JPH03156362A - Method and apparatus for detecting photo-acoustic signal - Google Patents

Method and apparatus for detecting photo-acoustic signal

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JPH03156362A
JPH03156362A JP2177404A JP17740490A JPH03156362A JP H03156362 A JPH03156362 A JP H03156362A JP 2177404 A JP2177404 A JP 2177404A JP 17740490 A JP17740490 A JP 17740490A JP H03156362 A JPH03156362 A JP H03156362A
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行雄 見坊
Shiro Sawada
嗣郎 澤田
Takehiko Kitamori
武彦 北森
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Abstract

PURPOSE:To decrease the halation of a photo-acoustic image and to make it possible to perform stable measurement at high resolution by obtaining a reverse filter for restoring the deterioration of the resolution of the photo-acoustic image based on the thermal impulse response of a sample, and making the filter act to the photo-acoustic image. CONSTITUTION:The parallel light emitted from an Ar laser 31 is modulated with intensity in a photo-acoustic modulating element 32. The intermittent light is condensed at a rear focal point position 81 with a lens 34. The luminous flux becomes collimated through a lens 36. The light is reflected from dichroic mirror 37 and condensed at a front focal-point position 82. An ultrasonic wave is generated by a thermal distortion wave generated by the photo-acoustic effect at the condensed spot of a sample 7. At the same time, minute displacement is generated on the surface of the sample 7. A Michelson interference optical system 140 detects the photo-acoustic effect generated in the inside of the sample in the two-dimensional directions of the sample and forms the two-dimensional photo-acoustic image. A computer 68 obtains a reverse filter for restoring the deterioration in resolution of the photo-acoustic image based on the thermal impulse response of the sample 7. The filter is made to act on the photo-acoustic image, and the resolution of the photo-acoustic image is improved. Thus, the internal information in the sample can be detected stably at high resolution.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光音響信号(P hotoacoustic
Effect)を利用して、試料の表面及び内部情報を
検出する光音響信号検出方法及びその装置並びに半導体
素子内部欠陥検出方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention is directed to the use of photoacoustic signals.
The present invention relates to a photoacoustic signal detection method and apparatus for detecting surface and internal information of a sample using a photoacoustic signal, and a method for detecting internal defects in a semiconductor element.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光音響効果は、1881年チンダル(Tyndall)
、ベル(Bell)、レントゲン(Rontogen 
)らによって発見された。すなわち、第10図に示すよ
うに、強度変調した光(断続光) 19をレンズ5によ
り、試料7上に集光して照射すると、光吸収領域■。。
The photoacoustic effect was developed by Tyndall in 1881.
, Bell, Rontogen
) was discovered by et al. That is, as shown in FIG. 10, when intensity-modulated light (intermittent light) 19 is focused and irradiated onto the sample 7 through the lens 5, a light absorption region (2) is formed. .

21において熱が発生し、熱拡散長μ、22で与えられ
る熱拡散領域V、、23を周期的に拡散し、この熱歪波
によって表面弾性波(超音波)が発生する現京である。
Heat is generated at 21 and periodically diffuses through the thermal diffusion region V, , 23 given by the thermal diffusion length μ, 22, and this thermal strain wave generates a surface acoustic wave (ultrasonic wave).

この超音波すなわち光音響信号をマイクロホン(音響電
気変換器)や圧電素子あるいは光干渉計を用いて検出し
、入射光の変調周波数と同期した信号成分を求めること
により、試料の表面及び内部の情報を得ることができる
。上記光音響信号の検出方式に関しては、例えば、文献
「非破壊検査;第36巻第io号、p、 730〜p、
736 (昭和62年10月)」や「アイ・イー・イー
・イー、1986ウルトラソニツクス シンポジウム9
.515〜526 (1986年)(IEEE;198
6 ULTRASONIC3S YM P OS I 
UM −p、515〜526 (1986) )J ニ
おいて論じられている。
This ultrasonic wave, or photoacoustic signal, is detected using a microphone (acoustoelectric transducer), piezoelectric element, or optical interferometer, and by determining the signal component synchronized with the modulation frequency of the incident light, information on the surface and interior of the sample is obtained. can be obtained. Regarding the detection method of the photoacoustic signal, for example, see the literature "Nondestructive Testing; Vol. 36, No. io, p. 730-p.
736 (October 1986)" and "IEE, 1986 Ultrasonics Symposium 9.
.. 515-526 (1986) (IEEE; 198
6 ULTRASONIC3S YM P OS I
UM-p, 515-526 (1986)) J.

即ち光音響信号を例えば光干渉計を用いて検出し、入射
光の変調周波数と同期した変調周波数成分を抽出する。
That is, the photoacoustic signal is detected using, for example, an optical interferometer, and a modulation frequency component synchronized with the modulation frequency of the incident light is extracted.

この周波数成分がその周波数に応じた試料の表面あるい
は内部の情報をもつ、変調周波数を変えることにより、
熱拡散長μ、21を変えることができ、試料の深さ方向
の情報を得ることができる。熱拡散領域V、、23内に
クラック等の欠陥があれば、干渉強度信号中に変調周波
数成分に信号変化が現われ、その存在を知ることができ
る。
By changing the modulation frequency, this frequency component contains information about the surface or inside of the sample depending on the frequency.
The thermal diffusion length μ, 21 can be changed, and information in the depth direction of the sample can be obtained. If there is a defect such as a crack in the thermal diffusion region V, 23, a signal change appears in the modulation frequency component in the interference intensity signal, and its existence can be known.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、上記従来技術は、非接触・非破壊で光音
響信号を検出できる極めて有効な手段であるが、上記従
来技術では、1mオーダ以下の微細構造をもつ試料の内
部情報を検出することが難しいという課題を有していた
However, although the above conventional technology is an extremely effective means for detecting photoacoustic signals in a non-contact and non-destructive manner, it is difficult to detect internal information of a sample having a fine structure of 1 m or less with the above conventional technology. There was a problem with this.

本発明の目的は、光音響画像のぼけを低減し、分解能を
大幅に向上し、試料の内部情報を1mオーダ以下の高分
解能で安定に検出できるようにした光flF信号検出方
法及びその装置を提供することにある。
The purpose of the present invention is to provide an optical flF signal detection method and apparatus that reduce blur in photoacoustic images, significantly improve resolution, and stably detect internal information of a sample at a high resolution of 1 m or less. It is about providing.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するため、本発明は、光源と、該光源か
らの光を所望の周波数で強度変調する変調手段と、該強
度変調された光を試料(例えば半導体素子)上に集光す
る集光手段と、試料内で発生した光音響効果を検出する
検出手段と、該検出信号′から試料の表面及び内部情報
を抽出する情報抽出手段と、試料もしくは光源からの光
を2次元的に走査する走査手段から成る光音響信号検出
装置において、試料の熱的インパルス応答(無限小なる
一点から発生した熱波が試料内部を伝播し、試料表面の
微小変位すなわち光音響信号に変換されるまでの伝達関
数)より光音響画像の分解能劣化を修復する逆フィルタ
を求め、得られた光音響画像に該逆フィルタを作用せし
めることにより、光音響画像の分解能を向上させ、試料
の内部情報を高分解能でかつ安定に検出可能としたもの
である。
In order to achieve the above object, the present invention includes a light source, a modulator that modulates the intensity of light from the light source at a desired frequency, and a condenser that focuses the intensity-modulated light onto a sample (for example, a semiconductor device). an optical means, a detection means for detecting a photoacoustic effect generated within the sample, an information extraction means for extracting surface and internal information of the sample from the detection signal', and two-dimensional scanning of light from the sample or a light source. In a photoacoustic signal detection device consisting of a scanning means that By determining an inverse filter that restores the resolution degradation of the photoacoustic image using the transfer function (transfer function) and applying the inverse filter to the obtained photoacoustic image, the resolution of the photoacoustic image is improved and the internal information of the sample is captured at high resolution. This enables stable detection.

