JPH0136585B2 - - Google Patents
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- JPH0136585B2 JPH0136585B2 JP56138808A JP13880881A JPH0136585B2 JP H0136585 B2 JPH0136585 B2 JP H0136585B2 JP 56138808 A JP56138808 A JP 56138808A JP 13880881 A JP13880881 A JP 13880881A JP H0136585 B2 JPH0136585 B2 JP H0136585B2
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- ultrasonic
- acoustic lens
- ultrasonic acoustic
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超音波顕微鏡において、超音波音響
レンズが試料に合焦した場合の当該試料からの反
射波の検波信号は、合焦しない場合の検波信号に
比べて一番大きな値を示し、しかもその場合の超
音波音響レンズと試料間の距離は、超音波音響レ
ンズの構成によつて定まることに着目し、超音波
音響レンズから試料に超音波を投射した時点を基
準とした超音波音響レンズの構成等によつて定ま
るタイミングによつて、合焦により得られる検波
信号（合焦検波信号）をサンプル・ホールドして
検出し、これを所定のしきい値と比較して合焦、
非合焦を判定するようにした超音波顕微鏡の自動
焦点調節装置に関するものである。
レンズが試料に合焦した場合の当該試料からの反
射波の検波信号は、合焦しない場合の検波信号に
比べて一番大きな値を示し、しかもその場合の超
音波音響レンズと試料間の距離は、超音波音響レ
ンズの構成によつて定まることに着目し、超音波
音響レンズから試料に超音波を投射した時点を基
準とした超音波音響レンズの構成等によつて定ま
るタイミングによつて、合焦により得られる検波
信号（合焦検波信号）をサンプル・ホールドして
検出し、これを所定のしきい値と比較して合焦、
非合焦を判定するようにした超音波顕微鏡の自動
焦点調節装置に関するものである。
超音波顕微鏡は、従来種々の構成のものが提案
されている。その構成の一例を第１図に示す。図
示の超音波顕微鏡においては、高周波パルス発生
器１で超高周波数のバースト波電気信号を発振さ
せてサーキユレータ２を介して圧電トランスジユ
ーサ３に供給し、ここで電気信号から超音波に変
換して超音波音響レンズ４および液体５を介して
走査制御装置６によりＸおよびＹ方向に２次元的
に移動する試料台７上に載置された試料８上にス
ポツト状に投射している。また、試料８からの反
射波は超音波音響レンズ４で集音し、圧電トラン
スジユーサ３により電気信号に変換してサーキユ
レータ２を介して信号処理回路９に供給し、ここ
で不要な信号を除去すると共に必要な反射波に対
応する信号のみを増幅、検波して反射波の強度に
応じた検波信号を得、この検波信号を輝度信号と
してスキヤンコンバータ１０により走査制御装置
６による試料台７の走査と同期させて超音波像を
陰極管１１上に表示させるようにしている。な
お、音響レンズ４は試料台７に対して垂直なＺ方
向に変位可能になつている。
されている。その構成の一例を第１図に示す。図
示の超音波顕微鏡においては、高周波パルス発生
器１で超高周波数のバースト波電気信号を発振さ
せてサーキユレータ２を介して圧電トランスジユ
ーサ３に供給し、ここで電気信号から超音波に変
換して超音波音響レンズ４および液体５を介して
走査制御装置６によりＸおよびＹ方向に２次元的
に移動する試料台７上に載置された試料８上にス
ポツト状に投射している。また、試料８からの反
射波は超音波音響レンズ４で集音し、圧電トラン
スジユーサ３により電気信号に変換してサーキユ
レータ２を介して信号処理回路９に供給し、ここ
