JP5960006B2 - 試料解析装置、試料解析方法、試料解析プログラムおよび粒子飛跡解析装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料解析装置、試料解析方法、試料解析プログラムおよび粒子飛跡解析装置に関する。

顕微鏡、スキャナ、センサ等によって試料を観察・検査・解析等することが頻繁に行われている。例えば、フィルムの傷や塵を検出するフィルムスキャナが特許文献１、２に開示されている。

特許文献１には、光源の光が集光レンズ、フィルム、結像レンズの順に通過して焦点位置のＣＣＤに投影されるフィルムスキャナにおいて、集光レンズとフィルムとの間に拡散板が挿抜可能な構成が記載されている。このフィルムスキャナでは、拡散板が抜かれた場合にはフィルムに平行光（集平行光）が入射され、拡散板が挿入された場合にはフィルムに拡散光（集拡散光）が入射される。また、このフィルムスキャナは、ＣＣＤによって撮像された画像データを解析して、平行光の透過率が低く拡散光の透過率が高い部分を、フィルムの傷や塵がある部分として検出する。

また、特許文献２には、光軸上の第１光源部からの光が集光レンズで集光されて平行光がフィルムに入射すると共に、光軸からズレた位置の第２光源からの光が集光レンズで集光されて拡散光がフィルムに入射するフィルムスキャナが記載されている。

特開２００３−２３２７４６号公報 特開平１１−２１５３１９号公報

特許文献１、２に記載の技術は、フィルムに傷または塵のいずれかがあることを検出することはできるが、傷（フィルムの凹部）であるか塵（フィルムの凸部）であるかを判別できない。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、試料の凹部及び凸部を検出し、凹部であるか凸部であるかを判別することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る試料解析装置は、
可視光を出射する出射部と、
前記出射部によって出射された可視光の光軸上に配置され、可視光が透過する試料を支持する支持部と、
光学系を有し、前記支持部に支持された試料の画像を撮像する撮像部と、
前記光学系の焦点位置を、可視光の光軸に沿って、試料の前記撮像部側の表面である撮像表面の基準位置よりも前記出射部に近い接近位置と、前記基準位置よりも前記出射部から離れた離隔位置と、の間で移動させる焦点移動部と、
前記焦点移動部が前記焦点位置を前記接近位置に移動させて前記撮像部が前記接近位置で撮像した前記試料の画像である接近画像の輝度値が予め設定された周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記焦点移動部が前記焦点位置を前記離隔位置に移動させて前記撮像部が前記離隔位置で撮像した前記試料の画像である離隔画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面から凹んだ凹部として検出する凹検出手段と、
前記離隔画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記接近画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面から突出した凸部として検出する凸検出手段と、
を備えることを特徴とする。

なお、上述の試料解析装置において、
前記接近画像の各画素の輝度値から前記離隔画像の対応する各画素の輝度値を減算した接近離隔差分画像と、前記離隔画像の各画素の輝度値から前記接近画像の対応する各画素の輝度値を減算した離隔接近差分画像と、を取得する差分取得手段と、
画像から輝度値が前記周辺部分とは異なる部分である閉領域を抽出する閉領域抽出手段と、
をさらに備え、
前記閉領域抽出手段は、前記焦点移動部が前記焦点位置を前記光軸に沿って前記基準位置から予め設定された測定距離だけ移動した測定位置に移動させて前記撮像部が前記測定位置で撮像した前記試料の画像としての測定画像内の閉領域と、前記接近離隔差分画像内の輝度値が正の値となる閉領域と、前記離隔接近差分画像内の輝度値が正の値となる閉領域と、を抽出し、
前記凹検出手段は、前記測定画像内の閉領域のうち、前記接近離隔差分画像内の輝度値が正の値となる閉領域の位置に配置されたものを、前記凹部として検出し、
前記凸検出手段は、前記測定画像内の閉領域のうち、前記離隔接近差分画像内の輝度値が正の値となる閉領域の位置に配置されたものを、前記凸部として検出する
ようにしてもよい。

なお、上述の試料解析装置において、
前記閉領域抽出手段は、前記測定画像から輝度値が他の部分とは異なる部分を囲む境界として、内側境界と、前記内側境界を囲む外側境界と、を抽出した場合に、各境界の領域内の平均輝度値が最も低い領域の境界を前記測定画像内の閉領域の境界とする
ようにしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る試料解析方法は、
可視光が光軸上に配置された試料を透過する場合に、光学系を有する撮像部によって試料の画像を撮像する撮像工程と、
前記光学系の焦点位置を、可視光の光軸に沿って、試料の前記撮像部側の表面である撮像表面の基準位置よりも光源に近い接近位置と、前記基準位置よりも光源から離れた離隔位置と、の間で焦点移動部を介して移動させる焦点移動工程と、
前記焦点移動部が前記焦点位置を前記接近位置に移動させて前記撮像部が前記接近位置で撮像した前記試料の画像である接近画像の輝度値が予め設定された周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記焦点移動部が前記焦点位置を前記離隔位置に移動させて前記撮像部が前記離隔位置で撮像した前記試料の画像である離隔画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面から凹んだ凹部として検出する凹検出工程と、
前記離隔画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記接近画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面から突出した凸部として検出する凸検出工程と、
を備えることを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る試料解析プログラムは、
コンピュータを、
可視光が光軸上に配置された試料を透過する場合に、光学系を有する撮像部によって試料の画像を撮像する撮像手段、
前記光学系の焦点位置を、可視光の光軸に沿って、試料の前記撮像部側の表面である撮像表面の基準位置よりも光源に近い接近位置と、前記基準位置よりも光源から離れた離隔位置と、の間で移動させる焦点移動手段、
前記焦点移動手段が前記焦点位置を前記接近位置に移動させて前記撮像部が前記接近位置で撮像した前記試料の画像である接近画像の輝度値が予め設定された周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記焦点移動手段が前記焦点位置を前記離隔位置に移動させて前記撮像部が前記離隔位置で撮像した前記試料の画像である離隔画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面から凹んだ凹部として検出する凹検出手段、
前記離隔画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記接近画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面から突出した凸部として検出する凸検出手段、
として機能させることを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る粒子飛跡解析装置は、
可視光を出射する出射部と、
前記出射部によって出射された可視光の光軸上に配置され、可視光が透過する飛跡検出用固体を支持する支持部と、
光学系を有し、前記支持部に支持された試料としての飛跡検出用固体の画像を撮像する撮像部と、
前記光学系の焦点位置を、可視光の光軸に沿って、飛跡検出用固体の前記撮像部側の表面である撮像表面の基準位置よりも前記出射部に近い接近位置と、前記基準位置よりも前記出射部から離れた離隔位置と、の間で移動させる焦点移動部と、
前記焦点移動部が前記焦点位置を前記離隔位置に移動させて前記撮像部が前記離隔位置で撮像した前記飛跡検出用固体の画像である離隔画像の輝度値が予め設定された周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記焦点移動部が前記焦点位置を前記接近位置に移動させて前記撮像部が前記接近位置で撮像した前記飛跡検出用固体の画像である接近画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面に付着して前記撮像表面から突出した異物として前記飛跡検出用固体の画像から除去する異物除去手段と、
前記接近画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記離隔画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面から凹んで形成された粒子の飛跡として前記飛跡検出用固体の画像から抽出する飛跡抽出手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、試料の凹部及び凸部を検出し、凹部であるか凸部であるかを判別することができる。

