JP6632327B2 - 画像生成方法、画像生成装置、画像生成プログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Description
コンピュータ24は、検出信号の光強度(振幅)、及びMO結晶18の光入射面上の照射スポットの情報に基づいて、照射スポット毎に光強度をマッピングし、振幅像を生成する。振幅像とは、光強度を、光強度に応じた所定の輝度値でマッピングした画像である。そのため、振幅像は、磁場の強度(磁束密度)を示すものの、磁場の方向を示すことはない。光強度と輝度値との対応関係は、例えば光強度が0である場合に輝度値が0a.u.とされ、光強度が最大である場合に輝度値が32000a.u.とされる。すなわち、図5に示されるように、振幅像では、磁場の強度が大きいほど白に近く描画され、磁場の強度が小さいほど黒に近く描画される。コンピュータ24は、各照射スポットに対応する光強度が含まれた振幅像データを生成する。振幅像データにおいては、各照射スポットの位置を考慮した画像中の位置(参照画素)に、各照射スポットに対応する光強度がマッピングされている。
コンピュータ24は、解析信号に含まれた位相差(位相成分)、及びMO結晶18の光入射面上の照射スポットの情報に基づいて、照射スポット毎に位相成分をマッピングし、位相像を生成する。位相像とは、位相差を、位相差に応じた所定の輝度値でマッピングした画像である。位相差と輝度値との対応関係は、例えば位相差が−πである場合に輝度値が0a.u.とされ、位相差が0である場合に輝度値が16000a.u.とされ、位相差が+πである場合に輝度値が32000a.u.とされる。すなわち、図6に示されるように、位相像では、位相差が−πに近付くほど黒く描かれ、位相差がπに近付くほど白く描かれる。コンピュータ24は、各照射スポットに対応する位相成分が含まれた位相像データを生成する。位相像データにおいては、各照射スポットの位置を考慮した画像中の位置(参照画素)に、各照射スポットに対応する位相成分がマッピングされている。
本実施形態では、式(1)として示されるビオ・サバールの法則に基づいて、電流強度像及び電流方向像が生成される。
コンピュータ24は、得られた電流強度像(電流強度像データ)及び電流方向像(電流方向像データ)に基づいて電流の強度及び方向を示す電流像(電流像データ)を生成する。例えば電流強度像と電流方向像を合成処理することによって、電流像を生成する。電流像の生成においては、電流方向像を形成する色に対して、電流強度像の輝度値によるコントラストエンハンスが加えられる。すなわち、電流方向像の色が電流強度像の輝度値に応じた明度を有する。例えば、コンピュータ24は、参照画素における色を電流方向像から参照し、参照画素における明度を電流強度像の輝度値から生成する。明度は、例えば、電流強度像における最大の輝度値(65535)を色の最大の明度(255)に対応させ、最小の輝度値(0)を最小の明度(0)に対応させることで生成される。例えば、図13に示されるように、参照画素の色が「黄」である場合、参照画素の輝度値に対応する明度が割り当てられる。この例では、RGBのうち「黄」を構成する色成分であるR及びGの値が輝度値に応じた値となる。すなわち、参照画素におけるR及びGの値は、最大の輝度値に対する参照画素の輝度値の割合を255に乗じた値となる。コントラストエンハンスが加えられた色によって全ての参照画素がマッピングされることによって、電流像が生成される。電流像は、表示装置25に表示され得る。なお、上記の例では電流強度像における最大の輝度値を色の最大の明度に対応させ、最小の輝度値を最小の明度に対応させているが、この限りではない。ユーザは電流強度像の輝度分布に合わせて、より視認しやすいように当該対応を自由に変更してもよい。例えば、電流強度像の輝度が最大輝度値のほうに多く分布している場合は、最小の輝度値よりも大きい輝度値を最小の明度に対応させてもよい。また例えば、電流強度像の輝度が最小輝度値のほうに多く分布している場合は、最大の輝度値よりも小さい輝度値を最大に明度に対応させてもよい。
位相像における位相値は、参照画素の電流方向に対して参照画素の右側で負の値をとり、参照画素の左側で正の値をとる。そこで、位相像における正の位相値から負の位相値の向きに対する勾配ベクトルを求めて、勾配ベクトルを90度回転させることによって、電流方向像を求めることができる。図16(a)に示されるように、この変形例では、位相像Pが所定の大きさの窓領域Wによってスキャンされる。そして、窓領域Wの範囲内において、窓領域の中心(参照画素)における電流方向が算出される。窓領域W内では、図16(b)に示されるように、窓領域Wが左右で半分に分割され、左右の勾配ベクトルが算出される。左半分の位相値の合計をLとし、右半分の位相値の合計をRとした場合、勾配xは、式(10)によって求められる。
この変形例では、上記の実施形態と同様に、ビオ・サバールの法則に基づいて電流強度像が生成される。上記実施形態と異なり、この変形例では、式(4)を用いない代わりに、勾配法による残差の最小化が行われる。すなわち、ビオ・サバールの法則から導かれる数式に対して、適当な電流密度Jx,Jyの値を代入し、磁束密度を算出する。この算出された磁束密度を実際の値と比較し、その差が最小になる電流密度Jx,Jyを求める。勾配法としては、最急降下法、共役勾配法等を用いることができる。以下、具体的な方法について説明する。
