JP6972157B2

JP6972157B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP6972157B2
Application number: JP2019548797A
Authority: JP
Inventors: 未来前原; 茂川俣; 吉延星野; 寛幸千葉
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2037-10-16
Also published as: WO2019077650A1; DE112017007927T5; CN111433594B; JPWO2019077650A1; US20210193432A1; CN111433594A; US11239050B2

Description

本発明は、撮像装置に関する。

複数の組織切片のイメージを重ね合わせる技術が知られている。特許文献１には、画像位置合せ装置により位置合せがなされる画像を得る方法について開示がある。特許文献１には、ラットの脳切片の蓄積性蛍光体シートの放射線画像を用いて、位置合せを行う２つの画像を選択し、脳切片の輪郭を抽出し、さらに比較的目立つ点を特徴点として抽出し、位置合せを行う技術が開示されている。

特開平５−２９８４１７号公報

複数の試料切片を観察する場合、各切片の概ね同じ位置を観察することがある。例えば試料の深さ方向に沿って各深さにおける試料の状態を観察する場合、その試料を水平面に沿ってスライスすることにより複数の試料切片を作成し、各試料切片の同じ位置を観察する場合がある。各切片間の対応する位置を特定するためには、例えば各切片の特徴点を観察画像上でそれぞれ指定し、その特徴点を切片間で対応付ければよい。対応する特徴点は概ね同じ位置に存在していると想定されるからである。各試料切片を観察する際には、例えば走査電子顕微鏡などの荷電粒子線装置や光学顕微鏡を用いる。

荷電粒子線装置または光学顕微鏡は、試料を高倍率で観察することができるが、他方で高倍率であるため視野が狭くなる。したがって高倍率で試料を観察している場合、上述のように各切片の略同じ位置を観察しようとする際に、各切片間において対応する部位を特定することが困難になることがある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、複数の試料切片の画像を取得する撮像装置において、各切片間の対応する位置の画像を容易に取得することを目的とするものである。

本発明に係る撮像装置は、第１試料切片における特徴点と第１観察領域との間の対応関係にしたがって、第２試料切片の第２観察領域の座標を算出し、その算出した座標における観察画像を生成する。

本発明に係る撮像装置によれば、複数の試料切片の画像を取得する際に、各切片間の対応する位置の画像を容易に取得することができる。

実施形態１に係る荷電粒子線装置１０１の構成図である。荷電粒子線装置１０１を用いて連続切片試料１０５を撮像する手順を説明するフローチャートである。連続切片試料１０５と観察領域の例である。ステップＳ２０３の詳細を説明するフローチャートである。表示装置１３０が表示する画面インターフェースの例である。ステップＳ４０４における画面インターフェースの具体例である。ステップＳ４０６における画面インターフェースの具体例である。ステップＳ４０８における画面インターフェースの具体例である。ステップＳ４１０の結果を表示する画面インターフェースの例である。実施形態２において表示装置１３０が表示する画面インターフェースの例である。実施形態２において表示装置１３０が表示する画面インターフェースの別例である。実施形態２において表示装置１３０が表示する画面インターフェースの別例である。実施形態３において表示装置１３０が表示する画面インターフェースの例である。第３試料切片に対する処理を説明する図である。実施形態３におけるステップＳ２０３の詳細を説明するフローチャートである。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る荷電粒子線装置１０１の構成図である。本実施形態１において荷電粒子線装置１０１は走査型電子顕微鏡である。荷電粒子線装置１０１は、試料の観察画像を撮像することができる走査電子顕微鏡として構成されている。荷電粒子線装置１０１は、装置本体１０４とコントローラを有する。装置本体１０４は、鏡筒１０２と試料室１０３が一体化されて構成されている。装置本体１０４は、連続切片試料１０５の画像を撮像する撮像部として動作する。コントローラは、後述する画像取得部１１７、位置入力部１１８、位置記憶部１１９、位置演算部１２０、ステージ制御部１２１、光学系制御部１２２、表示装置１３０を有する。

鏡筒１０２は、電子銃１０７と電子光学系１０８を有する。電子銃１０７は、電子ビーム１０６を放出する。電子光学系１０８は、電子ビーム１０６の軌道を制御する。電子光学系１０８は、コンデンサレンズ１０９、偏向器１１０、対物レンズ１１１を有する。コンデンサレンズ１０９は、電子銃１０７から放出された電子ビーム１０６を集束する。偏向器１１０は、電子ビーム１０６を走査する。対物レンズ１１１は、連続切片試料１０５の表面上に焦点が合うように電子ビーム１０６を集束させる。

