JPH02298983A - Real-time reproducing device for double luminous flux image hologram using electron beam or charged particle ray - Google Patents

Real-time reproducing device for double luminous flux image hologram using electron beam or charged particle ray

Info

Publication number
JPH02298983A
JPH02298983A JP11981889A JP11981889A JPH02298983A JP H02298983 A JPH02298983 A JP H02298983A JP 11981889 A JP11981889 A JP 11981889A JP 11981889 A JP11981889 A JP 11981889A JP H02298983 A JPH02298983 A JP H02298983A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
phase
wave
reference wave
moire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11981889A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0432392B2 (en
Inventor
Takashi Ikuta
孝 生田
Ryuichi Shimizu
志水 隆一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Research Development Corp of Japan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Research Development Corp of Japan filed Critical Research Development Corp of Japan
Priority to JP11981889A priority Critical patent/JPH02298983A/en
Publication of JPH02298983A publication Critical patent/JPH02298983A/en
Publication of JPH0432392B2 publication Critical patent/JPH0432392B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reproduce clear phase contours in real time by moving a mask pattern for moire generation synchronously with the phase variation of a reference wave and integrating an image for one or plural cycles. CONSTITUTION:An electric field is produced between electrode plates 24 and 24' and a thin metallic electrode wire 25 and an electron-beam biprism 23 which reciprocates the wire 25 by a moving mechanism 26 varies the phases of a reference wave and an illumination wave relatively. A voltage is applied from a variable voltage source 27 to compensate the movement of an image and only interference fringes are moved without any movement of the image. When a striped fluorescent surface 30 is moved to follow up the movement of the interference fringes due to the phase variation of the reference wave, phase contours of moire do not move. For the purpose, the phase of the reference wave is varied continuously, the surface 30 is also moved synchronously, and integration is performed continuously during the period, so that the phase contours are left sine the surface 30 moves by one cycle. Consequently, the clean phase contours are reproduced in real time.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 観測対象物の試料を電子線あるいは荷電粒子線が透過し
たときの透過度の分布を、参照波と照明波との間の干渉
縞の位相シフトMで表した2光束イメージホログラム像
を作成し、さらにこの2光束イメージホログラム像にモ
アレマスクを重ね合わせてモアレ法により干渉縞の位相
シフト量を位相等高純に変換して観横する。その際参照
波の位相を照明波に対して連続変化させ、同時にその位
相変化に同調させて、モアレマスクを周期ごとにオフセ
ット量を変えながら移動させる。この間の画像情報を積
分することにより、コントラストが高くアーティファク
トのない、また低域通過フィルタを用いずにきれいな位
相等高線を実時間で再生することができる。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] The distribution of transmittance when an electron beam or a charged particle beam passes through a sample of an observation target is expressed by the phase shift M of interference fringes between a reference wave and an illumination wave. A two-beam image hologram image is created, and a moiré mask is superimposed on the two-beam image hologram image, and the amount of phase shift of the interference fringes is converted into a highly pure phase image using the moire method for viewing. At this time, the phase of the reference wave is continuously changed with respect to the illumination wave, and at the same time, the moiré mask is moved while changing the offset amount for each cycle in synchronization with the phase change. By integrating the image information during this time, it is possible to reproduce in real time clear phase contour lines with high contrast and no artifacts, and without using a low-pass filter.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、電子線あるいは荷電粒子線を照射光として生
成された2光束イメージホログラム像から、観察対象物
の複素振幅透過度(絶対振幅と位相)に関する情報の実
時間再生を行う装置に関するものである。
The present invention relates to a device that performs real-time reproduction of information regarding the complex amplitude transmittance (absolute amplitude and phase) of an observation target from a two-beam image hologram image generated using an electron beam or a charged particle beam as irradiation light. be.

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕レーザー
光あるいは干渉性の高い電子線を用いた2光束イメージ
ホログラムにおいては、対象物の複素振幅透過度に関す
る情報は、干渉縞の強度変化と乱れとして観察される。
[Prior art and problems to be solved by the invention] In a two-beam image hologram using a laser beam or a highly coherent electron beam, information regarding the complex amplitude transmittance of an object is obtained from intensity changes and disturbances of interference fringes. It is observed as

特に対象物が透明に近く、かつ位相ずれ量が大きくない
場合には。
Especially when the object is nearly transparent and the amount of phase shift is not large.

対象物の位相情報は等間隔の微細干渉縞の局所的な位置
シフトとして現れる。
The phase information of the object appears as a local position shift of equally spaced fine interference fringes.

第8図にこのような電子線ホログラム撮影用の電子光学
系の従来例を示す。
FIG. 8 shows a conventional example of such an electron optical system for electron beam hologram photography.

第8図において、平行電子線1の入射波は、試料2を通
過する参照波と試料2を通過しない参照波とに分かれて
、それぞれ対物レンズ3で集束され、第1結像面6に結
像される。
In FIG. 8, the incident wave of the parallel electron beam 1 is divided into a reference wave that passes through the sample 2 and a reference wave that does not pass through the sample 2, each of which is focused by the objective lens 3 and focused on the first imaging plane 6. imaged.

