JPH04213053A - Photo-acoustic microscope - Google Patents

Photo-acoustic microscope

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Publication number
JPH04213053A
JPH04213053A JP3065080A JP6508091A JPH04213053A JP H04213053 A JPH04213053 A JP H04213053A JP 3065080 A JP3065080 A JP 3065080A JP 6508091 A JP6508091 A JP 6508091A JP H04213053 A JPH04213053 A JP H04213053A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoacoustic
sample
optical
microscope
objective lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP3065080A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Oya
彰 大矢
Hideko Tanaka
秀子 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Publication of JPH04213053A publication Critical patent/JPH04213053A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To realize a highly reliable photo-acoustic microscope which has excellent operability, can measure the surface image of a sample and the image of a defect in the inside at the same time, and can perform high-speed scanning. CONSTITUTION:The internal defect of a sample can be measured without destruction with a photo-acoustic microscope. In this photo-acoustic, microscope 1, an optical part 2 of the photo-acoustic microscope 1 is simply assembled into an optical microscope. The scanning of laser light is performed by moving the laser light using an objective-lens driving circuit in relation to the movement of a sample 3c with an x-y stage 4.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、試料の内部欠陥を非破
壊で測定できる光音響顕微鏡に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoacoustic microscope capable of non-destructively measuring internal defects in a sample.

【0002】0002

【従来の技術】一般に、物体に断続光を照射すると、物
体が膨脹と収縮を繰返し、物体およびその周囲に圧力変
動が生じる(光音響効果)。この光音響効果により発生
する光音響信号を用いて、光学顕微鏡等で絞り込まれた
断続光を試料表面で走査させることにより、試料の映像
が得られる。
2. Description of the Related Art Generally, when an object is irradiated with intermittent light, the object repeatedly expands and contracts, causing pressure fluctuations in and around the object (photoacoustic effect). Using the photoacoustic signal generated by this photoacoustic effect, an image of the sample can be obtained by scanning the sample surface with intermittent light focused by an optical microscope or the like.

【0003】図4は、このような光音響効果を利用した
光音響顕微鏡の従来例を示す構成図である。図4におい
て、レ−ザ11から出射したレ−ザ光は、発振器13か
らの変調信号を受けて、音響光学素子12により変調さ
れ、対物レンズ14で絞られて、光音響セル15の密閉
室152に置かれた試料153に光学窓151を介して
照射される。この光の一部は、表面で反射され、残りは
試料153に吸収される。吸収された光のエネルギは熱
に変わり、試料153内に拡散する。拡散した熱の一部
は、試料153の表面近傍の気体に伝わり、気体は膨脹
収縮する。このため、密閉室152内の圧力が上昇し、
光音響波が発生する。これをマイクロフォン154で検
出し、マイクロフォン154からの光音響信号は、ロッ
クイン増幅器17により変調周波数に同期して増幅され
る。光音響セル15はxyステ−ジ16により、xy2
次元走査され、この時のロックイン増幅器17の出力は
、計算機18に取り込まれ、デ−タ処理後、テレビモニ
タ19に光音響像が表示される。光音響信号は、試料内
部の欠陥の有無により、その大きさが変化するため、光
音響像により、試料の内部欠陥を非破壊で測定できる。
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional example of a photoacoustic microscope that utilizes such a photoacoustic effect. In FIG. 4, a laser beam emitted from a laser 11 receives a modulation signal from an oscillator 13, is modulated by an acousto-optic element 12, is focused by an objective lens 14, and is transmitted to a sealed chamber of a photoacoustic cell 15. A sample 153 placed on a substrate 152 is irradiated through an optical window 151. A portion of this light is reflected by the surface and the rest is absorbed by the sample 153. The absorbed light energy is converted into heat and diffused into the sample 153. A part of the diffused heat is transmitted to the gas near the surface of the sample 153, and the gas expands and contracts. Therefore, the pressure inside the sealed chamber 152 increases,
Photoacoustic waves are generated. This is detected by the microphone 154, and the photoacoustic signal from the microphone 154 is amplified by the lock-in amplifier 17 in synchronization with the modulation frequency. The photoacoustic cell 15 receives xy2 by the xy stage 16.
Dimensional scanning is performed, and the output of the lock-in amplifier 17 at this time is taken into the computer 18, and after data processing, a photoacoustic image is displayed on the television monitor 19. Since the size of the photoacoustic signal changes depending on the presence or absence of defects inside the sample, internal defects in the sample can be measured non-destructively using a photoacoustic image.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術に示す光音響顕微鏡において、一般に光音響像(
試料の内部欠陥像)を得るための走査時間は長いため、
測定したい領域を探索して合わせるためには、時間がか
かり過ぎる。又、光学顕微鏡像(試料の表面像)と対比
させて観測するような場合、別々の装置で像を測定して
いるため、位置合わせが困難である。更に、試料表面上
のレ−ザスポット位置が観察できないため、特定の微少
点だけの光音響信号を測定することが困難である等とい
ったように従来の光音響顕微鏡は操作性が悪かった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the photoacoustic microscope shown in the above-mentioned prior art, generally the photoacoustic image (
Because the scanning time to obtain an image of internal defects in the sample is long,
It takes too much time to search and match the area you want to measure. Furthermore, when observing in comparison with an optical microscope image (surface image of a sample), alignment is difficult because the images are measured using separate devices. Furthermore, since the position of the laser spot on the sample surface cannot be observed, it is difficult to measure the photoacoustic signal of only a specific minute point, and thus conventional photoacoustic microscopes have poor operability.

