(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示部に表示されるべき表示画像を調整する画像信号処理方法であって、
ノイズ算出部が、前記表示画像からノイズ量を算出し、
画像調整部が、前記算出されたノイズ量が与えられるノイズ量参照値に一致するように前記表示画像のコントラストとブライトネスを調整することを特徴とする画像信号処理方法。
【請求項２】
前記画像調整部は、前記表示画像のヒストグラムの幅と位置を変更することにより、前記算出されたノイズ量が与えられるノイズ量参照値に一致するように調整することを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理方法。
【請求項３】
表示部に表示されるべき表示画像を調整する画像信号処理方法であって、
ノイズ算出部が、前記表示画像からノイズ量を算出し、
信号制御部が、前記算出されたノイズ量及びノイズ量参照値から、前記表示画像の信号増幅度及び信号バイアス値を変更することにより、前記算出されたノイズ量を一定にするように前記表示画像のコントラストとブライトネスを調整するための画像制御信号を生成することを特徴とする画像信号処理方法。
【請求項４】
表示部に表示されるべき表示画像を調整する画像信号処理装置であって、
前記表示画像からノイズ量を算出するノイズ算出部と、
前記算出されたノイズ量が与えられるノイズ量参照値に一致するように前記表示画像のコントラストとブライトネスを調整する画像調整部と、
を備えることを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項５】
前記画像調整部は、前記表示画像のヒストグラムの幅と位置を変更することにより、前記算出されたノイズ量が与えられるノイズ量参照値に一致するように調整することを特徴とする請求項４に記載の画像信号処理装置。
【請求項６】
表示部に表示されるべき表示画像を調整する画像信号処理装置であって、
前記表示画像からノイズ量を算出するノイズ算出部と、
前記算出されたノイズ量を一定にするように前記表示画像のコントラストとブライトネスを調整するための画像制御信号を生成する信号制御部と、を備え、
前記信号制御部は、前記算出されたノイズ量及びノイズ量参照値から、前記表示画像の信号増幅度及び信号バイアス値を変更することにより、前記画像制御信号を生成することを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項７】
荷電粒子ビームを試料表面に照射して、その試料を観察するための荷電粒子線装置であって、
前記荷電粒子ビームの照射によって前記試料表面から放出される信号を検出する検出器と、
前記検出器による検出信号から、表示部に表示すべき表示画像を生成する画像生成部と、
請求項４又は５に記載の画像信号処理装置と、
前記画像信号処理装置によってコントラストとブライトネスが調整された画像を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
荷電粒子ビームを試料表面に照射して、その試料を観察するための荷電粒子線装置であって、
前記荷電粒子ビームの照射によって前記試料表面から放出される信号を検出する検出器と、
前記検出器による検出信号を制御する信号アンプと、
前記信号アンプによって制御された前記検出信号から、表示部に表示すべき表示画像を生成する画像生成部と、
請求項６に記載の画像信号処理装置と、
前記表示画像を表示する表示部と、を備え、
前記信号アンプは、前記画像信号処理装置によって生成された画像制御信号に基づいて、前記検出信号の増幅度及び／又はバイアス値を調整することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
荷電粒子ビームを試料表面に照射して、その試料を観察するための荷電粒子線装置であって、
前記荷電粒子ビームの照射によって前記試料表面から放出される信号を検出する検出器と、
前記検出器による検出信号を制御する信号アンプと、
前記信号アンプによって制御された前記検出信号から、表示部に表示すべき表示画像を生成する画像生成部と、
請求項６に記載の画像信号処理装置（第１の画像信号処理装置）と、
請求項４又は５に記載の画像信号処理装置（第２の画像信号処理装置）と、
前記表示画像を表示する表示部と、を備え、
前記信号アンプは、前記第１の画像信号処理装置によって生成された画像制御信号に基づいて、前記検出信号の増幅度及び／又はバイアス値を調整し、
前記画像生成部は、前記増幅度及び／又はバイアス値が調整された検出信号から第１の調整後表示画像を生成し、
前記第２の画像信号処理装置は、前記第１の調整後表示画像のコントラストとブライトネスを調整して第２の調整後表示画像を生成し、
