特許 6518504 画像処理装置、電子顕微鏡、および画像処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6518504

(24)【登録日】2019年4月26日

(45)【発行日】2019年5月22日

(54)【発明の名称】画像処理装置、電子顕微鏡、および画像処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/22 20060101AFI20190513BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/22 501A

   H01J37/22 501Z

【請求項の数】6

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-95781(P2015-95781)

(22)【出願日】2015年5月8日

(65)【公開番号】特開2016-213054(P2016-213054A)

(43)【公開日】2016年12月15日

【審査請求日】2017年11月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(72)【発明者】

【氏名】佐川 隆亮

【審査官】 藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００３１２０１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０７６１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００８０４５９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００３７８９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１４２１４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／２２

Ｇ０６Ｔ ５／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料保持グリッドに保持された試料の透過電子顕微鏡像を取得する画像取得部と、
前記透過電子顕微鏡像から各画素の輝度の分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
前記ヒストグラムから、前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下の輝度値を除外し、前記閾値以下の輝度値が除外された前記ヒストグラムに基づいて、前記透過電子顕微鏡像のコントラストを調整するコントラスト調整部と、
を含み、
前記コントラスト調整部は、前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に係数を乗算して前記閾値を算出し、
前記係数は、前記試料に由来するピークの輝度値と前記試料保持グリッドに由来するピークの輝度値の比に基づき設定される、画像処理装置。

【請求項2】

試料保持グリッドに保持された試料の透過電子顕微鏡像を取得する画像取得部と、
前記透過電子顕微鏡像から各画素の輝度の分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
前記ヒストグラムに基づいて、前記透過電子顕微鏡像のコントラストを調整するコントラスト調整部と、
を含み、
前記コントラスト調整部は、
前記ヒストグラムに存在するピークの数を求める処理と、
前記ピークの数が２以上である場合に、前記ヒストグラムから前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下の前記ピークを除外して、前記透過電子顕微鏡像のコントラストを調整する処理と、
を行い、
前記コントラスト調整部は、前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に係数を乗算して前記閾値を算出し、
前記係数は、前記試料に由来するピークの輝度値と前記試料保持グリッドに由来するピークの輝度値の比に基づき設定される、画像処理装置。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に基づいて、前記ヒストグラムに対するビニング処理を行うビニング処理部を含む、画像処理装置。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像処理装置を含む、電子顕微鏡。

【請求項5】

試料保持グリッドに保持された試料の透過電子顕微鏡像を取得する画像取得工程と、
取得した前記透過電子顕微鏡像から各画素の輝度の分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成工程と、
前記ヒストグラムから、前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下の輝度値を除外し、前記閾値以下の輝度値が除外された前記ヒストグラムに基づいて、前記透過電子顕微鏡像のコントラストを調整するコントラスト調整工程と、
を含み、
前記コントラスト調整工程では、前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に係数を乗算して前記閾値を算出し、
前記係数は、前記試料に由来するピークの輝度値と前記試料保持グリッドに由来するピークの輝度値の比に基づき設定される、画像処理方法。

【請求項6】

試料保持グリッドに保持された試料の透過電子顕微鏡像を取得する画像取得工程と、
前記透過電子顕微鏡像から各画素の輝度の分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成工程と、
前記ヒストグラムに基づいて、前記透過電子顕微鏡像のコントラストを調整するコントラスト調整工程と、
を含み、
前記コントラスト調整工程は、
前記ヒストグラムに存在するピークの数を求める工程と、
前記ピークの数が２以上である場合に、前記ヒストグラムから前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下の前記ピークを除外し、前記透過電子顕微鏡像のコントラストを調整する工程と、
を有し、
前記コントラスト調整工程では、前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に係数を乗算して前記閾値を算出し、
前記係数は、前記試料に由来するピークの輝度値と前記試料保持グリッドに由来するピークの輝度値の比に基づき設定される、画像処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像処理装置、電子顕微鏡、および画像処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）では、デジタルカメラを用いて透過電子顕微鏡像の撮影が行われる（例えば特許文献１参照）。デジタルカメラを用いて透過電子顕微鏡像を撮影してモニター上に表示する場合、画像に対してコントラスト調整を行わずに表示すると、多くの場合、像のコントラストが低い状態で表示される。

【0003】

そのため、従来の透過電子顕微鏡では、取得された電子顕微鏡像（デジタル画像）のヒストグラム（横軸に輝度値、横軸にその輝度値を持つ画像の数（頻度）を表したもの）中で、頻度がゼロのものを除いた輝度値のうちの最小の輝度値と最大の輝度値とを検知し、モニター上の最小輝度値と最大輝度値とに対応させることで、観察対象物のコントラストを高めて表示させていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−２３２００２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、観察対象物と、観察対象物と比較して輝度値の差が大きい観察対象物以外の構造物とが同時に視野内に入った際には、上述した従来の手法では、観察対象物のコントラストが低く表示されてしまうという問題がある。観察対象物と観察対象物以外の構造物とが同時に視野内に入った場合、ヒストグラムには観察対象物由来のピークと観察対象物以外の構造物由来のピークとが存在することとなる。そのため、ヒストグラムの最小輝度値と最大輝度値は観察対象物由来のピークの最小輝度値と最大輝度値に対応せず、観察対象物のコントラストが低く表示させてしまう。

【0006】

例えば、透過電子顕微鏡では、厚さがナノメートルオーダーの極薄膜試料を真空中に保持させるために、試料保持グリッド上に薄膜試料を載せて観察を行う場合がある。試料保持グリッドは電子線をほとんど通さないため、デジタルカメラで撮影した際に薄膜試料に比べて極めて低い輝度値として検出される。主に低倍率での観察中に試料保持グリッドが視野内に入り込むことが多く、その場合、上記の理由から観察対象物のコントラストが低く表示される。

【0007】

このように、観察対象物と観察対象物以外の構造物とが同時に視野内に含まれる透過電子顕微鏡像に対して、観察対象物のコントラストを適切に調整するためには、画像のヒストグラムに存在する観察対象物由来のピークを特定するなどの処理が必要となる。しかしながら、試料に対して強度の大きい電子線を照射した場合等には、得られる透過電子顕微鏡像のヒストグラムのビン数（要素数）が多くなり、コントラスト調整処理に時間がかかってしまうという問題がある。

