(57)【要約】【課題】解析対象としたい現実の物体形状を容易にモデリングできるようにするとともに、現実の物体を正確に反映した電磁場の解析を行う。【解決手段】観察装置３で撮像した被観察物２の２次元電子画像データを演算処理装置４に入力する。演算処理装置４のデータ処理部１０は入力した２次元電子画像データの各画素ごとの輝度情報を算出する。物質パラメータ算出部１１は、算出した各画素ごとの輝度情報を判定して各画素ごとに物質パラメータを対応させる。ＦＤＴＤ処理部１２は、対応させた各画素ごとの物質パラメータの分布を使用してＦＤＴＤ法による計算を実行して被観察物２の電磁場を解析する。【選択図】    図１
2004279292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子的観察装置で撮像した被観察物の２次元電子画像データを入力してＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）法を用いて電磁場を解析する電磁界解析装置において、
データ処理部と物質パラメータ算出部及びＦＤＴＤ処理部を有し、前記データ処理部は入力した２次元電子画像データの各画素ごとの輝度情報を算出し、前記物質パラメータ算出部は、前記データ処理部で算出した各画素ごとの輝度情報を判定して各画素ごとに物質パラメータを対応させ、前記ＦＤＴＤ処理部は、前記物質パラメータ算出部で対応させた各画素ごとの物質パラメータの分布を使用してＦＤＴＤ法による計算を実行して被観察物の電磁場を解析することを特徴とする電磁界解析装置。
【請求項２】
光学的観察装置で撮像した被観察物の２次元電子画像データを入力してＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）法を用いて電磁場を解析する電磁界解析装置において、
データ処理部と物質パラメータ算出部及びＦＤＴＤ処理部を有し、前記データ処理部は入力した２次元電子画像データの各画素ごとの輝度情報又は色情報のいずれかあるいは両方の情報を算出し、前記物質パラメータ算出部は、前記データ処理部で算出した各画素ごとの輝度情報又は色情報のいずれかあるいは両方の情報を判定して各画素ごとに物質パラメータを対応させ、前記ＦＤＴＤ処理部は、前記物質パラメータ算出部で対応させた各画素ごとの物質パラメータの分布を使用してＦＤＴＤ法による計算を実行して被観察物の電磁場を解析することを特徴とする電磁界解析装置。
【請求項３】
電子的観察装置で撮像した被観察物の２次元電子画像データを入力してＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）法を用いて電磁場を解析する電磁場解析方法において、
前記観察装置から入力した被観察物の２次元電子画像データの各画素ごとの輝度情報を算出し、算出した各画素ごとの輝度情報を判定して各画素ごとに物質パラメータを対応させ、対応させた各画素ごとの物質パラメータの分布を使用してＦＤＴＤ法による計算を実行して被観察物の電磁場を解析することを特徴とする電磁場解析方法。
【請求項４】
光学的観察装置で撮像した被観察物の２次元電子画像データを入力してＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）法を用いて電磁場を解析する電磁場解析方法において、
前記観察装置から入力した被観察物の２次元電子画像データの各画素ごとの輝度情報又は色情報のいずれかあるいは両方の情報を算出し、算出した各画素ごとの輝度情報又は色情報のいずれかあるいは両方の情報を判定して各画素ごとに物質パラメータを対応させ、対応させた各画素ごとの物質パラメータの分布を使用してＦＤＴＤ法による計算を実行して被観察物の電磁場を解析することを特徴とする電磁場解析方法。
【請求項５】
前記算出した各画素ごとの情報を判定して各画素ごとに物質パラメータを対応させるとき、各画素ごとの情報が、あらかじめ設定した範囲に収まっているかどうかを判定する請求項３又は４に記載の電磁場解析方法。
【請求項６】
前記２次元電子画像データから得られた２次元空間の物質パラメータの分布から、２次元の解析空間に垂直な方向のすべての位置において前記２次元空間の物質パラメータの分布が配置されるようにして３次元の物質パラメータの分布を得る請求項３乃至５のいずれかに記載の電磁場解析方法。
【請求項７】
前記被観察物の直交する２方向から得た２次元電子画像データから各画素ごとの情報を判定して３次元の物質パラメータを対応させる請求項３乃至５のいずれかに記載の電磁場解析方法。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれかに記載の電磁場解析方法の処理プログラムを記憶したことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡またはＸ線顕微鏡などで得られた解析対象の電子画像データや、光学顕微鏡やカメラなどの光学的観察手段によって得られた解析対象の電子画像データを解析して観察物体を正確に反映した電磁場を解析する電磁界解析装置と電磁界解析方法及びそのプログラムを格納した記録媒体及びに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【非特許文献１】橋本  修／阿部  琢美    共著
