(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号に応じて超音波を被検査体に発信する発信部と、
前記超音波が発信された前記被検査体の内部からの反射信号を、ファイバー製のカンチレバー型のプローブを用いて検出する受信部と、
前記信号を遅延させた参照信号を生成する遅延部と、
前記参照信号に基づき、前記プローブで検出されて前記プローブを伝送される前記反射信号の信号強度を同期計測する計測部と、
前記反射信号を検出する前記プローブのたわみ量を検出する検出部と
を含むことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記被検査体、又は前記被検査体上で前記プローブを走査する制御部を更に含み、
前記制御部によって前記被検査体又は前記プローブを所定範囲で走査する間、前記発信部による前記超音波の発信、前記受信部による前記反射信号の検出、及び前記計測部による前記反射信号の信号強度の同期計測を繰り返し、
前記制御部による前記被検査体又は前記プローブの前記所定範囲の走査完了後、前記遅延部によって前記参照信号の遅延量を変化させることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記遅延部は、前記信号に応じて発光する光源を含み、該光源からの光を用いて前記参照信号を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記計測部で同期計測された前記反射信号の信号強度が閾値以上の場合に、前記反射信号の信号強度を、前記反射信号が検出された前記被検査体上の座標及び前記参照信号の遅延量と関連付けて記憶する記憶部を更に含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項５】
前記プローブで検出された前記反射信号が前記計測部に入力されるまでの時間が、前記プローブの長さで調整されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項６】
信号に応じて超音波を被検査体に発信する工程と、
前記超音波が発信された前記被検査体の内部からの反射信号を、ファイバー製のカンチレバー型のプローブを用いて検出する工程と、
前記信号を遅延させた参照信号を生成する工程と、
前記参照信号に基づき、前記プローブで検出されて前記プローブを伝送される前記反射信号の信号強度を同期計測する工程と、
前記反射信号を検出する前記プローブのたわみ量を検出する工程と
を含むことを特徴とする検査方法。
【請求項７】
前記被検査体、又は前記被検査体上で前記プローブを走査する工程を更に含み、
前記被検査体又は前記プローブを所定範囲で走査する間、前記超音波の発信、前記反射信号の検出、及び前記反射信号の信号強度の同期計測を繰り返し、
前記被検査体又は前記プローブの前記所定範囲の走査完了後、前記参照信号の遅延量を変化させることを特徴とする請求項６に記載の検査方法。
【請求項８】
前記信号に応じて発光する光源からの光を用いて前記参照信号を生成することを特徴とする請求項６又は７に記載の検査方法。
【請求項９】
同期計測された前記反射信号の信号強度が閾値以上の場合に、前記反射信号の信号強度を、前記反射信号が検出された前記被検査体上の座標及び前記参照信号の遅延量と関連付けて記憶部に記憶する工程を更に含むことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の検査方法。
【請求項１０】
前記プローブで検出された前記反射信号の信号強度を同期計測するまでの時間が、前記プローブの長さで調整されることを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用いた検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料の使用に伴う破断や破損といった機械的損傷は、例えば、材料内部の微小欠陥が集合して機械的強度が減少した結果生じる。そのため、材料内部の検査においては、空隙や亀裂を対象にした巨視的検査はもとより、微小欠陥を対象にした微視的検査も重要になってくる。
【０００３】
このような微視的検査には、例えば、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope；ＴＥＭ）或いは走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope；ＳＥＭ）を用いることができる。但し、ＴＥＭやＳＥＭでは、被検査体を非破壊でその内部を検査することが難しい。一方、被検査体内部を非破壊で検査する手法の１つに超音波探傷法がある。超音波探傷法では、被検査体へ超音波を入射し、その内部からの反射信号をプローブで受信し、その反射信号に基づいて空隙、亀裂、欠陥等を検査する。
【０００４】
尚、主に材料表面の形状や物性を測定する方法として、カンチレバーをプローブとする、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope；ＡＦＭ）等の走査型プローブ顕微鏡（Scanning Probe Microscope；ＳＰＭ）を用いる方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１７２５３５号公報
【特許文献２】特開平０６−３２３８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超音波を利用する検査手法では、被検査体内部を非破壊で検査することが可能である。しかしその一方、被検査体の形態や、用いる検査装置によっては、適正に検査することができない場合がある。
【０００７】
例えば、被検査体のサイズが小さかったりその材料の音速が速かったりすると、超音波が入射して内部からの反射信号がプローブで受信されるまでの時間（Time Of Flight；ＴＯＦ）が短くなる。そのため、受信した反射信号を高いサンプリングレートで計測する装置（高い周波数のクロック信号のタイミングでサンプリングする装置）でないと、反射信号の信号強度、信号波形を精度良く計測することができない場合がある。その結果、被検査体内部の評価が適正に行えないことが起こり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、信号に応じて超音波を被検査体に発信する発信部と、前記超音波が発信された前記被検査体の内部からの反射信号を、ファイバー製のカンチレバー型のプローブを用いて検出する受信部と、前記信号を遅延させた参照信号を生成する遅延部と、前記参照信号に基づき、前記プローブで検出されて前記プローブを伝送される前記反射信号の信号強度を同期計測する計測部と、前記反射信号を検出する前記プローブのたわみ量を検出する検出部とを含む検査装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の一観点によれば、信号に応じて超音波を被検査体に発信する工程と、前記超音波が発信された前記被検査体の内部からの反射信号を、ファイバー製のカンチレバー型のプローブを用いて検出する工程と、前記信号を遅延させた参照信号を生成する工程と、前記参照信号に基づき、前記プローブで検出されて前記プローブを伝送される前記反射信号の信号強度を同期計測する工程と、前記反射信号を検出する前記プローブのたわみ量を検出する工程とを含む検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
開示の技術によれば、被検査体内部に発信された超音波の反射信号を、所定の参照信号に基づく同期計測によって精度良く計測することが可能になり、被検査体の非破壊検査を適正に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】検査装置の構成例を示す図である。
【図２】反射信号の信号強度計測の説明図である。
【図３】検査装置の一例を示す図である。
【図４】反射信号の信号強度計測の説明図（その１）である。
【図５】反射信号の信号強度計測の説明図（その２）である。
【図６】メモリの一例を示す図である。
【図７】メモリの記憶情報、ＴＯＦプロファイル、及び被検査体内部構造の関係の一例を示す図である。
【図８】反射信号の信号強度計測の第１変形例の説明図である。
【図９】反射信号の信号強度計測の第２変形例の説明図である。
【図１０】センサ部の一例を示す図である。
【図１１】検査フローの一例を示す図である。
【図１２】コンピュータを用いた検査装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は検査装置の構成例を示す図である。
図１に示す検査装置１０は、発信部１１、受信部１２、遅延部１３、及び計測部１４を有している。
【００１３】
発信部１１は、入力される信号に応じて超音波を被検査体１に発信する。発信部１１には、例えば、超音波振動子やレーザ超音波発生装置を用いた超音波発信機が用いられる。発信部１１に入力される信号は、例えば、関数発生器等を用いて発生されるパルス信号とされる。発信部１１は、例えばそのようなパルス信号を受け、そのパルス信号に応じた超音波を被検査体１に対して発信する。
【００１４】
発信部１１から被検査体１に発信された超音波は、被検査体１の内部を伝播し、被検査体１の内部に存在する反射体、例えば構造物や欠陥等で反射する。受信部１２は、このような被検査体１内部からの反射信号（エコー信号）を、プローブを用いて検出する。
【００１５】
受信部１２のプローブには、例えば、先端部に微小な探針（例えばナノメートルオーダー）を設けたカンチレバー、カンチレバー型プローブが用いられる。受信部１２のプローブには、その全体或いは一部に、金属材料のほか、カーボンファイバー等のカーボン材料、グラスファイバー等のガラス材料を使用したものが用いられる。被検査体１内部からの反射信号は、被検査体１表面の振動信号として、このようなプローブを含む受信部１２によって検出される。受信部１２によって検出された反射信号は、計測部１４に伝送される。
【００１６】
遅延部１３は、入力される信号を遅延させて参照信号を生成する。遅延部１３には、発信部１１に入力される信号、例えばパルス信号が分岐されて入力され、遅延部１３は、その入力されたパルス信号を遅延させて、所定遅延量（遅延時間）の参照信号を生成する。遅延部１３は、例えば、入力されたパルス信号を光源に伝送し、その光源から発せられる光を、光路長が可変の光学遅延装置を通し、その光路長に応じた時間だけ遅延させた光を、光センサに入力することで、所定遅延量の参照信号を生成する。
【００１７】
計測部１４には、受信部１２によって検出された反射信号と、遅延部１３によって生成された所定遅延量の参照信号とが伝送される。計測部１４は、遅延部１３からの参照信号に基づき、受信部１２からの反射信号の信号強度を同期計測する。計測部１４には、例えば、ロックインアンプ等の同期測定器が用いられる。
【００１８】
尚、検査装置１０は、被検査体１に対して発信部１１又は受信部１２の位置、或いは発信部１１又は受信部１２に対する被検査体１の位置を制御する制御部を有していてもよい。その場合、その制御部によって、発信部１１、受信部１２、又は被検査体１を走査するように移動させることもできる。
【００１９】
また、検査装置１０は、受信部１２で検出され、計測部１４で同期計測された反射信号の信号強度を記憶する記憶部を有していてもよい。
続いて、上記検査装置１０を用いた反射信号の信号強度計測の一例について説明する。尚、ここでは便宜上、発信部１１、受信部１２、及び被検査体１の位置を固定した場合を例に説明する。
【００２０】
検査装置１０では、例えばパルス信号が分岐され、分岐されたパルス信号の一方が発信部１１に入力され、もう一方が遅延部１３に入力される。
発信部１１は、分岐されて入力されたそのパルス信号に応じて超音波を発信する。発信部１１から発信された超音波は、被検査体１に入射され、その内部を伝播し、反射体で反射され、その反射信号が受信部１２によって検出される。受信部１２で検出された反射信号は、計測部１４へと伝送される。
【００２１】
分岐されたもう一方のパルス信号が入力される遅延部１３では、上記のような光源、光学遅延装置、光センサ等が用いられ、入力されたパルス信号が、所定時間だけ遅延され、これが参照信号として計測部１４へと伝送される。
【００２２】
そして、計測部１４において、受信部１２からの反射信号の信号強度が、遅延部１３からの参照信号に同期して計測される。
図２は反射信号の信号強度計測の説明図である。図２に点線で示した信号波形は、一定時間に受信部１２で検出される反射信号（計測前の反射信号）の信号波形の一例を示している。尚、図２には、受信部１２での反射信号の検出に伴いその信号波形が図面下方向に振れる場合を例示している。
【００２３】
例えば、ある遅延量τａに設定された参照信号を用いて反射信号を同期計測すると、図２（Ａ）に示す点ａのような信号強度が取得される。遅延量の異なる参照信号、例えば遅延量τｂ（＞τａ）に設定された参照信号を用いて反射信号を同期計測した場合には、図２（Ｂ）に示す点ｂのような信号強度が取得される。
【００２４】
このように、参照信号を任意の遅延量に設定することにより、その遅延量のタイミングでの反射信号の信号強度を計測することができ、図２（Ｃ）に示すように、反射信号の全体について、その信号強度を計測することも可能になる。従って、反射信号全体の信号強度（信号波形）を高い精度で計測することが可能になる。
【００２５】
このような手法を用いると、被検査体１内部を伝播する超音波の音速が大きく、ＴＯＦが短くなるような場合にも、所定遅延量の参照信号を用いることで、被検査体１内部からの反射信号の信号強度を精度良く計測することができる。
【００２６】
そこで今、被検査体１の一例として、ミクロン乃至サブミクロンオーダーのＬＳＩ（Large Scale Integration）デバイスを想定する。
このようなＬＳＩデバイスの材料にはシリコン（Ｓｉ）が用いられることが多いが、Ｓｉの音速は約８４３０ｍ／ｓである。この場合、例えば厚さ１０μｍのＳｉでは、その表面に入射された超音波が２．３７ｎｓで再び表面に戻ってくる計算になる。即ち、厚さ１０μｍのＳｉにおけるＴＯＦは２．３７ｎｓになる。このような短いＴＯＦで反射信号が検出されてきた場合、例えばその反射信号を１０倍精度（１０／ＴＯＦ）で計測しようとすると、４．２ＧＨｚのサンプリングレートを有する計測器が必要になる。同様に、厚さ１μｍのＳｉからの反射信号を１０倍精度で計測するためには４２ＧＨｚのサンプリングレートが必要になり、厚さ１ｎｍのＳｉからの反射信号を１０倍精度で計測するためには４２ＴＨｚのサンプリングレートが必要になる。
【００２７】
ＴＯＦは、超音波が伝播する被検査体１の材料の音速が速いほど、また材料の肉厚が薄いほど、短くなる。上記のＬＳＩデバイスのように、被検査体１の形態によっては、電子回路で生成するようなクロック信号のタイミングで反射信号の信号強度を精度良く計測することが難しくなる場合がある。上記のような数十ＧＨｚ〜数十ＴＨｚといったサンプリングレートを有する計測器を実現することも難しいのが現状である。
【００２８】
一方、上記のような検査装置１０を用いた反射信号の信号強度計測では、所定遅延量の参照信号を生成し、その参照信号に基づき、その遅延量のタイミングで、反射信号の信号強度を同期計測する。参照信号の遅延量を適切に設定することにより、ＴＯＦの短い反射信号であっても、その信号強度を精度良く計測することが可能になる。
【００２９】
以下、検査装置及び検査方法について、より詳細に説明する。
図３は検査装置の一例を示す図である。
図３に示す検査装置１００は、超音波発信機１０１、カンチレバー１０２、位置制御部１０３、レーザ照射器１０４、及び光センサ１０５を有している。更に、検査装置１００は、関数発生器１０６、光源１０７、光学遅延装置１０８、光センサ１０９、同期計測器１１０、メモリ１１１、及びモニタ１１２を有している。検査装置１００は、ＳＰＭの基本的構成要素を備えている。
