JPH09171558A

JPH09171558A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH09171558A
Application number: JP8273868A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Kobayashi; 尚志小林; Nobuhiko Ogura; 信彦小倉
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1996-10-17
Publication date: 1997-06-30

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】試料に電子線を照射し、回折されたあるいは
試料を透過した電子線のエネルギを、蓄積性蛍光体シー
トに蓄積させ、電磁波を照射して、放出された光を光電
的に検出して得た画像データを処理して、所望の階調を
有する電子顕微鏡画像を再生する。【解決手段】濃度信号レベルの最大値および最小値を
除いた範囲で、画素データ数が最大となる濃度信号レベ
ルを検出する基準濃度信号レベル検出手段８２と、変換
すべき濃度信号レベル上限値、下限値を決定する濃度信
号レベル変換範囲決定手段８４と、濃度信号レベルが、
濃度信号レベル下限値と濃度信号レベル上限値の間にあ
る画素データの濃度信号レベルが、白から黒に対応する
濃度信号レベルに変換されるように、濃度信号レベルの
変換値を算出する濃度信号レベル変換値算出手段８５
と、濃度信号レベル変換値に基づき、画像データの画素
データの濃度信号レベルを変換する濃度信号レベル変換
手段８６を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理装置に関する
ものであり、さらに詳細には、金属あるいは非金属試料
などに電子線を照射し、試料により回折された電子線あ
るいは試料を透過した電子線のエネルギを、蓄積性蛍光
体シートに蓄積させ、蓄積性蛍光体シートに電磁波を照
射して、蓄積性蛍光体シートから放出された光を光電的
に検出して得た画像データを処理して、所望の階調を有
する電子線画像を再生することのできる画像処理装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子顕微鏡を用いて、金属あるいは非金
属試料などに電子線を照射し、試料の回折像あるいは透
過像などを検出して、元素分析、試料の組成解析、試料
の構造解析などをおこなったり、生物体組織に電子線を
照射して、生物体組織の画像を検出する検出方法が知ら
れている。この検出方法は、従来、検出材料として、写
真フイルムを用い、写真フイルム上に、電子顕微鏡を用
いて、電子線画像を記録し、目視によって、可視画像を
検出することにより、おこなわれていたが、検出材料と
して、写真フイルムを用いる場合には、電子顕微鏡用の
写真フイルムは、特性曲線の直線部が少ないため、露光
条件の選択が難しく、露光ミスにより、繰り返し、露光
をしなければならないという問題があり、また、現像処
理という化学的処理が必要不可欠であって、操作が煩雑
であるという問題を有している。

【０００３】そこで、従来の写真フイルムに代えて、電
子線が照射されると、そのエネルギを吸収して、蓄積
し、その後に、特定の波長域の電磁波を用いて励起する
と、照射された電子線のエネルギーの量に応じた光量の
輝尽光を発する特性を有する輝尽性蛍光体を、電子線の
検出材料として用い、輝尽性蛍光体から発せられた輝尽
光を、光電的に検出し、ディジタル信号に変換して得ら
れた画像データに所定の画像処理を施した後に、画像
を、ＣＲＴ画面などの表示手段あるいは写真フイルム上
に再生するようにした電子顕微鏡を用いた検出方法が提
案されている（たとえば、特開昭６１−５１７３８号公
報、特開昭６１−９３５３８号公報など）。この輝尽性
蛍光体を用いた検出方法によれば、現像処理という化学
的処理が不必要であるだけでなく、露光ミスが少なく、
容易に、露光をおこなうことができるという利点があ
り、さらには、ディジタル信号に変換された後に、画像
が再生されるので、画像データに、信号処理を施すこと
によって、所望のように、画像を再生し、あるいは、コ
ンピュータによる定量解析が可能になり、好ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような電子顕微鏡
を用いて、試料から回折された電子線あるいは試料を透
過した電子線を、蓄積性蛍光体シートに蓄積させ、電磁
波を照射して、蓄積された電子線のエネルギを光の形で
放出させ、放出された光を光電的に検出して、得られた
画像データに基づいて、電子線画像を、ＣＲＴなどの表
示手段や写真フイルムなどの記録材料に再生する場合、
画像データの画素データの濃度信号レベルの範囲は狭
く、したがって、画素データの階調信号レベルを変換し
た上で、電子線画像を再生することが、電子線画像の観
察や解析のために好ましい。このように、画素データの
濃度信号レベルの範囲が狭い画像データの濃度信号レベ
ルを変換する場合には、画素データの濃度信号レベルの
ヒストグラムを生成し、ノイズの影響を除去し、試料の
電子線画像の階調のみを、所望のように変換するため、
ある画素データ数をしきい値として設定して、しきい値
よりも画素データ数の多い画素データの最大濃度信号レ
ベルおよび最小濃度信号レベルを決定し、この２つの濃
度信号レベルの間に含まれる画素データの濃度信号レベ
ルを変換するという方法が一般に用いられている。ただ
し、通常、電子線画像においては、白で再生されるバッ
クグラウンドの面積が最も大きく、したがって、白で再
生される画素データの数が最も多いから、しきい値より
も画素データ数の多い最小濃度信号レベルを決定するに
あたっては、バックグラウンドに対応し、試料の画像デ
ータを構成しないこのような画素データの濃度信号レベ
ルを除いて、最小濃度信号レベルが決定されている。

