(57)【要約】【課題】  感材層内に形成された飛跡を短時間で認識することが可能な技術を提供する。【解決手段】  本発明の飛跡認識装置は、焦点面の深さを変えながら感材層を連続的に撮像し、複数の断層画像を取得する撮像手段と、複数の断層画像を飛跡の角度に応じたシフト量でシフトさせながら重ね合わせて、飛跡の存在を示す指標の分布を取得する累積加算手段と、飛跡角度毎の指標の分布から飛跡の位置と角度を特定する特定手段と、撮像面に沿った方向の感材層と撮像手段の相対位置を調整する位置調整手段を備える。撮像手段は撮像面に沿って配置された複数の撮像素子を備え、隣接する撮像素子の視野の間の間隔は撮像素子の視野の幅よりも小さくなるように配置される。撮像手段が複数の断層画像を取得した後に、位置調整手段は、新たな視野が直前に撮像した視野の間の領域を含むように、感材層と撮像手段の相対位置を調整する。【選択図】  図４
2010101676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感材層内に形成された荷電粒子の飛跡を認識する装置であって、
焦点面の深さを変えながら感材層を連続的に撮像して、複数の断層画像を取得する撮像手段と、
複数の断層画像を飛跡の角度に応じたシフト量でシフトさせながら重ね合わせて、飛跡の存在を示す指標の分布を取得する指標算出手段と、
飛跡の角度毎の飛跡の存在を示す指標の分布に基づいて、感材層における飛跡の位置と角度を特定する特定手段と、
撮像面に沿った方向の感材層と撮像手段の相対的な位置関係を調整する位置調整手段を備えており、
撮像手段が、撮像面に沿って配置された複数の撮像素子を備えており、
隣接する撮像素子の視野の間の間隔が、撮像素子の視野の幅よりも小さくなるように配置されており、
撮像手段が複数の断層画像を取得した後に、位置調整手段が、新たな視野が直前に撮像した視野の間の領域を含むように、感材層と撮像手段の相対的な位置関係を調整する飛跡認識装置。
【請求項２】
前記飛跡の存在を示す指標が、複数の断層画像にわたる輝度の累積値である請求項１の飛跡認識装置。
【請求項３】
前記指標算出手段が、飛跡の角度毎に別個に複数設けられており、
前記複数の指標算出手段が互いに並行して処理を実行する請求項２の飛跡認識装置。
【請求項４】
前記指標算出手段が、輝度の累積値の分布を記憶する記憶手段と、記憶手段から輝度の累積値を読み出して、断層画像における輝度を読み出した輝度の累積値に加算して、新たな累積値を記憶手段に書き込む複数の加算手段を備えており、
前記複数の加算手段が、輝度の累積値が分布する範囲を分割した複数のグループと対応付けられており、
前記複数の加算手段が互いに並行して処理を実行する請求項３の飛跡認識装置。
【請求項５】
感材層内に形成された荷電粒子の飛跡を認識する方法であって、
撮像手段を用いて、焦点面の深さを変えながら感材層を連続的に撮像して、複数の断層画像を取得する撮像工程と、
複数の断層画像を飛跡の角度に応じたシフト量でシフトさせながら重ね合わせて、飛跡の存在を示す指標の分布を取得する指標算出工程と、
飛跡の角度毎の飛跡の存在を示す指標の分布に基づいて、感材層における飛跡の位置と角度を特定する特定工程と、
撮像面に沿った方向の感材層と撮像手段の相対的な位置関係を調整する位置調整工程を備えており、
撮像手段が、撮像面に沿って配置された複数の撮像素子を備えており、
隣接する撮像素子の視野の間の間隔が、撮像素子の視野の幅よりも小さくなるように配置されており、
位置調整工程において、新たな視野が直前に撮像した視野の間の領域を含むように、感材層と撮像手段の相対的な位置関係を調整する飛跡認識方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の画像から軌跡を検出する装置と方法に関する。特に本発明は、荷電素粒子の飛跡を検出するための装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、宇宙線や原子核反応の荷電素粒子の飛跡を記録し、その特性を解析研究するための手段のひとつとして原子核乾板が利用されてきた。原子核乾板は、通常、ガラス板あるいはプラスチックフィルムなどの透明支持体の片面あるいは両面に数十から数百μｍの厚さにハロゲン化銀感材を高密度で塗布したものである。
【０００３】
この原子核乾板では、荷電粒子がハロゲン化銀感材中のハロゲン化銀結晶内を通過するときに、電離作用によって結晶内に電子が発生し、その電子によって潜像が形成される。電子線やα線などの荷電粒子では、その飛跡に沿って潜像が形成される。一方γ線やＸ線では、その飛跡に沿って直接潜像が形成されるのではなく、光電効果やコンプトン効果などにより生じた電子の飛跡上に潜像が形成される。