電子ビーム１０６が連続切片試料１０５に対して照射されることにより、信号１１３（例えば、２次電子や反射電子等）が発生する。検出器１１４は、鏡筒１０２内または試料室１０３内の適当な位置に配置され、信号１１３を検出する。

試料室１０３は、開閉可能な導入／導出口（図示せず）を介して試料台１１２が収容される構造を有する。連続切片試料１０５は試料台１１２上に載置される。試料室１０３はさらに、試料台１１２が載置される試料ステージ１１５を備えている。

試料ステージ１１５は、ステージ制御装置１１６を備えている。ステージ制御装置１１６は、試料室１０３内で、連続切片試料１０５を例えば水平面内および面直方向へ移動させたり、回転させたりして、試料室１０３内における連続切片試料１０５の位置や向きを変位させる。ステージ制御部１２１はステージ制御装置１１６を制御し、光学系制御部１２２は電子光学系１０８を制御する。連続切片試料１０５の任意の位置に電子ビーム１０６を照射し、発生した信号１１３を検出器１１４が検出することにより、連続切片試料１０５の任意の位置と倍率において観察することができる。

画像取得部１１７は、検出器１１４が検出した信号１１３を観察画像（以下、電顕像と称する）データに変換する。画像取得部１１７は、電顕像データを位置演算部１２０に転送する。位置演算部１２０は、コンピュータなどの情報処理装置によって構成される。位置演算部１２０は、位置入力部１１８から入力された情報と、位置記憶部１１９が格納している情報を用いて、後述する演算を実施する。ステージ制御部１２１と光学系制御部１２２は、位置演算部１２０による演算結果を用いて、ステージ制御装置１１６と電子光学系１０８をそれぞれ制御する。

表示装置１３０は、例えばディスプレイデバイスなどの画面表示装置であり、画像取得部１１７が取得した連続切片試料１０５の観察画像を画面表示する。表示装置１３０はその他、後述の図５以降で説明する画面インターフェースを表示する。位置入力部１１８はその画面インターフェース上で入力された指定入力を受け取る。

図２は、荷電粒子線装置１０１を用いて連続切片試料１０５を撮像する手順を説明するフローチャートである。以下図２の各ステップについて説明する。

（図２：ステップＳ２０１〜Ｓ２０２）
ユーザは、試料台１１２に連続切片試料１０５を載置し、その試料台１１２を試料ステージ１１５に載置する（Ｓ２０１）。ユーザは荷電粒子線装置１０１を用いて、後述の図３で説明する全体領域３０１を撮像する（Ｓ２０２）。

（図２：ステップＳ２０３）
位置演算部１２０は、後述する図４のフローチャートにしたがって、各試料切片における観察領域（後述の図３で説明する高倍領域３０４）の座標を演算する。位置記憶部１１９は、位置演算部１２０が求めた各観察領域の座標を記憶する。観察領域が試料切片間で回転している場合は、その回転角度を併せて求め、記憶してもよい。

（図２：ステップＳ２０４）
ステージ制御部１２１は、位置記憶部１１９が記憶している各観察領域の座標にしたがって、各観察領域の画像を取得することができる位置まで試料ステージ１１５を移動させる。光学系制御部１２２は同様に、位置記憶部１１９が記憶している各観察領域の座標にしたがって、電子ビーム１０６が各観察領域に対応する位置に対して照射されるように、電子光学系１０８を制御する。画像取得部１１７は、各観察領域において、後述の図３で説明する中倍領域３０３と高倍領域３０４の画像を取得する。これら画像を取得した以降は、後述の図５で説明する画面インターフェースを用いて、各画像を観察することができる。

図３は、連続切片試料１０５と観察領域の例である。連続切片試料１０５は、複数の切片３０２が連続して配列されている試料である。各切片は略同一の形状を有していることを想定する。形状が異なる場合の例については後述する。ユーザは、各切片の略同じ位置を高倍率で観察するものと仮定する。

全体領域３０１は、切片３０２の配列と個数をユーザが視認するために用いられる。ユーザはステップＳ２０２において、全体領域３０１の画像を撮像することにより、これらを視認する。

高倍領域３０４は、ユーザが観察しようとしている領域である。高倍領域座標３０５はその座標である。高倍領域座標３０５は、例えば高倍領域３０４の中心座標である。高倍領域３０４を特定することができれば、その他の座標（例えば矩形領域の各頂点の座標）を高倍領域座標３０５として用いてもよい。

中倍領域３０３は、全体領域３０１の倍率と高倍領域３０４の倍率との間の倍率で撮像した画像である。ユーザが高倍領域３０４を指定する際には、ユーザが観察しようとしている部分がその高倍領域３０４内に含まれている必要がある。したがって、高倍領域３０４内に含まれている特徴をある程度把握するために、中倍領域３０３を用いることができる。具体的には、ユーザがステップＳ２０３において観察領域を指定する際に、その指定を補助するために中倍領域３０３を撮像することができる。

