JP4297390B2

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Publication number: JP4297390B2
Application number: JP04692999A
Authority: JP
Inventors: 勝人後藤; 孝島谷; 豊平野; 寛之手島
Original assignee: Sanyu Denshi Co Ltd
Current assignee: Sanyu Denshi Co Ltd
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2019-02-24
Also published as: JP2000251822A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒子線を細く絞って試料上を面走査して得られた高精細の画像を表示およびカラーの画像に変換して表示および高精細に印刷する走査型高精細画像処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、試料に細く絞った荷電粒子である電子やイオンなどを照射しつつ面走査しそのときに発生する２次電子や２次イオンを検出し、ブラウン管上に輝度変調して拡大した走査画像を表示したり、ブラウン管上の画像をポラロイドフィルムで撮影したり、通常のフィルムで撮影して印画紙に焼き付けて当該走査画像を観察したりしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のブラウン管では、通常、高々５００から１６００画素程度の矩形の画像しか当該ブラウン管の解像度がないために表示できなく、表示できる走査画像の大きさは、せいぜい２０ｃｍ矩形であり、分解能が悪く奇麗に観察できないという問題があった。同様に、ブラウン管上の画像をフィルムで撮影してから印画紙に焼き付けても、ブラウン管を使う関係で上記と同様にそれほど細かい画素の走査画像を記録して観察できないという問題があった。
【０００４】
このため、走査型顕微鏡でブラウン管などの表示装置を経由して走査画像を記録することではなく、走査型顕微鏡から得られた画像信号を直接に高精細かつ広視野で観察するすることが望まれている。
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決するため、走査型顕微鏡で数万画素×数万画素という極めて高精細の走査画像を直接に印刷して観察することを実現すると共に必要な部分を抽出して表示して観察することも併せて実現することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
図１を参照して課題を解決するための手段を説明する。
図１において、照射系１は、荷電粒子（例えば電子線）を発生させて集束し試料７上に細く絞って照射した状態で平面走査するものであって、偏向コイル３、対物レンズ６、および２次電子検出器１９などから構成されるものである。
【０００７】
偏向コイル３は、試料７上に細く絞って照射されている電子線プローブを、偏向して平面走査するものである。
試料７は、電子線プローブを平面走査してその時に発生する信号を検出し、表示あるいは高精細画像を印刷する対象の試料である。
【０００８】
２次電子検出器１９は、試料７から放射された２次電子を検出するものである。
画像蓄積装置３１は、２次電子検出器１９などで検出された画像信号をＡ／Ｄ変換した高解像度の画像信号として蓄積するものである。
【０００９】
表示装置３２は、低解像度の表示画像を表示するものである。
次に、動作を説明する。
照射系１を構成する図示外の粒子線源から発生させた粒子線、例えば電子線を対物レンズ６によって細く絞った電子線プローブを試料７上に照射した状態で、偏向コイル３によって偏向して試料７上で電子線プローブを平面走査し、試料７から発生した例えば２次電子を２次電子検出器１９によって検出して画面３３上に画像を表示する。このとき、指定された倍率で高精細走査される試料７上の領域中の指定された場所あるいは予め設定された複数の場所について、走査線数を少なくして走査手段である偏向コイル３に走査信号を入力して第１の走査、あるいは高精細走査信号を入力して第２の走査をさせ、当該走査して発生された信号あるいは吸収された信号を例えば２次電子検出器１９によって検出し、検出された信号が第１の走査による信号の場合に表示装置３２あるいは走査型顕微鏡に設けた表示装置上に表示させ、一方、第２の走査による信号の場合に画像蓄積装置３１に蓄積させるようにしている。
【００１０】
この際、検出された信号が第１の走査による信号の場合に表示装置３２の画面３３上に、領域中の走査した場所に対応づけて画像をそれぞれ表示し、それぞれの場所の非点および焦点の調整を同時に行い得るようにしている。
【００１１】
また、蓄積した高精細の画像信号中の指定された場所あるいは予め設定された複数の場所から切り出した画像信号を表示装置３２の画面３３上に１つあるいは複数を表示し、部分拡大画像を表示するようにしている。
【００１２】
また、蓄積した高精細の画像信号の予め設定された区画あるいは指定されたサイズで分割した区画中のうち指定された区画から切り出した画像信号を表示装置３２の画面３３上に１つあるいは複数を同時に表示し、部分拡大画像を表示するようにしている。
【００１３】
また、蓄積した高精細の画像信号中の指定された視点を中心に、サイズを順番に大きくした画像を切り出して画素数が多すぎるときは少なくして表示装置３２の画面３３を分割してそれぞれに表示し、視点を中心に異なる倍率の部分拡大画像を同時に表示するようにしている。
【００１４】
また、各画像に対応づけて試料７上の実際の長さを表すマークと長さの単位を表示するようにしている。
また、検出された信号を第１の計算機により画像蓄積装置３１に格納し、第２の計算機により画像蓄積装置３１から蓄積した高精細の画像信号を読み出して部分拡大画像を表示するようにしている。
【００１５】
また、画像蓄積装置３１に蓄積されている画像を複数に順番にサイクリックに分割して各計算機が分割した各画像を読み出して印刷用のデータにそれぞれ変換し、変換後の印刷用のデータを順番に１台の印刷装置に出力して１枚の用紙に印刷させるようにしている。
【００１６】
また、画像蓄積装置３１に蓄積されている画像を複数に分割して各計算機が分割した各画像を読み出して印刷用のデータにそれぞれ変換し、変換後の印刷用のデータを１台の印刷装置の各ヘッダにそれぞれ出力して１枚の用紙に印刷させるようにしている。
【００１７】
また、画像蓄積装置３１に蓄積されているモノクロの画像信号を対応する階調のカラーの画像信号に変換し、変換後のカラーの画像信号をもとに画像を表示あるいは印刷するようにしている。
【００１８】
また、モノクロの画像信号を８ビット以上とし、カラーの画像信号がＲＧＢのときにそれぞれ８ビットとするようにしている。
また、モノクロの画像信号を８ビット以上とし、カラーの画像信号が印刷用のときに印刷装置で使用するカラーデータ形式のビット数とするようにしている。
【００１９】
また、モノクロ表示時の階調に対応するカラー表示時の階調、あるいはモノクロ印刷時の階調に対応するカラー印刷時の階調を登録した変換テーブルを予め設け、変換テーブルを参照して、モノクロの画像信号からカラーの画像信号に変換するようにしている。
【００２０】
従って、走査型顕微鏡で数万画素×数万画素という極めて高精細の走査画像を直接に印刷して観察を実現すると共に必要な部分を抽出して表示して観察を併せて実現することが可能となる。
【００２１】
【実施例】
次に、図１から図１８を用いて本発明の実施の形態および動作を順次詳細に説明する。ここでは、荷電粒子（荷電粒子線）として、電子線を例に以下実施例を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明のシステム構成図を示す。
図１において、照射系１は、荷電粒子である電子線を発生させて集束し試料７上に細く絞って照射した状態で平面走査するものであって、２から６などによって構成されるものでる。
【００２３】
集束レンズ２は、図示外の電子銃から発生されて加速された電子線を集束するものである。
偏向コイル３は、細く絞って試料７上を照射された電子線プローブを偏向して平面走査するものである。
【００２４】
非点補正コイル４は、電子線プローブの非点を補正するものである。
ダイナミックフォーカスコイル５は、電子線プローブが試料７上の中心視野位置から外れた位置を照射したときでも細い電子線プローブになるようにフォーカスするものである。
【００２５】
対物レンズ６は、電子線プローブを試料７上に細く絞って照射するものである。
試料７は、電子線プローブを平面走査してその時に発生する信号を検出し、表示あるいは高精細画像を印刷する対象の試料である。
【００２６】
高精細走査発生器１１は、高精細の画像信号を生成するための高精度（例えば１６，０００画素×１６，０００画素）の走査信号（水平方向および垂直方向の走査信号）を発生するものである。
【００２７】
走査発生器１２は、通常の走査型電子顕微鏡などに用いる低精度（例えば５００画素×５００画素）の走査信号を発生するものである。
走査信号切換装置１３は、高精細の走査信号と、低精度の走査信号とを任意に、外部からの切換モードに対応して切りかえるものである。
【００２８】
倍率制御回路１４は、走査発生器１２から供給された低精度の走査信号をもとに指定された倍率の信号を出力するものである。
倍率制御回路１５は、走査信号切換装置１３から供給された走査信号をもとに指定された倍率の信号を出力するものである。
【００２９】
倍率制御切換器１６は、倍率制御回路１４、１５あるいは走査信号切換装置１３のいずれかの信号を切り換えて選択して偏向コイル３に供給し、所定倍率となる走査電流などを偏向コイル３に供給するものである。
【００３０】
非点補正制御回路１７は、非点補正コイル４に電流を供給して非点補正するものである。
ダイナミックフォーカス制御回路１８は、ダイナミックフォーカスコイル５に電流を供給し、ダイナミックフォーカス（電子線プローブが試料７上の視野中心から偏向されてずれるにしたがい焦点が合わなくなるので、これを補正して常に焦点があうように走査信号に同期して電流を供給して補正）するものである。
【００３１】
２次電子検出器１９は、電子線プローブを試料７の表面に面走査したときに放出される２次電子を検出して増幅するものである。
信号増幅器２０は、２次電子検出器１９によって検出された信号（画像信号）を増幅するものである。
【００３２】
画像読込装置２１は、信号増幅器２０によって増幅された、試料７から放出された２次電子などの強度であるアナログの信号（画像信号）をデジタルの画像信号に変換（例えば試料７上の全走査範囲を１６，０００×１６，０００画素となるように水平走査信号および垂直走査信号に同期してサンプリングし１２ビットのデータに量子化して画像信号を得るように変換）するものである。
【００３３】
Ｉ／Ｏ２２から２５は、ＣＰＵ３４と倍率制御回路１５、高精細走査発生器１１、非点補正制御回路１７、ダイナミックフォーカス制御回路１８との間で信号の授受を行う入出力回路であって、例えばＣＰＵ３４からのデジタルの信号をアナログの信号に変換するＤ／Ａ変換等の信号の制御に使用するものである。
【００３４】
プリンタ（大型高精細印刷機）２７は、大型（例えばＡ０などのサイズ）の高精細のカラーのプリンタ（プロッタ）である。
プリンタ（普及型）２８は、通常の大きさ（例えばＡ３などのサイズ）のカラーのプリンタである。
【００３５】
画像蓄積装置３１は、デジタルの高精細の画像信号（例えば１６，０００×１６，０００画素）を蓄積するものである。
表示装置３２は、低解像度（５００ないし１８００ドット）の画像を表示するものであって、カラーＣＲＴ、カラー液晶、一般家電のテレビなどである。
【００３６】
画面３３は、表示装置３２上に表示する画面である。
ＣＰＵ３４は、プログラムに従い各種処理を行うものであって、ここでは、プログラムによって動作する画像編集手段３５、画像変換手段３６などから構成されるものである。