また、同様に本発明は、上記光音響信号検出装置におい
て、均−試料中の純熱的インパルス応答(無限小なる一
点から発生した熱波が試料内部を伝播し、試料内部の温
度分布に変換されるまでの伝達関数)及び、熱弾性的イ
ンパルス応答(無限小なる一点の温度変化が試料表面の
微小変位すなわち光音響信号に変換されるまでの伝達関
数)より光音響画像の分解能劣化を修復する逆フィルタ
を求め、得られた光音響画像に該逆フィルタを作用せし
めることにより、光音響画像の分解能を向上させ、試料
の内部情報を高分解能でかつ安定に検出可能としたもの
である。
Similarly, in the photoacoustic signal detection device of the present invention, a pure thermal impulse response in a homogeneous sample (a heat wave generated from an infinitesimal point propagates inside the sample and is converted into a temperature distribution inside the sample) The resolution deterioration of photoacoustic images can be repaired using the transfer function (transfer function until the change in temperature at an infinitesimal point is converted to a minute displacement on the sample surface, that is, a photoacoustic signal) and thermoelastic impulse response By finding an inverse filter for this purpose and applying the inverse filter to the obtained photoacoustic image, the resolution of the photoacoustic image is improved and internal information of the sample can be detected stably with high resolution.

〔作用〕[Effect]

ところで光音響信号の横方向分解能と深さ方向分解能は
、光吸収領域■。、21すなわちレーザ光のスポット径
が、熱拡散領域V、、23よりも小さい場合には、熱拡
散長μ、22で与えられる。このμ、は(1)式で定義
される。
By the way, the lateral resolution and depth resolution of a photoacoustic signal are in the light absorption region■. , 21, that is, when the spot diameter of the laser beam is smaller than the thermal diffusion region V, , 23, it is given by the thermal diffusion length μ, 22. This μ is defined by equation (1).

但し、k:試料の熱伝導率 ρ:重密 度:比熱 f:レーザの強度変調周波数 例えば、f=lOkHzのとき、Siや^lはμ、〜5
0μIであり、Sin、はμ、〜5μ園程度である。
However, k: Thermal conductivity of the sample ρ: Heavy density: Specific heat f: Laser intensity modulation frequency For example, when f = lOkHz, Si and ^l are μ, ~5
It is 0μI, and Sin is about ~5μ.

すなわち、今、第11図に示すように、試料7の内部情
報として、試料内部の熱的インピーダンス分布7aを考
える。励起用のレーザビーム19の走査(実際にはXY
ステージにより、試料7が移動)に伴い、各ビーム位置
における熱拡散領域23内に存在する熱的インピーダン
ス分布7aによって、熱歪波の振幅と位相が変化し、そ
の変化が試料7表面の微小変位30に現われる。この微
小変位を干渉計のプローブビーム24で干渉強度信号と
して検出したものが光音響信号である。従って各励起ビ
ームの位置で得られる光音響信号は、熱拡散領域23内
の熱的インピーダンス情報を積分したものとなる。その
積分された各点の光音響信号でもって、2次元の光音響
画像が構成される。従って得られる光音響画像は、いわ
ゆるぼけた画像となる。第11図の下のグラフは、熱的
インピーダンス分布7aの光音響画像p(x、y)のX
方向の振幅分布p (x)を示したものである。熱的イ
ンピーダンス分布7aのX方向の境界部の信号が大きく
平滑化されているのが判る。
That is, as shown in FIG. 11, the thermal impedance distribution 7a inside the sample is now considered as the internal information of the sample 7. Scanning of laser beam 19 for excitation (actually XY
As the sample 7 is moved by the stage), the amplitude and phase of the thermal distortion wave change due to the thermal impedance distribution 7a existing in the thermal diffusion region 23 at each beam position, and this change causes a minute displacement of the surface of the sample 7. Appears at 30. A photoacoustic signal is obtained by detecting this minute displacement as an interference intensity signal using the probe beam 24 of the interferometer. Therefore, the photoacoustic signal obtained at each excitation beam position is the integral of thermal impedance information within the thermal diffusion region 23. A two-dimensional photoacoustic image is constructed using the integrated photoacoustic signals at each point. Therefore, the photoacoustic image obtained becomes a so-called blurred image. The lower graph in FIG. 11 shows the photoacoustic image p(x,y) of the thermal impedance distribution 7a.
It shows the amplitude distribution p (x) in the direction. It can be seen that the signal at the boundary in the X direction of the thermal impedance distribution 7a is greatly smoothed.

熱拡散領域23を小さくすれば、このぼけは改善される
わけであるが、(1)式に示すように、熱拡散長μ、は
励起用レーザビームに変調周波数fと試料7の熱的性質
に依存しており、1mオーダ以下の熱拡散長を得るには
、試料によっては数百MHzの変調周波数を必要とする
ものがある。従って、ロックインアンプの帯域等を考慮
すると、現状ではμmオーダ以下の微細構造をもつ試料
の内部情報の検出は極めて難しくなる。
This blurring can be improved by making the thermal diffusion region 23 smaller, but as shown in equation (1), the thermal diffusion length μ is determined by the modulation frequency f of the excitation laser beam and the thermal properties of the sample 7. In order to obtain a thermal diffusion length on the order of 1 m or less, some samples require a modulation frequency of several hundred MHz. Therefore, considering the band of the lock-in amplifier, etc., it is currently extremely difficult to detect internal information of a sample having a microstructure on the order of μm or less.

そこで、本発明の光音響信号検出装置によれば、試料の
純熱的インパルス応答及び熱弾性的インパルス応答より
、光音響画像の分解能劣化を修復する逆フィルタを求め
、検出された光音響画像に求められた該逆フィルタを作
用せしめることにより、光に響画像の分解能を向上させ
ることができ、試料の内部情報を高分解能でかつ安定に
検出できる。
Therefore, according to the photoacoustic signal detection device of the present invention, an inverse filter for repairing the resolution degradation of the photoacoustic image is determined from the pure thermal impulse response and thermoelastic impulse response of the sample, and the detected photoacoustic image is By applying the obtained inverse filter, the resolution of the optical acoustic image can be improved, and the internal information of the sample can be detected stably with high resolution.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の詳細な説明する前に、その基本原理を、以下説
明する。
Before explaining the present invention in detail, its basic principle will be explained below.

実際に検出される光音響画像p(x、y)は(2)式で
与えられる。
The photoacoustic image p(x, y) actually detected is given by equation (2).

