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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024089456
(43)【公開日】2024-07-03
(54)【発明の名称】Ｘ線分析装置
(51)【国際特許分類】
G01N 23/22 20180101AFI20240626BHJP
G01N 23/223 20060101ALI20240626BHJP
【ＦＩ】
G01N23/22
G01N23/223
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022204831
(22)【出願日】2022-12-21
(71)【出願人】
【識別番号】503460323
【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクサイエンス
(74)【代理人】
【識別番号】100120396
【弁理士】
【氏名又は名称】杉浦 秀幸
(72)【発明者】
【氏名】高橋 春男
【テーマコード（参考）】
2G001
【Ｆターム（参考）】
2G001AA01
2G001BA04
2G001BA05
2G001BA29
2G001CA01
2G001GA01
2G001GA08
(57)【要約】
【課題】 Ｘ線光路上の鏡や高額で高精度な試料ステージを用いなくても所望の位置にＸ線を正確に照射することが可能になるＸ線分析装置を提供すること。
【解決手段】 試料Ｓを載置する試料ステージ２と、試料ステージ上の照射ポイントに一次Ｘ線Ｘ１を照射するＸ線源３と、試料から放射される二次Ｘ線Ｘ２を検出するＸ線検出器４と、前記信号を分析する分析器５と、試料ステージとＸ線源及びＸ線検出器とを相対的に移動させて照射ポイントを移動可能なステージ移動機構６と、予め照射ポイントに焦点が一致していると共に照射ポイントを含む周囲を撮像可能で、互いに異なる位置に配された複数の観察光学系７Ａ，７Ｂと、複数の観察光学系で撮像した複数の画像を比較して得た視差に基づいて試料の高さ位置のずれ量を算出し、ずれ量に基づいて一次Ｘ線の光軸から視た画像を作成する演算部８とを備えている。
【選択図】 図１
【解決手段】 試料Ｓを載置する試料ステージ２と、試料ステージ上の照射ポイントに一次Ｘ線Ｘ１を照射するＸ線源３と、試料から放射される二次Ｘ線Ｘ２を検出するＸ線検出器４と、前記信号を分析する分析器５と、試料ステージとＸ線源及びＸ線検出器とを相対的に移動させて照射ポイントを移動可能なステージ移動機構６と、予め照射ポイントに焦点が一致していると共に照射ポイントを含む周囲を撮像可能で、互いに異なる位置に配された複数の観察光学系７Ａ，７Ｂと、複数の観察光学系で撮像した複数の画像を比較して得た視差に基づいて試料の高さ位置のずれ量を算出し、ずれ量に基づいて一次Ｘ線の光軸から視た画像を作成する演算部８とを備えている。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料を載置する試料ステージと、
前記試料ステージ上の照射ポイントに一次Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記一次Ｘ線が照射された前記試料から放射される二次Ｘ線を検出し、前記二次Ｘ線のエネルギー情報を含む信号を出力するＸ線検出器と、
前記信号を分析する分析器と、
前記試料ステージと前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器とを相対的に移動させて前記照射ポイントを移動可能なステージ移動機構と、
予め前記照射ポイントに焦点が一致していると共に前記照射ポイントを含む周囲を撮像可能で、互いに異なる位置に配された複数の観察光学系と、