図４は、ステップＳ２０３の詳細を説明するフローチャートである。以下図４の各ステップについて説明する。

（図４：ステップＳ４０１）
表示装置１３０は、全体領域３０１の画像を、後述の図５で説明する全体領域表示部５０１上に表示する。

（図４：ステップＳ４０２）
ユーザは、全体領域表示部５０１上のいずれか１つを第１試料切片として、後述する図５の画面上で指定する。画像取得部１１７は、指定された第１試料切片の中倍領域３０３の画像を取得する。中倍領域３０３の座標は、第１試料切片の適当な場所（例えば重心、ユーザが画面上で指定した位置を中心とする矩形領域、など）でよい。

（図４：ステップＳ４０３）
表示装置１３０は、ステップＳ４０２において撮像した中倍領域３０３の画像を、後述の図５で説明する中倍領域表示部５０２に表示する。位置演算部１２０は、中倍領域３０３の座標にしたがって、全体領域表示部５０１内における中倍領域枠６０１の座標を求める。表示装置１３０はその座標において中倍領域枠６０１を表示する。中倍領域枠６０１の例については、後述する図６Ａにおいて改めて説明する。

（図４：ステップＳ４０４）
位置演算部１２０は、中倍領域表示部５０２内において、高倍領域３０４を指定するための高倍領域インジケータ５０３の座標（すなわち高倍領域座標３０５）を求める。表示装置１３０は、その座標において高倍領域インジケータ５０３を表示する。ユーザは、中倍領域表示部５０２のなかで、高倍領域インジケータ５０３を移動させる。位置演算部１２０は、移動後の高倍領域インジケータ５０３の座標を逐次求める。本ステップの具体例については後述の図６Ａにおいて改めて説明する。

（図４：ステップＳ４０４：補足）
本ステップにおいて、高倍領域３０４を視認しやすくするため、高倍領域インジケータ５０３が指定する領域を含む周辺領域を、後述の図５で説明する拡大領域表示部５０５に拡大表示してもよい。

（図４：ステップＳ４０５）
位置記憶部１１９は、高倍領域座標３０５を記憶する。本実施形態１においては、高倍領域座標３０５として高倍領域インジケータ５０３の中心座標を用いることとしたが、高倍領域インジケータ５０３の座標を指定できるのであれば、枠内、枠上、枠外のいずれの座標を用いてもよい。

（図４：ステップＳ４０６）
ユーザは、全体領域表示部５０１上で、第１試料切片の第１特徴点と第１切片の第２特徴点を選択する。本ステップの具体例については後述の図６Ｂで説明する。本ステップは例えばステップＳ４０２の前に実施してもよい。

（図４：ステップＳ４０７）
位置演算部１２０は、ステップＳ４０６においてユーザが指定した第１特徴点／第２特徴点／高倍領域座標３０５の間の位置関係（例えばこれらの相対座標）を算出する。位置記憶部１１９は、その位置関係を記憶する。

（図４：ステップＳ４０８）
ユーザは、全体領域表示部５０１上の別の試料を、第２試料切片として指定する。ユーザは続いて、全体領域表示部５０１上で、第２試料切片の第１特徴点と第２切片の第２特徴点を選択する。本ステップの具体例については後述の図７Ａで説明する。

（図４：ステップＳ４０９）
位置演算部１２０は、ステップＳ４０７において第１試料切片について求めた、第１特徴点／第２特徴点／高倍領域座標３０５の間の位置関係を、位置記憶部１１９から読み込む。

（図４：ステップＳ４１０）
位置演算部１２０は、第１試料切片の第１特徴点の座標と第２試料切片の第１特徴点の座標を対応付ける。位置演算部１２０はさらに、第１試料切片の第２特徴点の座標と第２試料切片の第２特徴点の座標を対応付ける。位置演算部１２０は、第２試料切片における第１特徴点／第２特徴点／高倍領域座標３０５の間の対応関係が、第１試料切片におけるこれらの対応関係と相似関係にあると仮定し、その相似関係を用いて、第２試料切片における高倍領域座標３０５を算出する。本ステップの具体例については後述の図７Ｂで説明する。

（図４：ステップＳ４１１）
位置演算部１２０は、算出した第２試料切片の高倍領域座標３０５を位置記憶部１１９に記憶する。

（図４：ステップＳ４１２）
ユーザは、すべての試料切片について高倍領域座標３０５を求めるまで、ステップＳ４０８〜Ｓ４１１と同様の処理を、第３試料切片以降について繰り返す。