前記表示部は、前記第２の調整後表示画像を表示することを特徴とする荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像のノイズ量が調整可能な画像信号処理方法および装置、並びに荷電粒子線装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、荷電粒子線装置は、半導体の製造など多くの産業分野において盛んに用いられている。例えば、走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）という）が産業用に用いられる場合、主に、パターン寸法を測定する検査工程において用いられることが多い。そのような用途で用いられるＳＥＭにおいては、複数の装置間での計測特性の差を小さくすることが求められる。そのため、同一の試料を観察した時に、複数の装置間で表示画像の画質を揃えることが望ましい。
【０００３】
画質を揃えるために必要な調整の一つに、表示画像のコントラスト調整がある。試料の中には、付着した塵等により局所的に非常に輝度の高い部分または輝度の低い部分が存在し、コントラストが適切な値とならない場合がある。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１に示されるように、局所的に高いまたは低い輝度にも対応可能なコントラスト調整方法を用いる場合がある。この方法では、まず、予め輝度に対する基準ヒストグラムと、設定すべきゲインおよび直流レベルを定めるパラメータの組み合わせを複数用意しておく。試料の表示画像から作成したヒストグラムと基準ヒストグラムを比較して、最も形態の近似する基準ヒストグラムを選択し、その基準ヒストグラムに対応するパラメータを設定することで、コントラストを調整する。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３２８２３４号公報（段落０００３〜段落００１６）
【非特許文献１】J.Immerkaer, “Fast Noise Variance Estimation” Proc. of Computer Vision and Image Understanding, Vol.64, No.2, pp. 300-302, Sep. 1996.
【非特許文献２】S.I.Olsen, ”Noise Variance in Images,” In 8th.Scandinavian Conf. on Image Analysis, Norway, 1993.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような従来技術には、ＳＥＭを含む荷電粒子線装置の表示画像には必ずノイズが含まれるため、検査対象のパターンや材質によっては、輝度情報からコントラストやブライトネスの調整を実施したとしても、表示画像のノイズ量が増減し、画質を揃えることができない場合があり、適切な試料観察ができないという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、表示画像のノイズ量を一定に保つことができるコントラスト・ブライトネス調整機能を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、表示部に表示されるべき表示画像からノイズ量を算出し、算出されたノイズ量を一定にするように、例えば、算出されたノイズ量が与えられるノイズ量参照値に一致するように、表示画像のコントラストとブライトネスを調整する。より具体的には、表示画像のヒストグラムの幅と位置を変更することにより、算出されたノイズ量が与えられるノイズ量参照値に一致するように調整する。
【０００９】
また、本発明では、表示部に表示されるべき表示画像からノイズ量を算出し、算出されたノイズ量を一定にするように表示画像のコントラストとブライトネスを調整するための画像制御信号を生成する。信号アンプがこの画像制御信号によって、荷電粒子線装置の検出信号を制御する。より具体的には、算出されたノイズ量及びノイズ量参照値から、表示画像の信号増幅度及び信号バイアス値を変更することにより、画像制御信号を生成する。
【００１０】
このように、本発明においては、ノイズ量参照値を設定すれば、コントラスト・ブライトネス調整によってコントラストとブライトネスを調整し、ノイズ量参照値と一致する表示画像を得ることができる。すなわち、表示画像のノイズ量を一定にすることができ、表示画像の画質を揃えることができるようになる。
【００１１】
さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、表示画像のノイズ量を計測するとともに、表示画像のノイズ量を一定に調整することが可能な画像信号処理装置が提供される。その結果、ノイズを含む表示画像の画質を揃えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
【００１４】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態による画像信号処理装置の概略構成を示す図である。画像信号処理装置１０は、ノイズ量算出部１２と、ノイズ量参照値設定部１３と、表示画像を調整対象とするコントラスト・ブライトネス調整部１４を備えている。なお、画像信号処理装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリを備えたコンピュータによって構成され、その中での信号処理をディジタル処理で実行するものを想定しているが、ハードワイヤードで構成してもよい。
【００１５】
ノイズ量算出部１２は、表示画像１１を入力として、前記表示画像のノイズ量を算出し、ノイズ量算出値１５を出力する。
【００１６】
ノイズ量参照値設定部１３は、コントラスト・ブライトネス調整部１４がノイズ量を調整する時に参照するノイズ量参照値１６を出力する。このノイズ量参照値１６が、表示画像に含まれるノイズ量を調整するための目標値となる。
【００１７】
コントラスト・ブライトネス調整部１４は、ノイズ量算出部１２にて算出されたノイズ量算出値１５と、ノイズ量参照値設定部１３にて設定されたノイズ量参照値１６と、表示画像１１を入力として、表示画像のコントラストとブライトネスを変更し、ノイズ量が調整された調整後の表示画像１７を出力する。
【００１８】
次に、ノイズ量歳出部１２の内部構成を示す図２を用いて、ノイズ量算出部の詳細について説明する。ノイズ量算出部１２は、フィルタ実施部２１と、差分画像生成部２２と、標準偏差算出部２３を備えており、表示画像１１からノイズ量算出値１５を算出する機能を持つ。
【００１９】
フィルタ実施部２１は、表示画像１１にフィルタを施し、ノイズを除去した画像を生成する。用いるフィルタに関しては、メディアンフィルタや平均フィルタなどの方法により構成できる。
【００２０】
差分画像生成部２２は、ノイズを除去する前の表示画像１１と、フィルタ実施部２１においてノイズを除去した後の画像から差分画像を生成する。
【００２１】
標準偏差算出部２３は、差分画像生成部２２で生成された差分画像の各画素に対して、２乗して累積し、表示画像の画素数で割り、平方根を求めることで、標準偏差を算出する。この標準偏差が、表示画像のノイズ量算出値となり、表示画像のノイズ量を把握することが可能となる。
【００２２】
なお、ノイズ量算出部１２において、非特許文献１や２のノイズ量算出方法を適用することも可能である。一例として、図３を用いて、Immerkaerが提案しているノイズ量算出方法を、ノイズ量算出部に適用した場合について説明する。
【００２３】
この場合、図３に示されるように、ノイズ量算出部１２は、フィルタ実施部３１と、標準偏差算出部３２より構成できる。フィルタ実施部３１は、表示画像１１に対して３×３のフィルタを施した画像を生成する。また、標準偏差算出部３２は、生成した画像（フィルタ処理画像）から各画素の２乗和を求め、表示画像の画素数で割り、求まった値の平方根を求めることで、ノイズ量の標準偏差を算出する。この標準偏差が、表示画像のノイズ量算出値となり、表示画像のノイズ量を把握することが可能となる。
【００２４】
続いて、コントラスト・ブライトネス調整部１４におけるコントラスト・ブライトネス調整方法について説明する。コントラスト・ブライトネス調整部１４は、入力された表示画像に対して、ノイズ量算出部１２にて算出されたノイズ量算出値１５と、ノイズ量参照値設定部１３にて設定されたノイズ量参照値１６が一致するように画像処理を施し、コントラストとブライトネスを調整する。
【００２５】
ここで、図４を用いて、コントラスト・ブライトネスを調整するために用いる画像処理について説明する。まず、表示画像から、各ピクセルの明るさの階調値について、ヒストグラムを作成する（調整前のヒストグラム４０）。横軸は階調値であり、縦軸はその階調値を持ったピクセルの個数である。
【００２６】
まず、コントラストの調整では、このヒストグラムの幅を変更する。表示画像の各ピクセルが持つ階調値に対して、（ノイズ量参照値１６）／（ノイズ量算出値１５）倍を実施し、ヒストグラムの幅（表示画像が持つ明るさの最大値から最小値）を変更することで、画像上にある白い部分と黒い部分の比率を変え、ノイズ量を調整する。また、ブライトネスの調整では、ヒストグラムの位置を変更する。コントラスト調整後、表示画像のヒストグラムの平均値が横軸で設定されている階調値の中央（もしくは、予め設定されている階調値）にくるように、ヒストグラムの位置を変更することにより、画像全体の明るさの度合いを調整する。