前記複数の観察光学系で撮像した複数の画像を比較して得た視差に基づいて前記試料の高さ位置のずれ量を算出し、前記ずれ量に基づいて前記一次Ｘ線の光軸から視た画像を作成する演算部とを備えていることを特徴とするＸ線分析装置。
前記試料ステージ上の照射ポイントに一次Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記一次Ｘ線が照射された前記試料から放射される二次Ｘ線を検出し、前記二次Ｘ線のエネルギー情報を含む信号を出力するＸ線検出器と、
前記信号を分析する分析器と、
前記試料ステージと前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器とを相対的に移動させて前記照射ポイントを移動可能なステージ移動機構と、
予め前記照射ポイントに焦点が一致していると共に前記照射ポイントを含む周囲を撮像可能で、互いに異なる位置に配された複数の観察光学系と、
前記複数の観察光学系で撮像した複数の画像を比較して得た視差に基づいて前記試料の高さ位置のずれ量を算出し、前記ずれ量に基づいて前記一次Ｘ線の光軸から視た画像を作成する演算部とを備えていることを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項2】
請求項１に記載のＸ線分析装置において、
前記複数の観察光学系が、撮像素子と、レンズとを備え、それぞれ前記一次Ｘ線の光軸に対しシャインプルーフ光学系を形成していることを特徴とするＸ線分析装置。
前記複数の観察光学系が、撮像素子と、レンズとを備え、それぞれ前記一次Ｘ線の光軸に対しシャインプルーフ光学系を形成していることを特徴とするＸ線分析装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載のＸ線分析装置において、
前記複数の観察光学系が、前記一次Ｘ線の光軸に対して左右対称の位置に配されている２つの観察光学系であることを特徴とするＸ線分析装置。
前記複数の観察光学系が、前記一次Ｘ線の光軸に対して左右対称の位置に配されている２つの観察光学系であることを特徴とするＸ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、小型電子部品等の試料中に含まれる金属元素の検出等が可能なＸ線分析装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
Ｘ線分析は、試料を非破壊で分析することが可能であるという特性から、小型電子部品などの試料に一次Ｘ線（入射Ｘ線）を照射して、試料から放射される二次Ｘ線（蛍光Ｘ線等）を分析して、試料について元素の定量分析や、多層構造の膜厚等を分析する製品検査用途等に用いられている。
【0003】
例えば、特許文献１及び２には、Ｘ線源と、Ｘ線源からのＸ線を細いビーム状に成型するビーム成型機構と、試料を設置する試料ステージと、試料を観察するための観察光学系とを備えた蛍光Ｘ線分析装置が記載されている。
この蛍光Ｘ線分析装置では、Ｘ線照射位置が試料上の所望の位置となるように観察光学系の観察像で試料の位置調整が可能となるように、Ｘ線の光路上にＸ線を透過可能な鏡を配置することで、Ｘ線の光軸と同軸観察可能な光学系配置を用いている。
この蛍光Ｘ線分析装置では、Ｘ線照射位置が試料上の所望の位置となるように観察光学系の観察像で試料の位置調整が可能となるように、Ｘ線の光路上にＸ線を透過可能な鏡を配置することで、Ｘ線の光軸と同軸観察可能な光学系配置を用いている。
【0004】
しかし、この装置の場合、Ｘ線光軸中に鏡を配置する必要があるため、Ｘ線のビーム成型機構を最適な配置にできない問題がある。
このため、例えば特許文献３では、Ｘ線の光軸と観察光学系の光軸とを所定の距離だけ離して配置し、観察光学系で試料位置を合わせたのち、観察光学系の光軸とＸ線ビームの光軸との間の所定の距離に相当する量だけ、試料ステージを動作させることで所望の位置にＸ線を照射させる方法が記載されている。