【００３７】
画像編集手段３５は、画像を編集して画面３３上に表示させるものである。
画像変換手段３６は、モノクロの画像信号を、カラーの画像信号に変換（例えばモノクロの画像信号の階調を落とさずにカラーの画像信号に変換）したりなどするものである。
【００３８】
次に、図２から図１８を用いて図１の構成および動作を順次詳細に説明する。
図２は、本発明の説明図（非点、焦点の調整）を示す。
図２の（ａ）は、通常の画面の例を示す。この通常の画面は、ここでは、例えば８００×８００画素の画面である。
【００３９】
図２の（ｂ）は、本発明の画面（仮想画面）の例を示す。この本発明の仮想画面は、図示のように例えば１６，０００×１６，０００画素であって、図２の（ａ）の横方向に２０倍、縦方向に２０倍の大きさであり、画素数で言えば２０×２０＝４００倍の大きさである。このため、当該本発明の仮想画面では、図中の
・０（中心）
・１（右中央）
・２（上中央）
・３（左中央）
・４（下中央）
の５つの位置でそれぞれ８００×８００画素の画面が得られるように、走査信号を制御して表示装置３２の画面３３上に順次表示したり、あるいは０から４の位置で更に少ない画素数が得られるように走査信号を制御し表示装置３２上の画面３３を５分割して同時に表示し、０から４の５つの各画面（結果的に拡大された画像が表示）上でそれぞれ焦点合せ（ダイナミックフォーカス）および非点補正を行い、仮想画面の全体で焦点合せおよび非点補正を自動あるいは手動で行い、高精細の画像信号を得るようにしている（図３から図６参照）。
【００４０】
図３は、本発明の説明図（走査）を示す。これは、図２の（ｂ）の仮想画面（試料７の高精細時の全走査範囲）中で位置０から４までの５個所でそれぞれ面走査するときの水平走査信号（Ｈ）および垂直走査信号（Ｖ）を発生する（切り換える）回路の例である。
【００４１】
図３の（ａ）は、水平走査信号（Ｈ）を発生する回路例を示す。
図３の（ａ）において、左側の走査（Ｈ）は、高精細の水平走査信号（Ｈ）である。
【００４２】
スイッチＳＷＨは、上側のときに本画面（高精細の画面（＝図２の（ｂ）の仮想画面））用の図示の水平走査信号（Ｈ）を右側から出力するものであり、下側のときに画面０から４用の水平走査信号（Ｈ）（図中では画面１用の水平走査信号（Ｈ））を右側から出力するものである。出力された水平走査信号（Ｈ）は、図１の水平走査用の偏向コイル３に供給される。
【００４３】
ボリュームＶＲ１、ＶＲ２は、画面１，３のときの水平方向の位置を任意に調整する可変抵抗器である。
図３の（ｂ）は、垂直走査信号（Ｖ）を発生する回路例を示す。
【００４４】
図３の（ｂ）において、左側の垂直（Ｖ）は、高精細の垂直走査信号（Ｖ）である。
スイッチＳＷＶは、上側のときに本画面（高精細の画面（＝図２の（ｂ）の仮想画面））用の図示の垂直走査信号（Ｖ）を右側から出力するものであり、下側のときに画面０から４用の垂直走査信号（Ｖ）（図中では画面１用の垂直走査信号（Ｖ））を右側から出力するものである。出力された垂直走査信号（Ｖ）は、図１の垂直走査用の偏向コイル３に供給される。
【００４５】
ボリュームＶＲ３、ＶＲ４は、画面２，４のときの垂直方向の位置を任意に調整する可変抵抗器である。
以上の回路を用い、スイッチＳＷＨとＳＷＶを下側に切り換えた状態で、左側の走査（Ｈ）および垂直（Ｖ）の走査信号にそれぞれ同期して、両者の画面０から４のスイッチを閉にしてボリュームＶＲ１ないしＶＲ４をそれぞれ調整することで、既述した図２の（ｂ）の仮想画面（高精細時の画面）中の画面０（固定）および画面１から４（ＶＲ１ないしＶＲ４で調整可）の位置を任意に調整することが可能となる。これら水平走査信号および垂直走査信号を図１の偏向コイル３にそれぞれ供給して面走査することで、図２の（ｂ）の画面０から４の拡大画像を表示させることが可能となり、これら各拡大画像上で焦点合せ（特にダイナミックフォーカス合せ）および非点補正を簡易に行うことが可能となる。
【００４６】
図４は、本発明の説明図（非点）を示す。これは、既述した図３の走査信号（Ｈ、Ｖ）を用いて走査したときに得られる図４の（ａ）の画面０から４の各画面で非点補正を同期して行うときの回路の例である。
【００４７】
図４の（ａ）は、本画面（高精細時の画面）を示す。この本画面（仮想画面）は、既述した図２の（ａ）の画面（仮想画面）と同一であって、画面０から４の５つの拡大画像をそれぞれ表示するためのものである。
【００４８】
図４の（ｂ）から（ｄ）は、ダイナミック非点補正する回路例を示す。
図４の（ｂ）は、２つのボリュームをそれぞれ調整して画面０から画面４用の非点補正信号（Ｘ、Ｙ）を出力する回路例を示す。
【００４９】
図４の（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）、（ｂ−４）、（ｂ−５）は、非点補正０（画面０の非点補正）用のＸ０、Ｙ０、非点補正１用のＸ１、Ｙ１、非点補正２用のＸ２、Ｙ２、非点補正３用のＸ３、Ｙ３、非点補正４のＸ４、Ｙ４の信号をそれぞれ出力するものである。ここでは、図中の各Ｘ用およびＹ用のボリュームの値を個別に変えて、図４の（ａ）の画面０から４でそれぞれ非点が補正されて奇麗な画像が表示されるように、調整（手動あるいは自動（画像の解像度が最大（例えば微分した信号の総和が最大））で調整）する。
【００５０】
図４の（ｃ）は、図４の（ｂ）で生成した信号を左側からそれぞれ入力しておき、アナログスイッチＳによっていずれか１つを選択してアンプに入力し右側から非点補正信号（Ｘ，Ｙ）をそれぞれ出力し、図１の非点補正コイル４に供給する。ここで、アナログスイッチＳは、後述する図４の（ｄ）に示す回路で１ないし４のうちの１つがそれぞれＯＮとなり、いずれかか１つを選択するようにしている。
【００５１】
図４の（ｄ）は、図４の（ｃ）のアナログスイッチを１つＯＮにする信号１から４のいずれかを生成する回路例を示す。（ｄ−１），（ｄ−２）は、ここでは、左側から走査信号（Ｈ）、走査信号（Ｖ）をそれぞれ入力し、右側から図４の（ｃ）のアナログスイッチＳのいずれか１つをＯＮにする制御信号をそれぞれ出力するようにしている。
【００５２】
以上によって、図４の（ａ）の本画面（仮想画面）上の画面０から４の拡大画像上でそれぞれ個別に独立に非点補正を手動あるいは自動で行い設定することを必要に応じて随時行い、本画面の全域に渡って拡大画像上で高精度に非点補正を行うことが可能となる。
【００５３】
図５は、本発明の説明図（ダイナミックフォーカス）を示す。これは、既述した図３の走査信号（Ｈ、Ｖ）を用いて走査したときに得られる図４の（ａ）の画面０から４の各画面でダイナミックフォーカスを同期して行うときの回路の例である。
【００５４】
図５の（ａ）は、本画面（高精細時の画面）を示す。この本画面（仮想画面）は、既述した図２の（ａ）の画面（仮想画面）と同一であって、画面０から４の５つの拡大画像をそれぞれ表示するためのものである。
【００５５】
図５（ｂ）から（ｄ）は、ダイナミックフォーカスする回路例を示す。
図５の（ｂ）は、ボリュームをそれぞれ調整して画面０から画面４用のダイナミックフォーカス用の信号を出力する回路例を示す。
【００５６】
図５の（ｂ−１）、（ｂ−２）は、ダイナミックフォーカス用のＸ１、Ｘ３、Ｙ２、Ｙ４の信号を出力する回路例を示す。
図５の（ｃ）は、図５の（ｂ）で生成した信号を左側からそれぞれ入力しておき、アナログスイッチＳによっていずれか１つを選択してアンプに入力し右側からダイナミック補正制御信号を出力し、図１のダイナミックフォーカスコイル５に供給する。ここで、アナログスイッチＳは、既述した図４の（ｄ）に示す回路によって１ないし４のうちの１つがＯＮとなり、１つを選択するようにしている。
【００５７】
図５の（ｄ）は、走査信号（Ｈ）、走査信号（Ｖ）から図５の（ｂ）で必要な図示の信号を生成する回路例を示す。ここで、Ｈ²は２乗を表し、入力された信号を２乗した信号である。
【００５８】
以上によって、図５の（ａ）の本画面（仮想画面）上の画面０から４の拡大画像上でそれぞれ個別に独立にダイナミックフォーカス調整を手動あるいは自動で行い設定することを必要に応じて随時行い、本画面の全域に渡って拡大画像上で高精度にダイナミックフォーカス合せを行うことが可能となる。
【００５９】
図６および図７は、本発明の説明図（走査）を示す。これは、試料７上を電子線プローブで面走査して全体の外観観察および各種調整（明るさ、コントラストなど）を行うための低解像度の画像を表示するときの例をそれぞれ示す。
【００６０】
図６の（ａ）は、荒い走査の例を示す。この場合には、（ａ−１）に示すように、試料７上の高精細画像の走査領域（仮想画面）上では１６，０００×１６、０００ドットのうちから、ここでは、垂直方向の走査線は３２本飛び越し走査で５００本の走査線に間引き、水平方向の１走査線の１６，０００ドットを３２ドット毎に間引いて５００ドットにし、（ａ−２）に示すように５００×５００ドットの画像を得て図示のように画面上に表示する。これにより、高精細の画像（１６，０００×１６，０００ドット）を約３２×３２＝１０２４分の１に画素数を低減して高速に（ａ−２）に示すように等倍の画像を画面上に表示することが可能となる（試料７を電子線プローブで面走査してその時に発生した信号をＡ／Ｄ変換して、高精細画像の全領域の画素数を低減した等倍の画像を画面上に表示することが可能となる）。
【００６１】
図６の（ｂ）は、細かい走査の例を示す。この場合には、（ｂ−１）に示すように、試料７上の高精細画像の走査領域（仮想画面）上では１６，０００×１６０００ドットのうちから、ここでは、垂直方向の指定された例えば先頭から５００本だけ抽出し、水平方向の１走査線の１６０００ドットのうち図示の指定された位置から５００ドットだけ抽出し、（ａ−２）に示すように５００×５００ドットの画像を得て図示のように画面上に表示する。これにより、高精細の画像（１６，０００×１６，０００ドット）の図では先頭の部分の約３２×３２＝１０２４分の１に画素数を低減して高速に（ａ−２）に示すように高精細画像の一部をそのまま拡大した拡大画像を画面上に表示することが可能となる（試料７を電子線プローブで面走査してその時に発生した信号をＡ／Ｄ変換して、高精細画像の全領域の先頭部分を拡大した拡大画像を画面上に表示することが可能となる）。
【００６２】
図６の（ｃ）は、ライン走査の例を示す。この場合には、（ｂ−１）に示すように、試料７上の高精細画像の走査線の１ライン、４ライン、・・・毎に飛び越し走査し、（ａ−２）に示すように、そのときの画像信号の振幅（輝度）を画面上に順次表示すると共に、図示のように基準線を表示する。そして、画像信号の明るさおよびコントラストを図示外の操作ボリューム（あるいは画面上の操作ボタン）を操作して調整（画像信号の明るさは２次電子検出器１９の２次電子倍増管に印加する高電圧を調整して設定および明るさは２次電子検出器１９の出力信号を増幅する信号増幅器２０で直流成分を加算し調整）する。
【００６３】
図７の（ｄ）は、自動の回路例を示す。
図７の（ｄ）において、高電圧発生器は、調整器（コントラスト）および「振幅制御信号」によって任意の高電圧を発生するものである。
【００６４】
２次電子倍増管は、高電圧発生器から印加された高電圧の値を大きくすると２次電子の増幅率（コントラストに相当）を増大させるものである。
アンプ２は，２次電子倍増管によって増幅された画像信号を増幅するものであって、ここでは「明るさ制御信号」を入力側に入力して明るさ成分（画像信号の直流成分）を増減させるものである。
【００６５】
以上の回路構成のもとで、既述した図６の（ａ）から（ｃ）のいずれかの画面上に表示した画像の画像信号を取り出し、この画像信号の振幅の変化が所定の範囲に納まるように「振幅制御信号」を自動的に調整し、一方、この画像信号の直流成分が所定の範囲内に納まるように「明るさ制御信号」を自動的に調整する。これにより、試料７に電子線プローブを照射して発生した２次電子を一旦、光に変換した後に当該光を図７の（ｄ）図示の２次電子倍増管に左側から入射して光電子を発生させて増幅し、アンプ２から所望のコントラストおよび明るさの画像信号を右側に出力することが可能となる。