ＦＤＴＤ時間領域差分法入門
２００２年８月３０日発行
森北出版株式会社
光や電波などの電磁場（電磁界）と物質との相互作用を数値解析する手段にはモーメント法や有限要素法など各種の方法が採用されているが、近年、時間領域差分法（ＦＤＴＤ；Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）と呼ばれる計算方法が注目されている。ＦＤＴＤ法は、非特許文献１に示すように、マックスウェルの方程式を時間と空間で差分化し、解析空間の電磁界をリープフロッグアルゴリズムを用いて時間的に更新して出力点における時間応答を得る方法であり、定常状態ばかりでなく過渡状態や周波数応答を直接求めることができるなどの特徴があり、その応用範囲は広いと考えられている。
【０００３】
ＦＤＴＤ法における解析対象のモデリングの自由度が高いという長所を活かすためには、解析対象となる物体モデルをなるべく現物に近づける必要がある。解析対象のモデリングすなわち解析空間内に計算を実行するために必要なパラメータを配置することを行う方法としては、例えばＣＡＤの手法を使って形状データを作成し、これによって生成される形状データ（オブジェクト）と、誘電率や透磁率、導電率など物質パラメータとを関連付けて行ったり、あるいは非特許文献１に示すように、ＦＤＴＤ法のプログラム内において直接物質パラメータの配置を行うなどの手段が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらＦＤＴＤ法により電磁場の解析を実行させたい解析対象の現物が存在する場合、上記手法にもとづいてこれを詳細にモデリングすることは煩雑な形状データの入力作業が必要であり容易でない。
【０００５】
また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）あるはＸ線顕微鏡などによって得られる解析対象の画像データや、光学顕微鏡やカメラなどの光学的観察手段によって得られた解析対象の電子画像データでは、同じ物質で構成される部分であっても輝度にばらつきがある。このような場合において、一つの輝度に対して一つの物質パラメータを対応させるような方法では計算に必要な物質パラメータの分布は得られないという短所がある。
【０００６】
この発明はかかる短所を改善し、解析対象としたい現実の物体形状を容易にモデリングできるようにするとともに、現実の物体を正確に反映した電磁場の解析を行うことができる電磁界解析装置と電磁界解析方法及び記録媒体を提供することを目的とするものである。
【０００７】
また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）あるはＸ線顕微鏡などによって得られる解析対象の画像データや、光学顕微鏡やカメラなどの光学的観察手段によって得られた解析対象の電子画像データの、各画素の輝度情報が所定の輝度範囲に収まっているかどうかを判定し、この判定結果を基に物質パラメータを対応させて計算モデルを得るようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の電磁界解析装置は、電子的観察装置で撮像した被観察物の２次元電子画像データを入力してＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）法を用いて電磁場を解析する電磁界解析装置において、データ処理部と物質パラメータ算出部及びＦＤＴＤ処理部を有し、前記データ処理部は入力した２次元電子画像データの各画素ごとの輝度情報を算出し、前記物質パラメータ算出部は、前記データ処理部で算出した各画素ごとの輝度情報を判定して各画素ごとに物質パラメータを対応させ、前記ＦＤＴＤ処理部は、前記物質パラメータ算出部で対応させた各画素ごとの物質パラメータの分布を使用してＦＤＴＤ法による計算を実行して被観察物の電磁場を解析することを特徴とする。
【０００９】
この発明の他の電磁界解析装置は、光学的観察装置で撮像した被観察物の２次元電子画像データを入力してＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）法を用いて電磁場を解析する電磁界解析装置において、データ処理部と物質パラメータ算出部及びＦＤＴＤ処理部を有し、前記データ処理部は入力した２次元電子画像データの各画素ごとの輝度情報又は色情報のいずれかあるいは両方の情報を算出し、前記物質パラメータ算出部は、前記データ処理部で算出した各画素ごとの輝度情報又は色情報のいずれかあるいは両方の情報を判定して各画素ごとに物質パラメータを対応させ、前記ＦＤＴＤ処理部は、前記物質パラメータ算出部で対応させた各画素ごとの物質パラメータの分布を使用してＦＤＴＤ法による計算を実行して被観察物の電磁場を解析することを特徴とする。