【０００５】しかしながら、電子顕微鏡を用いて、試料
から回折された電子線あるいは試料を透過した電子線
を、蓄積性蛍光体シートに蓄積させる際に、電子顕微鏡
の筐体によって反射された電子線が蓄積性蛍光体シート
に蓄積されたり、あるいは、電子線が電子顕微鏡の一部
に衝突して、発生したＸ線が蓄積性蛍光体シートに蓄積
されたりすることがしばしばある。このように、電子顕
微鏡の筐体によって反射されて、蓄積性蛍光体シートに
蓄積された電子線や電子線が電子顕微鏡の一部に衝突し
て、発生され、蓄積性蛍光体シートに蓄積されたＸ線の
量は、試料から回折された電子線あるいは試料を透過
し、蓄積性蛍光体シートに蓄積された電子線の量よりも
小さいため、生成された画像データは、通常、試料から
回折された電子線あるいは試料を透過した電子線に起因
する比較的高い濃度信号レベルを有する画素データと電
子顕微鏡の筐体によって反射された電子線やＸ線に起因
する比較的濃度信号レベルの低い濃度信号レベルを有す
る画素データとを含んでいる。

【０００６】したがって、濃度信号レベルのヒストグラ
ムを生成し、ある画素データ数をしきい値として設定し
て、画素データの最大濃度信号レベルおよび最小濃度信
号レベルを決定し、この２つの濃度信号レベルの間に含
まれる画素データの濃度信号レベルを変換する場合に
は、電子顕微鏡の筐体によって反射され、蓄積性蛍光体
シートに蓄積された電子線や電子線が電子顕微鏡の一部
に衝突して、発生され、蓄積性蛍光体シートに蓄積され
たＸ線に起因する比較的低い濃度信号レベルが、最小濃
度信号レベルとして決定されてしまうため、最大濃度信
号レベルおよび最小濃度信号レベルの間に含まれる画素
データの濃度信号レベルを変換しても、観察や解析に適
した電子線画像を再生することができないという問題が
あった。したがって、本発明は、金属あるいは非金属試
料などに電子線を照射し、試料により回折された電子線
あるいは試料を透過した電子線のエネルギを、蓄積性蛍
光体シートに蓄積させ、蓄積性蛍光体シートに電磁波を
照射して、蓄積性蛍光体シートから放出された光を光電
的に検出して得た画像データを処理して、所望の階調を
有する電子顕微鏡画像を再生することのできる画像処理
装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のかかる目的は、
試料に電子線を照射し、試料により回折された電子線あ
るいは試料を透過した電子線のエネルギを、蓄積性蛍光
体シートに蓄積させ、蓄積性蛍光体シートに電磁波を照
射して、蓄積性蛍光体シートから放出された光を光電的
に検出して得た画像データを処理する画像処理装置にお
いて、前記画像データの画素データの濃度信号レベルの
ヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、該ヒ
ストグラム生成手段により生成された前記ヒストグラム
に基づいて、濃度信号レベルの最大値および最小値を除
いた範囲で、画素データ数が最大となる濃度信号レベル
を検出する基準濃度信号レベル検出手段と、該基準濃度
信号レベル検出手段により検出された画素データ数が最
大となる前記濃度信号レベルから、濃度信号レベルが低
い方に向かって、各濃度信号レベルの画素データ数とし
きい値とを、順次、比較して、濃度信号レベルを変換す
べき濃度信号レベル下限値を決定するとともに、濃度信
号レベルの最大値から、濃度信号レベルが低い方に向か
って、各濃度信号レベルの画素データ数としきい値と
を、順次、比較して、濃度信号レベルを変換すべき濃度
信号レベル上限値を決定する濃度信号レベル変換範囲決
定手段と、濃度信号レベルが、前記濃度信号レベル変換
範囲決定手段により決定された前記濃度信号レベル下限
値と前記濃度信号レベル上限値の間にある画素データの
濃度信号レベルが、白から黒に対応する濃度信号レベル
に変換されるように、濃度信号レベルの変換値を算出す
る濃度信号レベル変換値算出手段と、前記濃度信号レベ
ル変換値算出手段により算出された濃度信号レベル変換
値にしたがって、前記画像データの画素データの濃度信
号レベルを変換する濃度信号レベル変換手段を備えた画
像処理装置によって達成される。

【０００８】一般に、電子顕微鏡の筐体で反射され、蓄
積性蛍光体シートに蓄積された電子線のエネルギや、電
子線が電子顕微鏡の一部に衝突して、生成され、蓄積性
蛍光体シートに蓄積されたＸ線の量は、試料により回折
された電子線あるいは試料を透過した電子線の量に比し
て小さいため、画素データの数が最大となる濃度信号レ
ベルは、バックグラウンドに対応する画素データの濃度
信号レベルを除くと、通常は、試料の電子線画像に対応
する画素データの濃度信号レベルとなる。しかし、電子
線の照射量が過大になった場合などには、濃度信号レベ
ルが飽和した画素データの数が最大になることがあり、
さらに、この濃度信号レベルを除いた画素データの濃度
信号レベルに基づいて、画素データ数が最大となる濃度
信号レベルを検出することが必要になる。本発明におい
ては、濃度信号レベルの最大値および最小値を除いた範
囲で、画素データ数が最大となる濃度信号レベルを検出
しているので、電子顕微鏡の筐体で反射され、蓄積性蛍
光体シートに蓄積された電子線や、電子線が電子顕微鏡
の一部に衝突して、生成され、蓄積性蛍光体シートに蓄
積されたＸ線に起因するノイズの影響を除去して、電子
線画像に対応する画素データの濃度信号レベルのみを変
換することができ、したがって、観察解析特性に優れた
電子線画像を再生することが可能になる。