本実施形態に係る試料解析装置の正面図である。 顕微鏡部の側面図である。 顕微鏡の視野とイメージセンサの撮像領域と２次元ＣＣＤの撮像領域との関係を示す図である。 Ｚ軸制御部の構成例を示す図である。 試料解析装置の機能ブロック図である。 （Ａ）は対物レンズの焦点位置が離隔位置に移動した状態を示す図、（Ｂ）は対物レンズの焦点位置が測定位置に移動した状態を示す図、（Ｃ）は対物レンズの焦点位置が接近位置に移動した状態を示す図、（Ｄ）は離隔画像を示す図、（Ｅ）は測定画像を示す図、（Ｆ）は接近画像を示す図、（Ｇ）は接近離隔差分画像を示す図、（Ｈ）は離隔接近差分画像を示す図である。 多重の境界を有する目標物の説明図である。 （Ａ）は接近離隔差分画像内の飛跡との合致度の高い目標物を抽出した状態を示す図、（Ｂ）は離隔接近差分画像内の異物との合致度の高い目標物を抽出した状態を示す図、（Ｃ）は焦点位置が測定位置に移動した状態で撮像された図である。 （Ａ）は図６（Ａ）の状態で撮像表面に異物が付着している状態を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の状態で撮像された離隔画像を示す図、（Ｃ）は図６（Ａ）の状態で撮像表面に粒子の飛跡が形成されている状態を示す図、（Ｄ）は（Ｃ）の状態で撮像された離隔画像を示す図、（Ｅ）は図６（Ｃ）の状態で撮像表面に異物が付着している状態を示す図、（Ｆ）は（Ｅ）の状態で撮像された接近画像を示す図、（Ｇ）は図６（Ｃ）の状態で撮像表面に粒子の飛跡が形成されている状態を示す図、（Ｈ）は（Ｇ）の状態で撮像された接近画像を示す図である。 試料解析処理のフローチャートである。 測定画像の目標物抽出処理のフローチャートである。 各差分画像の目標物抽出処理のフローチャートである。 飛跡抽出処理のフローチャートである。 ２値化処理された測定画像を示す図である。 制御コンピュータのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

以下、図１〜図１５を参照しつつ、本発明の実施形態に係る試料解析装置（粒子飛跡解析装置）１００を説明する。

試料解析装置１００は、図１に示すように、顕微鏡部１１０と制御コンピュータ１５０とから構成されている。

顕微鏡部１１０は、図２に示すように、試料１を移動させる移動部２と、試料１の像を拡大する顕微鏡３と、顕微鏡３により拡大された試料の像を撮像するイメージセンサ４と、を備える。移動部２と顕微鏡３とは、Ｌ字型の架台７によって、それぞれ支持されている。

試料１は、飛跡検出用固体によって構成されている。飛跡検出用固体とは、有機系プラスチックからなるプレートであって、この飛跡検出用固体を放射線が通過すると、高分子結合が損傷を受ける。そしてこの損傷部分を所定の溶液でエッチングすると、微小なエッチピットと呼ばれる凹部が生じる。これが放射線の飛跡である。このエッチピットは、放射線の入射量や入射方向によって形状（真円、楕円）、直径、深さが異なるため、試料１に生じたエッチピットの数や形状を顕微鏡で検査、集計することにより、入射量や、入射方向等の放射線に関する情報を取得することができる。

試料１は、必ずしもクリーンな環境で取り扱われているわけではないため、その表面には異物としての塵埃が付着してしまう場合がある。このような試料１の像を撮像した場合は、撮像された画像についてエッチピット（傷、フィルムの凹部）であるか塵埃（塵、埃、フィルムの凸部）であるかを判別する必要がある。

移動部２は、架台７の水平部（ＸＹ平面上）に設置されており、試料１を、左右及び前後方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に水平移動させるＸ−Ｙステージ２１を備える。Ｘ−Ｙステージ２１は、後述する図５に示すＸ軸モータ１３１とＹ軸モータ１３２により駆動される。Ｘ軸モータ１３１及びＹ軸モータ１３２は、制御コンピュータ１５０によって制御され、所定の位置に試料１を移動させる。

Ｘ−Ｙステージ２１の上には、試料台（支持部）２２が配置されている。試料台２２上には、試料１が支持され、Ｘ−Ｙステージ２１の動きに合わせて試料１も移動する。試料台２２の下には、コンデンサレンズ２３が配置されている。また、Ｘ−Ｙステージ２１の近傍にはエンコーダ２４が配置されている。エンコーダ２４はＸエンコーダ２４ＸとＹエンコーダ２４Ｙとを備えており、Ｘ−Ｙステージ２１のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量に対応するパルスを制御コンピュータ１５０に供給する。
また、イメージセンサ４によって取得したエリア画像のＸ軸方向やＹ軸方向の位置補正（ずれ補正）は、Ｘエンコーダ２４ＸやＹエンコーダ２４Ｙの出力に基づいて行われる。

顕微鏡３は、光学顕微鏡から構成されており、対物レンズ（光学系）３１と、試料１を照射する照明部３２と、制御用撮像ユニット３３と、鏡筒３４と、目視観察用の接眼レンズ３５と、Ｚ軸制御部（焦点移動部）３６と、から構成される。

対物レンズ３１は、例えば、１０倍及び２０倍のレンズから構成され、レボルバ３７によって、切り替え可能に構成されている。

照明部３２は、落射照明部３２ａと、透過照明部３２ｂと、から構成される。
落射照明部３２ａは、内蔵する光源からの光を、顕微鏡３の光軸に沿うよう屈曲させて試料１に照射し、試料１からの反射光が対物レンズ３１を通過する。
透過照明部３２ｂは、架台７の水平部の内部、かつ、試料台２２の下方側に設けられ、内蔵する光源の光や、光ファイバ８から導入された外部光源からの光を、試料１の下方から照射する。
なお、本実施形態では、透過照明部３２ｂから照射された光は、コンデンサレンズ２３によって集光されて平行光（集平行光）として試料１に照射（出射）されるため、試料１からの平行光の透過光が対物レンズ３１を通過する。
透過照明部３２ｂおよびコンデンサレンズ２３により出射部４１が構成されている（図２及び後述する図９参照）。

鏡筒３４は、目視観察用の接眼レンズ３５と、イメージセンサ４とを支持する。
鏡筒３４の側部は、Ｚ軸制御部３６を介して、Ｌ字型の架台７の直立部分に取り付けられている。

Ｚ軸制御部３６は、顕微鏡３の位置を上下方向（Ｚ軸方向、光軸）に調整する（移動する）。Ｚ軸制御部３６は、架台７に固定されたスライド板３６ａと鏡筒３４に固定されたスライド板３６ｂと、Ｚ軸モータ３６１とを備える。

図４に示すように、スライド板３６ａ、３６ｂの一方には、Ｚ軸モータ３６１と、Ｚ軸モータ３６１の回転軸３６２に固定されたピニオンギア３６３と、回転軸３６２と共軸に構成された操作つまみ３６４とを備える。また、スライド板３６ａと３６ｂとの他方には、ラック３６５が形成されており、ラック３６５にピニオンギア３６３が係合して、ラックアンドピニオン機構を構成している。Ｚ軸モータ３６１の回転駆動及び操作つまみ３６４の回転駆動により、ピニオンギア３６３が回転し、ラック３６５を駆動する。このため、架台７に固定されているスライド板３６ａに対してスライド板３６ｂが上下方向にスライドして、鏡筒３４が上下（Ｚ軸方向）に移動する。