【００１０】
この発明の電磁場解析方法は、電子的観察装置で撮像した被観察物の２次元電子画像データを入力してＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）法を用いて電磁場を解析する電磁場解析方法において、前記観察装置から入力した被観察物の２次元電子画像データの各画素ごとの輝度情報を算出し、算出した各画素ごとの輝度情報を判定して各画素ごとに物質パラメータを対応させ、対応させた各画素ごとの物質パラメータの分布を使用してＦＤＴＤ法による計算を実行して被観察物の電磁場を解析することを特徴とする。
【００１１】
この発明の他の電磁場解析方法は、光学的観察装置で撮像した被観察物の２次元電子画像データを入力してＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）法を用いて電磁場を解析する電磁場解析方法において、前記観察装置から入力した被観察物の２次元電子画像データの各画素ごとの輝度情報又は色情報のいずれかあるいは両方の情報を算出し、算出した各画素ごとの輝度情報又は色情報のいずれかあるいは両方の情報を判定して各画素ごとに物質パラメータを対応させ、対応させた各画素ごとの物質パラメータの分布を使用してＦＤＴＤ法による計算を実行して被観察物の電磁場を解析することを特徴とする。
【００１２】
前記算出した各画素ごとの情報を判定して各画素ごとに物質パラメータを対応させるとき、各画素ごとの情報が、あらかじめ設定した範囲に収まっているかどうかを判定する。
【００１３】
また、前記２次元電子画像データから得られた２次元空間の物質パラメータの分布から、２次元の解析空間に垂直な方向のすべての位置において前記２次元空間の物質パラメータの分布が配置されるようにして３次元の物質パラメータの分布を得ることもできる。
【００１４】
さらに、前記被観察物の直交する２方向から得た２次元電子画像データから各画素ごとの情報を判定して３次元の物質パラメータを対応させても良い。
【００１５】
この発明の記録媒体は、前記電磁場解析方法の処理プログラムを記憶し、コンピュータで前記電磁場解析方法を実行できることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の電磁界解析装置の構成図である。電磁界解析装置１は、被観察物２を観察する観察装置３とコンピュータ等の演算処理装置４を有する。観察装置３は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡あるはＸ線顕微鏡などの電子的観察手段や、光学顕微鏡やカメラなどの光学的観察手段からなり、被観察物２を観察して演算処理装置４で読取可能な、例えばＴＩＦＦ形式やＪＰＥＧ形式やＢＭＰ形式あるいはＥＳＰ形式などの電子画像データを出力する。演算処理装置４は、観察装置３から出力する画像データを入力する画像入力部５と、各種処理を行うＣＰＵ６と、ＣＰＵ６の処理プログラム当を格納したＲＯＭ７と、入力した画像データを格納するとともに、各種処理を行うときのワークメモリとして使用するＲＡＭ８と、キーボードやマウス等を有し、処理結果等を表示する操作表示部９と、データ処理部１０と、物質パラメータ算出部１１及びＦＤＴＤ処理部１２を有し、観察装置３により得られた電子画像データから解析空間内の物質パラメータの分布を解析する。ここで物質パラメータとは、ＦＤＴＤ法を用いて電磁場の計算を行う際に必要な解析対象である被対象物２の屈折率や透磁率、電気伝導率又は複素誘電率などのパラメータのことであり、どのパラメータを必要とするかは具体的な計算方法に依存する。
【００１７】
この電磁界解析装置１で観察装置３として例えば走査型電子顕微鏡を使用し、被観察物２として回折格子を観察し、観察した回折格子をＦＤＴＤ法により電磁場解析を行う場合について説明する。ここでＦＤＴＤ法によって行う電磁場の計算は２次元であるとする。
【００１８】