【００６６】
図８は、本発明の説明図（表示）を示す。
図８の（ａ）は、平均化表示の例を示す。この平均化表示は、（ａ−１）に示す１６，０００×１６，０００画素の高精細の画像について、例えば５００分割した３２×３２画素の各値を平均化して１画素（各画素の値の総和を求めて全画素数で除算した値を１画素）にし（（ａ−３）に示すように変換し）、この変換後の画素を用いて（ａ−２）に示すように画面上に５００×５００画素の拡大画像を表示する。
【００６７】
以上によって、元の高精細の画像（例えば１６，０００×１６，０００画素）を５００分割して各分割領域内の画素の値を平均化して低画素の画像（例えば５００×５００画素）を生成して表示装置３２上に等倍の画像として表示することが可能となると共に、平均化してＳ／Ｎ比を改善することが可能となる。
【００６８】
図８の（ｂ）は、重みづけ表示の例を示す。この重みづけ表示は、（ｂ−１）に示す、図８の（ａ）で５００分割した１つの分割領域内の３２×３２画素について、（ｂ−２）に示すように、重みづけを行い、（ｂ−３）に示すように、１画素に変換する。重みづけとしては、（ｂ−４）に示すように、中心が大きく両端を０とした重み分布を持たせて各重みを各画素の値に乗算してその総和を求めて１画素の値とし、ここでは、低画素の等倍の画像（５００×５００画素）を表示する。
【００６９】
以上によって、元の高精細の画像（例えば１６，０００×１６，０００画素）を５００分割して各分割領域内の画素の値に重みづけして低画素の画像（例えば５００×５００画素）を生成して表示装置３２上に等倍の画像として表示することが可能となると共に、重みづけしたことで、隣接する画素間の相関が加味された忠実な画像であって、Ｓ／Ｎ比を改善することが可能となる。
【００７０】
図９および図１０は、本発明の説明図（任意画像表示）を示す。
図９の（ａ）は、任意切出の例を示す。この任意切出の場合には、（ａ−１）に示すように、画面上では図示のように間引きなどした画像５００×５００画素で表示し、印刷用には高精細の画像１６，０００×１６，０００画素で保持する。そして、（ａ−１）の画面上でマウスで切出しの左上と右下を指定した矩形領域が指定されると、（ａ−２）に示すように、マウス指定された領域を切出し（既述した図８の（ａ），（ｂ））して画面上で５００×５００画素の画像として表示（切出された画像が５００×５００画素以下のときはその画素数で表示）すると共に切出された画素数の画像を保持する。そして、印刷時には保持している画像を印刷装置に送出して印刷させる。
【００７１】
以上のように、高精細の画像（例えば１６，０００×１６，０００画素）を５００×５００画素の画像として全体を表示装置３２上に表示した状態で、マウスで任意のサイズが指定されると、指定された領域の画像を切出して印刷用として保持すると共に、画面上に５００×５００画素の画像として表示（５００×５００画素以下のときは切出した画素の画像として表示）して画像の確認などを行った後、保持している画像を高解像度の印刷装置に送出して高精細に印刷させることが可能となる。
【００７２】
図９の（ｂ）は、区画切出の例を示す。この区画切出しの場合には、（ｂ−１）に示すように、画面上では５００×５００画素の全体の画像を表示および図示のように指定された例えば分割数で分割して区画線を表示すると共に、印刷用には高精細の画像１６，０００×１６，０００画素で保持する。そして、（ｂ−１）の画面上でマウスで任意の区画が指定されると、（ｂ−２）に示すように、マウス指定された区画の画像を切出し（既述した図８の（ａ），（ｂ））、画面上で５００×５００画素の画像として表示（切出された画像が５００×５００画素以下のときはその画素数で表示）すると共に切出された画素数の画像を保持する。この（ｂ−２）の状態では、切出した画像を５００×５００画素として表示すると共に、図示のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのボタンをそれぞれの辺に表示し、いずれかのボタンがマウスで選択されると、その方向の区画の画像を元の画像（１６，０００×１６，０００画素）から切出した同様に
表示すると共に、印刷用に切出した画像を保持する。そして、印刷時には保持している画像を印刷装置に送出して印刷させる。また、区画の画素数は画素数を指定あるいは上記した分割数を指定して任意にすることができる。
【００７３】
以上のように、高精細の画像（例えば１６，０００×１６，０００画素）を５００×５００画素の画像として全体を表示装置３２上に表示した状態で、マウスで任意の区画が指定されると、指定された区画の画像を切出して印刷用として保持すると共に、画面上に５００×５００画素の画像として表示（５００×５００画素以下のときは切出した画素の画像として表示）して画像の確認などを行い、隣接する区画の画像を表示したいときは周囲に表示されているボタンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれかを選択してその区画の画像を切出して表示およびその画像を印刷用として保持する。そして、保持している画像を高解像度の印刷装置に送出して高精細に印刷させることが可能となる。
【００７４】
図１０の（ｃ）は、視点拡大表示の例を示す。この視点拡大表示の場合には、（ｃ−１）に示すように、画面上では５００×５００画素の全体の画像を表示すると共に、印刷用には高精細の画像１６，０００×１６，０００画素で保持する。そして、（ｃ−１）の画面上でマウスで大きさの領域１（全体），２，３，４が順次指定（あるいは全体に対する小さくする割合と画像の数が指定）されると、（ｃ−２）に示すように、指定された領域１，２，３，４の画像を切出し、画面上で５００×５００画素を分割数で分割してその範囲に納まる画素の画像１，２，３，４にして表示すると共に切出された画素数の画像を保持する。この（ｃ−２）の状態で、いずれかの画像の印刷指示があると、該当する保持している印刷用の切出した画像を印刷装置に送出して印刷させる。
【００７５】
以上のように、高精細の画像（例えば１６，０００×１６，０００画素）を５００×５００画素の画像として全体を表示装置３２上に表示した状態で、マウスで任意のサイズの領域１，２，３，４などが指定されると、指定された領域１，２，３，４などの画像を切出して印刷用として保持すると共に、画面上に５００×５００画素を画像の数で分割した画素に納まるようにした画像を表示し確認などを行い、いずれかの画像の印刷指定されると保持している印刷用の画像を高解像度の印刷装置に送出して高精細に印刷させることが可能となる。
【００７６】
図１０の（ｄ）は、基準線表示の例を示す。この基準線表示の場合には、（ｄ−１）に示すように、画面上では５００×５００画素の全体の画像を表示および画面上における試料７上の長さを表す基準線と当該基準線の単位（例えばμｍ）を併せて表示すると共に、印刷用には高精細の画像１６，０００×１６，０００画素で保持する。そして、（ｄ−１）の画面上でマウスで大きさの領域が図示のように指定されると、（ｄ−２）に示すように、指定された領域の画像を切出し、画面上で５００×５００画素となるようにした画像を表示および画面上における試料７上に基準線とその単位を表示すると共に切出された画素数の画像を保持する。
【００７７】
以上のように、画面上に画像を表示する際に、併せて試料７上の長さを表す基準線とその単位を常に表示することにより、画面上に表示した画像の実際の大きさを容易に認識することが可能となる。
【００７８】
次に、図１１から図１４を用いて複数のＣＰＵ（パソコン）が画像をそれぞれ読み込んで並列処理してプリンタに高精細の画像を印刷させるときの構成および動作を詳細に説明する。
【００７９】
図１１は、本発明の説明図（並列処理、その１）を示す。
図１１の（ａ）は、ＣＰＵ１から４の４台を用いて画像をそれぞれ読み込んでプリンタ４２でそれぞれ印刷する時の構成を示す。ここで、高精細走査発生器１１は、図１の高精細走査発生器１１と同一であるので説明を省略する。
【００８０】
図１１の（ａ）において、Ａ／Ｄ取込装置４１は、既述した図１の信号増幅器２０からのアナログの画像信号をデジタルの画像信号（例えば１６，０００×１６，０００画素で各画素が１２ビットの画像信号）に変換するものである。
【００８１】
ＣＰＵ１は、マスタのＣＰＵであって、プログラムに従い画像処理およびデータ変換処理などを行うものであり、ここでは、他のスレーブのＣＰＵ２から４を統括制御も併せて行うものである。
【００８２】
ＣＰＵ２から４は、スレーブのＣＰＵであって、プログラムに従い画像処理およびデータ変換処理などを行うものであり、ここでは、マスタのＣＰＵ１からの指示をもとに各種処理を行うものである。
【００８３】
プリンタ４２は、各ＣＰＵ１から４にそれぞれ接続され、高精細の画像信号を分割してそれぞれ印刷するものである。
図１１の（ｂ）は、画像の割り当て例を示す。ここでは、図１１の（ａ）のマスタのＣＰＵ１が予め指定されたように、画像を４分割して図示のように各ＣＰＵ１から４に割当てるように指令する。この指令により、Ａ／Ｄ取込装置４１から取り込まれる画像（１６，０００×１６，０００画素）のうちの、
・先頭の１６，０００×４，０００画素はＣＰＵ１が自身のハードディスク装置などに取り込む。
【００８４】
・同様に、次の１６，０００×４，０００画素はＣＰＵ２が自身のハードディスク装置などに取り込む。
・同様に、次の１６，０００×４，０００画素はＣＰＵ３が自身のハードディスク装置などに取り込む。
【００８５】
・同様に、次の１６，０００×４，０００画素はＣＰＵ４が自身のハードディスク装置などに取り込む。
以上によって、４台のＣＰＵ（パソコン）が高精細の画像を４分割してそれぞれ自身のハードディスクに取り込み、並列して画像処理を行う準備ができたこととなる。
【００８６】
図１２は、本発明の説明図（並列処理、その２）を示す。
図１２の（ａ）は、ＣＰＵ１（マスタ）の動作の様子を示す。ここでは、マスタのＣＰＵ１が図１１の（ｂ）で読み込んだ、図１２の（ａ−１）に示す元画像（１６，０００×４，０００画素）から指定された領域の画像を切出して５００×５００画素にし、図１２の（ａ−２）の画面上に示すように画像を表示すると共に、画像上のサンプルラインの信号を振幅変調してライン波形表示として表示し、コントラストおよび明るさを最適に調整（自動調整し、十分に調整できないときは手動で補正調整）し、そのときの調整した値（コントラスト、明るさなどの値）を記憶する。更に、必要に応じてプリンタ４２に出力して印字し、印字条件などを確認して記憶する。
【００８７】
以上のように、マスタのＣＰＵ１が元画像から指定された領域を切出して画面上に表示し、明るさやコントラスト、更に、印刷して印刷条件などを確認できたこととなる。調整および確認した情報をスレーブのＣＰＵ２から４に通知する。
【００８８】
図１２の（ｂ）は、ファイル作成の例を示す。ここでは、図１２の（ａ）でマスタのＣＰＵ１から最適な情報（明るさ、コントラスト、印刷条件）が通知されているので、各スレーブのＣＰＵ２から４、およびマスタのＣＰＵ１が一斉に、元画像（１６，０００×４，０００画素）をここでは４分割して４，０００×４，０００画素の４つにし、通知された情報に従い画像処理を行い、図１２の（ｂ）の右側に示すように、それぞれ４つのファイル（ＢＭＰなどので４つのファイル）に分離する。
【００８９】
図１３は、本発明の説明図（印刷）を示す。
図１３の（ａ）は、図１２の（ｂ）で作成したファイル（ＢＭＰ等の画像（４，０００×４，０００画素））を、画像処理ソフトでプリンタで印刷可能なフォーマットの印刷データにしてプリンタ４２に送出してプリントすることを４回繰り返し、１６，０００×４，０００画素の画像を用紙にそれぞれ印刷する。
【００９０】
図１３の（ｂ）は、図１３の（ａ）でそれぞれ印刷した１６，０００×４，０００画素の用紙を貼り合わせた状態を示す。これにより、４台のＣＰＵ１から４によって４分割して画像処理してそれぞれプリンタ４２によって用紙に印刷し、これら印刷した用紙を貼り合わせて１枚の高精細の画像を用紙に並列処理で迅速に印刷することが可能となる。