目視観察用の接眼レンズ３５は、対物レンズ３１からの光軸をプリズムで傾けて、目視観察が容易になるようにしている。

イメージセンサ４はケースに収納されており、このケースは、鏡筒３４の先端に着脱可能に装着される。装着部は、例えば、Ｃマウントや、Ｆマウントを採用する。
イメージセンサ４は、ＣＣＤ素子をＸＹ平面上に並べて構成されている。

イメージセンサ４は、図３に示すように、移動部２によってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する試料１を、撮像範囲であるエリアＥ毎に順次撮像し（タイリングし）、連結コードを介して、各々のエリアＥの画像データを制御コンピュータ１５０に伝達する。即ち、イメージセンサ４は、試料１に対して相対運動を行って、顕微鏡３により拡大された試料１の像を走査（スキャン）し、対応する画像データを制御コンピュータ１５０に供給する。

制御コンピュータ１５０は、コンピュータ装置から構成されている。
制御コンピュータ１５０は、図１に示すように、演算処理部５１、表示部５２、画像記録装置５３、を備える。
演算処理部５１は、例えば、試料１の撮像領域の設定、移動部２のＸ軸方向及びＹ軸方向への移動と位置制御、オートフォーカスのためのＺ軸方向の調整、イメージセンサ４への撮像実行指示、イメージセンサ４からのエリア画像データの取り込み、エリア画像データから撮像領域の全体画像を作成する処理などを行う。

図５に演算処理部５１を中心とした回路ブロック図を示す。
図５に示すように、演算処理部５１には、移動部２、Ｚ軸制御部３６、撮像部１２３、画像ＲＡＭ１２４、画像記録装置５３、データ通信部１２５などが接続されている。

移動部２は、Ｘ軸駆動部１２１、Ｙ軸駆動部１２２、Ｘ軸エンコーダ２４Ｘ，Ｙ軸エンコーダ２４Ｙ、を備える。
Ｘ軸駆動部１２１は、演算処理部５１の制御に従ってＸ軸モータ１３１を駆動して、Ｘ−Ｙステージ２１をＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸駆動部１２２は、演算処理部５１の制御下に、Ｙ軸モータ１３２を駆動して、Ｘ−Ｙステージ２１をＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動する。

Ｘ軸エンコーダ２４Ｘは、リニアエンコーダ等から構成され、Ｘ−Ｙステージ２１がＸ軸方向に動くと、その向きと移動距離に応じたパルス列を出力する。演算処理部５１は、パルス数及び位相等を判別することにより、Ｘ−Ｙステージ２１のＸ軸方向の移動方向と移動距離とを判別する。

Ｙ軸エンコーダ２４Ｙは、リニアエンコーダ等から構成され、Ｘ−Ｙステージ２１がＹ軸方向に動くと、その向きと移動距離に応じたパルス列を出力する。演算処理部５１は、パルス数及び位相等を判別することにより、Ｘ−Ｙステージ２１のＹ軸方向の移動方向と移動距離とを判別する。

Ｚ軸制御部３６は、前述のＺ軸モータ３６１と、Ｚ軸駆動部３６６及びＺ軸エンコーダ３６７とから構成される。Ｚ軸駆動部３６６は、演算処理部５１の制御下に、Ｚ軸モータ３６１を駆動して、顕微鏡３をＺ軸方向（上下方向）に移動する。Ｚ軸エンコーダ３６７は、リニアエンコーダ等から構成され、顕微鏡３がＺ軸方向に動くと、その向きと移動距離に応じたパルス列を出力する。演算処理部５１は、パルス数及び位相等を判別することにより、顕微鏡３の移動方向と移動距離とを判別する。

Ｚ軸制御部３６は、例えばイメージセンサ４によって取得された画像のコントラストを検出することによるオートフォーカス処理によって撮像部１２３の対物レンズ３１の焦点位置を試料１上面である撮像表面（試料表面、撮像対象面）に移動させることができる。なお、本願では、この位置を基準位置と呼ぶこととする。また、Ｚ軸制御部３６は、演算処理部５１の出力信号に基づいて、基準位置よりも予め設定された離隔距離だけ上方に離れた図６（Ａ）に示す離隔位置と、基準位置から予め設定された測定距離だけ移動した図６（Ｂ）に示す測定位置と、基準位置よりも予め設定された接近距離だけ下方に接近する図６（Ｃ）に示す接近位置と、の間で移動させることができる。なお、本実施形態では、測定位置として、接近位置よりも試料１の撮像表面から凹んだ部分にピントが合った位置（鮮鋭度の高い焦点位置、ジャストフォーカスの位置）が設定される。また、本実施形態では、離隔位置や接近位置については、試料１の厚さや、想定される粒子の飛跡の深さ、異物の大きさに基づいて設定される。

撮像部１２３は、対物レンズ３１、イメージセンサ４等を備え、演算処理部５１の出力信号に基づいて、対物レンズ３１の焦点位置が異なる位置に移動した状態で撮像された複数の試料１の画像を撮像して演算処理部５１に供給する。具体的には、撮像部１２３は、焦点位置が離隔位置に移動した状態で撮像された図６（Ｄ）に示す離隔画像（Far画像）２０１と、焦点位置が測定位置に移動した状態で撮像された図６（Ｅ）に示す測定画像（Msr：Measure画像）２０２と、焦点位置が接近位置に移動した状態で撮像された図６（Ｆ）に示す接近画像（Near画像）２０３と、を撮像して演算処理部５１に供給する。

画像ＲＡＭ１２４は、演算処理部５１のワークエリアとして機能する。

画像記録装置５３は、大容量記憶装置等から構成され、撮像した画像を記録する。
データ通信部１２５は、外部装置との間で様々な通信を行う。

演算処理部５１は、差分取得部５１１と、目標物抽出部５１２と、異物除去部５１３と、飛跡抽出部５１４とを備える。

差分取得部５１１は、接近画像２０３の各画素の輝度値から離隔画像２０１の各画素の輝度値を減算した値を対応する輝度値とする接近離隔差分画像（Near-Far画像、凹検出用の差分画像、図６（Ｇ）参照）２０４を取得する。また、差分取得部５１１は、離隔画像２０１の各画素の輝度値から接近画像２０３の対応する各画素の輝度値を減算した値を対応する輝度値とする離隔接近差分画像（Far-Near画像、凸検出用の差分画像、図６（Ｈ）参照）２０５を取得する。本実施形態の差分取得部５１１は、各差分画像２０４、２０５を取得する前に、接近画像２０３及び離隔画像２０１にスムージング処理を実行して画像内の輪郭線を滑らかにしている。
なお、図６（Ｇ）及び図６（Ｈ）に示す各差分画像２０４、２０５は、理解を容易にするため、輝度値が正の値（正情報）を有する部分のみを黒色とは異なる色で表示している。

目標物抽出部（閉領域抽出部）５１２は、各画像から輝度値が他の部分とは異なる部分（他の部分よりも白い部分または黒い部分）である目標物（Obj ：Object、閉領域）を抽出する。目標物抽出部５１２は、図６（Ｂ）に示す測定画像２０２内の目標物と、図６（Ｇ）に示す接近離隔差分画像２０４内の正情報の目標物と、図６（Ｈ）に示す離隔接近差分画像２０５内の正情報の目標物と、を抽出する。