例えば走査型電子顕微鏡からなる観察装置３で観察した被観察物２である回折格子の断面画像１３は、図２に示すように、回折格子の像領域１４と観察されるものがなにもない領域である背景部分１５とを有する。また、回折格子は均一な材料で形成されているものとする。走査型電子顕微鏡で観察される画像は光学像ではないので、回折格子の像領域１４はグレースケールの画像となる。ＦＤＴＤ法を実行させるためには、この画像１３における背景部分１５と回折格子の像領域１４に所定の物質パラメータを割り当てる必要がある。この操作は、回折格子の像領域１４がグレースケールの場合には、各画素の輝度情報例えば８ｂｉｔグレースケールの場合には、２５６段階の階調情報をもとに行われる。例えば画像１３が空気中にガラス製の回折格子を被観察物２として配置させたものである場合、背景部分１５にあたる輝度の値に空気の物質パラメータを、そして回折格子をあらわしている輝度の値にガラスの物質パラメータを対応させるようにする。具体的には、例えば、物質パラメータとして誘電率を対応させる場合、画像１３の座標を（ｉ，ｊ）、各座標点に位置する画素の輝度の値をｄａｔａ（ｉ，ｊ）、ＦＤＴＤ法の計算における解析空間の座標を（ｘ，ｙ）、解析空間の各座標点における誘電率のパラメータをｅ（ｘ，ｙ）、空気の誘電率をｎ１、ガラスの誘電率をｎ２、各画素の輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）が空気を表すかそれともガラスを表しているかを判定するための判定定数をｓとした場合、解析空間内の物質パラメータの分布ｅ（ｘ，ｙ）を得る場合について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００１９】
まず、走査型電子顕微鏡からなる観察装置３で観察した被観察物２である回折格子の断面画像１３の画像データを演算処理装置４の画像入力部５で読み込む（ステップＳ１）。演算処理装置４のデータ処理部１０は入力した画像データを処理して画像１３の各座標点（ｉ，ｊ）に位置する画素の輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）を算出する（ステップＳ２）。物質パラメータ算出部１１は、データ処理部１０で算出した各画素の輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）と判定定数ｓを比較し（ステップＳ３）、輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）が判定定数ｓと等しければ、この輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）で表される部分が空気であるとみなして、この座標ｘ＝ｉ，ｙ＝ｊに対応する解析空間の座標における誘電率パラメータｅ（ｘ，ｙ）に空気の誘電率ｎ１を代入する（ステップＳ４）。また、輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）と判定定数ｓが異なる場合は、この輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）で表される部分が回折格子であるとみなして、この座標ｘ＝ｉ，ｙ＝ｊに対応する解析空間の座標における誘電率パラメータｅ（ｘ，ｙ）にガラスの誘電率ｎ２を代入する（ステップＳ５）。この処理を各画素ごとに繰り返して（ステップＳ６，Ｓ３〜Ｓ６）、画像１３の各座標点（ｉ，ｊ）の画素に対する物質パラメータｅ（ｘ，ｙ）を算出したら、ＦＤＴＤ処理部１２で算出した物質パラメータｅ（ｘ，ｙ）をＦＤＴＤ法における各セルの計算式に代入して計算を実行する（ステップＳ７）。この計算を実行するために必要なその他の条件、例えば光の入射の条件である励振条件や周期境界条件やＰＭＬなどの吸収境界条件などの境界条件などは別途設定する必要がある。
【００２０】
このようにして解析対象である被対象物２の電子画像データから解析対象の物質パラメータｅ（ｘ，ｙ）の分布を容易に得ることができるとともに、被対象物２を正確に反映した電磁場の計算を行うことができる。
【００２１】
前記説明では各画素の輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）が空気を表すかそれともガラスを表しているかを判定するために判定定数ｓを設定した場合について説明したが、各画素の輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）が空気を表すかそれともガラスを表しているかを判定するための判定定数として、下限値ｓ１と上限値ｓ２を設定しても良い。この場合の処理を、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００２２】