ここで対物レンズ3と第1結像面6の間に設けられてい
る電子線バイプリズム4が、照明波と参照波とをそれぞ
れ光軸寄りに折り曲げて第1結像面6上で重ね合わせ、
干渉縞を形成させる。
Here, an electron beam biprism 4 provided between the objective lens 3 and the first imaging surface 6 bends the illumination wave and the reference wave toward the optical axis and superimposes them on the first imaging surface 6. ,
Form interference fringes.

この第1結像面6上に形成された干渉縞には。The interference fringes formed on this first imaging plane 6 include:

第9図に示されるように、試料内を透過する照明波の伝
播速度が低下することに基づく位相シフトが現れ、これ
が拡大レンズ7で写真フィルムの第2結像面8に投影さ
れて、ホログラムとして焼きつけられる。このような干
渉縞の位相シフトを等高純として可視化するためには9
写真フイルムに焼きつけられたホログラムにレーザー光
を照射して、適切な光学系を通し再生像を得る方法が一
般にとられている。
As shown in FIG. 9, a phase shift occurs due to a decrease in the propagation speed of the illumination wave passing through the sample, and this is projected onto the second imaging plane 8 of the photographic film by the magnifying lens 7, forming a hologram. It is burned as. In order to visualize the phase shift of such interference fringes as a contour pure, 9
A commonly used method is to irradiate a hologram printed on photographic film with laser light and obtain a reconstructed image through an appropriate optical system.

しかしながらこのような2段階再生方式は、実時間性に
欠けている。このような対象に対し比較的容易に実時間
再生を行いうる一つの手段は。
However, such a two-stage reproduction method lacks real-time performance. One way to perform real-time playback of such objects is relatively easy.

TV盪像装置によりホログラム像を逼影、標本化し、デ
ィジタル演算処理後再生像を表示する方式である。しか
しこの方式は、多量の画像データを標本化するとともに
、フーリエ変換をともなう多数回の演算を必要とするた
め、多量のメモリを要する事に加え1秒オーダーの実時
間処理はかなり困難である。
This is a method in which a hologram image is captured and sampled using a TV imaging device, and the reconstructed image is displayed after digital calculation processing. However, this method requires a large amount of image data to be sampled and a large number of calculations involving Fourier transform, so it requires a large amount of memory and is quite difficult to perform real-time processing on the order of one second.

また先に述べた干渉縞の位相シフト量を等高純の形で直
接可視化しうる他の再生手段に、モアレ縞を利用する方
法がある。この方法は、ホログラムの干渉縞と同一のピ
ンチを有するマスクパターンをホログラム像に直接重ね
、結果として生じるモアレ像が丁度位相等高純に対応す
る事を利用するものである。
Another reproduction method that can directly visualize the amount of phase shift of the interference fringes described above in a pure form is a method that uses moiré fringes. This method utilizes the fact that a mask pattern having the same pinch as the interference fringes of the hologram is directly superimposed on the hologram image, and the resulting moiré image corresponds to exactly the same high purity phase.

このようなモアレ法は1本来超高速直接再生が可能では
あるが、特に電子線ホログラムに対しては以下のような
問題がある。
Although such a moiré method is originally capable of ultra-high-speed direct reproduction, it has the following problems, particularly for electron beam holograms.

(1)  ホログラム観察用蛍光面における干渉縞のコ
ントラストは実際上かなり小さいため、再生される位相
等高線のコントラストが低下してしまうこと。
(1) Since the contrast of interference fringes on a fluorescent screen for hologram observation is actually quite small, the contrast of reproduced phase contour lines is reduced.

(2)  得られる位相等高純中に断点をつくるモアレ
マスクの格子像を除去して1位相等高線を連続線に見え
るようにするため1光学的な低域通過フィルターが通常
使用されるが、これにより試料からの高い空間周波数の
情報が欠落すること。
(2) An optical low-pass filter is usually used to remove the moiré mask lattice image that creates a break in the obtained phase contour line and make the single phase contour line appear as a continuous line. This results in the loss of high spatial frequency information from the sample.

(3)電子線ホログラムの場合、適切な減光手段が無い
ので照明波と参照波の強度比を変えることができず、そ
の結果1本来不必要な、観察試料からの強い散乱波相互
の干渉によって生じるアーティファクトが除去できない
こと。
(3) In the case of electron beam holograms, there is no appropriate light attenuation means, so the intensity ratio of the illumination wave and the reference wave cannot be changed, resulting in (1) unnecessary mutual interference of strong scattered waves from the observation sample; The artifacts caused by this cannot be removed.

本発明は、電子線あるいは荷電粒子線を用いた2光束イ
メージホログラム再生装置における上記の諸問題を解決
することを目的としている。
The present invention aims to solve the above-mentioned problems in a two-beam image hologram reproduction device using an electron beam or a charged particle beam.

〔課題を解決するための手段] 本発明は、参照波の位相を連続的に変化させるとともに
、モアレ発生用マスクパターンを参照波の位相変化と逐
次オフセント量を変えながら同調して移動させ、その1
周期分あるいは複数周期分の画像を積分する事により1
位相等高線のコントラストを向上させ、また位相等高線
中のモアレマスクの格子像の除去とアーティファクトの
除去とを行うものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention continuously changes the phase of a reference wave, and moves a moiré generation mask pattern in synchronization with the phase change of the reference wave while sequentially changing the offset amount. 1
By integrating images for a period or multiple periods,
This method improves the contrast of phase contour lines, and also removes moiré mask grating images and artifacts in phase contour lines.