で不要な信号を除去すると共に必要な反射波に対
応する信号のみを増幅、検波して反射波の強度に
応じた検波信号を得、この検波信号を輝度信号と
してスキヤンコンバータ１０により走査制御装置
６による試料台７の走査と同期させて超音波像を
陰極管１１上に表示させるようにしている。な
お、音響レンズ４は試料台７に対して垂直なＺ方
向に変位可能になつている。
上述したような超音波顕微鏡において、超音波
音響レンズ４をＺ方向に変位させて試料８から十
分離れた位置から近づけていくと、信号処理回路
９からは第２図に示すような第１、第２および第
３の順次の極大値，およびを有するいわゆ
るV(Z)カーブと呼ばれる検波信号の強度分布が得
られそれらの検波信号が得られる距離Ｚは、使用
する超音波の周波数、音響レンズ４の構造、液体
５の種類等によつて定まるものである。第２図に
おいて、V(Z)が最大となる第２の極大値の点ｆ
は超音波音響レンズ４が試料８に対して合焦状態
にあるときに得られ、この点ｆの前後の点ｄおよ
びｈにおいて現われる第１および第３の極大値
およびは試料８における表面波と反射波との干
渉などにより生じる。
音響レンズ４をＺ方向に変位させて試料８から十
分離れた位置から近づけていくと、信号処理回路
９からは第２図に示すような第１、第２および第
３の順次の極大値，およびを有するいわゆ
るV(Z)カーブと呼ばれる検波信号の強度分布が得
られそれらの検波信号が得られる距離Ｚは、使用
する超音波の周波数、音響レンズ４の構造、液体
５の種類等によつて定まるものである。第２図に
おいて、V(Z)が最大となる第２の極大値の点ｆ
は超音波音響レンズ４が試料８に対して合焦状態
にあるときに得られ、この点ｆの前後の点ｄおよ
びｈにおいて現われる第１および第３の極大値
およびは試料８における表面波と反射波との干
渉などにより生じる。
そこで、従来では信号処理回路９の出力をオシ
ロスコープ等の測定器でモニターし、これを目視
により観察しながら超音波音響レンズ４を手動に
よりＺ方向に変位させて検波信号レベルが最大と
なる位置（第２図の点ｆ）を探し、この位置に音
響レンズ４を合わせることにより、超音波音響レ
ンズ４の試料８に対する焦点調節を行なつてい
た。
ロスコープ等の測定器でモニターし、これを目視
により観察しながら超音波音響レンズ４を手動に
よりＺ方向に変位させて検波信号レベルが最大と
なる位置（第２図の点ｆ）を探し、この位置に音
響レンズ４を合わせることにより、超音波音響レ
ンズ４の試料８に対する焦点調節を行なつてい
た。
しかし、このような手動による焦点調節におい
ては、操作者が反射波検波信号のレベルを観察し
ながら、たとえば第２図の点ｄ，ｆおよびｈの第
１〜第３の極大値〜を憶え、これらを比較し
ながら最大反射波点（焦点位置）ｆを探す必要が
あるため、調節が極めて困難であると共に時間が
かかる。これは超音波の周波数を高くすればする
程、液体５中での超音波の減衰が大きくなり、こ
れを押えるために超音波音響レンズ４と試料８と
の間の距離を更に短くする必要があるため、距離
の微小変化から最大反射点を探すのが更に困難と
なる。また、操作者はモニターを見ながら超音波
音響レンズ４を操作するため、超音波音響レンズ
４と試料８とが接触して両者が毀損する恐れがあ
る。更に、焦点調節が極めて困難であるために、
多数の試料を観察する場合に像のコントラストに
差異が生じ、試料間の比較が極めて難しくなる不
具合がある。
ては、操作者が反射波検波信号のレベルを観察し
ながら、たとえば第２図の点ｄ，ｆおよびｈの第
１〜第３の極大値〜を憶え、これらを比較し
ながら最大反射波点（焦点位置）ｆを探す必要が
あるため、調節が極めて困難であると共に時間が
かかる。これは超音波の周波数を高くすればする
程、液体５中での超音波の減衰が大きくなり、こ
れを押えるために超音波音響レンズ４と試料８と
の間の距離を更に短くする必要があるため、距離
の微小変化から最大反射点を探すのが更に困難と
なる。また、操作者はモニターを見ながら超音波
音響レンズ４を操作するため、超音波音響レンズ