起され、検出されるその点 (無限小)における熱的イン ピーダンス情報(=無限小な る点熱源の集合) h(x、y) :試料の熱的インパルス応答無限小なる
一点から発生した 熱波が試料内部を伝播し、試 料表面の微小変位すなわち光 音響信号に変換されるまでの 伝達関数 例えば、 但し、 但し、q(x、y) :理想的な光音響画像試料表面の
点光源によって励 μ、:熱拡散長 一般に、光音響信号は振幅と位相をもった複素数として
得られるので、(2)式を2次元複素フーリエ変換して
、(4)式を得る。
Thermal impedance information at that point (infinitely small) that is generated and detected (= a collection of infinitely small point heat sources) h (x, y): Thermal impulse response of the sample The heat wave generated from one infinitesimal point For example, the transfer function for propagating inside the sample and converting it into a photoacoustic signal due to minute displacements on the sample surface. However, q(x, y): Ideal photoacoustic image Excited by a point light source on the sample surface μ , :Thermal diffusion length Generally, since a photoacoustic signal is obtained as a complex number having an amplitude and a phase, equation (2) is subjected to two-dimensional complex Fourier transform to obtain equation (4).

P(μ、υ) −F [p(x、y))Q(μ、υ)・
H(μ、υ)(4) 但し、μ、v:x、y方向の空間周波数P(μ、υ) 
: p(x、y)のフーリエ変換像Q(μ、υ) : 
q(x、y)のフーリエ変換像H(μ、υ) : h(
x、y)のフーリエ変換像1 /H(μ、υ)を逆フィ
ルタとして、(4)式の両辺にかけて、(5)式を得る
P(μ, υ) −F [p(x, y))Q(μ, υ)・
H (μ, υ) (4) However, μ, v: Spatial frequency P (μ, υ) in x and y directions
: Fourier transform image Q(μ, υ) of p(x,y) :
Fourier transform image H(μ, υ) of q(x, y): h(
By using the Fourier transform image 1 /H (μ, υ) of x, y) as an inverse filter, multiplying both sides of equation (4) to obtain equation (5).

■ (5)式を2次元逆複素フーリエ変換すれば、最終的に
理想的な光g 99画#1 q (x、y)が得られる
(2) If the equation (5) is subjected to a two-dimensional inverse complex Fourier transform, the ideal light g 99 pictures #1 q (x, y) is finally obtained.

q(x、y)=F−’ CQ(μ、υ)〕すなわち、試
料の熱的インパルス応答h(x、y)より、逆フィルタ
1/H(μ、υ)を求め、これを得られた光音春画#p
(x、y)のフーリエ変換像P(μ、υ)にかけた後、
逆フーリエ変換すれば、分解能の劣化のない理想的な光
音響画像が得られるわけである。
q (x, y) = F-' CQ (μ, υ)] In other words, from the thermal impulse response h (x, y) of the sample, find the inverse filter 1/H (μ, υ) and obtain it. Takoon Shunga #p
After multiplying the Fourier transform image P (μ, υ) of (x, y),
By performing inverse Fourier transform, an ideal photoacoustic image without deterioration in resolution can be obtained.

実施例1 以下、本発明の第1の実施例を第1図〜第6図に基づい
て説明する。第1図は、本発明の第1の実施例における
光音響検出光学系を示すものである。本光学系は、光音
響効果を生じさせるためのArレーザ(波長0.515
μm)31を光源とする変調レーザ照射光学系130、
光音響信号を検出するためのマイケルソン干渉光学系1
40 、ステージ系150及び信号処理系160から成
る。変調レーザ照射光学系130において、Arレーザ
31から出射した平行光を音響光学変調素子32により
、所望の周波数で強度変調し、その断続光をビームエキ
スパンダ33により所望のビーム径に拡大した後、レン
ズ34によりその後側焦点位置8■に集光させる。集光
位置81にはピンホール35が設置されており、第2図
に示すように、集光スポットのピーク部100の周辺に
存在する高次回折光成分101a及び101bを遮光す
る。その結果、ピンホール35通過直後の光強度分布は
第4図に示すように、 ピーク部100だけとなる。焦
点位置81はレンズ36の前側焦点位置となっているの
で、ピンホール35通過後の光束は、レンズ36通過後
平行光となる。この平行光はダイクロイックミラー37
(波長0.58μm以下は反射、0.6−m以上は透過
)で反射された後、対物レンズ39によりその前側焦点
位i?i82に集光され、第3図に示すと同様の光強度
分布をもつスポットとなる。すなわち、レンズ36の前
側焦点位j181と対物レンズ39の前側焦点位置82
とは共役であると同時に共焦点の関係にある。
Example 1 A first example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1 shows a photoacoustic detection optical system in a first embodiment of the present invention. This optical system uses an Ar laser (wavelength 0.515
A modulated laser irradiation optical system 130 using a light source (μm) 31,
Michelson interference optical system 1 for detecting photoacoustic signals
40, a stage system 150, and a signal processing system 160. In the modulated laser irradiation optical system 130, the parallel light emitted from the Ar laser 31 is intensity-modulated at a desired frequency by the acousto-optic modulator 32, and the intermittent light is expanded to a desired beam diameter by the beam expander 33, and then The lens 34 focuses the light on the rear focal position 8■. A pinhole 35 is installed at the condensing position 81, and as shown in FIG. 2, it blocks higher-order diffracted light components 101a and 101b existing around the peak portion 100 of the condensed spot. As a result, the light intensity distribution immediately after passing through the pinhole 35 has only a peak portion 100, as shown in FIG. Since the focal position 81 is the front focal position of the lens 36, the light beam after passing through the pinhole 35 becomes parallel light after passing through the lens 36. This parallel light is reflected by the dichroic mirror 37
(wavelengths of 0.58 μm or less are reflected, wavelengths of 0.6-m or more are transmitted), and are then reflected by the objective lens 39 at its front focal point i? The light is focused on i82, resulting in a spot with a light intensity distribution similar to that shown in FIG. That is, the front focal position j181 of the lens 36 and the front focal position 82 of the objective lens 39
is a conjugate as well as a confocal relationship.

試料7表面の集光スポット位2282 (対物レンズ3
9の前側焦点位置)において光音響効果により生じた熱
歪波により、超跨波が発生し、同時に試料7表面に微小
変位が生じる。
Focused spot position 2282 on the surface of sample 7 (objective lens 3
Thermal strain waves generated by the photoacoustic effect at the front focal position of 9) generate superstraddling waves, and at the same time, a minute displacement occurs on the surface of the sample 7.