このため、例えば特許文献３では、Ｘ線の光軸と観察光学系の光軸とを所定の距離だけ離して配置し、観察光学系で試料位置を合わせたのち、観察光学系の光軸とＸ線ビームの光軸との間の所定の距離に相当する量だけ、試料ステージを動作させることで所望の位置にＸ線を照射させる方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第６５２１３８４号公報
【特許文献2】特開昭６１－２５００６号公報
【特許文献3】特開平５－１１８９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
上記特許文献３では、ビーム成型機構から試料までの距離を短くする必要がある場合には特に有効に作用するが、観察光学系の光軸とＸ線の光軸との差に相当する所定の距離だけ試料を移動させる機構が正確に動作することが前提となる。
しかしながら、ステージプレート上に置かれた試料の移動距離は、ステージの真直度やヨー運動などの影響を受けて、ステージのスライダの移動距離に対して変動を受け、ステージ上のすべての場所で正確に所望の場所にＸ線を照射するためには、高額な高精度ステージを用いる必要があり、システム全体が高額になってしまうという不都合があった。特にステージプレートが大きく、測定対象の試料がステージのスライダから離れた場所にある場合にこの影響は顕著となる。
上記特許文献３では、ビーム成型機構から試料までの距離を短くする必要がある場合には特に有効に作用するが、観察光学系の光軸とＸ線の光軸との差に相当する所定の距離だけ試料を移動させる機構が正確に動作することが前提となる。
しかしながら、ステージプレート上に置かれた試料の移動距離は、ステージの真直度やヨー運動などの影響を受けて、ステージのスライダの移動距離に対して変動を受け、ステージ上のすべての場所で正確に所望の場所にＸ線を照射するためには、高額な高精度ステージを用いる必要があり、システム全体が高額になってしまうという不都合があった。特にステージプレートが大きく、測定対象の試料がステージのスライダから離れた場所にある場合にこの影響は顕著となる。
【0007】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、Ｘ線光路上の鏡や高額で高精度な試料ステージを用いなくても所望の位置にＸ線を正確に照射することが可能になるＸ線分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るＸ線分析装置は、試料を載置する試料ステージと、前記試料ステージ上の照射ポイントに一次Ｘ線を照射するＸ線源と、前記一次Ｘ線が照射された前記試料から放射される二次Ｘ線を検出し、前記二次Ｘ線のエネルギー情報を含む信号を出力するＸ線検出器と、前記信号を分析する分析器と、前記試料ステージと前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器とを相対的に移動させて前記照射ポイントを移動可能なステージ移動機構と、予め前記照射ポイントに焦点が一致していると共に前記照射ポイントを含む周囲を撮像可能で、互いに異なる位置に配された複数の観察光学系と、前記複数の観察光学系で撮像した複数の画像を比較して得た視差に基づいて前記試料の高さ位置のずれ量を算出し、前記ずれ量に基づいて前記一次Ｘ線の光軸から視た画像を作成する演算部とを備えていることを特徴とする。
【0009】
このＸ線分析装置では、予め照射ポイントに焦点が一致していると共に照射ポイントを含む周囲を撮像可能で、互いに異なる位置に配された複数の観察光学系と、複数の観察光学系で撮像した複数の画像を比較して得た視差に基づいて試料の高さ位置のずれ量を算出し、ずれ量に基づいて一次Ｘ線の光軸から視た画像を作成する演算部とを備えているので、一次Ｘ線軸の長さを増大させる鏡等の要素の追加が不要であり、常時観察が可能で試料又は試料ステージの高さ位置を調整可能になる。