【００９１】
図１４は、本発明の説明図（印刷）を示す。
図１４の（ａ）は、高精細プロッタで大きな用紙に印刷する様子を示す。この場合には、ＣＰＵ１からＣＰＵ４の４台のＣＰＵで並列処理して作成した画像（１６，０００×４，０００画素）を、１台の高精細プロッタ４３に順次送出して１枚の用紙に右側に示すように順次打ち出す（印字する）。
【００９２】
図１４の（ｂ）は、高精細プロッタで大きな用紙に２つのヘッダで印刷する様子を示す。この場合には、ＣＰＵ１からＣＰＵ４の４台のＣＰＵで並列処理して作成した画像（１６，０００×４，０００画素）を、１台の高精細プロッタ４３の２つのヘッドに順次送出して１枚の用紙に右側に示すように順次打ち出す（印字する）ことで、複数のヘッドを用いて同時印刷し、より高速に高精細の画像を大きな用紙（例えばＡ０）に印刷することが可能となる。
【００９３】
また、２台のＣＰＵ１，２を設け、試料７のある角度の高精細の画像（例えば１６，０００×１６，０００画素）をＣＰＵ１に蓄積し、同じ視野の他の角度の高精細の画像（例えば１６，０００×１６，０００画素）をＣＰＵ２に蓄積し、指定した任意の領域の画像を両者からそれぞれ切出して画面上にそれぞれ表示してステレオメガネで立体観察したり、プリンタでそれぞれ印刷してステレオメガネで立体観察したりすることが可能となる。
【００９４】
次に、図１５から図１８を参照して高精細のモノクロの画像をカラーの画像にデータ変換して表示および印刷するときの構成および手順を詳細に説明する。
図１５は、本発明の説明図（データ変換、その１）を示す。
【００９５】
図１５の（ａ）は、調整画面（ＳＥＭ、コントラスト／ブライトネス）の例を示す。この調整画面の左側に低解像度のＳＥＭ像を表示してコントラストおよびブライトネス（明るさ）を既述したようにして調整する。例えば左側の画面上に、試料７を電子線プローブでライン走査したときの画像を振幅変調して図示の実線の曲線のように表示し、図中の点線の基準線の間い納まるように、ブライトネス（明るさ）およびコントラストの調整用のボリュームを調整する。調整が完了した後、高精細の走査を行い、図１５の（ｂ）の高精細の画像（１６．０００×１６，０００画素）を読み込む。
【００９６】
図１５の（ｂ）は、高精細の画像の例を示す。ここでは、高精細の画像として図示の１６，０００×１６，０００画素で各画素が１２ビットのモノクロの画像を取り込み、メモリやハードディスク装置に格納する。
【００９７】
図１５の（ｃ）は、カラーの画像例を示す。これは、図１５の（ｂ）で取り込んだモノクロの画像の各画素が１２ビットであり、カラーの画像の１画素は通常、ＲＧＢの各８ビットで表現されるので、いずれかの単色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の単独では階調を表現できないので、ＲＧＢを使って１２ビットの階調を満たすように、後述する図１８の変換テーブルによってモノクロの１２ビットをカラーのＲＧＢの各８ビットに変換する。これにより、画素数は１６，０００×１６，０００のままで各画素についてＲＧＢの各８ビットに変換できたこととなる。
【００９８】
以上によって、高精細のモノクロの画像を、階調数を低減することなくカラーの画像に変換できたこととなる。
図１６は、本発明の説明図（データ変換、その２）を示す。
【００９９】
図１６の（ａ）は、画像（カラー）の例を示す。ここでは、既述した図１５の（ｃ）でデータ変換した画像（カラー）であって、
・１６０００×１６０００画素
・カラー画像（ＲＧＢの各８ビット）
で表現される。
【０１００】
図１６の（ｂ）は、図１６の（ａ）の画像（カラー）をここでは４分割してファイル▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼を作成して格納した様子を示す。このように大きな画像を４つのファイル▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼に分割することにより、
・他のアプリケーションで参照やプリントアウトするときにファイル毎に可能となる。
【０１０１】
・高精細の大容量データの転送や圧縮がし易くなる。
・印刷時などに少ないメモリ容量でよくなる。
などの効果が発生する。
【０１０２】
図１６の（ｃ）は、プリント手順を示す。ここでは、図１６の（ｂ）で高精細の画像（カラー）を４分割してファイル▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼にして保存したので、これらファイルを順次取り出してプリンタに送出して１枚の用紙に順次印刷し１６，０００×１６，０００画素からなるカラーの画像を用紙に印刷することが可能となる。
【０１０３】
図１７は、本発明の説明図（１２ビットのＲＧＢ変換テーブル）を示す。このＲＧＢ変換テーブルは、１２ビットの画素値（階調）を、１画素のＲＧＢ各８ビットの階調に変換するときのテーブル例である。左側の０から４０９６（１２ビットで表現される数値範囲）について、８ビット（０から２５５で表現される数値範囲）の各ＲＧＢにデータ変換したときの値として、実験して求めた値が設定されている。このため、モノクロの１２ビットの画像（１６，０００×１６，０００）を、ＲＧＢ各８ビットの画像（１６，０００×１６，０００）に階調を保持しかつ同一画素数でデータ変換することが可能となる。
【０１０４】
図１８は、本発明の説明図（画面の表示）を示す。
図１８の（ａ）は、表示エリアの例を示す。この表示エリアは、表示装置３２の画面上に表示できる画素数であって、ここでは、図示のように、８００×８００画素とする。
【０１０５】
図１８の（ｂ）は、ジャストフィット表示の例を示す。ここでは、
・ＨＤ（走査線の方向）及びＶＤ（走査線に垂直方向）に対し、画像データは１６，０００×１６，０００とする。
【０１０６】
・図１８の（ａ）の画面（８００×８００画素）で表示しようとすると、水平方向および垂直方向にそれぞれ２０分の１に間引きすれば、高精細のカラー画像（１６，０００×１６，０００）が丁度、表示エリア（８００×８００画素）となるので、ジャストフィット表示ができることとなる。
【０１０７】
尚、２０分の１の間引きの代わりに、既述した２０×２０画素の平均値あるいは重みづけして求めた値にし、隣接する画素の相関を取り込んだ画像にしたりするようにしてもよい。
【０１０８】
図１８の（ｃ）は、算出式を示す。この算出式は、
１６０００／Ｐｉｘ＝取得画素
で算出される。ここで、１６０００は元の高精細の画像の画素数であり、Ｐｉｘは画面上に表示される画素数（例えば図１８の（ａ）では８００）であり、取得画素は当該取得画素数毎に元の画像から取得する間隔（例えば１６０００／８００＝２０）である。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、走査型顕微鏡で数万画素×数万画素という極めて高精細の走査画像を直接にカラー画像にデータ変換して印刷し、極めて広範囲の高精細の画像を観察できると共に必要な部分を抽出して表示することを併せて実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシステム構成図である。
【図２】本発明の説明図（非点、主点の調整）である。
【図３】本発明の説明図（走査）である。
【図４】本発明の説明図（非点）である。
【図５】本発明の説明図（ダイナミックフォーカス）である。
【図６】本発明の説明図（走査、その１）である。
【図７】本発明の説明図（走査、その２）である。
【図８】本発明の説明図（表示）である。
【図９】本発明の説明図（任意画面表示、その１）である。
【図１０】本発明の説明図（任意画面表示、その２）である。
【図１１】本発明の説明図（並列処理、その１）である。
【図１２】本発明の説明図（並列処理、その２）である。
【図１３】本発明の説明図（印刷）である。
【図１４】本発明の説明図（印刷）である。
【図１５】本発明の説明図（データ変換、その１）である。
【図１６】本発明の説明図（データ変換、その２）である。
【図１７】本発明の説明図（１２ビットのＲＧＢ変換テーブル）である。
【図１８】本発明の説明図（画面の表示）である。
【符号の説明】
１：照射系
２：集束レンズ
３：偏向コイル
４：非点補正コイル
５：ダイナミックフォーカスコイル
６：対物レンズ
７：試料
１１：高精細走査発生器
１２：走査発生器
１３：走査信号切換装置
１４、１５：倍率制御回路
１６：倍率制御切換器
１７：非点補正制御回路
１８：ダイナミックフォーカス制御回路
１９：２次電子検出器
２０：信号増幅器
２１：画像取込装置
２２から２５：Ｉ／Ｏ
２７、２８：プリンタ
３２：表示装置
３３：画面
３４：ＣＰＵ
３５：画像編集手段
３６：画像変換手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning-type high-definition image processing apparatus for converting a high-definition image obtained by surface-scanning a sample with a finely focused particle beam into a display and color image, and displaying and printing with high definition. It is.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, surface scanning is performed while irradiating electrons or ions, which are charged particles finely focused on a sample, and secondary electrons and secondary ions generated at that time are detected. The image was displayed, the image on the cathode ray tube was photographed with a polaroid film, or photographed with a normal film and printed on a photographic paper, and the scanned image was observed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional cathode ray tube, it is usually possible to display only a rectangular image of about 500 to 1600 pixels at most because of the resolution of the cathode ray tube, and the size of the scan image that can be displayed is 20 cm rectangle at most, and the resolution is poor. There was a problem that it was not possible to observe cleanly. Similarly, even when an image on a cathode ray tube is photographed on a film and then printed on a photographic paper, there is a problem that a scan image of so small pixels cannot be recorded and observed in the same manner as described above because of the use of the cathode ray tube.
