JP-2026077157-A - 画像作成システム

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Abstract

【課題】ＦＩＢ装置による削り取りとＳＥＭ装置による撮像を交互に、所定の回数繰り返して、対象物の三次元構造解析を精度良く行うことができる画像作成システムを提供する。【解決手段】ＦＩＢ装置１１と、ＳＥＭ装置１２と、制御装置１３と、画像処理装置１４と、を備え、対象物２の三次元構造の解析を行うための画像作成システム１において、画像処理装置１４は、複数の撮像画像３１を構成する画素の輝度の平均値である輝度平均値Ａ１を算出し、画素ごとの輝度と輝度平均値Ａ１との差分に基づいて、複数の撮像画像３１間の画素の輝度のばらつきが小さくなるように、複数の撮像画像３１の画素ごとの輝度を補正することにより、複数の撮像画像３１間の輝度を補正し、補正した第１補正撮像画像３２ごとに、各第１補正撮像画像３２を構成する画素の輝度差が小さくなるように、補正した第１補正撮像画像３２ごとの画素の輝度を補正することにより、各第１補正撮像画像３２内の輝度を補正する。【選択図】図２

Inventors

木本博行

Assignees

トヨタ自動車株式会社

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (3)

集束イオンビームを対象物の表面に照射することにより、前記表面から一定の体積分、前記対象物を削って、新たな表面を露出させるＦＩＢ装置と、露出した前記新たな表面を撮像し、走査電子顕微鏡で撮像画像を取得するＳＥＭ装置と、前記ＦＩＢ装置による削り取りと前記ＳＥＭ装置による撮像を、交互に、所定の回数繰り返すように、前記ＦＩＢ装置と前記ＳＥＭ装置とを制御する制御装置と、前記ＳＥＭ装置で繰り返し撮像された前記複数の撮像画像の画像処理を行う画像処理装置と、を備え、画像処理された前記複数の撮像画像から、前記対象物の三次元構造の解析を行うための画像作成システムであって、前記画像処理装置は、前記複数の撮像画像を構成する画素の輝度の平均値である輝度平均値を算出し、前記画素ごとの輝度と前記輝度平均値との差分に基づいて、前記複数の撮像画像間の前記画素の輝度のばらつきが小さくなるように、前記複数の撮像画像の前記画素ごとの輝度を補正することにより、前記複数の撮像画像間の輝度を補正し、補正した前記撮像画像ごとに、各前記撮像画像を構成する前記画素の輝度差が小さくなるように、補正した前記撮像画像ごとの前記画素の輝度を補正することにより、各前記撮像画像内の輝度を補正することを特徴とする、画像作成システム。
前記画像処理装置は、各前記撮像画像内の輝度の補正後に、各前記撮像画像の画素の輝度に基づいて、各前記撮像画像の画素を、前記三次元構造に応じて塗分けるものであり、前記画像処理装置には、前記三次元構造に応じた前記画素の塗分けが可能な、目標輝度平均値と、前記輝度の目標標準偏差が設定されており、前記複数の撮像画像の全ての画素の輝度の平均値が、前記目標輝度平均値となり、前記複数の撮像画像の全ての画素の輝度に対する標準偏差が、前記目標標準偏差となるように、前記複数の撮像画像間の輝度の補正を行うことを特徴とする、請求項１に記載の画像作成システム。
前記画像処理装置は、前記撮像画像ごとに、矩形状の前記撮像画像の一方の辺方向に沿った画素列の輝度の平均値を、前記画素列ごとに画素列輝度平均値として算出し、算出した前記画素列ごとの画素列輝度平均値と、前記撮像画像の他方の辺方向に沿った画素列ごとの列位置とをプロットした第１のグラフから、前記撮像画像ごとに、第１近似直線を算出し、前記列位置と前記第１近似直線の勾配とに基づいて、補正後の前記撮像画像ごとの画素列輝度平均値と前記列位置とをプロットした第２のグラフから、算出された第２近似直線の勾配が、前記第１近似直線の勾配よりも小さくなるように、各前記撮像画像内の輝度の補正を行うことを特徴とする、請求項１に記載の画像作成システム。