したがって、折り返しミラー等を一次Ｘ線の光軸上に配する必要が無いと共に、高額な高精度ステージが不要になり、一次Ｘ線の光軸方向から観察した試料像を常時観察・表示可能になる。
したがって、折り返しミラー等を一次Ｘ線の光軸上に配する必要が無いと共に、高額な高精度ステージが不要になり、一次Ｘ線の光軸方向から観察した試料像を常時観察・表示可能になる。
【0010】
第２の発明に係るＸ線分析装置は、第１の発明において、前記複数の観察光学系が、撮像素子と、レンズとを備え、それぞれ前記一次Ｘ線の光軸に対しシャインプルーフ光学系を形成していることを特徴とする。
すなわち、このＸ線分析装置では、複数の観察光学系が、撮像素子と、レンズとを備え、それぞれ一次Ｘ線の光軸に対しシャインプルーフ光学系を形成しているので、レンズ主面と試料面（物面）とが平行でなく、近距離と遠距離とを同時に焦点を合わせることができ、より広い視野で画像を得ることができる。
すなわち、このＸ線分析装置では、複数の観察光学系が、撮像素子と、レンズとを備え、それぞれ一次Ｘ線の光軸に対しシャインプルーフ光学系を形成しているので、レンズ主面と試料面（物面）とが平行でなく、近距離と遠距離とを同時に焦点を合わせることができ、より広い視野で画像を得ることができる。
【0011】
第３の発明に係るＸ線分析装置は、第１又は第２の発明において、前記複数の観察光学系が、前記一次Ｘ線の光軸に対して左右対称の位置に配されている２つの観察光学系であることを特徴とする。
すなわち、このＸ線分析装置では、複数の観察光学系が、一次Ｘ線の光軸に対して左右対称の位置に配されている２つの観察光学系であるので、演算部での演算処理を簡略化することができる。
すなわち、このＸ線分析装置では、複数の観察光学系が、一次Ｘ線の光軸に対して左右対称の位置に配されている２つの観察光学系であるので、演算部での演算処理を簡略化することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るＸ線分析装置によれば、予め照射ポイントに焦点が一致していると共に照射ポイントを含む周囲を撮像可能で、互いに異なる位置に配された複数の観察光学系と、複数の観察光学系で撮像した複数の画像を比較して得た視差に基づいて試料の高さ位置のずれ量を算出し、ずれ量に基づいて一次Ｘ線の光軸から視た画像を作成する演算部とを備えているので、折り返しミラー等を一次Ｘ線の光軸上に配する必要が無いと共に、高額な高精度ステージが不要になり、一次Ｘ線の光軸方向から観察した試料像を常時観察・表示可能になる。
すなわち、本発明に係るＸ線分析装置によれば、予め照射ポイントに焦点が一致していると共に照射ポイントを含む周囲を撮像可能で、互いに異なる位置に配された複数の観察光学系と、複数の観察光学系で撮像した複数の画像を比較して得た視差に基づいて試料の高さ位置のずれ量を算出し、ずれ量に基づいて一次Ｘ線の光軸から視た画像を作成する演算部とを備えているので、折り返しミラー等を一次Ｘ線の光軸上に配する必要が無いと共に、高額な高精度ステージが不要になり、一次Ｘ線の光軸方向から観察した試料像を常時観察・表示可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明に係る一実施形態のＸ線分析装置において、Ｘ線分析装置を示す構成図である。
【図2】本実施形態において、Ｘ線分析装置によるＸ線分析方法を示す説明図である。
【図3】本実施形態において、Ｘ線分析装置によるＸ線分析方法を示すフローチャートである。
【図4】本実施形態において、第１観察光学系による画像例（左画像）（ａ）、第２観察光学系による画像例（右画像）（ｂ）を示す図である。
【図5】本実施形態において、第１観察光学系と第２観察光学系との合成画像例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