【0008】

近年、デジタルカメラの高画素化、高フレームレート化が著しく画像処理の高速化が求められている。透過電子顕微鏡では、撮影視野を探すための視野探し等の際には、観察中に連続して取得される一連の像に対してコントラスト調整を行う必要があり、画像処理の高速化が求められる。

【0009】

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、画像処理の高速化を図ることができる画像処理装置および画像処理方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記画像処理装置を含む電子顕微鏡を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0019】

（１）本発明に係る画像処理装置は、
試料保持グリッドに保持された試料の透過電子顕微鏡像を取得する画像取得部と、
前記透過電子顕微鏡像から各画素の輝度の分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
前記ヒストグラムから、前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下の輝度値を除外し、前記閾値以下の輝度値が除外された前記ヒストグラムに基づいて、前記透過電子顕微鏡像のコントラストを調整するコントラスト調整部と、
を含み、
前記コントラスト調整部は、前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に係数を乗算して前記閾値を算出し、
前記係数は、前記試料に由来するピークの輝度値と前記試料保持グリッドに由来するピークの輝度値の比に基づき設定される。

【0020】

このような画像処理装置では、ヒストグラムから画像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下の輝度値を除外し、閾値以下の輝度値が除外されたヒストグラムに基づいて画像のコントラストを調整するため、観察対象物と観察対象物以外の構造物とが視野内に入った場合でも、観察対象物のコントラストが低く表示されてしまうことを防ぐことができ、観察対象物を適切なコントラストで表示させることができる。

【0021】

（２）本発明に係る画像処理装置は、
試料保持グリッドに保持された試料の透過電子顕微鏡像を取得する画像取得部と、
前記透過電子顕微鏡像から各画素の輝度の分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
前記ヒストグラムに基づいて、前記透過電子顕微鏡像のコントラストを調整するコントラスト調整部と、
を含み、
前記コントラスト調整部は、
前記ヒストグラムに存在するピークの数を求める処理と、
前記ピークの数が２以上である場合に、前記ヒストグラムから前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下の前記ピークを除外して、前記透過電子顕微鏡像のコントラストを調整する処理と、
を行い、
前記コントラスト調整部は、前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に係数を乗算して前記閾値を算出し、
前記係数は、前記試料に由来するピークの輝度値と前記試料保持グリッドに由来するピークの輝度値の比に基づき設定される。

【0022】

このような画像処理装置では、ヒストグラムから画像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下のピークを除外して画像のコントラストを調整するため、観察対象物と観察対象物以外の構造物とが視野内に入った場合でも、観察対象物のコントラストが低く表示されてしまうことを防ぐことができ、観察対象物を適切なコントラストで表示させることができる。

【0024】

（３）本発明に係る画像処理装置において、
前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に基づいて、前記ヒストグラムに対するビニング処理を行うビニング処理部を含んでいてもよい。

【0025】

このような画像処理装置では、ヒストグラムに対するビニング処理を行うため、ヒストグラムに対するビニング処理を行わない場合と比べて、ビン数（要素数）の少ないヒスト
グラムに基づいて、画像のコントラストを調整することができる。したがって、画像処理の高速化を図ることができる。

【0027】

（４）本発明に係る電子顕微鏡は、
本発明に係る画像処理装置を含む。

【0028】

このような電子顕微鏡では、本発明に係る画像処理装置を含むことができる。

【0031】

（５）本発明に係る画像処理方法は、
試料保持グリッドに保持された試料の透過電子顕微鏡像を取得する画像取得工程と、
取得した前記透過電子顕微鏡像から各画素の輝度の分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成工程と、
前記ヒストグラムから、前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下の輝度値を除外し、前記閾値以下の輝度値が除外された前記ヒストグラムに基づいて、前記透過電子顕微鏡像のコントラストを調整するコントラスト調整工程と、
を含み、
前記コントラスト調整工程では、前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に係数を乗算して前記閾値を算出し、
前記係数は、前記試料に由来するピークの輝度値と前記試料保持グリッドに由来するピークの輝度値の比に基づき設定される。

【0032】

このような画像処理方法では、ヒストグラムから画像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下の輝度値を除外し、閾値以下の輝度値が除外されたヒストグラムに基づいて画像のコントラストを調整するため、観察対象物と観察対象物以外の構造物とが視野内に入った場合でも、観察対象物のコントラストが低く表示されてしまうことを防ぐことができ、観察対象物を適切なコントラストで表示させることができる。

【0033】

（６）本発明に係る画像処理方法は、
試料保持グリッドに保持された試料の透過電子顕微鏡像を取得する画像取得工程と、
前記透過電子顕微鏡像から各画素の輝度の分布を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成工程と、
前記ヒストグラムに基づいて、前記透過電子顕微鏡像のコントラストを調整するコントラスト調整工程と、
を含み、
前記コントラスト調整工程は、
前記ヒストグラムに存在するピークの数を求める工程と、
前記ピークの数が２以上である場合に、前記ヒストグラムから前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下の前記ピークを除外し、前記透過電子顕微鏡像のコントラストを調整する工程と、
を有し、
前記コントラスト調整工程では、前記透過電子顕微鏡像の最大輝度値に係数を乗算して前記閾値を算出し、
前記係数は、前記試料に由来するピークの輝度値と前記試料保持グリッドに由来するピークの輝度値の比に基づき設定される。

【0034】

このような画像処理方法では、ヒストグラムから画像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下のピークを除外して画像のコントラストを調整するため、観察対象物と観察対象物以外の構造物とが視野内に入った場合でも、観察対象物のコントラストが低く表示されてしまうことを防ぐことができ、観察対象物を適切なコントラストで表示させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】本実施形態に係る画像処理装置を含む電子顕微鏡の構成を模式的に示す図。

【図2】本実施形態に係る画像処理装置の画像処理の一例を示すフローチャート。

【図3】図３（ａ）は視野内に目的の観察対象物のみが含まれているＴＥＭ像であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すＴＥＭ像の輝度ヒストグラムである。

【図4】図４（ａ）は視野内に目的の観察対象物と目的の観察対象物以外の構造物とが含まれているＴＥＭ像であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示すＴＥＭ像の輝度ヒストグラムである。

【図5】図５（ａ）は図４（ａ）と同じ視野のＴＥＭ像であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すＴＥＭ像の輝度ヒストグラムである。