【００２７】
これらにより得られたヒストグラムの例が、調整後のヒストグラム４３である。このように、コントラスト・ブライトネス調整部１４では、ヒストグラムの幅と位置を変更することで、表示画像のコントラストとブライトネスを調整し、表示画像のノイズ量をノイズ量参照値に近づける。
【００２８】
次に、図５を用いて、画像信号処理装置１０における表示画像のノイズ量調整時の動作について説明する。予めノイズ量参照値設定部１３でノイズ量参照値（ＲＮ）は設定されている。まず、表示画像を取得する（ステップＳ５０）。次に、ノイズ量算出部１２において、取得した表示画像からノイズ量算出値（σＮ）（標準偏差）を算出する（ステップＳ５１）。
【００２９】
次に、コントラスト・ブライトネス調整部１４において、前記ノイズ量参照値ＲＮと前記ノイズ量算出値σＮとの差が、０に極めて近い値であるδｎ以下であるか否か判定する（ステップＳ５２）。ここで、δｎは表示画像の特性に合わせて、予め設定されている値である。
【００３０】
ステップＳ５２の判定において、ノイズ量参照値ＲＮとノイズ量算出値σＮとの差がδｎ以下でない場合には、表示画像のヒストグラムの幅と位置を変更し、コントラストとブライトネスの調整を行う（ステップＳ５３）。
【００３１】
一方、表示画像を取得し、取得した表示画像からノイズ量を算出した後、ＲＮ−σＮ≦δｎの判定において、ＲＮとσＮとの差がδｎ以下であった場合、コントラスト・ブライトネスの調整は実施しない。
【００３２】
図６は、画像信号調整装置１０を荷電粒子線装置に適用した例を示す図である。荷電粒子線装置６０は、ビーム源６４、集束レンズ６２、対物レンズ６５、検出器６９、ＸＹステージ６８などを収納した鏡体６１に、前記検出器から出力される検出信号を増幅する信号アンプ７０と、前記信号アンプから出力される観測像信号７３を表示画像に生成する表示画像生成部７１と、画像信号処理装置１０と、像表示器７２が接続されて構成される。
【００３３】
鏡体６１においては、ビーム源６４から出射された荷電粒子線６３が試料６６に照射されると、荷電粒子線６３が照射された試料部位から二次電子や反射電子等が放出され、検出器６９はそれらを検出する。その検出された信号は、信号アンプ７０にて増幅され、観測像信号７３として表示画像生成部７１へ出力される。この時、荷電粒子線６３は、試料６６の観測領域を走査するように偏向制御される。また、試料６６は、ＸＹステージ６８上に設置された試料ホールダ６７に固定され、ＸＹステージ６８の水平方向の移動制御によって、試料６６の観測領域の中心位置が定められる。
【００３４】
表示画像生成部７１は、信号アンプ７０から出力された観測像信号７３を入力として、ビットマップの表示画像１１を生成し、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成された画像メモリに記憶する。
画像メモリに記憶された表示画像１１は、画像信号処理装置１０によって、ノイズ量が一定に調整される。
【００３５】
画像信号処理装置１０におけるノイズ量の調整手順は、まず、ノイズ量算出部１２において、表示画像生成部７１にて生成された表示画像１１のノイズ量を算出する。コントラスト・ブライトネス調整部１４では、ノイズ量算出部１２にて算出された表示画像１１のノイズ量算出値と、ノイズ量参照値設定部１３にて設定されたノイズ量参照値が一致するかどうか確認する。表示画像１１のノイズ量算出値とノイズ量参照値が一致していない場合は、コントラスト・ブライトネス調整部１４において、表示画像１１のヒストグラムの幅と位置を変更することで、コントラストとブライトネスを調整し、表示画像のノイズ量を調整する。そして、調整後の表示画像１７が、像表示器７２にて表示される。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
図７は、本発明の第２の実施形態による画像信号処理装置の構成である。画像信号処理装置８０は、ノイズ量算出部１２と、ノイズ量参照値設定部１３と、信号アンプを調整対象とするコントラスト・ブライトネス調整部８１で構成される。なお、画像信号処理装置８０は、一般的に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリを備えたコンピュータによって構成され、その中での信号処理をディジタル処理で実行するものを想定しているが、ハードワイヤードで構成してもよい。また、ノイズ量算出部１２とノイズ量参照値設定部１３の構成は、第１の実施形態のそれが適用可能である。
【００３７】
