に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
    放電の種類を推定する放電種類推定部（３２）を備え、
    前記放電種類推定部（３２）は、前記波形の解析結果に基づいて前記放電の種類を推定することを特徴とする微弱放電撮像システム。
16. 請求項１５に記載の微弱放電撮像システムにおいて、
    前記放電種類推定部（３２）は、放電が開始して収束するまでの放電持続時間と前記波形の振幅に基づいて前記放電の種類を推定することを特徴とする微弱放電撮像システム。