【０００４】
原子核乾板に形成された潜像は、現像処理によって黒化銀として可視化される。可視化された黒化銀粒子を光学顕微鏡で観察することによって、荷電粒子の飛跡を捕捉し、その種類や性質を識別することが可能となる。原子核乾板を用いることで、π中間子や、ミュー粒子、τ粒子、チャーム粒子などの飛跡を直接的に捕捉することができる。
【０００５】
非特許文献１や非特許文献２に開示されているように、本願の発明者らは、原子核乾板を用いた荷電粒子の飛跡の検出を高速に行う技術についての研究を重ねている。この技術の概要について説明する。
【０００６】
図１１は原子核乾板を用いて飛跡を認識する技術の原理を示している。図１１の（ａ）に示すように、原子核乾板の感材層Ｅには、荷電素粒子の飛跡Ｔが黒化銀粒子として記録されている。この感材層Ｅについて、図１１の（ｂ）に示すように、異なる深さの焦点で複数の断層画像Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を取得する。これらの断層画像Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３には、飛跡Ｔを可視化した黒化銀粒子の像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が観測される。これらの黒化銀粒子の像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、感材層Ｅに対する飛跡Ｔの角度に応じて、断層画像Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３において異なる位置で観測される。例えば感材層Ｅに対して垂直に入射した荷電粒子の飛跡であれば、何れの断層画像Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３においても黒化銀粒子の像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は同じ位置で観測される。これとは異なり、感材層Ｅに対して斜めに入射した荷電粒子の飛跡であれば、図１１の（ｂ）に示すように、黒化銀粒子の像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、それぞれの断層画像Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３において、飛跡の角度に応じてシフトした位置で観測される。
【０００７】
そこで、図１１の（ｃ）に示すように、各断層画像Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の位置を互いにシフトさせた状態で、重ね合わせ処理を行う。この重ね合わせ処理が飛跡の角度に応じた適切なシフト量で行われていれば、重ね合わせた後の画像にも黒化銀粒子の像が明確に観測される。飛跡の角度とシフト量が対応していなければ、重ね合わせ処理によって黒化銀粒子の像は除去される。このような重ね合わせ処理を、認識したい飛跡の角度毎に行っていくことで、感材層Ｅ内に形成された飛跡の位置と角度を特定することができる。
【０００８】
上記の処理を、原子核乾板の感材層全体に亘って行うことによって、感材層に形成された飛跡の位置と角度を自動的に特定することが可能となる。このように自動化された処理によって飛跡の位置と角度を特定することで、極めて短時間で飛跡を認識することができる。
【０００９】
【非特許文献１】中野敏行、「三次元素粒子飛跡の並列画像処理―原子核乾板によるニュートリノ研究―」、日本物理学会誌、社団法人日本物理学会、２００１年、第５６巻、第６号、p.411―418
【非特許文献２】丹羽公雄、「放射線計測における写真乾板」、日本写真学会誌、日本写真学会、２００４年、第６７巻、第６号、p.561―568
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記した従来の技術は更なる改善の余地を残している。断層画像を取り込む際には黒化銀粒子を識別可能な程度の分解能が必要となる。また、汎用の撮像素子を用いる場合には、１つの撮像素子で１度に取り込むことができる視野の範囲が限られている。このため、原子核乾板の感材層全体に亘って飛跡を認識するためには、上記した一連の処理を膨大な回数で繰り返し行う必要があり、処理に長時間を要している。特に、従来の技術では、断層画像を取り込むための処理に長時間を要しており、これが飛跡を認識するための処理が長期化する原因となっている。断層画像の取り込みをより高速に行うことができれば、より短時間で飛跡を認識することが可能となる。