Description

本発明は、画像作成システムに関する。例えば、この種の技術として、特許文献１には、ＦＩＢ（ＦｏｃｕｓｅｄＩｏｎＢｅａｍ）装置とＳＥＭ（ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）装置を組み合わせた画像作成システムが開示されている。特許文献１に記載の技術では、ＦＩＢ装置から集束イオンビームを対象物の表面に照射することにより、対象物を削って新たな表面を露出させた後、ＳＥＭ装置を用いて、露出した新たな表面を撮像し、撮像画像を取得する。特許第４４２６８７１号公報本実施形態に係る画像作成システムの全体の概略図である。本実施形態に係る画像作成システムを用いて、対象物の三次元構造解析を行う手順を示すフローチャートである。（Ａ）は、ＳＥＭ装置から取得された撮像画像の一例である。（Ｂ）は、複数の撮像画像間の画素の輝度のばらつきが小さくなるように、（Ａ）に示す撮像画像に対して輝度を補正した第１補正撮像画像である。（Ｃ）は、（Ｂ）に示す第１補正撮像画像を構成する画素内の輝度差が小さくなるように、輝度を補正した第２補正撮像画像である。（Ａ）は、図３（Ａ）に示す撮像画像に対して輝度の補正をせず、対象物の三次元構造に応じて自動的に画素の塗分けを行った塗分け撮像画像である。（Ｂ）は、図３（Ｃ）に示す第２補正撮像画像の輝度を補正した後、対象物の三次元構造に応じて自動的に画素の塗分けを行った塗分け撮像画像である。（Ａ）は、ＳＥＭ装置から取得された、全てのうち一枚の撮像画像を構成する画素の輝度のばらつきを示すグラフである。（Ｂ）は、複数の撮像画像間の画素の輝度のばらつきが小さくなるように輝度が補正された第１補正撮像画像を構成する画素の輝度のばらつきを示すグラフである。一枚の第１補正撮像画像に対して、その第１補正撮像画像を構成する画素の輝度差が小さくなるように画素の輝度を補正した際の、輝度のばらつきの変化を示すグラフである。〔実施形態〕以下、本発明の実施形態について、図１から図６の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の一態様であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。＜構成＞図１は、本実施形態に係る画像作成システム１の全体の概略図である。画像作成システム１は、集束イオンビームＢを照射するＦＩＢ装置１１と、走査電子顕微鏡１２１で対象物２の撮像画像３１（後述の図３（Ａ）に図示）を取得するＳＥＭ装置１２と、ＦＩＢ装置１１とＳＥＭ装置１２の稼働を制御する制御装置１３と、ＳＥＭ装置１２で繰り返し撮像された複数の撮像画像３１の画像処理を行う画像処理装置１４等を備える。画像処理装置１４は、複数の撮像画像３１に基づき、最終的には対象物２の三次元画像を作成することができる。本実施形態において、画像処理装置１４が対象物２の三次元画像を作成するにあたっては、最初に、ＳＥＭ装置１２を用いて、対象物２の表面２１を撮像し、撮像画像３１を取得する。ＳＥＭ装置１２は、走査電子顕微鏡１２１の内部に電子銃（不図示）を有し、電子銃から電子線Ｅを照射し、電子線Ｅで対象物２の表面２１を走査する。これによって、二次電子や反射電子が発生し、これらが表面２１で反射して走査電子顕微鏡１２１の内部の第１検出器１２２に到達することで、表面２１を撮像することが可能となる。次に、ＦＩＢ装置１１を用いて、集束イオンビームＢを対象物２の表面２１に照射することにより、表面２１から一定の体積分、対象物２を削って新たな表面２２を露出させた後、ＳＥＭ装置１２を用いて、露出した新たな表面２２を上記同様に撮像し、再度撮像画像３１を取得する。制御装置１３は、ＦＩＢ装置１１による削り取りとＳＥＭ装置１２による撮像を交互に、所定の回数繰り返すように、ＦＩＢ装置１１とＳＥＭ装置１２とを制御し、その結果、複数の撮像画像３１を取得することができる。