コントラスト・ブライトネス調整部８１は、ノイズ量算出部１２にて算出されたノイズ量算出値１５と、ノイズ量参照値設定部１３にて設定されたノイズ量参照値１６を入力として、次回のノイズ量算出値を前記ノイズ量参照値に近づけるための信号アンプの制御信号８２を出力する。この信号アンプの制御信号とは、観測像信号を調整するために用いる信号アンプの増幅度とバイアス値を意味する。
【００３８】
図８を用いて、コントラスト・ブライトネス調整部の構成について説明する。コントラスト・ブライトネス調整部８１は、増幅度決定部８５とバイアス値決定部８６とを備えている。
【００３９】
増幅度決定部８５は、ノイズ量算出値１５とノイズ量参照値１６を入力として、信号アンプの制御信号８２の増幅度を出力する。出力される増幅度は、予め、表示画像のノイズ量と信号アンプの増幅度との関係を測定しておき、入力されたノイズ量算出値とノイズ量参照値から決定される。
【００４０】
また、バイアス値決定部８６は、ノイズ量算出値１５とノイズ量参照値１６を入力として、信号アンプの制御信号８２のバイアス値を出力する。出力されるバイアス値は、予め、表示画像のノイズ量と信号アンプのバイアス値との関係を測定しておき、入力されたノイズ量算出値とノイズ量参照値から決定される。
【００４１】
そして、コントラスト・ブライトネス調整部８１にて決定された信号アンプの制御信号８２（増幅度・バイアス値）は、信号アンプへ出力され、信号アンプは、前記信号アンプの制御信号を使って観測像信号を制御し、表示画像のコントラストとブライトネスを調整する。
【００４２】
次に、図９を用いて、コントラスト・ブライトネスを調整するために用いる観測像信号の制御方法について説明する。
【００４３】
まず、コントラスト調整では、観測像信号の最大値を変更する。観測像信号（図９Ａ）に、信号アンプの制御信号の増幅度（ゲイン）を乗算（図９Ｂ）し、観測像信号の最大値を変更することで、画像上にある白い部分と黒い部分の比率を調整する。また、ブライトネスの調整では、観測像信号の平均値を変更する。観測像信号に、信号アンプの制御信号のバイアス値を加算（図９Ｃ）し、観測像信号の平均値を変更することで、画像全体の明るさの度合いを調整する。これらにより得られた観測像信号の例が調整後の観測像信号（図９Ｄ）である。
【００４４】
このように、コントラスト・ブライトネス調整部８１では、表示画像のノイズ量算出値とノイズ量参照値の入力から、信号アンプの制御信号８２（増幅度・バイアス値）を決定し、信号アンプへ出力する。そして、信号アンプにおいて、（増幅度）×（観測像信号）＋（バイアス値）の処理を行い、観測像信号を制御することで、表示画像のコントラストとブライトネスを調整し、表示画像のノイズ量をノイズ量参照値に近づける。
【００４５】
続いて、図１０を用いて、画像信号処理装置８０における表示画像のノイズ量調整時の動作について説明する。予めノイズ量参照値設定部１３でノイズ量参照値（ＲＮ）は設定されている。まず、表示画像を取得する（ステップＳ６０）。次に、ノイズ量算出部１２において、取得した表示画像からノイズ量算出値（σＮ）（標準偏差）を算出する（ステップＳ６１）。次に、コントラスト・ブライトネス調整部８１において、前記ノイズ量参照値ＲＮと前記ノイズ量算出値σＮとの差が、０に極めて近い値であるδｎ以下であるか否か判定する（ステップＳ６２）。ここで、δｎは表示画像の特性に合わせて、予め設定されている値である。
【００４６】
ステップＳ６２の判定において、ノイズ量参照値ＲＮとノイズ量算出値σＮとの差がδｎ以下でない場合には、信号アンプの増幅度とバイアス値を変更し、計測像信号を制御することで、表示画像のコントラストとブライトネスの調整を行う（ステップＳ６３）。
【００４７】
一方、表示画像を取得し、取得した表示画像からノイズ量を算出した後、ＲＮ−σＮ≦δｎの判定において、ＲＮとσＮとの差がδｎ以下になった場合、コントラスト・ブライトネスの調整は実施しない。
【００４８】
図１１は、画像信号調整装置８０を荷電粒子線装置に適用した例を示す図である。荷電粒子線装置１００は、ビーム源６４、集束レンズ６２、対物レンズ６５、検出器６９、ＸＹステージ６８などを収納した鏡体６１に、前記検出器から出力される検出信号を増幅する信号アンプ７０と、前記信号アンプから出力される観測像信号７３を表示画像に生成する表示画像生成部７１と、本発明である画像信号処理装置８０と、像表示器７２が接続されて構成される。
【００４９】
鏡体６１においては、ビーム源６４から出射された荷電粒子線６３が試料６６に照射されると、荷電粒子線６３が照射された試料部位から二次電子や反射電子等が放出され、検出器６９はそれらを検出する。その検出された信号は、信号アンプ７０にて増幅され、観測像信号７３として表示画像生成部７１へ出力される。この時、荷電粒子線６３は、試料６６の観測領域を走査するように偏向制御される。また、試料６６は、ＸＹステージ６８上に設置された試料ホールダ６７に固定され、ＸＹステージ６８の水平方向の移動制御によって、試料６６の観測領域の中心位置が定められる。