４と試料８とが接触して両者が毀損する恐れがあ
る。更に、焦点調節が極めて困難であるために、
多数の試料を観察する場合に像のコントラストに
差異が生じ、試料間の比較が極めて難しくなる不
具合がある。
本発明の目的は、上述の種々の不具合を解消す
るために、焦点調節を自動的に行なう自動焦点調
節装置を提供しようとするものである。
るために、焦点調節を自動的に行なう自動焦点調
節装置を提供しようとするものである。
すなわち、本発明の超音波顕微鏡の自動焦点調
節装置は、超音波音響レンズと試料の超音波投射
方向における相対位置を変位させて焦点を調節す
るように構成した焦点調節機構を有する超音波顕
微鏡において、前記超音波音響レンズから投射さ
れた超音波の試料からの反射波を受信して得た検
波信号中から、前記超音波音響レンズの構成等に
よつて定まる所定のタイミングでサンプリングし
てホールドするように構成したサンプル・ホール
ド手段と、そのサンプル・ホールド手段からの出
力電圧を所定のしきい値と比較して停止パルス信
号を得るように構成した比較手段とを具え、その
停止パルス信号によつて前記焦点調節機構の動作
を停止させるよう構成したことを特徴とするもの
である。
節装置は、超音波音響レンズと試料の超音波投射
方向における相対位置を変位させて焦点を調節す
るように構成した焦点調節機構を有する超音波顕
微鏡において、前記超音波音響レンズから投射さ
れた超音波の試料からの反射波を受信して得た検
波信号中から、前記超音波音響レンズの構成等に
よつて定まる所定のタイミングでサンプリングし
てホールドするように構成したサンプル・ホール
ド手段と、そのサンプル・ホールド手段からの出
力電圧を所定のしきい値と比較して停止パルス信
号を得るように構成した比較手段とを具え、その
停止パルス信号によつて前記焦点調節機構の動作
を停止させるよう構成したことを特徴とするもの
である。
また、本発明は、超音波音響レンズと試料の超
音波投射方向における相対位置を変位させて焦点
を調節するように構成した焦点調節機構を有する
超音波顕微鏡において、前記超音波音響レンズか
ら投射された超音波の試料からの反射波を受信し
て得た検波信号を、前記超音波音響レンズの構成
等によつて定まる所定のタイミングと、その近傍
のタイミングの二つの時点においてサンプリング
して得た二値を各別にホールドするサンプル・ホ
ールド手段と、これらの二値を比較し前記所定の
タイミングによるサンプル・ホールド値がその近
傍のタイミングによるサンプル・ホールド値より
も大きいときに出力を発する比較器、前記二値の
うちの一つと所定のしきい値を比較する比較器お
よびそれら両比較器からの出力のAND出力を停
止パルス信号として取り出すためのAND回路を
有する比較手段とを具えることを特徴とするもの
である。
音波投射方向における相対位置を変位させて焦点
を調節するように構成した焦点調節機構を有する
超音波顕微鏡において、前記超音波音響レンズか
ら投射された超音波の試料からの反射波を受信し
て得た検波信号を、前記超音波音響レンズの構成
等によつて定まる所定のタイミングと、その近傍
のタイミングの二つの時点においてサンプリング
して得た二値を各別にホールドするサンプル・ホ
ールド手段と、これらの二値を比較し前記所定の
タイミングによるサンプル・ホールド値がその近
傍のタイミングによるサンプル・ホールド値より
も大きいときに出力を発する比較器、前記二値の
うちの一つと所定のしきい値を比較する比較器お
よびそれら両比較器からの出力のAND出力を停
止パルス信号として取り出すためのAND回路を
有する比較手段とを具えることを特徴とするもの
である。
以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第３図は、本発明の実施例の一例の構成を第１
図に示した従来構成の超音波顕微鏡に適用した場
合について、ブロツク線図で示したものである。
また第１図の部分と同一部分は、同一符号を付し
て示したが、これらの各部については、さきに説