このとき、対象物２はＦＩＢ装置１１によって徐々に削り取られるため、ＦＩＢ装置１１による削り取りが進行するにつれ、電子線Ｅが電子銃から照射されてから対象物２の露出した表面に到達するまでの距離が長くなる。このため、第１検出器１２２に到達する二次電子や反射電子の量が低下し、その結果、一枚の撮像画像３１内の画素の輝度差と比較して、複数の撮像画像３１間の画素の輝度のばらつきは大きくなる傾向にある。具体的には、撮像画像３１を順次取得するに従って、撮像画像３１の画素の輝度が、全体的に低下する傾向にあり、同じ構造物の異なる部分を、撮像画像３１間で分析しようとしても、精確に分析できないことが想定される。従って、本実施形態においては、複数の撮像画像３１間における画素の輝度のばらつきが小さくなるように補正するべく、画像処理装置１４は、複数の撮像画像３１を構成する画素の輝度の平均値である輝度平均値Ａ１（後述の図５（Ａ）に図示）を算出し、画素ごとの輝度と輝度平均値Ａ１との差分に基づいて、複数の撮像画像３１間の画素の輝度のばらつきが小さくなるように、複数の撮像画像３１の画素ごとの輝度を補正することにより、複数の撮像画像３１間の輝度を補正する。これによって、複数の撮像画像３１から複数の第１補正撮像画像３２（後述の図３（Ｂ）に図示）が得られ、複数の第１補正撮像画像３２間における画素の輝度のばらつきを、小さくすることができる。詳細は、後述の図５（Ａ）および図５（Ｂ）を用いて説明する。ここで、このような複数の撮像画像３１間の輝度を補正し、複数の第１補正撮像画像３２を取得すると、各第１補正撮像画像３２内の補正後の輝度のばらつきが、補正前の撮像画像３１間の輝度のばらつきより大きくなる。そこで、本実施形態においては、補正した第１補正撮像画像３２ごとに、各第１補正撮像画像３２を構成する画素の輝度差が小さくなるように、補正した第１補正撮像画像３２ごとの画素の輝度を補正することにより、各第１補正撮像画像３２内の輝度を補正し、複数の第２補正撮像画像３３を取得する。これによって、複数の第２補正撮像画像３３間の輝度のばらつきと、各第２補正撮像画像３３内の輝度のばらつきとを、ともに小さくすることができ、複数の第２補正撮像画像３３を合成して得られた対象物２の三次元画像に基づき、対象物２の三次元構造解析を精度良く行うことができる。詳細は、後述の図６を用いて説明する。また、ＳＥＭ装置１２は、電子線Ｅによる反射電子等を検出する第２検出器１２３を有しており、第２検出器１２３は、特定の位置に固定して配置されていてもよい。第１検出器１２２に加えて、第２検出器１２３も、反射電子等を検出することができる。第２検出器１２３を用いることによって、撮像画像３１内にコントラスト差を生じさせることができる。＜フローチャート＞以下、図２を用いて、実施形態に係る画像作成システム１を用いて、対象物２の三次元構造解析を行う手順について説明する。図２に示すフローチャートにおいて、大別して、ステップＳ１からＳ３は、ＦＩＢ装置１１またはＳＥＭ装置１２を主体とする工程であり、ステップＳ４は、制御装置１３の制御に係る工程であり、ステップＳ５からＳ８は、画像処理装置１４を主体とする工程である。最初に、ステップＳ１において、ＳＥＭ装置１２を用いて、対象物２の表面２１を撮像し、撮像画像３１を取得する。次に、ステップＳ２において、ＦＩＢ装置１１を用いて、表面２１から一定の体積分、対象物２を削って新たな表面２２を露出させ、ステップＳ３において、ＳＥＭ装置１２を用いて、露出した新たな表面２２を撮像し、再度撮像画像３１を取得する。次に、ステップＳ４において、制御装置１３は、ステップＳ２およびＳ３のフローが所定の回数繰り返されたかを判断する。ここで、所定の回数とは、対象物２全体の体積を、ステップＳ２において対象物２がＦＩＢ装置１１によって削られた一定の体積で除算した値をいう。所定の回数繰り返されていない場合には（ステップＳ４：Ｎｏ）、再度ステップＳ２およびＳ３のフローが実行される。