図５は、表示装置１３０が表示する画面インターフェースの例である。ユーザはこの画面インターフェースを用いて、図４の各ステップにおける指定入力を入力する。画面インターフェースは、全体領域表示部５０１、中倍領域表示部５０２、拡大領域表示部５０５を有する。

全体領域表示部５０１は、全体領域３０１の画像を表示する。全体領域３０１は、連続切片試料１０５が有する複数の試料切片を含んでいる。ユーザはステップＳ４０２／Ｓ４０６／Ｓ４０８において、全体領域表示部５０１上で、各切片の第１特徴点／第２特徴点を指定することができる。

中倍領域表示部５０２は、中倍領域３０３の画像を表示する。中倍領域３０３は、ユーザが高倍領域３０４を正確に指定するため、高倍領域３０４周辺の画像をより低い倍率で表示する役割を有する。中倍領域表示部５０２はさらに、ユーザが指定した高倍領域３０４を表す高倍領域インジケータ５０３を表示する。ユーザは画面上で高倍領域インジケータ５０３を移動させることにより、高倍領域３０４を指定する。

拡大領域表示部５０５は、高倍領域インジケータ５０３周辺をより高い倍率で拡大した画像を表示する。ユーザが高倍領域インジケータ５０３を移動させると、拡大領域表示部５０５もこれにともなって、表示する画像を変化させる。高倍領域枠５０４は、高倍領域インジケータ５０３に対応する。

図６Ａは、ステップＳ４０４における画面インターフェースの具体例である。ユーザが中倍領域表示部５０２内において高倍領域インジケータ５０３を移動させると、拡大領域表示部５０５内の画像もこれにともなって変化する。さらに、試料切片上における高倍領域３０４の相対的位置を把握するため、全体領域表示部５０１においても、高倍領域３０４の位置を表示してもよい。例えば高倍領域座標３０５を表す画像（図６Ａにおける＋マーク）の位置を、高倍領域３０４の移動にともなって移動させてもよいし、中倍領域枠６０１を移動させてもよい。

図６Ｂは、ステップＳ４０６における画面インターフェースの具体例である。ユーザは全体領域表示部５０１において、第１試料切片の第１特徴点６０２と第２特徴点６０３を指定する。位置演算部１２０は、第１特徴点６０２／第２特徴点６０３／高倍領域座標３０５の間の位置関係を、位置関係６０４として算出し、これを位置記憶部１１９に格納する。

図７Ａは、ステップＳ４０８における画面インターフェースの具体例である。ユーザは全体領域表示部５０１において、第２試料切片の第１特徴点７０１と第２特徴点７０２を指定する。

図７Ｂは、ステップＳ４１０の結果を表示する画面インターフェースの例である。第１試料切片の第１特徴点６０２／第２特徴点６０３／高倍領域座標３０５の位置関係と相似する位置関係を、第２試料切片においても算出することにより、第２試料切片における高倍領域座標３０５を算出することができる。位置演算部１２０は、第２試料切片における第１特徴点７０１の座標／第２特徴点７０２の座標／高倍領域座標３０５をセットとし、登録履歴７０４として位置記憶部１１９に格納する。

＜実施の形態１：まとめ＞
本実施形態１に係る荷電粒子線装置１０１は、第１試料切片における第１特徴点／第２特徴点／高倍領域座標３０５の間の位置関係を用いて、他の試料切片における高倍領域座標３０５を算出する。これにより、試料切片ごとに高倍領域３０４を指定する作業が簡略化されるので、ユーザは高倍領域３０４を探索する作業に多くの時間をかけることなく、連続切片試料１０５を効率的に観察することができる。

本実施形態１に係る荷電粒子線装置１０１は、第２試料切片以降については、電子ビーム１０６を当てることなく高倍領域座標３０５を指定することができる。したがって、従来のように高倍領域３０４を探索するため試料に対して電子ビーム１０６を照射することによる試料ダメージを抑制することができる。

＜実施の形態２＞
図８Ａは、本発明の実施形態２において表示装置１３０が表示する画面インターフェースの例である。荷電粒子線装置１０１の構成は実施形態１と同様であるので、以下では図８に示す画面インターフェースに関する差異点について主に説明する。

位置演算部１２０は、第１試料切片の第１特徴点６０２と第２特徴点６０３との間の距離を算出する。ユーザが第２試料切片の第１特徴点７０１を指定すると、位置演算部１２０は、第１特徴点７０１を中心とし、先に算出した距離を半径とする円７０５を求め、表示装置１３０にその円７０５を表示させる。第１試料切片と第２試料切片が略同じ形状とサイズを有している場合、円７０５上に第２特徴点７０２が存在すると推定することができる。したがって図８右図のように、第２特徴点７０２に対応する第２試料切片上の部位が欠けている場合であっても、ユーザは第２特徴点７０２を精度よく指定することができる。例えば第１特徴点７０１から延伸する直線と円７０５の交点上に、第２特徴点７０２を指定することができる。