【図6】図６（ａ）は視野内に目的の観察対象物と目的の観察対象物以外の構造物とが含まれているＴＥＭ像であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示すＴＥＭ像の輝度ヒストグラムである。

【図7】図７（ａ）は図６（ａ）と同じ視野のＴＥＭ像であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すＴＥＭ像の輝度ヒストグラムである。

【図8】本実施形態に係る画像処理装置の画像処理の変形例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0037】

１． 画像処理装置および電子顕微鏡
まず、本実施形態に係る画像処理装置を含む電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る画像処理装置１００を含む電子顕微鏡１０００の構成を模式的に示す図である。

【0038】

電子顕微鏡１０００は、透過電子顕微鏡である。すなわち、電子顕微鏡１０００は、試料２を透過した電子で結像して、透過電子顕微鏡像を得る装置である。

【0039】

電子顕微鏡１０００は、図１に示すように、電子顕微鏡本体１０と、画像処理装置１００と、を含む。

【0040】

電子顕微鏡本体１０は、電子線源１１と、集束レンズ１２と、対物レンズ１３と、試料ステージ１４と、試料ホルダー１５と、中間レンズ１６と、投影レンズ１７と、撮像部（デジタルカメラ）１８と、を含む。

【0041】

電子線源１１は、電子線ＥＢを発生させる。電子線源１１は、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線ＥＢを放出する。電子線源１１としては、例えば、電子銃を用いる
ことができる。電子線源１１として用いられる電子銃は特に限定されず、例えば熱電子放出型や、熱電界放出型、冷陰極電界放出型などの電子銃を用いることができる。

【0042】

集束レンズ（コンデンサーレンズ）１２は、電子線源１１の後段（電子線ＥＢの下流側）に配置されている。集束レンズ１２は、電子線源１１で発生した電子線ＥＢを集束して試料２に照射するためのレンズである。

【0043】

対物レンズ１３は、集束レンズ１２の後段に配置されている。対物レンズ１３は、試料２を透過した電子線ＥＢで結像するための初段のレンズである。対物レンズ１３は、図示はしないが、上部磁極（ポールピースの上極）、および下部磁極（ポールピースの下極）を有している。対物レンズ１３では、上部磁極と下部磁極との間に磁場を発生させて電子線ＥＢを集束させる。

【0044】

試料ステージ１４は、試料２を保持する。図示の例では、試料ステージ１４は、試料ホルダー１５を介して、試料２を保持している。試料ステージ１４は、例えば、対物レンズ１３の上部磁極と下部磁極との間に試料２を位置させる。試料ステージ１４は、試料ホルダー１５を移動および静止させることにより、試料２の位置決めを行うことができる。試料ステージ１４は、試料２を水平方向（電子線ＥＢの進行方向に対して直交する方向）や鉛直方向（電子線ＥＢの進行方向に沿う方向）に移動させることができる。試料ステージ１４は、さらに、試料２を傾斜させることができる。

【0045】

中間レンズ１６は、対物レンズ１３の後段に配置されている。投影レンズ１７は、中間レンズ１６の後段に配置されている。中間レンズ１６および投影レンズ１７は、対物レンズ１３によって結像された像をさらに拡大し、撮像部１８に結像させる。電子顕微鏡１０００では、対物レンズ１３、中間レンズ１６、および投影レンズ１７によって、結像系が構成されている。

【0046】

撮像部１８は、結像系によって結像された透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）を撮影する。撮像部１８は、例えば、ＣＣＤカメラや、ＣＭＯＳカメラ等のデジタルカメラである。撮像部１８は、ＴＥＭ像をデジタル画像として取得することができる。撮像部１８で撮影されたＴＥＭ像の像情報（画像データ）は、画像処理装置１００に出力される。

【0047】

電子顕微鏡本体１０は、図示の例では、除振器２０を介して架台２２上に設置されている。

【0048】

画像処理装置１００は、電子顕微鏡本体１０で撮影されたＴＥＭ像（画像データ）を取得し、取得したＴＥＭ像のコントラストを調整して表示部１２２に表示する処理を行う。画像処理装置１００は、処理部１１０と、操作部１２０と、表示部１２２と、記憶部１２４と、を含む。

【0049】

操作部１２０は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、処理部１１０に送る処理を行う。操作部１２０の機能は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどにより実現できる。

【0050】

表示部１２２は、処理部１１０によって生成された画像を表示するものであり、その機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴなどにより実現できる。表示部１２２は、例えば、処理部１１０でコントラストが調整されたＴＥＭ像を表示する。

【0051】

記憶部１２４は、処理部１１０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。また、記憶部１２４は、処理部１１０の作業領域として用いら
れ、処理部１１０が各種プログラムに従って実行した算出結果等を一時的に記憶するためにも使用される。記憶部１２４の機能は、ハードディスク、ＲＡＭなどにより実現できる。

【0052】

処理部１１０は、ＴＥＭ像を取得する処理や、画像処理等を行う。処理部１１０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。処理部１１０は、画像取得部１１２と、ヒストグラム生成部１１４と、ビニング処理部１１６と、コントラスト調整部１１８と、表示制御部１１９と、を含む。

【0053】

画像取得部１１２は、撮像部１８から出力された像情報に基づきＴＥＭ像（画像）を取得する。

【0054】

ヒストグラム生成部１１４は、画像取得部１１２で取得されたＴＥＭ像から、ＴＥＭ像の各画素の輝度の分布を示すヒストグラムを生成する。ヒストグラム生成部１１４は、ＴＥＭ像から、横軸に輝度値、縦軸にその輝度値を持つ画素の数（頻度）とするヒストグラム（以下、「輝度ヒストグラム」ともいう）を生成する。

【0055】

ヒストグラム生成部１１４は、ＴＥＭ像の最大輝度値に応じた輝度ヒストグラムを生成する。ここで、画像（ＴＥＭ像）の最大輝度値とは、画像を構成している画素が持つ輝度値のうち、最大の輝度値をいう。ヒストグラム生成部１１４は、ＴＥＭ像の最大輝度値に対応する要素数（すなわちビン数）を持つ輝度ヒストグラムを生成する。例えば、ＴＥＭ像の最大輝度値が４００００である場合、ヒストグラム生成部１１４は、ヒストグラムの要素数、すなわち、ヒストグラムのビン数が４００００の輝度ヒストグラムを生成する。

