JPH0868798A - 走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像データの管理を容易とすることができる
走査型プローブ顕微鏡を提供する。 【構成】 試料の表面観察を行う走査型プローブ顕微鏡
において、画像データに属性を付与する手段２，６，７
と、画像データ及び属性を保持する保持手段３と、属性
によって画像データ間の関連性を求める手段４と、求め
た画像データ間の関連性に基づいて画像データのデータ
管理を行なう手段２とを備え、画像データ間の関連性に
基づいて、関連性ある画像データを一まとまりとしてデ
ータ管理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査型プローブ顕微鏡
に関し、特に走査型プローブ顕微鏡により得られた画像
データを管理する機能を備えた走査型プローブ顕微鏡に
関する。

【０００２】

【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡として、例えばプ
ローブと試料表面との間に流れるトンネル電流を用いる
走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や、プローブと試料表
面間に働く原子間力を測定する原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）が知られている。例えば、走査型トンネル顕微鏡
は、探針を試料表面に近づけて探針または試料の何れか
を３次元方向に移動可能とし、探針と試料表面との間に
流れるトンネル電流が一定となるように試料表面と探針
先端部との間をサブナノメータオーダーで制御すること
により原子レベルの分解能で得られる３次元形状の情報
によって、物質表面の原子配列の観察や、物質表面の表
面形状の観察等を行うものであり、原子間力顕微鏡は、
例えば探針及び探針を支持するカンチレバー等と、レバ
ーの曲がりを検出する変位測定系からなり、探針と試料
との間の原子間力（引力または斥力）を検出してこれが
一定になるように制御することによって、試料表面の凹
凸像等を観察するものであり、生物，有機分子，絶縁物
等の非導電物質の観察を行うことができる顕微鏡であ
る。

【０００３】このような走査型プローブ顕微鏡において
は、一回の走査による測定において複数個の画像データ
が得られる。この画像データとしては、例えば、試料表
面の高さや、探針の測定系における偏差等があり、さら
に、該測定により得られた原画像データを基に画像処理
を施して得られる画像データがある。従来、このような
一回の測定から得られる複数個の画像データは、それぞ
れ独立した画像データとしてデータ管理されており、例
えば、この画像データを表示する場合には、他の画像デ
ータとの関連性は無関係に表示が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
走査型プローブ顕微鏡では、関連性のある複数個の画像
データについて、それらの関連性についての処理を行う
ことができないという問題がある。

【０００５】例えば、一回の走査による測定で得られる
複数個の画像データをそれぞれ一つのファイルとして管
理する場合に、それらのファイルの名称や該ファイルの
画像自体は、同一の測定内あるいは異なる測定間におい
て似通っている場合が多く、、識別することが非常に困
難となり、画像データの管理に支障が生じることなる。
例えば、一画面中に複数個の画像データを表示してそれ
らの比較や画像データの処理を行う場合、どの試料の画
像データであり、どの測定による画像データであるのか
を一瞥して判断することができない。そこで、本発明は
前記した従来の走査型プローブ顕微鏡の問題点を解決
し、画像データの管理を容易とすることができる走査型
プローブ顕微鏡を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、試料の表面観
察を行う走査型プローブ顕微鏡において、画像データに
属性を付与する手段と、画像データ及び属性を保持する
保持手段と、属性によって画像データ間の関連性を求め
る手段と、求めた画像データ間の関連性に基づいて画像
データのデータ管理を行なう手段とを備えることによっ
て、前記目的を達成する。本発明における属性は個々の
画像データに付与されて、その画像データの種類を表す
ものであり、他の画像データとの関連性を識別する指標
の機能を果たすものである。また、該属性は、一つの画
像データに対して複数個付与することができるものであ
る。

【０００７】本発明の第１の実施態様は、画像データ間
の関連性に基づく画像データの処理として、選択された
関連性に基づいて画像データの表示管理を行うものであ
り、これによって、共通の種類の画像データの一覧表示
を行うことができる。本発明の第２の実施態様は、画像
データ間の関連性に基づく画像データの処理として、選
択された関連性に基づいて画像データの削除、移動、あ
るいは複写等のデータ管理を行うものであり、これによ
って、関連性のある画像データの一括したデータ管理を
行うことができる。本発明の第３の実施態様は、一回毎
の各測定自体を属性の一つとするものであり、これによ
って、同一の測定において得られた複数個の画像データ
を一括して管理することができる。本発明の第４の実施
態様は、測定により得られた原の画像データ、及び画像
データを画像処理することにより得られる派生画像デー
タは、共通の属性を有することができ、これによって、
派生関係にある画像データを一括して管理することがで
きる。本発明の第５の実施態様は、測定データ及び測定
パラメータを共通の属性を有する画像データとすること
ができ、これによって、画像データの一括した画像処理
を行うことができる。