走査型電子顕微鏡からなる観察装置３で観察した被観察物２である回折格子の断面画像１３の画像データを演算処理装置４の画像入力部５で読み込む（ステップＳ１１）。演算処理装置４のデータ処理部１０は入力した画像データを処理して画像１３の各座標点（ｉ，ｊ）に位置する画素の輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）を算出する（ステップＳ１２）。物質パラメータ算出部１１は、データ処理部１０で算出した各画素の輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）が判定定数の下限値ｓ１以上で上限値ｓ２以下の範囲に有るかどうかを判定し（ステップＳ１３）、画素の輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）が判定定数の下限値ｓ１以上で上限値ｓ２以下の範囲にある場合、その画素の部分を空気であるとみなして、この輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）の座標ｘ＝ｉ，ｙ＝ｊに対応する解析空間の座標における誘電率パラメータｅ（ｘ，ｙ）に空気の誘電率ｎ１を代入する（ステップＳ１４）。また、輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）が判定定数の下限値ｓ１以上で上限値ｓ２以下の範囲以外の場合、この輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）で表される部分が回折格子であるとみなして、この座標ｘ＝ｉ，ｙ＝ｊに対応する解析空間の座標における誘電率パラメータｅ（ｘ，ｙ）にガラスの誘電率ｎ２を代入する（ステップＳ１５）。この処理を各画素ごとに繰り返して（ステップＳ１６，Ｓ１３〜Ｓ１６）、画像１３の各座標点（ｉ，ｊ）の画素に対する物質パラメータｅ（ｘ，ｙ）を算出したら、ＦＤＴＤ処理部１２で算出した物質パラメータｅ（ｘ，ｙ）をＦＤＴＤ法における各セルの計算式に代入して計算を実行する（ステップＳ１７）。
【００２３】
前記説明では２次元の電子画像データを用いて２次元の電磁場解析を行う場合について説明したが、２次元の画像データを用いて３次元の電磁場解析を行うこともできる。例えば被観察物２は、図２に示す回折格子が紙面に対して垂直な方向に、断面形状を維持して伸びた図５に示す立体形状であり、このモデルに対して３次元的な励振条件、例えばレンズで集光した光を回折格子に照射させたときの計算を行うような場合の励振条件を与えるような場合、３次元の解析空間に配置される物質パラメータをｅ（ｘ，ｙ，ｚ）、ｚ方向の計算に必要なセル数をＮｚとすると、図６又は図７のフローチャートに示すように、各セルＮｚ＝ｋごとの各画素の輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）を、判定定数ｓ又は判定定数の下限値ｓ１と上限値ｓ２と比較して物質パラメータｅ（ｘ，ｙ，ｚ）の分布を得ることにより、３次元の電磁場解析を行うこともできる。
【００２４】
また、前記説明では、観察装置３として走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡あるはＸ線顕微鏡などの電子的観察手段を使用した場合について説明したが、光学顕微鏡やカメラなどの光学的観察手段で回折格子等の被観察物２を観察した場合も同様にして物質パラメータｅ（ｘ，ｙ）の分布や物質パラメータｅ（ｘ，ｙ，ｚ）の分布を算出して電磁場解析を行うことができる。
【００２５】
また、前記各説明では各画素の輝度ｄａｔａ（ｉ，ｊ）を、判定定数ｓ又は判定定数の下限値ｓ１と上限値ｓ２と比較して物質パラメータｅ（ｘ，ｙ）の分布や物質パラメータｅ（ｘ，ｙ，ｚ）の分布を算出して電磁場解析を行う場合について説明したが、各画素の色情報を判定定数ｓ又は判定定数の下限値ｓ１と上限値ｓ２と比較して物質パラメータｅ（ｘ，ｙ）の分布や物質パラメータｅ（ｘ，ｙ，ｚ）の分布を算出して電磁場解析を行うようにしても良い。
【００２６】
次に、観察装置３として例えば光学顕微鏡やカメラを使用し、被観察物２である回折格子を撮像して図２に示す断面画像１３を得た場合、各画素の色情報から物質パラメータとして誘電率を対応させて物質パラメータｅ（ｘ，ｙ）の分布を得る場合について図８のフローチャートを参照して説明する。
【００２７】
この場合、図２に示した断面画像１３の回折格子の像領域１４はカラー画像、また、回折格子はガラス基板上に周期形状を有する回折格子が樹脂によって形成されているものとする。ＦＤＴＤ法を実行させるためには、この画像１３における背景部分１５と回折格子の像領域１４及び回折格子の基板のそれぞれの領域に所定の物質パラメータを割り当てる必要がある。この操作はこの画像１３の各画素における色別の階調情報、例えば各色ごとに８ｂｉｔの深度を持ったＲＧＢモードの画像の場合には、Ｒ，Ｇ、Ｂそれぞれ２５６段階の階調情報をもとに行われる。
【００２８】
画像１３の各座標点（ｉ，ｊ）に位置する画素のＲ，Ｇ，Ｂの階調の値をそれぞれＲ（ｉ，ｊ）、Ｇ（ｉ，ｊ）、Ｂ（ｉ，ｊ）とし、ＦＤＴＤ法の計算における解析空間の座標を（ｘ，ｙ）、ＦＤＴＤ法による計算を実行させる際に必要とする誘電率のパラメータをｅ（ｘ、ｙ）、空気の誘電率をｎ１、回折格子の基板材料であるガラスの誘電率をｎ２、回折格子本体を構成する樹脂部分の誘電率をｎ３、各画素のＲ，Ｇ，Ｂの階調がどの物質パラメータに対応するかを判定するための判定定数で、Ｒの下限値をａ１（ｔ）、Ｒの上限をａ２（ｔ）、Ｇの下限値をｂ１（ｔ）、Ｇの上限をｂ２（ｔ）、Ｂの下限値をｃ１（ｔ）、Ｂの上限をｃ２（ｔ）とする。ここでｔは各物質を特定するパラメータであり、ｔ＝１は背景を構成する空気を特定するパラメータ、ｔ＝２は回折格子の基板材料であるガラスを特定するパラメータ、ｔ＝３は回折格子本体を構成する樹脂部分を特定するパラメータである。