【００１１】
本発明は上記の課題を解決する。本発明は感材層内に形成された飛跡を短時間で認識することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は感材層内に形成された荷電粒子の飛跡を認識する装置として具現化される。その飛跡認識装置は、焦点面の深さを変えながら感材層を連続的に撮像して、複数の断層画像を取得する撮像手段と、複数の断層画像を飛跡の角度に応じたシフト量でシフトさせながら重ね合わせて、飛跡の存在を示す指標の分布を取得する指標算出手段と、飛跡の角度毎の飛跡の存在を示す指標の分布に基づいて、感材層における飛跡の位置と角度を特定する特定手段と、撮像面に沿った方向の感材層と撮像手段の相対的な位置関係を調整する位置調整手段を備えている。その飛跡認識装置では、撮像手段が、撮像面に沿って配置された複数の撮像素子を備えている。その飛跡認識装置では、隣接する撮像素子の視野の間の間隔が、撮像素子の視野の幅よりも小さくなるように配置されている。その飛跡認識装置では、撮像手段が複数の断層画像を取得した後に、位置調整手段が、新たな視野が直前に撮像した視野の間の領域を含むように、感材層と撮像手段の相対的な位置関係を調整する。
【００１３】
上記の飛跡認識装置では、撮像手段が撮像面に沿って配置された複数の撮像素子を備えており、これらの撮像素子によって一度に広範な範囲を撮像する。その後、位置調整手段によって、感材層と撮像手段の相対的な位置関係を調整し、直前に撮像した視野の間の領域を含む新たな視野で、再び撮像を行う。隣接する撮像素子の視野の間の間隔は、１つの撮像素子の視野の幅よりも小さくなるように配置されているから、このような構成とすることによって、感材層の広範な範囲を短時間で網羅的に撮像することができる。断層画像の取り込みに要する時間を大幅に短縮することができる。
【００１４】
また、上記の飛跡認識装置では、隣接する撮像素子の視野の間の間隔が、撮像素子の視野の幅よりも小さくなるように配置されている。このため、位置調整手段によって感材層と撮像手段の位置関係を変更する前に取得された断層画像と、位置調整手段によって感材層と撮像手段の位置関係を変更した後に取得された断層画像は、端部において重複部分が存在する。このような重複部分を設けることによって、指標算出手段が１つの視野についての複数の断層画像をシフトさせながら重ね合わせ処理を行う際に、異なる視野における断層画像を用いることなく、飛跡の存在を示す指標の分布を取得することができる。計算資源を有効に活用することができる。
【００１５】
上記の軌跡認識装置では、前記飛跡の存在を示す指標が、複数の断層画像にわたる輝度の累積値であることが好ましい。
【００１６】
上記の軌跡認識装置では、累積加算処理によって飛跡の存在を示す指標を算出することができる。累積加算処理は少ない計算負荷で高速に演算を行うことが可能であるから、飛跡の認識に要する時間をさらに短縮することができる。
【００１７】
上記の軌跡認識装置では、前記指標算出手段が、飛跡の角度毎に別個に複数設けられており、前記複数の指標算出手段が互いに並行して処理を実行することが好ましい。
【００１８】
上記の軌跡認識装置によれば、飛跡の角度毎の指標算出処理を並列に行うことによって、飛跡の認識に要する時間をさらに短縮することができる。
【００１９】
上記の軌跡認識装置では、前記指標算出手段が、輝度の累積値の分布を記憶する記憶手段と、記憶手段から輝度の累積値を読み出して、断層画像における輝度を読み出した輝度の累積値に加算して、新たな累積値を記憶手段に書き込む複数の加算手段を備えており、前記複数の加算手段が、輝度の累積値が分布する範囲を分割した複数のグループと対応付けられており、前記複数の加算手段が互いに並行して処理を実行することが好ましい。
【００２０】
上記の飛跡認識装置によれば、ある飛跡の角度についての１つの視野における指標算出処理を、複数の加算手段が並列に行うことによって、飛跡の認識に要する時間をさらに短縮することができる。
【００２１】