【００３０】
超音波発信機１０１は、入力される信号に応じて被検査体１に超音波を発信する。超音波発信機１０１には、例えば、超音波振動子、レーザ超音波発生装置等を用いることができる。図３には、超音波発信機１０１に、レーザ超音波発生装置を用いた場合を例示している。
【００３１】
カンチレバー１０２は、一端側（根元側）が固定され（図示せず）、他端側（自由端側）の先端部に例えばナノメートルオーダーの微小な探針１０２ａが設けられる。超音波発信機１０１から超音波が発信された被検査体１の、その内部からの反射信号は、振動信号としてカンチレバー１０２で受信される。このように検査装置１００では、カンチレバー１０２が超音波受信機として利用される。
【００３２】
位置制御部１０３は、被検査体１上のカンチレバー１０２（探針１０２ａ）の位置を制御する。例えば、位置制御部１０３は、カンチレバー１０２の根元側に、ｘ，ｙ，ｚの各方向への移動用に設けられた圧電素子（図示せず）に入力する信号を制御し、被検査体１上におけるカンチレバー１０２のｘ，ｙ，ｚ方向の位置を制御する。検査装置１００では、このような位置制御部１０３によって、カンチレバー１０２を被検査体１上で走査することができるようになっている。
【００３３】
レーザ照射器１０４は、カンチレバー１０２の背面にレーザ光を照射する。光センサ１０５は、カンチレバー１０２の背面にレーザ照射器１０４から照射され、反射されてくるレーザ光を検出する。検査装置１００では、カンチレバー１０２の変位（たわみ）が、このような所謂光テコ方式で検出される。光センサ１０５は、検出したレーザ光に応じた信号（電気信号（反射信号））を生成する。生成された信号は、同期計測器１１０に伝送される。
【００３４】
関数発生器１０６は、例えばパルス信号を発生する。関数発生器１０６で発生されたパルス信号は、分岐され、その一方が超音波発信機１０１に伝送される。このパルス信号に応じた超音波が、超音波発信機１０１から被検査体１に発信される。
【００３５】
関数発生器１０６から発生するパルス信号の周波数の最低値は、例えば、カンチレバー１０２が被検査体１上の１箇所のｘ，ｙ座標に留まる時間（ＳＰＭでの１画素の滞在時間）に設定することができる。その場合、パルス信号の周波数の最低値は、被検査体１について取得する画像１枚あたりの撮影時間と解像度（分割画素数）に基づき設定することができる。例えば、２５６×２５６画素の１枚の画像を１秒間で撮影する場合、カンチレバー１０２走査時の被検査体１上での往復運動を考慮すると、パルス信号の周波数の最低値は、約１３０ｋＨｚ（≒２５６×２５６×２／１［ｓ］）となる。
【００３６】
関数発生器１０６で発生され、分岐されたもう一方のパルス信号は、光源１０７に伝送される。光源１０７は、そのパルス信号に応じて発光する。光源１０７の光（パルス光）は、光学遅延装置１０８に入力される。
【００３７】
光学遅延装置１０８は、対向して配置される第１リフレクタ１０８ａ及び第２リフレクタ１０８ｂを備えている。第１リフレクタ１０８ａは、直角の反射面１０８ａ１，１０８ａ２を有している。第２リフレクタ１０８ｂは、第１リフレクタ１０８ａの反射面に対向する、直角の反射面１０８ｂ１、１０８ｂ２を有している。
【００３８】
第１リフレクタ１０８ａは、光源１０７からの光が、反射面１０８ａ１に入射するように配置される。反射面１０８ａ１に入射した光は、そこで反射され、対向する第２リフレクタ１０８ｂの反射面１０８ｂ１に入射する。この反射面１０８ｂ１に入射した光は、第２リフレクタ１０８ｂのもう一方の反射面１０８ｂ２に反射され、更に、それに対向する第１リフレクタ１０８ａの反射面１０８ａ２へと反射される。この反射面１０８ａ２で反射された光が、光センサ１０９に入力される。
【００３９】
光学遅延装置１０８の第２リフレクタ１０８ｂは、第１リフレクタ１０８ａとの距離を、ステッピングモータ等を用いて連続的に変化させることができるようになっている。第２リフレクタ１０８ｂの第１リフレクタ１０８ａからの距離が変化することで、光路長が変化する。光学遅延装置１０８における光路長を調整することで、光源１０７からの光が所定時間だけ遅延され、このようにして遅延された光が光センサ１０９に入力される。
【００４０】
光センサ１０９は、光学遅延装置１０８で遅延された光を検出し、検出した光に応じた信号（電気信号（参照信号））を生成する。生成された信号は、同期計測器１１０に伝送される。
【００４１】
このように、検査装置１００では、関数発生器１０６からのパルス信号が光源１０７に入力され、光源１０７からの光が、光路長可変の光学遅延装置１０８を経て、光センサ１０９に入力される。これにより、光センサ１０９からは、パルス信号を光学遅延装置１０８で所定時間だけ遅延させた信号が出力され、その信号が参照信号として同期計測器１１０に伝送される。尚、このようにして生成する参照信号のパルス幅は任意であるが、次に述べる同期計測でのＳ／Ｎ比が一定値以上となるようなパルス幅のうち最短のパルス幅に設定することが好ましい。
【００４２】
同期計測器１１０は、光センサ１０５から出力される信号、即ち被検査体１内部からの反射信号と、光センサ１０９から出力される信号、即ち所定遅延量の参照信号とを入力とし、反射信号の信号強度を参照信号に同期して計測する。このような同期計測器１１０には、例えば、ロックインアンプを用いることができる。
【００４３】
メモリ１１１は、同期計測器１１０によって同期計測された反射信号の信号強度を記憶する。メモリ１１１は、被検査体１のｘｙ面内方向の座標（２軸）及び遅延量（１軸）から成る３次元のデータ記憶領域が設定された３次元配列メモリを有する構造とされる。同期計測器１１０で同期計測された反射信号の信号強度は、メモリ１１１が有するそのような３次元配列メモリの、対応する位置（被検査体１上の座標及び遅延量）のデータ記憶領域に記憶されるようになっている。
【００４４】
その際、同期計測器１１０で同期計測された反射信号の信号強度は、３次元配列メモリの対応する位置のデータ記憶領域にそのまま記憶してもよいし、所定閾値以上のときに１点とする等、点数化して記憶してもよい。例えば、同期計測器１１０でのＳ／Ｎ比が良い場合に前者の方式を、悪い場合に後者の方式を用いるようにすることができる。
【００４５】
このようなメモリ１１１の３次元配列メモリに記憶された情報は、被検査体１内部の３次元構造を反映した情報、即ち、被検査体１内部に存在する反射体１ａ，１ｂの配置を反映した情報となる。
【００４６】
モニタ１１２は、メモリ１１１に記憶されている記憶情報に基づき、被検査体１についての検査結果を表示する。例えば、メモリ１１１の３次元配列メモリに記憶された、反射信号の信号強度或いはそれに応じた点数を、画像化して表示する。これにより、被検査体１内部の３次元構造が画像化されてモニタ１１２に表示される。
【００４７】
検査装置１００は、装置全体を制御する制御部を備える。また、検査装置１００は、被検査体１の検査に用いる各種条件（検査条件）、検査装置１００に対する各種指令を入力するための入力部を備える。検査装置１００の制御部は、入力部から入力される条件、指令に基づき、検査装置１００の処理動作を制御する。
【００４８】
検査装置１００はこのほか、ＳＰＭの基本的構成要素の１つである、被検査体１の表面画像を取得する取得部（図示せず）を有している。尚、図３に点線で示した検出部２００に関しては後述する。
【００４９】
続いて、上記検査装置１００を用いた反射信号の信号強度計測の一例について説明する。
図４は反射信号の信号強度計測の説明図である。図４に示す信号波形は、一定時間にカンチレバー１０２を介して検出される反射信号の信号波形の一例を示している。尚、図４には、カンチレバー１０２を介した反射信号の検出に伴いその信号波形が図面下方向に振れる場合を例示している。
【００５０】
検査装置１００では、まず、被検査体１上の、１画素目の座標（ｘ1，ｙ1）に配置されたカンチレバー１０２によって、関数発生器１０６からのパルス信号に基づいて超音波発信機１０１から発信された超音波の反射信号が受信される。受信された反射信号は、光センサ１０５によって検出される。
【００５１】
一方、関数発生器１０６からのパルス信号に基づき、光源１０７、光学遅延装置１０８及び光センサ１０９を経て、参照信号が生成される。その際は、光学遅延装置１０８で光路長が調整され、まず第１遅延量（遅延時間）τ1（Δτ＝０）の参照信号が生成される。
【００５２】
この第１遅延量τ1の参照信号が用いられ、座標（ｘ1，ｙ1）での反射信号の信号強度を同期計測器１１０によって同期計測されることで、図４（Ａ）に示す点Ｐ1のような信号強度が取得される。取得された信号強度、又はそれに応じた点数が、メモリ１１１の、座標（ｘ1，ｙ1）及び第１遅延量τ1に対応するデータ記憶領域に記憶される。
【００５３】
次いで、カンチレバー１０２が次の座標（ｘ2，ｙ1）に変更（走査）され、同様に第１遅延量τ1の参照信号が用いられ、座標（ｘ2，ｙ1）での反射信号の信号強度が同期計測器１１０によって同期計測される。それにより、図４（Ａ）に示す点Ｐ2のような信号強度が取得される。取得された信号強度、又はそれに応じた点数が、メモリ１１１の、座標（ｘ2，ｙ1）及び第１遅延量τ1に対応するデータ記憶領域に記憶される。
【００５４】
以降同様の処理が繰り返され、被検査体１上の座標（ｘn，ｙn）まで、図４（Ａ）に示す点Ｐnのような信号強度が取得され、取得された信号強度、又はそれに応じた点数が、メモリ１１１に記憶されていく。これにより、被検査体１に設定された計測範囲における全画素の反射信号の信号強度について、まず第１遅延量τ1での同期計測値（点Ｐ1〜Ｐn）が取得される。
【００５５】
次に、光学遅延装置１０８の光路長が調整され、参照信号が第２遅延量τ2（Δτ＝τ2−τ1）に設定される。そして、上記同様、図４（Ｂ）に示すように、座標（ｘ1，ｙ1）から座標（ｘn，ｙn）の反射信号の信号強度について、それぞれ第２遅延量τ2での同期計測値（点Ｑ1〜Ｑn）が取得される。取得された同期計測値、又はそれに応じた点数が、メモリ１１１に記憶される。第２遅延量τ2で取得される信号強度（同期計測値）は即ち、各ｘ，ｙ座標について、第１遅延量τ1で計測された反射信号よりも長いＴＯＦの領域からの反射信号の信号強度である。
【００５６】
このような処理が第Ｎ遅延量τN（Δτ＝τN−τN-1）まで同様に行われ、図４（Ｃ）に示すように、座標（ｘ1，ｙ1）から座標（ｘn，ｙn）の反射信号の信号強度について、第Ｎ遅延量τNでの同期計測値（点Ｒ1〜Ｒn）が取得される。取得された同期計測値、又はそれに応じた点数が、メモリ１１１に記憶される。
【００５７】
以上のような処理を行うことで、被検査体１に設定された計測範囲の、各画素での反射信号の信号強度について、図５に例示するように、第１遅延量τ1から第Ｎ遅延量τNで同期計測された信号強度がそれぞれ取得されるようになる。尚、図５は、座標（ｘ1，ｙ1）で検出される反射信号の信号強度について、各遅延量τ（τ1，τ2，τN等）で同期計測された信号強度（点Ｐ1，Ｑ1，Ｒ1等）を例示したものである。そして、このようにして取得された信号強度、又はそれに応じた点数が、図６に例示するような、ｘ，ｙ座標と遅延量τの３次元配列メモリを有するメモリ１１１の、所定のデータ記憶領域１１１ａに記憶される。
【００５８】
上記のような同期計測に用いる参照信号の遅延変化量Δτは、被検査体１の検査（観察）において要求される空間分解能に基づいて設定することができる。例えば、Ｓｉデバイスを１ｎｍの空間分解能で検査するときには、遅延変化量Δτを約２３０ｆｓ（≒１×１０-9［ｍ］×２／８４３０［ｍ／ｓ］（２は超音波の往復を考慮））に設定することができる。この場合、光学遅延装置１０８の光路長変化量は、約７０μｍ（≒２３０×１０-15［ｓ］×３×１０8［ｍ／ｓ］（光速））となる。換言すれば、光学遅延装置１０８での約７０μｍの光路長変化で、１ｎｍの空間分解能を実現することができ、このような光路長変化は、ステッピングモータ等による第２リフレクタ１０８ｂの移動で十分実現することができる。
【００５９】
尚、図４の例では、第１遅延量τ1で、反射信号の信号強度の同期計測、信号強度のメモリ１１１への記憶、計測位置座標（反射信号の受信位置）の変更を行う。そして、遅延量τを変化させ、第２遅延量τ2で同様に、信号強度の同期計測と記憶、計測位置座標変更を行う。これにより、被検査体１に設定された計測範囲の全画素について、反射信号の信号強度又は点数を、メモリ１１１の記憶情報として取得する。
【００６０】
このほか、例えば、同期計測の計測位置座標をある位置に固定し、遅延量τの設定、信号強度の同期計測と記憶、そして遅延量τの変更（次の遅延量τの設定）、という処理を、各計測位置座標について繰り返すことも可能である。このような手順によっても、結果的に、被検査体１に設定された計測範囲の全画素について、反射信号の信号強度又は点数を、メモリ１１１の記憶情報として取得することができる。
【００６１】
但し、このような手順の場合、遅延量τを設定する工数は増大する。仮に計測範囲の全画素数を２５６×２５６とすると、遅延量τの設定が６５５３６（＝２５６2）ステップになる。一方、上記図４に示したような手順によれば、遅延量τの設定は２５６ステップで済むため、被検査体１の計測範囲の全画素をより高速に検査することができる（高速モニタリング）。更に、このように少ないステップで遅延量τを設定することで、遅延させる際に生じ得るジッターを低減することが可能になり、結果的に時間分解能の劣化を抑制することが可能になる。
【００６２】
図７はメモリの記憶情報、ＴＯＦプロファイル、及び被検査体内部構造の関係の一例を示す図である。尚、図７では、便宜上、ｙ方向の座標をある値に固定したときのｘ方向の座標範囲を例にして説明する。
【００６３】
上記のように遅延量τを変化させて各座標の反射信号を同期計測し、その値又は点数をメモリ１１１に記憶していくことにより、例えば図７（Ａ）に示すような記憶情報を取得することができる。図７（Ａ）では、例えば、濃く図示しているデータ記憶領域１１１ａほど、信号強度が高い、或いは点数が高いことを表している。被検査体１内部に存在する反射体の位置と大きさにより、信号強度或いは点数の分布（空間（ｘ）と時間（ｔ））が変化する。
【００６４】
図７（Ａ）に示すようなメモリ１１１の記憶情報は、被検査体１が、あるｘ方向の面内（深さ方向の面内）について、図７（Ｂ）に示すようなＴＯＦプロファイルを有していることを表している。これは即ち、被検査体１が、あるｘ方向の面内に、図７（Ｃ）に示すような位置及びサイズの反射体１ｃ，１ｄ，１ｅを含んでいることを表していると言うことができる。
【００６５】
図７（Ｃ）に示すように、超音波発信機１０１から被検査体１に超音波が発信され、反射体１ｃ，１ｄ，１ｅで反射された反射信号が、被検査体１上の所定位置（ｘ座標）に配置されたカンチレバー１０２で受信される。このｘ方向の面内で、カンチレバー１０２と各反射体１ｃ，１ｄ，１ｅとの距離がそれぞれ最も近くなるとき、各反射体１ｃ，１ｄ，１ｅからの反射信号のＴＯＦが最短になり、離れるにつれてＴＯＦは長くなる。このような状況が、図７（Ａ）のメモリ１１１の記憶情報（信号強度又は点数）、図７（Ｂ）のＴＯＦプロファイルに反映される。
【００６６】
このようにメモリ１１１の記憶情報（３次元配列メモリの記憶情報）に基づき、被検査体１の、ｘ方向の面内の内部構造を知ることができる。このような記憶情報を、上記のように被検査体１上の各ｙ座標について取得することで、被検査体１内部の３次元領域の構造を知ることができる。検査装置１００では、このようなメモリ１１１の記憶情報を画像化することにより、被検査体１の内部構造について、その３次元画像を取得することが可能になっている。
【００６７】
尚、ここでは被検査体１上のｘ，ｙ座標と時間（遅延量τ又はＴＯＦ若しくはＴＯＦ相当値）によってメモリ１１１の記憶情報（３次元配列メモリ）を取得するようにしている。このほか、当該時間に被検査体１の構成材料の音速を乗じて距離に換算し、ｘ，ｙ座標と、その換算した距離によってメモリ１１１の記憶情報を取得することもできる。このようなメモリ１１１の記憶情報を画像化し、被検査体１の内部構造についての３次元画像を取得することで、被検査体１内部の反射体１ｃ，１ｄ，１ｅの位置関係を距離で認識することが可能になる。
【００６８】
また、メモリ１１１の記憶情報（３次元配列メモリの記憶情報）に対し、開口合成処理を適用してもよい。開口合成処理を適用することで、被検査体１内部の異なる箇所からの反射信号をより精度良く分離し、空間分解能、方位分解能を向上させることが可能になる。畳み込み演算の一種である開口合成法は、元来、走査式映像法が困難な計測系に適用されることが多く、例えば、フェーズドアレイのような比較的大きな振動子を複数持つプローブの処理性能を向上させるのに用いられる。開口合成法は、走査式での計測時間のずれや、低い方位分解能を改善するのにも有効である。走査式映像法を採用する検査装置１００で取得されるメモリ１１１の記憶情報に、開口合成法を適用すれば、その相乗効果により、検査装置１００の計測系で予想される空間分解能、方位分解能を改善することが可能になる。その結果、より精密な３次元画像を取得することが可能になる。
【００６９】
ところで、被検査体１内部の反射体が小さかったり、被検査体１に入射する超音波信号が小さかったりすると、反射信号の信号強度が弱くなることがある。そのような場合には、例えば、次の図８に示すような方法を用いてもよい。
【００７０】
図８は反射信号の信号強度計測の第１変形例の説明図である。図８に示す信号波形は、一定時間にカンチレバー１０２を介して検出される反射信号の信号波形の一例を示している。尚、図８には、カンチレバー１０２を介した反射信号の検出に伴いその信号波形が図面下方向に振れる場合を例示している。
【００７１】
例えば、この図８に示すように、計測範囲における１箇所の計測位置（即ち１画素）につき、超音波発信機１０１から超音波パルスを複数回発信する。
まず図８（Ａ）に示すように、第１遅延量τ1の参照信号を用い、座標（ｘ1，ｙ1）での反射信号の信号強度を同期計測器１１０で同期計測するが、その際、超音波発信機１０１からはＮ’回（Ｎ’≧２）の超音波パルスを被検査体１に入射する。そして、各超音波パルスの反射信号の信号強度を、第１遅延量τ1の参照信号を用いてそれぞれ同期計測する。メモリ１１１の座標（ｘ1，ｙ1）及び第１遅延量τ1に対応するデータ記憶領域１１１ａには、同期計測したそれらの値又はそれに応じた点数を積算して、信号強度（同期計測値）として記憶していく。同様の処理を座標（ｘn，ｙn）まで繰り返し、各座標点（画素）について、積算した同期計測値又はそれに応じた点数をメモリ１１１に記憶する。
【００７２】
その後、図８（Ｂ）に示すように、参照信号を第２遅延量τ2に変更し、同様に座標（ｘ1，ｙ1）から座標（ｘn，ｙn）の各座標点（画素）について、積算した同期計測値又はそれに応じた点数をメモリ１１１に記憶する。
【００７３】
このような処理を、図８（Ｃ）に示すように、第Ｎ遅延量τNまで同様に行う。
図８に示すような方法によれば、各遅延量τでの同期計測において、画素ごとに複数回分の超音波パルスで生じる反射信号の信号強度を積算することで、十分な量の信号強度（積算した同期計測値又はそれに応じた点数）を確保することが可能になる。その結果、メモリ１１１の各データ記憶領域１１１ａの記憶情報を用いて、被検査体１の内部構造に関する適正な知見及び３次元画像を取得することが可能になる。
【００７４】
また、図９は反射信号の信号強度計測の第２変形例の説明図である。
検査装置１００には、上記図３に示したような検出部２００に替えて、この図９に示すような検出部２１０を適用するようにしてもよい。
【００７５】
図９に示す検出部２１０は、ファイバーが接続された、超音波を伝播するプローブ、又はファイバー製のプローブを備える。図９では、ファイバー製のカンチレバー型ガラスプローブ２１１を備えた検出部２１０を例示している。ガラスプローブ２１１は、その先端部（プローブ部）２１２から延びるファイバー部２１３が、センサ部２１４に接続されている。
【００７６】
このような検出部２１０を用いると、被検査体１表面の凹凸に関する信号（ラフネス信号）と、被検査体１内部からの超音波の反射信号とを分離して検出することが可能になる。即ち、被検査体１表面のラフネス信号は、上記カンチレバー１０２同様、ガラスプローブ２１１のプローブ部２１２の変位量（たわみ量）から検出することができる。一方、超音波発信機１０１から発信された超音波の、被検査体１内部からの反射信号（超音波）は、ガラスプローブ２１１のプローブ部２１２に到達すると、ファイバー部２１３を伝送される。このファイバー部２１３を伝送されてくる反射信号をセンサ部２１４によって検出し、同期計測器１１０へ伝送する。
【００７７】
このようにラフネス信号と反射信号とを分離して検出可能な検出部２１０の使用は、例えば、被検査体１のラフネス信号が大きく、上記カンチレバー１０２を用いてもその変位量からでは適正な反射信号を検出することが難しいような場合に有効となる。検出部２１０によれば、被検査体１表面のラフネスが比較的大きい場合でも、被検査体１内部からの適正な反射信号を取得することが可能になり、外乱に対する強さ、即ちロバスト性が向上するようになる。
【００７８】
また、このような検出部２１０では、ファイバー部２１３の長さを調整することにより、被検査体１を伝播してプローブ部２１２に到達した反射信号が、同期計測器１１０に入力されるまでの時間を調整することが可能になる。例えば、反射信号の被検査体１中での伝播速度が速い（ＴＯＦが短い）場合にも、ファイバー部２１３を伝送させる分、伝送させないものに比べて、プローブ部２１２に到達した反射信号が同期計測器１１０に入力されるまでの時間を延ばすことができる。これにより、上記のようにｎｓオーダーでプローブ部２１２に到達してしまうような短いＴＯＦの反射信号も、一層確実に、所定遅延量の参照信号を用いて同期計測器１１０で同期計測することが可能になる。
【００７９】
ここではファイバー製のガラスプローブ２１１を例にして説明したが、反射信号が伝播する先端部（プローブ部）と、その先端部にファイバーが接続された構成を有するプローブを用いても、同様の効果を得ることが可能である。
【００８０】
尚、図９に示したような検出部２１０が備えるセンサ部２１４は、例えば、次の図１０に示すような構成とすることができる。
図１０はセンサ部の一例を示す図である。
【００８１】
検出部２１０のセンサ部２１４は、例えば図１０（Ａ）に示すように、上記ファイバー部２１３の、先端部（プローブ部）側と反対側の端部に、圧電素子２２０を接続することで実現することができる。この圧電素子２２０により、ファイバー部２１３を伝送されてくる反射信号（超音波）が電気信号（逆電圧）に変換され、その電気信号が同期計測器１１０に送られる。このような圧電素子２２０からの電気信号によって、反射信号を検出することができる。
【００８２】
また、センサ部２１４は、ＦＢＧ（Fiber Brag Grating）センサで超音波による光反射強度の違いを電圧変動として出力させる構成とすることもできる。この場合、センサ部２１４は、例えば図１０（Ｂ）に示すように、ＦＢＧセンサ２３１、光サーキュレータ２３２、光源２３３及び光センサ２３４を備える。ＦＢＧセンサ２３１は、ファイバー部２１３に設けられる。光サーキュレータ２３２の第１のポートには光源２３３が接続され、第２のポートにＦＢＧセンサ２３１を設けたファイバー部２１３が接続されている。光サーキュレータ２３２の第３のポートには、光センサ２３４が接続されている。
【００８３】
図１０（Ｂ）のセンサ部２１４では、光源２３３からの光Ｌａが光サーキュレータ２３２を通ってＦＢＧセンサ２３１に送られ、ＦＢＧセンサ２３１から、光源２３３の光Ｌａに含まれている所定波長の光Ｌｂが反射される。ＦＢＧセンサ２３１からの所定波長の光Ｌｂは、光サーキュレータ２３２を通って光センサ２３４に送られる。光センサ２３４は、送られてきた光Ｌｂに応じた電気信号（電圧）を生成し、光センサ２３４で生成された電気信号が同期計測器１１０に送られる。
【００８４】
このようなセンサ部２１４において、ファイバー部２１３を反射信号が伝送されてくると、ＦＢＧセンサ２３１から反射される所定波長の光Ｌｂの強度が変化し、強度が変化した光Ｌｂが光サーキュレータ２３２を介して光センサ２３４に送られるようになる。光センサ２３４に送られてくる光Ｌｂの強度変化（光センサ２３４で生成される電気信号の変化）によって、反射信号を検出することができる。
【００８５】
以上、検査装置１００を例にして説明した。この検査装置１００では、同期計測器１１０に入力する参照信号を光信号から生成し、これに同期して、被検査体１内部を伝播してきた反射信号を計測する。その際、参照信号と反射信号は、同期計測器１１０に到達するまでの時間が異なる可能性がある。このように同期計測器１１０への各信号の到達時間が異なる場合には、同期計測前に、参照信号の遅延量について、オフセット（初期遅延量）を設定しておくことが望ましい。
【００８６】
オフセットの設定方法としては、光学遅延装置１０８の光路長を連続変化させ、同期計測器１１０で反射信号が検出され始める光路長を求める方法がある。或いは、まず電子回路を用い、参照信号について大体の遅延量を設定しておき、その後、光学遅延装置１０８で遅延量の微調整を行うことで、オフセットを設定するようにしてもよい。
【００８７】
このようなオフセットの設定は、カンチレバー１０２等のプローブを、被検査体１の計測範囲を走査させて実施し、計測範囲の複数画素或いは全画素についてオフセットを設定することが望ましい。オフセットの設定時には、単体のプローブを用いるほか、計測範囲の複数画素或いは全画素に対応して探針を設けたカンチレバー型プローブカード等を用いて、上記のようなオフセットの設定を行うようにしてもよい。
【００８８】
尚、上記検査装置１００での同期計測時やオフセット設定時におけるカンチレバー１０２等のプローブ走査の際には、被検査体１表面の形状や模様を基準に用いて、走査位置の座標を補正することが好ましい。検査装置１００は、ＳＰＭとしての基本的構成要素を含んでおり、被検査体１表面の画像情報を取得することもできる。このような画像情報を用い、その中の所定の形状や模様を基準に、カンチレバー１０２等のプローブの位置座標を補正することができる。プローブを、その位置座標を適正に補正して走査することで、より精度の高いメモリ１１１の記憶情報（３次元配列メモリの記憶情報）を取得することが可能になり、その結果、被検査体１内部の、より精密な３次元画像を取得することが可能になる。
【００８９】
以下、上記検査装置１００を用いた被検査体１の検査の一実施例について説明する。
図１１は検査フローの一例を示す図である。
まず、検査に先立ち、検査条件を設定する。ここで、検査条件とは、例えば、カンチレバー１０２等のプローブの走査速度、被検査体１の計測範囲及びその画素数である。検査条件としてこのような走査速度、計測範囲及び画素数を設定することで、１画素あたりの処理時間、即ち、プローブの１画素の滞在時間が決まる。更に、この滞在時間が決まることで、関数発生器１０６から発生させるパルス信号のパルス幅、遅延量（遅延時間）幅、遅延ステップ数、画素内の繰り返し回数（パルス信号の周波数）等が決まってくる。また、検査条件として、後述する、被検査体１から得られる反射信号の信号強度の閾値も、併せて設定する。
【００９０】
次いで、初期遅延量（オフセット）を設定する。例えば、上記のように、プローブで被検査体１内部からの反射信号を検出し、反射信号が同期計測されるまで光学遅延装置１０８の光路長を変化させる等して、オフセットを設定する。
【００９１】
このようにして各種条件及びオフセットを設定した後、検査装置１００は、それらの設定値に基づき、光学遅延装置１０８での遅延量τiの設定を行う（ステップＳ１）。更に、検査装置１００は、被検査体１上における計測位置の座標（ｘj，ｙk）の設定を行う（ステップＳ２）。プローブは、その計測位置の座標（ｘj，ｙk）に走査される。
【００９２】
そして、検査装置１００は、ある座標（ｘj，ｙk）、ある遅延量τiの下で、被検査体１内部からの反射信号を検出し、その信号強度を同期計測する（ステップＳ３）。即ち、検査装置１００は、関数発生器１０６から所定のパルス信号を発生し、超音波発信機１０１から超音波を発信し、被検査体１内部からの反射信号を、プローブを用いて検出する。また、検査装置１００は、当該パルス信号を用い、光源１０７、光学遅延装置１０８及び光センサ１０９によって参照信号を生成する。検査装置１００は、生成した参照信号に基づき、検出された反射信号の信号強度を、同期計測器１１０によって同期計測する。
【００９３】
検査装置１００は、同期計測器１１０で同期計測された、反射信号の信号強度が、予め設定された閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。同期計測された反射信号の信号強度が閾値以上であるか否かを判定することによって、反射信号とノイズ信号とを弁別する。閾値は、例えば、取得する被検査体１内部の３次元画像の画質に影響を及ぼすＳ／Ｎ比に基づいて設定したり、或いは経験的に求められた絶対値に設定したりすることができる。
【００９４】
検査装置１００は、同期計測された反射信号の信号強度が閾値以上であると判定した場合には、その信号強度或いはそれを点数化した値をメモリ１１１に記憶する（ステップＳ５）。検査装置１００は、反射信号の信号強度或いはそれを点数化した値を、メモリ１１１が有する３次元配列メモリの、対応する座標（ｘj，ｙk）及び遅延量τiのデータ記憶領域１１１ａに記憶する。記憶後、検査装置１００は、続くステップＳ６の処理に進む。また、検査装置１００は、同期計測された反射信号の信号強度が閾値未満であると判定した場合にも、続くステップＳ６の処理に進む。
【００９５】
検査装置１００は、計測位置の座標（ｘj，ｙk）をｘ方向に変更するか否か、即ち、設定されている計測範囲に基づき、ｘ方向に計測を行うべき画素が残っているか否かを判定する（ステップＳ６）。検査装置１００は、計測位置の座標（ｘj，ｙk）をｘ方向に変更すると判定した場合には、計測位置のｘ座標（現在のｘj）を変更し（ｊ＝ｊ＋１）、ステップＳ２〜Ｓ５の処理を行う。検査装置１００は、このような処理を、あるｙ座標（現在のｙk）のｘ方向に並ぶ、計測範囲内の全ての画素について繰り返す。
【００９６】
検査装置１００は、計測位置の座標（ｘj，ｙk）をｘ方向に変更しないと判定した場合、即ち、ｘ方向に計測を行うべき画素が残っていない（計測範囲の終端の画素）と判定した場合には（ステップＳ６）、続くステップＳ７の処理に進む。
【００９７】
検査装置１００は、計測位置の座標（ｘj，ｙk）をｙ方向に変更するか否か、即ち、設定されている計測範囲に基づき、ｙ方向に計測を行うべき画素が残っているが否かを判定する（ステップＳ７）。検査装置１００は、計測位置の座標（ｘj，ｙk）をｙ方向に変更すると判定した場合には、計測位置のｙ座標（現在のｙk）を変更し（ｋ＝ｋ＋１）、ステップＳ２〜Ｓ６の処理を行う。
【００９８】
検査装置１００は、以上のようなステップＳ１〜Ｓ７の処理を実行し、計測範囲の全画素について、遅延量τiの下での同期計測を行い、それらの同期計測の結果をそれぞれメモリ１１１の所定データ記憶領域１１１ａに記憶する。
【００９９】
その後、検査装置１００は、遅延量τiを変更するか否かを判定する（ステップＳ８）。検査装置１００は、遅延量τiを変更すると判定した場合には、予め設定した所定幅及びオフセットに基づいて遅延量τiを変更し（ｉ＝ｉ＋１）、ステップＳ１〜Ｓ７の処理を行う。これにより、検査装置１００は、計測範囲の全画素について、変更後の遅延量τiの下で上記同様の同期計測を行い、それらの同期計測の結果をそれぞれメモリ１１１の所定データ記憶領域１１１ａに記憶する。
【０１００】
検査装置１００は、遅延量τiを変更しない、即ち、計測範囲について、設定された全ての遅延量τiの下での同期計測が終了したと判定した場合には（ステップＳ８）、メモリ１１１が有する３次元配列メモリの記憶情報を、モニタ１１２に表示する（ステップＳ９）。尚、３次元配列メモリの記憶情報から更に空間分解能の向上を図るために、開口合成処理を行ったうえで、その開口合成処理後の情報をモニタ１１２に表示するようにしてもよい。
【０１０１】
以上のような処理を行うことで、被検査体１の内部構造の３次元画像を、被検査体１を破壊することなく、迅速に取得することができる。
尚、図１１の例では、計測位置の座標（ｘj，ｙk）をｘ方向で変更する際、一方向にだけ変更していく場合、即ち、一方向に走査しているプローブを用いて反射信号を検出してその同期計測を行う場合を示した。このほか、計測位置の座標（ｘj，ｙk）をｘ方向で変更する際、一方向に変更していって同期計測を行い、終端の計測位置座標（ｘj，ｙk）まで同期計測を行った後、今度は計測位置座標（ｘj，ｙk）を逆方向に変更していって同期計測を行うようにしてもよい。即ち、プローブを被検査体１上のあるｘ座標のラインを往復して走査させ、その間、そのライン上の各計測位置の座標（ｘj，ｙk）で検出される反射信号の信号強度の同期計測を行うようにしてもよい。
【０１０２】
この場合、メモリ１１１が有する３次元配列メモリには、例えば、プローブ往復の間に同期計測された反射信号の信号強度或いはそれに応じた点数を、該当するデータ記憶領域１１１ａに積算して記憶することができる。これにより、各データ記憶領域１１１ａに記憶されている値の大小を明確にし、精度の良い３次元画像を取得することが可能になる。
【０１０３】
また、プローブを一方向に走査して同期計測された反射信号の信号強度或いはその点数を記憶する３次元配列メモリと、プローブを逆方向に走査して同期計測された反射信号の信号強度或いはその点数を記憶する３次元配列メモリとを、それぞれ別々に設けてもよい。プローブに上記のようなカンチレバー１０２を用いた場合、被検査体１の表面形状により、カンチレバー１０２の走査方向によって反射信号の検出のされ方が異なってくることがある。そのため、３次元配列メモリを別々に設けておくことで、そのような走査方向による反射信号の違いを認識したり、また、双方の３次元配列メモリを基に得られる画像から被検査体１の内部構造の解析を行ったりすることも可能になる。
【０１０４】
以上説明したように、上記のような検査装置１００及びそれを用いた検査方法によれば、例えばサブミクロン以下といった微小な被検査体１であっても、その内部を伝播した超音波信号を、高い時間分解能で精度良く計測することができる。このような計測を、プローブを走査しながらリアルタイムに行っていくことができる（高速モニタリング）。そのため、被検査体１の内部構造の３次元画像を、精度良く、高速に、取得することが可能になる。その結果、被検査体１の内部構造を、非破壊で、適正且つ高速に、検査することが可能になる。
【０１０５】
検査装置１００は、ＳＰＭとして利用することができるため、上記のような被検査体１の内部構造のほか、被検査体１の主に表面領域における密度や粘弾性等の物性分布を検査することも可能である。
【０１０６】
プローブにフェーズドアレイを用いた検査では、そのプローブ内に配列された振動子のサイズと個数によって空間分解能がほぼ決まってしまい、その適用範囲が限定される場合がある。これに対し、上記の検査装置１００では、カンチレバー１０２等のプローブの走査範囲と分割画素数を変更することで空間分解能を変更することができ、その汎用性を高めることができる。
【０１０７】
上記の検査装置１００は、その構成上、比較的容易に小型化が行え、持ち運びを可能にし、室内外を問わず、様々な被検査体１に適用することが可能である。例えば、機体や配管等の湾曲した被検査体、動作中で搬出困難な被検査体にも、適用することができる。更に、複数の検査対象が空間的に分散している被検査体等にも、適用することができる。また、上記の検査装置１００のように、超音波信号の発信と受信が被検査体の一方の側で行えることも利点の１つとなる。例えば、配管の内部欠陥を検査する場合、透過法的な検査手法では検査体を挟み込む治具が必要になるが、反射法を用いる上記の検査装置１００では、そのような冶具が不要であり、より簡便な構成で内部欠陥を検査することができる。
【０１０８】
尚、以上説明した検査装置１００では、カンチレバー１０２等のプローブを被検査体１上で走査するようにしたが、プローブ及び超音波発信機１０１の位置を固定し、被検査体１を走査することによって、所定計測範囲の同期計測を行うようにしてもよい。また、プローブ及び被検査体１の位置を固定し、超音波発信機１０１を走査することによって、所定計測範囲の同期計測を行うようにしてもよい。更にまた、これらの走査手法で取得された同期計測値の情報を全てメモリ１１１に記憶し、そのメモリ１１１の記憶情報を用いて、被検査体１の内部構造の３次元画像を取得することもできる。この場合には、被検査体１の内部構造を反映したメモリ１１１の記憶情報量を増加させることができ、精密な３次元画像を取得することが可能になる。
【０１０９】
また、検査装置１００のプローブには、カンチレバー型プローブカードを用いることもできる。これにより、より効率的に同期計測を行うことが可能になる。
また、以上の説明では、関数発生器１０６からのパルス信号に基づき、光源１０７からパルス光を発生させ、そのパルス光を用いて、同期計測のための参照信号を生成する場合を例示した。このほか、例えば、連続光を発生する光源を用い、光チョッパを用いた遮光によってパルス光を生成し、そのパルス光を光学遅延装置１０８、更に光センサ１０９に入力して、参照信号を生成することも可能である。
【０１１０】
以上述べた検査装置１００が有する処理機能は、コンピュータを用いて実現することができる。
図１２はコンピュータを用いた検査装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【０１１１】
コンピュータを用いた検査装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１によって装置全体が制御される。ＣＰＵ３０１には、バス３０８を介してＲＡＭ（Random Access Memory）３０２と複数の周辺機器が接続されている。
【０１１２】
ＲＡＭ３０２は、検査装置１００の主記憶装置として使用される。ＲＡＭ３０２には、ＣＰＵ３０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ３０２には、ＣＰＵ３０１による処理に必要な各種データが格納される。
【０１１３】
バス３０８に接続されている周辺機器としては、ハードディスクドライブ（Hard Disk Drive；ＨＤＤ）３０３、グラフィック処理装置３０４、入力インタフェース３０５、光学ドライブ装置３０６、及び通信インタフェース３０７がある。
【０１１４】
ＨＤＤ３０３は、内蔵したディスクに対して、磁気的にデータの書き込み及び読み出しを行う。ＨＤＤ３０３は、検査装置１００の二次記憶装置として使用される。ＨＤＤ３０３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、及び各種データが格納される。尚、二次記憶装置としては、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置を使用することもできる。
【０１１５】
グラフィック処理装置３０４には、モニタ４０１（１１２）が接続されている。グラフィック処理装置３０４は、ＣＰＵ３０１からの命令に従って、画像をモニタ４０１の画面に表示させる。モニタ４０１としては、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）を用いた表示装置や液晶表示装置等がある。
【０１１６】
入力インタフェース３０５には、例えば、キーボード４０２、マウス４０３が接続されている。入力インタフェース３０５は、キーボード４０２やマウス４０３から送られてくる信号をＣＰＵ３０１に送信する。
【０１１７】
光学ドライブ装置３０６は、レーザ光等を利用して、光ディスク４０４に記録されたデータの読み取りを行う。光ディスク４０４には、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等がある。
【０１１８】
通信インタフェース３０７は、ネットワーク４００に接続されている。通信インタフェース３０７は、ネットワーク４００を介して、他のコンピュータ又は通信機器との間でデータの送受信を行う。
【０１１９】
以上のようなハードウェア構成によって、検査装置１００の処理機能を実現することができる。
また、検査装置１００が有する機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムを検査装置１００のコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体（磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等）に記録しておくことができる。
【０１２０】
プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。
【０１２１】
プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラム若しくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。尚、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、ネットワークを介して接続されたサーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。
【０１２２】
また、上記の処理機能の少なくとも一部を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）等の電子回路で実現することもできる。
【０１２３】
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）  信号に応じて超音波を被検査体に発信する発信部と、
前記超音波が発信された前記被検査体の内部からの反射信号を、プローブを用いて検出する受信部と、
前記信号を遅延させた参照信号を生成する遅延部と、
前記参照信号に基づき、前記反射信号の信号強度を同期計測する計測部と、
を含むことを特徴とする検査装置。
【０１２４】
（付記２）  前記被検査体、又は前記被検査体上で前記プローブを走査する制御部を更に含み、
前記制御部によって前記被検査体又は前記プローブを所定範囲で走査する間、前記発信部による前記超音波の発信、前記受信部による前記反射信号の検出、及び前記計測部による前記反射信号の信号強度の同期計測を繰り返し、
前記制御部による前記被検査体又は前記プローブの前記所定範囲の走査完了後、前記遅延部によって前記参照信号の遅延量を変化させることを特徴とする付記１に記載の検査装置。
【０１２５】
（付記３）  前記遅延部は、前記信号に応じて発光する光源を含み、該光源からの光を用いて前記参照信号を生成することを特徴とする付記１又は２に記載の検査装置。
（付記４）  前記計測部で同期計測された前記反射信号の信号強度が閾値以上の場合に、前記反射信号の信号強度を、前記反射信号が検出された前記被検査体上の座標及び前記参照信号の遅延量と関連付けて記憶する記憶部を更に含むことを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の検査装置。
【０１２６】
（付記５）  前記記憶部は、前記被検査体上の座標及び前記参照信号の遅延量に対応する３次元配列メモリを含み、
前記３次元配列メモリの、前記反射信号が検出された前記被検査体上の座標及び前記参照信号の遅延量に対応するメモリ領域に、前記反射信号の信号強度を記憶することを特徴とする付記４に記載の検査装置。
【０１２７】
（付記６）  前記反射信号は、前記プローブに接続されるファイバー又はファイバー製の前記プローブを介して前記計測部に伝送されることを特徴とする付記１乃至５のいずれかに記載の検査装置。
【０１２８】
（付記７）  前記発信部は、前記超音波を複数回発信し、
前記計測部は、複数回の前記超音波による各々の前記反射信号の信号強度を前記参照信号に基づいて同期計測することを特徴とする付記１乃至６のいずれかに記載の検査装置。
【０１２９】
（付記８）  信号に応じて超音波を被検査体に発信する工程と、
前記超音波が発信された前記被検査体の内部からの反射信号を、プローブを用いて検出する工程と、
前記信号を遅延させた参照信号を生成する工程と、
前記参照信号に基づき、前記反射信号の信号強度を同期計測する工程と、
を含むことを特徴とする検査方法。
【０１３０】
（付記９）  前記被検査体、又は前記被検査体上で前記プローブを走査する工程を更に含み、
前記被検査体又は前記プローブを所定範囲で走査する間、前記超音波の発信、前記反射信号の検出、及び前記反射信号の信号強度の同期計測を繰り返し、
前記被検査体又は前記プローブの前記所定範囲の走査完了後、前記参照信号の遅延量を変化させることを特徴とする付記８に記載の検査方法。
【０１３１】
（付記１０）  前記信号に応じて発光する光源からの光を用いて前記参照信号を生成することを特徴とする付記８又は９に記載の検査方法。
（付記１１）  同期計測された前記反射信号の信号強度が閾値以上の場合に、前記反射信号の信号強度を、前記反射信号が検出された前記被検査体上の座標及び前記参照信号の遅延量と関連付けて記憶部に記憶する工程を更に含むことを特徴とする付記８乃至１０のいずれかに記載の検査方法。
【０１３２】
（付記１２）  前記記憶部は、前記被検査体上の座標及び前記参照信号の遅延量に対応する３次元配列メモリを含み、
前記３次元配列メモリの、前記反射信号が検出された前記被検査体上の座標及び前記参照信号の遅延量に対応するメモリ領域に、前記反射信号の信号強度を記憶することを特徴とする付記１１に記載の検査方法。
【０１３３】
（付記１３）  前記反射信号は、前記プローブに接続されるファイバー又はファイバー製の前記プローブを介して伝送され、同期計測されることを特徴とする付記８乃至１２のいずれかに記載の検査方法。
【０１３４】
（付記１４）  前記超音波を複数回発信し、
複数回の前記超音波による各々の前記反射信号の信号強度を前記参照信号に基づいて同期計測することを特徴とする付記８乃至１３のいずれかに記載の検査方法。
【符号の説明】
【０１３５】
１  被検査体
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ  反射体
１０，１００  検査装置
１１  発信部
１２  受信部
１３  遅延部
１４  計測部
１０１  超音波発信機
１０２  カンチレバー
１０２ａ  探針
１０３  位置制御部
１０４  レーザ照射器
１０５，１０９，２３４  光センサ
１０６  関数発生器
１０７，２３３  光源
１０８  光学遅延装置
１０８ａ  第１リフレクタ
１０８ｂ  第２リフレクタ
１０８ａ１，１０８ａ２，１０８ｂ１，１０８ｂ２  反射面
１１０  同期計測器
１１１  メモリ
１１１ａ  データ記憶領域
１１２，４０１  モニタ
２００，２１０  検出部
２１１  ガラスプローブ
２１２  プローブ部
２１３  ファイバー部
２１４  センサ部
２２０  圧電素子
２３１  ＦＢＧセンサ
２３２  光サーキュレータ
３０１  ＣＰＵ
３０２  ＲＡＭ
３０３  ＨＤＤ
３０４  グラフィック処理装置
３０５  入力インタフェース
３０６  光学ドライブ装置
３０７  通信インタフェース
３０８  バス
４００  ネットワーク
４０２  キーボード
４０３  マウス
４０４  光ディスク
【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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【図１２】
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