JPH11183380A

JPH11183380A - カラー画像表示装置

Info

Publication number: JPH11183380A
Application number: JP9342700A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Nakayama; 佳彦中山; Hideaki Oraku; 英昭大楽; Yuzo Kurome; 雄三黒目; Hisayuki Takasu; 久幸高須
Original assignee: Hitachi Science Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Science Systems Ltd
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】簡便な操作でＣＬ像を実際の発光色に近い色
調でカラー表示する。【解決手段】試料７から発生したＣＬ１０を分光光度
計２４により分光し、指定波長域の光を取り出して検出
し、電気信号に変換／増幅する。この信号をＡ／Ｄ変換
してメモリ１６上に２次元配列することにより指定波長
域のＣＬ像を得る。表示色決定手段２８により指定波長
域に相当する表示色調を指定波長域から自動的に決定
し、その色調でＣＬ像をモニタ３２に表示する。複数の
波長域を指定した場合には、各波長域に相当する色調の
ＣＬ像をモニタ３２に重ねて表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、励起された試料か
ら発生する可視光の発光分布像をカラー表示するカラー
画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】試料に電子線やレーザ光線等の励起エネ
ルギー線を照射すると、試料を構成する物質と励起エネ
ルギー線との相互作用により、反射電子、二次電子、特
性Ｘ線などと共に、紫外から赤外領域にわたる蛍光、す
なわちカソードルミネッセンス（以下、ＣＬという）や
フォトルミネッセンスが発生する。ＣＬやフォトルミネ
ッセンスを光ファイバー等により分光器に導くことによ
りそのスペクトルを測定することが可能であり、また特
定の波長域のＣＬやフォトルミネッセンス発光強度を電
子線やレーザ光線の走査と同期させてＣＲＴ等に２次元
表示することによりＣＬの発光分布像（以下、ＣＬ像と
いう）やフォトルミネッセンスの発光分布像を得ること
が可能である。

【０００３】例えば、ＣＬのスペクトルと共にＣＬ像を
観察することは試料の特性を知る上で有用であり、特に
可視光域のＣＬ像については、発生した光の色調を分布
像に反映させてカラー表示すると試料表面の組成、欠陥
等の分布状況を把握しやすくなるため、カラー表示する
場合が多い。例えば、カラーブラウン管の発色評価、半
導体発光素子の評価等、発光部位だけでなく発光色も合
わせて評価する場合において、直感的で分かりやすい分
布像が得るためにＣＬの色調をできるだけ忠実に再現し
てＣＬ像をカラー表示することが望まれる。

【０００４】ＣＬ像をカラー表示する方法として、従来
は試料から発生する可視光線をダイクロックミラー、干
渉フィルタ等により３原色に分解した後、それぞれにつ
いてＣＬ像を得、専用のハードウェアにより画像を合成
しカラー表示する方法が採られていた。あるいは、分光
光度計により任意の波長の光を分光して取り出してＣＬ
像を得た後、パソコンにＣＬ像を転送し、ペイントソフ
ト等の市販のパソコン用ソフトウェアによって得られた
ＣＬ像の波長に近い波長を持つ色調で表示処理する方法
が採られていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記ダイクロックミラ
ー等と専用ハードウェアを用いてＣＬ像等をカラー表示
する方法では、分光特性が使用するダイクロックミラ
ー、フィルタ等の特性により決まるため、任意の波長の
光を取り出すことができない。そのため、任意の波長の
光のＣＬ像等を表示することができないという問題があ
る。また、上記光学系はスペクトル測定用の光学系とは
独立して構成する必要がある上に専用ハードウェアを持
つため構成が複雑となるほか、光軸の調整等が困難であ
り操作性やメンテナンスの面で問題がある。