【００２９】
例えば光学顕微鏡からなる観察装置３で観察した被観察物２である回折格子の断面画像１３の画像データを演算処理装置４の画像入力部５で読み込む（ステップＳ４１）。演算処理装置４のデータ処理部１０は入力した画像データを処理して画像１３の各座標点（ｉ，ｊ）に位置する画素の階調Ｒ（ｉ，ｊ）とＧ（ｉ，ｊ）とＢ（ｉ，ｊ）を算出する（ステップＳ４２）。物質パラメータ算出部１１は、まず各物質を特定するパラメータｔをｔ＝１として（ステップＳ４３）、データ処理部１０で算出した各画素の階調Ｒ（ｉ，ｊ）が判定定数の下限値ａ１（ｔ＝１）以上で上限値ａ２（ｔ＝１）以下の範囲にあるかどうかと、階調Ｇ（ｉ，ｊ）が判定定数の下限値ｂ１（ｔ＝１）以上で上限値ｂ２（ｔ）以下の範囲にあるかどうか及び階調Ｂ（ｉ，ｊ）が判定定数の下限値ｃ１（ｔ＝１）以上で上限値ｃ２（ｔ＝１）以下の範囲にあるかどうかを判定する（ステップＳ４４）。この判定の結果、画素（ｉ，ｊ）の階調Ｒ（ｉ，ｊ）が判定定数の範囲に含まれる場合、その画素（ｉ，ｊ）の部分を空気であるとみなして、この座標ｘ＝ｉ，ｙ＝ｊに対応する解析空間の座標における誘電率パラメータｅ（ｘ，ｙ）に空気の誘電率ｎ１を代入する（ステップＳ４５）。また、画素（ｉ，ｊ）の階調Ｒ（ｉ，ｊ）が判定定数の範囲に含まれない場合は、各物質を特定するパラメータｔをｔ＝２として、各画素の階調Ｒ（ｉ，ｊ）が判定定数の下限値ａ１（ｔ＝２）以上で上限値ａ２（ｔ＝２）以下の範囲にあるかどうかと、階調Ｇ（ｉ，ｊ）が判定定数の下限値ｂ１（ｔ＝２）以上で上限値ｂ２（ｔ＝２）以下の範囲にあるかどうか及び階調Ｂ（ｉ，ｊ）が判定定数の下限値ｃ１（ｔ＝２）以上で上限値ｃ２（ｔ＝２）以下の範囲にあるかどうかを判定する（ステップＳ４４）。この判定の結果、画素（ｉ，ｊ）の階調Ｒ（ｉ，ｊ）が判定定数の範囲に含まれる場合、その画素（ｉ，ｊ）の部分をガラスであるとみなして、この座標ｘ＝ｉ，ｙ＝ｊに対応する解析空間の座標における誘電率パラメータｅ（ｘ，ｙ）にガラスの誘電率ｎ２を代入する（ステップＳ４５）。また、画素（ｉ，ｊ）の階調Ｒ（ｉ，ｊ）が判定定数の範囲に含まれない場合は、各物質を特定するパラメータｔをｔ＝３として、各画素の階調Ｒ（ｉ，ｊ）が判定定数の下限値ａ１（ｔ＝３）以上で上限値ａ２（ｔ＝３）以下の範囲にあるかどうかと、階調Ｇ（ｉ，ｊ）が判定定数の下限値ｂ１（ｔ＝３）以上で上限値ｂ２（ｔ＝３）以下の範囲にあるかどうか及び階調Ｂ（ｉ，ｊ）が判定定数の下限値ｃ１（ｔ＝３）以上で上限値ｃ２（ｔ＝３）以下の範囲にあるかどうかを判定する（ステップＳ４４）。この判定の結果、画素（ｉ，ｊ）の階調Ｒ（ｉ，ｊ）が判定定数の範囲に含まれる場合、その画素（ｉ，ｊ）の部分を回折格子本体を構成する樹脂部分とみなして、この座標ｘ＝ｉ，ｙ＝ｊに対応する解析空間の座標における誘電率パラメータｅ（ｘ，ｙ）に樹脂の誘電率ｎ３を代入する（ステップＳ４５）。この処理を各画素ごとに繰り返して（ステップＳ４６，Ｓ４３〜Ｓ４６）、画像１３の各座標点（ｉ，ｊ）の画素に対する物質パラメータｅ（ｘ，ｙ）を算出したら、ＦＤＴＤ処理部１２で算出した物質パラメータｅ（ｘ，ｙ）をＦＤＴＤ法における各セルの計算式に代入して計算を実行する（ステップＳ４７）。
【００３０】
このように画素（ｉ，ｊ）の階調から各画素に対する物質パラメータｅ（ｘ，ｙ）を算出することにより、同じ物質で構成される部分に色のばらつきがあるような場合であっても的確な物質パラメータｅ（ｘ，ｙ）を対応させることができ、所望の計算モデルを得ることができる。
【００３１】
また、２次元の画像データを用いて３次元の電磁場解析を行うこともできる。例えば図５に示す立体形状のモデルに対して３次元的な励振条件を与えるような場合、３次元の解析空間に配置される物質パラメータをｅ（ｘ，ｙ，ｚ）、ｚ方向の計算に必要なセル数をＮｚとすると、図９のフローチャートに示すように、各セルＮｚ＝ｋごとの各画素の階調Ｒ（ｉ，ｊ）と階調Ｇ（ｉ，ｊ）及び階調Ｂ（ｉ，ｊ）を、判定定数ａ１（ｔ）〜ｃ２（ｔ）と比較して物質パラメータｅ（ｘ，ｙ，ｚ）の分布を得ることにより、３次元の電磁場解析を行うこともできる。
【００３２】
前記説明では被観察物２として平面的な回折格子の電磁場解析を行う場合について説明したが、図１０の斜視図に示すように、例えばガラスで立体的に形成された被観察物２の電磁場解析を行う場合について説明する。
【００３３】