マイケルソン干渉光学系140において、He −Ne
レーザ(波長0.633μm)51から出射した円偏光
の平行光をビームエキスパンダ52により所望のビーム
径に拡大した後、レンズ53によりその後側焦点位j1
83に集光させる。焦点位置83にはピンホール54が
設置されており、第2図に示すと同様にして、集光スポ
ットのピーク部周辺の高次回折光成分が遮光される。焦
点位F183はレンズ55の前側焦点位置となっており
、ピンホール54の通過後の光束はレンズ55により平
行光となる。この平行光は偏光ビームスプリッタ56に
よりP偏光とS偏光に分離される。P偏光は偏光ビーム
スプリッタ56を透過し、ダイクロイックミラー37、
及びλ/4板3板金8過した後、円偏光となり、対物レ
ンズ39により、試料7上の82の位II(対物レンズ
39の前側焦点位置)に集光され、第3図に示すと同様
の光強度分布をもつスポットとなる。一方、S偏光は偏
光ビームスプリッタ56で反射され、λ/4板5板金8
過した後円偏光となり、参照ミラー59に入射する。
In the Michelson interference optical system 140, He-Ne
After the circularly polarized parallel light emitted from the laser (wavelength: 0.633 μm) 51 is expanded to a desired beam diameter by the beam expander 52, it is expanded to the rear focal position j1 by the lens 53.
The light is focused on 83. A pinhole 54 is installed at the focal point position 83, and high-order diffracted light components around the peak of the focused spot are blocked in the same way as shown in FIG. The focal position F183 is the front focal position of the lens 55, and the light flux after passing through the pinhole 54 is turned into parallel light by the lens 55. This parallel light is separated into P-polarized light and S-polarized light by a polarizing beam splitter 56. The P-polarized light passes through the polarization beam splitter 56, and then passes through the dichroic mirror 37,
After passing through the λ/4 plate 3 and the metal plate 8, it becomes circularly polarized light, and is focused by the objective lens 39 on the 82nd position II (the front focal position of the objective lens 39) on the sample 7, as shown in FIG. The spot will have a light intensity distribution of . On the other hand, the S-polarized light is reflected by the polarizing beam splitter 56 and is reflected by the λ/4 plate 5
After that, it becomes circularly polarized light and enters the reference mirror 59.

試料7からの反射光は、試料7表面で生じた微小変位を
位相情報としてもっており、対物レンズ39、λ/4板
3板金8過した後S偏光となり、偏光ビームスプリッタ
56で反射される。参照ミラー59からの反射光はλ/
4板5板金8過した後P偏光となり、偏光ビームスプリ
ッタ56を透過する。第4図の110は試料7からの反
射光の偏光方向を、illは参照ミラー59からの反射
光の偏光方向を示している。
The reflected light from the sample 7 has phase information based on minute displacements generated on the surface of the sample 7, and after passing through the objective lens 39, the λ/4 plate 3, and the metal plate 8, it becomes S-polarized light and is reflected by the polarizing beam splitter 56. The reflected light from the reference mirror 59 is λ/
After passing through four plates, five metal plates, and eight, it becomes P-polarized light and passes through the polarization beam splitter 56. In FIG. 4, 110 indicates the polarization direction of the reflected light from the sample 7, and ill indicates the polarization direction of the reflected light from the reference mirror 59.

両者は互いに直交しているので、このままでは干渉しな
い、しかし、偏光板60を光路に挿入し、その偏光方向
を第4図の112に示すように45°方向とすることに
より両反射光は干渉する。この干渉パターンには、試料
7表面で生じた微小変位が光強度情報として含まれてお
り、これをレンズ61によりその後側焦点位置84に集
光し、ホトダイオード等の光電変換素子64で検出する
。また、後側焦点位置84にピンホール63を設置する
ことにより、対物レンズ39内で発生した迷光や試料7
を構成する透明薄膜内で発生した多重干渉成分やあるい
は試料7表面の微小な凹凸により発生した高次回折光成
分を遮光する0以上述べたように、このマイケルソン干
渉光学系140において、 レンズ61の前側焦点位置
84、対物レンズ39の前側焦点位1B2及びレンズ5
3の後側焦点位置83とは共役であると同時に共焦点の
関係にある。光電変換された干渉強度信号はプリアンプ
65で増幅された後、ロックインアンプ67に送られる
。ロックインアンプ67では、音響光学変調素子32の
駆動に用いる発振器66からの変調周波数信号を参照信
号として、干渉強度信号に含まれる変調周波数成分の振
幅と変調周波数信号に対する位相成分が抽出される。こ
の周波数成分と位相成分が変調周波数で定義される熱拡
散領域vLb内の情報をもつ、従って、この熱拡散領域
Vtb内にクラック等の欠陥や熱的インピーダンスの異
なる領域があれば、干渉強度信号中の変調周波数成分の
振幅と位相が変化し、その存在を知ることができる。
Since the two are perpendicular to each other, they do not interfere as is. However, by inserting the polarizing plate 60 into the optical path and setting the polarization direction to 45° as shown at 112 in FIG. 4, the reflected lights from both will interfere. do. This interference pattern includes minute displacements occurring on the surface of the sample 7 as light intensity information, which is focused by the lens 61 onto the rear focal position 84 and detected by a photoelectric conversion element 64 such as a photodiode. In addition, by installing the pinhole 63 at the back focal position 84, stray light generated within the objective lens 39 and the sample 7 can be removed.
As described above, in this Michelson interference optical system 140, the lens 61 blocks multiple interference components generated within the transparent thin film constituting the sample 7 or higher-order diffracted light components generated due to minute irregularities on the surface of the sample 7. Front focal position 84, front focal position 1B2 of objective lens 39 and lens 5
There is a conjugate and confocal relationship with the rear focal position 83 of No. 3. The photoelectrically converted interference intensity signal is amplified by a preamplifier 65 and then sent to a lock-in amplifier 67. The lock-in amplifier 67 uses the modulation frequency signal from the oscillator 66 used to drive the acousto-optic modulation element 32 as a reference signal, and extracts the amplitude of the modulation frequency component included in the interference intensity signal and the phase component with respect to the modulation frequency signal. This frequency component and phase component have information in the thermal diffusion region vLb defined by the modulation frequency. Therefore, if there is a defect such as a crack or a region with different thermal impedance in this thermal diffusion region Vtb, the interference intensity signal The amplitude and phase of the modulated frequency component in the signal change, making its presence known.

信号処理系16Gの計算機68では、第5図に示すフロ
ーチャートに従い、検出された光音響画像p(x、 y
)の処理が行なわれる。まず、(3)式に従い、試料の
熱的インパルス応答h(x、y)を計算する。
The computer 68 of the signal processing system 16G processes the detected photoacoustic image p(x, y
) processing is performed. First, the thermal impulse response h(x, y) of the sample is calculated according to equation (3).

次に、XYステージ42の移動信号とロックインアンプ
67からの出力信号が入力され、2次元の光音四画@p
(x、y)が構成される。次、h(x、y)及びp(x
、y)を各々、2次元複素フーリエ変換し、各々のフー
リエ変換fliRH(μ、υ)、P(μ、υ)を得る。
Next, the movement signal of the XY stage 42 and the output signal from the lock-in amplifier 67 are input, and the two-dimensional light sound four-picture@p
(x, y) is constructed. Next, h(x, y) and p(x
, y) are subjected to two-dimensional complex Fourier transform to obtain respective Fourier transforms fliRH(μ, υ) and P(μ, υ).

次に、1/H(μ、υ)を求めた後、(5)式に基づい
て、試料内部の熱的インピーダンス情報のスペクトル、
すなわち、理想的な光音響画像のフーリエ変換@Q(μ
、υ)を得る。最終的に、(6)式に基づいて、 Q(
μ、υ)を2次元逆複素フーリエ変換し、理想的な九M
l!flq(x、y)を得る。 このq(x、y)は、
モニタTV69に表示される。
Next, after calculating 1/H (μ, υ), based on equation (5), the spectrum of thermal impedance information inside the sample,
In other words, the Fourier transform of an ideal photoacoustic image @Q(μ
, υ). Finally, based on equation (6), Q(
μ, υ) is subjected to two-dimensional inverse complex Fourier transform, and the ideal 9M
l! Obtain flq(x,y). This q(x,y) is
Displayed on monitor TV 69.