【0015】
本実施形態のＸ線分析装置１は、図１及び図２に示すように、試料Ｓを載置する試料ステージ２と、試料ステージ２上の照射ポイントＰに一次Ｘ線Ｘ１を照射するＸ線源３と、一次Ｘ線Ｘ１が照射された試料Ｓから放射される二次Ｘ線Ｘ２（蛍光Ｘ線や散乱Ｘ線等）を検出し、二次Ｘ線Ｘ２のエネルギー情報を含む信号を出力するＸ線検出器４と、前記信号を分析する分析器５と、試料ステージ２とＸ線源３及びＸ線検出器４とを相対的に移動させて照射ポイントＰを移動可能なステージ移動機構６と、予め照射ポイントＰに焦点が一致していると共に照射ポイントＰを含む周囲を撮像可能で、互いに異なる位置に配された複数の観察光学系７Ａ，７Ｂと、複数の観察光学系７Ａ，７Ｂで撮像した複数の画像を比較して得た視差に基づいて試料Ｓの高さ位置のずれ量を算出し、ずれ量に基づいて一次Ｘ線Ｘ１の光軸から視た画像を作成する演算部８とを備えている。
【0016】
上記複数の観察光学系７Ａ，７Ｂは、図２に示すように、撮像素子７ａと、レンズ７ｂとを備え、それぞれ一次Ｘ線Ｘ１の光軸に対しシャインプルーフ（Scheimpflug）光学系を形成している。
また、複数の観察光学系７Ａ，７Ｂは、一次Ｘ線Ｘ１の光軸に対して左右対称の位置に配されている。すなわち、本実施形態のＸ線分析装置１は、一次Ｘ線Ｘ１の光軸に対して同じ角度で左右に傾斜した光軸を有して一次Ｘ線Ｘ１の光軸の左右に配された２組の観察光学系７Ａ，７Ｂを備えている。
さらに、本実施形態のＸ線分析装置１は、Ｘ線分析器４に接続されたデータ処理部９を備えている。
また、複数の観察光学系７Ａ，７Ｂは、一次Ｘ線Ｘ１の光軸に対して左右対称の位置に配されている。すなわち、本実施形態のＸ線分析装置１は、一次Ｘ線Ｘ１の光軸に対して同じ角度で左右に傾斜した光軸を有して一次Ｘ線Ｘ１の光軸の左右に配された２組の観察光学系７Ａ，７Ｂを備えている。
さらに、本実施形態のＸ線分析装置１は、Ｘ線分析器４に接続されたデータ処理部９を備えている。
【0017】
上記撮像素子７ａは、例えばＣＣＤやＣ－ＭＯＳであり、照射ポイントＰを含む周辺を撮像した画像を演算部８に送信する。
上記レンズ７ｂは、予め撮像素子７ａの焦点を照射ポイントＰに一致させるように設定されている。
上記演算部８及びデータ処理部９は、例えばディスプレイを備えたコンピュータ等である。なお、演算部８とデータ処理部９とを一体化しても構わない。
上記レンズ７ｂは、予め撮像素子７ａの焦点を照射ポイントＰに一致させるように設定されている。
上記演算部８及びデータ処理部９は、例えばディスプレイを備えたコンピュータ等である。なお、演算部８とデータ処理部９とを一体化しても構わない。
【0018】
上記Ｘ線源３は、試料ステージ２より上方に位置し、試料ステージ２上の任意の照射ポイントＰに一次Ｘ線Ｘ１を照射するＸ線管球である。Ｘ線源３は、例えば管球内のフィラメント（陰極）から発生した熱電子がフィラメント（陰極）とターゲット（陽極）との間に印加された電圧により加速され、ターゲット（Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｒｈ（ロジウム）など）に衝突して発生したＸ線を一次Ｘ線Ｘ１としてベリリウム箔などの窓から出射するものである。
【0019】
また、本実施形態のＸ線分析装置１は、一次Ｘ線Ｘ１を成形するＸ線ビーム成型機構１０を備えている。このＸ線ビーム成型機構１０は、例えばポリキャピラリＸ線集光素子である。ポリキャピラリＸ線集光素子は、多数の中空のガラス管を、入射光と出射口でそれぞれ一点を指向するように束ねることで、ガラス管の内壁を全反射モードで伝播するＸ線を集光する素子である。
【0020】
上記Ｘ線検出器４は、試料ステージ２より上方に位置しつつＸ線源３と離間している。このＸ線検出器４は、試料Ｓから放射される二次Ｘ線Ｘ２を検出し、この二次Ｘ線Ｘ２のエネルギー情報を含む信号を出力する。Ｘ線検出器４は、例えば半導体検出器又は比例計数管などのエネルギー分散型Ｘ線検出器である。なお、Ｘ線検出器４として、波長分散型Ｘ線検出器を用いてもよい。