明したのでここでは説明を省略する。
図に示した従来構成の超音波顕微鏡に適用した場
合について、ブロツク線図で示したものである。
また第１図の部分と同一部分は、同一符号を付し
て示したが、これらの各部については、さきに説
明したのでここでは説明を省略する。
同図において、１２は超音波音響レンズ４をＺ
方向に間欠的に変位させるための駆動装置を含む
Ｚ方向駆動機構、すなわち焦点調節機構である。
１３はそのＺ方向駆動機構１２を制御するための
Ｚ方向駆動制御装置であつて、停止パルス信号が
供給されたとき、前記Ｚ方向駆動機構１２の動作
を停止させるよう構成してある。また、１４は高
周波パルス発生器１を発停制御するための制御パ
ルス発生器、１５は信号処理回路９から得られた
反射波検波信号を制御パルス発生器１４からのパ
ルス信号によりサンプリングしてホールドするよ
うに構成したサンプル・ホールド器であつて、そ
のパルス信号を超音波音響レンズ４の構成等によ
つて定まるタイミングをもつた合焦時の検波信号
のタイミングに一致させるために必要な時間だけ
遅延パルス発生器１６により遅延させてサンプ
ル・ホールド器にサンプリングパルスとして加え
ている。
方向に間欠的に変位させるための駆動装置を含む
Ｚ方向駆動機構、すなわち焦点調節機構である。
１３はそのＺ方向駆動機構１２を制御するための
Ｚ方向駆動制御装置であつて、停止パルス信号が
供給されたとき、前記Ｚ方向駆動機構１２の動作
を停止させるよう構成してある。また、１４は高
周波パルス発生器１を発停制御するための制御パ
ルス発生器、１５は信号処理回路９から得られた
反射波検波信号を制御パルス発生器１４からのパ
ルス信号によりサンプリングしてホールドするよ
うに構成したサンプル・ホールド器であつて、そ
のパルス信号を超音波音響レンズ４の構成等によ
つて定まるタイミングをもつた合焦時の検波信号
のタイミングに一致させるために必要な時間だけ
遅延パルス発生器１６により遅延させてサンプ
ル・ホールド器にサンプリングパルスとして加え
ている。
すなわち、制御パルス発生器１４からのパルス
出力を二分し、その一方により高周波パルス発生
器を駆動して高周波パルス信号発生させ、これに
より圧電トランスジユーサ３を駆動することによ
り得られた第２図の如き試料８からの反射波の検
波信号を信号処理回路９から得るとともに、その
二分した他方のパルス信号を遅延パルス発生器１
６により遅延させることによつて、第２図に示し
た第２の極大値に相当する合焦時の検波信号の
タイミングに一致するタイミングをもつたパルス
信号とし、このパルス信号により前記信号処理回
路９からの検波信号をサンプリングし、ホールド
しているので、超音波音響レンズ４と試料８のＺ
方向の距離が変化するように、その超音波音響レ
ンズ４をたとえば試料８と遠く離れた位置から試
料８に近づけるように変位させた場合、サンプ
ル・ホールド器１５によつてサンプル・ホールド
される検波信号の出力電圧が最大値を示したとき
の超音波音響レンズ４の位置が、丁度合焦位置に
相当することとなる。１７はサンプル・ホールド
器１５からの出力電圧をノイズ等の信号から分離
するための比較器であつて、サンプル・ホールド
器１５でとらえた電圧Vfとしきい値基準電圧設
定器１８の電圧Vrを比較し、Vf＞Vrとなつたと
き出力するよう構成してある。
出力を二分し、その一方により高周波パルス発生
器を駆動して高周波パルス信号発生させ、これに
より圧電トランスジユーサ３を駆動することによ
り得られた第２図の如き試料８からの反射波の検
波信号を信号処理回路９から得るとともに、その
二分した他方のパルス信号を遅延パルス発生器１
６により遅延させることによつて、第２図に示し
た第２の極大値に相当する合焦時の検波信号の
タイミングに一致するタイミングをもつたパルス
信号とし、このパルス信号により前記信号処理回
路９からの検波信号をサンプリングし、ホールド
しているので、超音波音響レンズ４と試料８のＺ
方向の距離が変化するように、その超音波音響レ
ンズ４をたとえば試料８と遠く離れた位置から試