本発明は方法の発明として具現化することもできる。すなわち、本発明の方法は、感材層内に形成された荷電粒子の飛跡を認識する方法である。その方法は、撮像手段を用いて、焦点面の深さを変えながら感材層を連続的に撮像して、複数の断層画像を取得する撮像工程と、複数の断層画像を飛跡の角度に応じたシフト量でシフトさせながら重ね合わせて、飛跡の存在を示す指標の分布を取得する指標算出工程と、飛跡の角度毎の飛跡の存在を示す指標の分布に基づいて、感材層における飛跡の位置と角度を特定する特定工程と、撮像面に沿った方向の感材層と撮像手段の相対的な位置関係を調整する位置調整工程を備えている。その方法においては、撮像手段が、撮像面に沿って配置された複数の撮像素子を備えている。その方法においては、隣接する撮像素子の視野の間の間隔が、撮像素子の視野の幅よりも小さくなるように配置されている。その方法においては、位置調整工程において、新たな視野が直前に撮像した視野の間の領域を含むように、感材層と撮像手段の相対的な位置関係を調整する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の飛跡認識装置によれば、感材層内に形成された飛跡を短時間で認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に説明する実施例の主要な特徴を以下に列記する。
（特徴１）  断層画像は、パック化データに変換されてから、累積加算処理がなされる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は本実施例の飛跡認識装置１００の構成を模式的に示している。飛跡認識装置１００は、画像取り込み部１０２と、画像前処理部１０４と、並列認識部１０６と、制御部１０８を備えている。飛跡認識装置１００は、画像取り込み部１０２において原子核乾板Ｎの断層画像を連続的に取得し、画像前処理部１０４において断層画像の前処理を行って、並列認識部１０６において荷電素粒子の飛跡Ｔを認識する。制御部１０８は、画像取り込み部１０２、画像前処理部１０４、並列認識部１０６が同期して動作するように、それぞれの動作を制御する。
【００２５】
図２は本実施例の飛跡認識装置１００が扱う原子核乾板Ｎの構造を模式的に示している。原子核乾板Ｎは、２００ミクロンのプラスチック製のフィルムベースＢの両面に、５０ミクロンのハロゲン化銀の感材層Ｅが塗布されている。原子核乾板Ｎを荷電素粒子が通過すると、感材層Ｅ内での電離作用によって発生した電子により、感材層Ｅ内に荷電素粒子の飛跡Ｔに沿った潜像が形成される。潜像の形成された原子核乾板Ｎを現像処理することで、荷電素粒子の飛跡Ｔは２μｍ程度の粒子径を有する黒化銀として可視化される。本実施例の飛跡認識装置１００は、現像処理が施された原子核乾板Ｎから、荷電素粒子の飛跡Ｔを自動認識する。
【００２６】
図３に示すように、画像取り込み部１０２は、原子核乾板Ｎを載置するステージ３０２と、ステージ３０２上の原子核乾板Ｎを撮影するカメラ３０４を備えている。ステージ３０２は、原子核乾板ＮをＸ方向及びＹ方向で移動させて位置を調整するマイクロステップモータ３０６を備えている。カメラ３０４は、撮像装置３０８と、対物レンズ３１０と、対物レンズ３１０をＸＹＺ方向に駆動するピエゾアクチュエータ３１２を備えている。
【００２７】
図４を参照しながら、画像取り込み部１０２による断層画像の取り込みについて説明する。画像取り込み部１０２では、対物レンズ３１０をＺ方向に往復移動させながら、撮像装置３０８において連続的に撮像を行う。本実施例では、対物レンズ３１０を１５０ＨｚでＺ方向に往復移動させながら、毎秒３０００回の撮像を行う。これによって、対物レンズ３１０の焦点面が感材層Ｅの深さ方向に変化し、異なる深さにおける感材層Ｅの断層画像を連続的に撮像することができる。本実施例では、対物レンズ３１０がＺ方向に１往復する毎に、感材層Ｅの１６層分の断層画像が撮像される。
【００２８】
撮像装置３０８の撮像面には、複数の撮像素子が縦横のマトリックス状に配置されている。それぞれの撮像素子は、感材層Ｅにおける１５０ミクロン×１２０ミクロンの視野を、５１２×５０４ピクセルの解像度で読み取る。撮像装置３０８では、隣接する撮像素子の間の間隔は、個々の撮像素子の幅よりも狭くなるように設定されている。図５は撮像装置３０８の撮像素子が感材層Ｅを撮像する際の視野５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄ、・・・の配置を示している。
【００２９】
