JPH07240166A - 電子顕微鏡 - Google Patents

電子顕微鏡

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JPH07240166A
JPH07240166A JP6027674A JP2767494A JPH07240166A JP H07240166 A JPH07240166 A JP H07240166A JP 6027674 A JP6027674 A JP 6027674A JP 2767494 A JP2767494 A JP 2767494A JP H07240166 A JPH07240166 A JP H07240166A
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JP
Japan
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image
histogram
density
electron microscope
memory
Prior art date
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Application number
JP6027674A
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English (en)
Inventor
Haruo Yoda
晴夫 依田
Kashio Kageyama
甲子男 影山
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、電子顕微鏡画像信号に対して
適切な自動コントラスト調整手段を提供し、常に視認性
の良い画像を表示出来るようにすることによって不必要
な調整操作を減らし、素人にも一層使い易い電子顕微鏡
を実現することである。 【構成】画像信号の濃淡レベルに対して、1対1の関数
関係で濃淡レベルを変換して表示する第1の手段を持つ
電子顕微鏡装置において、画像の濃淡ヒストグラムを求
める第2の手段と、求められた濃淡ヒストグラムの振幅
を平滑化する第3の手段と、平滑化された濃淡ヒストグ
ラムの累積ヒストグラムを計算する第4の手段とを持
ち、第1の手段の濃淡レベルを変換する関数関係が第4
の手段から得られる累積ヒストグラムであることを特徴
とする装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子顕微鏡の画像表示
に関するものであり、特に常時コントラストの調整され
た視認性の良い画像を表示する電子顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】電子顕微鏡の画像信号は、試料に照射さ
れた電子線によって発生する微弱な反射電子の量を増幅
して生成される。反射電子の量は試料表面の材質に強く
依存するため、得られる画像の濃淡は極めて暗い濃度か
ら明るい濃度まで広く分布する。このような広い濃度分
布の中での僅かな濃淡差は画像として観測することが難
しいので、電子顕微鏡では強力な自動利得調整回路を設
け、画像の中での最も暗い部分を表示装置の最低の輝度
に、最も明るい部分を表示装置の最高の輝度に合わせる
ようにコントラスト調整をしている。しかし、画面の中
に特に明るい部分や暗い部分がスポット的にあると、コ
ントラストがそれに合わされて圧縮されるため、それだ
けでは目的とする試料上の微妙な濃淡差を画像として良
好に観察することは難しい。そのため従来は、電子顕微
鏡自身のパラメータを画面を観察しながら最適に調整す
ることは当然として、それ以外に、濃淡のレベルを1対
1で変換する画像処理手段を設け、試行錯誤的にその変
換特性を設定することで注目する部分の画像のコントラ
ストを調整していた。例えば図1のごとく、入力画像
(a)に対して各濃度値uを持つ画素数をそれぞれ計数
して濃淡ヒストグラム(b)を求め、その最小濃度u0
と最大濃度u1を用いて(c)のような濃淡変換関数を
構成すれば、入力画像の各画素の濃度は最小値u0が画
像の最小濃度「0」,最大濃度u1が画像の最大濃度
「M」となるように最適にコントラスト拡張されて新濃
度u′へと変換されるため、見やすい画像が得られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】注目する部分のコント
ラストを改善するには、電子顕微鏡自身のパラメータを
最適に調整すると共に画像を観察しながら濃淡変換関数
を設定することが必要である。濃淡変換関数は、例えば
前述のごとく最小濃度と最大濃度とを決めればよいが、
現実には画面全体ではなく注目する部分画像の最小値と
最大値を選ぶことが必要であり、また、重畳する雑音に
よって最小値,最大値が変化する可能性もあり、最適な
コントラストの画像を得るためには画面を見ながらの試
行錯誤的な調整が必要であった。