料８に近づけるように変位させた場合、サンプ
ル・ホールド器１５によつてサンプル・ホールド
される検波信号の出力電圧が最大値を示したとき
の超音波音響レンズ４の位置が、丁度合焦位置に
相当することとなる。１７はサンプル・ホールド
器１５からの出力電圧をノイズ等の信号から分離
するための比較器であつて、サンプル・ホールド
器１５でとらえた電圧Vfとしきい値基準電圧設
定器１８の電圧Vrを比較し、Vf＞Vrとなつたと
き出力するよう構成してある。
従つて、第２図に示したV(Z)カーブにおいて、
合焦時検波信号である第２の極大値のみがしき
い値を越えるように、しきい値基準電圧設定器１
８の電圧Vrを設定すれば、超音波音響レンズの
Ｚ方向の位置が、合焦点に達した時点で、比較器
１７からパルス信号が発生する。この実施例にお
いては、そのパルス信号を停止パルス信号として
前記Ｚ方向駆動制御装置１３に供給している。
合焦時検波信号である第２の極大値のみがしき
い値を越えるように、しきい値基準電圧設定器１
８の電圧Vrを設定すれば、超音波音響レンズの
Ｚ方向の位置が、合焦点に達した時点で、比較器
１７からパルス信号が発生する。この実施例にお
いては、そのパルス信号を停止パルス信号として
前記Ｚ方向駆動制御装置１３に供給している。
そのＺ方向駆動制御装置１３は、さきに説明し
たように、停止パルスによつて前記Ｚ方向駆動機
構１２を停止させるよう制御する構成となつてい
るので、そのＺ方向駆動機構１２により駆動する
超音波音響レンズは、前記比較器１７から停止パ
ルスが発生した時点、すなわち合焦時の検波信号
が得られた合焦位置で停止する。
たように、停止パルスによつて前記Ｚ方向駆動機
構１２を停止させるよう制御する構成となつてい
るので、そのＺ方向駆動機構１２により駆動する
超音波音響レンズは、前記比較器１７から停止パ
ルスが発生した時点、すなわち合焦時の検波信号
が得られた合焦位置で停止する。
上述の本発明の実施例の構成における動作を、
第４図に示すタイミングチヤートを参照して、さ
らに詳細に説明する。
第４図に示すタイミングチヤートを参照して、さ
らに詳細に説明する。
Ｚ方向駆動制御装置１３によりＺ方向駆動機構
１２を動作させ、超音波音響レンズ４と試料８の
Ｚ方向の距離を近づけ、もしくは遠ざけるように
駆動させる。一方、圧電トランスジユーサを駆動
するための、繰り返しの高周波パルスを高周波パ
ルス発生器１から発生させ、その発生の制御を制
御パルス発生器１４からのパルス信号によつて行
なう。第４図に高周波パルス発生器１から発生さ
せた波を入射波Ｐとして、そのタイミングをt1の
ところにとれば、その波は圧電トランスジユーサ
３により超音波に変換され、超音波音響レンズ４
を通り、液体５を介して試料８の表面に当つて、
その反射波が逆経路を通り、信号処理回路９から
出力検波信号として取り出される。超音波音響レ
ンズ４の焦点に試料８の面があるときは、さきに
説明したように最も大きい反射があり、そのとき
の反射波をRfとし、入射波Ｐからの遅れ時間をtf
とする。超音波音響レンズ４の焦点を試料８の面
から少し超音波音響レンズ４と試料８が離れてい
るときの反射波をR1、近いときの反射波をR2と
すると、それらのタイミング関係は第４図に示し
たようになる。そこで、信号処理回路９からの反
射波検波信号中、最も大きい反射波Rfに相当す
る反射波検波信号を取り出すため、制御パルス発
生器１４からのパルス信号を遅延パルス発生器１
６によりtfだけ遅延させてt2のタイミングをもつ
た遅延パルス信号とし、この遅延パルス信号によ
り前記反射波検波信号をサンプル・ホールド回路
１５によつてサンプリングし、そのときの電圧値
をホールドして比較器１７に供給する。
１２を動作させ、超音波音響レンズ４と試料８の
Ｚ方向の距離を近づけ、もしくは遠ざけるように
駆動させる。一方、圧電トランスジユーサを駆動
するための、繰り返しの高周波パルスを高周波パ
ルス発生器１から発生させ、その発生の制御を制
御パルス発生器１４からのパルス信号によつて行
なう。第４図に高周波パルス発生器１から発生さ