カメラ３０４では、ピエゾアクチュエータ３１２によって対物レンズ３１０を駆動して、ＸＹ面内で視野５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄ、・・・の位置をずらしながら撮像を行う。視野５０２ａを例にとって説明すると、まず対物レンズ３１０をＺ方向に往復移動させて、視野５０２ａについて１６層分の断層画像を撮像する。その後、対物レンズ３１０をＹ方向に駆動して、視野５０４ａに移動させた後、視野５０４ａについて１６層分の断層画像を撮像する。その後、対物レンズ３１０をＸ方向に駆動して、視野５０６ａに移動させた後、視野５０６ａについて１６層分の断層画像を撮像する。その後、対物レンズ３１０をＹ方向に駆動して、視野５０８ａに移動させた後、視野５０８ａについて１６層分の断層画像を撮像する。ここでは視野５０２ａについて説明したが、他の視野５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄ、・・・についても同様である。このようにピエゾアクチュエータ３１２による対物レンズ３１０の駆動を行いながら断層画像を撮像することで、感材層Ｅの全体について網羅的に断層画像を取得することができる。図５に示すように、隣接する視野（５０２ａと５０４ａ、５０２ａと５０８ａ、５０８ａと５０２ｂなど）で撮像される画像は、互いに重複部分が含まれている。
【００３０】
対物レンズ３１０の駆動によって視野５０２ａ、５０４ａ、５０６ａ、５０８ａ、・・・についての１６層分の断層画像がそれぞれ撮像されると、ステージ３０２のマイクロステップモータ３０６によって原子核乾板Ｎを移動させて、異なる視野について再び上述した断層画像の取り込みを行う。これを繰り返し行うことで、原子核乾板Ｎの全体について、１６層分の断層画像を取り込むことができる。
【００３１】
撮像装置３０８のそれぞれの撮像素子が撮像した画像は、撮像装置３０８に内蔵されたＦｌａｓｈＡＤＣによって１ピクセルあたり８ビットのデジタル信号に変換されて、図１の画像前処理部１０４へ送信される。
【００３２】
図６に示すように、画像前処理部１０４は、デジタルＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタ６０２と、３×３フィルタ６０４と、パック処理部６０６と、データバッファ６０８を備えている。
【００３３】
デジタルＦＩＲフィルタ６０２は、同一の画像データ内での移動平均処理を行って、画像取り込み部１０２から送られた断層画像から低周波成分を実時間で除去する。これによって、照明の写りこみや表面の汚れに起因する輝度むらを除去して、飛跡の認識をより容易なものとする。
【００３４】
３×３フィルタ６０４は、断層画像における銀粒子の見かけの大きさを大きくするために、画像に写りこんでいる銀粒子の拡大処理を行う。具体的には、断層画像データにおいて隣接する９ピクセルでの輝度の最大値をそのピクセルにおける輝度の値とする。銀粒子が写りこんでいるピクセルは高輝度となっているから、このような処理を行うことで銀粒子の見かけ上の大きさを拡大することができる。このような拡大処理を行うことで、飛跡の認識を確実に行うことが可能となり、飛跡角度アクセプタンスが向上する。
【００３５】
３×３フィルタ６０４で拡大処理された断層画像データは、パック処理部６０６でパック化される。３×３フィルタ６０４による拡大処理によって、銀粒子の大きさは典型的に４×４程度のピクセルにまたがっている。そこでパック処理部６０６では、図７に示すように、Ｘ方向に連続して隣接する４ピクセルそれぞれの輝度の値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４と、それらのピクセル群の先頭の位置を示す座標Ｘ，Ｙを関連付けたデータ形式に変換する。このようなデータ形式を採用することで、１つのデータで連続したピクセルを扱うことが可能となり、後述する並列認識部１０６における処理が容易なものとなる。また、全てのピクセルについての輝度を備える断層画像データから、銀粒子として認識されるピクセルの座標と輝度を備えるパック化データに変換することで、扱うデータ量が圧縮されて、処理が高速化される。
【００３６】
図６に示すように、パック処理部６０６から出力されたパック化データは、データバッファ６０８に一旦保存される。データバッファ６０８は２バンクを有しており、両者が並列に使用される。すなわち、パック処理部６０６からのパック化データを一方のバンクに書き込んでいる間に、他方のバンクからパック化データを並列認識部１０６に送り出す。このようにデータバッファ６０８の２つのバンクを並列に使用することで、処理の高速化が図られている。
【００３７】