【0056】

ビニング処理部１１６は、ＴＥＭ像の最大輝度値に基づいて、ヒストグラム生成部１１４で生成された輝度ヒストグラムに対してビニング処理を行う。ここで、ヒストグラムに対するビニング処理とは、ヒストグラムの隣接する複数のビンを１つのビンにまとめて、ヒストグラムのビン数（すなわちヒストグラムの要素数）を減少させる処理である。複数のビンを１つのビンにまとめるときには、そのビンの頻度値として当該複数のビンの頻度値の平均値を用いる。なお、複数のビンを１つのビンにまとめるときの頻度値として、当該複数のビンの頻度値の和を用いてもよい。

【0057】

ここで、輝度ヒストグラムでは、上述したように画像の最大輝度値はヒストグラムのビン数に対応している。そのため、ビニング処理部１１６では、後述するコントラスト調整部１１８での処理の高速化を図るために、輝度ヒストグラムのビン数が所定の数（目標ビン数）以下となるように、ＴＥＭ像の最大輝度値に基づいてビニング処理を行う。目標ビン数は、要求される処理速度に応じて適宜設定される。目標ビン数の情報は、例えば、あらかじめ記憶部１２４に記憶されている。

【0058】

具体的には、ビニング処理部１１６は、例えば、輝度ヒストグラムの隣接する複数（例えば２つ）のビンを１つのビンとする処理を、ＴＥＭ像の最大輝度値に基づき決定された回数だけ繰り返す。繰り返し回数は、ビニング処理後の輝度ヒストグラムのビン数が上述した目標ビン数以下となるように設定される。なお、以下では、このＴＥＭ像の最大輝度値に基づき決定される繰り返し回数を「ビニング係数」ともいう。

【0059】

例えば、ＴＥＭ像の最大輝度値（すなわち輝度ヒストグラムのビン数）が４００００、目標ビン数が５０００である場合、ビニング処理部１１６は、ビニング係数を「３」と設定し、２つのビンを１つのビンとする処理を３回繰り返して、輝度ヒストグラムのビン数を５０００とする。

【0060】

コントラスト調整部１１８は、ビニング処理部１１６においてビニング処理された輝度ヒストグラムに基づいて、ＴＥＭ像のコントラストを調整する処理を行う。以下、コントラスト調整部１１８における処理について説明する。

【0061】

コントラスト調整部１１８は、ビニング処理された輝度ヒストグラムに対して公知の手法によりノイズを除去する処理を行った後、輝度ヒストグラムに存在するピークの位置を特定する。ピークの位置の特定は、例えば、ノイズが除去された輝度ヒストグラムに対して一階微分と、二階微分と、を行い、一階微分がゼロ、かつ二階微分が負である位置（輝度値）を求めることで行われる。この一階微分がゼロ、かつ二階微分が負である輝度値をピーク位置とする。

【0062】

次に、コントラスト調整部１１８は、輝度ヒストグラム中のピークの数（ピーク位置の数）を計算する。コントラスト調整部１１８は、ピークの数が１以下でない場合（すなわちピークの数が２以上である場合）には、輝度ヒストグラムからＴＥＭ像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下のピークを除外して、ＴＥＭ像のコントラストを調整する処理を行う。このとき、コントラスト調整部１１８は、ＴＥＭ像の最大輝度値に所与の係数を掛けて閾値を算出する。当該閾値は、観察対象物以外の構造物に由来するピークを輝度ヒストグラムから除外するための閾値である。このような観察対象物以外の構造物としては、例えば、試料を保持する試料保持グリッド等の試料保持部材が挙げられる。

【0063】

ここで、透過電子顕微鏡において、目的の観察対象物となる試料を試料保持グリッドに保持して観察を行う場合、試料は極薄膜化されて電子線を透過させるのに対して、試料を保持する試料保持グリッドは電子線をほとんど透過させない。そのため、これらが視野内に含まれる場合、ＴＥＭ像の輝度ヒストグラムには、２つの独立したピークが現れる。このとき、試料に由来するピークの輝度値Ｐ１と試料保持グリッドに由来するピークの輝度値Ｐ２の比Ｐ２／Ｐ１は、試料条件（試料の厚さ、構成元素等）や、観察条件（試料に照射される照射電流量等）によらずほぼ一定の値となる。これは、試料の電子線に対する透過率（９９％以上）に対して試料保持グリッドの電子線の透過率（１％以下）が極めて小さいためである。このように比Ｐ１／Ｐ２が一定（ほぼ一定）であるため、ＴＥＭ像の最大輝度値に所定の係数を乗算することで、試料条件や観察条件によらず、試料に由来するピークと試料保持グリッドに由来するピークとを分離するための閾値を算出することができる。すなわち、当該所定の係数は、比Ｐ２／Ｐ１に基づき設定することができる。

【0064】

コントラスト調整部１１８は、例えば、閾値以下のピークが除外された輝度ヒストグラムに基づいてＴＥＭ像のコントラストを調整するときには、輝度ヒストグラムから除外されなかったピーク（すなわち観察対象物由来のピーク）の位置から輝度ヒストグラムの横軸の両方向に向かって縦軸（頻度）の値を読み取っていき、縦軸の値がある閾値以下になった位置をそれぞれ観察対象物に由来のピークの最小輝度値、およびピークの最大輝度値とする。ここでの閾値は、あらかじめ設定されている任意の値である。そして、この観察対象物由来のピークの最小輝度値とピークの最大輝度値を、表示部１２２上の最小輝度値と最大輝度値に対応させてＴＥＭ像のコントラストを調整する。

【0065】

このようにピーク位置から輝度ヒストグラムの横軸の両方向に向かって値を読み取っていき縦軸の値がある閾値以下になった位置をピークの最小輝度値およびピークの最大輝度値とすることにより、例えば観察対象物に由来する複数のピークが重なっている場合でも、ピークの最小輝度値と最大輝度値との間に、この複数のピークからなる波形全体を含めることができる。したがって、複数のピークが重なっている場合においても、ＴＥＭ像に対して適切なコントラスト調整を行うことができる。

【0066】

一方、コントラスト調整部１１８は、ピークの数が１以下（すなわちピークの数が１ま
たは０）の場合には、輝度ヒストグラムの頻度がゼロのものを除いた輝度値のうちの最小の輝度値と最大の輝度値を、それぞれ表示部１２２上の最小輝度値と最大輝度値に対応させてＴＥＭ像に対するコントラストの調整を行う。