これにより具体化された本発明の電子線または荷電粒子
線を用いた2光束イメージホログラムの実時間再生装置
の基本的構成を例示的方法により第1図に示す、なお第
1図では便宜上電子線を用いたものについて示している
が、荷電粒子線を用いた場合も原理的には同じである。
The basic configuration of a real-time reproduction device for a two-beam image hologram using an electron beam or a charged particle beam according to the present invention is shown in FIG. 1 by way of example. Although this example uses a charged particle beam, the principle is the same when using a charged particle beam.

第1図において。In FIG.

1は波源の平行電子線であり、予め照明用と参照用とに
2分割した領域が定められている。なお。
Reference numeral 1 denotes a parallel electron beam as a wave source, and two areas are defined in advance for illumination and reference. In addition.

以後の説明では電子線を波動として扱い5照明用と参照
用の各領域の電子線を照明波と参照波と呼ぶ。
In the following explanation, the electron beam will be treated as a wave, and the electron beams in the 5 illumination and reference regions will be referred to as an illumination wave and a reference wave.

2は試料であり、照明用領域内に置かれ、照明波により
透過される。
2 is a sample placed within the illumination area and transmitted by the illumination wave.

3は対物レンズであり1人力された平行の照明波と参照
波とを集束する。
Reference numeral 3 denotes an objective lens that focuses the parallel illumination wave and reference wave that are applied by one person.

4は電子線バイプリズムであり、照明波と参照波とを互
いに相手側に向けて折り曲げ、それぞれの領域を重なり
合わせるようにする。
Reference numeral 4 denotes an electron beam biprism, which bends the illumination wave and the reference wave toward each other so that their respective regions overlap.

5は位相可変手段であり、電子線バイプリズム4に作用
して、参照波の位相を照明波に対し相対的に連続可変に
する。
Reference numeral 5 denotes a phase variable means, which acts on the electron beam biprism 4 to continuously vary the phase of the reference wave relative to the illumination wave.

6は第1結像面であり、照明波と参照波の間の位相差に
応じた干渉縞が面上に形成される。このとき照明波が試
料2を透過したときに生じた位相変化が干渉縞の歪み(
シフト)となって現れる。
6 is a first imaging surface, and interference fringes are formed on the surface according to the phase difference between the illumination wave and the reference wave. At this time, the phase change that occurs when the illumination wave passes through the sample 2 causes distortion of the interference fringes (
shift).

7は拡大レンズであり、第1結像面6の像を拡大投影す
る。
A magnifying lens 7 enlarges and projects the image on the first imaging surface 6.

8は第2結像面であり、蛍光面が設けられて。8 is a second image forming surface, and a fluorescent screen is provided thereon.

ホログラム像が形成される。A hologram image is formed.

9はモアレマスクであり2周期格子をもつ。9 is a moiré mask having two periodic gratings.

IOはモアレマスク移動手段であり、モアレマスク9を
その周期格子と直角方向に移動するように制御される。
IO is a moire mask moving means, which is controlled to move the moire mask 9 in a direction perpendicular to its periodic grating.

11は盪像手段であり、モアレマスク9の周期格子を通
して第2結像面8のホログラム像を逼像し、ビデオ信号
に変換する。
Reference numeral 11 denotes an imaging means, which images the hologram image on the second imaging plane 8 through the periodic grating of the moiré mask 9 and converts it into a video signal.

12はコントローラであり2位相可変手段5およびモア
レマスク移動手段10を制御して、参照波の位相変化に
種々のオフセット量で同調させてモアレマスクの追従移
動を行わせる。
Reference numeral 12 denotes a controller which controls the two-phase variable means 5 and the moiré mask moving means 10 to synchronize with the phase change of the reference wave with various offset amounts to move the moire mask to follow.

13は画像積分器であり、コントローラ12の制御に基
づき参照波の位相変化とこれに種々のオフセット量で同
調するモアレマスクの移動のn周期(nは1以上の整数
)分について、入力画像を正負荷重付けで積分する。
13 is an image integrator which, under the control of the controller 12, converts the input image into n cycles (n is an integer of 1 or more) of the phase change of the reference wave and the movement of the moiré mask that is synchronized with this with various offset amounts. Integrate with positive load weighting.

14はCRT表示装置であり1画像積分器13から出力
される位相等高線情報を画面表示する。
Reference numeral 14 denotes a CRT display device which displays phase contour information output from the one-image integrator 13 on a screen.

〔作用〕[Effect]

第1図に示されている本発明の原理的構成では。 In the principle configuration of the present invention shown in FIG.

参照波の位相を変化させるとともに、これに同調してモ
アレマスクの移動とを行わせて、その間の画像を積分す
ることにより1等高線に含まれるモアレマスクのパター
ンを消去できるので、従来の直接モアレマスク法の欠点
であった低域フィルタの使用による高域画情報の欠落の
問題を解決している。
By changing the phase of the reference wave and moving the moiré mask in sync with this, the moiré mask pattern included in the first contour line can be erased by integrating the image during that time, which eliminates the conventional direct moiré pattern. This solves the problem of missing high-frequency image information due to the use of a low-pass filter, which was a drawback of the mask method.