図８に示すように、並列認識部１０６は、認識の対象とする飛跡角度毎に設けられた複数の認識ユニット８０２ａ、８０２ｂ、・・・８０２ｐを備えている。本実施例では、１６個の認識ユニット８０２ａ、８０２ｂ、・・・８０２ｐが存在する。画像前処理部１０４のデータバッファ６０８から送信されるパック化データは、それぞれの認識ユニット８０２ａ、８０２ｂ、・・・８０２ｐに同時に受信される。それぞれの認識ユニット８０２ａ、８０２ｂ、・・・８０２ｐは、互いに独立して並列に動作可能である。それぞれの認識ユニット８０２ａ、８０２ｂ、・・・８０２ｐは、自己に割り当てられた飛跡角度に応じて、後述する累積加算処理を行う。
【００３８】
各認識ユニット８０２ａ、８０２ｂ、・・・８０２ｐは、加算部８０４ａ、８０４ｂ、・・・、８０４ｐと、記憶部８０６ａ、８０６ｂ、・・・、８０６ｐを備えている。記憶部８０６ａ、８０６ｂ、・・・、８０６ｐはＳＲＡＭから構成されており、視野における座標毎の輝度の累積値を記憶する。加算部８０４ａ、８０４ｂ、・・・、８０４ｐはＦＰＧＡから構成されており、パック化データの座標値に、飛跡角度に応じたシフト量を加算してアドレスを特定し、記憶部８０６ａ、８０６ｂ、・・・、８０６ｐのアドレスに記憶されている輝度の累積値に、パック化データの輝度を加算する。加算部８０４ａ、８０４ｂ、・・・、８０４ｐは加算した輝度を記憶部８０６ａ、８０６ｂ、・・・、８０６ｐに上書きする。
【００３９】
従来の技術では、認識ユニット８０２ａ、８０２ｂ、・・・８０２ｐにおける上記の処理において、視野の端部近傍における累積加算処理を行うために、隣接する視野についての断層画像が必要となる場合があった。このように視野をまたいだ処理を行う場合、隣接する視野についてのパック化データが送信されてくるまで、現在の視野についての累積加算処理を中断しなければならず、必ずしも計算資源を有効に活用しているとは言えなかった。しかしながら、本実施例では、現在の視野と隣接する視野に重複部分が存在するように断層画像を取り込んでいるため、隣接する視野についてのパック化データが送信されてくるのを待つことなく、現在の視野についての累積加算処理を完了することができる。これによって、計算資源を有効に活用することができる。
【００４０】
図９は認識ユニット８０２ａの詳細を示している。他の認識ユニット８０２ｂ、８０２ｃ、・・・、８０２ｐも、認識ユニット８０２ａと同様の構成を備えているので、ここでは認識ユニット８０２ａについてのみ詳細に説明する。
【００４１】
図９に示すように、認識ユニット８０２ａの加算部８０４ａは、複数の加算器９０４ａ１、９０４ａ２、・・・、９０４ａ１６と、データバッファ６０８からのパック化データを加算器９０４ａ１、９０４ａ２、・・・、９０４ａ１６の何れかに振り分けるセレクタ９０２ａを備えている。それぞれの加算器９０４ａ１、９０４ａ２、・・・、９０４ａ１６は、互いに独立して並列に動作可能である。
【００４２】
図１０に示すように、本実施例では、１つの視野を複数のグループに分割しており、グループに対応した加算器９０４ａ１、９０４ａ２、・・・、９０４ａ１６によって累積加算処理が行われる。本実施例では、１つの視野におけるＸ方向に沿ったライン毎に、グループＧ１、Ｇ２、・・・、Ｇ１６に周期的に分割されている。そして、グループＧ１に属するパック化データについては、加算器９０４ａ１が累積加算処理を行い、グループＧ２に属するパック化データについては、加算器９０４ａ２が累積加算処理を行い、・・・、グループＧ１６に属するパック化データについては、加算器９０４ａ１６が累積加算処理を行う。このようなグループ化をすることによって、複数の加算器９０４ａ１、９０４ａ２、・・・、９０４ａ１６から記憶部８０６ａの同じアドレスへアクセスが衝突してしまうことがなく、処理の遅延を招くことなく並列処理を行うことができる。また、本実施例では、パック化データに含まれる４つのピクセルが全て同じグループに含まるようにグループ化している。例えば図１０に示すパック化データＰ１の４つのピクセルは、全て同一のグループＧ１に含まれる。従って、１つのパック化データに含まれる輝度のデータを１つの加算器が全て処理を行うため、１つの加算器が１つのパック化データについて累積加算処理をしている間に、他の加算器が次のパック化データについての累積加算処理を行うことができる。パック化データの送信速度を向上することができる。
【００４３】
図８の出力部８０８は、１つの視野について全ての認識ユニット８０２ａ、８０２ｂ、・・・、８０２ｐが上記の累積加算処理を完了すると、各認識ユニット８０２ａ、８０２ｂ、・・・、８０２ｐの記憶部８０６ａ、８０６ｂ、・・・、８０６ｐに記憶されている輝度の累積値から、所定のしきい値を超えるものを検索する。輝度の累積値が所定のしきい値を超えるものが抽出されると、出力部８０８は、その輝度の累積値と、その座標と、その飛跡角度を関連付けて出力する。