上記分析器５は、Ｘ線検出器４に接続されて出力された信号を分析する。分析器５は例えば、上記信号から電圧パルスの波高を得てエネルギースペクトルを生成する波高分析器（マルチチャンネルアナライザー）である。
上記分析器５は、Ｘ線検出器４に接続されて出力された信号を分析する。分析器５は例えば、上記信号から電圧パルスの波高を得てエネルギースペクトルを生成する波高分析器（マルチチャンネルアナライザー）である。
【0021】
上記試料ステージ２は、数値制御可能な１軸又はそれ以上の多軸のリニアステージに載置されたパレットであって、ステージ移動機構６により、一定の搬送方向に連続的に移動可能となっている。
なお、試料ステージ２の表面材料は、試料Ｓから発生する二次Ｘ線Ｘ２のエネルギーに対して、試料ステージ２の表面から発生する二次Ｘ線Ｘ２のエネルギーと干渉しないものが選ばれる。
なお、試料ステージ２の表面材料は、試料Ｓから発生する二次Ｘ線Ｘ２のエネルギーに対して、試料ステージ２の表面から発生する二次Ｘ線Ｘ２のエネルギーと干渉しないものが選ばれる。
【0022】
上記試料ステージ２は、測定対象の試料Ｓを乗せて、その測定対象部位をＸ線ビーム成型機構１０の集光点（照射ポイントＰ）に一致させるように位置を微調整可能となっている。
上記複数の観察光学系７Ａ，７Ｂは、視野の中心がＸ線ビーム成型機構１０から既定の距離だけ離れた点で一次Ｘ線Ｘ１の光軸と観察像の中心とが一致するように配置及び焦点を調整されている。
複数の観察光学系７Ａ，７Ｂは、結像面に撮像素子７ａが配置され、取得した画像を演算部８に取り込み、直接または画像処理を行った像を演算部８の画面上に表示可能である。
また、撮像素子７ａは、画像上のＸ方向が２つのシャインプルーフ光学系の２つの光軸を含む面と平行になるように、その取付け角度が調整されている。
上記複数の観察光学系７Ａ，７Ｂは、視野の中心がＸ線ビーム成型機構１０から既定の距離だけ離れた点で一次Ｘ線Ｘ１の光軸と観察像の中心とが一致するように配置及び焦点を調整されている。
複数の観察光学系７Ａ，７Ｂは、結像面に撮像素子７ａが配置され、取得した画像を演算部８に取り込み、直接または画像処理を行った像を演算部８の画面上に表示可能である。
また、撮像素子７ａは、画像上のＸ方向が２つのシャインプルーフ光学系の２つの光軸を含む面と平行になるように、その取付け角度が調整されている。
【0023】
本実施形態のＸ線分析装置１では、それぞれの観察光学系７Ａ，７Ｂから得られた画像を、一旦電子データとして演算部８に取り込み、演算部８は、観察光学系７Ａ，７Ｂの２枚の画像から画像処理により視差を補正し、一次Ｘ線Ｘ１の光軸から観察した合成画像を生成し表示する。
演算部８は、視差を補正する際に得られたずれ量（視差量）から画像要素毎の距離を計算し距離画像も作成可能である。
演算部８は、視差を補正する際に得られたずれ量（視差量）から画像要素毎の距離を計算し距離画像も作成可能である。
【0024】
また、演算部８は、上記距離画像を用いて、画像上で指定された測定点を照射ポイントＰ、すなわちＸ線ビーム成型機構１０の軸上かつ正しい作動距離になるように試料ステージ２を駆動可能である。
さらに、上記距離画像を用いて試料ステージ２を動作させる際に装置構造物に衝突する可能性がある場合、演算部８が警告を発するあるいは試料ステージ２の動作を停止することで、衝突を抑制するように設定しても構わない。
さらに、上記距離画像を用いて試料ステージ２を動作させる際に装置構造物に衝突する可能性がある場合、演算部８が警告を発するあるいは試料ステージ２の動作を停止することで、衝突を抑制するように設定しても構わない。
【0025】