また同じ参照波の位相変化とモアレマスク移動との間の
オフセット量を変化させるから正負荷重付けて画像積分
を行っていることにより、参照波の位相変化に対して変
化しない画像成分が消去されるため2位相等高線のコン
トラストの改善と観察試料からの強い散乱波相互の干渉
によるアーティファクトを除去することができる。
In addition, since the offset amount between the phase change of the same reference wave and the movement of the moiré mask is changed, image components that do not change with respect to the phase change of the reference wave are eliminated by performing image integration with positive load weighting. Therefore, it is possible to improve the contrast of the two-phase contour lines and to remove artifacts caused by mutual interference of strong scattered waves from the observation sample.

第2図に、参照波の位相を照明波に対して変化させたと
きの干渉縞の移動の様子を示す。図において、Δφは参
照波と照明波との間の位相差を表し、ある1本の縞につ
いて、Δφ−〇、π/2゜π、3π/2それぞれの場合
の縞の移動位置を示している。
FIG. 2 shows how the interference fringes move when the phase of the reference wave is changed with respect to the illumination wave. In the figure, Δφ represents the phase difference between the reference wave and the illumination wave, and the movement position of the fringe in the cases of Δφ−〇, π/2゜π, and 3π/2 is shown for one particular fringe. There is.

イメージホログラムでは、干渉縞と同時に対象試料の外
形(入射波による像)も観察できるが。
With an image hologram, the outer shape of the target sample (image created by the incident wave) can be observed at the same time as the interference fringes.

参照波の位相差Δφの変化に対してこの外形は全く変化
しない、同様に、試料から放射される強い散乱波相互の
干渉によって生じるアーティファクトもまた。参照波の
位相差Δφの変化に対しては変化しない。
This external shape does not change at all in response to a change in the phase difference Δφ of the reference wave. Similarly, artifacts caused by mutual interference between strong scattered waves emitted from the sample also occur. It does not change with respect to a change in the phase difference Δφ of the reference wave.

モアレ方式による位相等高線再生の原理は、得られたホ
ログラムにその干渉縞間隔と同一の縞間隔のモアレマス
クを重ねると、縞シフトのある部分カモアレマスクの格
子線と交差して、モアレ像として等高線が出現すること
によっている。
The principle of phase contour line reconstruction using the moire method is that when a moire mask with the same fringe spacing as the interference fringe spacing is superimposed on the obtained hologram, the contour lines will intersect with the lattice lines of the partial camoire mask with fringe shifts, and the contour lines will be formed as a moire image. By appearing.

〔実施例〕〔Example〕

以下は本発明の詳細を実施例にしたがって説明する。 The details of the present invention will be explained below based on examples.

第3図は本発明の1実施例の構成図である。第1図に示
されている原理的構成を具体化したものである。
FIG. 3 is a block diagram of one embodiment of the present invention. This is a concrete embodiment of the basic configuration shown in FIG.

第3図におい*、20は平行電子線、21は試料、22
は対物レンズ、23は電子線バイプリズム、24および
24′は電極板、25は電極線、26は電極線25の移
動機構、27は像シフト補正用の可変電圧源、28は第
1結像面129は拡大レンズ、30は第2結像面を構成
するストライプ状蛍光面、31はストライプ状蛍光面3
0の移動機構、32は逼像カメラ、33はコントローラ
In Figure 3 *, 20 is a parallel electron beam, 21 is a sample, 22
23 is an electron beam biprism, 24 and 24' are electrode plates, 25 is an electrode wire, 26 is a moving mechanism for the electrode wire 25, 27 is a variable voltage source for image shift correction, and 28 is a first image forming The surface 129 is a magnifying lens, 30 is a striped phosphor screen constituting a second imaging surface, and 31 is a striped phosphor screen 3.
0 is a moving mechanism, 32 is a close-up camera, and 33 is a controller.

34および35はD/AコンバータDAC,36は画像
積分器、37はCRT表示装置、38はデータ処理装置
である。
34 and 35 are D/A converters DAC, 36 is an image integrator, 37 is a CRT display device, and 38 is a data processing device.

第3図の実施例では、参照波の位相変化を電子線バイプ
リズム23で行う、電子線バイプリズム23は、2枚の
電極板24.24’と細い金属の電極線(通常1μm以
下)25との間に電界をつくり、電極線25を圧電素子
等を用いた移動機構26により矢印方向に往復駆動する
。これは光学的バイプリズムを横方向に移動させたのと
同等であり、参照波と照明波との間の位相を相対的に変
化させる。
In the embodiment shown in FIG. 3, the phase change of the reference wave is performed by an electron biprism 23, which consists of two electrode plates 24, 24' and a thin metal electrode wire (usually 1 μm or less) 25. An electric field is created between the two electrodes, and the electrode wire 25 is reciprocated in the direction of the arrow by a moving mechanism 26 using a piezoelectric element or the like. This is equivalent to moving the optical biprism laterally, and changes the relative phase between the reference wave and the illumination wave.

なおこれにより第1結像面28で若干の像の移動が生じ
るため、電8i仮24.24’を偏向板として利用し、
可変電圧源27から適当な電圧を印加して、像の移動を
補償する。この結果、第2図に示すように、像の移動な
しに干渉縞のみの移動が可能となる。
Note that this causes a slight movement of the image on the first image forming plane 28, so the electric 8i temporary 24, 24' is used as a deflection plate,
A suitable voltage is applied from variable voltage source 27 to compensate for image movement. As a result, as shown in FIG. 2, only the interference fringes can be moved without moving the image.