【０００６】一方、分光光度計とパソコンを用いたカラ
ー表示方法は、任意の波長のＣＬ像等をカラー表示でき
る上、構成も単純であるが、波長に相当する色調を探し
出して表示色を変更する作業を行わねばならないため、
カラー表示するまでに手間と時間がかかるという問題が
ある。本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、簡便な操作でＣＬ像やフォトルミネッ
センス像を実際の発光色に近い色調でカラー表示する機
能を有するカラー画像表示装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明においては、試料
から発生したＣＬやフォトルミネッセンスを分光光度計
により分光し、指定波長（波長域）の光を取り出して検
出し、電気信号に変換／増幅する。この信号をＡ／Ｄ変
換してメモリ上に２次元配列することにより指定波長
（波長域）のＣＬ像やフォトルミネッセンス像を得る。
さらに、指定波長（波長域）に相当する表示色調を指定
波長（波長域）から自動的に決定してその色調でＣＬ像
やフォトルミネッセンス像を表示することにより、任意
の指定波長のＣＬ像やフォトルミネッセンス像をそのＣ
Ｌやフォトルミネッセンスにできるだけ忠実な色調によ
って短時間でカラー表示する。複数の波長（波長域）を
指定した場合には、各波長（波長域）に相当する色調の
ＣＬ像あるいはフォトルミネッセンス像を重ねて表示す
ることでＣＬあるいはフォトルミネッセンスの発光色に
忠実なカラーＣＬ像あるいはフォトルミネッセンス像を
得ることができる。

【０００８】すなわち、本発明によるカラー画像表示装
置は、試料を励起させるための励起エネルギー線を試料
上に２次元走査させる手段と、励起された試料から発生
する光を分光する分光手段と、分光手段によって分光さ
れたスペクトル中の波長域を指定する波長域指定手段
と、波長域指定手段によって指定された波長域の光を検
出する光検出手段と、光検出手段の出力に基づく試料像
を記憶する画像メモリと、指定された波長域に対応する
色調を決定する表示色決定手段と、カラー像表示手段と
を備え、表示色決定手段によって決定された色調を用い
て画像メモリに記憶された試料像をカラー像表示手段に
カラー表示する機能を有することを特徴とする。

【０００９】画像メモリは波長域指定手段によって指定
された複数の異なる波長域の試料像を記憶し、表示色決
定手段は波長域指定手段によって指定された複数の異な
る波長域に対応する色調を各々決定し、画像メモリに記
憶された複数の異なる試料像を各々表示色決定手段によ
って決定された色調を用いてカラー像表示手段に重ねて
カラー表示するようにしてもよい。

【００１０】画像メモリに記憶された試料像と、２次電
子検出器の出力に基づいて形成される試料像とを合成し
て表示する機能を有するようにすることもできる。表示
色決定手段は、指定波長域の分光分析値、等色関数から
３刺激値を算出するものとすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。ここでは、試料から発生するＣＬ
像をカラー表示する場合の例について説明するが、フォ
トルミネッセンス像のカラー表示も同様にして行うこと
ができる。図１は、ＣＬ像をカラー表示する本発明によ
るカラー画像表示装置の概略構成を示す図である。電子
銃１から放射された電子線６は、電子レンズ２によって
収束された後、偏向器３によって試料台８に固定されて
いる試料７上に２次元走査される。電子レンズ２及び偏
向器３は、それぞれレンズ制御回路１１及び偏向制御回
路１２により制御される。試料７上に電子線が照射され
ると、試料７から２次電子９及びカソードルミネッセン
ス（ＣＬ）１０が発生する。２次電子９は２次電子検出
器４により検出増幅された後、その信号は信号切り替え
器１４を介してＡ／Ｄ変換器１５によりデジタルデータ
に変換され、２次電子像として画像メモリ１６に記憶さ
れる。記憶する際のメモリアドレスはアドレス制御回路
１３により決定される。

【００１２】一方、ＣＬ１０は集光器５で集光された
後、光ファイバー２３を介して分光光度計２４に導か
れ、分光手段２５により分光される。分光手段２５によ
り指定された波長を持つＣＬのみが分離抽出され、ＣＬ
受光器２６に入射して増幅される。指定波長は、パソコ
ン２７のキーボード３３又はマウス３４により入力する
ことができる。パソコン２７は、分光器制御手段２９を
介して指定波長を分離抽出するよう分光手段２５を制御
する。増幅された信号は、２次電子９の信号経路と同様
に信号切り替え器１４を介してＡ／Ｄ変換器１５により
デジタルデータに変換され、ＣＬ像として画像メモリ１
６に記憶される。

【００１３】画像メモリ１６に記憶された２次電子像あ
るいはＣＬ像は、Ｄ／Ａ変換器２１によってアナログ信
号に変換され、モニタ１７にリアルタイムで表示され
る。像の倍率、電子の加速電圧の設定等、電子光学系の
制御は電子顕微鏡制御手段１８によって行われ、電子顕
微鏡制御手段１８はマウス１９及びキーボード２０によ
って操作される。