【0067】

表示制御部１１９は、コントラスト調整部１１８でコントラストが調整されたＴＥＭ像を表示部１２２に表示する制御を行う。

【0068】

２． 画像処理方法
次に、本実施形態に係る画像処理装置における画像処理方法について説明する。図２は、本実施形態に係る画像処理装置１００における画像処理の一例を示すフローチャートである。

【0069】

まず、画像取得部１１２が電子顕微鏡本体１０で撮影されたＴＥＭ像を取得する（ステップＳ１０２）。

【0070】

次に、ヒストグラム生成部１１４が輝度ヒストグラムを生成する（ステップＳ１０４）。

【0071】

次に、ビニング処理部１１６がＴＥＭ像の最大輝度値からビニング係数を決定し、コントラスト調整部１１８がＴＥＭ像の最大輝度値から観察対象物以外の構造物に由来するピークを除外するための閾値を算出する（ステップＳ１０６）。

【0072】

次に、ビニング処理部１１６が、ＴＥＭ像の最大輝度値に基づいて、ビニング処理を行う（ステップＳ１０８）。ビニング処理部１１６は、輝度ヒストグラムの隣接する複数（２つ）のビンを１つのビンとする処理を、ＴＥＭ像の最大輝度値に基づき決定された回数（ビニング係数に応じた回数）だけ繰り返す。これにより、輝度ヒストグラムのビン数（要素数）が予め設定された目標ビン数以下となる。

【0073】

次に、コントラスト調整部１１８が、ビニング処理された輝度ヒストグラムに基づいて、ＴＥＭ像のコントラストを調整する（ステップＳ１０８〜Ｓ１２４）。

【0074】

まず、コントラスト調整部１１８が、ビニング処理された輝度ヒストグラムのノイズを除去する処理を行う（ステップＳ１１０）。

【0075】

次に、コントラスト調整部１１８が、輝度ヒストグラムに存在するピークの位置を特定する処理を行う（ステップＳ１１２）。

【0076】

次に、コントラスト調整部１１８が輝度ヒストグラムに存在するピークの数を計算し（ステップＳ１１４）、ピークの数が１以下でない場合（ステップＳ１１６のＮＯ）、コントラスト調整部１１８が輝度ヒストグラムからステップＳ１０６で求めた閾値以下のピークを除外して（ステップＳ１１８）、ピークの最小輝度値と最大輝度値を計算し（ステップＳ１２０）、ＴＥＭ像のコントラストを調整する（ステップＳ１２２）。コントラスト調整部１１８は、ステップＳ１２２において、計算したピークの最小輝度値と最大輝度値を、表示部１２２上の最小輝度値と最大輝度値に対応させてＴＥＭ像のコントラストを調整する。

【0077】

一方、ピークの数が１以下の場合（ステップＳ１１６のＹＥＳ）、コントラスト調整部１１８が、輝度ヒストグラムの頻度がゼロのものを除いた輝度値のうちの最小の輝度値と最大の輝度値を、表示部１２２上の最小輝度値と最大輝度値に対応させてＴＥＭ像に対するコントラストの調整を行う（ステップＳ１２４）。

【0078】

次に、表示制御部１１９が、コントラスト調整部１１８においてコントラストが調整されたＴＥＭ像を、表示部１２２に表示する制御を行う（ステップＳ１２６）。

【0079】

以上の処理により、電子顕微鏡本体１０で撮影されたＴＥＭ像を、コントラストを調整して表示部１２２に表示させることができる。

【0080】

画像処理装置１００は、例えば、以下の特長を有する。

【0081】

画像処理装置１００では、ヒストグラム生成部１１４が取得したＴＥＭ像から各画素の輝度の分布を示す輝度ヒストグラムを生成し、ビニング処理部１１６がＴＥＭ像の最大輝度値に基づいて輝度ヒストグラムに対するビニング処理を行い、コントラスト調整部１１８がビニング処理された輝度ヒストグラムに基づいて、ＴＥＭ像のコントラストを調整する。このように画像処理装置１００では、輝度ヒストグラムに対するビニング処理を行うため、輝度ヒストグラムに対するビニング処理を行わない場合と比べて、ビン数（要素数）の少ない輝度ヒストグラムに基づいて、ＴＥＭ像のコントラストを調整することができる。したがって、画像処理装置１００では、画像処理の高速化を図ることができる。

【0082】

例えば、上記の実施形態では、輝度ヒストグラムにおいてピークの位置を特定する際に、輝度ヒストグラムに対して一階微分、および二階微分が行われる。この際、輝度ヒストグラムに対してコンボリューションが行われるが、ビニング処理を行い輝度ヒストグラムのビン数（要素数）を減らすことにより、コンボリューションの回数を減らすことができ、処理の高速化を図ることができる。

【0083】

画像処理装置１００では、ビニング処理部１１６が、輝度ヒストグラムの隣接する複数のビンを１つのビンとする処理を、ＴＥＭ像の最大輝度値に基づき決定された回数だけ繰り返す。ヒストグラム生成部１１４で生成された輝度ヒストグラムのビン数は、ＴＥＭ像の最大輝度値と等しい。そのため、ＴＥＭ像の最大輝度値に基づき決定された回数だけ、輝度ヒストグラムの隣接する複数のビンを１つのビンとする処理を繰り返すことにより、輝度ヒストグラムを所望のビン数にすることができる。

【0084】

画像処理装置１００では、コントラスト調整部１１８が、ビニング処理された輝度ヒストグラムに存在するピークの数を求める処理と、輝度ヒストグラムに存在するピークの数が２以上である場合に、ビニング処理された輝度ヒストグラムからＴＥＭ像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下のピークを除外して、ＴＥＭ像のコントラストを調整する処理と、を行う。そのため、観察対象物と観察対象物以外の構造物とが視野内に入った場合でも、観察対象物のコントラストが低く表示されてしまうことを防ぐことができ、観察対象物を適切なコントラストで表示させることができる。