この立体的な被観察物２を例えば走査型電子顕微鏡からなる観察装置３でｚ軸と平行なＡ方向から観察した正面の画像２０を図１１（ａ）に示し、ｘ軸と平行なＢ方向から観察した側面の画像２１を図１１（ｂ）に示す。この画像２０，２１にＦＤＴＤ法を実行させるためには、画像２０，２１における背景である空気の領域と解析対象のそれぞれの領域に所定の物質パラメータを割り当てる必要がある。この操作は、図１１に示す画像２０，２１がグレースケールの場合には、各画素の輝度情報例えば８ｂｉｔグレースケールの場合には、２５６段階の階調情報をもとに行われる。すなわち、背景部分２２にあたる輝度の値と空気の物質パラメータを対応させ、解析対象２３にあたる輝度の値にガラスの物質パラメータを対応させるようにする。例えば、物質パラメータとして誘電率を対応させる場合、図１１（ａ）の画像２０の座標を（ｉ，ｊ）とし、（ｂ）の画像２１の座標を（ｊ，ｋ）とし、各座標点（ｉ，ｊ）に位置する画素の輝度の値をＡ（ｉ，ｊ）、各座標点（ｊ，ｋ）に位置する画素の輝度の値をＢ（ｊ，ｋ）（  ｊ  ，  ｋ  ）とし、ＦＤＴＤ法の計算における解析空間の座標を（ｘ，ｙ，ｚ）、解析空間の各座標点における誘電率のパラメータをｅ（ｘ，ｙ，ｚ）、空気の誘電率をｎ１、被観察物２を構成するガラスの誘電率をｎ２）、輝度Ａ（ｉ，ｊ）と輝度Ｂ（ｊ，ｋ）を判定する判定定数の下限値をａ１（ｔ）、上限値をａ２（ｔ）として、解析空間内の物質パラメータの分布ｅ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出して電磁場解析するときの処理を図１２のフローチャートを参照して説明する。ここでｔは各物質を特定するパラメータであり、ｔ＝１は背景を構成する空気を特定するパラメータ、ｔ＝２は被観察物２を構成するガラスを特定するパラメータである。
【００３４】
例えば走査型電子顕微鏡からなる観察装置３で観察した被観察物２の正面の画像２０と側面の画像２１を演算処理装置４の画像入力部５で読み込む（ステップＳ６１）。演算処理装置４のデータ処理部１０は入力した画像２０，２１の画像データを処理して各座標点（ｉ，ｊ）に位置する各画素の輝度Ａ（ｉ，ｊ）と各座標点（ｉ，ｋ）に位置する各画素の輝度Ｂ（ｊ，ｋ）を算出する（ステップＳ６２）。物質パラメータ算出部１１は、各物質を特定するパラメータｔをｔ＝１として（ステップＳ６３）、データ処理部１０で算出した各画素の輝度Ａ（ｉ，ｊ）が判定定数の下限値ａ１（ｔ＝１）以上で上限値ａ２（ｔ＝１）以下の範囲にあるかどうかと、輝度Ｂ（ｊ，ｋ）が判定定数の下限値ａ１（ｔ＝１）以上で上限値ａ２（ｔ）以下の範囲にあるかどうかを判定する（ステップＳ６４）。この判定の結果、画素（ｉ，ｊ）の輝度Ａ（ｉ，ｊ）と画素（ｊ，ｋ）の輝度Ｂ（ｊ，ｋ）が判定定数の範囲に含まれる場合、その画素（ｉ，ｊ，ｋ）の部分を背景部分を構成する空気とみなして、この座標ｘ＝ｉ，ｙ＝ｊ，ｚ＝ｋに対応する解析空間の座標における誘電率パラメータｅ（ｘ，ｙ、ｚ）に空気の誘電率ｎ１を代入する（ステップＳ６５）。また、画素（ｉ，ｊ）の輝度Ａ（ｉ，ｊ）と画素（ｊ，ｋ）の輝度Ｂ（ｊ，ｋ）が判定定数の範囲に含まれない場合は、各物質を特定するパラメータｔをｔ＝２として、画素（ｉ，ｊ）の輝度Ａ（ｉ，ｊ）と画素（ｊ，ｋ）の輝度Ｂ（ｊ，ｋ）が判定定数の下限値ａ１（ｔ＝２）以上で上限値ａ２（ｔ＝２）以下の範囲にあるかどうかを判定し、画素（ｉ，ｊ）の輝度Ａ（ｉ，ｊ）と画素（ｊ，ｋ）の輝度Ｂ（ｊ，ｋ）が判定定数の範囲に含まれる場合、その画素（ｉ，ｊ，ｋ）の部分を被観察物２を構成するガラスとみなして、この座標ｘ＝ｉ，ｙ＝ｊ，ｚ＝ｋに対応する解析空間の座標における誘電率パラメータｅ（ｘ，ｙ、ｚ）にガラスの誘電率ｎ２を代入する（ステップＳ６５）。この処理を各画素ごとに繰り返して（ステップＳ６６，Ｓ６３〜Ｓ６６）、画像２０，２１の各座標点（ｉ，ｊ，ｋ）の画素に対する物質パラメータｅ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出したら、ＦＤＴＤ処理部１２で算出した物質パラメータｅ（ｘ，ｙ，ｚ）をＦＤＴＤ法における各セルの計算式に代入して計算を実行する（ステップＳ６７）。
【００３５】
このようにして被観察物２が、ある方向のどの位置における断面形状も同一であるような３次元形状を有する場合、この断面を表す２次元電子画像データから解析空間内に配置させる物質パラメータの３次元的分布を得ることができ、所望の計算モデルを得ることができる。
【００３６】
前記説明では被観察物２が１種類の材料で構成される場合について説明したが、これに限らず複数の材料で構成される場合であっても、判定定数の下限値ａ１（ｔ）と上限値ａ２（ｔ）の数を増やして複数の条件分岐を設定することにより、複数の材料で構成された被観察物２の各構成物質の物質パラメータの分布状況を得ることができる。
【００３７】
また、前記各説明では演算処理装置４にデータ処理部１０と物質パラメータ算出部１１及びＦＤＴＤ処理部１２を設け、データ処理部１０で入力した画像データをデータ処理部１０で処理して各座標点（ｉ，ｊ）に位置する各画素の輝度や階調を算出し、算出した各画素の輝度や階調から物質パラメータ算出部１１で各画素の物質パラメータを算出し、算出した物質パラメータをＦＤＴＤ処理部１２でＦＤＴＤ法における計算式に代入して計算を実行する場合について説明したが、図１３のブロック図に示すように、入力した画像データを処理して各座標点（ｉ，ｊ）に位置する各画素の輝度や階調を算出するデータ処理プログラムと、算出した各画素の輝度や階調から各画素の物質パラメータを算出する物質パラメータ算出処理プログラムと、算出した物質パラメータをＦＤＴＤ法に適用するＦＤＴＤ処理プログラムを個別又は一体化してＣＤ−ＲＯＭやＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒ等の外部記憶媒体３０に格納しておき、この外部記憶媒体３０に格納した処理プログラムを演算処理装置４に設けた外部記憶媒体インターフェース３１で読み出してＣＰＵ６で各処理を行うようにしても良い。また、観察装置３で撮像した電子画像データを演算処理装置４に直接入力せずに、図１３に示すように、観察装置３で撮像した電子画像データをフレキシブルディスクや光磁気ディスク等の画像記憶装置３２に格納し、画像記憶装置３２に格納した電子画像データを演算処理装置４の画像入力部５で読み取ることにより、各処理を繰り返して実行することができる。
【００３８】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、被観察物の２次元電子画像データを入力してＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）法を用いて電磁場を解析するとき、入力した被観察物の２次元電子画像データの各画素ごとの輝度情報や色情報を算出し、算出した各画素ごとの輝度情報や色情報を判定して各画素ごとに物質パラメータを対応させ、対応させた各画素ごとの物質パラメータの分布を使用してＦＤＴＤ法による計算を実行して被観察物の電磁場を解析するようにしたから、解析対象である被対象物の電子画像データから解析対象の物質パラメータの分布を容易に得ることができるとともに、被対象物を正確に反映した電磁場の計算を行うことができる。
【００３９】
また、算出した各画素ごとの情報を判定して各画素ごとに物質パラメータを対応させるとき、各画素ごとの情報が、あらかじめ設定した範囲に収まっているかどうかを判定することにより、的確な物質パラメータを対応させて所望の計算モデルを得ることができる。
【００４０】
さらに、２次元電子画像データから得られた２次元空間の物質パラメータの分布から、２次元の解析空間に垂直な方向のすべての位置において前記２次元空間の物質パラメータの分布が配置されるようにして３次元の物質パラメータの分布を得ることもできる。
【００４１】
また、被観察物の直交する２方向から得た２次元電子画像データから各画素ごとの情報を判定して３次元の物質パラメータを対応させることにより、被観察物が、ある方向のどの位置における断面形状も同一であるような３次元形状を有する場合、この断面を表す２次元電子画像データから解析空間内に配置させる物質パラメータの３次元的分布を得ることができ、所望の計算モデルを得ることができる。
【００４２】
この電磁場解析方法の処理プログラムを記録媒体に記憶し、コンピュータで前記電磁場解析方法を実行できるようにすることにより、コンピュータで被観察物の電磁場解析を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の電磁界解析装置の構成図である。
【図２】被観察物の画像を示す模式図である。
【図３】電磁界解析処理を示すフローチャートである。
【図４】第２の電磁界解析処理を示すフローチャートである。
【図５】第２の被観察物の画像を示す模式図である。
【図６】第３の電磁界解析処理を示すフローチャートである。
【図７】第４の電磁界解析処理を示すフローチャートである。
【図８】第５の電磁界解析処理を示すフローチャートである。
【図９】第６の電磁界解析処理を示すフローチャートである。
【図１０】立体の被観察物の構成を示す斜視図である。
【図１１】立体の被観察物の直交する２方向の画像を示す模式図である。
【図１２】立体の被観察物の電磁界解析処理を示すフローチャートである。
【図１３】他の電磁界解析装置の構成図である。
【符号の説明】
１；電磁界解析装置、２；被観察物、３；観察装置、４；演算処理装置、
５；画像入力部、６；ＣＰＵ、７；ＲＯＭ、８；ＲＡＭ、９；操作表示部、
１０；データ処理部、１１；物質パラメータ算出部、
１２；ＦＤＴＤ処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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