また第3図の実施例では、特別のモアレマスクを設けず
に、ストライプ状蛍光面30によりモアレマスクの機能
を果させている。
Further, in the embodiment shown in FIG. 3, a striped phosphor screen 30 functions as a moire mask without providing a special moire mask.

このストライブ状゛蛍光面30上で干渉縞の移動を観察
すると、モアレによって生じた位相等高線の縞が連続的
に移動して行くように見える。
When observing the movement of interference fringes on this striped phosphor screen 30, it appears that the phase contour fringes caused by moiré are moving continuously.

ここで参照波の位相変化による干渉縞の移動を追従する
方向に、ストライプ状蛍光面3oを追従して移動させる
と、今度はモアレによって生じた位相等高線は移動しな
くなる。ただし蛍光面のストライプは移動する。
If the striped phosphor screen 3o is moved in a direction that follows the movement of the interference fringes due to the phase change of the reference wave, the phase contour lines caused by moiré will no longer move. However, the stripes on the fluorescent screen move.

したがって、参照波の位相変化を0〜2π(又はその整
数倍)に選び、連続変化させるとともにストライプ状蛍
光面30も同調して移動させその間連続的に画像積分す
ればストライプ状微光面30は1周期分(又はその整数
倍)移動するので。
Therefore, if the phase change of the reference wave is selected from 0 to 2π (or an integer multiple thereof) and is continuously changed, the striped fluorescent screen 30 is also moved in synchrony, and the image is continuously integrated during that time, the striped faint light surface 30 is Because it moves for one cycle (or an integral multiple thereof).

積分の結果一様に背影成分に変化し2位相等高線は残留
する。すなわちストライプパターンを除去するために従
来用いていた低域フィルタが不必要になることがわかる
As a result of the integration, the background component uniformly changes, and the two-phase contour line remains. In other words, it can be seen that the low-pass filter conventionally used to remove the stripe pattern becomes unnecessary.

上述した参照波位相とモアレマスクとの同訓移動法によ
って、低域フィルタが不要となるが、なお再生像中には
1位相等高線のみでなく、なお入射波のみによって形成
された試料像、ならびに強い散乱波相互の干渉によって
生じるアーティファクトが残留しており、特に電子線ホ
ログラムの場合これらは重大な問題を生じることがある
。これらの除去を目的として、二重移動方式を利用する
Although the above-mentioned simultaneous movement method of the reference wave phase and the moiré mask eliminates the need for a low-pass filter, the reconstructed image contains not only one phase contour line but also the sample image formed only by the incident wave, and Artifacts caused by mutual interference between strong scattered waves remain, and these can cause serious problems, especially in the case of electron beam holograms. For the purpose of removing these, a double movement method is used.

まず参照波の位相変化をθ〜2π、対応するモアレマス
クの移動量を位相に換算して、0〜2πと連続変化させ
て撮影した像を像■とする。
First, the phase change of the reference wave is converted from θ to 2π, the amount of movement of the corresponding moiré mask is converted to the phase, and an image photographed while continuously changing from 0 to 2π is defined as image (2).

次に参照波の位相をO〜2πとするが、モアレマスクの
移動量をπ〜3πと連続変化させた像を像■とする。像
■と像■の違いは参照波の位相変化に応答する部分で1
位相等高線のみが反転する。
Next, the phase of the reference wave is set to 0 to 2π, and an image obtained by continuously changing the movement amount of the moiré mask from π to 3π is defined as image (2). The difference between image ■ and image ■ is 1 in the part that responds to the phase change of the reference wave.
Only the phase contours are inverted.

入射波による試料像ならびに散乱、波相圧の干渉像は、
参照波の位相に無関係であり、像■、像■では変化しな
い、したがって像■より像■を減算して9位相等高線の
画像成分のみが抽出できる。
The sample image due to the incident wave, the scattering, and the wave phase pressure interference image are:
It is unrelated to the phase of the reference wave and does not change between images (2) and (2). Therefore, by subtracting image (2) from image (2), only the image components of the nine phase contour lines can be extracted.

第3図の実施例の装置では、電子線バイプリズム23の
移動機構26.像シフト補正用の可変電圧源27.なら
びにモアレマスクとなるストライプ状蛍光面30の移動
機構31については、すべてコントローラ33が管理し
、DAC34,35を通じてそれらを設定する、バイプ
リズムや蛍光面の移動量は微小であるので、TVシステ
ムの1フレーム内(1/30秒)に1周期(あるいは整
数倍)の移動を完了させることは十分可能である。
In the apparatus of the embodiment shown in FIG. 3, the electron beam biprism 23 moving mechanism 26. Variable voltage source 27 for image shift correction. In addition, the movement mechanism 31 of the striped phosphor screen 30 that becomes the moiré mask is managed by the controller 33 and set through the DACs 34 and 35.Since the amount of movement of the biprism and the phosphor screen is minute, it is difficult to control the movement of the TV system. It is quite possible to complete one period (or integral multiple) of movement within one frame (1/30 second).