[0004]
For this reason, it is desirable not to record a scanned image via a display device such as a cathode ray tube with a scanning microscope, but to observe the image signal obtained from the scanning microscope directly in a high-definition and wide field of view. ing.
[0005]
In order to solve these problems, the present invention realizes that an extremely high-definition scanned image of tens of thousands of pixels × tens of thousands of pixels is directly printed and observed with a scanning microscope and extracts necessary portions. The purpose is to display and observe together.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Means for solving the problem will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, an irradiation system 1 generates and focuses charged particles (for example, electron beams), scans the sample 7 thinly and irradiates the sample 7 with a plane scan, and includes a deflection coil 3, an objective lens 6, and A secondary electron detector 19 and the like are included.
[0007]
The deflection coil 3 deflects and scans the surface of the electron beam probe that is finely focused on the sample 7.
The sample 7 is a sample to be subjected to plane scanning of the electron beam probe, detecting a signal generated at that time, and displaying or printing a high-definition image.
[0008]
The secondary electron detector 19 detects secondary electrons emitted from the sample 7.
The image accumulating device 31 accumulates the image signal detected by the secondary electron detector 19 or the like as a high resolution image signal obtained by A / D conversion.
[0009]
The display device 32 displays a low-resolution display image.
Next, the operation will be described.
The sample 7 is deflected by the deflection coil 3 while being irradiated on the sample 7 with a particle beam generated from a particle beam source (not shown) constituting the irradiation system 1, for example, an electron beam probe obtained by narrowing an electron beam with the objective lens 6. The electron beam probe is scanned in plane on the sample 7, for example, secondary electrons generated from the sample 7 are detected by the secondary electron detector 19, and an image is displayed on the screen 33. At this time, scanning is performed on the deflection coil 3 which is a scanning means with a reduced number of scanning lines at a designated place or a plurality of preset places in the region on the sample 7 to be scanned with high precision at a designated magnification. A signal is input to perform a first scan or a high-definition scan signal to perform a second scan, and a signal generated or absorbed by the scan is detected by, for example, the secondary electron detector 19. When the detected signal is a signal by the first scanning, it is displayed on the display device 32 or a display device provided in the scanning microscope, while when it is a signal by the second scanning, it is stored in the image storage device 31. Like that.
[0010]
At this time, when the detected signal is a signal by the first scanning, an image is displayed on the screen 33 of the display device 32 in association with the scanned position in the region, and the astigmatism and the focal point of each position are displayed. Can be adjusted at the same time.
[0011]
In addition, one or more image signals cut out from a designated location or a plurality of preset locations in the stored high-definition image signal are displayed on the screen 33 of the display device 32, and a partially enlarged image is displayed. Like to do.
[0012]
In addition, one or more image signals cut out from a specified section among predetermined sections of the stored high-definition image signal or divided by a specified size are displayed on the screen 33 of the display device 32. It is displayed at the same time and a partially enlarged image is displayed.
[0013]
In addition, the screen 33 of the display device 32 is divided by reducing the number of pixels when the number of pixels is too large by cutting out an image in which the size is increased in order around the specified viewpoint in the accumulated high-definition image signal. And partially enlarged images at different magnifications with the viewpoint as the center.
[0014]
In addition, a mark representing the actual length on the sample 7 and a unit of length are displayed in association with each image.
Further, the detected signal is stored in the image storage device 31 by the first computer, and the high-definition image signal stored from the image storage device 31 is read by the second computer to display the partially enlarged image. .
[0015]
Further, the images stored in the image storage device 31 are cyclically divided into a plurality of orders in order, each image divided by each computer is read out and converted into print data, and the converted print data is converted into the print data. In order, the data is output to one printing apparatus and printed on one sheet.
[0016]
Further, the image stored in the image storage device 31 is divided into a plurality of parts, each image divided by each computer is read out and converted into print data, and the converted print data is converted into one printing device. Are output to each header and printed on one sheet.
[0017]
Also, the monochrome image signal stored in the image storage device 31 is converted into a color image signal of a corresponding gradation, and the image is displayed or printed based on the converted color image signal. .
[0018]
Also, the monochrome image signal is 8 bits or more, and each color image signal is 8 bits when the color image signal is RGB.
In addition, the monochrome image signal is 8 bits or more, and the number of bits of the color data format used in the printing apparatus when the color image signal is for printing is used.
[0019]
In addition, a conversion table in which gradations for color display corresponding to gradations for monochrome display or gradations for color printing corresponding to gradations for monochrome printing is registered in advance, and the conversion table is referred to. Conversion from a monochrome image signal to a color image signal is performed.
[0020]
Therefore, it is possible to realize the observation by directly printing an extremely high-definition scanning image of tens of thousands of pixels by several tens of thousands of pixels with a scanning microscope, and at the same time extracting and displaying a necessary part for realizing the observation. It becomes.
[0021]
【Example】
Next, embodiments and operations of the present invention will be described in detail sequentially with reference to FIGS. Here, an embodiment will be described in detail below by taking an electron beam as an example of charged particles (charged particle beam).
[0022]
FIG. 1 shows a system configuration diagram of the present invention.
In FIG. 1, an irradiation system 1 generates and focuses an electron beam as charged particles, and performs planar scanning in a state in which the sample 7 is finely focused on and irradiated with an electron beam. .
[0023]
The focusing lens 2 focuses an electron beam generated from an electron gun (not shown) and accelerated.
The deflection coil 3 deflects the electron beam probe that has been finely squeezed and irradiated onto the sample 7 to perform planar scanning.
[0024]
The astigmatism correction coil 4 corrects astigmatism of the electron beam probe.
The dynamic focus coil 5 focuses so as to become a thin electron beam probe even when the electron beam probe irradiates a position deviating from the central visual field position on the sample 7.
[0025]
The objective lens 6 irradiates the sample 7 with the electron beam probe narrowed down.
The sample 7 is a sample to be subjected to plane scanning of the electron beam probe, detecting a signal generated at that time, and displaying or printing a high-definition image.
[0026]
The high-definition scan generator 11 generates a high-precision (for example, 16,000 pixels × 16,000 pixels) scanning signal (horizontal and vertical scanning signals) for generating a high-definition image signal. is there.
[0027]
The scan generator 12 generates a low-accuracy (for example, 500 pixels × 500 pixels) scanning signal used for a normal scanning electron microscope or the like.
The scanning signal switching device 13 arbitrarily switches between a high-definition scanning signal and a low-precision scanning signal in accordance with an external switching mode.
[0028]
The magnification control circuit 14 outputs a signal having a designated magnification based on the low-accuracy scanning signal supplied from the scanning generator 12.
The magnification control circuit 15 outputs a signal having a designated magnification based on the scanning signal supplied from the scanning signal switching device 13.
[0029]
The magnification control switching device 16 switches and selects one of the signals of the magnification control circuits 14 and 15 or the scanning signal switching device 13 and supplies it to the deflection coil 3, and supplies the deflection coil 3 with a scanning current having a predetermined magnification. To do.
[0030]
The astigmatism correction control circuit 17 supplies astigmatism correction coil 4 with astigmatism correction.
The dynamic focus control circuit 18 supplies a current to the dynamic focus coil 5 to correct the dynamic focus (because the electron beam probe is deflected from the center of the field of view on the sample 7 and becomes out of focus. Thus, the current is supplied and corrected in synchronization with the scanning signal.
[0031]
The secondary electron detector 19 detects and amplifies secondary electrons emitted when the surface of the sample 7 is scanned with the electron beam probe.
The signal amplifier 20 amplifies the signal (image signal) detected by the secondary electron detector 19.
[0032]
The image reading device 21 converts an analog signal (image signal) that is amplified by the signal amplifier 20 and has an intensity of secondary electrons emitted from the sample 7 into a digital image signal (for example, full scanning on the sample 7). The range is 16,000 × 16,000 pixels and is sampled in synchronization with the horizontal scanning signal and the vertical scanning signal, and is converted into 12-bit data and converted to obtain an image signal.
[0033]
I / Os 22 to 25 are input / output circuits that transfer signals between the CPU 34 and the magnification control circuit 15, the high-definition scanning generator 11, the astigmatism correction control circuit 17, and the dynamic focus control circuit 18. It is used for control of signals such as D / A conversion for converting a digital signal from the CPU 34 into an analog signal.
[0034]
The printer (large high-definition printing machine) 27 is a large-sized (for example, A0 size) high-definition color printer (plotter).
The printer (popular type) 28 is a color printer having a normal size (for example, a size such as A3).
[0035]
The image storage device 31 stores digital high-definition image signals (for example, 16,000 × 16,000 pixels).
The display device 32 displays an image with a low resolution (500 to 1800 dots), and is a color CRT, a color liquid crystal, a television set for general household appliances, or the like.
[0036]
The screen 33 is a screen displayed on the display device 32.
The CPU 34 performs various processes in accordance with a program, and here is constituted by an image editing means 35, an image conversion means 36, and the like that operate according to the program.