【００５０】
表示画像生成部７１は、信号アンプ７０から出力された観測像信号７３を入力として、ビットマップの表示画像１１を生成し、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成された画像メモリに記憶する。
【００５１】
画像メモリに記憶された表示画像１１を入力として、画像信号処理装置８０は、表示画像のノイズ量算出値を設定されたノイズ量参照値に近づけるための信号アンプの制御信号８２を決定する。
【００５２】
画像信号処理装置８０における信号アンプの制御信号の決定手順は、まず、ノイズ量算出部１２において、表示画像生成部７１にて生成された表示画像１１のノイズ量を算出する。コントラスト・ブライトネス調整部８１では、ノイズ量算出部１２にて計算された表示画像１１のノイズ量算出値と、ノイズ量参照値設定部１３にて設定されたノイズ量参照値とが一致するかどうか確認する。表示画像のノイズ量算出値とノイズ量参照値が一致していない場合は、コントラスト・ブライトネス調整部８１において、表示画像のノイズ量算出値がノイズ量参照値に近づくように、信号アンプの制御信号（増幅度・バイアス値）を決定し、信号アンプ７０へ出力する。
【００５３】
信号アンプ７０では、前記信号アンプの制御信号から観測像信号を調整する。調整された観測像信号は、再び、表示画像生成部７１にて、ビットマップの表示画像１１に生成され、コントラスト・ブライトネス調整後の表示画像が像表示器７２にて表示される。
【００５４】
＜第３の実施形態＞
図１２は、第３の実施形態による荷電粒子千装置であって、表示画像を調整対象とする画像信号調整装置１０と、信号アンプを調整対象とする画像信号処理装置８０の両方を、荷電粒子線装置に適用した例を示す図である。
【００５５】
荷電粒子線装置１１０は、ビーム源６４と、集束レンズ６２と、対物レンズ６５と、検出器６９と、ＸＹステージ６８などを収納した鏡体６１に、前記検出器から出力される検出信号を増幅する信号アンプ７０と、前記信号アンプから出力される観測像信号７３を表示画像に生成する表示画像生成部７１と、本発明である画像信号処理装置１０と画像信号処理装置８０、像表示機７２が接続されて構成される。
【００５６】
鏡体６１においては、ビーム源６４から出射された荷電粒子線６３が試料６６に照射されると、荷電粒子線６３が照射された試料部位から二次電子や反射電子等が放出され、検出器６９はそれらを検出し、その検出された信号は信号アンプにて増幅され、観測像信号７３として表示画像生成部７１へ出力される。この時、荷電粒子線６３は、試料６６の観測領域を走査するように偏向制御される。また、試料６６は、ＸＹステージ６８上に設置された試料ホールダ６７に固定され、ＸＹステージ６８の水平方向の移動制御によって、試料６６の観測領域の中心位置が定められる。
【００５７】
表示画像生成部７１は、信号アンプ７０から出力された観測像信号７３を入力として、ビットマップの表示画像１１を生成し、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成された画像メモリに記憶する。
【００５８】
この表示画像を調整対象とする画像信号調整装置１０と、信号アンプを調整対象とする画像信号処理装置８０の両方を、荷電粒子線装置に適用した場合、２段階で表示画像のノイズ量を調整することが可能となる。
【００５９】
まず、信号アンプを調整対象とする画像信号処理装置８０が、観測像信号を制御する。画像メモリに記憶された表示画像１１を入力として、画像信号処理装置８０は、次回の表示画像のノイズ量算出値をノイズ量参照値に近づけるための信号アンプの制御信号８２を決定する。
【００６０】
画像信号処理装置８０における信号アンプの制御信号８２の決定手順は、まず、ノイズ量算出部１２において、表示画像生成部７１にて生成された表示画像１１のノイズ量を算出する。コントラスト・ブライトネス調整部８１では、ノイズ量算出部１２にて計算された表示画像１１のノイズ量算出値と、ノイズ量参照値設定部１３にて設定されたノイズ量参照値とが一致するかどうか確認する。表示画像のノイズ量算出値とノイズ量参照値が一致していない場合は、コントラスト・ブライトネス調整部８１において、表示画像のノイズ量算出値がノイズ量参照値に近づくように、信号アンプの制御信号（増幅度・バイアス値）を決定し、信号アンプ７０へ出力する。信号アンプ７０では、前記信号アンプの制御信号から観測像信号を調整する。
【００６１】
調整された観測像信号７３は、再び、表示画像生成部７１にて、ビットマップの表示画像１１に生成され、画像メモリに記憶される。
【００６２】