したがって2画像積分器36によってフレーム単位で画
像を積分するとともに、コントローラ33からの制御に
より、先の像■に対しては正に、像■に対しては負に荷
重付けをすれば、2フレ一ム時間(〜l/15秒)でC
RT上に位相等高線を実時間で表示することが可能とな
る。このように二重移動方式と画像の正負荷重付積分を
利用することにより、電子線イメージホログラムから不
必要な画像情報を除去して、きわめて高速に位相等高線
を再生することが可能となる。
Therefore, by integrating the image frame by frame by the two-image integrator 36, and applying a positive weight to the previous image ■ and a negative weight to the previous image ■ under the control of the controller 33, two frames can be obtained. C in one hour time (~l/15 seconds)
It becomes possible to display phase contour lines on RT in real time. In this way, by using the double shift method and the positively loaded weighted integral of the image, unnecessary image information can be removed from the electron beam image hologram and phase contour lines can be reproduced at extremely high speed.

以上の手法に高感度位相差検出法として知られている縞
走査干渉法の原理を組み込むことにより。
By incorporating the principle of fringe scanning interferometry, known as a highly sensitive phase difference detection method, into the above method.

試料の複素振幅透過率の定量的情報を得るとともに2位
相差増幅した位相差等高線を再生することができる。こ
のためには 像■;参照波位相変化   0〜2π。
It is possible to obtain quantitative information on the complex amplitude transmittance of the sample and to reproduce the phase difference contour lines amplified by two phase differences. For this purpose, image ■; reference wave phase change 0 to 2π.

モアレマスク移動  O〜2π 像■;参照波位相変化   O〜2π。Moiré mask movement O~2π Image ■: Reference wave phase change O~2π.

モアレマスク移動  O〜3π 像■;参照波位相変化   O〜2π。Moiré mask movement 0~3π Image ■: Reference wave phase change O~2π.

像■;参照波位相変化   0〜2π。Image ■: Reference wave phase change 0 to 2π.

の4枚の画像を得、データ処理装置(一般にディジタル
コンピュータ)38に転送して以下の画像演算を行う、
まず ’1.(x、y)= (像■−像■) L (x、y)= (像■−像■) を得る。このそれぞれのプロセスは画像積分器36の正
負荷重付積分であらかじめ実行する事も可能である。対
象物の複素振幅透過率の位相遅れめ空間分布をφ(x、
y)、!!!対振幅透過度をA(x、y)とすると。
4 images are obtained and transferred to a data processing device (generally a digital computer) 38 to perform the following image operations.
First '1. (x, y) = (Image ■ - Image ■) L (x, y) = (Image ■ - Image ■) We obtain. Each of these processes can also be executed in advance by positive load weighted integration of the image integrator 36. The phase-lag spatial distribution of the complex amplitude transmittance of the object is defined as φ(x,
y),! ! ! Let the amplitude transmittance be A(x, y).

(k:比例定数) により求められる。先に示した位相等高線は。(k: constant of proportionality) It is determined by The phase contour lines shown earlier are.

7r(x、y)すなわち −・A (x、y)・cos
 (φ(x、y))を表したものである。このような画
素単位の演算で複素振幅透過率が定量的に求まるととも
に。
7r(x, y) i.e. −・A (x, y)・cos
(φ(x, y)). Through such pixel-by-pixel calculations, the complex amplitude transmittance can be quantitatively determined.

・を計算し、cos(nφ(x、y))を求める事でn
倍の位相増幅像を得ることも可能である。
・By calculating cos(nφ(x, y)), n
It is also possible to obtain a double phase amplified image.

上記の計算は通常オフライン形式で実現するが。Although the above calculations are usually realized in an offline format.

画素単位の演算なので専用のハードウェアにより。Because it is a pixel-by-pixel calculation, it is performed using dedicated hardware.

テーブル・ルックアップ方式を用いて高速化が図りうる
。また多量の高速RAMを用いれば、ビデオレートでオ
ンライン表示することも可能である。
Speed-up can be achieved using a table lookup method. Also, if a large amount of high-speed RAM is used, online display at video rates is also possible.

次に本発明に適用可能な参照波位相可変手段の他の実施
例を第4図に示す、この実施例では電子線バイプリズム
40は固定とし、その前後に設けられている偏向板39
.41をそれぞれ逆方向にバイアスして、相対的に電子
バイプリズムが移動しているのと同等の作用が生じるよ
うにしている。
Next, another embodiment of the reference wave phase varying means applicable to the present invention is shown in FIG.
.. 41 are biased in opposite directions so that an effect equivalent to the relative movement of electronic biprisms occurs.

次に本発明に適用可能なモアレマスクの他の実施例(そ
のl)、(その2)、(その3)を、第5図ないし第7
図に示す。
Next, other embodiments (part 1), (part 2), and (part 3) of moire masks applicable to the present invention are shown in FIGS. 5 to 7.
As shown in the figure.

第5図の実施例(そのl)は、蛍光物質43を塗布する
ガラス板42に、予め不透明マスクパターン44を焼付
けておくものであり、第3図の実施例におけるストライ
ブ状蛍光面と同等の機能をもつ。
In the embodiment (part 1) of FIG. 5, an opaque mask pattern 44 is printed in advance on a glass plate 42 on which a fluorescent substance 43 is applied, and is equivalent to the striped fluorescent screen in the embodiment of FIG. It has the following functions.