[0037]
The image editing means 35 edits an image and displays it on the screen 33.
The image conversion means 36 converts a monochrome image signal into a color image signal (for example, converts it into a color image signal without reducing the gradation of the monochrome image signal).
[0038]
Next, the configuration and operation of FIG. 1 will be sequentially described in detail with reference to FIGS.
FIG. 2 is an explanatory diagram (astigmatism, focus adjustment) of the present invention.
FIG. 2A shows an example of a normal screen. This normal screen is, for example, an 800 × 800 pixel screen here.
[0039]
FIG. 2B shows an example of the screen (virtual screen) of the present invention. The virtual screen of the present invention is, for example, 16,000 × 16,000 pixels as shown in the figure, and is 20 times in the horizontal direction and 20 times in the vertical direction in FIG. In terms of numbers, the size is 20 × 20 = 400 times. For this reason, in the virtual screen of the present invention,
・ 0 (center)
・ 1 (right center)
・ 2 (upper center)
・ 3 (left center)
・ 4 (bottom center)
In order to obtain a screen of 800 × 800 pixels at each of these five positions, the scanning signal is controlled and displayed sequentially on the screen 33 of the display device 32, or an even smaller number of pixels is obtained at the positions 0 to 4. The screen 33 on the display device 32 is divided into five so as to be displayed at the same time, and is focused on each of the five screens 0 to 4 (resulting in an enlarged image being displayed). Focus) and astigmatism correction, and focusing or astigmatism correction is performed automatically or manually on the entire virtual screen to obtain a high-definition image signal (see FIGS. 3 to 6).
[0040]
FIG. 3 is an explanatory diagram (scanning) of the present invention. This is because the horizontal scanning signal (H) and the vertical scanning are respectively performed when the surface is scanned at five locations from position 0 to position 4 in the virtual screen of FIG. It is an example of a circuit that generates (switches) a signal (V).
[0041]
FIG. 3A shows a circuit example for generating the horizontal scanning signal (H).
In FIG. 3A, the left scanning (H) is a high-definition horizontal scanning signal (H).
[0042]
The switch SWH outputs the illustrated horizontal scanning signal (H) for the main screen (high-definition screen (= virtual screen in FIG. 2B)) from the right side when it is on the upper side. Sometimes the horizontal scanning signal (H) for the screens 0 to 4 (the horizontal scanning signal (H) for the screen 1 in the figure) is output from the right side. The outputted horizontal scanning signal (H) is supplied to the deflection coil 3 for horizontal scanning in FIG.
[0043]
The volumes VR1 and VR2 are variable resistors that arbitrarily adjust the horizontal position when the screens 1 and 3 are displayed.
FIG. 3B shows a circuit example for generating the vertical scanning signal (V).
[0044]
In FIG. 3B, the left vertical (V) is a high-definition vertical scanning signal (V).
The switch SWV outputs the vertical scanning signal (V) for the main screen (high-definition screen (= virtual screen in FIG. 2B)) from the right side when it is on the upper side. Sometimes the vertical scanning signal (V) for the screens 0 to 4 (the vertical scanning signal (V) for the screen 1 in the figure) is output from the right side. The output vertical scanning signal (V) is supplied to the vertical scanning deflection coil 3 of FIG.
[0045]
The volumes VR3 and VR4 are variable resistors that arbitrarily adjust the position in the vertical direction when the screens 2 and 4 are displayed.
Using the above circuit, with the switches SWH and SWV switched to the lower side, the switches of the screens 0 to 4 are closed in synchronization with the left scanning (H) and vertical (V) scanning signals, respectively. By adjusting the volumes VR1 to VR4 respectively, screen 0 (fixed) and screens 1 to 4 (VR1 to VR4 can be adjusted) in the virtual screen (screen in high definition) of FIG. ) Can be arbitrarily adjusted. By supplying these horizontal scanning signal and vertical scanning signal to the deflection coil 3 in FIG. 1 and performing surface scanning, it is possible to display enlarged images of screens 0 to 4 in FIG. Focusing (particularly dynamic focusing) and astigmatism correction can be easily performed on the enlarged image.
[0046]
FIG. 4 is an explanatory diagram (astigmatism) of the present invention. This is because when astigmatism correction is performed synchronously on each of the screens 0 to 4 of FIG. 4A obtained when scanning is performed using the scanning signals (H, V) of FIG. 3 described above. It is an example of a circuit.
[0047]
FIG. 4A shows the main screen (screen at the time of high definition). This main screen (virtual screen) is the same as the screen (virtual screen) of FIG. 2A described above, and is for displaying each of the five enlarged images of screens 0 to 4.
[0048]
4B to 4D show circuit examples for dynamic astigmatism correction.
FIG. 4B shows an example of a circuit that adjusts two volumes and outputs astigmatism correction signals (X, Y) for screen 0 to screen 4.
[0049]
(B-1), (b-2), (b-3), (b-4), and (b-5) in FIG. 4 are X0 for astigmatism correction 0 (screen 0 astigmatism correction), Y0, X1 and Y1 for astigmatism correction 1, X2 and Y2 for astigmatism correction 2, X3 and Y3 for astigmatism correction 3, and X4 and Y4 signals for astigmatism correction 4, respectively. Here, the values of the volumes for X and Y in the figure are individually changed so that the astigmatism is corrected on the screens 0 to 4 in FIG. 4A so that a beautiful image is displayed. , Adjustment (manually or automatically (adjustment of image resolution is maximum (for example, maximum sum of differentiated signals is maximum)).
[0050]
In FIG. 4C, the signal generated in FIG. 4B is input from the left side, one of them is selected by the analog switch S and input to the amplifier, and the astigmatism correction signal ( X, Y) are output and supplied to the astigmatism correction coil 4 of FIG. Here, as for the analog switch S, one of 1 to 4 is turned ON in the circuit shown in FIG. 4D described later, and any one is selected.
[0051]
FIG. 4D shows a circuit example for generating any one of signals 1 to 4 for turning on one analog switch of FIG. In (d-1) and (d-2), here, the scanning signal (H) and the scanning signal (V) are input from the left side, respectively, and any one of the analog switches S in FIG. Each of the control signals for turning on one of them is output.
[0052]
As described above, astigmatism correction is manually performed or automatically set on the enlarged images of screens 0 to 4 on the main screen (virtual screen) in FIG. Astigmatism correction can be performed with high accuracy on the enlarged image over the entire area of the screen.
[0053]
FIG. 5 is an explanatory diagram (dynamic focus) of the present invention. This is a circuit for performing dynamic focusing in synchronization with each of the screens 0 to 4 in FIG. 4A obtained when scanning is performed using the scanning signals (H, V) in FIG. 3 described above. It is an example.
[0054]
FIG. 5A shows the main screen (screen in high definition). This main screen (virtual screen) is the same as the screen (virtual screen) of FIG. 2A described above, and is for displaying each of the five enlarged images of screens 0 to 4.
[0055]
FIGS. 5B to 5D show circuit examples for dynamic focusing.
FIG. 5B shows an example of a circuit that adjusts the volume and outputs dynamic focus signals for screen 0 to screen 4.
[0056]
(B-1) and (b-2) in FIG. 5 show circuit examples for outputting X1, X3, Y2, and Y4 signals for dynamic focus.
5C, the signal generated in FIG. 5B is input from the left side, one of them is selected by the analog switch S and input to the amplifier, and the dynamic correction control signal is input from the right side. Is output and supplied to the dynamic focus coil 5 of FIG. Here, in the analog switch S, one of 1 to 4 is turned ON by the circuit shown in FIG. 4D described above, and one is selected.
[0057]
FIG. 5D shows a circuit example for generating the signal shown in FIG. 5B necessary from the scanning signal (H) and the scanning signal (V). Where H ² Represents the square, and is a signal obtained by squaring the input signal.
[0058]
As described above, dynamic focus adjustment is performed manually or automatically on the enlarged images of screens 0 to 4 on the main screen (virtual screen) in FIG. This makes it possible to perform dynamic focusing on the enlarged image with high accuracy over the entire area of the screen.
[0059]
6 and 7 are explanatory diagrams (scanning) of the present invention. This shows an example when a surface of the sample 7 is scanned with an electron beam probe to display a low-resolution image for overall appearance observation and various adjustments (brightness, contrast, etc.).
[0060]
FIG. 6A shows an example of rough scanning. In this case, as shown in (a-1), vertical scanning is performed from 16,000 × 16,000 dots on the scanning region (virtual screen) of the high-definition image on the sample 7. Lines are thinned out to 500 scanning lines by interlaced scanning, and 16,000 dots of one scanning line in the horizontal direction are thinned out every 32 dots to 500 dots, and 500 × 500 dots as shown in (a-2). Is obtained and displayed on the screen as shown. As a result, a high-definition image (16,000 × 16,000 dots) is reduced to about 32 × 32 = 1024 times and the number of pixels is reduced at a high speed as shown in (a-2). It is possible to display on the screen (the sample 7 is scanned with the electron beam probe and the signal generated at that time is A / D converted to reduce the number of pixels in the entire area of the high-definition image at the same magnification. Image can be displayed on the screen).
[0061]
FIG. 6B shows an example of fine scanning. In this case, as shown in (b-1), the vertical direction is designated from 16,000 × 16000 dots on the scanning region (virtual screen) of the high-definition image on the sample 7 here. For example, only 500 lines are extracted from the top, and only 500 dots are extracted from the designated position shown in the drawing in 16000 dots of one horizontal scanning line, and an image of 500 × 500 dots is obtained as shown in (a-2). Display on the screen as shown. As a result, in the figure of a high-definition image (16,000 × 16,000 dots), the number of pixels is reduced to about 32 × 32 = 1024 times that of the head portion, and as shown in (a-2) at high speed. In addition, an enlarged image obtained by enlarging a part of the high-definition image as it is can be displayed on the screen (the sample 7 is scanned with the electron beam probe, the signal generated at that time is A / D converted, It is possible to display on the screen an enlarged image in which the top part of the entire area of the fine image is enlarged).
[0062]
FIG. 6C shows an example of line scanning. In this case, as shown in (b-1), scanning is performed every 1 line, 4 lines,... Of the high-definition image on the sample 7, and as shown in (a-2). The amplitude (luminance) of the image signal at that time is sequentially displayed on the screen, and a reference line is displayed as shown. Then, the brightness and contrast of the image signal are adjusted by operating an operation volume (not shown) (or an operation button on the screen) (the brightness of the image signal is applied to the secondary electron multiplier of the secondary electron detector 19). The high voltage is adjusted and the setting and brightness are adjusted by adding a DC component by the signal amplifier 20 that amplifies the output signal of the secondary electron detector 19.
[0063]
FIG. 7D shows an automatic circuit example.
In FIG. 7D, the high voltage generator generates an arbitrary high voltage by means of a regulator (contrast) and an “amplitude control signal”.