【００１４】ＣＬ像は、次のような方法でモニタ３２上
にカラー表示される。ＣＬ像データは、画像メモリ１６
から画像転送手段２２によりパソコン２７に転送され
る。ＣＬ像の表示色は、表示色決定手段２８により前記
ＣＬの指定波長値と概略一致する色調になるよう演算、
決定され、決定された表示色データは画像表示手段３０
に受け渡される。画像表示手段３０は表示色決定手段２
８より受け渡された色調データを使用して、ＣＬ像をモ
ニタ３２上に表示させる。

【００１５】ＣＬ像データの他に２次電子像データにつ
いても同様にパソコン２７に転送することが可能であ
り、画像合成手段３１によりカラー表示されたＣＬ像と
合成表示することも可能である。次に図２〜図４を用い
て、ＣＬ像の表示色を決定し、カラー表示する場合の具
体的な手順の一例について説明する。

【００１６】図２は、カラーＣＬ像の表示手順の一例を
説明するフローチャートである。まずステップ１１にお
いて、電子顕微鏡制御手段１８により、ＴＶスキャン又
はそれに近いスキャンスピードで試料７上で電子線６を
走査させる。試料７上で電子線６を走査させる範囲は、
ＣＬ像を表示させる領域と同じ範囲に設定しておく。こ
の電子線走査の時に、分光光度計２４を動作させ、試料
７から発生されたＣＬのスペクトルを測定する。この測
定により電子線走査範囲から発せられるＣＬの平均スペ
クトルが得られる。得られたＣＬの平均スペクトルは、
図３に示すようにモニタ３２に表示される。

【００１７】次に、ステップ１２において、図３にハッ
チングして示すように、得られたスペクトル上で波長範
囲３５を指定する。波長範囲３５の指定は、パソコン２
７のキーボード３３又はマウス３４を使用してスペクト
ル上のカーソル３６を移動させて波長範囲の上限値（λ
₁）と下限値（λ₂）を指定することで行う。波長範囲３
５は、ＣＬスペクトルのピーク部分をその半値幅に相当
する波長範囲によって指定するのが好ましい。

【００１８】波長範囲３５が指定されると、ステップ１
３において、パソコン２７は表示色決定手段２８により
指定波長範囲を表示色調データに変換する。また、パソ
コン２７は分光器制御手段２９を介して指定波長範囲の
ＣＬのみ分離抽出するように分光手段２５を制御する。
この結果、前記説明のように、画像メモリ１６に指定波
長のＣＬ像データが記憶される。続くステップ１４にお
いて、ＣＬ像データは画像転送手段２２によりパソコン
２７に転送される。次に、ステップ１５において、画像
表示手段３０により表示色決定手段２８で決定された色
調でモニタ３２にカラー表示される。ここまでの手順に
より、波長範囲３５に相当する色調のカラーＣＬ像が得
られる。

【００１９】次に、ステップ１６において、波長範囲の
指定が全て終了したか否かを判定する。波長範囲を指定
していないスペクトルのピークが残っている場合には、
この判定が「ＮＯ」となってステップ１２に戻り、図３
のＣＬスペクトル上で別のピークの波長範囲、例えば波
長範囲３８を同様にカーソルで指定する。次にステップ
１３で、同様にパソコン２７の表示色決定手段２８によ
り波長範囲３８に相当する表示色調を決定する。この波
長範囲３８のＣＬ像は画像メモリ１６に記憶され、続く
ステップ１４、ステップ１５を実行することで、波長範
囲３８に相当するＣＬ像が波長範囲３８に相当する色調
でモニタ３２にカラー表示される。

【００２０】このような操作をＣＬスペクトルのピーク
の数だけ繰り返すことにより、各ピークの波長範囲に対
応した色調のカラーＣＬ像が画像メモリ１６に記憶され
る。ステップ１７では、これら複数のカラーＣＬ像を画
像合成手段３１によって一つに合成することにより、す
なわち各色調で重ねて表示することにより、モニタ３２
に試料７のＣＬ像を実際のＣＬの発光色に近い色で多色
表示することができる。

【００２１】図４は、表示色決定手段２８の機能の一例
を説明する図である。ここでは、図３で指定された波長
範囲３５の表示色を決定する場合を例にとって説明す
る。表示色決定手段２８では、等色関数を用いて積分を
行い、次の〔数１〕ように３刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚを算出す
る。