【0085】

画像処理装置１００では、コントラスト調整部１１８は、ＴＥＭ像の最大輝度値に所与の係数を乗算して、観察対象物以外の構造物に起因するピークを輝度ヒストグラムから除外するための閾値を算出する。上述したように、透過電子顕微鏡像の輝度ヒストグラムにおいて、観察対象物に由来するピークの輝度値Ｐ１と試料保持グリッドに由来するピークの輝度値Ｐ２の比Ｐ２／Ｐ１は、試料条件や、観察条件によらずほぼ一定の値となる。そのため、ＴＥＭ像の最大輝度値に所与の係数を乗算して閾値を決定することにより、容易に閾値を算出することができ、その閾値を用いて、観察対象物以外の構造物に起因するピークを輝度ヒストグラムから確実に除外することができる。

【0086】

電子顕微鏡１０００は、画像処理装置１００を含むため、ＴＥＭ像に対するコントラスト調整処理を高速に行うことができる。したがって、例えば、電子顕微鏡１０００では、
撮影視野を探すための視野探しの際などに、観察中に連続して取得される一連の像に対してコントラストの調整を行うことができ、コントラストが調整されたＴＥＭ像をリアルタイムに表示部１２２に表示させることができる。

【0087】

本実施形態に係る画像処理方法は、ＴＥＭ像を取得する画像取得工程と、取得したＴＥＭ像から各画素の輝度の分布を示す輝度ヒストグラムを生成するヒストグラム生成工程と、ＴＥＭ像の最大輝度値に基づいて、輝度ヒストグラムに対するビニング処理を行うビニング処理工程と、ビニング処理された輝度ヒストグラムに基づいて、ＴＥＭ像に対してコントラストを調整する処理を行うコントラスト調整工程と、を含む。このように本実施形態に係る画像処理方法では、輝度ヒストグラムに対するビニング処理を行うため、輝度ヒストグラムに対するビニング処理を行わない場合と比べて、ビン数（要素数）の少ない輝度ヒストグラムに基づいて、ＴＥＭ像のコントラストを調整することができる。したがって、画像処理の高速化を図ることができる。

【0088】

本実施形態に係る画像処理方法では、コントラスト調整工程は、輝度ヒストグラムに存在するピークの数を求める工程と、ピークの数が２以上である場合に、輝度ヒストグラムからＴＥＭ像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下のピークを除外し、ＴＥＭ像のコントラストを調整する工程と、を有する。そのため、観察対象物と観察対象物以外の構造物とが視野内に入った場合でも、観察対象物のコントラストが低く表示されてしまうことを防ぐことができ、観察対象物を適切なコントラストで表示させることができる。

【0089】

３． 実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。

【0090】

まず、輝度ヒストグラム中の最小輝度値と最大輝度値（すなわちＴＥＭ像の最小輝度値と最大輝度値）を、表示部の最小輝度値と最大輝度値に対応させてコントラストの調整を行った場合と、目的の観察対象物由来のピークの最小輝度値と最大輝度値を、表示部の最小輝度値と最大輝度値に対応させてコントラストの調整を行った場合と、を比較した。

【0091】

図３（ａ）は、視野内に目的の観察対象物のみが含まれているＴＥＭ像である。図３（ａ）に示すＴＥＭ像では、輝度ヒストグラム中の最小輝度値と最大輝度値を表示部の最小輝度値と最大輝度値に対応させてコントラストの調整を行った。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＴＥＭ像の輝度ヒストグラムを示す図である。なお、図３（ｂ）に示す輝度ヒストグラムの破線間の領域が表示コントラスト（図３（ａ）に示すＴＥＭ像のコントラスト）に対応している。

【0092】

図３（ａ）に示すＴＥＭ像では、目的の観察対象物である、格子状の模様と多数の黒い点を明瞭に確認することができる。

【0093】

ここで、図３（ｂ）に示すように、輝度ヒストグラムには、輝度値（ｃｏｕｎｔ数）が２２５０ｃｏｕｎｔｓ付近に１つのピークが存在している。このピークは目的の観察対象物由来のものである。このように輝度ヒストグラムに目的の観察対象物由来のピークが１つ存在している場合、輝度ヒストグラム中の最小輝度値と最大輝度値が、目的の観察対象物由来のピークの最小輝度値と最大輝度値に対応する。そのため、輝度ヒストグラム中の最小輝度値と最大輝度値を、表示部の最小輝度値と最大輝度値に対応させてコントラストの調整を行うことにより、図３（ａ）に示すように、目的の観察対象物を明瞭に確認することができる。

【0094】

図４（ａ）は、視野内に目的の観察対象物と、観察対象物以外の構造物（試料保持グリ
ッド）とが含まれているＴＥＭ像である。なお、図４（ａ）は、図３（ａ）の視野から視野を移動させて撮影されたＴＥＭ像である。図４（ａ）に示すＴＥＭ像では、図３（ａ）に示すＴＥＭ像と同様に、輝度ヒストグラム中の最小輝度値と最大輝度値を表示部の最小輝度値と最大輝度値に対応させてコントラストの調整を行った。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＴＥＭ像の輝度ヒストグラムを示す図である。図４（ｂ）に示す輝度ヒストグラムの破線間の領域が表示コントラスト（図４（ａ）に示すＴＥＭ像のコントラスト）に対応している。

【0095】

図４（ａ）に示すＴＥＭ像では、図３（ａ）に示すＴＥＭ像と比べて、目的の観察対象物のコントラストが低く表示されてしまい、図３（ａ）に示すＴＥＭ像で明瞭に確認できた格子状の模様と多数の黒い点が確認しづらくなっている。

【0096】

これは、図４（ｂ）に示す輝度ヒストグラムに、ピーク輝度値が１００ｃｏｕｎｔｓ付近の試料保持グリッド由来のピークと、ピーク輝度値が２２５０ｃｏｕｎｔｓ付近の目的の観察対象物由来のピークとが存在しているためである。このような場合、輝度ヒストグラム中の最小輝度値が試料保持グリッド由来のピークの最小輝度値に、輝度ヒストグラム中の最大輝度値が目的の観察対象物由来のピークの最大輝度値に対応することとなる。そのため、輝度ヒストグラム中の最小輝度値と最大輝度値を、表示部の最小輝度値と最大輝度値に対応させてコントラストの調整を行うと、目的の観察対象物のコントラストが低く表示されてしまうこととなる。