図８Ｂは、本実施形態２において表示装置１３０が表示する画面インターフェースの別例である。位置演算部１２０は、第１試料切片の第１特徴点６０２と第２特徴点６０３との間の第１線分を算出する。ユーザが第２試料切片の第１特徴点７０１を指定すると、位置演算部１２０は、第１特徴点７０１を始点とし、第１線分と同じ長さを有し第１線分に平行な第２線分７０６を求め、表示装置１３０にその第２線分７０６を表示させる。第２線分７０６の終端は、第２特徴点７０２の候補として用いることができる。ユーザは第１特徴点７０１を中心として第２線分７０６を回転させることにより、図８Ｂのように第２特徴点７０２に対応する第２試料切片上の部位が欠けている場合であっても、第２特徴点７０２を精度よく指定することができる。

図９は、本実施形態２において表示装置１３０が表示する画面インターフェースの別例である。位置演算部１２０は、ステップＳ４１１を完了するごとに、試料切片の番号７０６を全体領域表示部５０１上に表示してもよい。これにより、高倍領域座標３０５を格納し終えた試料切片を容易に視認することができる。

＜実施の形態３＞
図１０Ａは、本発明の実施形態３において表示装置１３０が表示する画面インターフェースの例である。荷電粒子線装置１０１の構成は実施形態１と同様であるので、以下では図１０Ａに示す画面インターフェースに関する差異点について主に説明する。

連続切片試料１０５の各試料切片が略同一形状かつ略同じ向きに整列されている場合、各切片の対応する特徴点は規則的に配列されていると考えられる。本実施形態３においてはこのことを利用して、第１特徴点９０１と高倍領域座標３０５を第１試料切片について指定するとともに、第２試料切片については第２特徴点９０３を指定し、これらの対応関係にしたがって第２試料切片の観察領域を自動的に求めることとした。各特徴点の座標はユーザが全体領域表示部５０１内で各点の座標を指定することにより入力することができる。

位置演算部１２０は、第１特徴点９０１と第２特徴点９０３との間のベクトル量９０４を算出する。位置演算部１２０はさらに、第１試料切片における第１特徴点９０１と高倍領域座標３０５の位置関係９０２を算出するとともに、位置関係９０２を第２特徴点９０３に対して適用することにより、第２試料切片における高倍領域座標３０５を算出することができる。位置演算部１２０は、位置関係９０２を位置記憶部１１９に格納する。

図１０Ｂは、第３試料切片に対する処理を説明する図である。各試料切片が規則的に配列されている場合、第１特徴点９０１と第２特徴点９０３との間の位置関係は、第２試料切片の第２特徴点９０３と第３試料切片の第３特徴点９０５との間においても保たれていると考えられる。位置演算部１２０はこのことを利用して、第２特徴点９０３に対してベクトル量９０４を適用することにより、第３特徴点９０５の座標を算出する。したがってユーザは、第３特徴点９０５の座標を指定する必要はない。

位置演算部１２０はさらに、位置関係９０２を第３特徴点９０５に対して適用することにより、第３試料切片における高倍領域座標３０５を算出することができる。したがってユーザは、高倍領域座標３０５を指定する必要はない。第４試料切片以降についても同様に、特徴点と高倍領域座標３０５を指定することなく、これらの座標を計算することができる。図１０Ａと図１０Ｂの右端の試料切片のように配列がややずれている場合については後述する。

図１１は、本実施形態３におけるステップＳ２０３の詳細を説明するフローチャートである。以下図１１の各ステップについて説明する。

（図１１：ステップＳ１１０１〜Ｓ１１０７）
これらステップはステップＳ４０１〜Ｓ４０７と同様である。ただしステップＳ１１０６において、ユーザは図１０Ａで説明したように、第１試料切片の第１特徴点９０１を指定する。またステップＳ１１０７において、位置演算部１２０は位置関係９０２を求め、これを位置記憶部１１９に格納する。

（図１１：ステップＳ１１０８〜Ｓ１１１１）
ユーザは図１０Ａで説明したように、第２試料切片の第２特徴点９０３を指定する（Ｓ１１０８）。位置演算部１２０は、位置関係９０２を位置記憶部１１９から読み出す（Ｓ１１０９）。位置演算部１２０は、図１０Ａで説明したベクトル量９０４を算出するとともに、第２試料切片の高倍領域座標３０５を算出する（Ｓ１１１０）。位置演算部１２０は、ベクトル量９０４と第２試料切片の高倍領域座標３０５を、位置記憶部１１９に格納する（Ｓ１１１１）。

