JPS58501396A

JPS58501396A - 画像形成方法および装置

Info

Publication number: JPS58501396A
Application number: JP57502629A
Authority: JP
Inventors: アントノヴスキー・アリエル・デビツド
Original assignee: コモンウエルス　サイエンテイフイツク　アンド　インダストリアル　リサ−チ　オ−ガニゼ−シヨン
Priority date: 1981-09-01
Filing date: 1982-09-01
Publication date: 1983-08-18
Also published as: DE3249005T1; AU549193B2; WO1983000921A1; NL8220304A; GB2115644A; GB8311849D0; AU8828682A; GB2115644B; US4560872A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】画像形成方法および装置本発明は画像形成方法および装置に関する。

物理的変数における変化をカラー画像において異なるカラーによって示すという態様でカラー画像の異なる区域をカラーコーディングに従って着色したカラー画像を構成することは既知である。例えば、天文学では天体の画像を着色して、画像において、ガス速度、放射線強度等の如き物理的変数が共通の大きさの如き特定の共通の特性を呈する区域を他の特定の特性を有する区域と比べて異なるカラーによって囲むということがしばしば行われる。かかる着色画像は容易に同化し得る態様で情報を表わすが、一般に情報内容は、カラーが使用されず、画像を異なる明暗または描影パターンの如きものによって単に単色符号化した場合に表わし得る情報量と同様の情報量を有するに過ぎない。

これは、加算混合された光の印象が認知されるため種々の微妙な照明効果を区別できる場合自然に眼によって通常認知される画像と対比され、上記印象は単色方式で適切に表わすことは殆んで不可能である。このようになる理由は、眼によって認知される着色画像はそれぞれ別個の原色を有する３つの同時に認知される画像から成り、眼が画像において３原色の相対配分が変化する区域を区別できるからである。本発明の目的は、眼のこのカラー区別能力の長所を充分に活用した画像形成方法および装置を提供するにある。従って本発明では、対象物のカラーではない対象物の３つの異なる特性を示す信号を対象物から検出することによって３つの画像信号を発生し、前記画像信号を用いて、カラー画像の各場所における３つの画像カラーの相対強度が前記対象物上の対応する場所における前記３つの特性の間の優勢な関係を示す前記対象物のカラー画像を形成する画像形成方法および装置を提供する。

更に本発明は、試料を走査形電子顕微鏡を用いて走査して試料に電子ビームを入射させ、かかる入射の少なくとも３つの異なる効果をそれぞれ検出することにより３つの画像信号を発生し、前記画像信号を用いて、カラー画像の各場所における３つの画像カラーの相対強度が試料上の対応する場所における前記３つの効果の間の優勢な関係を示す前記試料のカラー画像を形成する画像形成方法を提供する。

更に本発明は、電子ビームを対象物上に入射させかつ対象物を走査させる指向手段を有する走査形電子顕微鏡と、前記入射の少なくとも３つの異なる効果をそねぞれ検出することにより３つの画像信号を発生する検出手段と、カラー画像の各場所における３つの画像カラーの相対強度が前記試料−にの対応する場所における前記試料のカラー画像を前記画像信号から発生する手段とを備える画像形成装置を提供する。

本発明の好適な実施例では前記３つの効果を２つの異なるエイ・ルギーバンドにおけるエネルギーを有する２次電子放射、および後方散乱電子放射の効果とすることができる。前記３つのカラーが前記それぞれの電子放射の強度を示すようにすることができる。

画像信号からの実際の画像作製は、前記効果のそれぞれに対応する画像信号を使用し、可視表示装置を用いて３つの単色画像をそれぞれ形成し、これら単色画像をそれぞれ異なるカラーフィルタを介して単一カラーフィルム上に順次撮影する如き方法でこれら単色画像を写真方式で合成することによって行われる。代案として、画像信号を用いてカラー陰極線管または他のカラーＯｆ視表示装置上に３色画像を発生させることもできる。

次に本発明を添付図面を参照して説明することにし、添付図面において、第１図は本発明による一つの方法を示す線図、第２図は本発明による他の方法を示す線図、第３図は第１図の方法によって作製したカラー透明画の使用態様を示す線図である。

第１図を参照すると、走査形電子顕激鏡（図示せず）に関連する３つの検出器］、　２　、１４および１６を、この電子顕微鏡の走査ビームが試料に入射することによって試料から生ずる電子放射を供給されるよう配設する。通常の如く、走査は一連の近接配置されたラインを含むパラスタ″の形態で行われる。検出？５Ｊ２および１６は走査ビームの入射によって試料の表面に発生する２次電子を検出するよう配設する一方、検出器１４は後方散乱電子を検出するのに使用する。