【０００８】

【作用】本発明の走査型プローブ顕微鏡は、通常走査型
プローブ顕微鏡が備える装置によって、試料表面をプロ
ーブによって走査を行い測定を行う。この測定により得
られる情報は画像データとして測定され保持される。ま
た、この画像データには、その画像データの種類を表す
種々の属性を付与することができ、付与された属性は画
像データとともに保持される。画像データの属性を用い
て、複数個の画像データ間の関連性を求めることができ
る。この画像データ間の関連性としては、例えば、該画
像データの出所である測定の異同や、画像データ自体の
種類や、画像データ処理の種類等があり、求めた画像デ
ータ間の関連性に基づいて関連性のある画像データを一
括してデータ管理を行なうことができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。 〔本発明の実施例の構成〕はじめに、図１の構成図を用
いて、本発明の走査型プローブ顕微鏡の実施例の構成に
ついて説明する。図１において、１は走査型プローブ顕
微鏡の内で本発明の画像データの管理に関する部分のみ
を示し、通常の走査型プローブ顕微鏡の構成については
省略して示している。走査型プローブ顕微鏡１は、例え
ば、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ）等のプローブを用いて試料表面の構造を観察
する装置であり、走査型プローブ顕微鏡１の一回の走査
毎に得られる測定結果は画像データとして画像データ，
属性保持手段３に保持される。画像データ，属性保持手
段３は、ＲＡＭ等の記憶装置によって構成することがで
きる。画像データは、画像データ，属性保持手段３内に
おいて一つのファイルとして格納し、このファイルには
画像データを特定するための属性を付与する。この画像
データの属性は、例えば、一回の測定に対して付ける場
合にはグループ名を付与し、また、同一の測定内におけ
る各画像データに対して付ける場合にはデータ名を付与
する。

【００１０】個々の画像データはファイルが個別に有す
るファイル番号等の識別符号によって識別することがで
き、それらの画像データ間の関連性は前記したグループ
名やデータ名等の属性によって表すことができる。例え
ば、グループ名としてある一回の測定に対応して「測定
１」を付与すると、この「測定１」のグループ名を有す
るファイル中には複数個の画像データが含まれ、データ
名によって区別される。この複数個の画像データとして
は、例えば、試料表面の高さ情報である「ハイトデー
タ」や、走査時における高さ情報の偏差量である「デフ
レクションデータ」や、測定中の走査方向を表す「トレ
ース」及び「リトレース」等があり、それらをデータ名
として付与することができる。したがって、例えば、画
像データの中には、グループ名が「測定１」で、データ
名が「ハイトデータ」及び「トレース」である画像デー
タがあり、また、グループ名が「測定１」で、データ名
が「デフレクションデータ」及び「リトレース」である
画像データがある。また、属性として、画像データの種
類や状態を表すフラグを付与することもできる。例え
ば、画像処理中の画像データにフラグを立てることがで
き、このフラグの状態により該画像データの処理の許
可，不許可を判定することができる。

【００１１】データ管理手段２は画像データのデータ管
理を行う部分であり、前記画像データ，属性保持手段３
に格納されている画像データを読み出し、データ処理を
行った後再び画像データ，属性保持手段３に格納した
り、画像データの表示手段２１を介してモニタ８に表示
する。このデータ管理手段２における画像データのデー
タ管理は、データ間の関連性を求める手段４から得られ
る画像データ間の関連性の情報を利用して行われる。

【００１２】データ間の関連性を求める手段４は、画像
データ，属性保持手段３に格納している属性によって、
画像データ間の関係を求めるものであり、該画像データ
が属しているグループ名や、グループ名中に含まれるデ
ータ名を検索し、それらのグループ名やデータ名の関係
を、例えば、ツリー構造によって求める機能を有してい
る。また、走査型プローブ顕微鏡１は画像処理手段５を
備えており、該画像処理手段５は、測定して得られた画
像データを画像データ，属性保持手段３から読み出し、
傾きの平均化や、ノイズを含んだスキャニングラインの
除去や、メディアンフィルタ、平均値フィルタ、周波数
フィルタ、最大値フィルタ、最小値フィルタ等のフィル
タリング処理や、画像データの反転、回転等の種々の画
像処理を施して派生画像データを求め、再び画像デー
タ，属性保持手段３内に格納する。この派生画像データ
の属性は、入力手段７から入力インタフェース６を介し
て付与することができる。入力手段７は、例えば、キー
ボートやマウスを用いることができ、前記した属性の付
与の他に、データ管理を行うための指令を入力すること
ができる。モニタ８は、画像データ間の関連性を表示し
たり、画像データ自体を表示することができ、ＣＲＴ装
置や液晶表示装置等の通常の表示装置を用いることがで
きる。