【００４４】
飛跡認識装置１００の利用者は、出力部８０８から出力されるデータから、原子核乾板Ｎにおける飛跡の位置と角度を取得することができる。
【００４５】
本実施例の飛跡認識装置１００によれば、原子核乾板Ｎの感材層Ｅの広範な範囲について、１６層分の断層画像を短時間で網羅的に取り込むことができる。従来の技術に比べて、断層画像の取り込みに要する時間を大幅に短縮することができる。
【００４６】
本実施例の飛跡認識装置１００では、隣接する撮像素子の視野（５０２ａと５０４ａ、５０２ａと５０８ａ、５０８ａと５０２ｂなど）の間の間隔が、撮像素子の視野５０２ａの幅よりも小さくなるように配置されている。このため、ピエゾアクチュエータ３１２によって対物レンズ３１０を駆動する前の視野５０２ａについて取得される断層画像と、ピエゾアクチュエータ３１２によって対物レンズ３１０を駆動させた後の視野５０４ａについて取得される断層画像には、端部において重複部分が存在している。このような重複部分が存在することによって、並列認識部１０６において累積加算処理を行う際に、視野５０４ａについての断層画像が取得されるのを待つことなく、視野５０２ａについての断層画像のみから飛跡の認識を行うことができる。計算資源を有効に活用することができる。
【００４７】
なお上記の実施例では、荷電素粒子の飛跡を記録する感材層として原子核乳剤を用いる場合について説明したが、本願の発明はこれ以外の感材層を用いる場合にも有効である。例えば、ＰＡＤＣ（ポリアリル・ジグリコール・カーボネート）を感材層として用いる場合には、荷電素粒子が通過したＰＡＤＣの感材層をエッチング処理し、形成されるエッチピットについての断層画像を取り込むことによって、荷電素粒子の飛跡を認識することができる。
【００４８】
上記の実施例では、複数の断層画像にわたる輝度の累積加算値を、飛跡の存在を示す指標として用いている。これ以外にも、例えば複数の断層画像にわたる輝度の乗算値を飛跡の存在を示す指標として用いてもよい。あるいは、各断層画像における輝度を２値化処理しておいて、複数の断層画像にわたる論理和または論理積を飛跡の存在を示す指標として用いてもよい。
【００４９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は実施例の飛跡認識装置１００の機能ブロック図である。
【図２】図２は原子核乾板Ｎの構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は実施例の画像取り込み部１０２の構成を模式的に示す図である。
【図４】図４は実施例の画像取り込み部１０２における断層画像の取り込みの様子を示す図である。
【図５】図５は実施例の画像取り込み部１０２における視野の配置を示す図である。
【図６】図６は実施例の画像前処理部１０４の機能ブロック図である。
【図７】図７は実施例のパック化データの構造を示す図である。
【図８】図８は実施例の並列認識部１０６の機能ブロック図である。
【図９】図９は実施例の認識ユニット８０２ａの機能ブロック図である。
【図１０】図１０は実施例における視野のグループ化の様子を示す図である。
【図１１】図１１は飛跡認識処理の原理を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００ 飛跡認識装置
１０２ 画像取り込み部
１０４ 画像前処理部
１０６ 並列認識部
１０８ 制御部
３０２ ステージ
３０４ カメラ
３０６ マイクロステップモータ
３０８ 撮像装置
３１０ 対物レンズ
３１２ ピエゾアクチュエータ
５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄ、５０４ａ、５０６ａ、５０８ａ  視野
６０２ デジタルＦＩＲフィルタ
６０４ ３×３フィルタ
６０６ パック処理部
６０８ データバッファ
８０２ａ、８０２ｂ、・・・、８０２ｐ      認識ユニット
８０４ａ、８０４ｂ、・・・、８０４ｐ      加算部
８０６ａ、８０６ｂ、・・・、８０６ｐ      記憶部
８０８ 出力部
９０２ａ      セレクタ
９０４ａ１、９０４ａ２、・・・、９０４ａ１６     加算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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