光音響顕微鏡の3次元高速画像化の研究

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不透明材料の内部傷やクラック等を光音響顕微鏡を使って3次元画像化計測する場合、解決しなければならない問題点として画像化までの時間が非常に長いことが挙げられる。そのため、光音響研究に従事してきた研究者の多くは意識的に3次元画像化研究を避けてきたように思われる。しかし、この顕微鏡を実用化し、企業で使用できるレベルにするためには画像化時間の短縮は避けて通れない問題点である。この問題点を解決する方法の一つとして私達は同時多周波数計測法を考案し、検討を試みてきた。その成果を第16回超音波エレクトロニクスシンポジウムで発表した。この方法の長所は高速フーリェ変換法と逆高速フーリェ変換法を融合して、一回の測定で同時に多くの周波数成分を分析することができることである。レーザ変調光の変調周波数を10〜100Hzまで変化して測定した黒鉛からの光音響信号振幅の周波数依存性は同時多周波数計測法を使うことでロックイン増幅器を使う従来の計測法に比べて約1/5の計測処理時間でほぼ同一のデータを得ることができた。この成果をJpn.J.Appl.Phys.に発表した。それらの実験成果を基礎として、同時多周波数計測法を用いて、黒鉛表面下の人工的に付けられた内部エンドミル傷の3次元画像化を試み、従来の方法に比べて約1/5以下の時間で傷断層像の鮮明な画像化に成功した。その成果を電子情報通信学会の超音波研究会で発表した。また傷断層像化に際しては光音響信号の振幅を使うより、位相を使った方が傷の正確かつ鮮明な画像が得られることを実験的に明らかにした。