次に、表示画像を調整対象とする画像信号処理装置１０が、信号アンプにより調整された表示画像１１を入力として、表示画像のノイズ量を調整する。
【００６３】
画像信号処理装置１０におけるノイズ量の調整手順は、まず、ノイズ量算出部１２において、表示画像生成部７１にて生成された表示画像１１のノイズ量を算出する。コントラスト・ブライトネス調整部１４では、ノイズ量算出部１２にて算出された表示画像１１のノイズ量算出値と、ノイズ量参照値設定部１３にて設定されたノイズ量参照値が一致するかどうか確認する。表示画像１１のノイズ量算出値とノイズ量参照値が一致していない場合は、コントラスト・ブライトネス調整部１４において、表示画像１１のヒストグラムの幅と位置を変更することで、コントラストとブライトネスを調整し、表示画像のノイズ量を調整する。そして、調整後の表示画像１７が、像表示器７２にて表示される。
【００６４】
このように、それぞれ検出器の検出感度や検出信号の信号アンプの増幅率などが異なる荷電粒子線装置において、表示画像のノイズ量が増減したとしても、表示画像のノイズ量を一定に制御することができ、画質を揃えることが可能となる。
【００６５】
なお、上記のすべての実施形態において、ノイズ量の代わりにＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）の指標を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施形態による画像信号処理装置の概略構成を示す図である。
【図２】ノイズ量算出部の概略構成を示す図である。
【図３】ノイズ量算出部（Immerkaer適用）の概略構成を示す図である。
【図４】コントラスト・ブライトネスを調整するための画像処理を説明する図である。
【図５】表示画像を調整対象とするコントラスト・ブライトネス調整部を適用したノイズ量調整処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】第１の実施形態による画像信号処理装置を適用した荷電粒子線装置の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による画像信号処理装置の概略構成を示す図である。
【図８】第２の実施形態による画像信号処理装置のコントラスト・ブライトネス調整部（信号アンプ）の構成を示す図である。
【図９】コントラスト・ブライトネスを調整するための観測像信号の制御方法を説明するための図である。
【図１０】信号アンプを調整対象とするコントラスト・ブライトネス調整を適用したノイズ量調整処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態による画像信号処理装置を適用した荷電粒子線装置の概略構成を示す図である。
【図１２】第３の実施形態による荷電粒子線装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０・・・画像信号処理装置（表示画像）、１１・・・表示画像、１２・・・ノイズ量算出部、１３・・・ノイズ量参照値設定部、１４・・・コントラスト・ブライトネス調整部（表示画像）、１５・・・ノイズ量算出値、１６・・・ノイズ量参照値、１７・・・調整後の表示画像、２１・・・フィルタ実施部、２２・・・差分画像生成部、２３・・・標準偏差算出部、３１・・・フィルタ実施部、３２・・・標準偏差算出部、４０・・・調整前のヒストグラム、４１・・・ヒストグラムの幅調整（コントラスト）、４２・・・ヒストグラムの位置調整（ブライトネス）、４３・・・調整後のヒストグラム、６０・・・荷電粒子線装置（調整対象：表示画像）、６１・・・鏡体、６２・・・集束レンズ、６３・・・荷電粒子線、６４・・・ビーム源、６５・・・対物レンズ、６６・・・試料、６７・・・試料ホールダ、６８・・・ＸＹステージ、６９・・・検出器、７０・・・信号アンプ、７１・・・表示画像生成部、７２・・・像表示器、７３・・・観測像信号、８０・・・画像信号処理装置（信号アンプ）、８１・・・コントラスト・ブライトネス調整部（信号アンプ）、８２・・・信号アンプの制御信号（増幅度・バイアス値）、８５・・・増幅度決定部、８６・・・バイアス値決定部、９０・・・調整前の観測像信号、９１・・・増幅度の乗算による最大値調整（コントラスト）、９２・・・  バイアス値の加算による平均値調整（ブライトネス）、９３・・・調整後の観測像信号、１００・・・荷電粒子線装置（調整対象：信号アンプ）、１１０・・・荷電粒子線装置（調整対象：表示画像＋信号アンプ）
【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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