本実施形態のＸ線分析方法は、図３に示すように、複数の観察光学系７Ａ，７Ｂで複数の画像（右画像１１Ｒ及び左画像１１Ｌ）を撮像する画像取得ステップＳ１と、複数の画像をそれぞれ複数のブロックに区切るブロック抽出ステップＳ２と、複数のブロックのうち、複数の画像を比較して最も一致するブロックを一致ブロックとして特定する一致ブロック特定ステップＳ３と、複数の画像において互いの一致ブロックの位置のずれ量δxを求めるずれ量検出ステップＳ４と、ずれ量δxに基づいて全てのブロックを移動させて複数の画像の合成画像を作成する合成画像作成ステップＳ５とを有している。
【0026】
上記Ｘ線分析方法のうちについて、以下に具体的に説明する。
まず、画像取得ステップＳ１において、図４及び図５に示すように、２組の観察光学系７Ａ，７Ｂで右画像１１Ｒ及び左画像１１Ｌが撮像され、これら画像が演算部８に送られる。
２組の観察光学系７Ａ，７Ｂからの画像は、観察物体の試料Ｓが既定の高さにある場合は同じ画像となるが、高さがずれた場合は、２つの画像上でＸ方向にずれて表示される。
図２に示したように、試料Ｓの高さが規定の高さからずれ量δzでずれた場合は、左側の第１観察光学系７Ａでは視差による像移動量がδx、右側の第２観察光学系７Ｂでは視差による像移動量が－δxだけずれることになる。
まず、画像取得ステップＳ１において、図４及び図５に示すように、２組の観察光学系７Ａ，７Ｂで右画像１１Ｒ及び左画像１１Ｌが撮像され、これら画像が演算部８に送られる。
２組の観察光学系７Ａ，７Ｂからの画像は、観察物体の試料Ｓが既定の高さにある場合は同じ画像となるが、高さがずれた場合は、２つの画像上でＸ方向にずれて表示される。
図２に示したように、試料Ｓの高さが規定の高さからずれ量δzでずれた場合は、左側の第１観察光学系７Ａでは視差による像移動量がδx、右側の第２観察光学系７Ｂでは視差による像移動量が－δxだけずれることになる。
【0027】
ブロック抽出ステップＳ２では、左側の第１観察光学系７Ａから得られた左画像１１Ｌと、右側の第２観察光学系７Ｂから得られた右画像１１Ｒとを、格子状に複数の小さなブロックに区切る。
次に、一致ブロック特定ステップＳ３では、左画像１１Ｌの各ブロックについて、右画像１１Ｒ上でＸ方向に動かしながら最も一致度が高いブロック（一致ブロックＢ１）を探す。
最も一致度の高いブロックは、例えばブロック内の各ピクセルの誤差二乗和が最も小さいピクセルとして判定する。
ずれ量検出ステップＳ４では、右画像１１Ｒ上で最も一致度が高いブロック（一致ブロックＢ１）の場所Ｌ１と、左画像１１Ｌ上のブロックの場所とについて、Ｘ方向のずれ量δxを求める。
次に、一致ブロック特定ステップＳ３では、左画像１１Ｌの各ブロックについて、右画像１１Ｒ上でＸ方向に動かしながら最も一致度が高いブロック（一致ブロックＢ１）を探す。
最も一致度の高いブロックは、例えばブロック内の各ピクセルの誤差二乗和が最も小さいピクセルとして判定する。
ずれ量検出ステップＳ４では、右画像１１Ｒ上で最も一致度が高いブロック（一致ブロックＢ１）の場所Ｌ１と、左画像１１Ｌ上のブロックの場所とについて、Ｘ方向のずれ量δxを求める。
【0028】
上記ずれ量δxは、右画像１１Ｒと左画像１１Ｌとで対象な設計となっているので、合成画像作成ステップＳ５では、演算部８において、右画像１１Ｒと左画像１１Ｌとは別に合成画像１１ＲＬ用のメモリを用意し、合成画像１１ＬＲのメモリ上で上記ずれ量δxの１／２（δx／２）だけずらした位置に当該一致ブロックＢ１を移動させる。
さらに、すべてのブロックに対して同様の処理を実施することで、合成画像１１ＬＲのメモリには仮想的に一次Ｘ線Ｘ１の光軸方向から観察した合成画像１１ＬＲが構成される。得られた合成画像１１ＬＲを、一次Ｘ線Ｘ１の光軸上の仮想視点からの像として形成し演算部８の画面上に表示する。
さらに、すべてのブロックに対して同様の処理を実施することで、合成画像１１ＬＲのメモリには仮想的に一次Ｘ線Ｘ１の光軸方向から観察した合成画像１１ＬＲが構成される。得られた合成画像１１ＬＲを、一次Ｘ線Ｘ１の光軸上の仮想視点からの像として形成し演算部８の画面上に表示する。