ことができ、検出器１２および１６には２次電子を引付けるため適当な電位を供給する。これら検出器に供給する電位を相違させて２個の検出器Ｊ２およびＪ６が異なるエネルギーバンドにおける２次電子を検出するよう作動するようにし、一方の検出器１２が広いエネルギーバンドにおける２次電子を検出し、かつ使方の検出器１６が前記広いエネルギーバンドの一部である高いエネルギーバンドにおける２次電子を検出するようにする。これら２個の検出器は類似の形態とすることができ、検出器１６には検出器１２に比べ相対的に低いコレクタ（収集器）重用を供給する。

３個の検出器によって発生しかつ走査時に供給された電子の強度を示す検出器信号を、スイッチ１８を介し選択的にビデオ増幅器２０へ転送し、検出器信号を増幅した後陰極線管２２へ供給し、増幅された検出器信号から単色画像を形成するようにする。電子ビームの走査により各検出器からの信号は順次のライン信号の形態となり、その振幅が、試料を横切る対応する走査時間にわたり走査路に沿って供給された電子の強度変化を示す態様で変化する。従って、例えば、検出器１２からの出力が供給されるようスイッチ■８を接続した場合には、検出器１２からの一連の順次のライン信号が増幅器２０および陰極線管２２へ供給される。かかるライン信号はビデオ増幅器において増幅され、陰極線管２２に供給され、陰極線管上に対応する走査ラインを発生させ、走査ライン上の任意の点における画像の輝度が検出器１２に供給された２次電子の強度に比例するという態様で前記単色画像を形成する。同様に、スイッチにより検出器１４を増幅器２０に接続した場合には、異なる単色画像が陰極線管」二に形成され、この画像は走査に際して供給された後方散乱電子の強度の変化を示す。最後に、スイッチ１日を介して検出器１６を増幅器２０に接続した場合には、陰極線管２２には、走査された試料上における高エネルギー２次電子の強度の変化を示す第３の単色画像が表示される。

試料につき３つの別個の走査を用いて検出器１２゜１４および１６から３つの信号を別個に発生させることができ、スイッチ１８を介して、第１の走査の後に検出器１２から検出器１４に切換え、第２の走査の後に検出器１４から検出器１６に切換えるようにする。

この場合前記３つの単色画像が順次陰極線管２２上に現われる。

陰極線管２２の前方にカラーフィルタ担体２４を配設する。この担体は加色混合組を形成するよう選択した３つの異なるカラーフィルタ２６　、２８　、３０を有する。例えば、異なるカラーは原色の赤、青および緑とすることができる。陰極線管２０からその前方に配置されたフィルタ２５，２８．８０のいずれかを介して画像を供給されるようにカメラ３２を配設し、フィルタ担体２４−は、陰極線管の前方にフィルタ２６，２８゜３０のいずれか所望の一フィルタを選択配置できるよう回転自在に配役する。カメラ８２にカラーフィルムを装填し、３つのフィルタ２６．２８および３０のそれぞれ異なるーフィルタを介して陰極線管上に順次現われる３つの単色画像を撮影することによって、カラーフィルム上には、３つのフィルタを介挿したことがら生じた３つの異なるカラー画像を加色混合したカラ−画像が生じる。

第２図は第１図の変形例を示し、本例では３つの検出器１２．１４および１６は走査に当りそれぞれが同時に信号を発生するよう配設し、かつ３つの検出器からのライン信号を３つの別個のビデオ増幅器２０ａ。

２０ｂ、２０ｃに供給して、カラー陰極線管モニタ３６の緑色、赤色および青色電子銃をそれぞれ制御するようにする。後者の場合には、陰極線管モニタ３６はカラー画像を発生し、これは検出器１２．１４および１６からのライン信号に対応する単色の緑色、赤色および青色画像を加色混合して発生させた単一の多色画像である。

カメラ８ｚにカラー陰画材料を装填し、これから印画（プリント）を作製することができるが、カメラ８２にカラー透明画フィルムを装填して第８図に示す如きカラー透明画を形成すると好適である。このカラー透明画から通常の写真技術により、透明画８８上のカラー画像の投影用に好適なカラースライド４０を作製することができる。陽画を直接印画することによって、透明画３８上の画像を示すカラー印画４２を作製することもできる。更に、カラー透明画３８からの画像を３つの異なる陰画は各露光に当りそれぞれ赤色、青色および緑色のフィルタを適切に介挿することによって作製スることができる。従ってこのようにして作製した陰画は陰極線管２２において生じたそれぞれの単色画像に対応する陰画像を呈する。その場合陰画を印画することにより、カラー透明画３８から、陰極線管２２上に表示された３つの画像のそれぞれに対応する陽画を示す３つの白黒印画４６を導出することができる。