【0005】本発明は、上記従来技術の課題を踏まえて
成されたものであり、光音響顕微鏡の光学部を光学顕微
鏡に組み込むことにより、操作性が良く、試料の表面像
と内部欠陥像を同時に測定できると共に、試料位置は変
えずに照射光を移動させることによって走査を行う構成
とすることにより、高速走査が可能で高信頼性にできる
光音響顕微鏡を提供することを目的としたものである。
The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and by incorporating the optical section of a photoacoustic microscope into an optical microscope, it is easy to operate and allows the surface image and internal defect image of a sample to be easily visualized. The purpose of this is to provide a photoacoustic microscope that can perform simultaneous measurements and scan by moving the irradiation light without changing the sample position, allowing high-speed scanning and high reliability. be.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第1の構成は、対物レンズレボルバと落射照
明系とテレビカメラを備え、テレビモニタ上に試料表面
の光学顕微鏡像を表示するための光学顕微鏡と、半導体
レ−ザとコリメ−タレンズと対物レンズを備え、前記光
学顕微鏡の対物レンズレボルバに固定された光学部と、
光学窓と試料を設置する密閉室と光音響波を検出するマ
イクロフォンを備えた光音響セルと、この光音響セルが
固定され、xy2次元に走査するxyステ−ジと、前記
光学部の半導体レ−ザの出力光を変調するための発振器
および半導体レ−ザ駆動回路と、前記光音響セルのマイ
クロフォンの出力信号を変調周波数に同期して増幅する
ロックイン増幅器と、前記光音響セルが前記xyステ−
ジによりxy2次元走査された時のロックイン増幅器の
出力信号が入力され、デ−タ処理後、前記テレビモニタ
上に光音響像を表示させる計算機とを備えた構成とした
ことを特徴とするものである。また、第2の構成は、半
導体レ−ザとコリメ−タレンズと対物レンズ及びその駆
動部を備えた光学部と、光学窓と試料を設置する密閉室
と光音響波を検出するマイクロフォンを備えた光音響セ
ルと、この光学部の対物レンズをその駆動部を介してx
y2次元に駆動するレンズ駆動回路と、前記光学部の半
導体レ−ザの出力光を変調するための発振器および半導
体レ−ザ駆動回路と、前記光音響セルのマイクロフォン
の出力信号を変調周波数に同期して増幅するロックイン
増幅器と、このロックイン増幅器の出力信号が入力され
、デ−タ処理後、テレビモニタ上に前記試料の光音響像
を表示させると共に、前記レンズ駆動回路にデ−タを入
力する計算機とを備え、前記レンズ駆動回路により前記
光学部の対物レンズをxy2次元に駆動させることによ
り、前記光音響セルへ照射する前記光学部の半導体レ−
ザからの出力光を走査するようにしたことを特徴とする
ものである。
[Means for Solving the Problems] A first configuration of the present invention for solving the above problems is equipped with an objective lens revolver, an epi-illumination system, and a television camera, and displays an optical microscope image of a sample surface on a television monitor. an optical microscope equipped with a semiconductor laser, a collimator lens, and an objective lens, and an optical section fixed to an objective lens revolver of the optical microscope;
A photoacoustic cell equipped with an optical window and a sealed chamber in which a sample is placed, a microphone for detecting photoacoustic waves, an xy stage to which the photoacoustic cell is fixed and scans in two dimensions, and a semiconductor layer in the optical section. - an oscillator and a semiconductor laser drive circuit for modulating the output light of the photoacoustic cell; a lock-in amplifier for amplifying the output signal of the microphone of the photoacoustic cell in synchronization with the modulation frequency; stay
and a computer which receives an output signal of a lock-in amplifier when xy two-dimensional scanning is performed by a camera, and displays a photoacoustic image on the television monitor after processing the data. It is. The second configuration includes an optical section that includes a semiconductor laser, a collimator lens, an objective lens, and a driving section thereof, an optical window, a sealed chamber in which a sample is placed, and a microphone that detects photoacoustic waves. The photoacoustic cell and the objective lens of this optical section are
A lens drive circuit for driving in two dimensions, an oscillator and semiconductor laser drive circuit for modulating the output light of the semiconductor laser of the optical section, and an output signal of the microphone of the photoacoustic cell synchronized with the modulation frequency. A lock-in amplifier amplifies the sample, and the output signal of the lock-in amplifier is input. After data processing, a photoacoustic image of the sample is displayed on a television monitor, and the data is sent to the lens drive circuit. The objective lens of the optical section is driven by the lens drive circuit in two dimensions, xy, to drive the semiconductor laser of the optical section that irradiates the photoacoustic cell.
This is characterized in that the output light from the sensor is scanned.

【0007】[0007]

【作用】本発明によれば、光学顕微鏡の対物レンズレボ
ルバに光音響顕微鏡の光学部を取り付けることにより、
容易に光音響顕微鏡を光学顕微鏡に組み込める構成とし
ている。又、光学部のビ−ムスプリッタにより、光学顕
微鏡の落射照明光と光音響顕微鏡のレ−ザ光を同時に照
射できるため、光音響像と光学顕微鏡像とを同時に測定
できると共に、測定領域を容易に探索することができる
。更にレ−ザ光の走査を試料の移動からレンズ駆動回路
を用いてレ−ザ光を移動させる方式とすることにより、
高速走査が可能となり、試料やマイクロフォンに振動を
与えないため、信頼性を向上できる。
[Operation] According to the present invention, by attaching the optical part of the photoacoustic microscope to the objective lens revolver of the optical microscope,
The structure allows the photoacoustic microscope to be easily incorporated into an optical microscope. In addition, the beam splitter in the optical section allows simultaneous irradiation of the epi-illumination light of the optical microscope and the laser light of the photoacoustic microscope, making it possible to measure the photoacoustic image and the optical microscope image at the same time, and to simplify the measurement area. can be explored. Furthermore, by changing the scanning of the laser beam from moving the sample to moving the laser beam using a lens drive circuit,
High-speed scanning is possible, and reliability is improved because no vibration is applied to the sample or microphone.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1は本発明の光音響顕微鏡の第1の実施例を示す構成図
である。図1において、1は光学顕微鏡であり、対物レ
ンズを取り付ける対物レンズレボルバ1a,落射照明系
1bおよびテレビカメラ1cで構成される。2は光音響
顕微鏡の光学部であり、半導体レ−ザ2a,コリメ−タ
レンズ2b,ビ−ムスプリッタ2cおよび対物レンズ2
dで構成される。この光音響顕微鏡の光学部2は、光学
顕微鏡1の対物レンズレボルバ1aに図示しない対物レ
ンズ用ネジを用いて固定されている。3は光音響セルで
あり、光学窓3a,密閉室3b,密閉室3bに設置され
た試料3cおよび光音響波を検出するためのマイクロフ
ォン3dで構成される。4は光音響セル3が固定された
xyステ−ジであり、光音響セル3をxy2次元に走査
する。5は半導体レ−ザ2aに接続された半導体レ−ザ
駆動回路、6は半導体レ−ザ2aの出力光を変調するた
めの発振器、7はマイクロフォン3dの出力信号を変調
周波数に同期して増幅するロックイン増幅器である。な
お、発振器6は半導体レ−ザ駆動回路5およびロックイ
ン増幅器7に接続されている。8は計算機、9はテレビ
モニタであり、計算機8はロックイン増幅器7,xyス
テ−ジ4およびテレビモニタ9に接続され、テレビモニ
タ9は光学顕微鏡1のテレビカメラ1cに接続されてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be explained below based on the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the photoacoustic microscope of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical microscope, which is composed of an objective lens revolver 1a to which an objective lens is attached, an epi-illumination system 1b, and a television camera 1c. 2 is an optical section of the photoacoustic microscope, which includes a semiconductor laser 2a, a collimator lens 2b, a beam splitter 2c, and an objective lens 2.
Consists of d. The optical section 2 of this photoacoustic microscope is fixed to the objective lens revolver 1a of the optical microscope 1 using an objective lens screw (not shown). 3 is a photoacoustic cell, which is composed of an optical window 3a, a sealed chamber 3b, a sample 3c installed in the sealed chamber 3b, and a microphone 3d for detecting photoacoustic waves. 4 is an xy stage to which a photoacoustic cell 3 is fixed, and scans the photoacoustic cell 3 in two dimensions, xy. 5 is a semiconductor laser drive circuit connected to the semiconductor laser 2a, 6 is an oscillator for modulating the output light of the semiconductor laser 2a, and 7 is an amplification of the output signal of the microphone 3d in synchronization with the modulation frequency. It is a lock-in amplifier. Note that the oscillator 6 is connected to the semiconductor laser drive circuit 5 and the lock-in amplifier 7. 8 is a computer, and 9 is a television monitor. The computer 8 is connected to the lock-in amplifier 7, the xy stage 4, and the television monitor 9, and the television monitor 9 is connected to the television camera 1c of the optical microscope 1.

【0009】このような構成において、光学顕微鏡1の
落射照明系1bの照明光は、光学部2のビ−ムスプリッ
タ2cを通過し、対物レンズ2dにより、光音響セル3
の光学窓3aを介して密閉室3b内に設置された試料3
cを一様に照明する。試料3cからの反射光は、光学部
2の対物レンズ2d,ビ−ムスプリッタ2cを通過して
、光学顕微鏡1のテレビカメラ1cに結像する。このテ
レビカメラ1cで受像された試料3cの表面像は、テレ
ビモニタ9により観察できる。一方、光学部2の半導体
レ−ザ2aから出射したレ−ザ光は、コリメ−タレンズ
2bを透過して、ビ−ムスプリッタ2cで反射される。 反射光は、対物レンズ2dにより絞られ、光音響セル3
の光学窓3aを通過して、密閉室3bに設置された試料
3cに照射される。試料3cから反射したレ−ザ光は、
光学部2の対物レンズ2d,ビ−ムスプリッタ2cを通
過して、光学顕微鏡1のテレビカメラ1cに結像する。 試料3c表面のレ−ザスポット位置は、テレビモニタ9
により観察できる。又、発振器6からの変調信号を受け
て、半導体レ−ザ駆動回路5により、光学部2の半導体
レ−ザ2aから出射されるレ−ザ光は変調される。 この変調されたレ−ザ光は、試料3cを断続的に熱し、
試料3c表面の気体層は膨脹収縮する。このため、密閉
室3b内の圧力が上昇し、光音響波が発生する。この光
音響波はマイクロフォン3dにより検出され、マイクロ
フォン3dからの信号は、ロックイン増幅器7により、
変調周波数に同期して増幅される。光音響セル3は、x
yステ−ジ4により、xy2次元走査され、この時のロ
ックイン増幅器7の出力は計算機8に取り込まれ、デ−
タ処理後、光音響像として、テレビモニタ9に表示され
る。試料3c内部に欠陥がある時は、光音響信号は大き
くなるので、内部欠陥を非破壊で測定することができる
In such a configuration, the illumination light from the epi-illumination system 1b of the optical microscope 1 passes through the beam splitter 2c of the optical section 2, and is directed to the photoacoustic cell 3 by the objective lens 2d.
The sample 3 installed in the sealed chamber 3b through the optical window 3a of
uniformly illuminate c. The reflected light from the sample 3c passes through the objective lens 2d of the optical section 2 and the beam splitter 2c, and forms an image on the television camera 1c of the optical microscope 1. The surface image of the sample 3c captured by the television camera 1c can be observed on the television monitor 9. On the other hand, the laser light emitted from the semiconductor laser 2a of the optical section 2 passes through the collimator lens 2b and is reflected by the beam splitter 2c. The reflected light is narrowed down by the objective lens 2d and passed through the photoacoustic cell 3.
The light passes through an optical window 3a and is irradiated onto a sample 3c placed in a sealed chamber 3b. The laser beam reflected from sample 3c is
The light passes through the objective lens 2d of the optical section 2 and the beam splitter 2c, and is imaged on the television camera 1c of the optical microscope 1. The laser spot position on the surface of the sample 3c is shown on the TV monitor 9.
It can be observed by Further, in response to the modulation signal from the oscillator 6, the laser light emitted from the semiconductor laser 2a of the optical section 2 is modulated by the semiconductor laser drive circuit 5. This modulated laser light intermittently heats the sample 3c,
The gas layer on the surface of the sample 3c expands and contracts. Therefore, the pressure inside the sealed chamber 3b increases and photoacoustic waves are generated. This photoacoustic wave is detected by the microphone 3d, and the signal from the microphone 3d is transmitted to the lock-in amplifier 7.
Amplified in synchronization with the modulation frequency. The photoacoustic cell 3 is x
The y stage 4 performs xy two-dimensional scanning, and the output of the lock-in amplifier 7 at this time is taken into the computer 8 and used as data.
After the data processing, the photoacoustic image is displayed on the television monitor 9 as a photoacoustic image. When there is a defect inside the sample 3c, the photoacoustic signal becomes large, so the internal defect can be measured non-destructively.

【0010】図2は本発明の光音響顕微鏡の第2の実施
例を示す構成図であり、図3は図2装置のxy走査を説
明するための概略構成図である。ここで、図1装置では
、操作性が良く、試料の表面像と内部欠陥像を同時に測
定できるなどの効果を有する光音響顕微鏡を実現するこ
とができたが、レ−ザ光の走査は、光音響セル3をxy
ステ−ジ4によって移動させる方式であった。このxy
ステ−ジ4の移動には時間が掛かり、また、試料3cが
移動によって振動するため、高速走査ができないという
課題があった。第2の実施例は、この点を踏まえたもの
である。
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the photoacoustic microscope of the present invention, and FIG. 3 is a schematic block diagram for explaining xy scanning of the apparatus shown in FIG. Here, with the apparatus shown in FIG. 1, we were able to realize a photoacoustic microscope with good operability and the ability to simultaneously measure the surface image and internal defect image of a sample. Photoacoustic cell 3 xy
It was a method of moving by stage 4. This xy
Since it takes time to move the stage 4 and the sample 3c vibrates due to the movement, there is a problem in that high-speed scanning is not possible. The second embodiment is based on this point.

【0011】図2に戻り、2は光音響顕微鏡の光学部で
あり、半導体レ−ザ2a,コリメ−タレンズ2b,対物
レンズ2dおよび対物レンズ2dをxy方向に移動させ
る対物レンズ駆動部2eで構成される。3は光音響セル
であり、光学窓3a,密閉室3b,密閉室3bに設置さ
れた試料3cおよび光音響波を検出するためのマイクロ
フォン3dで構成される。5は半導体レ−ザ2aに接続
された半導体レ−ザ駆動回路、6は半導体レ−ザ2aの
出力光を変調するための発振器、7はマイクロフォン3
dの出力信号を変調周波数に同期して増幅するロックイ
ン増幅器である。なお、発振器6は半導体レ−ザ駆動回
路5およびロックイン増幅器7に接続されている。8は
計算機、9はテレビモニタ、10は対物レンズ駆動部2
eを介して対物レンズ2dを動作させるレンズ駆動回路
であり、計算機8はロックイン増幅器7,テレビモニタ
9およびレンズ駆動回路10に接続される。なお、計算
機8はロックイン増幅器7の出力が入力されてデ−タ処
理後、レンズ駆動回路10への移動量信号出力を行う。 レンズ駆動回路10は入力された移動量信号により、対
物レンズ駆動部2eを介して対物レンズ2dをxy2次
元に走査する。4aは光学部2と光音響セル3を固定す
る架台である。
Returning to FIG. 2, 2 is an optical section of the photoacoustic microscope, which is composed of a semiconductor laser 2a, a collimator lens 2b, an objective lens 2d, and an objective lens drive section 2e that moves the objective lens 2d in the x and y directions. be done. 3 is a photoacoustic cell, which is composed of an optical window 3a, a sealed chamber 3b, a sample 3c installed in the sealed chamber 3b, and a microphone 3d for detecting photoacoustic waves. 5 is a semiconductor laser drive circuit connected to the semiconductor laser 2a, 6 is an oscillator for modulating the output light of the semiconductor laser 2a, and 7 is a microphone 3.
This is a lock-in amplifier that amplifies the output signal of d in synchronization with the modulation frequency. Note that the oscillator 6 is connected to the semiconductor laser drive circuit 5 and the lock-in amplifier 7. 8 is a calculator, 9 is a television monitor, 10 is an objective lens drive unit 2
The computer 8 is connected to the lock-in amplifier 7, the television monitor 9, and the lens drive circuit 10. Note that the computer 8 receives the output of the lock-in amplifier 7, processes the data, and then outputs a movement amount signal to the lens drive circuit 10. The lens drive circuit 10 scans the objective lens 2d in xy two dimensions via the objective lens drive unit 2e based on the input movement amount signal. 4a is a frame for fixing the optical section 2 and the photoacoustic cell 3.

【0012】このような構成において、光学部2の半導
体レ−ザ2aから出射したレ−ザ光は、コリメ−タレン
ズ2bにより平行光とされ、対物レンズ2dにより光束
の一部が集光される。集光された光は、光音響セル3の
光学窓3aを通過して、密閉室3bに設置された試料3
cに照射される。ここで、発振器6からの変調信号を受
けて、半導体レ−ザ駆動回路5により、光学部2の半導
体レ−ザ2aから出射されるレ−ザ光は変調される。こ
の変調されたレ−ザ光は、試料3cを断続的に熱し、試
料3c表面の気体層は膨脹収縮する。このため、密閉室
3b内の圧力が上昇し、光音響波が発生する。この光音
響波はマイクロフォン3dにより検出され、マイクロフ
ォン3dからの信号は、ロックイン増幅器7により、変
調周波数に同期して増幅され、計算機8へ出力される。 計算機8では、ロックイン増幅器7の出力を試料3c面
上の照射位置(x,y)の関数として記憶すると共に、
デ−タ処理後、光音響像としてテレビモニタ9に表示さ
せる。計算機8からは、レンズ駆動回路10へ照射位置
を移動させる移動量信号が出力される。レンズ駆動回路
10はロックイン増幅器7から出力された移動量信号に
従い、対物レンズ駆動部2eを介して対物レンズ2dを
移動させる。対物レンズ2dの移動により、図3中の点
線で示すように、試料3c面上の照射位置が移動する。 この動作を繰り返し行うことにより、光学部2からのレ
−ザ光は、xy方向に走査され、試料3cの光音響像が
得られる。
In such a configuration, the laser beam emitted from the semiconductor laser 2a of the optical section 2 is made into parallel light by the collimator lens 2b, and a part of the light beam is condensed by the objective lens 2d. . The focused light passes through the optical window 3a of the photoacoustic cell 3 and reaches the sample 3 installed in the sealed chamber 3b.
c. Here, in response to the modulation signal from the oscillator 6, the laser light emitted from the semiconductor laser 2a of the optical section 2 is modulated by the semiconductor laser drive circuit 5. This modulated laser light intermittently heats the sample 3c, causing the gas layer on the surface of the sample 3c to expand and contract. Therefore, the pressure inside the sealed chamber 3b increases and photoacoustic waves are generated. This photoacoustic wave is detected by the microphone 3d, and the signal from the microphone 3d is amplified by the lock-in amplifier 7 in synchronization with the modulation frequency and output to the computer 8. The computer 8 stores the output of the lock-in amplifier 7 as a function of the irradiation position (x, y) on the surface of the sample 3c, and
After data processing, it is displayed on the television monitor 9 as a photoacoustic image. The computer 8 outputs a movement amount signal to the lens drive circuit 10 for moving the irradiation position. The lens drive circuit 10 moves the objective lens 2d via the objective lens drive section 2e in accordance with the movement amount signal output from the lock-in amplifier 7. As the objective lens 2d moves, the irradiation position on the surface of the sample 3c moves, as shown by the dotted line in FIG. By repeating this operation, the laser beam from the optical section 2 is scanned in the x and y directions, and a photoacoustic image of the sample 3c is obtained.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに、本発明の第1の実施例によれば、光学顕微鏡の対
物レンズレボルバに、光音響顕微鏡の光学部を容易に取
り付けられるため、光音響顕微鏡を光学顕微鏡に簡便に
組み込むことができる。又、光音響顕微鏡の光学部のビ
−ムスプリッタにより、光学顕微鏡の落射照明光と光音
響顕微鏡のレ−ザ光を同時に試料に照射できるため、試
料の光学顕微鏡像と光音響像を同時に測定することがで
き、測定領域を容易に探索することができる。更に、特
定の微少点の光音響信号を測定することもできるなど、
操作性の向上された光音響顕微鏡を実現できる。又、本
発明の第2の実施例によれば、レ−ザ光の走査をxyス
テ−ジを用いて試料を移動させる方式から、レンズ駆動
回路を用いてレ−ザ光を移動させる方式としたことによ
り、xyステ−ジの移動時間に比べ、対物レンズの移動
は稼動部が軽く、モ−タを使用しないなどのため、高速
にできるので、走査時間が短縮でき、高速測定が行える
。また、xyステ−ジによって試料を移動させる方式は
、走査時に試料,マイクロフォンに振動を加えるため、
走査時間はステ−ジの移動時間と振動の整定時間の和と
なり、更に振動による試料の位置ズレも起き易く、信頼
性に欠けていたが、これに対し、対物レンズ移動方式は
、試料,マイクロフォンに振動を与えないため、走査時
間が短く、信頼性を向上した光音響顕微鏡を実現できる
[Effects of the Invention] As described above in detail together with the embodiments, according to the first embodiment of the present invention, the optical part of the photoacoustic microscope can be easily attached to the objective lens revolver of the optical microscope. , a photoacoustic microscope can be easily incorporated into an optical microscope. In addition, the beam splitter in the optical section of the photoacoustic microscope allows the epi-illumination light of the optical microscope and the laser light of the photoacoustic microscope to be irradiated onto the sample at the same time, making it possible to simultaneously measure the optical microscope image and photoacoustic image of the sample. The measurement area can be easily searched. Furthermore, it is also possible to measure photoacoustic signals at specific minute points.
A photoacoustic microscope with improved operability can be realized. Furthermore, according to the second embodiment of the present invention, scanning of the laser beam is changed from a method in which the sample is moved using an xy stage to a method in which the laser light is moved using a lens drive circuit. As a result, compared to the time required to move the xy stage, the moving part of the objective lens is lighter and no motor is used, so the movement of the objective lens can be made faster, so the scanning time can be shortened and high-speed measurements can be performed. In addition, the method of moving the sample using an xy stage applies vibration to the sample and microphone during scanning, so
The scanning time is the sum of the stage movement time and the vibration settling time, and the sample position is also likely to shift due to vibration, resulting in a lack of reliability.In contrast, the objective lens movement method Since no vibration is applied to the photoacoustic microscope, scanning time is short and reliability is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の光音響顕微鏡の第1の実施例を示す構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a photoacoustic microscope of the present invention.

【図2】本発明の光音響顕微鏡の第2の実施例を示す構
成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the photoacoustic microscope of the present invention.

【図3】図2装置のxy走査の概略説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of xy scanning of the device in FIG. 2;

【図4】光音響顕微鏡の従来例である。FIG. 4 is a conventional example of a photoacoustic microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  光学顕微鏡 1a  対物レンズレボルバ 1b  落射照明系 1c  テレビカメラ 2  光学部 2a  半導体レ−ザ 2b  コリメ−タレンズ 2c  ビ−ムスプリッタ 2d  対物レンズ 2e  対物レンズ駆動部 3  光音響セル 3a  光学窓 3b  密閉室 3c  試料 3d  マイクロフォン 4  xyステ−ジ 5  半導体レ−ザ駆動回路 6  発振器 7  ロックイン増幅器 8  計算機 9  テレビモニタ 10  レンズ駆動回路 1 Optical microscope 1a Objective lens revolver 1b Epi-illumination system 1c TV camera 2 Optical Department 2a Semiconductor laser 2b Collimator lens 2c beam splitter 2d objective lens 2e Objective lens drive unit 3 Photoacoustic cell 3a Optical window 3b Sealed room 3c Sample 3d microphone 4 xy stage 5 Semiconductor laser drive circuit 6 Oscillator 7 Lock-in amplifier 8. Calculator 9 TV monitor 10 Lens drive circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  対物レンズレボルバと落射照明系とテ
レビカメラを備え、テレビモニタ上に試料表面の光学顕
微鏡像を表示するための光学顕微鏡と、半導体レ−ザと
コリメ−タレンズと対物レンズを備え、前記光学顕微鏡
の対物レンズレボルバに固定された光学部と、光学窓と
試料を設置する密閉室と光音響波を検出するマイクロフ
ォンを備えた光音響セルと、この光音響セルが固定され
、xy2次元に走査するxyステ−ジと、前記光学部の
半導体レ−ザの出力光を変調するための発振器および半
導体レ−ザ駆動回路と、前記光音響セルのマイクロフォ
ンの出力信号を変調周波数に同期して増幅するロックイ
ン増幅器と、前記光音響セルが前記xyステ−ジにより
xy2次元走査された時のロックイン増幅器の出力信号
が入力され、デ−タ処理後、前記テレビモニタ上に光音
響像を表示させる計算機とを備えた構成としたことを特
徴とする光音響顕微鏡。
Claim 1: An optical microscope comprising an objective lens revolver, an epi-illumination system, and a television camera, for displaying an optical microscope image of a sample surface on a television monitor, a semiconductor laser, a collimator lens, and an objective lens. , an optical section fixed to the objective lens revolver of the optical microscope, a photoacoustic cell equipped with an optical window, a sealed chamber in which a sample is placed, and a microphone for detecting photoacoustic waves, and this photoacoustic cell is fixed, xy2 An xy stage that scans in three dimensions, an oscillator and semiconductor laser drive circuit for modulating the output light of the semiconductor laser of the optical section, and an output signal of the microphone of the photoacoustic cell synchronized to the modulation frequency. The output signal of the lock-in amplifier when the photoacoustic cell is scanned two-dimensionally by the xy stage is input, and after data processing, the photoacoustic signal is displayed on the television monitor. A photoacoustic microscope characterized in that it is configured to include a computer that displays an image.
【請求項2】半導体レ−ザとコリメ−タレンズと対物レ
ンズ及びその駆動部を備えた光学部と、光学窓と試料を
設置する密閉室と光音響波を検出するマイクロフォンを
備えた光音響セルと、前記光学部の対物レンズをその駆
動部を介してxy2次元に駆動するレンズ駆動回路と、
前記光学部の半導体レ−ザの出力光を変調するための発
振器および半導体レ−ザ駆動回路と、前記光音響セルの
マイクロフォンの出力信号を変調周波数に同期して増幅
するロックイン増幅器と、このロックイン増幅器の出力
信号が入力され、デ−タ処理後、テレビモニタ上に前記
試料の光音響像を表示させると共に、前記レンズ駆動回
路にデ−タを入力する計算機とを備え、前記レンズ駆動
回路により前記光学部の対物レンズをxy2次元に駆動
させることにより、前記光音響セルへ照射する前記光学
部の半導体レ−ザからの出力光を走査するようにしたこ
とを特徴とする光音響顕微鏡。
Claim 2: A photoacoustic cell comprising an optical section including a semiconductor laser, a collimator lens, an objective lens, and a driving section thereof, an optical window, a sealed chamber in which a sample is placed, and a microphone for detecting photoacoustic waves. and a lens drive circuit that drives the objective lens of the optical section in xy two dimensions via its drive section;
an oscillator and a semiconductor laser drive circuit for modulating the output light of the semiconductor laser of the optical section; a lock-in amplifier for amplifying the output signal of the microphone of the photoacoustic cell in synchronization with the modulation frequency; a computer that receives an output signal from the lock-in amplifier, displays a photoacoustic image of the sample on a television monitor after processing the data, and inputs data to the lens drive circuit; A photoacoustic microscope characterized in that the objective lens of the optical section is driven in xy two dimensions by a circuit to scan the output light from the semiconductor laser of the optical section that irradiates the photoacoustic cell. .
JP3065080A 1990-10-09 1991-03-28 Photo-acoustic microscope Pending JPH04213053A (en)

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JP2-271953 1990-10-09

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008059812A1 (en) * 2006-11-14 2008-05-22 Kagoshima University Opto-acoustic measurement system
JP2012135368A (en) * 2010-12-24 2012-07-19 Canon Inc Photoacoustic imaging apparatus

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