【０００９】本発明の好ましい実施態様においては、前
記ヒストグラム生成手段が、光電的に検出して得た前記
画像データから、画素データ数の少ない階調変換条件設
定用の画像データを生成するように構成されている。本
発明のさらに好ましい実施態様においては、前記濃度信
号レベル変換範囲決定手段が、前記ヒストグラム生成手
段により生成された前記ヒストグラムにしたがって、２
つの値の異なるしきい値と各濃度信号レベルの画素デー
タ数とを比較することにより、前記濃度信号レベル下限
値および前記濃度信号レベル上限値を決定するように構
成されている。本発明において、画像データを生成する
ために使用することのできる輝尽性蛍光体としては、電
子線のエネルギーを蓄積可能で、電磁波によって励起さ
れ、蓄積している電子線のエネルギーを光の形で放出可
能なものであればよく、とくに限定されるものではない
が、可視光波長域の光によって励起可能であるものが好
ましい。具体的には、たとえば、特開昭５５−１２１４
５号公報に開示されたアルカリ土類金属弗化ハロゲン化
物系蛍光体（Ｂａ_1-x,Ｍ²⁺ _x）ＦＸ：ｙＡ（ここに、Ｍ
²⁺はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＺｎおよびＣｄからなる群より
選ばれる少なくとも一種のアルカリ土類金属元素、Ｘは
Ｃｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも
一種のハロゲン、ＡはＥｕ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｔｍ、Ｄｙ、
Ｐｒ、Ｈｅ、Ｎｄ、ＹｂおよびＥｒからなる群より選ば
れる少なくとも一種の３価金属元素、ｘは０≦ｘ≦０．
６、ｙは０≦ｙ≦０．２である。）、特開平２−２７６
９９７号公報に開示されたアルカリ土類金属弗化ハロゲ
ン化物系蛍光体ＳｒＦＸ：Ｚ（ここに、ＸはＣｌ、Ｂｒ
およびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロ
ゲン、ＺはＥｕまたはＣｅである。）、特開昭５９−５
６４７９号公報に開示されたユーロピウム付活複合ハロ
ゲン物系蛍光体ＢａＦＸ・ｘＮａＸ’：ａＥｕ ²⁺（ここ
に、ＸおよびＸ’はいずれも、Ｃｌ、ＢｒおよびＩから
なる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲンであり、
ｘは０＜ｘ≦２、ａは０＜ａ≦０．２である。）、特開
昭５８−６９２８１号公報に開示されたセリウム付活三
価金属オキシハロゲン物系蛍光体であるＭＯＸ：ｘＣｅ
（ここに、ＭはＰｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、
Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＢｉからなる群よ
り選ばれる少なくとも一種の三価金属元素、ＸはＢｒお
よびＩのうちの一方あるいは双方、ｘは、０＜ｘ＜０．
１である。）、特開昭６０−１０１１７９号公報および
同６０−９０２８８号公報に開示されたセリウム付活希
土類オキシハロゲン物系蛍光体であるＬｎＯＸ：ｘＣｅ
（ここに、ＬｎはＹ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕからなる群
より選ばれる少なくとも一種の希土類元素、ＸはＣｌ、
ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種の
ハロゲン、ｘは、０＜ｘ≦０．１である。）および特開
昭５９−７５２００号公報に開示されたユーロピウム付
活複合ハロゲン物系蛍光体Ｍ^IIＦＸ・ａＭ^IＸ’・ｂＭ
^'IIＸ^'' ₂・ｃＭ^IIIＸ^''' ₃・ｘＡ：ｙＥｕ²⁺（ここ
に、Ｍ^IIはＢａ、ＳｒおよびＣａからなる群より選ばれ
る少なくとも一種のアルカリ土類金属元素、Ｍ^IはＬ
ｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓからなる群より選ばれる
少なくとも一種のアルカリ金属元素、Ｍ' ^IIはＢｅおよ
びＭｇからなる群より選ばれる少なくとも一種の二価金
属元素、Ｍ^IIIはＡｌ、Ｇａ、ＩｎおよびＴｌからなる
群より選ばれる少なくとも一種の三価金属元素、Ａは少
なくとも一種の金属酸化物、ＸはＣｌ、ＢｒおよびＩか
らなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲン、
Ｘ’、Ｘ^''およびＸ^'''はＦ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩから
なる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲンであり、
ａは、０≦ａ≦２、ｂは、０≦ｂ≦１０^-2、ｃは、０≦
ｃ≦１０^-2で、かつ、ａ＋ｂ＋ｃ≧１０^-2であり、ｘ
は、０＜ｘ≦０．５で、ｙは、０＜ｙ≦０．２であ
る。）が、好ましく使用し得る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明にかかる好ましい実施態様につき、詳細に説明を加え
る。図１は、本発明の実施態様にかかる画像処理装置に
よって処理される画像データを生成するための電子顕微
鏡の略断面図である。図１において、電子顕微鏡１は、
カメラ室２、電子線３を放出する電子銃４、電子銃４か
ら放出された電子線３を収束させて、試料５を照射させ
る収束レンズ６、試料５の電子線像を生成する対物レン
ズ７、電子線像を拡大する拡大レンズ８および電子線を
所定の時間だけ通過させるシャッタ９を備えている。カ
メラ室２は、未露光の蓄積性蛍光体シート１０を収容す
る未露光シートマガジン１１、露光済みの蓄積性蛍光体
シート１０を収容する露光済みシートマガジン１２を備
え、シャッタ９と対向する位置に、露光範囲を決定する
マスク１３が設けられている。