（図１１：ステップＳ１１１２）
位置演算部１２０は、第１試料切片における第１特徴点９０１と高倍領域座標３０５との間の位置関係を第３試料切片以降について繰り返し用いることもできるし、１つ前の試料切片における特徴点と高倍領域座標３０５との間の位置関係を次の試料切片に対して順次適用することもできる。本フローチャートにおいては後者を用いると仮定する。この場合、位置演算部１２０は、第２試料切片における第２特徴点９０３と高倍領域座標３０５との間の位置関係を取得する。

（図１１：ステップＳ１１１３）
位置演算部１２０は、第２特徴点９０３に対してベクトル量９０４を適用することにより、第３試料切片における第３特徴点９０５の座標を求める。位置演算部１２０は、第２試料切片における第２特徴点９０３と高倍領域座標３０５との間の位置関係を第３特徴点９０５に対して適用することにより、第３試料切片における高倍領域座標３０５を算出する。

（図１１：ステップＳ１１１３：補足その１）
例えば第３試料切片がややずれて配置されている場合、第２特徴点９０３に対してベクトル量９０４を適用すると、第３特徴点９０５からややずれた位置の座標が得られることになる。このような場合であっても第３特徴点９０５の座標を正確に取得するため、位置演算部１２０は、パターンマッチングなどの適当な手法により、第３特徴点９０５を探索してもよい。例えばユーザが第２特徴点９０３を指定した際に、第２特徴点９０３周辺の画像を基準パターンとしてあらかじめ位置記憶部１１９に格納しておく。位置演算部１２０は、第２特徴点９０３に対してベクトル量９０４を適用することにより得られた座標の周辺において、基準パターンと合致する部分領域を探索する。これにより、第３特徴点９０５を正確に特定することができる。

（図１１：ステップＳ１１１３：補足その２）
位置演算部１２０は、第２特徴点９０３に対してベクトル量９０４を適用することにより得られた座標周辺の画像と基準パターンを比較し、同座標が基準パターンと合致する場合はこれを第３特徴点９０５としてそのまま採用する。合致しない場合は、その周辺領域において基準パターンをさらに探索してもよいし、ユーザが第３特徴点９０５を指定するよう促すメッセージを表示してもよい。

（図１１：ステップＳ１１１４）
位置演算部１２０は、算出した第３試料切片の高倍領域座標３０５を位置記憶部１１９に記憶する。

（図１１：ステップＳ１１１５）
ユーザは、すべての試料切片について高倍領域座標３０５を求めるまで、ステップＳ１１１２〜Ｓ１１１４と同様の処理を、第４試料切片以降について繰り返す。

＜実施の形態３：まとめ＞
本実施形態３に係る荷電粒子線装置１０１は、第１試料切片における第１特徴点９０１と高倍領域座標３０５との間の対応関係を、ベクトル量９０４にしたがって第２試料切片以降において繰り返すことにより、各試料切片における特徴点と高倍領域座標３０５を自動的に算出する。これにより、特に各試料切片が充分に整列されている場合は、ユーザが特徴点などを指定する作業負担を軽減することができる。

＜本発明の変形例について＞
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

実施形態１においては、第１試料切片における２つの特徴点と高倍領域座標３０５との間の位置関係を用いて、各試料切片における高倍領域座標３０５を算出することとした。高倍領域座標３０５を求めることができるのであれば、特徴点の個数はこれに限られるものではない。同様に実施形態３において、試料切片ごとに２つ以上の特徴点を指定し、ベクトル量９０４にしたがってそれら特徴点間の位置関係を第２試料切片以降において繰り返してもよい。

実施形態１および２においては、荷電粒子線装置１０１は走査型電子顕微鏡として構成されていることにより撮像装置として動作することを説明したが、ＦＩＢ（ＦｏｃｕｓｅｄＩｏｎＢｅａｍ）装置、透過型電子顕微鏡などの他の荷電粒子線装置が撮像装置として動作する場合においても、同様に本発明を適用することができる。また、共焦点レーザー顕微鏡、蛍光顕微鏡などの撮像装置においても、同様に本発明を適用することができる。

以上の実施形態において、中倍領域表示部５０２に代えて、またはこれと併用して、全体領域表示部５０１内に中倍領域３０３の画像を表示してもよい。例えば図６Ａの中倍領域枠６０１内に、中倍領域３０３の画像を縮小表示してもよい。

以上の実施形態においては、連続切片試料１０５として生体組織を例示したが、類似構造を有する複数の試料が並んでいるその他の試料においても、本技術を応用することにより撮影効率を大幅に改善することができる。