【００１３】〔本発明の実施例の作用〕次に、本発明の
走査型プローブ顕微鏡のデータ管理の作用について、画
像データの関連性表示を例にして説明する。図２は画像
データ間の関連性の表示を説明する図である。画像デー
タ間の関連性は、モニタ８において、共通のグループ名
毎に画像データをまとめて一括表示することにより表示
する。例えば、「グループ１」で表されるグループ名
は、「データ１１」及び「データ１２」であるデータ名
の二つの画像データを有し、「グループ２」で表される
グループ名は、「データ２１」〜「データ２３」である
データ名の三つの画像データを有し、同様に、「グルー
プ３」は三つの画像データを、「グループ４」は二つの
画像データを、「グループ５」は四つの画像データを有
しているとすると、モニタ８は各画像データをグループ
毎にまとめて表示を行う。なお、図２では「グループ
５」までを表示しているが、その他のグループについて
は、スクリーンをスクスールすることにより表示するこ
とができる。

【００１４】このモニタ８における画像データ間の関連
性表示は、関連性を求める手段４から画像データ間の関
連性データを読み出し、この関連性に従って画像データ
保持手段３から画像データを読み出し、画像データの表
示手段２１を介することにより表示を行うこときがで
る。なお、この画像データ間の関連性表示を行う場合に
用いる画像データは、測定して得られた画像データの間
引いて形成しておいたビットマップデータを利用する。
これにより、モニタ８の表示能力に応じた画像データを
形成することができ、また、表示速度を向上させること
ができる。

【００１５】（画像データの関連性の形成）次に、本発
明の画像データ管理に用いる画像データの関連性につい
て、図３，図４のフローチャート、及び図５の画像デー
タの関連性を示す図を用い説明する。なお、図３，図４
のフローチャートではステップＳ符号を用い、図４のフ
ローチャートはステップＳ１０から始めている。画像デ
ータの関連性を求めるには、図３のに示すように、はじ
めに画像データ，属性保持手段３中においてデータファ
イルが格納されているディレクトリ内を探索して（ステ
ップＳ１）、ディレクトリ内のデータファイルについて
関連性データを形成する（ステップＳ３）。この関連性
データとしては、例えば、ツリーー構造により表すこと
ができる。この関連性データの形成は、ディレクトリ中
に未処理のデータファイルがなくなるまで行う（ステッ
プＳ２）。そして、形成されたツリー構造等の関連性に
基づいて、画像データのモニタにおける表示形態を決定
する。例えば、グループ名が共通な画像データは、該グ
ループ毎にまとめて表示を行い、グループ名によって関
連性を表す。

【００１６】図４は前記図３のフローチャートをより詳
しく説明するためのフローチャートである。関連性の形
成は、画像データ，属性保持手段３中の一つのディレク
トリを単位として行い、図２中の画像データ間の関連性
を求める手段４において行う。そこで、画像データ，属
性保持手段３中にあるディレクトリを順に処理するため
に、はじめにｋの値を設定し（ステップＳ１０、ステッ
プＳ２２、及びステップＳ１１）、処理を行うディレク
トリｋを読み出して、該設定したディレクトリｋにおい
て関連性の形成を行う（ステップＳ１２）。設定したデ
ィレクトリｋ内には複数個のデータファイルが格納され
ており、この複数個のデータファイルを間の関連性を求
めるには、該データファイルを識別する手段が必要とな
る。本発明ではこのデータファイルを識別するものとし
て、画像データに付与されている属性を利用する。そこ
で、ディレクトリｋ内のデータファイルを順に読み出し
て（ステップＳ１３，ステップＳ１９，及びステップＳ
２０）、その属性を調べ（ステップＳ１５〜ステップＳ
１７）、付与されている属性に従って関連性を形成する
（ステップＳ１８）。読み出した属性の内、はじめにそ
のグループ名が既に出ていて、関連性データ中に既出か
否かを判定する（ステップＳ１５）。グループ名が新規
な場合には、そのグループ名を関連性データ中に設定す
る（ステップＳ１６）。次に、設定されたグループ名の
下層部分にデータ名を設定する（ステップＳ１７）。