【００１１】以上のように構成された電子顕微鏡１によ
り、試料５を透過した電子線の画像を蓄積性蛍光体シー
ト１０に蓄積させるには、まず、電子銃４から放出され
た電子線３を、収束レンズ６により、試料５上に収束さ
せ、対物レンズ７により、試料５を透過した電子線３の
電子線像を形成し、拡大レンズ８によって、電子線像を
拡大する。次いで、シャッタ９を所定の時間にわたって
開き、未露光シートマガジン１１から取り出され、露光
位置１４に位置させられた未露光の蓄積性蛍光体シート
１０を、試料５を透過した電子線３によって、マスク１
３を介して、露光する。その結果、試料５を透過した電
子線の画像が、電子線のエネルギの形で、蓄積性蛍光体
シート１０に蓄積される。

【００１２】図２は、電子線のエネルギの形で、蓄積性
蛍光体シート１０に蓄積された電子線の画像を読み取っ
て、画像データを生成する画像読み取り装置２０の略斜
視図である。試料５の電子線画像が、電子線エネルギの
形で、蓄積された蓄積性蛍光体シート１０を、レーザ光
２２により、走査して、励起し、輝尽光を発生させる。
レーザ光２２は、レーザ光源２３により発生され、フィ
ルタ２４を通過することにより、レーザ光２２による励
起によって蓄積性蛍光体シート１０から発生する輝尽光
の波長領域に対応する波長領域の部分がカットされる。
次いで、レーザ光２２は、ビーム・エクスパンダ２５に
より、そのビーム径が正確に調整され、ガルバノミラー
等の光偏向器２６に入射する。光偏向器２６によって偏
向されたレーザ光２２は、ｆθレンズ２７を介して、平
面反射鏡２８により反射され、蓄積性蛍光体シート１０
上に、一次元的に入射する。ｆθレンズ２７は、蓄積性
蛍光体シート１０上を、レーザ光２２により走査すると
きに、つねに、均一のビーム速度で、走査がなされるこ
とを保証するものである。

【００１３】このようなレーザ光２２による走査と同期
して、蓄積性蛍光体シート１０は、図２において、矢印
の方向に移動され、その全面が、レーザ光２２によって
走査されるようになっている。蓄積性蛍光体シート１０
は、レーザ光２２が照射されると、蓄積していた電子線
エネルギーに比例する光量の輝尽光を発光し、発光した
輝尽光は、導光性シート２９に入射する。導光性シート
２９は、その受光端部が直線状をなし、蓄積性蛍光体シ
ート１０上の走査線に対向するように近接して配置さ
れ、また、その射出端部は、円環状をなし、フォトマル
チプライアなどの光電変換型の光検出器３０の受光面に
接続されている。この導光性シート２９は、アクリル系
合成樹脂などの透明な熱可塑性樹脂シートを加工して作
られており、受光端部から入射した光が、その内面で、
全反射を繰り返しながら、射出端部を経て、光検出器３
０の受光面に伝達されるように、その形状が定められて
いる。

【００１４】したがって、レーザ光２２の照射に応じ
て、蓄積性蛍光体シート１０から発光した輝尽光は、導
光性シート２９に入射し、その内部で、全反射を繰り返
しながら、射出端部を経て、光検出器３０によって受光
される。光検出器３０の受光面には、蓄積性蛍光体シー
ト１０から発光される輝尽光の波長領域の光のみを透過
し、レーザ光２の波長領域の光をカットするフィルタが
貼着されており、光検出器３０は、蓄積性蛍光体シート
１０から発光された輝尽光のみを光電的に検出するよう
に構成されている。光検出器３０によって光電的に検出
された輝尽光は、電気信号に変換され、所定の増幅率を
有する増幅器３１によって、所定のレベルの電気信号に
増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３２に入力される。電気信
号は、Ａ／Ｄ変換器３２において、信号変動幅に適した
スケールファクタで、ディジタル信号に変換され、ライ
ンバッファ３３に入力される。ラインバッファ３３は、
走査線１列分の画像データを一時的に記憶するものであ
り、以上のようにして、走査線１列分の画像データが記
憶されると、そのデータを、ラインバッファ３３の容量
よりもより大きな容量を有する送信バッファ３４に出力
し、送信バッファ３４は、所定の容量の画像データが記
憶されると、画像データを、画像処理装置に出力するよ
うに構成されている。