【0029】
上記演算処理において、それぞれの一致度を求めるブロック毎に、左右のずれ量δxのデータが求められている。この左右のずれ量δxは図２より幾何学的な計算で、試料ＳのＺ方向のずれ量δｚに換算することができる。すなわち、画像上での各点において、試料Ｓの表面高さの分布が得られる。
上記で表示された仮想視点からの合成画像１１ＬＲ上である点を指定すると、その点の高さと、Ｘ線ビーム成型機構１０の光軸（一次Ｘ線Ｘ１の光軸）からどれだけ離れているかの情報を得ることができることを意味する。この情報を用いて、演算部８は、指定された点がＸ線ビーム成型機構１０の光軸上かつＸ線ビーム成型機構１０から決められた距離に配置されるよう試料ステージ２を駆動する。
上記で表示された仮想視点からの合成画像１１ＬＲ上である点を指定すると、その点の高さと、Ｘ線ビーム成型機構１０の光軸（一次Ｘ線Ｘ１の光軸）からどれだけ離れているかの情報を得ることができることを意味する。この情報を用いて、演算部８は、指定された点がＸ線ビーム成型機構１０の光軸上かつＸ線ビーム成型機構１０から決められた距離に配置されるよう試料ステージ２を駆動する。
【0030】
なお、演算部８は、試料ステージ２を駆動する際、上記使用した距離情報と、既知の装置構造情報とを照合し、試料Ｓが装置構造物に衝突する可能性を試料ステージ２の駆動前に計算上で評価する。その結果、衝突の可能性があれば、演算部８は、警告を発することで衝突を回避する、あるいは、試料ステージ２の動作を強制的に停止する。
【0031】
このように本実施形態のＸ線分析装置１では、予め照射ポイントＰに焦点が一致していると共に照射ポイントＰを含む周囲を撮像可能で、互いに異なる位置に配された複数の観察光学系７Ａ，７Ｂと、複数の観察光学系７Ａ，７Ｂで撮像した複数の画像を比較して得た視差に基づいて試料Ｓの高さ位置のずれ量を算出し、ずれ量に基づいて一次Ｘ線Ｘ１の光軸から視た画像を作成する演算部８とを備えているので、一次Ｘ線軸の長さを増大させる鏡等の要素の追加が不要であり、常時観察が可能で試料又は試料ステージの高さ位置を調整可能になる。
したがって、折り返しミラー等を一次Ｘ線Ｘ１の光軸上に配する必要が無いと共に、高額な高精度ステージが不要になり、一次Ｘ線Ｘ１の光軸方向から観察した試料像を常時観察・表示可能になる。
したがって、折り返しミラー等を一次Ｘ線Ｘ１の光軸上に配する必要が無いと共に、高額な高精度ステージが不要になり、一次Ｘ線Ｘ１の光軸方向から観察した試料像を常時観察・表示可能になる。
【0032】
また、複数の観察光学系７Ａ，７Ｂが、撮像素子７ａと、レンズ７ｂとを備え、それぞれ一次Ｘ線Ｘ１の光軸に対しシャインプルーフ光学系を形成しているので、レンズ主面と試料面（物面）とが平行でなく、近距離と遠距離とを同時に焦点を合わせることができ、より広い視野で画像を得ることができる。
さらに、複数の観察光学系７Ａ，７Ｂが、一次Ｘ線Ｘ１の光軸に対して左右対称の位置に配されている２つの観察光学系であるので、演算部８での演算処理を簡略化することができる。
さらに、複数の観察光学系７Ａ，７Ｂが、一次Ｘ線Ｘ１の光軸に対して左右対称の位置に配されている２つの観察光学系であるので、演算部８での演算処理を簡略化することができる。
【0033】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【0034】
１…Ｘ線分析装置、２…試料ステージ、３…Ｘ線源、４…Ｘ線検出器、５…分析器、６…ステージ移動機構、７Ａ，７Ｂ…複数の観察光学系、７ａ…撮像素子、７ｂ…レンズ、８…演算部、Ｓ…試料、Ｐ…照射ポイント、Ｘ１…一次Ｘ線、Ｘ２…二次Ｘ線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