第6図は、この逆フィルタ1/H(μ、υ)の効果によ
り、試料内部の熱的インピーダンス分布7aの理想的な
光音響画像q(x、y)が得られる様子を示したもので
ある。下のグラフは、 q(x、y)のX方向の振幅分
布q (x)を示したものである6第1O図に示した従
来法によるグラフと比べて、熱的インピーダンス分布7
aのX方向の境界部の信号が鮮明になっているのが判る
Figure 6 shows how an ideal photoacoustic image q(x,y) of the thermal impedance distribution 7a inside the sample is obtained due to the effect of this inverse filter 1/H(μ, υ). be. The graph below shows the amplitude distribution q (x) of q (x, y) in the X direction.6 Compared to the graph of the conventional method shown in Figure 1O, the thermal impedance distribution7
It can be seen that the signal at the boundary in the X direction of a is clear.

以上述べたように、本実施例によれば、試料の熱的イン
パルス応答より求めた逆フィルタを、得られた光音響画
像に作用させることにより、光音響画像の分解能の劣化
を修復させることができ、試料の内部情報の高分解能検
出が可能となる。また、変調レーザ照射光学系を共焦点
光学系とすることにより、周辺部に高次回折光成分の存
在しない微小なスポット光を試料上に照射させることが
でき、迷光等によるノイズ成分を低減することができる
。また、マイケルソン干渉計を共焦点光学系とすること
により、迷光や試料上の透明膜内で発生した干渉成分や
、試料表面の微小な凹凸により発生した高次回折光成分
の影響を低減することができ、光「響信号すなわち干渉
強度信号の検出感度及びSN比が向上する。
As described above, according to this example, deterioration in the resolution of a photoacoustic image can be repaired by applying an inverse filter determined from the thermal impulse response of the sample to the obtained photoacoustic image. This enables high-resolution detection of internal information of the sample. In addition, by using a confocal optical system as the modulated laser irradiation optical system, it is possible to irradiate the sample with a minute spot light that does not contain higher-order diffraction light components in the periphery, reducing noise components due to stray light, etc. Can be done. In addition, by using a Michelson interferometer as a confocal optical system, it is possible to reduce the effects of stray light, interference components generated within the transparent film on the sample, and higher-order diffracted light components generated by minute irregularities on the sample surface. This improves the detection sensitivity and signal-to-noise ratio of optical acoustic signals, that is, interference intensity signals.

実施例2 本発明の第2の実施例を、第7図に基づいて説明する。Example 2 A second embodiment of the present invention will be described based on FIG.

第7図は、本発明の第2の実施例における光音響検出光
学系を示すものである0本実施例では、光音響信号の検
出に、マイケルソン干渉計のかわりに、PZT素子73
を用いている。その他の変調レーザ照射光学系170、
ステージ系180、信号処理系1.90の機能は、第1
図に示す第1の実施例と全く同様であり、説明を省略す
る。
FIG. 7 shows a photoacoustic detection optical system according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a PZT element 73 is used instead of a Michelson interferometer to detect a photoacoustic signal.
is used. Other modulated laser irradiation optical systems 170,
The functions of the stage system 180 and signal processing system 1.90 are as follows:
This embodiment is completely the same as the first embodiment shown in the figure, and its explanation will be omitted.

本実施例によれば、第1の実施例と同様の効果が得られ
ると同時に、干渉光学系が不要となるため、光学系全体
がコンパクトになり、安定度が向上する。
According to this embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained, and at the same time, since the interference optical system is not required, the entire optical system becomes compact and stability is improved.

実施例3 本発明の第3の実施例を、第8図及び第9図に基づいて
説明する。尚、本実施例においては、光11検出光学系
は、第1図に示す第1の実施例の光学系と全く同様であ
るため、その説明は省略する。
Embodiment 3 A third embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 8 and 9. In this embodiment, the optical system for detecting the light 11 is exactly the same as the optical system of the first embodiment shown in FIG. 1, so its explanation will be omitted.

第8図は、第3の実施例の基本原理を示す図である。先
の2つの実施例では、試料の内部情報として主に熱的イ
ンピーダンス分布を想定し、また試料を励起するための
レーザ光の変調周波数は一定としていたが、本実施例で
は、試料の内部情報として熱的インピーダンス分布だけ
でなく、弾性的インピーダンス分布をも考慮し、また検
出される光音響画像を変調周波数fの関数すなわち試料
の深さ方向の情報を持った関数として扱う。すなわち、
第8図に示すように、試料に入射した励起光が、光熱変
換プロセスを経て点熱源となり、熱拡散領域内をその熱
波が伝播し、ある温度分布s(x、y、z)が形成され
る。この過程を純熱的インパルス応答り、(x、 3’
+ z)で表し、試料中の熱的インピーダンス分布をq
L(XI yt Z)で表すと、内部温度分布は近似的
に(7)式で与えられる。
FIG. 8 is a diagram showing the basic principle of the third embodiment. In the previous two examples, the internal information of the sample was mainly assumed to be the thermal impedance distribution, and the modulation frequency of the laser beam for exciting the sample was constant, but in this example, the internal information of the sample was As such, not only the thermal impedance distribution but also the elastic impedance distribution is considered, and the detected photoacoustic image is treated as a function of the modulation frequency f, that is, a function having information in the depth direction of the sample. That is,
As shown in Figure 8, the excitation light incident on the sample becomes a point heat source through a photothermal conversion process, and the heat wave propagates within the heat diffusion region, forming a certain temperature distribution s (x, y, z). be done. This process can be described as a pure thermal impulse response, (x, 3'
+ z), and the thermal impedance distribution in the sample is expressed as q
When expressed as L(XI yt Z), the internal temperature distribution is approximately given by equation (7).

s (x、y、z)=///   q、(x−ξ+ 3
’−’71 z−()μ嘗 ・h、(ξt’7tζ)dξdηdζ  (7)但し、
qt(x、y+z) :純熱的インピーダンス分布=理
想的な光音響画像 り、(x、y、z) :純熱的インパルス応答無限小な
る一点から発生 した熱波が試料内部を伝 播し、内部温度分布に変 換されるまでの伝達関数 例えば、ht(XeLZ)は(3)式で与えられる。
s (x, y, z) = /// q, (x-ξ+ 3
'-'71 z-()μ嘗・h, (ξt'7tζ)dξdηdζ (7) However,
qt (x, y + z): pure thermal impedance distribution = ideal photoacoustic image, (x, y, z): pure thermal impulse response A thermal wave generated from an infinitesimal point propagates inside the sample, The transfer function, for example, ht(XeLZ) until it is converted into the internal temperature distribution, is given by equation (3).