【0004】さらに、濃淡変換関数も入力画像に最適な
関数を任意に設定するのは難しく、前述の1次関数や対
数関数など数種の中から選んで設定しており、必ずしも
適切なコントラスト補正にはなっていなかった。
【0005】本発明の目的は、任意の画像信号に対して
自動的に適切な濃度変換関数を発生する技術手段を提供
し、電子顕微鏡が常にコントラストの調整された視認性
の良い画像を表示出来るようにすることによって不必要
な調整操作を減らし、素人にも一層使い易い電子顕微鏡
を実現することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】濃淡変換関数によってコ
ントラストを補正する方法の一つとして、ヒストグラム
平均化補正による方法が知られている。ヒストグラム平
均化補正とは、画像中の濃淡レベルの発生頻度を濃淡ヒ
ストグラムとして計算し、そのヒストグラムの累積ヒス
トグラム曲線を濃淡変換関数として使用する濃淡変換方
法である。すなわち、図2の様に、入力画像(a)の濃
淡ヒストグラム(b)から数1の様にして規格化された
累積ヒストグラムを計算し、それを(c)のように濃度
変換関数として用いる。
【0007】
【数1】
【0008】ただし、ここでMは画像の論理上の最大濃
淡レベルである。このようにすると、画素が集中してい
る濃淡レベル付近は変換関数の勾配が大きくなるため広
い濃淡レベルに変換され、画素の少ないレベルは狭い濃
淡範囲に圧縮されるため、結果として変換後の画像の濃
淡ヒストグラムがほぼ一定値になる。
【0009】このヒストグラム平均化補正は、コントラ
ストの低い領域にコントラストを付けるという意味では
最適であるが、例えば背景領域のように、一定濃度の広
い領域があるとその領域のコントラストを異常に拡大す
るなど、実際使用面での問題も多く通常は使われていな
かった。
【0010】本発明では、このヒストグラム平均化補正
にヒストグラムの振幅を減衰させる手段を付加し、濃淡
ヒストグラムの振幅を減衰した後に累積ヒストグラムを
計算させるようにする。ヒストグラムの振幅を減衰させ
る方法としては、例えばヒストグラムを一次元波形とし
てみたときの平滑化処理,ヒストグラムの各値と平均値
との間の一定比率による線形補間処理などがある。
【0011】
【作用】ヒストグラムを平滑化することにより、ヒスト
グラム平均化補正の効果は減じられ、前述のように一定
濃度の広い領域が異常にコントラスト拡大されるような
欠点は回避される。例えば、図3の(a)は図2の
(b)と同じ濃淡ヒストグラムであるが、(b)のごと
く平滑化処理してから規格化された累積ヒストグラム
(c)を作成すると、図2(c)の累積ヒストグラムと
比べて急激な勾配部分がゆるい勾配に変換され、極端な
コントラスト拡大が抑制されることが分かる。ここで平
滑化の程度を極端に大きくしてヒストグラムがほぼ一定
値になるまで平滑化すると、濃度補正はなされなかった
場合と実効的に同じになる。そこで、平滑化の程度を示
すパラメータを適切に設定すれば、適度にコントラスト
補正された見やすい画像が得られることがわかる。
【0012】電子顕微鏡の使い勝手においては、この平
滑化の程度を示すパラメータが入力される画像のコント
ラストや濃淡レベルに全く依存しない量であることが重
要である。従来は入力画像のコントラストや濃淡レベル
を判断しながら適切な補正パラメータ数を決定する必要
があったが、本発明ではどのようなコントラストや濃淡
レベルの入力画像に対しても自動的に適切に濃淡補正さ
れた画像が得られる。そのため顕微鏡の使用者に対して
特別な操作が必要にならないので、素人に対しても使い
勝手の良い電子顕微鏡装置が実現できる。
【0013】
【実施例】図4に本発明の具体的実施例を示す。図にお
いて、1は電子顕微鏡の鏡体部であり、電子銃2から発
せられた電子線3が図には描かれていない電子レンズに
よって収束され試料5に照射される。電子線照射によっ
て試料表面から発生する2次電子、或いは反射電子の強
度が電子検出器6によって検出され、増幅器7で増幅さ
れる。4は電子線の位置を移動させる偏向器であり、信
号発生器20から発生される偏向信号8によって電子線
を試料表面上でラスタ走査させる。従って増幅器7から
出力される信号をAD変換器9でディジタル信号に変換
すれば、画像メモリ10中に電子顕微鏡画像をディジタ
ル画像データとして記憶させることが出来る。14は濃
淡ヒストグラム計算回路であり、画像メモリからラスタ
走査式に出力される画像信号11を入力して各濃度レベ
ルの画素数を各レベル毎に計数する。15は本発明にか
かわる濃淡変換関数計算回路であり、濃淡ヒストグラム
計算回路14の濃淡ヒストグラムデータを入力して平滑
化を行い、数1で示した規格化された累積ヒストグラム
を計算する。12はテーブルルックアップ型のデータ変
換メモリであり、その内容は、数1の変数uをメモリの
アドレスとし数1の計算結果G(u)をその内容とする
様に、濃淡変換関数計算回路15から書き込まれる。こ