１０１：荷電粒子線装置
１０２：鏡筒
１０３：試料室
１０４：装置本体
１０５：連続切片試料
１０６：電子ビーム
１０７：電子銃
１０８：電子光学系
１０９：コンデンサレンズ
１１０：偏向器
１１１：対物レンズ
１１２：試料台
１１３：信号
１１４：検出器
１１５：試料ステージ
１１６：ステージ制御装置
１１７：画像取得部
１１８：位置入力部
１１９：位置記憶部
１２０：位置演算部
１２１：ステージ制御部
１２２：光学系制御部

Claims

複数の切片によって構成された試料の画像を撮像する撮像装置であって、
前記試料の画像を表す画像信号を生成する撮像部、
前記画像信号を用いて前記試料の画像を生成するコントローラ、
前記画像のなかの座標を指定する指定入力を受け取るインターフェース、
を備え、
前記インターフェースは、前記画像のうち、第１試料切片の第１特徴点の座標、および前記第１試料切片の部分領域である第１観察領域の座標を指定する前記指定入力を受け取り、
前記インターフェースはさらに、前記画像のうち、第２試料切片の第２特徴点の座標を指定する前記指定入力を受け取り、
前記コントローラは、前記第１特徴点の座標と前記第１観察領域の座標との間の第１対応関係にしたがって、前記第２特徴点の座標と前記第２試料切片の部分領域である第２観察領域の座標の間の第２対応関係を算出し、
前記コントローラは、前記第２対応関係にしたがって前記第２観察領域の座標を特定し、
前記撮像部は、その特定された前記第２観察領域を撮像する
ことを特徴とする撮像装置。
前記インターフェースはさらに、前記画像のうち、前記第１試料切片の第３特徴点の座標、および前記第２試料切片の第４特徴点の座標を指定する前記指定入力を受け取り、
前記コントローラは、前記第１特徴点の座標、前記第３特徴点の座標、および前記第１観察領域の座標の間の第３対応関係にしたがって、前記第２特徴点の座標、前記第４特徴点の座標、および前記第２観察領域の座標の間の第４対応関係を算出し、
前記コントローラは、前記第４対応関係にしたがって前記第２観察領域の座標を特定し、
前記撮像部は、その特定された前記第２観察領域を撮像する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記撮像装置はさらに、前記画像を表示する表示部を備え、
前記コントローラは、前記第１特徴点の座標と前記第３特徴点の座標との間の対応関係に基づき、前記第２特徴点の座標に対する前記第４特徴点の相対座標を推定し、
前記表示部は、前記コントローラが推定した前記第４特徴点の相対座標を表す画像を表示する
ことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
複数の切片によって構成された試料の画像を撮像する撮像装置であって、
前記試料の画像を表す画像信号を生成する撮像部、
前記画像信号を用いて前記試料の画像を生成するコントローラ、
前記画像のなかの座標を指定する指定入力を受け取るインターフェース、
前記画像を表示する表示部、
を備え、
前記インターフェースは、前記画像のうち、第１試料切片の第１特徴点の座標、および前記第１試料切片の部分領域である第１観察領域の座標を指定する前記指定入力を受け取り、
前記インターフェースはさらに、前記画像のうち、前記第１試料切片の第３特徴点の座標、および第２試料切片の第２特徴点の座標を指定する前記指定入力を受け取り、
前記コントローラは、前記第１特徴点の座標と前記第３特徴点の座標との間の距離を求めるとともに、前記第２特徴点の座標を中心とし前記距離を半径とする円弧を求め、
前記表示部は、前記第２試料切片の第４特徴点の相対座標を表す画像として、前記コントローラが求めた前記第２特徴点の座標を中心とする円弧を表示する
ことを特徴とする撮像装置。
複数の切片によって構成された試料の画像を撮像する撮像装置であって、
前記試料の画像を表す画像信号を生成する撮像部、
前記画像信号を用いて前記試料の画像を生成するコントローラ、
前記画像のなかの座標を指定する指定入力を受け取るインターフェース、
前記画像を表示する表示部、
を備え、
前記インターフェースは、前記画像のうち、第１試料切片の第１特徴点の座標、および前記第１試料切片の部分領域である第１観察領域の座標を指定する前記指定入力を受け取り、
前記インターフェースはさらに、前記画像のうち、前記第１試料切片の第３特徴点の座標、および第２試料切片の第２特徴点の座標を指定する前記指定入力を受け取り、
前記コントローラは、前記第１特徴点の座標と前記第３特徴点の座標との間の第１線分を求め、
前記コントローラは、前記第２特徴点の座標から開始し、前記第１線分の長さと等しい長さを有し、前記第１線分に対して平行な第２線分を求め、
前記表示部は、前記第２試料切片の第４特徴点の相対座標を表す画像として、前記コントローラが求めた前記第２線分を表示する
ことを特徴とする撮像装置。
前記コントローラは、前記第１特徴点の座標と前記第２特徴点の座標の間の第５対応関係にしたがって、前記第２特徴点の座標と第３試料切片の第５特徴点の座標の間の第６対応関係を算出し、