【００１７】ステップＳ１８の関連性の形成は、前記ス
テップＳ１６，１７で設定されたグループ名及びデータ
名において、グループ名間あるいはグループ名とデータ
名間を線等の関連を表す記号や符号により行う。図５の
（ａ）は、データファイル中にグループ名がＧ１でデー
タ名がＤ１のファイルと、グループ名がＧ１でデータ名
がＤ２のファイルが存在する場合の例である。この場合
には、はじめに（Ａ）に示すように、（Ｇ１，Ｄ１）の
属性からグループＧ１とデータファイルＤ１を設定して
線で結ぶ。次に、（Ｂ）に示すように、（Ｇ１，Ｄ２）
の属性からデータファイルＤ２を設定し、データファイ
ルＤ１とデータファイルＤ２とを線で結んで、関連性を
形成する。また、図５の（ｂ）は、データファイル中に
（Ｇ２，Ｄ２）、（Ｇ１，Ｄ１）、及び（Ｇ１，Ｄ２）
のファイルががこの順で存在する場合の例である。この
場合には、はじめに（Ｃ）に示すように、（Ｇ２，Ｄ
２）の属性からグループＧ２とデータファイルＤ２を設
定して線で結ぶ。次に、（Ｄ）に示すように、（Ｇ１，
Ｄ１）の属性からグループ名Ｇ１とデータファイルＤ１
を前記グループＧ２及びデータファイルＤ２の上層に設
定して線で結ぶ。さらに、（Ｅ）に示すように、（Ｇ
１，Ｄ２）の属性からデータファイルＤ２をグループＧ
１のデータファイルＤ１に続けて設定して線で結ぶ。上
記処理を未処理のデータファイルがなくなるまで行う
（ステップＳ１９，２０）。また、他のディレクトリに
ついても処理を行う場合には（ステップＳ２１，ステッ
プＳ２２）、再び前記した処理を別のディレクトリｋに
ついて行う。

【００１８】（画像データの一覧表示）次に、形成した
画像データの関連性を用いた画像データの一覧表示につ
いて、図６のフローチャートにより説明する。データフ
ァイルの一覧表示においては、はじめに画像データの関
連性（例えば、ツリー構造）を読み出し（ステップＳ３
０）、該読み出した関連性からグループを読み出す（ス
テップＳ３１）。この読み出したグループ中には、共通
のグループ名を持つ関連性のあるデータファイルが含ま
れている。そこで、グループ内のデータファイルを読み
出し（ステップＳ３２）、その画像データを読み出す
（ステップＳ３３）。この読み出す画像データとして
は、例えば、測定した画像データを間引きして形成した
ビットマップデータとすることができる。この読み出し
た画像データをモニタ上に関連性を示す線等の記号ある
いは符号とともに表示する（ステップＳ３４）。この画
像データの表示においては、グループを一まとまりとし
て表示することにより、図２に示すようにグループ単位
で一括して表示することができる。

【００１９】読み出していないデータファイルがなくな
るまで前記ステップＳ３２〜ステップＳ３４の処理を行
い（ステップＳ３５）、さらに、未読み出しのグループ
がなくなるまで前記ステップＳ３１〜ステップＳ３５の
処理を行う（ステップＳ３６）。これによって、データ
ファイルをグループ等の関連性あるデータを一まとまり
として表示することができる。なお、前記説明では、グ
ループを表示の一まとまりの基準としているが、他の属
性をまとまりの基準として表示することもできる。

【００２０】（画像データの管理）次に、形成した画像
データの関連性を用いた画像データのデータ管理につい
て、図７〜図９のフローチャートにより説明する。図７
は画像データのデータ管理一般のフローチャートであ
り、図８はデータファイルの削除処理、及び移動処理の
フローチャートであり、図９はデータファイルの複写処
理、及び画像処理のフローチャートである。画像データ
のデータ管理は、はじめに前記図６に示したデータファ
イルの一覧表示によってモニタにデータファイルをその
関連性とともに表示し（ステップＳ４０）、そのモニタ
表示を参照することによって画像データ間の関連性を把
握する。例えば、モニタにはグループを一まとまりとし
て画像データの縮小版が表示されており、これによって
関連性のある画像データについては共通するグループ名
によって認識することができる。そして、このモニタ表
示等を参照して処理対象を選択する。この処理対象の選
択は、例えば、図２中の入力手段７あるいは、モニタ８
中に設けた選択手段（図示していない）によって行うこ
とができる。