せた波を入射波Ｐとして、そのタイミングをt1の
ところにとれば、その波は圧電トランスジユーサ
３により超音波に変換され、超音波音響レンズ４
を通り、液体５を介して試料８の表面に当つて、
その反射波が逆経路を通り、信号処理回路９から
出力検波信号として取り出される。超音波音響レ
ンズ４の焦点に試料８の面があるときは、さきに
説明したように最も大きい反射があり、そのとき
の反射波をRfとし、入射波Ｐからの遅れ時間をtf
とする。超音波音響レンズ４の焦点を試料８の面
から少し超音波音響レンズ４と試料８が離れてい
るときの反射波をR1、近いときの反射波をR2と
すると、それらのタイミング関係は第４図に示し
たようになる。そこで、信号処理回路９からの反
射波検波信号中、最も大きい反射波Rfに相当す
る反射波検波信号を取り出すため、制御パルス発
生器１４からのパルス信号を遅延パルス発生器１
６によりtfだけ遅延させてt2のタイミングをもつ
た遅延パルス信号とし、この遅延パルス信号によ
り前記反射波検波信号をサンプル・ホールド回路
１５によつてサンプリングし、そのときの電圧値
をホールドして比較器１７に供給する。
従つて、比較器１７に供給されるサンプル・ホ
ールド器１５の出力は、超音波音響レンズ４が試
料８の面に合焦するまでの過程の期間では、非合
焦の検波信号をも含むこととなるが、比較器１７
は最も大きな反射波Rfの検波信号Vfが入力した
ときのみ、しきい値Vrに対し、Vf＞Vrとなつて
出力するように、あらかじめ、しきい値基準電圧
設定器１８により所定のしきい値Vrに設定して
あるので、超音波音響レンズ４の焦点に試料８の
面が位置したとき、すなわち最大反射波Rfに対
応する検波信号Vfがサンプル・ホールド器によ
りサンプリングされホールドされたときのみ、前
記比較器１７からパルス信号を出力し、Ｚ方向駆
動機構１２による超音波音響レンズ４のＺ方向の
変位を停止させるようにＺ方向駆動制御装置１３
を制御する。これにより、超音波音響レンズ４の
Ｚ方向の変位が停止し、超音波音響レンズ４は試
料８の面に自動合焦する。
ールド器１５の出力は、超音波音響レンズ４が試
料８の面に合焦するまでの過程の期間では、非合
焦の検波信号をも含むこととなるが、比較器１７
は最も大きな反射波Rfの検波信号Vfが入力した
ときのみ、しきい値Vrに対し、Vf＞Vrとなつて
出力するように、あらかじめ、しきい値基準電圧
設定器１８により所定のしきい値Vrに設定して
あるので、超音波音響レンズ４の焦点に試料８の
面が位置したとき、すなわち最大反射波Rfに対
応する検波信号Vfがサンプル・ホールド器によ
りサンプリングされホールドされたときのみ、前
記比較器１７からパルス信号を出力し、Ｚ方向駆
動機構１２による超音波音響レンズ４のＺ方向の
変位を停止させるようにＺ方向駆動制御装置１３
を制御する。これにより、超音波音響レンズ４の
Ｚ方向の変位が停止し、超音波音響レンズ４は試
料８の面に自動合焦する。
第５図は、本発明の他の実施例の構成の一部を
示すブロツク線図であつて、第３図における一点
鎖線で囲んだ部分のみを示したものであり、その
他の部分は第３図のものと同一構成なので図示を
省略してある。
示すブロツク線図であつて、第３図における一点
鎖線で囲んだ部分のみを示したものであり、その
他の部分は第３図のものと同一構成なので図示を
省略してある。
この実施例は、さきの実施例におけるものより
も一層精度高く自動焦点調節を行ない得るように
したもので、サンプル・ホールド手段は二つのサ
ンプル・ホールド器１９，２０からなつている。
その一方は、パルス信号入力端子２１を介して第
３図に１で示した制御パルス発生器からのパルス
信号のタイミングを前述の実施例の場合と同様
に、第４図に示したtfなる時間遅延させるための
第１の遅延パルス発生器２２によつて遅延させた
遅延パルス信号により、検波信号入力端子２３か
ら加えられる第３図に９で示した信号処理回路か
らの検波信号をサンプリングしてホールドするよ
うに構成してある。