測定画像２０２内の目標物を抽出する場合、まず、目標物抽出部５１２は、測定画像２０２にスムージング処理を実行し、測定画像２０２から輝度値が他の部分とは異なる部分を囲む境界（エッジ）を明確にする。次に、目標物抽出部５１２は、測定画像２０２内の境界を抽出する境界抽出処理（エッジ抽出処理）を実行し、ピクセル単位でつながっている境界を１つずつラベリングする。ところで、同じ目標物を異なる測定位置撮影した画像において、光の屈折の関係で、ある焦点位置ではひとつの境界しか生じないのに、それと異なる焦点位置では多重の境界（多重円）が生じる場合がある。あるいは同じ目標物に対して、全ての焦点位置で多重の境界が生じる場合がある。目標物抽出部５１２は、内側の境界（内側境界）を囲む外側の境界（外側境界）が存在する場合、すなわち、多重の境界（多重円）を有する目標物が抽出された場合に、不要な境界を除去する境界除去処理を実行する。具体的には、各境界のうち、境界の内部の平均輝度値（輝度値の平均値）を計測し、楕円内の平均輝度値が最も低い楕円を測定画像２０２内の目標物として抽出し、残りの内側の境界を除去する。

例えば、図７に示す測定画像２０２内の目標物２０２ａは、図７の破線に示すように、外側の境界２０２ｂと、中間の境界２０２ｃと、内側の境界２０２ｄとを有する。そこで、目標物抽出部５１２は、まず、境界２０２ｂ内の領域と、境界２０２ｃ内の領域と、境界２０２ｄ内の領域の平均輝度値を算出する。このとき、平均輝度値は境界より内側の領域の全てが対象となる。具体的には、境界２０２ｃ内の領域の平均輝度値を求める場合には、境界２０２ｄ内の領域の輝度値も合わせて領域２０２ｃ内の領域の平均輝度値が算出される。目標物２０２ａの場合、中間の境界２０２ｃ内の領域の平均輝度値が最も低くなるため、目標物２０２ａの境界は中間の境界２０２ｃとなり、残りの境界２０２ｂ、２０２ｄは除去される。
なお、仮に、中間の境界２０２ｃのエッジ強度と、内側の境界２０２ｄのエッジ強度とが同じ値であった場合でも、外側にある中間の境界２０２ｃのエッジ強度が目標物２０２ａの境界となり、内側の境界２０２ｄは除去される。

また、各差分画像２０４、２０５内の正情報の目標物を抽出する場合、まず、目標物抽出部５１２は、測定画像２０２内の各ピクセルの光量が予め設定された閾値を超えるか否かで各ピクセルの輝度値を白色の値と黒色の値とに２値化する２値化抽出処理を実行し、ピクセル単位でつながっている白色のピクセルの集合を１つずつラベリングする。なお、本実施形態では、異物を除去しつつ粒子の飛跡を抽出する目的であるため、次に、目標物排出部５１２は、特開２００５−２９３２９９号公報に記載されている楕円フィッティングという手法を用いて、ラベリングされたピクセルの集合のうち、飛跡や異物とは考えられないものを目標物から排除する。

具体的には、目標物抽出部５１２は、境界を示す各ピクセル座標を基に近似楕円を作成し、次に境界を示すピクセル座標付近に存在する近似楕円の外周（境界）までの最短距離を測定する。そして、例えば、この距離が予め設定された閾値内にある場合は有効なピクセルと判定し、次に、有効と判定されたピクセルの数が所定の閾値以上に達した場合には、飛跡や異物との合致度が高いと判定し、目標物として抽出する。また、有効と判定されたピクセルの数が所定の閾値に達せず、合致度が低いと判定した場合は目標物から排除する。

例えば、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す各差分画像２０４ａ、２０５ａに２値化処理を実行した場合、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）の実線に示す部分は、合致度が閾値を超えて目標物として抽出され、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）の点線に示す部分は、合致度が閾値以下となり除外される。
また、本実施形態では、抽出された各差分画像２０４、２０５内の正情報の目標物の重心座標を取得して、各差分画像２０４、２０５内の正情報の目標物の抽出処理を終了する。

異物除去部５１３は、撮像表面に付着した異物を測定画像２０２から除去する。異物除去部５１３は、凸検出部５１３ａを有する。

ここで、撮像表面に図９（Ａ）及び図９（Ｅ）に示す異物１ａが付着している場合、図９（Ａ）及び図９（Ｅ）の実線に示すように、異物１ａに照射される平行光が屈折等して、焦点が撮像表面の上方に形成される。すなわち、異物１ａが凸レンズのように機能する。
このため、対物レンズ３１の焦点位置が離隔位置に移動した場合、図９（Ａ）の破線に示すように、対物レンズ３１の焦点位置と異物１ａに対応する部分の透過光の焦点位置とが近く光量が多くなるため、撮像される図９（Ｂ）に示す離隔画像２０１ａは、異物１ａに対応する部分２０１ｂの輝度値が周辺部分の輝度値よりも大きくなる（白色に近くなる）。
また、対物レンズ３１の焦点位置が接近位置に移動した場合、図９（Ｅ）の破線に示すように、対物レンズ３１の焦点位置と異物１ａに対応する部分の透過光の焦点位置とが遠く光量が少なくなるため、撮像される図９（Ｆ）に示す接近画像２０３ａは、異物１ａに対応する部分２０３ｂの輝度値が周辺部分の輝度値よりも小さくなる（黒色に近くなる）。

この結果、離隔画像２０１ａの輝度値が周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、接近画像２０３ａの輝度値が周辺部分の輝度値よりも小さい部分２０１ｂ、２０３ｂを、撮像表面に付着した異物１ａとみなして除去することができる。よって、異物除去部５１３は、後述する凸検出部５１３ａによって撮像表面から突出した凸部を検出し、検出された凸部を異物１ａとして除去する。

凸検出部５１３ａは、離隔画像２０１の輝度値が周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、接近画像２０３の輝度値が周辺部分の輝度値よりも小さい部分２０１ｂ、２０３ｂを、撮像表面から突出した凸部として検出する。
例えば、図６（Ｈ）及び図８（Ｂ）に示す離隔接近差分画像２０５、２０５ａであれば、離隔接近差分画像２０５、２０５ａ内で正情報が得られた目標物（除去Obj）は、全て凸部として検出される。

飛跡抽出部５１４は、撮像表面から凹んで形成された粒子の飛跡を抽出する。飛跡抽出部５１４は、凹検出部５１４ａと、非抽出対象除去部５１４ｂとを有する。

ここで、撮像表面に図９（Ｃ）及び図９（Ｇ）に示す粒子の飛跡１ｂが形成されている場合、図９（Ｃ）及び図９（Ｇ）の実線に示すように、粒子の飛跡１ｂに照射される平行光が屈折・散乱等して、焦点が撮像表面の下方に形成される。すなわち、粒子の飛跡１ｂが凹レンズのように機能する。
このため、対物レンズ３１の焦点位置が離隔位置に移動した場合、図９（Ｃ）の破線に示すように、対物レンズ３１の焦点位置と粒子の飛跡１ｂに対応する部分の透過光の焦点位置とが遠く光量が少ないため、撮像される図９（Ｄ）に示す離隔画像２０１ｃは、粒子の飛跡１ｂに対応する部分２０１ｄの輝度値が周辺部分の輝度値よりも小さくなる。また、対物レンズ３１の焦点位置が接近位置に移動した場合、図９（Ｇ）の破線に示すように、対物レンズ３１の焦点位置と粒子の飛跡１ｂに対応する部分の透過光の焦点位置とが近く光量が多いため、撮像される図９（Ｈ）に示す接近画像２０３ｃは、粒子の飛跡１ｂに対応する部分２０３ｄの輝度値が周辺部分の輝度値よりも大きくなる。よって、撮像表面に粒子の飛跡１ｂが形成されている場合は、撮像表面に異物１ａが付着している場合とは対応する部分の明暗が逆転した画像が得られる（白黒反転した画像が得られる）。