【0097】

図５（ａ）は、図４（ａ）と同じ視野のＴＥＭ像である。図５（ａ）に示すＴＥＭ像では、目的の観察対象物由来のピークの最小輝度値と最大輝度値を、表示部の最小輝度値と最大輝度値に対応させてコントラストの調整を行った。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＴＥＭ像の輝度ヒストグラムを示す図である。図５（ｂ）に示す輝度ヒストグラムの破線間の領域が表示コントラスト（図５（ａ）に示すＴＥＭ像のコントラスト）に対応している。

【0098】

図５（ａ）に示すＴＥＭ像では、ピーク位置が５００ｃｏｕｎｔｓ以下にあるピークを除外して、ピーク位置が２２５０ｃｏｕｎｔｓ付近の目的の観察対象物由来のピークのみに着目してコントラストの調整を行っている。すなわち、目的の観察対象物由来のピークの最小輝度値と最大輝度値を、表示部の最小輝度値と最大輝度値に対応させてコントラストの調整を行っている。この結果、図５（ａ）に示すように、格子状の模様と多数の黒い点を、図３（ａ）に示すＴＥＭ像と同様に、明瞭に確認することができた。

【0099】

なお、図５（ａ）に示すＴＥＭ像のコントラストを調整する際に、上述した本実施形態に係る画像処理方法で処理を行った結果、図５（ａ）に示すＴＥＭ像の輝度ヒストグラムを取得してから、コントラストを調整する処理が終わるまでの処理時間は、３ｍｓｅｃであった。この処理時間は、ＣＭＯＳカメラの〜１００ｆｐｓという高いフレームレートにも十分対応可能である。

【0100】

次に、図３（ａ）〜図５（ａ）に示すＴＥＭ像における試料とは、異なる試料で同様の実験を行った。

【0101】

図６（ａ）は、視野内に目的の観察対象物と、観察対象物以外の構造物（試料保持グリッド）とが含まれているＴＥＭ像である。図６（ａ）に示すＴＥＭ像では、輝度ヒストグラム中の最小輝度値と最大輝度値を表示部の最小輝度値と最大輝度値に対応させてコントラストの調整を行った。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＴＥＭ像の輝度ヒストグラムを示す図である。図６（ｂ）に示す輝度ヒストグラムの破線間の領域が表示コントラスト（図６（ａ）に示すＴＥＭ像のコントラスト）に対応している。

【0102】

図６（ｂ）に示す輝度ヒストグラムには、ピーク位置が３５０００ｃｏｕｎｔｓ付近の目的の観察対象物由来のピークと、ピーク位置が２０００ｃｏｕｎｔｓ付近の試料保持グリッド由来のピークとが存在しているため、図６（ａ）に示すＴＥＭ像では、目的の観察対象物のコントラストが低く表示されている。また、図６（ａ）に示すＴＥＭ像では、目的の対象物由来のピークのピーク位置が３５０００ｃｏｕｎｔｓ付近と入力信号が強い（輝度値が大きい）。

【0103】

図７（ａ）は、図６（ａ）と同じ視野のＴＥＭ像である。図７（ａ）に示すＴＥＭ像では、目的の観察対象物由来のピークの最小輝度値と最大輝度値を、表示部の最小輝度値と最大輝度値に対応させてコントラストの調整を行った。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＴＥＭ像の輝度ヒストグラムを示す図である。図７（ｂ）に示す輝度ヒストグラムの破線間の領域が表示コントラスト（図７（ａ）に示すＴＥＭ像のコントラスト）に対応している。

【0104】

図７（ａ）に示すＴＥＭ像では、ピーク位置が５０００ｃｏｕｎｔｓ以下にあるピークは除外して、ピーク位置が３５０００ｃｏｕｎｔｓ付近の目的の観察対象物由来のピークのみに着目してコントラストの調整を行っている。すなわち、目的の観察対象物由来のピークの最小輝度値と最大輝度値を、表示部の最小輝度値と最大輝度値に対応させてコントラストの調整を行っている。この結果、図７（ａ）に示すように、目的の観察対象物を明瞭に確認することができた。

【0105】

なお、図７（ａ）に示すＴＥＭ像のコントラストを調整する際に、上述した本実施形態に係る画像処理方法で処理を行った。ここでは、試料保持グリッド由来のピークを除外するための係数をＫ＝０．２と設定した。

【0106】

図７（ａ）に示すＴＥＭ像では、輝度ヒストグラム中の最大輝度値は４００００であり、Ｋ＝０．２とすると、閾値は８０００となる。したがって、図７（ｂ）に示す輝度ヒストグラム中の試料保持グリッド由来のピークを除外することができる。

【0107】

なお、上述した図５（ａ）に示すＴＥＭ像では、輝度ヒストグラム中の最大輝度値は２５０００であり、Ｋ＝０．２とすると、閾値は５００となる。したがって、図５（ｂ）に示す輝度ヒストグラム中の試料保持グリッド由来のピークを除外することができる。

【0108】

このように、あらかじめ閾値を設定するための係数Ｋを設定することで、入力信号の強度（輝度ヒストグラム中の最大輝度値）が異なる場合でも、試料保持グリッド由来のピークを除外するための閾値を適切に設定することができる。

【0109】

また、図７（ａ）に示すＴＥＭ像では、輝度ヒストグラム中の最大輝度値が４００００と大きいため、図７（ｂ）に示す輝度ヒストグラムの隣接する２つのビンを１つのビンとする処理を、３回繰り返してビニング処理を行った。この結果、図７（ｂ）に示す輝度ヒストグラムのビン数（要素数）を５０００にすることができ、処理速度を向上させることができた。具体的には、図７（ａ）に示すＴＥＭ像のヒストグラムを取得してから、コントラストを調整する処理が終わるまでの処理時間は、５ｍｓｅｃであった。この処理時間は、ＣＭＯＳカメラの〜１００ｆｐｓという高いフレームレートにも十分対応可能である。

【0110】

４． 変形例
次に、本実施形態に係る画像処理装置における画像処理の変形例について図面を参照しながら説明する。本変形例に係る画像処理装置の構成は、図１に示す画像処理装置１００
の構成と同様であり、図示および説明を省略する。図８は、本実施形態に係る画像処理装置における画像処理の変形例を示すフローチャートである。なお、図８に示すフローチャートにおいて、図２に示すフローチャートの処理と同じ処理には、同じ符号を付してその説明を省略する。