さらに第8図に従い、この温度分布s (xt ym 
z)は、弾性的インピーダンス分布q、(x、y、z)
の変調を受け、熱弾性変換により弾性波に変換され、最
終的に試料表面の微小変位すなわち光音響信号に変換さ
れる。この過程を熱弾性的インパルス応答り。
Furthermore, according to FIG. 8, this temperature distribution s (xt ym
z) is the elastic impedance distribution q, (x, y, z)
is modulated, converted into an elastic wave by thermoelastic conversion, and finally converted into a minute displacement of the sample surface, that is, a photoacoustic signal. This process is described as a thermoelastic impulse response.

(x+y+z)で表すと、光音響信号p(x、y、f)
は(8)式%式% ) (8) (9) q、(x、y、z) ”弾性的インピーダンス分布=理
想的な光音響画像 り、cxtyez) :熱弾性的インパルス応答無限小
なる一点の温度変 化が試料表面の微小変位 すなわち光音響信号に変 換されるまでの伝達関数 一般に、光音響信号は振幅と位相をもった複素数として
得られるので、(7)式、(8)式及び(9)式を3次
元複素フーリエ変換して、(lO)〜(12)式を得る
When expressed as (x+y+z), the photoacoustic signal p(x, y, f)
(8) (8) (9) q, (x, y, z) "Elastic impedance distribution = ideal photoacoustic image, cxtyez): Thermoelastic impulse response infinitesimal point Transfer function until a temperature change is converted into a minute displacement on the sample surface, that is, a photoacoustic signal. Generally, a photoacoustic signal is obtained as a complex number with amplitude and phase, so equations (7), (8), and ( 9) Expression is subjected to three-dimensional complex Fourier transform to obtain expressions (lO) to (12).

S(/A、1/、?)=F  [s(x、y、z))=
QL(μ、シ、了)・H,(μ、シ、γ)(10) P(μ、シ、δ)=S、(μ、シ、γ)・H,(μ、ν
、了)(11) S、(μ、シ、γ)=Q、(μ、シ、γ)■S(μ、ν
、γ)(12) F〔〕:フーリエ変換を表すオペレータ■:コンポリュ
ーションを表すオペレータ但し、μ、シ、γ:X+y+
z方向の空間周波数δ:Z方向の空間周波数 S(μ、シ、γ): s(x、y、z)のフーリエ変換
像 Q、(μ、シ、γ) :qL(XI yt z)のフー
リエ変換像 H,(μ、シ、了):h、(x、y、z) のフーリエ
変換像 P(μ、シ、δ):p(x、y、z)のフーリエ変換像 3q(μ、シ、γ):5a(x、y−z)のフーリエ変
換像 H,(μ、ν、γ> : h、(x I y e z)
のフーリエ変換像 Q、(μ、シ、γ):q、(x、y、z)のフーリエ変
換像 (10)式及び(12)式を(11)式に代入して、(
13)式を得る。
S(/A, 1/, ?)=F [s(x, y, z))=
QL(μ, shi, complete)・H, (μ, shi, γ) (10) P(μ, shi, δ)=S, (μ, shi, γ)・H, (μ, ν
, completion) (11) S, (μ, shi, γ) = Q, (μ, shi, γ) ■S(μ, ν
, γ) (12) F[]: Operator representing Fourier transform ■: Operator representing convolution, where μ, ci, γ: X+y+
Spatial frequency δ in the Z direction: Spatial frequency S in the Z direction S (μ, y, γ): Fourier transform image Q of s (x, y, z), (μ, shi, γ): qL (XI yt z) Fourier transform image H, (μ, shi, ri): h, (x, y, z) Fourier transform image P (μ, shi, δ): Fourier transform image 3q (μ , shi, γ): Fourier transform image H, (μ, ν, γ>: h, (x I y e z) of 5a(x, y-z)
Fourier transform image Q, (μ, shi, γ): q, Fourier transform image of (x, y, z) Substituting equations (10) and (12) into equation (11), (
13) Obtain Eq.

P(μ、シ、δ)=Q、(μ、シ、γ)■Q、(μ、シ
、γ)・H,(μ、シ、了)・H,(μ、シ、γ)(1
3) 従って、l/(H,(μ、ν、了)・H,(μ、シ、了
))を逆フィルタとして、(13)式の両辺にかければ
、(14)式が得られる。
P (μ, shi, δ) = Q, (μ, shi, γ)
3) Therefore, by using l/(H, (μ, ν, completion)·H, (μ, shi, completion)) as an inverse filter and multiplying both sides of equation (13), equation (14) is obtained.

Q、(μ、シ、γ)■Q、(μ、シ、γ)=P(μ、シ
、δ)・ H,(μ、シ、γ)・Ho(μ、シ、γ)(14) (14)式を3次元逆複素フーリエ変換すれば、最終的
に熱的インピーダンス分布と弾性的インピーダンス分布
の積、すなわち理想的な光音響画像q、(x、y、z)
・qL(X、 y、 z)が得られる。
Q, (μ, shi, γ) ■Q, (μ, shi, γ) = P (μ, shi, δ)・H, (μ, shi, γ)・Ho (μ, shi, γ) (14) If equation (14) is subjected to a three-dimensional inverse complex Fourier transform, the final result is the product of the thermal impedance distribution and the elastic impedance distribution, that is, the ideal photoacoustic image q, (x, y, z)
・qL(X, y, z) is obtained.

q・(x* 3’e z) ”qL(XI yt z)
=F−”(Q、(μ、シ、γ)■Q、(μ、シ、γ)〕
(15) すなわち、試料の純熱的インパルス応答り、(x。
q・(x* 3'e z) "qL(XI yt z)
=F-”(Q, (μ, shi, γ) ■Q, (μ, shi, γ)]
(15) That is, the pure thermal impulse response of the sample, (x.

y、z)及び熱弾性的インパルス応答hs(Xs ’I
t z)より、逆フィルタ1 /(H,(μ、シ、γ)
・H,(μ。
y, z) and thermoelastic impulse response hs (Xs 'I
t z), the inverse filter 1 / (H, (μ, shi, γ)
・H, (μ.

ν、γ))を求め、 これを得られた光音響画像p(x
 、y + f )のフーリエ変換像P(μ、シ、δ)
にかけた後、逆フーリエ変換すれば、分解能の劣化のな
い理想的な光音響画像が得られるわけである。
ν, γ)), and the resulting photoacoustic image p(x
, y + f) Fourier transform image P(μ, shi, δ)
After that, by performing inverse Fourier transform, an ideal photoacoustic image with no deterioration in resolution can be obtained.

本実施例では、光音響検出光学系の構成及びその機能は
第1の実施例と全く同じであるので、その説明は省略す
る。
In this embodiment, the configuration and function of the photoacoustic detection optical system are exactly the same as those in the first embodiment, so a description thereof will be omitted.