第6図の実施例(その2)は、蛍光板45から離れた鏡
体外に縮小モアレマスク48を設け、蛍光板45の光を
窓46から取り出し、これを結像レンズ47で縮小モア
レマスク48上に結像させ。
In the embodiment (part 2) of FIG. 6, a reduction moiré mask 48 is provided outside the mirror body away from the fluorescent screen 45, and the light from the fluorescent screen 45 is taken out through a window 46, and is directed onto the reduction moiré mask 48 using an imaging lens 47. Let it form an image.

縮小モアレマスク48を通った光をリレーレンズ49を
介して逼像管50へ投影する。縮小モアレマスク48を
移動させることによって、上述した各実施例と同等に機
能する。
The light passing through the reduction moiré mask 48 is projected onto the image tube 50 via the relay lens 49. By moving the reduction moiré mask 48, it functions similarly to each of the embodiments described above.

第7図の実施例(その3)は、光学的なモアレマスクを
用いる代わりに電子的なマスクパターンを使用するもの
であり、電子的マスクパターンジェネレータ51が橋像
管50のラスタ走査と同期してマスクパタ−ン信号を発
生し、これを乗算器52においてビデオ信号と乗算させ
るものである。
The embodiment (part 3) of FIG. 7 uses an electronic mask pattern instead of using an optical moiré mask, and the electronic mask pattern generator 51 is synchronized with the raster scanning of the bridge image tube 50. A mask pattern signal is generated by the multiplier 52, which is multiplied by the video signal in a multiplier 52.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したごとく本発明によれば、11子線あるいは
荷電粒子線を照明光として生成された2光束イメージホ
ログラムの像から、直接的に実時間で対象物の複素振幅
透過度に関する情報、特に位相等高純を容易に得ること
ができる。この結果。
As explained above, according to the present invention, information regarding the complex amplitude transmittance of the object, especially the phase Equivalent purity can be easily obtained. As a result.

従来フィルムの現像と光学系での再生の後にのみ結果が
判明した電子線ホログラムにおいて、その場で結果を見
ることが可能となり、薄膜材料における開発、研究、評
価を著しく効率化できる効果がある。
Conventionally, the results of electron beam holograms were known only after the film was developed and reproduced using an optical system, but now it is possible to see the results on the spot, which has the effect of significantly streamlining the development, research, and evaluation of thin film materials.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の原理的構成図、第2図は参照波の位相
変化と縞の移動の説明図、第3図は本発明の1実施例の
構成図、第4図は参照波位相可変手段の他の実施例の説
明図、第5図はモアレマスクの他の実施例(そのl)の
構成図、第6図はモアレマスクの他の実施例(その2)
の構成図、第7図はモアレマスクの他の実施例(その3
)の構成図、第8図は電子線ホログラム礒影用電子光学
系の従来例の構成図、第9図は試料による干渉縞の位相
シフトの説明図である。 第1図中 1:平行電子線 2:試料 3:対物レンズ 4:電子線バイプリズム 5:位相可変手段 6;第1結像面 7:拡大レンズ 8:第2結像面 9:モアレマスク 1(lモアレマスク移動手段 11tll像手段 12:コントローラ 13;画像積分器 14 : CRT表示装置
Fig. 1 is a diagram showing the basic configuration of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of the phase change of the reference wave and movement of the fringe, Fig. 3 is a block diagram of one embodiment of the present invention, and Fig. 4 is the phase of the reference wave. An explanatory diagram of another embodiment of the variable means, FIG. 5 is a configuration diagram of another embodiment of the moire mask (part 1), and FIG. 6 is another embodiment of the moire mask (part 2)
Fig. 7 shows another embodiment of the moire mask (part 3).
), FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional example of an electron optical system for electron beam hologram imaging, and FIG. 9 is an explanatory diagram of phase shift of interference fringes caused by a sample. 1 in Figure 1: Parallel electron beam 2: Sample 3: Objective lens 4: Electron beam biprism 5: Phase variable means 6; First imaging surface 7: Magnifying lens 8: Second imaging surface 9: Moiré mask 1 (l Moiré mask moving means 11tll Image means 12: Controller 13; Image integrator 14: CRT display device

Claims (1)