【００１５】図３は、本発明の実施態様にかかる画像処
理装置および画像読み取り装置のブロックダイアグラム
である。図３において、画像処理装置４０は、蓄積性蛍
光体シート１０に蓄積され、画像読み取り装置２０によ
り読み取られて、ディジタル信号に変換された試料を透
過した電子線の画像データを受け、濃度、階調、コント
ラストなどが適正で、観察解析特性に優れた可視画像を
再生し得るように、データ処理を施すデータ処理手段７
０と、画像読み取り装置２０からデータ処理手段７０に
入力され、データ処理が施された画像データを記憶する
画像データ記憶手段５０と、画像データを電子線画像と
して再生するＣＲＴ６０を備えている。画像読み取り装
置２０の送信バッファ３４に、一時的に記憶された画像
データは、画像処理装置４０の受信バッファ４１に入力
されて一時的に記憶され、受信バッファ４１内に、所定
量の画像データが記憶されると、記憶された画像データ
が、画像データ記憶手段５０の画像データ一時記憶部５
１に出力され、記憶される。このようにして、画像読み
取り装置２０の送信バッファ３４から、画像処理装置４
０の受信バッファ４１に送られて、一時的に記憶された
画像データは、さらに、受信バッファ４１から、画像デ
ータ記憶手段５０の画像データ一時記憶部５１に記憶さ
れる。こうして、蓄積性蛍光体シート１０の全面を、レ
ーザ光２２によって走査して得られた画像データが、画
像データ記憶手段５０の画像データ一時記憶部５１に記
憶されると、データ処理手段７０の階調変換部７２は、
ただちに、画像データ一時記憶部５１から画像データを
読み出して、データ処理手段７０のウインドメモリ７３
に記憶させ、必要なデータ処理を施して、ＣＲＴ６０の
画面上に表示する。さらに、階調変換部７２は、このよ
うにして、データ処理が施された画像データのみを、画
像データ記憶手段５０の画像データ記憶部５２に記憶さ
せる。しかる後、階調変換部７２は、画像データ一時記
憶部５１に記憶されている画像データを消去する。

【００１６】図４は、階調変換部７２の詳細を示すブロ
ックダイアグラムである。図４において、階調変換部７
２は、画像データ一時記憶部５１から読み出し、ウイン
トメモリ７３内に、二次元的に展開して、一時的に記憶
させた画像データから、所定の間隔で、画素データをサ
ンプリングして、階調変換条件を求めるための画素デー
タ数の少ない画像データを生成する画像データ生成部８
０と、画像データ生成部８０により生成された画像デー
タに基づき、画素データの濃度信号レベルのヒストグラ
ムを生成するヒストグラム生成部８１と、ヒストグラム
生成部８０により生成された画素データの濃度信号レベ
ルのヒストグラムに基づき、濃度信号レベルの最大値お
よび最小値を除いた範囲で、すなわち、収録レンジの上
限値および下限値を除いた範囲で、画素データの数が最
大となる濃度信号レベルを検出する基準濃度信号レベル
検出部８２と、しきい値となる画素データの数を設定す
るしきい値設定部８３と、基準濃度信号レベル検出部８
２により検出された画素データの数が最大となる濃度信
号レベルから濃度信号レベルが小さい方向に、各濃度信
号レベルの画素データの数をしきい値と、順次、比較し
て、画素データの数がしきい値よりも少ない濃度信号レ
ベルが所定数だけ連続する濃度信号レベルを検出し、濃
度信号レベル下限値として決定するとともに、濃度信号
レベルの最大値から濃度信号レベルの小さい方向に、各
濃度信号レベルの画素データの数をしきい値と、順次、
比較して、画素データの数がしきい値よりも多い濃度信
号レベルが所定数だけ連続する濃度信号レベルを検出
し、濃度信号レベル上限値として決定する濃度信号レベ
ル変換範囲決定部８４と、濃度信号レベル変換範囲決定
部８４によって検出された濃度信号レベル下限値と濃度
信号レベル上限値との間にある画素データの濃度信号レ
ベルが、白から黒に対応する濃度信号レベルに変換され
るように、濃度信号レベルの変換値を算出する濃度信号
レベル変換値算出部８５と、濃度信号レベル変換値算出
部８５によって算出された変換値に基づいて、ウイント
メモリ７３内に、二次元的に展開されて、一時的に記憶
された画像データの濃度信号レベルを変換する濃度信号
レベル変換部８６を備えている。

【００１７】以上のように構成された本発明の実施態様
にかかる画像処理装置４０は、以下のようにして、蓄積
性蛍光体シート１０に蓄積された電子線のエネルギを光
電的に読み取って得た画像データに画像処理を施して、
ＣＲＴ６０の画面上に再生する。まず、画像読み取り装
置２０により生成された画像データが、画像データ一時
記憶部５１に記憶されると、階調変換部７２は、直ち
に、画像データ一時記憶部５１から、ＣＲＴ６０の画面
上に表示するべき画像データを読み出し、ウインドメモ
リ７３に、二次元的に展開して、一時的に記憶させる。
次いで、階調変換部７２の画像データ生成部８０は、ウ
イントメモリ７３内に、二次元的に展開されて、一時的
に記憶された画像データから、所定の間隔で、画素デー
タをサンプリングして、階調変換条件を求めるための画
素データ数の少ない画像データを生成し、ヒストグラム
生成部８１に出力する。ヒストグラム生成部８１は、画
像データ生成部８０から入力された画像データに基づ
き、画素データの濃度信号レベルＤのヒストグラムを生
成する。

【００１８】図５は、ヒストグラム生成部８１により生
成された試料５の電子線透過画像の画素データの濃度信
号レベルのヒストグラムの一例を示すものである。図５
に示される画素データの濃度信号レベルＤのヒストグラ
ムから、試料５の電子線透過画像の画像データは、濃度
信号レベルＤが比較的高い画素データ群Ｐ１と濃度信号
レベルＤが比較的低い画素データ群Ｐ２とを有している
ことがわかる。濃度信号レベルＤが比較的高い画素デー
タ群Ｐ１は、試料５の電子線透過画像の画素データに対
応しており、その濃度信号レベル分布は狭く、観察解析
特性を向上させるためには、階調を変換して、画像を再
生する必要がある。また、濃度信号レベルＤが比較的低
い画素データ群Ｐ２は、電子顕微鏡１の筐体により反射
され、蓄積性蛍光体シート１０に蓄積された電子線３お
よび電子線３が電子顕微鏡１の一部に衝突して発生し、
蓄積性蛍光体シート１０に蓄積されたＸ線などのノイズ
に起因するものである。したがって、階調を変換して、
観察解析特性の高い電子線透過画像をＣＲＴ６０の画面
上に再生するためには、試料５の電子線透過画像の画素
データに対応する画素データの濃度信号レベルＤのみを
変換することが必要である。この場合、従来は、バック
グラウンドに対応し、試料の画像データを構成しないこ
のような画素データの濃度信号レベルを除いて、画素デ
ータの最大濃度信号レベルおよび最小濃度信号レベルを
決定し、この２つの濃度信号レベルの間に含まれる画素
データの濃度信号レベルを変換していたが、電子線の照
射量が過大になった場合などには、濃度信号レベルが飽
和した画素データの数が最大になることがあるため、さ
らに、この濃度信号レベルを除いた画素データの濃度信
号レベルに基づいて、濃度信号レベルを変換する濃度信
号レベルの範囲を決定することが必要になる。しかる
に、図５に示されるように、電子顕微鏡１の筐体により
反射され、蓄積性蛍光体シート１０に蓄積された電子線
３の量、および、電子線３が電子顕微鏡１の一部に衝突
して発生し、蓄積性蛍光体シート１０に蓄積されたＸ線
の量は、試料５を透過し、蓄積性蛍光体シート１０に蓄
積された電子線３の量よりも低いため、濃度信号レベル
の最大値および最小値を除いては、画素データの数Ｎが
最大となる濃度信号レベルＤＮは、つねに、試料５の電
子線透過画像に対応する画素データ群Ｐ１の濃度信号レ
ベルＤとなる。したがって、画素データの数Ｎが最大と
なる濃度信号レベルＤＮを基準として、変換する濃度信
号レベルの範囲を画定する最大濃度信号レベルと最小濃
度信号レベルとを決定し、階調を変換すれば、ノイズの
影響を除去して、観察解析特性の高い電子線透過画像を
ＣＲＴ６０の画面上に再生することが可能になる。

【００１９】そこで、基準濃度信号レベル検出部８２
は、ヒストグラム生成部８１により生成された画素デー
タの濃度信号レベルＤのヒストグラムに基づいて、濃度
信号レベルの最大値および最小値を除いた範囲で、画素
データの数Ｎが最大となる濃度信号レベルＤＮを検出し
て、濃度信号レベル変換範囲決定部８４に出力する。他
方、しきい値設定部８３は、あらかじめ記憶しているし
きい値Ｔとなる画素データの数を、濃度信号レベル変換
範囲決定部８４に出力する。濃度信号レベル変換範囲決
定部８４は、基準濃度信号レベル検出部８２から入力さ
れた画素データの数Ｎが最大となる濃度信号レベルＤＮ
およびしきい値設定部８３から入力されたしきい値Ｔと
に基づいて、濃度信号レベルＤＮから濃度信号レベルＤ
が小さい方向に、各濃度信号レベルの画素データの数Ｎ
をしきい値Ｔと、順次、比較して、画素データの数Ｎが
しきい値Ｔよりも少ない濃度信号レベルＤがｍだけ連続
する濃度信号レベルを検出し、検出された濃度信号レベ
ルを濃度信号レベル下限値Ｄmin として決定するととも
に、濃度信号レベルの最大値から濃度信号レベルＤの小
さい方向に、各濃度信号レベルの画素データの数Ｎをし
きい値Ｔと、順次、比較して、画素データの数Ｎがしき
い値Ｔよりも多い濃度信号レベルＤがｎだけ連続する濃
度信号レベルを検出して、検出された濃度信号レベルを
濃度信号レベル上限値Ｄmax として決定し、濃度信号レ
ベル変換値算出部８５に出力する。

【００２０】濃度信号レベル変換値算出部８５は、濃度
信号レベル変換範囲決定部８４から入力された濃度信号
レベル下限値Ｄmin および濃度信号レベル上限値Ｄmax
に基づいて、濃度信号レベルＤが、濃度信号レベル変換
範囲決定部８４によって検出された濃度信号レベル下限
値Ｄmin と濃度信号レベル上限値Ｄmax との間にある画
素データの濃度信号レベルＤが、白から黒に対応する濃
度信号レベルに変換されるように、濃度信号レベルＤの
変換値を算出して、濃度信号レベル変換部８６に出力す
る。濃度信号レベル変換部８６は、濃度信号レベル変換
値算出部８５から入力された変換値に基づき、ウイント
メモリ７３内に、二次元的に展開されて、一時的に記憶
された画像データの濃度信号レベルを変換する。

【００２１】その後、ウインドメモリ７３内に、二次元
的に展開されて、一時的に記憶された画像データに基づ
いて、観察解析特性が向上するように、階調変換された
電子線透過画像が、ＣＲＴ６０の画面上に再生されて表
示される。本実施態様によれば、電子線透過画像に対応
する画像データの濃度信号レベルのみを変換して、ＣＲ
Ｔ６０の画面上に再生しているので、所望の階調を有す
る電子線透過画像を、ＣＲＴ６０の画面上に再生するこ
とができ、電子線透過画像の観察解析特性を向上させる
ことが可能になる。本発明は、以上の実施態様に限定さ
れることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲
内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内
に包含されるものであることがいうまでもない。

【００２２】たとえば、前記実施態様においては、単一
のしきい値Ｔを用いて、濃度信号レベル下限値Ｄmin お
よび濃度信号レベル上限値Ｄmax を決定しているが、た
とえば、図６に示されるように、画像データから、画像
データ生成部８０によりサンプリングされる画素データ
の数が少ない場合などには、濃度信号レベルの高い方の
ヒストグラムが滑らかではなく、濃度信号レベルの低い
方のヒストグラムが滑らかである場合には、濃度信号レ
ベル下限値Ｄmin を決定するためのしきい値は、濃度信
号レベル上限値Ｄmax を決定するためのしきい値よりも
高い値に設定する方が好ましく、したがって、ヒストグ
ラムの滑らかさにしたがって、濃度信号レベル下限値Ｄ
min および濃度信号レベル上限値Ｄmax を決定するため
のしきい値として、しきい値設定部８３に異なったしき
い値Ｔ１およびＴ２を記憶させ、あるいは、異なったし
きい値を操作者が設定し、しきい値Ｔ１およびＴ２に基
づいて、濃度信号レベル下限値Ｄmin および濃度信号レ
ベル上限値Ｄmax を決定するようにしてもよい。

【００２３】さらに、前記実施態様においては、試料５
を透過した電子線３を、蓄積性蛍光体シート１０に蓄積
させ、レーザ光２２を照射して、蓄積させた電子線のエ
ネルギを放出させ、光電変換して得た画像データに、画
像処理を施し、電子線透過画像を再生しているが、試料
５により回折された電子線３を、蓄積性蛍光体シート１
０に蓄積させ、レーザ光２２を照射して、蓄積させた電
子線のエネルギを放出させ、光電変換して得た画像デー
タに、画像処理を施し、電子線回折画像を再生する場合
にも、本発明は適用可能である。図７は、試料５の電子
線回折画像に対応する画素データの濃度信号レベルＤの
ヒストグラムの一例を示すものである。図７に示される
ように、試料５の電子線回折画像の画像データも、濃度
信号レベルＤが比較的高い画素データ群Ｐ１と濃度信号
レベルＤが比較的低い画素データ群Ｐ２とを有してお
り、前記実施態様と同様にして、試料５の電子線回折画
像に対応する画像データを構成する画素データの濃度信
号レベルＤを変換することにより、所望の階調を有する
電子線回折画像をＣＲＴ６０の画面上に再生し、電子線
回折画像の観察解析特性を向上させることが可能にな
る。

【００２４】また、前記実施態様においては、画像処理
装置４０は、画像読み取り装置２０により生成された画
像データが入力され、画像データ一時記憶部５１に記憶
されると、ただちに、画像データ一時記憶部５１から画
像データを読み出して、階調処理を施し、ＣＲＴ６０の
画面上に、電子線画像を再生するように構成されている
が、階調を変換した画像データを、一旦、画像データ記
憶部５２に記憶し、後に、画像データ記憶部５２に記憶
された画像データを読み出して、ＣＲＴ６０の画面上
に、画像を再生することもできる。さらに、前記実施態
様においては、画像読み取り装置２０により生成された
画像データが入力されると、画像処理装置４０は、自動
的に、画像データに階調処理を施し、ＣＲＴ６０の画面
上に、電子線画像を再生するように構成されているが、
入力された画像データを、画像データ記憶手段５０に記
憶させておき、オペレータが、キーボードなどの入力手
段を用いて、階調変換を実行すべき旨の命令を入力した
場合にのみ、画像処理装置４０の階調変換部７２が、画
像データを読み出して、階調処理を施し、ＣＲＴ６０の
画面上に、画像を再生するようにしてもよい。