信号処理系16Gの計算機68では、第9図に示すフロ
ーチャートに従い、検出された光音響画像p(x、y、
f)の処理が行われる。まず、試料の様々な熱的及び弾
性的物性定数に基づいて、試料の熱的インパルス応答1
+、(x、y、z)及び熱弾性的インパルス応答り、(
x、 y、 z)を計算する。次に、変調周波数fを走
査しながら、XYステージ42の移動信号とロックイン
アンプ67からの出力信号が入力され、3次元の光g 
lF画像p(x、y、f)が構成される。次に、h、(
x、 y、 z)、h、(x、 y、 z)、及びp(
x、y、f)を各々2次元複素フーリエ変換し、各々の
フーリエ変換像H,(μ、シ、γ)、H,(μ、ν。
The computer 68 of the signal processing system 16G processes the detected photoacoustic image p(x, y,
Process f) is performed. First, based on the various thermal and elastic property constants of the sample, the thermal impulse response 1 of the sample is
+, (x, y, z) and thermoelastic impulse response, (
x, y, z). Next, while scanning the modulation frequency f, the movement signal of the XY stage 42 and the output signal from the lock-in amplifier 67 are input, and the three-dimensional light g
An IF image p(x, y, f) is constructed. Next, h, (
x, y, z), h, (x, y, z), and p(
x, y, f) are subjected to two-dimensional complex Fourier transform, and the Fourier transform images H, (μ, ci, γ), H, (μ, ν.

γ)及びP(μ、シ、了)を得る。次に逆フィルタ1 
/(H,(μ、シ、γ)・H,(μ、シ、γ))を求め
た後、(14)式に基づいて試料内部の熱的インピーダ
ンス分布と弾性的インピーダンス分布情報の合成スペク
トル、すなわち、理想的な光音響画像のフーリエ変換像
Q、(μ、シ、γ)■Q、(μ、シ、γ)を得る。最終
的に、(15)式に基づいて、Q、(μ、シ、γ)■Q
、(μ、シ、γ)を3次元逆複素フーリエ変換し、理想
的な光音響画像q、(x、y、z)・q+(x、y、z
)を得る。この画像は、モニタTV69に表示される。
γ) and P(μ, shi, 了). Next, inverse filter 1
/(H, (μ, shi, γ)・H, (μ, shi, γ)), and then a composite spectrum of the thermal impedance distribution and elastic impedance distribution information inside the sample based on equation (14). , that is, a Fourier transform image Q, (μ, shi, γ) of an ideal photoacoustic image Q, (μ, shi, γ) is obtained. Finally, based on equation (15), Q, (μ, shi, γ)■Q
, (μ, shi, γ) are subjected to three-dimensional inverse complex Fourier transform, and an ideal photoacoustic image q, (x, y, z)・q+(x, y, z
). This image is displayed on the monitor TV 69.

本実施例によれば、第1の実施例と同様、試料の内部情
報の高分解能検出が可能になるという効果が得られると
同時に、内部情報として、熱的インピーダンス分布だけ
でなく、弾性的インピーダンス分布情報の検出が可能に
なる。また、逆フィルタと変調周波数fの走査を組合せ
ることにより、深さ方向の検出分解能を向上させること
が可能になる。
According to this embodiment, as in the first embodiment, it is possible to obtain the effect of enabling high-resolution detection of internal information of a sample, and at the same time, as internal information, not only thermal impedance distribution but also elastic impedance distribution can be obtained. It becomes possible to detect distribution information. Furthermore, by combining the inverse filter and scanning at the modulation frequency f, it is possible to improve the detection resolution in the depth direction.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、試料の熱的インパルス応答及び熱弾性
的インパルス応答より求めた逆フィルタを、得られた光
音響画像に作用させることにより、光g 91画像の分
解能の劣化を修復させることができ、試料の内部情報の
高分解能検出が可能となる。
According to the present invention, by applying an inverse filter determined from the thermal impulse response and thermoelastic impulse response of the sample to the obtained photoacoustic image, it is possible to repair the deterioration in the resolution of the optical g91 image. This enables high-resolution detection of internal information of the sample.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の第1の実施例における光音響検出光学
系を示す図、第2図はレーザスポットの高次回折光成分
がピンホールにより遮光される様子を示す図、第3図は
ピンホール通過直後の光強度分布を示す図、第4図は偏
光板の偏光方向を示す図、第5図は逆フィルタにより光
音響画像の分解能の劣化を修復するフローチャートを示
す図、第6図は逆フィルタの効果を示す図、第7図は本
発明の第2の実施例における光音響検出光学系を示す図
、第8図は本発明の第3の実施例における基本原理を示
す図、第9図は第3の実施例における逆フィルタにより
光11 ’I!画像の分解能の劣化を修復するフローチ
ャートを示す図、第10図は光音響効果の原理を示す図
、第11図は熱拡散領域中の積分効果により、光音響画
像の分解能が劣化する様子を示す図である。 1、8・・・・・・レーザ 31.51−−− He −Neレーザ2.32・・・
・・・音響光学変調素子13.64・・・光電変換素子 73・・・・・・・・・PZT素子 16.67・・・ロックインアンプ 17.68・・・計筐機 23・−・・・・・・・熱拡散領域 @1 目 第2−図 第5図 兜4同 772・・偏光板の偏光15尚 第6図 23・・−熱狐散預1 +70 +90 ハヒし一二r゛ 音警vL羊変調素各 試料 口づつイニノ?・:)つ9 占士寥凧 PZT素与 第 回 光百曾侶号P(χ五つ 21−  光吸収頒漢 22−・熱払取長 Z3・−煕孤載頌溪 433−
[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a diagram showing a photoacoustic detection optical system in a first embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a diagram showing how higher-order diffracted light components of a laser spot are blocked by a pinhole. Figure 3 is a diagram showing the light intensity distribution immediately after passing through the pinhole, Figure 4 is a diagram showing the polarization direction of the polarizing plate, and Figure 5 is a flowchart for repairing deterioration in the resolution of a photoacoustic image using an inverse filter. FIG. 6 is a diagram showing the effect of the inverse filter, FIG. 7 is a diagram showing the photoacoustic detection optical system in the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing the photoacoustic detection optical system in the third embodiment of the present invention. FIG. 9, a diagram showing the basic principle, shows the light 11'I! by the inverse filter in the third embodiment. Figure 10 is a diagram showing the principle of the photoacoustic effect; Figure 11 is a diagram showing how the resolution of a photoacoustic image is degraded due to the integral effect in the heat diffusion region. It is a diagram. 1, 8... Laser 31.51--- He-Ne laser 2.32...
... Acousto-optic modulation element 13.64 ... Photoelectric conversion element 73 ... PZT element 16.67 ... Lock-in amplifier 17.68 ... Meter casing 23 ...・・・・・・Thermal diffusion area @ 1 Eye 2 - Figure 5 Kabuto 4 772... Polarization of polarizing plate 15 Note Figure 6 23... - Hot fox scattering 1 +70 +90 Hahishi 12 r゛On police vL sheep modulation element each sample mouth by mouth?・:)tsu9 Fortune Teller Kite PZT Suyo 1st Light Hundred Priest No. P (χ Five 21- Light Absorption Distributor 22-・Heat Paying Chief Z3・-Hi Gozaihoge 433-