上述した構成において青色、緑色および赤色信号を形成するために使用すべき検出作用の選択は変更できるが、次のカラー信号を使用するのが好適である。

２次電子画像（検出器１２によって検出）−緑色後方散乱電子画像（検出器１４によって検出）−赤色高エネルギー２次電子画像（検出器１６によって検出）− 青色後方散乱電子画像を表示するのに赤色を選択すると好適であり、その理由は試料の異なる区域における原子数の相違による基本的な相違が顕著な色によって簡単に描かれるからである。かかる原子数の相違は後方散乱電子画像において簡単に見られる。これは、岩石試料における金属鉱石、重金属吸収または生物学的試料における着色、および金属試料における合金状態を試験する場合の如く、試料における重い元素の濃度が最も重要な意味を持つ場合に使用するのに特に有用であることを見出した。検出器１２からの信号から発生した２次電子画像は主として試料の状態または構造に依存し、従って全体を着色しようとする傾向を呈する（特に背景）。これに対しては、赤色および緑色の混合により生物学的および鉱物学的試料において予期されるある範囲の土（ｅａｒｔｈ）　”色（赤色、黄色、褐色および緑色）が生じるから、緑色が一層好適であることを見出した。検出器１６から導出した信号からの高エネルギー２次電子画像は通常の２次電子および後方散乱電子信号の間のエネルギー範囲にわたる。高エネルギー２次電子放射は極めて指向性が大きく、主体および背景の間の区別を強調するのに使用することができる。

このエネルギー範囲からの画像は最も明るい部分を詳細に示すという傾向を呈し、上述した方法によって作製した画像において青色で現われる。一般に、かかる最も明るい部分は赤色および緑色画像で現われ、その際に生ずるパ白色″′は可視光の照射で作製したカラー画像における鏡反射と関連する″白色″に近似する。

上述した過程から得られる写真は数個の利点を有する。かかる写真は、普通の単色写真に比べ、美学的に好まれるものであり、増大した情報内容を有し、かつ処理が簡単である。

極めて重要なことは、走査形電子顕微鏡動作にカラーを導入して、検査中の試料において固有の実際の状態を表示できるようにしたことである。電子照射によっては試料の真のカラーを再生することはできないが、上述した写真手段によれば真のカラーの呈する品位を生ぜしめることができる。これを実現できるのは、本発明による３つの別個の原色画像を含む加色過程を介してだけである。本発明によりそれぞれ異なる情報内容を有する３つの異なる信号を使用し、加色による区別を可能ならしめることによって、画像の可能な全情報内容も大幅に増大する。

上述したように、８つの異なる画像に対応する３つの情報組は、いかなる場合でも、所要に応じ、写真手段により別個に後で検索することができる。

上記構成では２次電子放射に対し２つの別個の検出器を使用しているが、３つの必要な画像信号の同時導出が要求される場合を除き、検出器１２．１６の一方を省略し、広いエネルギーバンドおよび高エネルギー２次電子画像信号の両方を導出するのに同一の２次電子検出器を使用することができる。これは、別個の走査に当り高エネルギーおよび広いエネルギーバンド画像信号を得るため使用に際し単一検出器に供給する電圧を変化する手段を設けることによって達成される。

前述したように検出Ｗ　ｉ　２および１４並に検出器１６を設ける場合、これら検出器は普通の形式とすることができる。特に、後方散乱電子検出器１４は顕微鏡極片の底部の周り（最終レンズおよび試料の間）に配役した４個の半導体結晶を含む半導体結晶組を有する固体検出器を備えることができる。検知すべき電子は試料から結晶に向って、いがなる場合においても数百ボルトから１次ビームエネルギーまでのエネルギーと共で重い元素集中区域が単色画像において明るい区域として現われ、カラー画像において赤色で現われる。

検出器１２および検出器１６を設ける場合これら検出器は”光案内部材”を介して光増倍管に光学的に結合したシンチレータ（発光付被着ディスク）を有する” 　Ｅ　−Ｔ″′検出器を備えることができる。試料によって放射さ光た２次電子がシンチレータ・ディスクに衝突した際、閃光が生し、これを光増倍管により使用可能電気信号に変換する。試料の走査において各点における閃光の幅間により、作製される画像が決まる。２次電子のエネルギーはかなり低い（１００ボルト以下）から、正電圧に維持されるコレクタ・ケージ（ｃａｇｅ）を使用して電子をシンチレータの方に引はけるようにする。その場合、実際の使用電圧によって検出器に引付ける電子の量およびエネルギーが決まり、従って実際の使用電圧を用いて最終作製画像を変更することができる。例えば、上述した過程においては、緑色画像は約２５０ボルトの゛通常″のコレクタ電圧から導出することができ、従って緑色画像は低エネルギー後方散乱電子までの２次電子の全範囲を表わす。その場合青色画像は低エネルギー２次電子を引付けない約−２０ボルトの低いコレクタ電圧から導出することができる。