この結果、接近画像２０３ｃの輝度値が周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、離隔画像２０１ｃの輝度値が周辺部分の輝度値よりも小さい部分２０３ｄ、２０１ｄを、撮像表面から凹んだ粒子の飛跡１ｂとみなして抽出することができる。よって、飛跡抽出部５１４は、後述する凹検出部５１４ａによって撮像表面から凹んだ凹部を検出し、検出された凹部を粒子の飛跡１ｂとして抽出する。また、本実施形態では、粒子の飛跡１ｂを抽出する目的であるため、飛跡抽出部５１４は、後述する非抽出対象除去部５１４ｂによって粒子の飛跡１ｂとは異なる測定画像２０２内の目標物を境界の長さ（エッジ長）や面積等に基づいて判別して抽出対象から除去する。

凹検出部５１４ａは、接近画像２０３ｃの輝度値が周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、離隔画像２０１ｃの輝度値が周辺部分の輝度値よりも小さい部分２０３ｄ、２０１ｄを、撮像表面から凹んだ凹部として検出する。
例えば、図６（Ｇ）及び図８（Ａ）に示す接近離隔差分画像２０４、２０４ａであれば、接近離隔差分画像２０４、２０４ａ内で正情報が得られた目標物（抽出Obj）は、全て凹部として検出される。

非抽出対象除去部５１４ｂは、測定画像２０２内の目標物のうち、粒子の飛跡１ｂとは異なるものを非抽出対象として除去する。非抽出対象除去部５１４ｂは、測定画像２０２内の目標物のうち、境界の長さが予め設定された境界用閾値ＬＬよりも短いものを除去する。また、非抽出対象除去部５１４ｂは、測定画像２０２内の目標物のうち、面積が予め設定された面積用最小値ＳＬよりも小さいものと、予め設定された面積用最大値ＳＨよりも大きいものとを除去する。なお、本実施形態では、境界から抽出した所定数のピクセルを用いて目標物の輪郭に近似する楕円を求める楕円フィッティング処理で求めた楕円の面積を求めることにより、測定画像２０２内の目標物の面積を求める。
さらに、非抽出対象除去部５１４ｂは、測定画像２０２内の目標物のうち、求めた楕円の短径を長径で除算した値が予め設定された楕円用閾値Ｄより小さいものを除外する。

なお、本実施形態の飛跡抽出部５１４は、抽出する粒子の飛跡の抽出漏れを防止（数え漏れを防止）するため、測定画像２０２において所定のサイズよりも大きい飛跡は、各差分画像２０４、２０５と照合することなく無条件で抽出する。具体的には、飛跡抽出部５１４は、面積が面積用最小値ＳＬ以上面積用最大値ＳＨ以下となる測定画像２０２内の目標物のうち、予め設定された面積用閾値ＳＥよりも大きいものを、接近離隔差分画像２０４の正情報の目標物と照合することなく粒子の飛跡として抽出する（無条件で抽出する）。

また、本実施形態の飛跡抽出部５１４は、測定画像２０２内の目標物の重心座標を求め、求められた重心座標と接近離隔差分画像２０４の正情報の目標物の重心座標との間の距離を求め、この値を飛跡用の距離として記憶する。次に、今度は、測定画像２０２内の求められた重心座標と離隔接近差分画像２０５の正情報の目標物の重心座標との間の距離を求め、この値を異物用の距離として記憶する。そして、飛跡抽出部５１４は、求めた飛跡用の距離に予め設定された重心用閾値ＧＤよりも短いものがあり、且つ、求めた異物用の距離が全て重心用閾値ＧＤ以上であれば、測定画像２０２内の目標物を粒子の飛跡として抽出する。なお、重心用閾値ＧＤは求められた全ての飛跡用の距離のいずれよりも大きいが、求められた全ての異物用の距離のいずれよりも小さい値が設定される。

例えば、測定画像である図８（Ｃ）の１２０２ａが目標物である場合について説明する。まず、飛跡抽出部５１４は、１２０２ａの重心座標ＣＯＤ１２０２ａを求める。次に接近離隔差分画像である図８（Ａ）の正情報の目標物の重心座標として、例えば１２０２ｂの重心座標ＣＯＤ１２０２ｂを求め、ＣＯＤ１２０２ｂとＣＯＤ１２０２ａとの間の距離を求め、これを飛跡用距離ＧＤ１とする。次に飛跡抽出部５１４は、離隔接近差分画像である図８（Ｂ）の正情報の目標物の重心座標として、例えば１２０２ｃの重心座標ＣＯＤ１２０２ｃを求め、ＣＯＤ１２０２ｂとＣＯＤ１２０２ｃとの間の距離を求め、これを異物用距離ＧＤ２とする。

この場合、目標物１２０２ａの重心座標ＣＯＤ１２０２ａと目標物１２０２ｂの重心座標１２０２ｂとは、測定誤差が無ければ合致しているため、このときの飛跡用距離ＧＤ１は非常に小さく、重心用閾値ＧＤ以下となる。したがって接近離隔差分画像の中に重心用閾値ＧＤ以下のものが存在していると判定される。

これに対して、図８（Ｂ）では目標物１２０２ａに相当する目標物は対象外として除外されており、最も近い目標物は、１２０２ｃとなる。このときの異物用距離ＧＤ２は飛跡用距離ＧＤ１よりも大きく、重心用閾値ＧＤよりも大きな値となるので、離隔接近差分画像の中には重心座標ＧＤ以下のものは存在しないと判定される。

飛跡抽出部５１４は、目標物１２０２ａについては、求めた飛跡用の距離に予め設定された重心用閾値ＧＤよりも短いものがあり、且つ、求めた異物用の距離が全て重心用閾値ＧＤ以上であると判定し、目標物１２０２ａを粒子の飛跡として抽出する。

例えば、図８（Ｃ）に示す測定画像２０２ｅでは、図８（Ｃ）の実線に示す部分は、粒子の飛跡として抽出され、図８（Ｃ）の点線に示す部分は、異物等として除外される。なお、測定画像２０２ｅの中央部の点線で示す除外部分２０２ｆは、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、凹部としても凸部としても検出されており、飛跡用の距離と異物用の距離とが共に重心用閾値ＧＤより小さいため除外されている。