[0064]
The secondary electron multiplier increases the amplification factor (corresponding to contrast) of secondary electrons when the value of the high voltage applied from the high voltage generator is increased.
The amplifier 2 amplifies the image signal amplified by the secondary electron multiplier. Here, the “brightness control signal” is input to the input side to increase or decrease the brightness component (DC component of the image signal). It is something to be made.
[0065]
Under the above circuit configuration, the image signal of the image displayed on any of the screens (a) to (c) of FIG. 6 described above is taken out, and the change in the amplitude of the image signal falls within a predetermined range. The “amplitude control signal” is automatically adjusted so that it falls within the range, while the “brightness control signal” is automatically adjusted so that the DC component of the image signal falls within a predetermined range. As a result, the secondary electrons generated by irradiating the sample 7 with the electron beam probe are once converted into light, and then the light is incident on the secondary electron multiplier shown in FIG. It is possible to generate and amplify and output an image signal having a desired contrast and brightness from the amplifier 2 to the right side.
[0066]
FIG. 8 shows an explanatory diagram (display) of the present invention.
FIG. 8A shows an example of averaged display. This averaged display is performed by averaging, for example, each value of 32 × 32 pixels divided into 500 for one pixel (the value of each pixel) for the high-definition image of 16,000 × 16,000 pixels shown in (a-1). The value obtained by dividing the total number of pixels by the total number of pixels is set to 1 pixel) (converted as shown in (a-3)), and the converted pixels are used on the screen as shown in (a-2). An enlarged image of 500 × 500 pixels is displayed.
[0067]
As described above, the original high-definition image (for example, 16,000 × 16,000 pixels) is divided into 500, and the pixel values in each divided region are averaged to generate a low-pixel image (for example, 500 × 500 pixels). As a result, it is possible to display the image at the same magnification on the display device 32, and to improve the S / N ratio by averaging.
[0068]
FIG. 8B shows an example of weighted display. In this weight display, as shown in (b-2), 32 × 32 pixels in one divided region divided into 500 in FIG. 8A are weighted as shown in (b-1). , (B-3), it is converted into one pixel. For weighting, as shown in (b-4), a weight distribution with a large center and 0 at both ends is provided, each weight is multiplied by the value of each pixel, and the sum is obtained to obtain the value of one pixel. Here, an image (500 × 500 pixels) of a low-pixel equal magnification is displayed.
[0069]
As described above, the original high-definition image (for example, 16,000 × 16,000 pixels) is divided into 500, and the values of the pixels in each divided region are weighted to obtain a low-pixel image (for example, 500 × 500 pixels). It can be generated and displayed on the display device 32 as an equal-magnification image, and is weighted so that it is a faithful image that takes into account the correlation between adjacent pixels, and has an S / N ratio. It becomes possible to improve.
[0070]
9 and 10 are explanatory diagrams (arbitrary image display) of the present invention.
FIG. 9A shows an example of arbitrary cutting. In the case of this arbitrary cropping, as shown in (a-1), the image is displayed on the screen as a thinned image 500 × 500 pixels as shown in the figure, and for printing, a high-definition image 16,000 × Hold at 16,000 pixels. Then, when a rectangular area that specifies the upper left and lower right of the cutout is specified with the mouse on the screen of (a-1), as shown in (a-2), the area specified by the mouse is cut out (as described above). 8 (a) and (b) in FIG. 8 are displayed as an image of 500 × 500 pixels on the screen (when the cut out image is 500 × 500 pixels or less, it is displayed with the number of pixels) and cut out. An image having the specified number of pixels is held. Then, at the time of printing, the held image is sent to the printing apparatus to be printed.
[0071]
As described above, when a high-definition image (for example, 16,000 × 16,000 pixels) is displayed as a 500 × 500 pixel image as a whole on the display device 32, an arbitrary size is designated with the mouse. The image of the specified area is cut out and held for printing, and is displayed on the screen as a 500 × 500 pixel image (when it is 500 × 500 pixels or less, it is displayed as an image of the cut out pixel) to confirm the image. Etc., the held image can be sent to a high-resolution printing apparatus and printed with high definition.
[0072]
FIG. 9B shows an example of section extraction. In the case of this segment cut-out, as shown in (b-1), the entire image of 500 × 500 pixels is displayed on the screen, and the segment lines are displayed by being divided by the designated number of divisions as shown in the figure, for example. At the same time, a high-definition image of 16,000 × 16,000 pixels is held for printing. When an arbitrary section is designated with the mouse on the screen of (b-1), as shown in (b-2), an image of the section designated by the mouse is cut out ((a in FIG. 8 described above)). ), (B)), displayed as an image of 500 × 500 pixels on the screen (when the clipped image is 500 × 500 pixels or less, the number of pixels is displayed) and an image of the clipped pixel count is displayed. Hold. In this state (b-2), the clipped image is displayed as 500 × 500 pixels, and the buttons A, B, C, and D shown in the figure are displayed on each side, and any button is selected with the mouse. Then, the image of the section in that direction is cut out from the original image (16,000 × 16,000 pixels) in the same way
While displaying, it holds the image cut out for printing. Then, at the time of printing, the held image is sent to the printing apparatus to be printed. Further, the number of pixels in the partition can be set arbitrarily by specifying the number of pixels or by specifying the number of divisions described above.
[0073]
As described above, when a high-definition image (for example, 16,000 × 16,000 pixels) is displayed as a 500 × 500 pixel image as a whole on the display device 32, an arbitrary section is designated with the mouse. The image of the designated section is cut out and held for printing, and is displayed on the screen as an image of 500 × 500 pixels (when it is 500 × 500 pixels or less, it is displayed as an image of the cut out pixel) to check the image If you want to display the image of the adjacent section, select one of the buttons A, B, C, D displayed around it, cut out the image of the section, and display the image for printing Hold. The held image can be sent to a high-resolution printing apparatus and printed with high definition.
[0074]
FIG. 10C shows an example of viewpoint enlarged display. In the case of this enlarged viewpoint display, as shown in (c-1), an entire image of 500 × 500 pixels is displayed on the screen, and a high-definition image 16,000 × 16,000 is used for printing. Hold by pixel. Then, when the size areas 1 (whole), 2, 3 and 4 are sequentially designated with the mouse on the screen of (c-1) (or the ratio of reduction to the whole and the number of images are designated), (c -2), images of designated areas 1, 2, 3, and 4 are cut out, and 500 × 500 pixels are divided by the number of divisions on the screen, and images 1, 2, and 3 of pixels that fall within the range are divided. , 4 and the image of the number of pixels cut out is held. In this state (c-2), if there is an instruction to print any image, the corresponding held cut-out image is sent to the printing apparatus for printing.
[0075]
As described above, a high-definition image (for example, 16,000 × 16,000 pixels) is displayed as a 500 × 500 pixel image as a whole on the display device 32, and the regions 1 and 2 having an arbitrary size are selected with the mouse. , 3, 4, etc., the image of the specified area 1, 2, 3, 4 etc. is cut out and held for printing, and the pixels obtained by dividing 500 × 500 pixels by the number of images on the screen It is possible to display and confirm an image that fits in the image, and when one of the images is specified to be printed, the held print image can be sent to a high-resolution printing device for high-definition printing. It becomes.
[0076]
FIG. 10D shows an example of reference line display. In the case of this reference line display, as shown in (d-1), the entire image of 500 × 500 pixels is displayed on the screen and the reference line indicating the length on the sample 7 on the screen and the reference line The unit (for example, μm) is displayed together, and a high-definition image 16,000 × 16,000 pixels is held for printing. Then, when a size area is designated with the mouse on the screen of (d-1) as shown in the figure, an image of the designated area is cut out as shown in (d-2), and 500 on the screen. An image having × 500 pixels is displayed, a reference line and its unit are displayed on the sample 7 on the screen, and an image of the number of pixels cut out is held.
[0077]
As described above, when an image is displayed on the screen, the actual size of the image displayed on the screen can be easily displayed by always displaying the reference line indicating the length on the sample 7 and its unit. Can be recognized.
[0078]
Next, the configuration and operation when a plurality of CPUs (personal computers) read images and perform parallel processing to print a high-definition image using FIGS. 11 to 14 will be described in detail.
[0079]
FIG. 11 is an explanatory diagram of the present invention (parallel processing, part 1).
FIG. 11A shows a configuration when images are read and printed by the printer 42 using the four CPUs 1 to 4 respectively. Here, the high-definition scanning generator 11 is the same as the high-definition scanning generator 11 of FIG.
[0080]
11A, the A / D capturing device 41 converts the analog image signal from the signal amplifier 20 of FIG. 1 described above into a digital image signal (for example, 16,000 × 16,000 pixels). Is a 12-bit image signal).
[0081]
The CPU 1 is a master CPU, and performs image processing, data conversion processing, and the like according to a program. Here, the CPUs 2 to 4 of other slaves also perform overall control.
[0082]
The CPUs 2 to 4 are slave CPUs that perform image processing, data conversion processing, and the like according to a program. Here, various processes are performed based on instructions from the master CPU 1.
[0083]
The printer 42 is connected to each of the CPUs 1 to 4 and divides and prints high-definition image signals.
FIG. 11B shows an example of image allocation. Here, the master CPU 1 in FIG. 11A instructs the CPU 1 to divide the image into four parts and assign them to the CPUs 1 to 4 as shown in the figure as specified in advance. By this command, of the images (16,000 × 16,000 pixels) captured from the A / D capture device 41,
CPU 1 fetches the first 16,000 × 4,000 pixels into its own hard disk device or the like.
[0084]
Similarly, the CPU 1 fetches the next 16,000 × 4,000 pixels into its own hard disk device or the like.
Similarly, the CPU 1 fetches the next 16,000 × 4,000 pixels into its own hard disk device or the like.
[0085]
Similarly, the CPU 1 captures the next 16,000 × 4,000 pixels into its own hard disk device or the like.
As described above, the four CPUs (personal computers) are ready to perform the image processing in parallel by dividing the high-definition image into four and taking them into their own hard disks.
[0086]
FIG. 12 is an explanatory diagram of the present invention (parallel processing, part 2).
FIG. 12A shows the operation of the CPU 1 (master). Here, the master CPU 1 cuts out an image of a specified area from the original image (16,000 × 4,000 pixels) shown in (a-1) of FIG. 12 read in (b) of FIG. X500 pixels, an image is displayed as shown on the screen of FIG. 12A-2, and the signal of the sample line on the image is amplitude-modulated and displayed as a line waveform display, and the contrast and brightness are adjusted. Adjusts optimally (automatic adjustment, manual correction adjustment when sufficient adjustment is not possible) and stores the adjusted values (contrast, brightness, etc.) at that time. Further, if necessary, the data is output to the printer 42 and printed, and the printing conditions are confirmed and stored.
[0087]
As described above, the master CPU 1 cuts out the designated area from the original image, displays it on the screen, and confirms the brightness, contrast, and printing to confirm the printing conditions. The adjusted and confirmed information is notified to 4 from the slave CPU 2.
