目录 1 选题背景 (1) 2 方案论证及过程论述 (1) 2.1 像差 (1) 2.1.1 球面像差 (1) 2.1.2 慧形像差 (2) 2.1.3 色像差 (2) 2.2 照明对显微镜分辨率的影响 (2) 2.2.1 非相干光照明 (2) 2.2.2 相干光照明 (2) 2.2.3 部分相干光照明 (3) 2.2.4 临界照明 (3) 2.3 衍射 (3) 2.3.1 对两个发光点的分辨率 (3) 2.3.2 对不发光物体的分辨率 (4) 2.4 光噪声 (6) 3 结果分析 (6) 4 结论 (7) 4.1 提高光学显微镜与电子显微镜分辨率的方法 (7) 4.1.1 提高光学显微镜分辨率的方法 (7) 4.1.2 如何提高电子显微镜分辨率 (7) 参考文献 (9)
1 选题背景 显微镜是实验室最重要的设备之一，对观察微小物体细节的显微镜来说，评价光学显微镜及电子显微镜的重要指标之一是分辨本领。显微镜的分辨能力是指其分辨近距离物体细微结构的能力，它主要是显微镜的性能决定。通常是以显微镜的分辨率级即显微镜能分辨开两个物点的最小距离d来表示，d值越小，则显微镜的分辨能力越强。 人眼本身就是一台显微镜，在标准照明条件下，人眼在明视距离(国际公认为25cm)上的分辨率约等于1/10mm。对于观察两条直线来说，由于直线能刺激一系列神经细胞，眼睛的分辨率还能提高一些，这就是显微镜的分划板使用双线对准的原理所在。人眼的分辨率只有1/10mm，那么比1/10mm小的物体或比1/10mm近的两个微小物体的距离，人眼就无法分辨了。这时人们开始研制出放大镜和显微镜，显微镜的分辨率计算公式为：d=0.61入/NA；式中：d为分辨率(μm)；入为光源波长(μm)；NA为物镜的数值口径(也称镜口率)。 造成显微镜光学像欠缺的因素主要在物镜组，有像差、衍射和光噪声等，它们是影响显微镜分辨率的主要因素，其次照明对显微镜的分辨率也有一定的影响。 对于显微镜的使用者来讲，应该对造成显微镜分辨率下降的因素有比较清楚的认识，并知道克服和减少这些因素的方法。本文从几何像差、色像差、衍射、干涉和照明几个方面分析了对显微镜分辨率的影响,指出了孔径数的增加，从衍射角度看对显微镜分辨率的提高有好处，但从几何像差的角度看则会降低显微镜的分辨率;并指出了照明对显微镜分辨率的影响是不可忽略的等。 2 方案论证及过程论述 2.1 像差 像差可分为单色像差和色像差两大类。单色像差有五种：（1）球面像差；（2）彗形像差；（3）像散；（4）像场弯曲；（5）畴变。其中（1）和（2）是由大孔径引起的，（3）、（4）、（5）是由大视场引起的。显微镜需要大孔径，但不需要大视场，所以显微镜的单色像差主要是（1）和（2）。 2.1.1 球面像差 单球面公式只有在满足近轴光线的条件下才能成立。当孔径较大时，有许多远轴光线也进入了透镜，近轴光线和远轴光线经透镜折射后不能在同一点上会聚。换句话说，主轴上一物点经透镜成像后，像不是一个点，而是一个圆斑，这样就产生了球面像差。消除的方法有二：一是在透镜前加一光阑，用以限制远轴光线的进入。这样做，会使显微镜的孔径数降低，从而降低了显微镜的分辨率。二是用复合透镜法，显微镜物镜就是采用这种方法制作的。
三维激光扫描仪分辨率的测试方法 发表时间：2018-12-05T14:12:25.473Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第24期作者：王靖 [导读] 本文主要对三维激光扫描仪分辨率的测试方法进行分析探讨。 艾默生过程管理（天津）阀门有限公司天津市 301700 摘要：三维激光扫描技术是一门新兴的空间三维信息获取技术，是测绘领域继GPS技术后的又一次技术革命，是当前该领域研究的热点之一。它突破了传统的单点测量模式，可以快速、准确、无接触地获取目标表面的海量三维信息，实现了实物的数字化，因而又被称为实景复制技术。随着扫描仪技术的日趋成熟，尚缺少与便携式激光扫描仪分辨率指标相关的国际或国家标准出台。基于此，本文主要对三维激光扫描仪分辨率的测试方法进行分析探讨。 关键词：三维激光扫描仪；分辨率；测试方法 1、前言 三维激光扫描仪是目前三维空间信息获取中最先进的仪器，但商业三维激光扫描仪价格昂贵，限制了其广泛应用。随着扫描仪技术的日趋成熟，尚缺少与便携式激光扫描仪分辨率指标相关的国际或国家标准出台。国内外对分辨率的研究主要倾向于对分辨率影响因素的研究。如通过对比不同种类扫描仪测试结果来分辨扫描仪分辨率优劣，分析扫描仪扫描距离和角度对扫描仪分辨率的影响，以及利用计算公式来计算一定面积上点云的密度与扫描仪分辨率间的关系。但通过研究扫描仪分辨率的影响因素，仍不能给出一个简单、直观、可操作的仪器使用判别方法。本文在进行大量试验的基础上，借助科学的统计方法，给出了一种可行的方案。 2、测试方法 2.1三维扫描仪的结构原理 便携式的激光扫描仪扫描系统主要由扫描仪、控制器和电源供应系统三部分组成。激光扫描仪本身主要包括激光测距系统和激光扫描系统，同时，也集成了CCD以及仪器内部控制和校正等系统。 三维激光扫描仪所采用的最基本的方法有飞行时间法（timeofflying，ToF）和三角测量法。飞行时间法利用激光发射到接收之间的时间延迟来计算距离。但由于光波的飞行速度达3×108m/s，为达到较高的距离测量精度，对于定时系统的时间分辨率有特别高的要求，较难在技术上得到实现。三角测量法则以传统的三角测量为基础。由于三维面型对结构照明光束产生的空间调制改变了成像光束的角度，即改变了成像光点在接收装置阵列上的位置，因此通过对成像光点位置以及系统光路的几何参数的确定，可最终计算出扫描对象与激光发射器的距离。因此，近年来激光三维技术的发展主要在于三角测量法的更新。 单独的三角测量方式要求投影光轴和成像光轴之间保持恒定的夹角，且必须附加一维或二维的相对扫描来获取目标点的三维数据。HandyscanEXAscan等扫描仪大多采用双三角测量方式来解决单三角测量系统带来的弊端。 2.2测试技巧 分辨率是一个笼统的概念，泛指测量或显示系统对目标物细节的分辨能力，较高的分辨率可以更好地体现目标物的细节。 在不同的领域，分辨率的标准也不同。通常情况下，分辨率指每英寸（1英寸=25．4mm）上可产生的点数或像素点数，即每英寸点（dotsperinch，DPI）。对于光学设备，特别是三维扫描仪设备，分辨率就是对细节分辨能力的一种度量，即扫描仪能够区分的最小特征参数，也是描述点云中目标细微程度的指标。与平面输入输出设备的数据不同，三维扫描的数据属于矢量化的数据，尽管文献中提出使用点云密度的方法来衡量分辨率，但实际操作起来还是具有一定的难度。在此，取相邻点与点之间的空间距离作为扫描仪的分辨率的指标。 鉴定扫描仪分辨率的最重要的工作就是数据的处理工作。当三维扫描仪工作时，CCD摄像头拾取扫描对象的过程即拍照的过程。依据其工作原理，在选取样本时，通常要考虑选取点云分布近似经纬方向的最近的两点之间的空间距离，而对于对角方向的距离则不予考虑。由于点云的数据量庞大，无法逐一检查，因此通常采用随机抽样的方式。手持式三维激光扫描仪的分辨率的鉴定流程如下。 ①连接扫描仪至计算机，做好扫描的前期工作。 ②获取测试数据。分辨率等级受制于容积框的大小，一定的容积框大小又有三个分辨率级别可选，由低到高依次是L、M、H三个等级。在此基础上，还有高倍镜模式（如L+、M+、H+），就是在原有的扫描模式下将分辨率水平提高4倍。将容积框的大小设定为最小（最小只能到100mm），在分辨率级别最高的情况下，名义最高分辨率可达0．20mm，开高倍镜则最高分辨率可达0．05mm。 ③导入扫描数据至GeomagicQualify，获取样本。对于大数量的母体，要估计母体置信区间，通常选取大子样作为样本。根据实际经验，一般认为n≥45的子样是大子样。 ④建立分析模型，处理样本数据。 ⑤根据分析结果生成分辨率数据模型，判定分辨率水平。 3、测试试验 加拿大Creaform公司生产的HandyscanEXAscan高精度系列扫描仪是一种高精度的手持式自定位三维激光扫描仪。它在两个普通的CCD镜头的基础上又增加了一个CCD镜头，使扫描仪的最大分辨率在原来的基础上增加了4倍，这极大地丰富了被扫描对象的细节。 Handyscan3D扫描仪采用的是自定位模式。在扫描过程中，扫描仪会实时捕捉目标点，进而计算和记录其各自相对于扫描仪的位置。这些目标点会对扫描物体进行定位，定位后即可通过Handyscan3D扫描仪采集物体表面的三维尺寸数据。Handyscan3D扫描仪的定位原理是利用不在同一直线上的四个点来确定一个三维坐标系，这样在扫描前或扫描过程中，扫描仪只要能同时捕捉到合适的四个点，就能确定这四个点所组成的坐标系区域采样点的坐标值。而所有的定位点又互有联系，故所有的小坐标系就可以统一成一个拥有共同坐标系的空间，采样点的坐标也会随之转化为公共坐标的坐标值。因此，采集信息之前需要对目标进行贴点标记。这种扫描特性的优点在于被扫描物体可以是运动的、空间位置是自由的。 测试Handyscan扫描仪的分辨率等级，必要时需要开启第三个CCD镜头，这对于计算机硬件配置有很高的要求。本次试验使用的是HPZ800图形工作站。工作站的主要配置为：2个英特尔至强四核处理器X5570、12GB内存（DDR3-1333MHEECC）和
如何正确设置扫描分辨率 分辨率单位不管是用dpi 、ppi 还是lpi ，都是强调单位长度（英寸）内的点线数而不是单位面积内的点线数。因此，要想根据输出尺寸和分辨率及原图尺寸来计算扫描分辨率，缩放系数应当＝长边（或短边）之比。 如例一：已知输出尺寸为A4（29.7×21cm），分辨率300dpi ，那么扫描5英寸（12.7×8.8cm ）照片的分辨率应设为多少dpi ？答案是(29.7/12.7)×300≈702dpi，或(21/8.8)×300≈716dpi 即可，而不是原文计算的(21×29.7)/(12.7×8.8)×300≈1680dpi。如果需要将135底片（3.5×2.4cm）扫描放大成分辨率为170dpi 的5英寸（12.7×8.8cm）照片，需设置的分辨率应该是(12.7/3.5)×170≈617dpi ，或(8.8/2.4)×170≈623dpi ，而不是(12.7×8.8)/(3.5×2.4)×170≈2210dpi。 如果嫌计算麻烦，可在Photoshop 中按输出尺寸和分辨率重新建立一个文件，进入图像大小设置面板，将宽度、高度和分辨率三者的比率锁定，然后将高度（或宽度）修改为原图长边（或短边）尺寸，则分辨率中的数据自然就变成你需要的扫描分辨率了。我们就以原文例一进行具体操作。先打开Photoshop 图像处理软件，点选“文件(File)/新建(New)”，建立一个文件。然后选择“图像(Image)/图像大小(Image size)”，将“重定图像大小(Resample image)”前的对勾去掉，高度(Height)修改为 12.7厘米或将宽度(Width)修改为8.8厘米，此时分辨率框中的数据701.6 （或715.818）就是我们需要的数据了。 由于原图长宽比例与最后输出时的长宽比例不尽相同，所以在实际使用时应根据图片内容（即如何裁剪）来决定到底是需要用长边还是用短边来求得分辨率。从这个角度来看，用面积之比来计算缩放系数也是不妥的。 按照需要修改高度和宽度后，就得到了需要的分辨率 扫 描 原 件 规 格
光刻 一、概述： 光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40~60%。 光刻机是生产线上最贵的机台，5～15百万美元/台。主要是贵在成像系统（由15～20个直径为200～300mm的透镜组成）和定位系统（定位精度小于10nm）。其折旧速度非常快，大约3～9万人民币/天，所以也称之为印钞机。光刻部分的主要机台包括两部分：轨道机（Tracker），用于涂胶显影；扫描曝光机（Scanning）。 光刻工艺的要求：光刻工具具有高的分辨率；光刻胶具有高的光学敏感性；准确地对准；大尺寸硅片的制造；低的缺陷密度。 二、光学基础： 光的反射（reflection）。光射到任何表面的时候都会发生反射，并且符合反射定律：入射角等于反射角。在曝光的时候，光刻胶往往会在硅片表面或者金属层发生反射，使不希望被曝光的光刻胶被曝光，从而造成图形复制的偏差。常常需要用抗反射涂层（ARC，Anti-Reflective Coating）来改善因反射造成的缺陷。 光的折射（refraction）。光通过一种透明介质进入到另一种透明介质的时候，发生方向的改变。主要是因为在两种介质中光的传播速度不同（λ=v/f）。直观来说是两种介质中光的入射角发生改变。所以我们在90nm工艺中利用高折射率的水为介质（空气的折射率为1.0，而水的折射率为1.47），采用浸入式光刻技术，从而提高了分辨率。而且这种技术有可能将被沿用至45nm工艺节点。 光的衍射或者绕射（diffraction）。光在传播过程中遇到障碍物（小孔或者轮廓分明的边缘）时，会发生光传播路线的改变。曝光的时候，掩膜板上有尺寸很小的图形而且间距很窄。衍射会使光部分发散，导致光刻胶上不需要曝光的区域被曝光。衍射现象会造成分辨率的下降。 光的干涉（interference）。波的本质是正弦曲线。任何形式的正弦波只要具有相同的频率就能相互干涉，即相长相消：相位相同，彼此相长；相位不同，彼此相消。在曝光的过程中，反射光与折射光往往会发生干涉，从而降低了图形特征复制的分辨率。 调制传输函数（MTF, Modulation Transfer Function）。用于定义明暗对比度的参数。即分辨掩膜板上明暗图形的能力，与光线的衍射效应密切相关。MTF=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)，好的调制传输函数，就会得到更加陡直的光刻胶显影图形，即有高的分辨率。临界调制传输函数（CMTF,Critical Modulation Transfer Function）。主要表征光刻胶本身曝光对比度的参数。即光刻胶分辨透射光线明暗的能力。一般来说光路系统的调制传输函数必须大于光刻胶的临界调制传输函数，即MTF>CMTF。 数值孔径（NA, Numerical Aperture）。透镜收集衍射光（聚光）的能力。NA=n*sinθ=n*（透镜半径/透镜焦长）。一般来说NA大小为0.5~0.85。提高数值孔径的方法：1、提高介质折射率n，采用水代替空气；2、增大透镜的半径； 分辨率（Resolution）。区分临近最小尺寸图形的能力。R=kλ/(NA)=0.66/(n*sinθ) 。提高分辨率的方法：1、减小光源的波长；2、采用高分辨率的光刻胶；3、增大透镜半径；4、采用高折射率的介质，即采用浸入式光刻技术；5、优化光学棱镜系统以提高k（0.4~0.7）值（k是标志工艺水平的参数）。 焦深（DOF，Depth of Focus）。表示焦点周围的范围，在该范围内图像连续地保持清晰。焦深是焦点上面和下面的范围，焦深应该穿越整个光刻胶层的上下表面，这样才能够保证光刻胶完全曝光。DOF=kλ/(NA)2。增大焦深的方法：1、增大光源的波长；2、采用小的数值
扫描参数设置2012-04-07 12:421．首先要保持工作环境的清洁，扫描仪的玻璃板以及若干个反光镜片及镜头，其中任何一部分脏污都会影响扫描文字图像的效果。因此，保持扫描仪的清洁是确保文字图像扫描质量及识别率较高的重要前提。 2．扫描仪在刚开启时，光源的稳定性较差，而且光源的色温也没有达到正常工作所需的色温，所以开始扫描以前最好先让扫描仪预热一段时间。 3．在放置扫描原稿时，把扫描的文字材料摆放在扫描起始线正中，可以最大限度地避免由于光学透镜导致的失真而影响识别率。 4．扫描后的文字图像经常会有一定角度的倾斜，出现这种情况必须在扫描后使用自动或手动旋转工具进行纠正，OCR软件一般都设有自动纠偏和手动纠偏工具。否则OCR识别软件会将水平笔画当作斜笔画处理，识别率会下降很多。如果扫描后的文字图像倾斜角度超过15°，倾斜校正会产生较大的失真和误差，从而严重影响识别率，这种情况建议摆正原稿重新扫描。 图2 分辨率、亮度、对比度的设定 三、扫描参数的设置 扫描参数的设置主要包括分辨率的设置及亮度和对比度的设置。 1．一般来讲，分辨率越高识别率也就会越高。但这也不是绝对的，对于一些过大过粗的字体，设置过高的分辨率，识别率可能会降低，而且设置高分辨率后，扫描速度会大大降低。根据实际经验，1、2、3号字的文稿推荐使用200dpi，4、小4、5号字的文稿推荐使用300dpi，小5、6号字的文稿推荐使用400dpi，7、8号字的文稿推荐使用600dpi（图2）。 2．扫描时适当地调整好亮度和对比度值，对识别率的高低影响很大，在进行扫描亮度和对比度的设定时（图2），以扫描后的图像中文字的笔画较细、均匀，且没有明显断点为准。如果扫描后的文字图像存在黑点、黑斑或文字线条很粗很黑，分不清笔画，说明亮度值太小，应该增加亮度值再重新扫描。如果文字线条凹凸不平，有断线甚至图像中汉字轮廓严重残缺时，说明亮度值太大，应减小亮度后再重新扫描。如果要扫描质量比较差的文稿，比如报纸，扫描出的图像可能会出现大量的黑点，而且在字体的笔画上也会出现粘连现象，为获得较好的识别结果，必须仔细进行亮度和对比度值的调整，反复扫描多次才能获得比较理想的效果。 四、识别后的处理工作 1．文字校正 文字校正是OCR识别工作中比较烦琐的一步。一般OCR软件对可能出现错误的文字，会显
打印机分辨率 某台为360DPI，是指在用该打印机输出图像时，在每 英寸打印纸上可以打印出360个表征图像输出效果的色点。打印机分辨率的这个数越大，表明图像输出的色点越小，输出的图像效果就越精细。打印机色点的大小只同打印机的硬件工艺有关，与要输出图像的分辨率无关。 扫描仪分辨率 要从三个方面来确定：光学部分、硬件部分和软件部分。也就是说，扫描仪的分辨率等于其光学部件的分辨率加上其自身通过硬件及软件进行处理分析所得到的分辨率。光学分辨率是扫描仪的光学部件在每平方英寸面积内所能捕捉到的 实际光点数,是指扫描仪CCD 的物理分辨率，也是扫描仪的真实分辨率，它的数值是由CCD的像素点除以扫描仪水平 最大可扫尺寸得到的数值。分辨率为1200DPI的扫描仪，其光学部分的分辨率只占400～600DPI。扩充部分的分辨率是通过计算机对图像进行分析，对空白部分进行科学填充所产生的（由硬件和软件所生成，这一过程也叫“插值”处理）。光学扫描与输出是一对一的，扫描到什么，输出的就是什么。经过计算机软硬件处理之后，输出的图像就会变得更逼真，分辨率会更高。市面上出售的扫描仪大都具有对分辨率的软、硬件扩充功能。有的扫描仪广告上写9600×9600DPI，这只
是通过软件"插值"所得到的最大分辨率，并不是扫描仪真正光学分辨率。所以对扫描仪来讲，其分辨率有光学分辨率（或称光学解析度）和最大分辨率之说。我们说某台扫描仪的分辨率高达4800DPI（这个4800DPI 是光学分辨率和软件差值处理的总和）是指用扫描仪输入图像时，在1平方英寸的扫描幅面上，可采集到4800×4800个像素点（Pixel）。1英寸见方的扫描区域，用4800DPI的分辨率扫描后生成的图像大小是4800Pixel×4800Pixel。在扫描图像时，扫描分辨率设得越高，生成的图像效果就越精细，生成的图像文件也就越大，但插值成分也越多。关于扫描仪、打印机、显示器的分辨率对扫描仪、打印机及显示器等硬件设备来说，其分辨率用每英寸可产生的点数即DPI（Dots Per Inch）来度量。显示器分辨率 显示装置能有效辨别的最小的示值差。显示器的分辨率为 80DPI是指在显示器的有效显示范围内，显示器的显像设备可以在每英寸荧光屏上产生80个光点。举个例子来说，一台14英寸的显示器（荧光屏对角线长度为14英寸），其点距为0.28mm，那么显示器分辨率 =25.39956mm/inch÷0.28mm/Dot≈90DPI （1inch=2.539999918cm）。显示器出厂时一般不标出表征显示器分辨率的DPI值，只给出点距。我们根据上述公式即可算出显示器的分辨率。根据我们算出的DPI值，进而可以
关于相机图像分辨率的详细介绍 图象分辨率 图象分辨率(ImageResolution):指图象中存储的信息量。这种分辨率有多种衡量方法，典型的是以每英寸的像素数(PPI)来衡量。图 象分辨率和图象尺寸的值一起决定文件的大小及输出质量，该值越 大图形文件所占用的磁盘空间也就越多。图象分辨率以比例关系影 响着文件的大小，即文件大小与其图象分辨率的平方成正比。如果 保持图象尺寸不变，将图象分辨率提高一倍，则其文件大小增大为 原来的四倍。 扫描分辨率 扫描分辨率:指在扫描一幅图象之前所设定的分辨率，它将影响 所生成的图象文件的质量和使用性能，它决定图象将以何种方式显 示或打印。如果扫描图象用于640×480像素的屏幕显示，则扫描分 辨率不必大于一般显示器屏幕的设备分辨率，即一般不超过120DPI。但大多数情况下，扫描图象是为了在高分辨率的设备中输出。如果 图象扫描分辨率过低，会导致输出的效果非常粗糙。反之，如果扫 描分辨率过高，则数字图象中会产生超过打印所需要的信息，不但 减慢打印速度，而且在打印输出时会使图象色调的细微过渡丢失。 一般情况下，图象分辨率应该是网幕频率的2倍，这是目前中国大 多数输出中心和印刷厂都采用的标准。然而实际上，图象分辨率应 该是网幕频率的1.5倍，关于这个问题，恐怕会有争议，而具体到 不同的图象本身，情况也确实各不相同。 网屏分辨率 网屏分辨率(ScreenResolution):又称网幕频率，指的是打印灰 度级图象或分色图象所用的网屏上每英寸的点数。这种分辨率通过 每英寸的行数(LPI)来表示。
图象的位分辨率 图象的位分辨率(BitResolution):又称位深，是用来衡量每个像素储存信息的位数。这种分辨率决定可以标记为多少种色彩等级的可能性。一般常见的有8位、16位、24位或32位色彩。有时我们也将位分辨率称为颜色深度。所谓“位”，实际上是指“2”的平方次数，8位即是2的八次方，也就是8个2相乘，等于256。所以，一副8位色彩深度的图象，所能表现的色彩等级是256级。 1.扫描仪、打印机、显示器的分辨率 对扫描仪、打印机及显示器等硬件设备来说，其分辨率用每英寸上可产生的点数即DPI(DotsPerInch)来度量。 扫描仪的分辨率要从三个方面来确定：光学部分、硬件部分和软件部分。也就是说，扫描仪的分辨率等于其光学部件的分辨率加上其自身通过硬件及软件进行处理分析所得到的分辨率。光学分辨率是扫描仪的光学部件在每平方英寸面积内所能捕捉到的实际的光点数,是指扫描仪CCD的物理分辨率，也是扫描仪的真实分辨率，它的数值是由CCD的像素点除以扫描仪水平最大可扫尺寸得到的数值。分辨率为1200DPI的扫描仪，其光学部分的分辨率只占400～ 600DPI。扩充部分的分辨率(由硬件和软件所生成的)是通过计算机对图像进行分析，对空白部分进行科学填充所产生的(这一过程也叫插值处理)。光学扫描与输出是一对一的，扫描到什么，输出的就是什么。经过计算机软硬件处理之后，输出的图像就会变得更逼真，分辨率会更高。目前市面上出售的扫描仪大都具有对分辨率的软、硬件扩充功能。有的扫描仪广告上写9600×9600DPI，这只是通过软件插值得到的最大分辨率，并不是扫描仪真正光学分辨率。所以对扫描仪来讲，其分辨率有光学分辨率(或称光学解析度)和最大分辨率之说。 我们说某台扫描仪的分辨率高达4800DPI(这个4800DPI是光学分辨率和软件差值处理的总和)，是指用扫描仪输入图像时，在1平方英寸的扫描幅面上，可采集到4800×4800个像素点(Pixel)。1英寸见方的扫描区域，用4800DPI的分辨率扫描后生成的图像大小是4800Pixel×4800Pixel。在扫描图像时，扫描分辨率设得越高，
能够充分提高照片像素的方法！ 初玩摄影的朋友，是否为照片的像素不高而烦恼？下面分享能够提高照片素质12招，希望可以给大家带来帮助！ 1. 尽量使用三脚架 很多情况下，照片图像模糊、不清晰的原因，是拍摄者在按动快门时产生“手振”或相机反光板抬升产生“机振”所造成的。如果使用了三脚架，无论快门速度设定到如何的“慢”，甚至长时间的曝光，即可防止图像由于“抖动”而产生的图像模糊。但要注意，使用三脚架时，要尽可能地使用快门线，忽视这一点，仍有可能在手指接触快门时产生的震动而影响清晰度。 2. 尽可能地使用高速快门 在手持照相机拍照的情况下，尽可能采用高速快门来拍摄。没有经验的拍摄者，快门速度设定在1/30s以下时，照片拍虚的概率较大。即使专业摄影工作者，也不能保证在低速快门拍摄时有百分之百的把握。提高快门速度，会相应提高照片清晰度的概率。当然，在手持照相机提高快门速度的情况下，势必开大光圈，因而会失去“大景深”，但为保证照片的清晰度，放弃景深是不得已的办法。 3. 尽可能使用“最佳光圈” 任何镜头都存在不同程度的成像误差，这些成像误差将使镜头的成像质量受到不同程度的影响。由于镜头球面的曲率不同，光线经过透镜中心和边缘时因折射率不同而不能聚焦于同一焦点，从而导致清晰度下降。如使用镜头的最大光圈拍摄，将导致该镜头像差缺陷的最大暴露，导致图像清晰度下降，而使用镜头的最小光圈拍摄，会产生光的衍射，也会导致图像清晰度下降。为改善像差而引起的清晰度下降问题，通常采用缩小光圈的办法来提高成像的质量。一般来说镜头的最佳光圈为该镜头最大光圈缩小2~3档左右，拍摄者可对某个镜头的最佳光圈进行比较。 4. 尽可能采用手动对焦 目前大多数相机具有自动对焦功能。然而，在景深特别小的情况下，自动对焦往往会聚焦不准确，特别是在向主体近距离对焦，使用长焦距镜头，采用大光圈拍摄人像特写的情况下，要特别小心。如果此时采用自动对焦，“靶子”非要对在人物的眼睛上，如果没有十分的把握，宁可放弃自动对焦，而采用手动对焦。人们不希望照片上人物的耳朵或鼻子是清晰的，而传神的眼睛是模糊的。 5. 尽量使用遮光罩 遮光罩的使用，很多人并不在意。在用正面光、前侧光或侧光时，遮光罩的作用并不明显。但是在逆光或侧逆光拍摄时，必须使用遮光罩，有时即便使用了遮光罩，阳光仍会直射到镜头上，造成画面“冲光”，产生雾翳，影响被摄体的色彩饱和度和清晰度。这时，应调整镜头角度，避开直射到镜头上的光线。此外，遮光罩还有助于防止镜头镜面损伤，同时避免手指接触到镜面。 6. 合理利用景深 景深的大小是根据拍摄者拍摄的目的来决定。如果是拍摄风光摄影，景深就要求大，目的是为让照片上景物的清晰范围从近至远都表现得很清楚。如果是拍摄特写，景深就要求小，目的是让照片上主体的背景（也可能是前景）虚化（模糊），突出被摄主体。用小景深来表现风光题材，或用大景深去表现被摄体特写，从摄影表现手法上来说适得其反。如何合理运用景深呢？请记住：采用小光圈、短焦距镜头、远距离对焦拍摄三种方法，景深就大。采用大光圈、长焦距镜头、近距离对焦拍摄三种方法，景深就小。采用其中一种或两种拍摄方法也行，但效果没有三种方法合起来使用作用更明显。 7. 尽可能选用低值感光度 要获得影像的高清晰度，让照片看起来具有丰富的质感，除选择使用高像素的数码照相
扫描仪分辩率详解 分辨率与图像质量密切相关，是用以衡量图像细节表现力的一个重要技术参数。其应用范围十分广泛，在扫描仪等数字化设备中都以分辨率作为衡量设备捕捉、显示或输出图像数据的能力。但由于所处环境不同，其含义也不尽相同。因此，正确认识扫描仪分辨率及其相互关系，不论在对硬件设备的了解程度方面还是在对图像的应用处理方面都非常重要。 一、分辩率的表示方法与含义 在使用扫描仪、打印机、数字相机、显示器等数字设备或进行图像的数字化处理时，经常会接触到ppi，dpi和spi这3个常用表示方法。 ppi(pixels perinch)：即每英寸的像素数。像素是组成数字图像的基本单位，如果将一幅数字图像进行多级放大，可以发现它是由一个一个带颜色的“小区域”构成的。这些“小区域”就是像素。这种描述方法主要用来描述图像分辨率。 例如在显示器上经常可以看到诸如1024X768ppi和800X600ppi等分辨率的设置，实际上这是屏幕的显示分辨率。另外，现在的扫描仪等数字化输入设备也常用以描述所获取信息的密度，即输入分辨率。 dpi(dotsperinch)：即每英寸的点数。严格地说，点实际上是指打印机在打印文字和图像时所表征图像打印输出效果的色点。表示打印机分辨率的这个数越大，表明图像输出的色点就越小，所输出的图像就越精细。打印机色点的大小只同打印机的硬件工艺有关，而与要输出图像的分辨率无关。不过，在描述扫描仪分辨率时经常会使用此术语表示。 spi：即每英寸的采样点数。实际上这个术语是扫描仪专用的，这是因为扫描仪在扫描图像时，不显示像素，也不使用点，它将源图像看成是由大量网格组成的，扫描时，从每一个网格中取出一个点，这个点就称为取样点，这些取样点的信息转换成计算机能够识别的形式后，再以像素的形式在显示器屏幕上显示或以点的形式通过打印机打印出来。 通常，这3个概念非常容易混淆，dpi中的色点指的是硬件设备最小的显示单元：而像素则既可以是一个点，也可以是多个点的集合。由于扫描仪在扫描图像时，每一个采样点都是和所形成图像的每一个像素相对应的，因此扫描时设定的dpi值与扫描形成图像的ppi值通常是等效的，此时两者可以暂划等号。但大多数情况下，两者之间还是存在一定的区别。例如分辨率为1ppi的图像，在300dpi的打印机上打印输出，此时图像的每一个像素，在打印时都对应了300x300点。同样，在显示方面，若显示器的分辨率为80dpi描述，即每英寸对应80个光点，在640x480dpi显示分辨率下1像素与1光点相对应，但如果将显示模式调整为320x200dpi，则在显示一幅320x200dpi的图像时，一个像素则对应4个光点。 二、分辨率的常用术语 由于分辨率这个概念不仅仅使用在扫描作业中，而是被广泛应用于整个数字影像领域，因此其内涵和表示方法不是单一的、固定的，在一定范围内容易引起混淆，所以有人说
光刻技术新进展 刘泽文李志坚 一、引言 目前，集成电路已经从60年代的每个芯片上仅几十个器件发展到现在的每个芯片上可包含约10亿个器件，其增长过程遵从一个我们称之为摩尔定律的规律，即集成度每3年提高4倍。这一增长速度不仅导致了半导体市场在过去30年中以平均每年约15%的速度增长，而且对现代经济、国防和社会也产生了巨大的影响。集成电路之所以能飞速发展，光刻技术的支持起到了极为关键的作用。因为它直接决定了单个器件的物理尺寸。每个新一代集成电路的出现，总是以光刻所获得的线宽为主要技术标志。光刻技术的不断发展从三个方面为集成电路技术的进步提供了保证：其一是大面积均匀曝光，在同一块硅片上同时作出大量器件和芯片，保证了批量化的生产水平；其二是图形线宽不断缩小，使用权集成度不断提高，生产成本持续下降；其三，由于线宽的缩小，器件的运行速度越来越快，使用权集成电路的性能不断提高。随着集成度的提高，光刻技术所面临的困难也越来越多。 二、当前光刻技术的主要研究领域及进展 1999年初,0.18微米工艺的深紫外线(DUV)光刻机已相继投放市场,用于 1G位DRAM生产。根据当前的技术发展情况，光学光刻用于2003年前后的0.13微米将没有问题。而在2006年用到的0.1微米特征线宽则有可能是光学光刻的一个技术极限，被称为0.1微米难关。如何在光源、材料、物理方法等方面取得突破，攻克这一难关并为0.07，0.05微米工艺开辟道路是光刻技术和相应基础研究领域的共同课题。
在0.1微米之后用于替代光学光刻的所谓下一代光刻技术（ＮＧＬ）主要有极紫外、Ｘ射线、电子束的离子束光刻。由于光学光刻的不断突破，它们一直处于"候选者"的地位，并形成竞争态势。这些技术能否在生产中取得应用，取决于它们的技术成熟程度、设备成本、生产效率等。下面我们就各种光刻技术进展情况作进一步介绍。 1．光学光刻 光学光刻是通过光学系统以投影方法将掩模上的大规模集成电路器件的结 构图形"刻"在涂有光刻胶的硅片上，限制光刻所能获得的最小特征尺寸直接与光刻系统所能获得的分辨率直接相关，而减小光源的波长是提高分辨率的最有效途径。因此，开发新型短波长光源光刻机一直是国际上的研究热点。目前，商品化光刻机的光源波长已经从过去的汞灯光源紫外光波段进入到深紫外波段（DUV），如用于0.25微米技术的KrF准分子激光（波长为248纳米）和用于0.18微米技术的ArF准分子激光(波长为193纳米)。 除此之外，利用光的干涉特性，采用各种波前技术优化工艺参数也是提高光刻分辨率的重要手段。这些技术是运用电磁理论结合光刻实际对曝光成像进行深入的分析所取得的突破。其中有移相掩膜、离轴照明技术、邻近效应校正等。运用这些技术，可在目前的技术水平上获得更高分辨率的光刻图形。如1999年初Canon公司推出的FPA-1000ASI扫描步进机，该机的光源为193纳米ArF，通过采用波前技术，可在300毫米硅片上实现0.13微米光刻线宽。 光刻技术包括光刻机、掩模、光刻胶等一系列技术，涉及光、机、电、物理、化学、材料等多个研究领域。目前科学家正在探索更短波长的F2激光（波长为157纳米）光刻技术。由于大量的光吸收，获得用于光刻系统的新型光学及掩模衬底材料是该波段技术的主要困 难。
分辨率与图像质量密切相关，是用以衡量图像细节表现力的一个重要技术参数。其应用范围十分广泛，在扫描仪等数字化设备中都以分辨率作为衡量设备捕捉、显示或输出图像数据的能力。但由于所处环境不同，其含义也不尽相同。因此，正确认识扫描仪分辨率及其相互关系，不论在对硬件设备的了解程度方面还是在对图像的应用处理方面都非常重要。 一、分辩率的表示方法与含义 在使用扫描仪、打印机、数字相机、显示器等数字设备或进行图像的数字化处理时，经常会接触到ppi，dpi和spi这3个常用表示方法。 ppi(pixels perinch)：即每英寸的像素数。像素是组成数字图像的基本单位，如果将一幅数字图像进行多级放大，可以发现它是由一个一个带颜色的“小区域”构成的。这些“小区域”就是像素。这种描述方法主要用来描述图像分辨率。 例如在显示器上经常可以看到诸如1024X768ppi和800X600ppi等分辨率的设置，实际上这是屏幕的显示分辨率。另外，现在的扫描仪等数字化输入设备也常用以描述所获取信息的密度，即输入分辨率。 dpi(dotsperinch)：即每英寸的点数。严格地说，点实际上是指打印机在打印文字和图像时所表征图像打印输出效果的色点。表示打印机分辨率的这个数越大，表明图像输出的色点就越小，所输出的图像就越精细。打印机色点的大小只同打印机的硬件工艺有关，而与要输出图像的分辨率无关。不过，在描述扫描仪分辨率时经常会使用此术语表示。 spi：即每英寸的采样点数。实际上这个术语是扫描仪专用的，这是因为扫描仪在扫描图像时，不显示像素，也不使用点，它将源图像看成是由大量网格组成的，扫描时，从每一个网格中取出一个点，这个点就称为取样点，这些取样点的信息转换成计算机能够识别的形式后，再以像素的形式在显示器屏幕上显示或以点的形式通过打印机打印出来。 通常，这3个概念非常容易混淆，dpi中的色点指的是硬件设备最小的显示单元：而像素则既可以是一个点，也可以是多个点的集合。由于扫描仪在扫描图像时，每一个采样点都是和所形成图像的每一个像素相对应的，因此扫描时设定的dpi值与扫描形成图像的ppi 值通常是等效的，此时两者可以暂划等号。但大多数情况下，两者之间还是存在一定的区别。例如分辨率为1ppi的图像，在300dpi的打印机上打印输出，此时图像的每一个像素，在打印时都对应了300x300点。同样，在显示方面，若显示器的分辨率为80dpi描述，即每英寸对应80个光点，在640x480dpi显示分辨率下1像素与1光点相对应，但如果将显示模式调整为320x200dpi，则在显示一幅320x200dpi的图像时，一个像素则对应4个光点。 二、分辨率的常用术语 由于分辨率这个概念不仅仅使用在扫描作业中，而是被广泛应用于整个数字影像领域，因此其内涵和表示方法不是单一的、固定的，在一定范围内容易引起混淆，所以有人说很难对它下定义。但无论如何，在确定最佳分辨率之前，弄清有关的技术术语是很重要的。 常常听到的有关分辨率的术语有光学分辨率、插值分辨率、图像分辨率、显示器分辨率、
设置好分辨率，扫描出好照片 一、普通设置法 扫描分辨率选择的大小，不仅对最终的图象质量有影响，而且在很大程度上它还决定了文件尺寸的大小。一般的扫描应用软件都可以在预览原始样稿时自动计算出文件尺寸的大小，如何在大小和质量方面得到兼容就是我们需要努力保证的。通常黑白图象文件的计算公式是：水平尺寸x垂直尺寸x（扫描分辨率）2/8；彩色图象文件的计算公式是：水平尺寸x垂直尺寸x（扫描分辨率）2/3。知道了这些计算公式以后，这时候我们首先要做的是确定输出幅面有多大，是A4还是A3；接着要确定打印的分辨率是多少，是360、720还是1440dpi；然后是测量要扫描部分的大小。在确定了这三方面参数后，就可以通过计算确定扫描分辨率了。有人会问：“要这么麻烦干嘛，随便用一个分辨率扫描，再用图像处理软件改变分辨率不就行了吗？”其实不然，我们应该知道：图像处理软件无法凭空再生出扫描时所损失的细节。还有一个问题需要澄清，喷墨打印机的有效彩色分辨率究竟是多少？720dpi是指各种颜色墨滴的输出精度，而彩色打印机需要用多个墨滴的组合来表现一个彩色像素，一般来说，我们可以将其最高分辨率除以4来估计有效精度。举个实实在在的例子，比如：如果要将一幅4英寸×5英寸的照片用720dpi的打印机输出到A4幅面的照片纸上(一般在A4照片纸上图像所占的面积为7．5英寸×11英寸)。扫描分辨率的计算方法如下： 最终打印稿的像素数：(7．5×720／4)×(11×720／4)=1350dpi×1980dpi
扫描分辨率设定为：(1350／4)×(1980／5)=338dpi×396dpi 可见，用400dpi左右的分辨率来扫描，其结果基本上可以撑满A4照片纸。从上面的计算过程，细心的读者也许会发现原始图像越小、打印分辨率和输出幅面越大，所需的扫描分辨率也越大，这就是为什么底片扫描仪要求的光学分辨率很高的原因。而反过来，通过上述计算的逆过程也可以估算出最终输出结果的幅面以便确定所需的打印纸大小。 通过上面的叙述，我们可以总结出这样一个计算公式，那就是扫描分辨率=放大系数x打印分辨率/N，其中N代表打印机的喷头数，根据这个公式，我们知道扫描仪的分辨率越高得到的扫描效果是越好，但是考虑到如果超过打印机的分辨率，效果再好的图象也不可能打印出来，仅仅是多增加了图象文件的尺寸，没有实际的价值，因此选择适当的扫描分辨率也就显得很重要了。 二、特殊设置法 除了按照上面的基本公式来设置扫描分辨率外，大家也可以根据不同的要求，来按照下面的原则来设置扫描分辨率： 1、使用软件分辨率来扫描 一般来说，扫描仪的分辨率可以分为光学分辨率和软件分辨率这两种，要是采用大于光学分辨率的分辨率来扫描的话，就必须通过设置软件分辨率的方法来增加像素，不过增加的这种像素对提高最终输出的分辨率没有任何帮助，即使可以使输出图象看起来更加柔和，但由于这种设置扫描分辨率的方法缺少对比度和锐度，因此在扫描普通的照片或者幻灯片时，一般都不会采用这种设置分辨率的方法的。 2、使用不高于原件的分辨率来扫描
1．涂胶涂胶就是在SIO2或其他薄膜表面，涂布一层粘附良好，厚度适当，厚薄均匀的光刻胶膜。涂胶前的硅片表面必须清洁干燥，如果硅片搁置较久或光刻返工，则应重新进行清洗并烘干后再涂胶。生产中，最好在氧化或蒸发后立即涂胶，此时硅片表面清洁干燥，光刻胶的粘附性较好。 涂胶一般采用旋转法，其原理是利用转动时产生的离心力，将滴在硅片的多余胶液甩去，在光刻胶表面张力和旋转离心力共同作用下，扩展成厚度均匀的胶膜。胶膜厚度可通过转速和胶的浓度来调节。 涂胶的厚度要适当，膜厚均匀，粘附良好。胶膜太薄，则针孔多，抗蚀能力差；胶膜太厚，则分辨率低。在一般情况下，可分辨线宽约为膜厚的5～8倍。 2．前烘前烘就是在一定的温度下，使胶膜里的溶剂缓慢地挥发出来，使胶膜干燥，并增加其粘附性和耐磨性。 前烘的温度和时间随胶的种类及膜厚的不同而有所差别，一般通过实验来加以确定。 前烘的温度和时间必须适当。温度过高会引起抗蚀剂的热交联，在显影时留下底膜，或者增感剂升华挥发使感光灵敏度下降；前烘温度过低或时间过短，则抗蚀剂中的有机溶剂不能充分挥发，残留的溶剂分子会妨碍光交链反应，从而造成针孔密度增加，浮胶或图形变形等。同时，前烘时还不能骤热，以免引起表面鼓泡，产生针孔甚至浮胶。一般前烘是在80℃恒温干燥箱中烘烤1015分钟；也可以用红外灯在硅片背面烘烤，使胶膜的干燥从里到外，以获得良好的前烘效果。 3．暴光暴光就是对涂有光刻胶的基片进行选择性光化学反应，使暴光部分的光刻胶改变在显影液中的溶解性，经显影后在光刻胶膜上得到和掩膜版相对应的图形。 生产上，通常都采用紫外光接触暴光法，其基本步骤是定位对准和暴光。定位对准是使掩膜版的图形和硅片上的图形精确套合，因此要求光刻机有良好的对准装置，即具有精密的微调和压紧机构，特别是在压紧时保证精确套合不发生位移。此外，光刻机还应具有合适的光学观察系统，要求有一个景深较大，同时又有足够高分辨率的显微镜。 暴光量的选择决定于光刻胶的吸收光谱，配比，膜厚和光源的光谱分布。最佳暴光量的确定，还要考虑衬底的光反射特性。在实际生产中，往往以暴光时间来控制暴光量，并通过实验来确定最佳暴光时间。 暴光时影响分辨率的因素有： ①掩膜版于光刻胶膜的接触情况若硅片弯曲，硅片表面有灰尘或突起，胶膜厚度不均匀，光刻机压紧机构不良等都会影响掩膜版与光刻胶膜的接触情况，从而使分辨率降低。 ②暴光光线的平行度暴光光线应与掩膜版和胶膜表面垂直，否则将使光刻图形发生畸变。
微电子工艺课程设计 提供光学光刻分辨率的方法研究
目录 摘要 (5) 关键词 (5) 引言 (5) 正文 (5) 一、提高分辨率的方法 (5) 1. 影响图形光刻分辨率的主要因素 (5) 1.1掩膜（Mask） (6) 1.2照明系统（Illumination system） (6) 1.3投影（Projection） (7) 1.4发射和过滤特性 (7) 1.5成像(Image) (8) 1.6曝光（Expose） (9) 1.7烘烤（Bake） (10) 1.8显影（Develop） (10) 1.9一些效应的影响 (12) 2. 提高分辨率的措施 (14) 2.1掩膜 (14) 2.2照明系统 (15) 2.3投影（Projection） (16) 2.4发射和过滤特性 (17) 2.5成像（Image） (18) 2.6曝光（Expose） (18) 2.7烘烤（Bake） (19) 2.8显影（Develop） (20) 2.9一些常见且有效的技术 (22) 2.10采用先进的光刻技术 (28) 二、一个优化的工艺组合方案的各参数的确定 (31) 1 掩膜版和照明窗口的设计 (31) 仿真1 (33) 仿真2 (35) 仿真3 (36) 仿真4 (37) 仿真5 (39) 仿真6 (40) 结论 (41)
2 数值孔径 (42) 3光照波长 (42) 仿真1： (42) 仿真2： (43) 仿真3： (44) 仿真4： (45) 结论 (46) 4 照明系统与光轴的角度和离轴照明技术的结合使用 (46) 仿真1： (47) 仿真2： (47) 仿真3： (48) 仿真4： (49) 仿真5： (49) 结论： (50) 5 光刻胶的厚度、光照强度和曝光剂量 (50) 仿真1 (50) 仿真2 (51) 仿真3 (52) 仿真4 (52) 仿真5 (53) 仿真6 (54) 仿真7 (54) 仿真8 (55) 仿真9 (56) 仿真10 (56) 结论 (57) 6 耀斑数 (57) 仿真1 (58) 仿真2 (58) 仿真3 (59) 结论 (60) 7 损伤因子 (60) 仿真1 (60) 仿真2 (61) 仿真3 (63) 结论 (64) 8反射的次数和POWER MIN (64) 仿真1 (64)