【００２５】また、前記実施態様においては、ＣＲＴ６
０の画面上に、モノクロ画像を再生するようにしている
が、カラー画像を再生するようにしてもよい。さらに、
前記実施態様においては、電子線画像を、ＣＲＴ６０の
画面上に再生しているが、ＣＲＴ６０以外の表示手段
に、電子線画像を再生するようにしてもよく、さらに
は，写真フイルムなどの記録材料上に、電子線画像を再
生してもよい。また、本明細書において、手段とは、必
ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の機
能が、ソフトウエアによって実現される場合も包含す
る。さらに、一つの手段の機能が二以上の物理的手段に
より実現されても、二以上の手段の機能が一つの物理的
手段により実現されてもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、金属あるいは非金属試
料などに電子線を照射し、試料により回折された電子線
あるいは試料を透過した電子線のエネルギを、蓄積性蛍
光体シートに蓄積させ、蓄積性蛍光体シートに電磁波を
照射して、蓄積性蛍光体シートから放出された光を光電
的に検出して得た画像データを処理して、所望の階調を
有する電子顕微鏡画像を再生することのできる画像処理
装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施態様にかかる画像処理装
置によって処理される画像データを生成するための電子
顕微鏡の略断面図である。

【図２】図２は、蓄積性蛍光体シートに蓄積された電子
線の画像を読み取って、画像データを生成する画像読み
取り装置の略斜視図である。

【図３】図３は、本発明の実施態様にかかる画像処理装
置および画像読み取り装置のブロックダイアグラムであ
る。

【図４】図４は、階調変換部の詳細を示すブロックダイ
アグラムである。

【図５】図５は、ヒストグラム生成部により生成された
試料の電子線透過画像の画素データの濃度信号レベルの
ヒストグラムの一例を示すグラフである。

【図６】図６は、ヒストグラム生成部により生成された
試料の電子線透過画像の画素データの濃度信号レベルの
ヒストグラムの他の例を示すグラフである。

【図７】図７は、試料の電子線回折画像に対応する画素
データの濃度信号レベルのヒストグラムの一例を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１電子顕微鏡２カメラ室３電子線４電子銃５試料６収束レンズ７対物レンズ８拡大レンズ９シャッタ１０蓄積性蛍光体シート１１未露光シートマガジン１２露光済みシートマガジン１３マスク１４露光位置２０画像読み取り装置２２レーザ光２３レーザ光源２４フィルタ２５ビーム・エクスパンダ２６光偏向器２７ｆθレンズ２８平面反射鏡２９導光性シート３０光検出器３１増幅器３２Ａ／Ｄ変換器３３ラインバッファ３４送信バッファ４０画像処理装置４１受信バッファ５０画像データ記憶手段５１画像データ一時記憶部５２画像データ記憶部６０ＣＲＴ７０データ処理手段７２階調変換部７３ウインドメモリ８０画像データ生成部８１ヒストグラム生成部８２基準濃度信号レベル検出部８３しきい値設定部８４濃度信号レベル変換範囲決定部８５濃度信号レベル変換値算出部８６濃度信号レベル変換部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 1/407 Ｈ０４Ｎ 1/04 Ｅ 5/20 1/40 １０１Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料に電子線を照射し、試料により回折
された電子線あるいは試料を透過した電子線のエネルギ
を、蓄積性蛍光体シートに蓄積させ、蓄積性蛍光体シー
トに電磁波を照射して、蓄積性蛍光体シートから放出さ
れた光を光電的に検出して得た画像データを処理する画
像処理装置において、前記画像データの画素データの濃
度信号レベルのヒストグラムを生成するヒストグラム生
成手段と、該ヒストグラム生成手段により生成された前
記ヒストグラムに基づいて、濃度信号レベルの最大値お
よび最小値を除いた範囲で、画素データ数が最大となる
濃度信号レベルを検出する基準濃度信号レベル検出手段
と、該基準濃度信号レベル検出手段により検出された画
素データ数が最大となる前記濃度信号レベルから、濃度
信号レベルが低い方に向かって、各濃度信号レベルの画
素データ数としきい値とを、順次、比較して、濃度信号
レベルを変換すべき濃度信号レベル下限値を決定すると
ともに、濃度信号レベルの最大値から、濃度信号レベル
が低い方に向かって、各濃度信号レベルの画素データ数
としきい値とを、順次、比較して、濃度信号レベルを変
換すべき濃度信号レベル上限値を決定する濃度信号レベ
ル変換範囲決定手段と、濃度信号レベルが、前記濃度信
号レベル変換範囲決定手段により決定された前記濃度信
号レベル下限値と前記濃度信号レベル上限値の間にある
画素データの濃度信号レベルが、白から黒に対応する濃
度信号レベルに変換されるように、濃度信号レベルの変
換値を算出する濃度信号レベル変換値算出手段と、前記
濃度信号レベル変換値算出手段により算出された濃度信
号レベル変換値にしたがって、前記画像データの画素デ
ータの濃度信号レベルを変換する濃度信号レベル変換手
段を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】前記ヒストグラム生成手段が、光電的に
検出して得た前記画像データから、画素データ数の少な
い階調変換条件設定用の画像データを生成するように構
成されたことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装
置。
【請求項３】前記濃度信号レベル変換範囲決定手段
が、前記ヒストグラム生成手段により生成された前記ヒ
ストグラムにしたがって、２つの値の異なるしきい値と
各濃度信号レベルの画素データ数とを比較することによ
り、前記濃度信号レベル下限値および前記濃度信号レベ
ル上限値を決定するように構成されたことを特徴とする
請求項１または２に記載の画像処理装置。