この変形例では、ビオ・サバールの法則による磁束密度の空間分布に基づいて電流強度像が生成される。図19(a)に示されるように、磁束密度の空間分布によれば、電流の流れている位置の直上において磁束密度が0であり、電流の流れている位置の周辺(近傍)において極大値及び極小値が形成される。磁束密度の観測によって得られる振幅像では、磁束密度が絶対値によって得られる。この場合、電流が流れている位置における電流密度を、近傍における極大値の値をAmaxすると、参照画素Rにおける電流密度は、極大値Amaxと参照画素Rの振幅値との差となる。そこで、この変形例では、図20に示すように振幅像Aが所定の大きさの窓領域Wによってスキャンされる。そして、参照画素R(窓領域Wの中心)での振幅値と窓領域W内の最大の振幅値(Amax)との差の絶対値が、参照画素における電流強度となる。得られた値を参照画素における電流強度像データとして、プロットすることによって、電流強度像を得ることができる。図21に示されるように、この電流強度像では、上述の実施形態と同様に、電流の強度(電流密度)が高いほど白に近く描かれる。
Claims (14)
- 半導体デバイスに流れる電流の方向を示す画像を生成する画像生成方法であって、
前記半導体デバイスに刺激信号を印加するステップと、
前記半導体デバイスに対向して配置された磁気光学結晶に対して光を照射して、照射された前記光に応じて前記磁気光学結晶から反射された光を検出することで、前記刺激信号の印加によって発生した前記半導体デバイスの厚さ方向の磁気を検出信号として出力するステップと、
前記刺激信号に基づいて生成される参照信号と、前記検出信号との位相差に基づいて、前記位相差を示す位相成分を含んだ位相像データを生成するステップと、
前記位相像データから求められる、前記厚さ方向における前記磁気の向きの情報に基づいて、電流の方向を示す電流方向像を生成するステップと、を含む画像生成方法。 - 前記電流方向像は、方向に応じて設定された複数の色によって、前記電流の方向が示される、請求項1に記載の画像生成方法。
- 前記複数の色は、少なくとも、電流の方向に対応して区分された4つの角度範囲に対してそれぞれ設定された異なる色を有している、請求項2に記載の画像生成方法。
- 前記電流方向像を生成するステップは、前記電流の方向と前記複数の色との対応関係を変更するステップを含む、請求項2又は3に記載の画像生成方法。
- 前記検出信号から生成された磁気の強度を示す強度像データに対して、前記位相像データに基づく磁気方向のデータを付加したデータを生成し、当該データに基づいて前記電流の強度を示す電流強度像を生成するステップをさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像生成方法。
- 前記電流強度像と前記電流方向像とに基づいて電流の強度及び方向を示す電流像を生成するステップをさらに含む、請求項5に記載の画像生成方法。
- 半導体デバイスに流れる電流の方向を示す画像を取得する画像生成装置であって、
前記半導体デバイスに刺激信号を印加する信号印加部と、
前記刺激信号の印加によって発生した前記半導体デバイスの厚さ方向の磁気に基づく検出信号を出力する磁気検出部であって、光を発生する光源と、前記半導体デバイスに対向配置される磁気光学結晶と、光を前記磁気光学結晶に照射し、前記磁気光学結晶から反射された光を導光する照射光学系と、前記磁気光学結晶から反射された光を検出して、前記検出信号を出力する光検出器と、を有する前記磁気検出部と、
前記刺激信号に基づいて生成される参照信号と、前記検出信号との位相差に基づいて、前記位相差を示す位相成分を含んだ位相像データを生成し、前記位相像データから求められる、前記厚さ方向における前記磁気の向きの情報に基づいて、前記電流の方向を示す電流方向像を生成するように構成される、画像生成部と、を備える画像生成装置。 - 前記画像生成部は、方向に応じて設定された複数の色によって、前記電流の方向を示すように構成される、請求項7に記載の画像生成装置。
- 前記複数の色は、少なくとも、電流の方向に対応して区分された4つの角度範囲に対してそれぞれ設定された異なる色を有している、請求項8に記載の画像生成装置。
- 前記画像生成部は、前記複数の色のデータを含む色テーブルと、電流の方向に対応して区分された角度範囲のデータを含む角度テーブルと、を有し、
前記色テーブルと前記角度テーブルとの対応関係を変更可能に構成される、請求項8又は9に記載の画像生成装置。 - 前記画像生成部は、前記検出信号から生成された磁気の強度を示す強度像データに対して、前記位相像データに基づく磁気方向のデータを付加したデータを生成し、当該データに基づいて電流の強度を示す電流強度像を生成するように構成される、請求項7〜10のいずれか一項に記載の画像生成装置。
- 前記画像生成部は、前記電流強度像と前記電流方向像とに基づいて電流の強度及び方向を示す電流像を生成するように構成される、請求項11に記載の画像生成装置。
- 半導体デバイスに対向して配置された磁気光学結晶に対して照射された光に応じて前記磁気光学結晶から反射された光を検出しながら、前記半導体デバイスに対して刺激信号を印加したときに、前記半導体デバイスに流れる電流の方向を示す画像を取得する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記刺激信号の印加によって発生した前記半導体デバイスの厚さ方向の磁気に基づく検出信号と前記刺激信号に基づいて生成される参照信号との位相差に基づいて、前記位相差を示す位相成分を含んだ位相像データを生成する位相像データ生成部と、
前記位相像データから求められる、前記厚さ方向における前記磁気の向きの情報に基づいて、前記電流の方向を示す電流方向像を生成する画像生成部として機能させる画像生成プログラム。 - 請求項13に記載の画像生成プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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