も一層精度高く自動焦点調節を行ない得るように
したもので、サンプル・ホールド手段は二つのサ
ンプル・ホールド器１９，２０からなつている。
その一方は、パルス信号入力端子２１を介して第
３図に１で示した制御パルス発生器からのパルス
信号のタイミングを前述の実施例の場合と同様
に、第４図に示したtfなる時間遅延させるための
第１の遅延パルス発生器２２によつて遅延させた
遅延パルス信号により、検波信号入力端子２３か
ら加えられる第３図に９で示した信号処理回路か
らの検波信号をサンプリングしてホールドするよ
うに構成してある。
また、他方のサンプル・ホールド器２０は、前
記第１の遅延パルス発生器２２で遅延した遅延パ
ルス信号を、さらに第２の遅延パルス発生器２４
により微少時間Δtだけ遅延させて得た遅延パル
ス信号によつて、前記信号処理回路９からの検波
信号をサンプリングし、ホールドするように構成
してある。
記第１の遅延パルス発生器２２で遅延した遅延パ
ルス信号を、さらに第２の遅延パルス発生器２４
により微少時間Δtだけ遅延させて得た遅延パル
ス信号によつて、前記信号処理回路９からの検波
信号をサンプリングし、ホールドするように構成
してある。
一方、比較手段もまた二つの比較器２５，２６
からなり、それら両比較器２５，２６からの出力
をAND回路２７に導いて得たAND出力を停止パ
ルス信号として取り出すと共に、その一方の第１
の比較器２５は、前述の実施例と同様に第１のサ
ンプル・ホールド器１９の出力電圧を、ノイズ等
の信号と分離して誤動作を防ぐためのしきい値基
準電圧設定器２８による所定のしきい値と比較
し、前記出力電圧がそのしきい値を越えた場合に
のみ出力するように構成してある。また、他方の
第２の比較器２６は、前記反射波検出信号をごく
短かな時間差Δtを隔ててサンプリングして得た
各サンプル・ホールド器１９，２０からの各出力
電圧の差をとるように接続してある。しかして、
AND回路２７からの停止パルス信号は、停止パ
ルス信号出力端子２９から第３図に１３で示した
Ｚ方向駆動制御装置入力し、さきの実施例と同様
の動作をさせるようにしている。なお、その他の
構成は、第３図のものと同一であるので以下同図
をも参照して、第６図および第７図のタイミング
チヤートに基づきこの実施例のものの動作を説明
する。
からなり、それら両比較器２５，２６からの出力
をAND回路２７に導いて得たAND出力を停止パ
ルス信号として取り出すと共に、その一方の第１
の比較器２５は、前述の実施例と同様に第１のサ
ンプル・ホールド器１９の出力電圧を、ノイズ等
の信号と分離して誤動作を防ぐためのしきい値基
準電圧設定器２８による所定のしきい値と比較
し、前記出力電圧がそのしきい値を越えた場合に
のみ出力するように構成してある。また、他方の
第２の比較器２６は、前記反射波検出信号をごく
短かな時間差Δtを隔ててサンプリングして得た
各サンプル・ホールド器１９，２０からの各出力
電圧の差をとるように接続してある。しかして、
AND回路２７からの停止パルス信号は、停止パ
ルス信号出力端子２９から第３図に１３で示した
Ｚ方向駆動制御装置入力し、さきの実施例と同様
の動作をさせるようにしている。なお、その他の
構成は、第３図のものと同一であるので以下同図
をも参照して、第６図および第７図のタイミング
チヤートに基づきこの実施例のものの動作を説明
する。
第１の実施例と同様に、超音波音響レンズ４を
試料８から遠い位置より除々に試料８に近づけ
て、試料８の面の近傍に超音波音響レンズ４の焦
点位置が達する場合、信号処理回路９から得られ
る検波出力は第６図のように変化する。
試料８から遠い位置より除々に試料８に近づけ
て、試料８の面の近傍に超音波音響レンズ４の焦
点位置が達する場合、信号処理回路９から得られ
る検波出力は第６図のように変化する。
超音波音響レンズ４の焦点に、試料８の面があ
るときの検波出力を同図Ｂとすれば、超音波音響
レンズ４と試料８が、その焦点距離より少し離れ
ているときは、同図Ａのように検波出力は、同図
Ｂに示した合焦した場合の検波出力よりも減少