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、光源から得られる光を所望の周波数で強度変調し、
該強度変調された光を試料上に集光し、試料内部で発生
した光音響効果を試料の2次元方向にわたつて検出し、
2次元光音響画像を構成し、該2次元光音響画像から試
料の表面及び内部情報を抽出する光音響信号検出方法に
おいて、試料の熱的インパルス応答より、光音響画像の
分解能劣化を修復する逆フィルタを求め、得られた光音
響画像に該逆フィルタを作用せしめることを特徴とする
光音響信号検出方法。 2、熱的インパルス応答は、試料内部の一点から発生し
た熱波が試料内部を伝播し、試料表面の微小変位に変換
されるまでの伝達関数であることを特徴とする請求項1
記載の光音響信号検出方法。 3、光源と、該光源からの光を所望の周波数で強度変調
する変調手段と、該強度変調された光を試料上に集光す
る集光手段と、試料内部で発生した光音響効果を試料の
2次元方向にわたって検出する検出手段と、2次元光音
響画像を構成する構成手段と、該2次元光音響画像から
試料の表面及び内部情報を抽出する情報抽出手段と、試
料もしくは光源からの光を2次元的に走査する走査手段
から成る光音響信号検出装置において、試料の熱的イン
パルス応答を計算する計算手段と、該熱的インパルス応
答より、光音響画像の分解能劣化を修復する逆フィルタ
を計算する計算手段と、得られた光音響画像に該逆フィ
ルタを作用せしめる手段を設けたことを特徴とする光音
響信号検出装置。 4、熱的インパルス応答は、試料内部に一点から発生し
た熱波が試料内部を伝播し、試料表面の微小変位に変換
されるまでの伝達関数であることを特徴とする請求項3
記載の光音響信号検出装置。 5、光源から得られる光を所望の周波数で強度変調し、
該強度変調された光を試料上に集光し、試料内部で発生
した光音響効果を試料の2次元方向にわたつて検出し、
2次元光音響画像を構成し、該2次元光音響画像から試
料の表面及び内部情報を抽出する光音響信号検出方法に
おいて、試料の純熱的インパルス応答及び、熱弾性的イ
ンパルス応答より、光音響画像の分解能劣化を修復する
逆フィルタを求め、得られた光音響画像に該逆フィルタ
を作用せしめることを特徴とする光音響信号検出方法。 6、純熱的インパルス応答は、試料内部の一点から発生
した熱波が試料内部を伝播し、試料内部の温度分布に変
換されるまでの伝達関数であることを特徴とする請求項
5記載の光音響信号検出方法。 7、熱弾性的インパルス応答は、無限小なる一点の温度
変化が試料表面の微小変位に変換されるまでの伝達関数
であることを特徴とする請求項5記載の光音響信号検出
方法。 8、光源と、該光源からの光を所望の周波数で強度変調
する変調手段と、該強度変調された光を試料上に集光す
る集光手段と、試料内部で発生した光音響効果を試料の
2次元方向にわたつて検出する検出手段と、2次元光音
響画像を構成する構成手段と、該2次元光音響画像から
試料の表面及び内部情報を抽出する情報抽出手段と、試
料もしくは光源からの光を2次元的に走査する走査手段
から成る光音響信号検出装置において、試料の純熱的イ
ンパルス応答を計算する計算手段と、試料の熱弾性的イ
ンパルス応答を計算する計算手段と、該純熱的インパル
ス応答及び熱弾性的インパルス応答より、光音響画像の
分解能劣化を修復する逆フィルタを計算する計算手段と
、得られた光音響画像に該逆フィルタを作用せしめる手
段を設けたことを特徴とする光音響信号検出装置。 9、熱的インパルス応答は、試料内部の一点から発生し
た熱波が試料内部を伝播し、試料内部の温度分布に変換
されるまでの伝達関数であることを特徴とする請求項8
記載の光音響信号検出装置。 10、熱弾性的インパルス応答は、無限小なる一点の温
度変化が試料表面の微小変位に変換されるまでの伝達関
数であることを特徴とする請求項8記載の光音響信号検
出装置。
[Claims] 1. Intensity modulation of light obtained from a light source at a desired frequency,
The intensity-modulated light is focused on the sample, and the photoacoustic effect generated inside the sample is detected in two-dimensional directions of the sample,
In a photoacoustic signal detection method that constructs a two-dimensional photoacoustic image and extracts surface and internal information of a sample from the two-dimensional photoacoustic image, an inverse method is used to repair deterioration in resolution of the photoacoustic image from the thermal impulse response of the sample. 1. A photoacoustic signal detection method characterized by determining a filter and applying the inverse filter to the obtained photoacoustic image. 2. Claim 1, characterized in that the thermal impulse response is a transfer function in which a heat wave generated from one point inside the sample propagates inside the sample until it is converted into a minute displacement on the sample surface.
The photoacoustic signal detection method described. 3. A light source, a modulating means for intensity modulating the light from the light source at a desired frequency, a focusing means for focusing the intensity-modulated light onto the sample, and a photoacoustic effect generated inside the sample. a detection means for detecting in two-dimensional directions, a composition means for configuring a two-dimensional photoacoustic image, an information extraction means for extracting surface and internal information of the sample from the two-dimensional photoacoustic image, and light from the sample or a light source. A photoacoustic signal detection device comprising a scanning means for two-dimensionally scanning a sample, and a calculation means for calculating a thermal impulse response of a sample, and an inverse filter for repairing resolution deterioration of a photoacoustic image based on the thermal impulse response. A photoacoustic signal detection device characterized by comprising a calculation means for calculating and a means for applying the inverse filter to the obtained photoacoustic image. 4. The thermal impulse response is characterized in that it is a transfer function in which a heat wave generated from one point inside the sample propagates inside the sample until it is converted into a minute displacement on the sample surface.
The photoacoustic signal detection device described above. 5. Intensity modulation of the light obtained from the light source at a desired frequency,
The intensity-modulated light is focused on the sample, and the photoacoustic effect generated inside the sample is detected in two-dimensional directions of the sample,
In a photoacoustic signal detection method that constructs a two-dimensional photoacoustic image and extracts surface and internal information of a sample from the two-dimensional photoacoustic image, the photoacoustic 1. A photoacoustic signal detection method, comprising: determining an inverse filter for repairing image resolution degradation, and applying the inverse filter to the obtained photoacoustic image. 6. The pure thermal impulse response according to claim 5, characterized in that the pure thermal impulse response is a transfer function of a heat wave generated from one point inside the sample propagating inside the sample until it is converted into a temperature distribution inside the sample. Photoacoustic signal detection method. 7. The photoacoustic signal detection method according to claim 5, wherein the thermoelastic impulse response is a transfer function until a temperature change at an infinitesimal point is converted into a minute displacement on the sample surface. 8. A light source, a modulating means for intensity-modulating the light from the light source at a desired frequency, a focusing means for focusing the intensity-modulated light onto the sample, and a light-acoustic effect generated inside the sample. a detection means for detecting in two-dimensional directions; a composition means for forming a two-dimensional photoacoustic image; an information extraction means for extracting surface and internal information of the sample from the two-dimensional photoacoustic image; In a photoacoustic signal detection device comprising a scanning means for two-dimensionally scanning light of It is characterized by providing a calculation means for calculating an inverse filter for repairing resolution deterioration of a photoacoustic image from a thermal impulse response and a thermoelastic impulse response, and a means for applying the inverse filter to the obtained photoacoustic image. A photoacoustic signal detection device. 9. The thermal impulse response is characterized in that it is a transfer function in which a heat wave generated from one point inside the sample propagates inside the sample and is converted into a temperature distribution inside the sample.
The photoacoustic signal detection device described above. 10. The photoacoustic signal detection device according to claim 8, wherein the thermoelastic impulse response is a transfer function until a temperature change at an infinitesimal point is converted into a minute displacement on the sample surface.
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