【0111】

上述した実施形態では、図２に示すように、ステップＳ１０８〜ステップＳ１１６の処理を行った後に、ステップＳ１０６で求めた閾値以下のピークを除外することにより、輝度ヒストグラムから観察対象物以外の構造物由来のピークを除外していた（ステップＳ１１８）。

【0112】

これに対して、本変形例では、図８に示すように、ビニング処理部１１６がビニング係数を決定し、コントラスト調整部１１８がＴＥＭ像の最大輝度値に基づき閾値を算出する処理（ステップＳ１０６）を行った後に、コントラスト調整部１１８が、輝度ヒストグラムから算出された閾値以下の輝度値を除外する処理を行う（ステップＳ２００）。以下、本変形例に係る画像処理装置における画像処理について、図１および図８を参照しながら説明する。

【0113】

まず、画像取得部１１２が電子顕微鏡本体１０で撮影されたＴＥＭ像を取得する（ステップＳ１０２）。

【0114】

次に、ヒストグラム生成部１１４が輝度ヒストグラムを生成する（ステップＳ１０４）。

【0115】

次に、ビニング処理部１１６がＴＥＭ像の最大輝度値からビニング係数を決定し、コントラスト調整部１１８がＴＥＭ像の最大輝度値から観察対象物以外の構造物に由来するピークを除外するための閾値を算出する（ステップＳ１０６）。

【0116】

次に、コントラスト調整部１１８が輝度ヒストグラムから、ステップＳ１０６で算出された閾値以下の輝度値を除外する（ステップＳ２００）。これにより、目的の観察対象物以外の構造物由来のピークを除外することができる。

【0117】

次に、ビニング処理部１１６が、ＴＥＭ像の最大輝度値に基づいて、閾値以下の輝度値が除外された輝度ヒストグラムに対してビニング処理を行う（ステップＳ１０８）。

【0118】

次に、コントラスト調整部１１８が、ビニング処理された輝度ヒストグラムに基づいて、ＴＥＭ像のコントラストを調整する（ステップＳ１０８〜Ｓ１２６）。

【0119】

まず、コントラスト調整部１１８が、ビニングされた輝度ヒストグラムのノイズを除去する処理を行う（ステップＳ１１０）。

【0120】

次に、コントラスト調整部１１８が、輝度ヒストグラムに存在するピークの位置を特定する処理を行う（ステップＳ１１２）。

【0121】

次に、コントラスト調整部１１８が、特定されたピークの最小輝度値と最大輝度値を計算し（ステップＳ１２０）、ＴＥＭ像のコントラストを調整する（ステップＳ１２２）。

【0122】

次に、表示制御部１１９が、コントラスト調整部１１８においてコントラストが調整されたＴＥＭ像を、表示部１２２に表示する制御を行う（ステップＳ１２６）。

【0123】

以上の処理により、電子顕微鏡本体１０で撮影されたＴＥＭ像を、コントラストを調整
して表示部１２２に表示させることができる。

【0124】

本変形例に係る画像処理装置では、コントラスト調整部１１８が、輝度ヒストグラムから、ＴＥＭ像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下の輝度値を除外し、閾値以下の輝度値が除外された輝度ヒストグラムに基づいて、ＴＥＭ像のコントラストを調整する。そのため、観察対象物と観察対象物以外の構造物とが視野内に入った場合でも、観察対象物のコントラストが低く表示されてしまうことを防ぐことができ、観察対象物を適切なコントラストで表示させることができる。

【0125】

また、本変形例に係る画像処理方法では、ＴＥＭ像を取得する画像取得工程と、取得したＴＥＭ像から各画素の輝度の分布を示す輝度ヒストグラムを生成するヒストグラム生成工程と、輝度ヒストグラムから、取得したＴＥＭ像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下の輝度値を除外し、閾値以下の輝度値が除外された輝度ヒストグラムに基づいて、ＴＥＭ像のコントラストを調整するコントラスト調整工程と、を含む。そのため、観察対象物と観察対象物以外の構造物とが視野内に入った場合でも、観察対象物のコントラストが低く表示されてしまうことを防ぐことができ、観察対象物を適切なコントラストで表示させることができる。

【0126】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

【0127】

例えば、上述した実施形態および変形例に係る画像処理装置では、画像処理の対象となる画像がＴＥＭ像であり、ＴＥＭ像の輝度ヒストグラムに対してビニング処理を行い処理の高速化を図る例について説明したが、本発明に係る画像処理装置では、画像処理の対象となる画像はＴＥＭ像に限定されず、輝度ヒストグラムを用いてコントラストの調整を行うことが可能な様々な画像に適用できる。

【0128】

また、例えば、上述した実施形態および変形例に係る画像処理装置では、画像処理の対象となる画像がＴＥＭ像であり、輝度ヒストグラムに存在するピークの数が２以上である場合に、輝度ヒストグラムからＴＥＭ像の最大輝度値に基づき算出された閾値以下のピークを除外して、ＴＥＭ像のコントラストを調整する例について説明したが、本発明に係る画像処理装置では、画像処理の対象となる画像はＴＥＭ像に限定されず、観察対象物と、目的の観察対象物以外の構造物であって目的の観察対象物との輝度値の差が比較的大きい構造物とが視野内に含まれる画像に適用できる。このような画像としては、走査透過電子顕微鏡像（ＳＴＥＭ像）、走査電子顕微鏡像（ＳＥＭ像）等の電子顕微鏡像、走査イオン顕微鏡像（ＳＩＭ像）等が挙げられる。

【0129】

また、例えば、上述した実施形態および変形例に係る電子顕微鏡が透過電子顕微鏡である例について説明したが、本発明に係る電子顕微鏡は、走査透過電子顕微鏡、走査電子顕微鏡等の電子顕微鏡であってもよいし、走査イオン顕微鏡であってもよい。

【0130】

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【符号の説明】

【0131】

２…試料、１０…電子顕微鏡本体、１１…電子線源、１２…集束レンズ、１３…対物レン
ズ、１４…試料ステージ、１５…試料ホルダー、１６…中間レンズ、１７…投影レンズ、１８…撮像部、２０…除振器、２２…架台、１００…画像処理装置、１１０…処理部、１１２…画像取得部、１１４…ヒストグラム生成部、１１６…ビニング処理部、１１８…コントラスト調整部、１１９…表示制御部、１２０…操作部、１２２…表示部、１２４…記憶部、１０００…電子顕微鏡

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】