従って青色画像により高エネルギー２次電子が強調される。

エネルギー範囲が重なり合うことに起因して、カラー画像において使用される３つの画像のいずれかまたはすべてに特定発生源の電子を含むことができる。しかし、これにより、実際のカラー画像において予期されるカラーの混合が付加されることを見出した。

本発明は走査形電子顕微鏡を使用するもの以外の結像装置にも使用することができる。例えば、本発明は電波データから天体の画像を発生させるのに使用できる。その場合、３つの異なるエネルギーバンドにおいて検出された電波を用いて３つの画像信号を発生し、これを合成して画像を発生させることができる。

検出器１４並に２つの検出器１２および１６の一方を使用する上述した変形構造に加えて、３個の検出器補正書の翻訳文提出書（特許法１８４Ｍ？第１項）昭和５８年４月３０日特許庁長官　若　杉　和　夫　殿１、　％　許出１ｉ　（１）　表示Ｐ　Ｇ　Ｔ　／Ａ　Ｕ　８２１００１４７２、発明の名称画像形成方法および装置３、特許出願人名称　コモンウエルス　サイエンティフィック　アンドインダストリアル　リサーチ　オーガニ上−９３２４代　理　人居　所　〒１００東京都千代田区霞が関三丁目２番４号霞山ビルディング７階電話（５８１）　２２４１番（代表）１・；＝ご琴：５、補正書の提出年月日補正された請求の範囲１、（削除）２、（削除）３、（補正）　試料を走査形電子顕微鏡を用いて走査して試料に電子ビームを入射させ、前記入射から生ずる第１エネルギーバンドにおける２次電子放射の強度、前記入射から生ずる第２エネルギーバンドにおける２次電子放射の強度および前記入射から生ずる後方散乱電子の強度をそれぞれ検出することにより３つの画像信号を発生させ、前記画像信号を用いて、カラー画像の各場所における３つの画像カラーの相対強度が前記試料上の対応する場所における前記強度の間の優勢な関係を示す前記試料のカラー画像を形成する画像形成方法。

Φ、（削除）５、（削除）６（補正）　請求の範囲第３項記載の画像形成方法において、前記それぞれの強度に対応する画像信号を用い可視表示装置を使用することによって３つの単色画像を形成し、これら単色画像を写真方式で合成して前記カラー画像を形成する画像形成方法。

７　請求の範囲第６項記載の画像形成方法において、前記合成を、前記単色画像をそれぞれ異なるカラーフィルタを介して単一カラーフィルム上に順次撮影することによって行う画像形成方法。

８（補正）　請求の範囲第３項記載の画像形成方法において、前記信号を用いて陰極線管または他のカラー可視表示装置上に３色カラー画像を形成する画像形成方法。

９（補正）　電子ビームを対象物上に入射させかつ対象物を走査させる指向手段を有する走査形電子顕微ケ番叱目翻ミ前記入射から生ずる第１エネルギーバンドにおける２次電子放射の強度、前記入射から生ずる第２エネルギーバンドにおける２次電子放射の強度および前記入射から生ずる後方散乱電子の強度をそれぞれ検出することにより３つの画像信号を発生する検出手段と、カラー画像の各場所における３つの画像カラーの相対強度が前記試料上の対応する場所における前記３つの強度の間の優勢な関係を示す前記試料のカラー画像を画像信号から発生する手段とを備える画像形成装置。

１０（削除）１１（削除）１２　請求の範囲第９項記載の画像形成装置において、前記３つの画像信号を用いて３つの単色画像を形成するよう結合される可視表示装置と、前記単色画像を写真方式で合成して前記カラー画像を形成する撮影手段とを備える画像形成装置。

１３　請求の範囲第１２項記載の画像形成装置において、前記撮影手段の前位に異なるカラーフィルタを介挿することにより前記単色画像のフィルタリングを行うフィルタ手段を備える画像形成装置。

１４（補正）　請求の範囲第９項記載の画像形成装置において、前記３つの信号を供給され、これに応じて前記カラー画像を表示するよう結合されたカラー陰極線管または他のカラー可視表示装置を備える画像形成装置。