次に、図１０〜図１３を参照して、本実施の形態の試料解析装置１００の動作を説明する。
図１０に示すように、試料解析処理は、試料１が試料台２２上面に支持され、試料１の測定領域が設定されることにより開始する。まず、演算処理部５１は、移動部２を介して試料１における最初に測定を始めるエリアにＸ−Ｙステージ２１を移動する（ステップＳ１０１）。次に、演算処理部５１は、オートフォーカス処理によって撮像表面を検出し、Ｚ軸制御部３６を介して対物レンズ３１の焦点位置を基準位置に移動させる（ステップＳ１０２）。次に、演算処理部５１は、Ｚ軸制御部３６を介して対物レンズ３１の焦点位置を離隔位置に移動させ、撮像部１２３によって離隔画像２０１を撮像する（ステップＳ１０３）。次に、演算処理部５１は、Ｚ軸制御部３６を介して対物レンズ３１の焦点位置を測定位置に移動させ、撮像部１２３によって測定画像２０２を撮像する（ステップＳ１０４）。次に、演算処理部５１は、Ｚ軸制御部３６を介して対物レンズ３１の焦点位置を接近位置に移動させ、撮像部１２３によって接近画像２０３を撮像する（ステップＳ１０５）。

次に、演算処理部５１は、後述する図１１に示す測定画像の目標物抽出処理と（ステップＳ１０６）、後述する図１２に示す各差分画像の目標物抽出処理と（ステップＳ１０７）、後述する図１３に示す飛跡抽出処理とを実行する（ステップＳ１０８）。次に、演算処理部５１は、全てのエリアを撮像したか否かを判別し（ステップＳ１０９）、撮像していない場合には（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、移動部２を介して次のエリアにＸ−Ｙステージ２１を移動し（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０２〜Ｓ１０８の処理を繰り返す。そして、演算処理部５１は、全てのエリアを撮像している場合には（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、試料解析処理を終了する。

また、図１１に示す測定画像の目標物抽出処理において、まず、目標物抽出部５１２は、撮像された測定画像２０２に、スムージング処理（ステップＳ２０１）と、境界抽出処理とを実行し（ステップＳ２０２）、ピクセル単位でつながっている境界を１つずつラベリングする（ステップＳ２０３）。次に、目標物抽出部５１２は、ラベリングされた複数の境界が多重（多重円）となっているか否かを判別し（ステップＳ２０４）、多重となっている場合には、境界の領域内の平均輝度値が最も低い境界以外の境界を除去する（ステップＳ２０５）。そして、目標物抽出部５１２は、多重となる境界がない場合や、多重となる境界が全て除去された場合（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、測定画像の目標物抽出処理を終了する。

また、図１２に示す各差分画像の目標物抽出処理において、まず、差分取得部５１１は、離隔画像２０１及び接近画像２０３にそれぞれスムージング処理を実行した後に（ステップＳ３０１）、接近離隔差分画像２０４と離隔接近差分画像２０５とを取得する（ステップＳ３０２）。次に、目標物抽出部５１２は、各差分画像２０４、２０５の正情報の目標物を抽出してラベリングする（ステップＳ３０３）。次に、目標物抽出部５１２は、ラベリングされた目標物のうち、飛跡や異物との合致度が閾値以下の目標物を除去する（ステップＳ３０４）。そして、目標物抽出部５１２は、ラベリングされた残りの目標物の重心座標を取得し（ステップＳ３０５）、各差分画像の目標物抽出処理を終了する。

また、図１３に示す飛跡抽出処理において、まず、飛跡抽出部５１４は、ラベリングされた境界を有する測定画像２０２内の目標物を１つ選択する（ステップＳ４０１）。次に、非抽出対象除去部５１４ｂは、境界の長さが境界用閾値ＬＬよりも短いか否かを判別し（ステップＳ４０２）、短い場合には（ステップＳ４０２；Ｙｅｓ）、選択した目標物を異物として除去する（ステップＳ４１０）。また、非抽出対象除去部５１４ｂは、境界の長さが境界用閾値ＬＬ以上の場合には（ステップＳ４０２；Ｎｏ）、楕円フィッティング処理によって目的物に応じた楕円を求める（ステップＳ４０３）。次に、非抽出対象除去部５１４ｂは、楕円の面積が面積用最小値ＳＬより小さいか否かを判別し（ステップＳ４０４）、小さい場合には（ステップＳ４０４；Ｙｅｓ）、選択した目標物を異物として除去する（ステップＳ４１０）。

また、非抽出対象除去部５１４ｂは、楕円の面積が面積用最小値ＳＬ以上の場合には（ステップＳ４０４；Ｎｏ）、楕円の面積が面積用最大値ＳＨより大きいか否かを判別する（ステップＳ４０５）。非抽出対象除去部５１４ｂは、楕円の面積が面積用最大値ＳＨより大きい場合には（ステップＳ４０５；Ｙｅｓ）、選択した目標物を異物として除去し（ステップＳ４１０）、楕円の面積が面積用最大値ＳＨ以下の場合には（ステップＳ４０５；Ｎｏ）、楕円の短径を長径で除算した値が楕円用閾値Ｄより小さいか否かを判別する（ステップＳ４０６）。

非抽出対象除去部５１４ｂは、除算した値が楕円用閾値Ｄより小さい場合には（ステップＳ４０６；Ｙｅｓ）、選択した目標物を異物として除去する（ステップＳ４１０）。また、除算した値が楕円用閾値Ｄ以下の場合には（ステップＳ４０６；Ｎｏ）、飛跡抽出部５１４は、楕円の面積が面積用閾値ＳＥより大きいか否かを判別する（ステップＳ４０７）。
楕円の面積が面積用閾値ＳＥより大きい場合（ステップＳ４０７；Ｙｅｓ）、飛跡抽出部５１４は、選択された目標物を粒子の飛跡として抽出する（ステップＳ４１１）。また、楕円の面積が面積用閾値ＳＥ以下の場合（ステップＳ４０７；Ｎｏ）、飛跡抽出部５１４は、測定画像２０２内の目標物の重心座標とラベリングされた接近離隔差分画像２０４の正情報の目標物の重心座標との飛跡用の距離を求め、異物除去部５１３は、測定画像２０２内の目標物の重心座標とラベリングされた離隔接近差分画像２０５の正情報の目標物の重心座標との異物用の距離を求める（ステップＳ４０８）。

次に、飛跡抽出部５１４は、距離用閾値ＧＤよりも短い飛跡用の距離が有り、異物用の距離には無いか否かを判別する（ステップＳ４０９）。距離用閾値ＧＤよりも短い飛跡用の距離が無い場合や、距離用閾値ＧＤよりも短い異物用の距離が有る場合には（ステップＳ４０９；Ｎｏ）、異物除去部５１３は、選択した目標物を異物として除去する（ステップＳ４１０）。また、距離用閾値ＧＤよりも短い飛跡用の距離が有り、異物用の距離には無い場合には（ステップＳ４０９；Ｙｅｓ）、飛跡抽出部５１４は、選択された目標物を粒子の飛跡として抽出する（ステップＳ４１１）。次に、飛跡抽出部５１４は、測定画像２０２内の全ての目標物を選択済であるか否かを判別し（ステップＳ４１２）、選択済でない場合には（ステップＳ４１２；Ｎｏ）、ステップＳ４０１に戻り次の目的物を選択し、選択済である場合には（ステップＳ４１２；Ｙｅｓ）、飛跡抽出処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態の試料解析装置１００によれば、対物レンズ３１の焦点位置をＺ軸方向に移動させることにより、撮像表面から突出した凸部（凸レンズの機能を有する部分）と、撮像表面から凹んだ凹部（凹レンズの機能を有する部分）とをそれぞれ検出できる。この結果、本実施形態の試料解析装置１００は、飛跡検出用固体の解析の際に、撮像表面に付着した異物１ａを自動検出して除去することができ、撮像表面から凹んだ粒子の飛跡１ｂのみを抽出することができる。