[0088]
FIG. 12B shows an example of file creation. Here, in FIG. 12A, since the master CPU 1 has notified the optimal information (brightness, contrast, printing conditions), the CPUs 2 to 4 of the slaves and the CPU 1 of the master are all at the same time. Here, (16,000 × 4,000 pixels) is divided into four to 4,000 × 4,000 pixels, and image processing is performed according to the notified information, and is shown on the right side of FIG. In this way, each file is separated into four files (four files such as BMP).
[0089]
FIG. 13 is an explanatory diagram (printing) of the present invention.
13A shows the file (image such as BMP (4,000 × 4,000 pixels)) created in FIG. 12B as print data in a format that can be printed by a printer using image processing software. Then, sending out to the printer 42 and printing are repeated four times, and an image of 16,000 × 4,000 pixels is printed on the paper.
[0090]
FIG. 13B shows a state in which the 16,000 × 4,000 pixel sheets printed in FIG. 13A are bonded together. As a result, the four CPUs 1 to 4 divide the image into four, process the images on the paper by the printer 42, and paste these printed papers together to quickly produce a single high-definition image on the paper by parallel processing. It becomes possible to print.
[0091]
FIG. 14 is an explanatory diagram (printing) of the present invention.
FIG. 14A shows a state where printing is performed on a large sheet with a high-definition plotter. In this case, images (16,000 × 4,000 pixels) created by parallel processing by the four CPUs 1 to 4 are sequentially sent to one high-definition plotter 43 to be printed on one sheet. Strike out (print) sequentially as shown on the right.
[0092]
FIG. 14B shows a state where printing is performed on a large sheet with two headers using a high-definition plotter. In this case, images (16,000 × 4,000 pixels) created by parallel processing by four CPUs 1 to 4 are sequentially sent to the two heads of one high-definition plotter 43 to 1 By sequentially ejecting (printing) on a sheet of paper as shown on the right side, it is possible to simultaneously print using a plurality of heads and print a high-definition image on a large sheet (for example, A0) at a higher speed. .
[0093]
In addition, two CPUs 1 and 2 are provided, and a high-definition image (for example, 16,000 × 16,000 pixels) at a certain angle of the sample 7 is accumulated in the CPU 1 and a high-definition image at another angle in the same field of view ( (For example, 16,000 × 16,000 pixels) is stored in the CPU 2, and an image of a specified area is cut out from both and displayed on the screen for stereoscopic observation with stereo glasses, or printed with a printer. It is possible to perform stereoscopic observation with stereo glasses.
[0094]
Next, with reference to FIGS. 15 to 18, the configuration and procedure for converting a high-definition monochrome image into a color image for display and printing will be described in detail.
FIG. 15 is an explanatory diagram of the present invention (data conversion, part 1).
[0095]
FIG. 15A shows an example of an adjustment screen (SEM, contrast / brightness). A low-resolution SEM image is displayed on the left side of the adjustment screen, and the contrast and brightness (brightness) are adjusted as described above. For example, on the screen on the left side, the image when the sample 7 is line-scanned with the electron beam probe is amplitude-modulated and displayed as shown by a solid curve in the figure, and is placed between the dotted reference lines in the figure. Adjust the volume for adjusting brightness and contrast. After the adjustment is completed, high-definition scanning is performed, and the high-definition image (16.000 × 16,000 pixels) in FIG. 15B is read.
[0096]
FIG. 15B shows an example of a high-definition image. Here, a monochrome image of 16,000 × 16,000 pixels shown in the figure, each of which is 12 bits, is captured as a high-definition image and stored in a memory or a hard disk device.
[0097]
FIG. 15C shows an example of a color image. This is because each pixel of the monochrome image captured in FIG. 15B is 12 bits, and one pixel of the color image is usually expressed by 8 bits of RGB, so any one of the single colors (R , G, B) alone cannot express gradations, so that monochrome 12 bits are converted into 8 bits for each color RGB by a conversion table shown in FIG. Convert. As a result, the number of pixels remains 16,000 × 16,000, and each pixel can be converted into 8 bits for RGB.
[0098]
As described above, a high-definition monochrome image can be converted into a color image without reducing the number of gradations.
FIG. 16 is an explanatory diagram of the present invention (data conversion, part 2).
[0099]
FIG. 16A shows an example of an image (color). Here, the image (color) obtained by data conversion in FIG.
・ 16000 × 16000 pixels
・ Color image (RGB each 8 bits)
It is expressed by
[0100]
FIG. 16B shows a state in which the image (color) of FIG. 16A is divided into four parts and files (1), (2), (3), and (4) are created and stored. Show. By dividing such a large image into four files (1), (2), (3), and (4),
-It is possible for each file when referring or printing out with other applications.
[0101]
・ It becomes easy to transfer and compress high-definition large-capacity data.
-Small memory capacity is required for printing.
Such effects occur.
[0102]
FIG. 16C shows a printing procedure. Here, in FIG. 16B, the high-definition image (color) is divided into four and saved as files {circle over (1)}, {circle over (2)}, {circle over (3)}, {circle over (4)}. A color image composed of 16,000 × 16,000 pixels can be printed on a sheet by sending it to a printer and printing it sequentially on one sheet.
[0103]
FIG. 17 is an explanatory diagram of the present invention (12-bit RGB conversion table). This RGB conversion table is an example of a table when converting a 12-bit pixel value (gradation) into an 8-bit gradation for each RGB of one pixel. For the left 0 to 4096 (numeric range expressed in 12 bits), the value obtained by experiment is set as the value when data is converted to each 8-bit RGB (numeric range expressed in 0 to 255). Has been. For this reason, a monochrome 12-bit image (16,000 × 16,000) is converted into data with the same number of pixels while maintaining gradation in an RGB 8-bit image (16,000 × 16,000). Is possible.
[0104]
FIG. 18 shows an explanatory diagram (screen display) of the present invention.
FIG. 18A shows an example of the display area. This display area is the number of pixels that can be displayed on the screen of the display device 32, and here it is 800 × 800 pixels as shown.
[0105]
FIG. 18B shows an example of just fit display. here,
The image data is 16,000 × 16,000 for HD (the direction of the scanning line) and VD (the direction perpendicular to the scanning line).
[0106]
18) When displaying on the screen (800 × 800 pixels) in FIG. 18A, if thinning out to 1/20 in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, a high-definition color image (16,000 × 16,000) is obtained. ) Just becomes a display area (800 × 800 pixels), and just fit display can be performed.
[0107]
Instead of decimation by 1/20, the average value of 20 × 20 pixels described above or a value obtained by weighting may be used, and an image incorporating the correlation of adjacent pixels may be used.
[0108]
FIG. 18C shows a calculation formula. This formula is
16000 / Pix = acquired pixel
Is calculated by Here, 16000 is the number of pixels of the original high-definition image, Pix is the number of pixels displayed on the screen (for example, 800 in FIG. 18A), and the acquired pixels are the number of the acquired pixels. This is an interval (for example, 16000/800 = 20) acquired from the original image.
[0109]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an extremely high-definition scanned image of tens of thousands of pixels × tens of thousands of pixels is directly converted into a color image and printed by a scanning microscope, and an extremely wide range of high-definition images And extracting and displaying a necessary part can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram (adjustment of astigmatism and principal point) of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram (scan) of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram (astigmatism) of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram (dynamic focus) of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram (scanning, part 1) of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram (scanning, part 2) of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram (display) of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the present invention (arbitrary screen display, part 1).
FIG. 10 is an explanatory diagram of the present invention (arbitrary screen display, part 2).
FIG. 11 is an explanatory diagram of the present invention (parallel processing, part 1).
FIG. 12 is an explanatory diagram of the present invention (parallel processing, part 2).
FIG. 13 is an explanatory diagram (printing) of the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram (printing) of the present invention.
FIG. 15 is an explanatory diagram of the present invention (data conversion, part 1).
FIG. 16 is an explanatory diagram of the present invention (data conversion, part 2).
FIG. 17 is an explanatory diagram (12-bit RGB conversion table) of the present invention.
FIG. 18 is an explanatory diagram (screen display) of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Irradiation system
2: Focusing lens
3: Deflection coil
4: Astigmatism correction coil
5: Dynamic focus coil
6: Objective lens
7: Sample
11: High-definition scanning generator
12: Scan generator
13: Scanning signal switching device
14, 15: Magnification control circuit
16: Magnification control switch
17: Astigmatism correction control circuit
18: Dynamic focus control circuit
19: Secondary electron detector
20: Signal amplifier
21: Image capturing device
22 to 25: I / O
27, 28: Printer
32: Display device
33: Screen
34: CPU
35: Image editing means
36: Image conversion means

Claims

An objective lens that squeezes charged particles and irradiates the sample; and
Scanning means for deflecting the charged particles and scanning the sample surface repeatedly in the direction perpendicular to the line scan and the line scan in a state where the charged particles are finely squeezed by the objective lens and irradiated with the sample;
In order to adjust the focus and astigmatism in a designated place or a preset place in the region on the sample to be scanned at a high resolution of 10,000 pixels × 10,000 pixels or more at a designated magnification The number of scanning lines for display from 500 × 500 pixels to 1800 × 1800 pixels that can be displayed on the display device is smaller than the high-definition scanning, and the designated location or the preset location is used. A first scanning signal for scanning any one of the plurality of locations is input to the scanning means to perform the first scanning, or a second scanning signal for performing the high-definition scanning is input to the scanning means. cause the second scanning for the specified location or the preset locations by the specified magnification, a scanning signal switching means,
Detection means for detecting a signal generated or absorbed by scanning the charged particle on the sample surface;
A control means for displaying on the display device when the signal detected by the detection means is a signal by the first scanning, and for causing the image storage means to store the signal by the second scanning; A scanning type high-definition image processing apparatus comprising:

Based on the image signal cut out from a designated location or a plurality of preset locations in the stored high-definition image signal, images of the plurality of locations can be simultaneously displayed on the screen of the display device. The scanning type high-definition image processing apparatus according to claim 1.

A plurality of image signals cut out from a predetermined section of the accumulated high-definition image signal divided from a predetermined section or a specified size are simultaneously displayed as a plurality of images on the screen of the display device. The scanning type high-definition image processing apparatus according to claim 1, wherein the scanning type high-definition image processing apparatus is displayed.

Focusing on the specified viewpoint in the accumulated high-definition image signal, the image is enlarged in order, and when the number of pixels is too large, the display screen is divided and displayed with a small number of pixels. 2. A scanning type high-definition image processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of images with different magnifications are displayed at the same time.

The control means includes a first computer and a second computer,
The signal detected by the detection means by said first computer and stores in the image storage means, by the second computer to display an image by reading the image signal of the high definition accumulated from the image storage unit scanning a high-definition image processing apparatus according to any one of the preceding claims 2, wherein.