１．５．　（新規）　請求の範囲第３項記載の画像形成方法において、前記第１エネルギーバンドが高エネルギーおよび低エネルギー２次電子放射を含むエネルギーバンドであり、前記第２エネルギーバンドが高エネルギー２次電子放射を含むが低エネルギー２次電子放射を含まない画像形成方法。

１．６．　（新規）　請求の範囲第１５項記載の画像形成方法において、前記３つの画像カラーが青色、緑色および赤色であり、緑色画像カラーの強度が前記第１エネルギーバンドにおける前記２次電子放射の強度に比例し、前記青色画像カラーの強度が前記第２エネルギーバンドにおける２次電子放射の強度に比例し、前記赤色画像カラーの強度が前記後方散乱電子放射の強度に比例する画像形成方法。

国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】］　対象物のカラーではない対象物の３つの異なる特性を示す信号を対象物から検出することによって３つの画像信号を発生し、前記画像信号を用いて、カラー画像の各場所における３つの画像カラーの相対強■が前記対象物上の対応する場所における前記３つの特性の間の憂勢な関係を示す前記対象物のカラー画像を形成する画像形成方法。２　対象物のカラーではない対象物の３つの異なる特性を示す信号を対象物から検出することによって３つの画像信号を発生する手段と、前記画像信号を用いて、カラー画像の各場所における３つの画像カラーの相対強度が前記対象物上の対応する場所における前記３つの特性の間の擾勢な関係を示す前記対象物のカラー画像を形成する手段とを備える画像形成装置。３　試料を走査形電子顕微鏡を用いて走査して試料に電子ビームを入射させ、かかる入射の少なくとも３つの異なる効果をそれぞれ検出することにより３つの画像信号を発生し、前記画像信号を用いて、カラー画像の各場所における１３つの画像カラーの相対強度が試料上の対応する場所における前記３つの効果の間の憂勢な関係を示す前記試料のカラー画像を形成する画像形成方法。４　請求の範囲第３項記載の画像形成力法において、前記３つの効果が２つの異なるエネルギーバンドにおけるエネルギーを有する２次電子放射および後方散乱電子放射の効果である画像形成方法。５　請求の範囲第４項記載の画像形成方法において、前記３つのカラーが前記それぞれの電子放射の強度を示す画像形成方法。６　請求の範囲第３項、第４項または第５項記載の画像形成方法において、前記それぞれの効果に対応する画像信号を用い可視表示装置を使用することによって３つの単色画像を形成し、これら単色画像を写真方式で合成して前記カラー画像を形成する画像形成方法。７　請求の範囲第６項記載の１ｔｔＩｉ像形成方法において、前記合成を、前記単色画像をそれぞれ異なるカラーフィルタを介して単一カラーフィルム上に順次撮影することによって行う画像形成方法。８　請求の範囲第３項、第４項または第５項記載の画像形成方法において、前記信号を用いて陰極線管または他のカラー可視表示装置上に３色カラー画像を形成する画像形成方法。９　電子ビームを対象物上に入射させかつ対象物を走査させる指向手段を有する走査形電子顕微鏡と、前記入射の少なくとも３つの異なる効果をそれぞれ検出することにより３つの画像信号を発生する検出手段と、カラー画像の各場所における３つの画像カラーの相対強度が前記試料上の対応する場所における前記３つの効果の間の優勢な関係を示す前記試料のカラー画像を前記画像信号から発生する手段とを備える画像形成装置。１０　請求の範囲第９項記載の画像形成装置において、前記３つの効果が２つの異なるエネルギーバンドにおけるエネルギーを有する２次電子放射、および後方散乱電子放射の効果である画像形成装置。１１詩求の範囲第１０項記載の画像形成装置において、前記３つのカラーが前記それぞれの電子放射の強度を示す画像形成装置。１２請求の範囲第９項、第１θ項または第１１項記載の画像形成装置において、前記３つの画像信号を用いて３つの単色画像を形成するよう結合される可視表示装置と、前記単色画像を写真方式で合成して前記カラー画像を一形成する撮影手段とを備える画像形成装置。１３　請求の範囲第１２項記載の画像形成装置において、前記撮影手段の前位に異なるカラーフィルタを介挿することにより前記単色画像のフィルタリングを行うフィルタ手段を備える画像形成装置。 ■！　請求の範囲第９項、第１０項または第１１項記載の画像形成装置において、前記３つの信号を供給され、これに応じて前記カラー画像を表示するよう結合されたカラー陰極線管または他のカラー可視表示装置を備える画像形成装置。