また、本実施形態の試料解析装置１００では、コンデンサレンズ２３から平行光（集平行光）のみが試料１に出射して試料の解析を行っており、特許文献１、２のように集拡散光を試料１に出射する構成が不要となっている。この結果、本実施形態の試料解析装置１００は、集拡散光をフィルムに入射させるための構成（拡散板や第２光源部）を省略することができ、凸部や凹部を検出するための製造コストを低減できる。
また、本実施形態の試料解析装置１００では、離隔位置及び接近位置を調整して、凸部や凹部と、他の部分と、のコントラスト（例えば、輝度値の差分値）が大きくなるように設定でき、凸部（例えば、異物１ａ）や凹部（例えば、粒子の飛跡１ｂ）を精度良く検出できる。

特に、本実施形態の試料解析装置１００では、離隔画像２０１と接近画像２０３とから取得した各差分画像２０４、２０５の正情報の目的物を抽出しており、凸部や凹部（正情報の目標物）と、他の部分（目標物以外の黒色の部分）と、のコントラストがさらに大きくなっている。この結果、本実施形態の試料解析装置１００は、凸部（例えば、異物１ａ）や凹部（例えば、粒子の飛跡１ｂ）をさらに精度良く検出できる。
さらに、本実施形態の試料解析装置１００では、所謂ジャストフォーカスの測定画像２０２の目標物を抽出して、各差分画像２０４、２０５の正情報の目的物の位置に配置されたものを凸部や凹部として検出しており、凸部や凹部をさらに精度良く検出できる。

また、本実施形態の試料解析装置１００では、測定画像２０２内の目標物の境界が多重（多重円）になっている場合に、境界の領域内の平均輝度値が最も低い境界以外の境界を除去する。この結果、本実施形態の試料解析装置１００は、測定画像２０２内の同じ凸部や凹部を複数の凸部や凹部として重複して検出する誤検出を防止することができる。

さらに、本実施形態の試料解析装置１００では、円形の凹部として形成された粒子の飛跡１ｂを抽出するため、各差分画像２０４、２０５の正情報の目標物のうち飛跡や異物との合致度の低いものを除去したり、各閾値ＬＬ、ＳＬ、ＳＨ、Ｄを用いて粒子の飛跡１ｂとは異なるものを非抽出対象として除去したりする。この結果、本実施形態の試料解析装置１００は、測定画像２０２内の異物１ａ等を精度良く除去し、粒子の飛跡１ｂのみを精度良く抽出することができる。

なお、試料解析装置１００の制御コンピュータ１５０は、図１５に示すように、制御部１５１、主記憶部１５２、外部記憶部１５３、操作部１５４、表示部５２、入出力部１５６および送受信部１５７を備える。主記憶部１５２、外部記憶部１５３、操作部１５４、表示部５２、入出力部１５６および送受信部１５７はいずれも内部バス１６０を介して制御部１５１に接続されている。

制御部１５１はＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、外部記憶部１５３に記憶されている制御プログラム１５８に従って、試料解析装置１００の差分取得部５１１、目標物抽出部５１２、異物除去部５１３及び飛跡抽出部５１４の各処理を実行する。演算処理部５１は、制御部１５１によって構成される。

主記憶部１５２はＲＡＭ（Random-Access Memory）等から構成され、外部記憶部１５３に記憶されている制御プログラム１５８をロードし、制御部１５１の作業領域として用いられる。画像ＲＡＭ１２４は、主記憶部１５２によって構成される。

外部記憶部１５３は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc Random-Access Memory）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc ReWritable）等の不揮発性メモリから構成され、試料解析装置１００の処理を制御部１５１に行わせるためのプログラムをあらかじめ記憶し、また、制御部１５１の指示に従って、このプログラムが記憶するデータを制御部１５１に供給し、制御部１５１から供給されたデータを記憶する。画像記憶装置５３は、外部記憶部１５３によって構成される。

操作部１５４はキーボードおよびマウスなどのポインティングデバイス等と、キーボードおよびポインティングデバイス等を内部バス１６０に接続するインタフェース装置から構成されている。

表示部５２は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）またはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などから構成され、各画像２０１〜２０５や試料解析装置１００の操作画面等を表示する。

入出力部１５６は、シリアルインタフェースまたはパラレルインタフェースから構成されている。入出力部１５６は、顕微鏡部１１０と接続されている。

送受信部１５７は、ネットワークに接続する網終端装置または無線通信装置、およびそれらと接続するシリアルインタフェースまたはＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースから構成されている。

よって、図５に示す試料解析装置１００の差分取得部５１１、目標物抽出部５１２、異物除去部５１３及び飛跡抽出部５１４の処理は、制御プログラム１５８が、制御部１５１、主記憶部１５２、外部記憶部１５３、操作部１５４、表示部５２、入出力部１５６及び送受信部１５７等を資源として用いて処理することによって実行する。

なお、本実施形態では、試料１が飛跡検出用固体によって構成されており、粒子の飛跡１ｂを抽出する構成としたが、例えば、試料１を特許文献１、２に記載されたフィルムとして、フィルムの傷（凹部）や塵（凸部）を検出等する構成としてもよい。

なお、本実施形態では、撮像部１２３としてイメージセンサ４を使用したが、例えば、ラインセンサを使用してもよい。

なお、本実施形態では、イメージセンサ４としてＣＣＤセンサを使用する例を示したが、例えば、ＣＭＯＳセンサでもよい。

なお、本実施形態では、離隔位置、測定位置、接近位置はそれぞれ１つずつ設定したが、例えば、それぞれ２つ以上設定することも可能である。この場合、撮像された複数の測定画像のうち最もピントが合っているものを選択したり、複数の離隔画像やのうち目標物の輝度値が最大のものを選択したり、複数の接近画像のうち正情報の目標物の輝度値が最大のものを選択したりすることができる。

なお、本実施形態では、測定画像２０２内の境界を抽出する境界抽出処理（エッジ抽出処理）を実行し、ピクセル単位でつながっている境界を１つずつラベリングしたが、例えば、図１４に示すように、２値化抽出処理で測定画像２０２をモノクロ画像２０２ｇにしてから目標物の境界をラベリングしてもよい。

なお、本実施形態では、飛跡抽出処理において、接近離隔差分画像２０４の正情報の目標物として抽出されていても測定画像２０２内の目標物として抽出されていない場合には、粒子の飛跡１ｂとして抽出されない構成としたが、これに限定されない。例えば、接近離隔差分画像２０４の正情報の目標物として抽出されている場合には、測定画像２０２内の対応する部分を再画像処理（近傍再画像処理）して、粒子の飛跡１ｂとして抽出するか否かを判別する構成としてもよい。

なお、本実施形態では、飛跡抽出処理において、選択された測定画像２０２内の目標物と、ラベリングされた全ての各差分画像２０４、２０５の正情報の目標物との距離を求めた後に、距離用閾値ＧＤより小さい飛跡用の距離が有り且つ距離用閾値ＧＤより小さい異物用の距離が無いか否かを判別したが、これに限定されない。例えば、飛跡用の距離については、ラベルの番号順に求めながら距離用閾値ＧＤより小さいか否かを判別してもよい。この場合、距離用閾値ＧＤより小さい飛跡用の距離が有ると判別されたラベルの番号によっては実施形態よりも演算負荷を低減できる。

その他、上記のハードウェア構成やフローチャートや閾値やパラメタ等は一例であり、任意に変更および修正が可能である。

なお、本実施形態では平行光を照明に使う場合について述べたが、必ずしも平行光でなくともよく、接近離隔差分画像と、離隔接近差分画像とを用いて目標抽出が行なうことができる可視光の全てが対象となる。

なお、試料解析装置１００の各機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラム（試料解析プログラム）との協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを外部記憶部１５３や、記録媒体、記憶装置等に格納してもよい。

また、搬送波にアプリケーションプログラム（試料解析プログラム）を重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板（ＢＢＳ：Bulletin Board System）にアプリケーションプログラムを掲示し、ネットワークを介してアプリケーションプログラムを配信してもよい。そして、このアプリケーションプログラムをコンピュータにインストールして起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。

１…試料
１ａ…異物
１ｂ…粒子の飛跡
２２…試料台
３６…Ｚ軸制御部
４１…出射部
１００…試料解析装置
１２３…撮像部
２０１、２０１ａ、２０１ｃ…離隔画像
２０２、２０２ａ、２０２ｅ、２０２ｇ…測定画像
２０２ｂ〜２０２ｄ…境界
２０３、２０３ａ、２０３ｃ…接近画像
２０４、２０４ａ…接近離隔差分画像
２０５、２０５ａ…離隔接近差分画像
５１１…差分取得部
５１２…目標物抽出部
５１３…異物除去部
５１３ａ…凸検出部
５１４…飛跡抽出部
５１４ａ…凹検出部

Claims (6)

1. 可視光を出射する出射部と、
   前記出射部によって出射された可視光の光軸上に配置され、可視光が透過する試料を支持する支持部と、
   光学系を有し、前記支持部に支持された試料の画像を撮像する撮像部と、
   前記光学系の焦点位置を、可視光の光軸に沿って、試料の前記撮像部側の表面である撮像表面の基準位置よりも前記出射部に近い接近位置と、前記基準位置よりも前記出射部から離れた離隔位置と、の間で移動させる焦点移動部と、
   前記焦点移動部が前記焦点位置を前記接近位置に移動させて前記撮像部が前記接近位置で撮像した前記試料の画像である接近画像の輝度値が予め設定された周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記焦点移動部が前記焦点位置を前記離隔位置に移動させて前記撮像部が前記離隔位置で撮像した前記試料の画像である離隔画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面から凹んだ凹部として検出する凹検出手段と、
   前記離隔画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記接近画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面から突出した凸部として検出する凸検出手段と、
   を備えることを特徴とする試料解析装置。
2. 前記接近画像の各画素の輝度値から前記離隔画像の対応する各画素の輝度値を減算した接近離隔差分画像と、前記離隔画像の各画素の輝度値から前記接近画像の対応する各画素の輝度値を減算した離隔接近差分画像と、を取得する差分取得手段と、
   画像から輝度値が前記周辺部分とは異なる部分である閉領域を抽出する閉領域抽出手段と、
   をさらに備え、
   前記閉領域抽出手段は、前記焦点移動部が前記焦点位置を前記光軸に沿って前記基準位置から予め設定された測定距離だけ移動した測定位置に移動させて前記撮像部が前記測定位置で撮像した前記試料の画像としての測定画像内の閉領域と、前記接近離隔差分画像内の輝度値が正の値となる閉領域と、前記離隔接近差分画像内の輝度値が正の値となる閉領域と、を抽出し、
   前記凹検出手段は、前記測定画像内の閉領域のうち、前記接近離隔差分画像内の輝度値が正の値となる閉領域の位置に配置されたものを、前記凹部として検出し、
   前記凸検出手段は、前記測定画像内の閉領域のうち、前記離隔接近差分画像内の輝度値が正の値となる閉領域の位置に配置されたものを、前記凸部として検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の試料解析装置。
3. 前記閉領域抽出手段は、前記測定画像から輝度値が他の部分とは異なる部分を囲む境界として、内側境界と、前記内側境界を囲む外側境界と、を抽出した場合に、各境界の領域内の平均輝度値が最も低い領域の境界を前記測定画像内の閉領域の境界とする
   ことを特徴とする請求項２に記載の試料解析装置。
4. 可視光が光軸上に配置された試料を透過する場合に、光学系を有する撮像部によって試料の画像を撮像する撮像工程と、
   前記光学系の焦点位置を、可視光の光軸に沿って、試料の前記撮像部側の表面である撮像表面の基準位置よりも光源に近い接近位置と、前記基準位置よりも光源から離れた離隔位置と、の間で焦点移動部を介して移動させる焦点移動工程と、
   前記焦点移動部が前記焦点位置を前記接近位置に移動させて前記撮像部が前記接近位置で撮像した前記試料の画像である接近画像の輝度値が予め設定された周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記焦点移動部が前記焦点位置を前記離隔位置に移動させて前記撮像部が前記離隔位置で撮像した前記試料の画像である離隔画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面から凹んだ凹部として検出する凹検出工程と、
   前記離隔画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記接近画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面から突出した凸部として検出する凸検出工程と、
   を備えることを特徴とする試料解析方法。
5. コンピュータを、
   可視光が光軸上に配置された試料を透過する場合に、光学系を有する撮像部によって試料の画像を撮像する撮像手段、
   前記光学系の焦点位置を、可視光の光軸に沿って、試料の前記撮像部側の表面である撮像表面の基準位置よりも光源に近い接近位置と、前記基準位置よりも光源から離れた離隔位置と、の間で移動させる焦点移動手段、
   前記焦点移動手段が前記焦点位置を前記接近位置に移動させて前記撮像部が前記接近位置で撮像した前記試料の画像である接近画像の輝度値が予め設定された周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記焦点移動手段が前記焦点位置を前記離隔位置に移動させて前記撮像部が前記離隔位置で撮像した前記試料の画像である離隔画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面から凹んだ凹部として検出する凹検出手段、
   前記離隔画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記接近画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面から突出した凸部として検出する凸検出手段、
   として機能させることを特徴とする試料解析プログラム。
6. 可視光を出射する出射部と、
   前記出射部によって出射された可視光の光軸上に配置され、可視光が透過する飛跡検出用固体を支持する支持部と、
   光学系を有し、前記支持部に支持された試料としての飛跡検出用固体の画像を撮像する撮像部と、
   前記光学系の焦点位置を、可視光の光軸に沿って、飛跡検出用固体の前記撮像部側の表面である撮像表面の基準位置よりも前記出射部に近い接近位置と、前記基準位置よりも前記出射部から離れた離隔位置と、の間で移動させる焦点移動部と、
   前記焦点移動部が前記焦点位置を前記離隔位置に移動させて前記撮像部が前記離隔位置で撮像した前記飛跡検出用固体の画像である離隔画像の輝度値が予め設定された周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記焦点移動部が前記焦点位置を前記接近位置に移動させて前記撮像部が前記接近位置で撮像した前記飛跡検出用固体の画像である接近画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面に付着して前記撮像表面から突出した異物として前記飛跡検出用固体の画像から除去する異物除去手段と、
   前記接近画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも大きく、且つ、前記離隔画像の輝度値が前記周辺部分の輝度値よりも小さい部分を、前記撮像表面から凹んで形成された粒子の飛跡として前記飛跡検出用固体の画像から抽出する飛跡抽出手段と、
   を備えることを特徴とする粒子飛跡解析装置。