【特許請求の範囲】 平行な電子線または荷電粒子線の一部からなる照明波と
、また他の一部からなる参照波と、試料を透過した照明
波と参照波とを集束する対物レンズと、 集束された照明波および参照波を結像させる第1結像面
と、 照明波および参照波を第1結像面において重ね合わせ干
渉縞を生成させるため、対物レンズと第1結像面との中
間に設けられたバイプリズムと、第1結像面に結像され
た干渉縞像を拡大投影する拡大レンズと、 蛍光面で構成され、拡大された干渉縞像を投影させてホ
ログラム像として表示する第2結像面と、周期格子をも
ち、その周期格子を第2結像面のホログラム像に重ね合
わせてモアレ像を生成するモアレマスクと、 生成されたモアレ像を撮像し、画像信号に変換する撮像
手段と、 画像信号を蓄積する画像記憶手段と、画像信号を指示さ
れた期間積分する画像積分手段と、バイプリズムに作用
して照明波に対する参照波の位相を変化させる位相可変
手段と、 モアレマスクをその周期格子と直角方向に移動させるモ
アレマスク移動手段と、 位相可変手段とモアレマスク移動手段とを制御し、その
際照明波に対する参照波の位相変化とモアレマスクの移
動との間のオフセット量を変化させるとともに、画像積
分手段に位相変化の1周期分あるいは複数周期分の期間
と画像信号の極性とを指示して画像信号を積分させる制
御手段とをそなえていることを特徴とする電子線または
荷電粒子線を用いた2光束イメージホログラムの実時間
再生装置。
[Claims] An illumination wave consisting of a part of a parallel electron beam or a charged particle beam, a reference wave consisting of another part, and an objective lens that focuses the illumination wave and the reference wave that have passed through a sample. , a first imaging plane for imaging the focused illumination wave and the reference wave; and an objective lens and the first imaging plane for superimposing the illumination wave and the reference wave on the first imaging plane to generate interference fringes. It consists of a biprism installed in the middle, a magnifying lens that magnifies and projects the interference fringe image formed on the first imaging plane, and a fluorescent screen, and projects the magnified interference fringe image as a hologram image. a second image forming surface to be displayed; a moire mask having a periodic grating and generating a moire image by superimposing the periodic grating on a hologram image on the second image forming surface; and capturing the generated moire image and transmitting an image signal. image storage means for accumulating image signals; image integration means for integrating image signals over a designated period; and phase variable means for acting on a biprism to change the phase of a reference wave with respect to an illumination wave. , a moire mask moving means for moving the moire mask in a direction perpendicular to the periodic grating thereof, a phase variable means and a moire mask moving means, and in this case, the phase change of the reference wave with respect to the illumination wave and the movement of the moire mask are controlled. control means for integrating the image signal by instructing the image integration means to change the amount of offset between the images and the period for one or more periods of phase change and the polarity of the image signal. A real-time reproduction device for a two-beam image hologram using an electron beam or charged particle beam.
JP11981889A 1989-05-12 1989-05-12 Real-time reproducing device for double luminous flux image hologram using electron beam or charged particle ray Granted JPH02298983A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11981889A JPH02298983A (en) 1989-05-12 1989-05-12 Real-time reproducing device for double luminous flux image hologram using electron beam or charged particle ray

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11981889A JPH02298983A (en) 1989-05-12 1989-05-12 Real-time reproducing device for double luminous flux image hologram using electron beam or charged particle ray

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02298983A true JPH02298983A (en) 1990-12-11
JPH0432392B2 JPH0432392B2 (en) 1992-05-29

Family

ID=14771007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11981889A Granted JPH02298983A (en) 1989-05-12 1989-05-12 Real-time reproducing device for double luminous flux image hologram using electron beam or charged particle ray

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02298983A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011071015A1 (en) * 2009-12-11 2011-06-16 株式会社日立製作所 Electron beam biprism device and electron beam device
WO2013114464A1 (en) * 2012-02-03 2013-08-08 株式会社日立製作所 Electron beam interference device and electron beam interference method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011071015A1 (en) * 2009-12-11 2011-06-16 株式会社日立製作所 Electron beam biprism device and electron beam device
JP5420678B2 (en) * 2009-12-11 2014-02-19 株式会社日立製作所 Electron beam biprism device and electron beam device
WO2013114464A1 (en) * 2012-02-03 2013-08-08 株式会社日立製作所 Electron beam interference device and electron beam interference method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0432392B2 (en) 1992-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3471556B2 (en) Phase shift digital holography device
EP0988580B1 (en) Direct-to-digital holography, holographic interferometry, and holovision
JP4294526B2 (en) Digital holography apparatus and image reproduction method using digital holography
US10649118B2 (en) Imaging device
WO2019044336A1 (en) Holographic imaging device and data processing method therefor
EP0088890B1 (en) Electron holography microscope
JP4512180B2 (en) Interfering device
JP5736461B2 (en) Electron microscope and sample observation method
JP2005539256A (en) System and method for detecting differences between composite images
CN112823316A (en) Holographic imaging device and holographic imaging method
Cao et al. Fourier transform profilometry of a single-field fringe for dynamic objects using an interlaced scanning camera
JP3353365B2 (en) Displacement and displacement velocity measuring device
JPH02298983A (en) Real-time reproducing device for double luminous flux image hologram using electron beam or charged particle ray
JP3359918B2 (en) Hologram sensing device
CN110874047A (en) Method and device for holographing image under endoscope
JP2538435B2 (en) Fringe phase distribution analysis method and fringe phase distribution analyzer
WO2023015621A1 (en) Crosstalk-free holographic 3d display method based on diffraction fuzzy imaging principle
JP5970648B2 (en) Transmission electron microscope and electron beam interferometry
Bhaduri et al. Curvature measurement using three-aperture digital shearography and fast Fourier transform
JP4111614B2 (en) Method for detecting complex signal in microscope
JPH1115359A (en) Electron-beam interference measurement system using biprism shift
Blatt et al. Application of acousto-optic cells and video processing to achieve signal-to-noise improvements in variable resolution moire profilometry
JP2006331652A (en) Transmission type interference electron microscope
Marom Real-time image subtraction using a liquid crystal light valve
JP3583611B2 (en) Three-dimensional moving image display device and method for generating light modulation pattern data therefor

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees