JP2006242816A - 光音響顕微鏡装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
励起光源から時間変調された励起光を出射し、この励起光の光路上に設けられたマイクロミラーアレイ空間変調素子によって、ON状態のマイクロミラーで反射した励起光を、測定対象試料表面に導き、この試料表面に励起光が照射されることで生じた光音響信号を検出し、この光音響信号の電気信号と、前記ON状態のマイクロミラーの位置情報とを用いて試料表面の励起状態の画像情報を生成する。
【選択図】図2
Description
装置10は、測定対象試料Tの表面に、時間変調した励起光であるレーザ光を照射し、このレーザ光の照射を受けた試料表面の熱膨張によって生じる光音響信号を検出して、試料表面の励起状態を画像として表示する装置である。
レーザドライバには、後述するコンピュータ16のシステム制御部58より振幅変調信号が送られ、この変調信号に応じてレーザダイオードからレーザ光を出射させる。振幅変調信号(以降、時間変調信号という)は、例えば1MHz以下の信号で、レーザダイオード31から出射されるレーザ光の光強度を時間変調するために用いられる。本発明において、時間変調した励起光を出射する励起光源であるレーザ光出射手段は、上述のように、レーザドライバによって、変調信号に応じてレーザダイオードからレーザ光を出射させる構成に限定されない。例えば、メカニカルチョッパや半導体光変調素子などを、連続光であるレーザ光を時間変調する時間変調手段を備えたレーザ光出射手段であってもよい。ここでレーザダイオード31は公知の波長可変レーザ光源であり、レーザ光出射手段32内の図示しない波長制御手段と接続されて、レーザ光の波長が制御されている。図示しない波長制御手段は、後述するシステム制御部58と接続されており、レーザダイオード31から出射するレーザの波長を、このシステム制御部からの指示に応じた波長に制御している。また、本発明における励起光は、レーザ光であることに限定されず、例えば、レーザダイオードの代わりに、Xeランプなどの高輝度光源を用いてもよい。
空間変調素子42は、各マイクロミラーの状態をON状態/OFF状態に切り換えるためのマイクロミラー制御器44と接続されている。マイクロミラー制御器44の制御により、全マイクロミラーのうち半数以上がON状態となるマイクロミラーの異なる制御パターンに順次切り換えられる。
図4(a)は、64個(=8個×8個)のマイクロミラーアレイの空間変調素子42について、マイクロミラーの反射面の側から見た制御パターンの一例を説明する図である。
マイクロミラーは、縦方向に8列、横方向に8列、矩形形状に配列されている。図4(a)中、灰色のマイクロミラーはON状態、白色のマイクロミラーはOFF状態を示している。
このような制御パターンは、ON状態のマイクロミラーが全マイクロミラーの50%以上を占める制御パターンである。制御パターンは、後述する制御回路ユニット50にて作成される制御パターン信号で制御される。
一方、空間変調素子42において制御しようとするマイクロミラーの縦方向及び横方向の位置における、横方向の1次元制御パターン及び縦方向の1次元制御パターンの値(1又は−1)をそれぞれ参照し、縦方向の値と横方向の値の積が1になる場合、制御しようとするマイクロミラーはON状態とし、積が−1となる場合マイクロミラーはOFF状態に設定する。例えば、3行5列の位置にあるマイクロミラーMの、横方向の1次元制御パターンの値は−1であり、縦方向の1次元制御パターンの値は−1であり、積は1である。このことから、マイクロミラーMはON状態に設定される。こうしてON状態のマイクロミラーの数が全マイクロミラーの数の50%以上となる制御パターンの制御パターン信号が作成される。
この場合、マイクロミラーの制御パターンは、横方向の1次元制御パタ−ン及び縦方向の1次元制御パターンを組み合わせて64通り(=8×8)作成でき、この64個の異なる制御パターンを順次切り換えるように制御パターン信号が作成される。
このように制御パターンは、アダマール行列の選択された各行同士のテンソル積によって生成される。
このように空間変調素子42は、異なる制御パターンに順次切り替えながらレーザ光を反射して測定対象物Tの表面に照射する(導く)。
上記制御パターンはアダマール行列の行成分同士のテンソル積によって得られる合成行列によって表されるため、互いに直交性を有するものであるが、本発明においては、制御パターンは、上記合成行列によって生成される必要はなく、各マイクロミラー毎に反射されるレーザ光に起因する音響信号の振幅情報(各測定単位領域から発生する音響信号の情報)に分解できる限りにおいて特に制限されない。
まず、オペレータが入力手段19を操作し、測定条件設定部66に測定条件を入力する。測定条件設定部66に測定条件が入力されると、システム制御部58は、この入力された測定条件に基づき、時間変調信号の周波数や制御パターン信号の周波数を設定し、時間変調信号および制御パターン信号を励起光源ユニット12に送るとともに、各ユニットの動作を制御して画像情報の取得を開始する。
12 励起光照射ユニット
14 信号処理ユニット
16 コンピュータ
18 ディスプレイ
19 入力手段
20 試料ボックス
22 筐体
24 空洞領域
26 圧電センサ
27 箱型部材
29 蓋部材
31 レーザダイオード
32 レーザ光出射手段
33 レーザドライバ
34 空間変調手段
35 光学レンズ
36 レーザ光径調整手段
58 システム制御部
37 ミラー
39 光学レンズ
41 プリズム
41a 斜行面
42 マイクロミラーアレイ空間変調素子
44 マイクロミラー制御器
52 プリアンプ
54 検波器
56 A/D変換器
58 システム制御部
62 信号変換部
64 画像情報生成部
66 測定条件設定部
72 CPU
74 メモリ
Claims (4)
- 測定対象の試料表面に時間変調した励起光を照射し、この励起光の照射を受けた試料表面の熱膨張によって生じる光音響信号を検出することで、試料表面の励起状態を画像として表示する光音響顕微鏡装置であって、
前記時間変調した励起光を出射する励起光出射部と、
前記励起光出射部から出射した前記励起光の光路上に設けられ、平面上に配列された複数のマイクロミラーを有する素子であり、これらのマイクロミラーのうち選択されたマイクロミラーの反射面を所定の向きに制御してON状態にすることにより、このON状態のマイクロミラーで反射した励起光を、前記試料表面に導くマイクロミラーアレイ空間変調素子と、
前記試料表面に前記励起光が照射されることで生じた光音響信号を検出して、前記光音響信号の大きさに応じた電気信号に変換して出力する音響信号検出器と、
前記ON状態のマイクロミラーで反射された前記励起光が試料表面に照射されることで生じた光音響信号の電気信号と、前記ON状態のマイクロミラーの位置情報とを用いて試料表面の励起状態の画像情報を生成するデータ処理部と、
前記データ処理部で生成した画像情報の画像を出力する画像出力部とを有することを特徴とする光音響顕微鏡装置。 - 前記マイクロミラーアレイ空間変調素子は、ON状態のマイクロミラーが全マイクロミラーの50%以上を占める、マイクロミラーの制御パターンが順次切り換えられ、この制御パターンに応じて空間変調された励起光を前記試料表面に導く請求項1に記載の光音響顕微鏡装置。
- 順次切り換えられる前記制御パターンは、互いに直交性を有する制御パターンである請求項1または2に記載の光音響顕微鏡装置。
- 前記制御パターンは、アダマール行列の各行同士のテンソル積を利用して作成されたパターンであることを特徴とする請求項3に記載の光音響顕微鏡装置。
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