【００２１】処理対象がグループである場合には（ステ
ップＳ４１）、グループ名を選択し、選択されたグルー
プに属するデータファイルにフラグを立てる（ステップ
Ｓ４２）。このフラグは、データファイルが処理対象で
あることを表すものである。

【００２２】処理対象がデータファイルである場合には
（ステップＳ４４）、データファイル名を選択し、選択
されたデータファイルの属性中にフラグを立てる（ステ
ップＳ４５）。処理対象を選択した後、以下に説明する
ような処理内容を選択し指定する（ステップＳ４６）。
選択されたグループのデータファイル、あるいは選択さ
れたデータファイルについて、選択された処理を実行し
（ステップＳ４７）、処理が終了した時点でフラグを下
げ、表示をクリアする（ステップＳ４８）。最後に、更
新されたツリー構造の表示を行う（ステップＳ４９）。
以下、前記図７中のステップＳ４６，４７で示される選
択処理について、削除処理、移動処理、複写処理、及び
画像処理を例として図８及び図９を用いて説明する。な
お、以下のフローチャートではステップＴの符号を用い
て説明する。

【００２３】（削除処理）削除処理は、図８の（ａ）に
おいて、フラグの立っているデータファイルについて削
除を行う（ステップＴ１）とともに、画像データについ
ても削除する（ステップＴ２）。これによって、削除処
理されたファイルはディレクトリ中から除去されること
になる。次に、前記図４に示したフローチャートにより
関連性データを更新して、新しいツリー構造を形成する
（ステップＴ３）。 （移動処理）移動処理は、図８の（ｂ）において、フラ
グの立っているデータファイルを読み出し（ステップＴ
１１）、その属性を変更して移動先のデータ名等に変更
する（ステップＴ１２）。これによって、移動前のデー
タファイルはディレクトリ中から除去され、代わりに移
動先のデータファイルが形成されることになる。次に、
前記図４に示したフローチャートにより関連性データを
更新して、新しいツリー構造を形成する（ステップＴ１
３）。

【００２４】（複写処理）複写処理は、図９の（ａ）に
おいて、フラグの立っているデータファイルを読み出し
（ステップＴ２１）、そのデータファイルと同じデータ
ファイルを形成して複写を行う（ステップＴ２２）。そ
して、複写したデータファイルのデータ名等の属性を変
更して複写後のデータファイルを形成する（ステップＴ
２３）。これによって、複写元のデータファイルと複写
後のデータファイルが形成されることになる。次に、前
記図４に示したフローチャートにより関連性データを更
新して、新しいツリー構造を形成する（ステップＴ２
４）。 （画像処理）画像処理は、図９の（ｂ）において、フラ
グの立っているデータファイルの画像データを読み出し
（ステップＴ３１）、その読み出した画像データの画像
処理を行う（ステップＴ３２）。そして、画像処理を行
って得られた派生画像データのデータファイルを作成す
る（ステップＴ３３）。次に、前記図４に示したフロー
チャートにより関連性データを更新して、新しいツリー
構造を形成する（ステップＴ３４）。本発明の走査型プ
ローブ顕微鏡１中のデータ管理手段は、上記のような画
像データの表示や種々の処理等のデー管理をグループあ
るいはデータ等の属性を利用して、関連性のあるデータ
をまとめて一括して処理を行うことができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像データの管理を容易とすることができる走査型プロ
ーブ顕微鏡を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の走査型プローブ顕微鏡の実施例の構成
図である。

【図２】本発明の画像データ間の関連性の表示を説明す
る図である。

【図３】本発明の画像データ間の関連性を求めるフロー
チャートである。

【図４】本発明の画像データ間の関連性を求めるフロー
チャートである。

【図５】本発明の画像データの関連性を示す図である。

【図６】本発明の画像データの一覧表示を行うフローチ
ャートである。

【図７】本発明の画像データのデータ管理を行うフロー
チャートである。

【図８】本発明の画像データのデータ処理を行うフロー
チャートである。

【図９】本発明の画像データのデータ処理を行うフロー
チャートである。

【符号の説明】

１…走査型プローブ顕微鏡、２…データ管理手段、３…
画像データ，属性保持手段、４…データ間の関連性を求
める手段、５…画像処理手段、６…入力インタフェー
ス、７…入力手段、８…モニタ、２１…画像データの表
示手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料の表面観察を行う走査型プローブ顕
   微鏡において、画像データに属性を付与する手段と、画
   像データ及び属性を保持する保持手段と、前記属性によ
   って画像データ間の関連性を求める手段と、前記関連性
   に基づいて画像データのデータ管理を行う手段とを備え
   たことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。