所定の回数繰り返された場合には（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ステップＳ５において、画像処理装置１４は、複数の撮像画像３１間の画素の輝度のばらつきが小さくなるように、複数の撮像画像３１の画素ごとの輝度を補正することにより、複数の撮像画像３１間の輝度を補正し、複数の第１補正撮像画像３２を取得する。次に、ステップＳ６において、画像処理装置１４は、ステップＳ５において生じた、各第１補正撮像画像３２を構成する画素の輝度差が小さくなるように、各第１補正撮像画像３２内の輝度を補正し、複数の第２補正撮像画像３３を取得する。次に、ステップＳ７において、画像処理装置１４は、各第２補正撮像画像３３の画素の輝度に基づいて、各第２補正撮像画像３３の画素を、三次元構造に応じて塗分ける。ここで、本実施形態において、三次元構造に応じて塗分けるとは、対象物２の異なる部分を、所定の閾値を基準として塗分けることをいう。最後に、ステップＳ８において、画像処理装置１４は、画素を塗分けした各第２補正撮像画像３３を合成し、対象物２の三次元画像を作成する。より詳細には、画像処理装置１４は、画素を塗分けした各第２補正撮像画像３３間を直線でつなぐことによって対象物２の三次元画像を作成する。図３（Ａ）に、ＳＥＭ装置１２から取得された撮像画像３１の一例を示す。この撮像画像３１に対して、上記のステップＳ５における輝度の補正を行うことで、図３（Ｂ）に示す第１補正撮像画像３２が得られる。当該補正によって、複数の第１補正撮像画像３２間における画素の輝度のばらつきは小さくなるが、各第１補正撮像画像３２内の輝度のばらつきは、各撮像画像３１内の輝度のばらつきより大きくなる。そこで、この第１補正撮像画像３２に対して、上記のステップＳ６における輝度の補正を行うことで、図３（Ｃ）に示す第２補正撮像画像３３が得られる。当該補正によって、各第２補正撮像画像３３を構成する画素の輝度差は、各第１補正撮像画像３２を構成する画素の輝度差より小さくなる。なお、図３（Ａ）に示す撮像画像３１に対して、上記のステップＳ５およびＳ６における輝度の補正をせず、対象物２の三次元構造に応じて自動的に画素の塗分けを行った場合、図４（Ａ）に示す様な塗分け撮像画像３４が得られる。この塗分け撮像画像３４を構成する画素の輝度差は大きいため、全体的に暗く、対象物２の撮像箇所を視認することが困難である。対象物２の撮像箇所を視認することが困難となることを防止するため、上記のステップＳ５およびＳ６における輝度の補正をした後に、上記のステップＳ７における塗分けを自動的に行うことで、図４（Ｂ）に示す様な塗分け撮像画像３５が得られる。第２補正撮像画像３３を構成する画素の輝度差は、撮像画像３１を構成する画素の輝度差と比較して小さいため、画素の輝度の大小による境目が明瞭であり、対象物２の撮像箇所を視認することが容易である。よって、第２補正撮像画像３３を合成して作成された対象物２の三次元画像に基づき、対象物２の三次元構造について、精度良く解析をすることができる。図５（Ａ）および図５（Ｂ）を用いて、上記のステップＳ５の具体的な手順について説明する。図５（Ａ）は、ＳＥＭ装置１２から取得された、全てのうち一枚の撮像画像３１を構成する画素の輝度のばらつきを示すグラフであり、画素の輝度ごとのピクセル数を示す。図５（Ａ）のグラフは、全ての撮像画像３１の各々に対して得られる。ここで、図５（Ａ）および図５（Ｂ）のグラフの縦軸が示すピクセル数は、画素の輝度ごとの頻度に相当する。また、図５（Ａ）に示す画素の輝度平均値Ａ１および標準偏差σ１は、ＳＥＭ装置１２から取得された全ての撮像画像３１の画素の輝度から算出した値である。図５（Ｂ）は、複数の撮像画像３１間の画素の輝度のばらつきが小さくなるように輝度が補正された第１補正撮像画像３２を構成する画素の輝度のばらつきを示すグ