前記コントローラは、前記第６対応関係にしたがって、前記第５特徴点の座標を推定する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記コントローラは、前記第１対応関係と前記第６対応関係にしたがって、前記第５特徴点の座標と前記第３試料切片の部分領域である第３観察領域の座標の間の第７対応関係を算出し、
前記コントローラは、前記第７対応関係にしたがって前記第３観察領域の座標を特定し、
前記撮像部は、その特定された前記第３観察領域を撮像する
ことを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
前記撮像装置はさらに、
前記試料を載置する試料台、
前記コントローラによって制御され前記試料台を移動させるステージ、
を備え、
前記コントローラは、前記特定した前記第２観察領域の座標にしたがって、前記ステージを移動させる
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記撮像部は、前記画像信号として、
前記第１試料切片の画像と前記第２試料切片の画像を包含する第１画像信号、
前記第１画像信号よりも高い倍率を有し前記第１試料切片の部分領域の画像を表す第２画像信号、
を生成し、
前記コントローラは、前記第１画像信号を用いて、前記第１試料切片の画像と前記第２試料切片の画像を包含する第１画像を生成し、
前記コントローラは、前記第２画像信号を用いて、前記第１試料切片の部分領域の第２画像を生成する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記撮像装置はさらに、前記画像を表示する表示部を備え、
前記表示部は、前記第１試料切片を識別する第１識別子と前記第２試料切片を識別する第２識別子を表示する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記コントローラは、前記第１特徴点の座標、前記第３特徴点の座標、および前記第１観察領域の座標の間の第１幾何学的位置関係と相似する第２幾何学的位置関係を、前記第２特徴点の座標、前記第４特徴点の座標、および前記第２観察領域の座標の間において算出することにより、前記第２観察領域の座標を特定する
ことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
前記撮像装置はさらに、前記画像を表示する表示部を備え、
前記表示部は、前記第１特徴点の座標を表す画像、前記第１観察領域の座標を表す画像、前記第２特徴点の座標を表す画像、および前記第２観察領域の座標を表す画像を表示する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記撮像部は、
前記試料に対して荷電粒子線を照射する照射部、
前記荷電粒子線が前記試料に衝突することにより生じる電子を検出する検出器、
を有し、
前記検出器は、検出した前記電子の強度を表す信号を、前記画像信号として出力する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記インターフェースはさらに、前記画像のうち、前記第２試料切片の前記第４特徴点の座標を指定する前記指定入力を受け取り、
前記コントローラは、前記第１特徴点の座標、前記第３特徴点の座標、および前記第１観察領域の座標の間の第３対応関係にしたがって、前記第２特徴点の座標、前記第４特徴点の座標、および前記第２試料切片の部分領域である第２観察領域の座標の間の第４対応関係を算出し、
前記コントローラは、前記第４対応関係にしたがって前記第２観察領域の座標を特定し、
前記撮像部は、その特定された前記第２観察領域を撮像する
ことを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
前記撮像装置はさらに、
前記試料を載置する試料台、
前記コントローラによって制御され前記試料台を移動させるステージ、
を備え、
前記コントローラは、前記特定した前記第２観察領域の座標にしたがって、前記ステージを移動させる
ことを特徴とする請求項１４記載の撮像装置。
前記インターフェースはさらに、前記画像のうち、前記第２試料切片の前記第４特徴点の座標を指定する前記指定入力を受け取り、
前記コントローラは、前記第１特徴点の座標、前記第３特徴点の座標、および前記第１観察領域の座標の間の第３対応関係にしたがって、前記第２特徴点の座標、前記第４特徴点の座標、および前記第２試料切片の部分領域である第２観察領域の座標の間の第４対応関係を算出し、
前記コントローラは、前記第４対応関係にしたがって前記第２観察領域の座標を特定し、前記撮像部は、その特定された前記第２観察領域の撮像を行う
ことを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
前記撮像装置はさらに、
前記試料を載置する試料台、
前記コントローラによって制御され前記試料台を移動させるステージ、
を備え、
前記コントローラは、前記特定した前記第２観察領域の座標にしたがって、前記ステージを移動させる
ことを特徴とする請求項１６記載の撮像装置。