のように書き込まれた濃淡変換メモリに対して、画像メ
モリの濃淡データをメモリアドレスとして読みだすよう
にすれば、所望のコントラスト変換された画像信号が表
示装置13に転送できる。
【0014】従って、濃淡変換関数計算回路15に対し
て平滑化の程度を示すパラメータ16を外部から指定
し、信号発生器20より適切なタイミング制御信号21
で各ブロックを制御すれば、常に平滑化パラメータ16
の程度に応じて適切にコントラスト補正された電子顕微
鏡画像が表示装置13に表示されることになる。パラメ
ータ16は、通常あらかじめ定められた固定値を使用す
るものとし、特に画像の性質により必要性が生じたとき
のみに、外部の計算機或いは操作卓から指定できるよう
にしておけば十分である。
【0015】なお、本発明の実施例では濃淡ヒストグラ
ムを平滑化処理するようにしたが、数2のように1より
小さい正数パラメータaを用いて減衰変換してもよい。
【0016】
【数2】 f′(u)=fm+a{f(u)−fm} …(数2) ここで、f(u),f′(u)はそれぞれ変換前と変換後の
濃淡ヒストグラムであり、fm は平均値である。要する
に、濃淡ヒストグラムの総画素数が保存され、かつ濃淡
ヒストグラムの凹凸の振幅が減衰する処理であれば、本
発明と同等の効果が得られる。
【0017】
【発明の効果】本発明を用いれば、電子顕微鏡本体から
どのようなコントラストや濃淡レベルの画像が入力され
ても、特別に熟練を要する操作を必要とせずに、自動的
に適切に濃淡補正された画像が表示される。そのため顕
微鏡の使用者は試料の観察のみに専心できるため、素人
に対しても使い勝手の良い電子顕微鏡装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術である一次関数による濃度変換関数の
説明図である。
【図2】従来技術であるヒストグラム平均化補正による
濃度変換関数の説明図である。
【図3】本発明による濃度変換関数の説明図である。
【図4】本発明を用いた電子顕微鏡の構成例を示す図で
ある。
【符号の説明】 1…電子顕微鏡の鏡体部、2…電子銃、3…電子線、4
…電子線偏向器、5…試料、6…電子検出器、7…増幅
器、8…偏向信号、9…AD変換器、10…画像メモ
リ、11…画像信号、12…データ変換メモリ、13…
表示装置、14…濃淡ヒストグラム計算回路、15…濃
淡変換関数計算回路、16…平滑化パラメータ、20…
信号発生器、21…タイミング制御信号。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子顕微鏡画像信号の濃淡レベルに対し
    て、1対1の関数関係で濃淡レベルを変換して表示する
    第1の手段を持つ電子顕微鏡装置において、 画像を構成する各画素の濃淡ヒストグラムを求める第2
    の手段と、求められた濃淡ヒストグラムの振幅を減衰さ
    せる第3の手段と、減衰された濃淡ヒストグラムの累積
    ヒストグラムを計算する第4の手段とを持ち、第1の手
    段の濃淡レベルを変換する関数関係が第4の手段から得
    られる累積ヒストグラムであることを特徴とする電子顕
    微鏡装置。
  2. 【請求項2】前記第3の手段が平滑化手段であることを
    特徴とする請求項1記載の電子顕微鏡装置。
  3. 【請求項3】前記第3の手段が、第2の手段で得られた
    濃淡ヒストグラムと、その平均値を値とする一定値の濃
    淡ヒストグラムとの線形補間処理であることを特徴とす
    る請求項1記載の電子顕微鏡装置。
  4. 【請求項4】平滑化の範囲を使用者に指定させる手段を
    持つことを特徴とする請求項2記載の電子顕微鏡装置。
  5. 【請求項5】線形補間の比率を使用者に指定させる手段
    を持つことを特徴とする請求項3記載の電子顕微鏡装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6995370B2 (en) 2003-12-05 2006-02-07 Hitachi High-Technologies Corporation Scanning electron microscope
JP2011514030A (ja) * 2008-01-17 2011-04-28 クゥアルコム・インコーポレイテッド コントラスト促進のためのヒストグラム・モデリング・ベースのアルゴリズム
US9859093B2 (en) 2014-02-12 2018-01-02 Hitachi High-Technologies Corporation Method of improving quality of scanning charged particle microscope image, and scanning charged particle microscope apparatus

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