【００２２】

【数１】このような操作により、指定波長範囲３５に対する３刺
激値を簡易的に算出することができる。３刺激値Ｘ，
Ｙ，Ｚを下記〔数２〕のようにＲ，Ｇ，Ｂの表示階調に
それぞれ割り当てる。定数Ａは、測定試料の最大発光強
度より求められ、パソコンでは通常ＲＧＢ各色２５６階
調であるため、Ｒ≦２５５，Ｇ≦２５５，Ｂ≦２５５に
なるように決定する。

【００２３】

【数２】Ｒ＝ＡＸＧ＝ＡＹＢ＝ＡＺここでは、試料７から得られたＣＬの平均スペクトルの
各ピークに対して各々そのピーク波長範囲に相当する色
調のＣＬ像を発生し、それを重ねて表示することで試料
のカラーＣＬ像を表示する例について説明した。しか
し、ＣＬスペクトルの各ピークに対応する複数のＣＬ像
を重ねて表示する代わりに、色調の異なる複数のＣＬ像
を重ね合わせたときの各点の色調を演算によって求める
ことで１枚のカラーＣＬ像を発生し、それを表示するよ
うにしても構わない。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な操作で実際の発
光色に近い色調でＣＬ像をカラー表示することができ
る。また、スペクトル測定とカラーＣＬ像表示のための
光学系を共通化できるため、システム全体のメンテナン
スが容易になるとともに操作性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカラー画像表示装置の概略構成を
示す図。

【図２】カラーＣＬ像の表示手順の一例を説明するフロ
ーチャート。

【図３】ＣＬの平均スペクトルを示す模式図。

【図４】表示色決定手段の機能の一例を説明する図。

【符号の説明】

１…電子銃、２…電子レンズ、３…偏向器、４…２次電
子検出器、５…集光器、６…電子線、７…試料、８…試
料台、９…２次電子、１０…ＣＬ、１１…レンズ制御回
路、１２…偏向制御回路、１３…アドレス制御回路、１
４…信号切り替え器、１５…Ａ／Ｄ変換器、１６…画像
メモリ、１７…モニタ、１８…電子顕微鏡制御手段、２
０…キーボード、２１…Ｄ／Ａ変換器、２２…画像転送
手段、２３…光ファイバー、２４…分光光度計、２５…
分光手段、２６…ＣＬ受光部、２７…パソコン、２８…
表示色決定手段、２９…分光器制御手段、３０…画像表
示手段、３１…画像合成手段、３２…モニタ、３３…キ
ーボード、３４…マウス、３５…波長指定範囲、３６…
カーソル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者黒目雄三茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地株式会社日立サイエンスシステムズ内 (72)発明者高須久幸茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地株式会社日立サイエンスシステムズ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料を励起させるための励起エネルギー
線を試料上に２次元走査させる手段と、励起した試料か
ら発生する光を分光する分光手段と、前記分光手段によ
って分光されたスペクトル中の波長域を指定する波長域
指定手段と、前記波長域指定手段によって指定された波
長域の光を検出する光検出手段と、前記光検出手段の出
力に基づく試料像を記憶する画像メモリと、前記指定さ
れた波長域に対応する色調を決定する表示色決定手段
と、カラー像表示手段とを備え、前記表示色決定手段に
よって決定された色調を用いて前記画像メモリに記憶さ
れた試料像を前記カラー像表示手段にカラー表示する機
能を有することを特徴とするカラー画像表示装置。
【請求項２】前記画像メモリは前記波長域指定手段に
よって指定された複数の異なる波長域の試料像を記憶
し、前記表示色決定手段は前記波長域指定手段によって
指定された複数の異なる波長域に対応する色調を各々決
定し、前記画像メモリに記憶された複数の異なる試料像
を各々前記表示色決定手段によって決定された色調を用
いて前記カラー像表示手段に重ねてカラー表示する機能
を有することを特徴とする請求項１記載のカラー画像表
示装置。
【請求項３】前記画像メモリに記憶された試料像と、
２次電子検出器の出力に基づいて形成される試料像とを
合成して表示する機能を有することを特徴とする請求項
１又は２記載のカラー画像表示装置。
【請求項４】前記表示色決定手段は、前記指定波長域
の分光分布値から３刺激値を算出することを特徴とする
請求項１〜３のいずれか１項記載のカラー画像表示装
置。