し、また少し近いときも同図Ｃのように検波出力
は減少する。この微妙な検波出力レベルの差をと
らえて、合焦位置を判別するのに、制御パルス発
生器１４からのパルスに対し、さきの実施例の場
合と同様に、制御パルス発生器１４からのパルス
信号に対し、そのパルス信号のタイミングによる
超音波音響レンズ４からの試料８への入射波によ
つて得られる合焦時の反射波検波信号が得られる
までの時間差tfをもつたタイミングの第１の遅延
パルス信号を、第１の遅延パルス発生器２２から
出力させ、その第１の遅延パルス信号により信号
処理回路９からの反射波検波信号を第１のサンプ
ル・ホールド器１９によつてサンプリングし出力
電圧V1を得る。
るときの検波出力を同図Ｂとすれば、超音波音響
レンズ４と試料８が、その焦点距離より少し離れ
ているときは、同図Ａのように検波出力は、同図
Ｂに示した合焦した場合の検波出力よりも減少
し、また少し近いときも同図Ｃのように検波出力
は減少する。この微妙な検波出力レベルの差をと
らえて、合焦位置を判別するのに、制御パルス発
生器１４からのパルスに対し、さきの実施例の場
合と同様に、制御パルス発生器１４からのパルス
信号に対し、そのパルス信号のタイミングによる
超音波音響レンズ４からの試料８への入射波によ
つて得られる合焦時の反射波検波信号が得られる
までの時間差tfをもつたタイミングの第１の遅延
パルス信号を、第１の遅延パルス発生器２２から
出力させ、その第１の遅延パルス信号により信号
処理回路９からの反射波検波信号を第１のサンプ
ル・ホールド器１９によつてサンプリングし出力
電圧V1を得る。
また、前記第１の遅延パルス信号を第２の遅延
パルス発生器２４により第７図に示したように微
少時間Δtだけ遅延させた第２の遅延パルス信号
を得て、この第２の遅延パルス信号により信号処
理回路９からの反射波検波信号を第２のサンプ
ル・ホールド器２０においてサンプリングし出力
電圧V2を得る。第７図は、それら出力電圧V1，
V2のタイミング関係を示したものである。
パルス発生器２４により第７図に示したように微
少時間Δtだけ遅延させた第２の遅延パルス信号
を得て、この第２の遅延パルス信号により信号処
理回路９からの反射波検波信号を第２のサンプ
ル・ホールド器２０においてサンプリングし出力
電圧V2を得る。第７図は、それら出力電圧V1，
V2のタイミング関係を示したものである。
前記第１のサンプル・ホールド器１９の出力電
圧V1は、第１の比較器２５において、しきい値
基準電圧設定器２８により設定された基準電圧
Vrと比較される。その基準電圧Vrは、前記出力
電圧をノイズと分離して比較出力を得るに適した
しきい値をなるように設定されているので、V1
＞Vrとなればその第１の比較器は出力する。つ
まり、ここで超音波音響レンズ４の焦点近傍に試
料８の面があることを判断する。
圧V1は、第１の比較器２５において、しきい値
基準電圧設定器２８により設定された基準電圧
Vrと比較される。その基準電圧Vrは、前記出力
電圧をノイズと分離して比較出力を得るに適した
しきい値をなるように設定されているので、V1
＞Vrとなればその第１の比較器は出力する。つ
まり、ここで超音波音響レンズ４の焦点近傍に試
料８の面があることを判断する。
同図Ｂを焦点に合つたときの検波出力とすれ
ば、超音波音響レンズ４を試料８に近づけるよう
にＺ方向駆動させるときは、同図のＡからＢへ、
ＢからＣへと検波出力レベルが変化する。そこ
で、第６図のＡ，Ｂ，Ｃに示した検波出力の微妙
なレベル差を判別するため、第７図に示すように
各サンプル・ホールド器１９，２０のサンプルホ
ールドのタイミング差Δtを短くすれば、検波出
力が焦点位置に対し同図Ａの状態にあるとき、第
１のサンプル・ホールド器１９からの出力電圧
V1と第２のサンプル・ホールド器２０からの出
力電圧V2が、V1＜V2となり、この場合V1＞Vrと
なつて第１の比較器２５からON状態の出力がで
ても、第２の比較器２６がV1＜V2のときのみ出
力するように入力端子にV1、入力端子にV2
を入力させてあるので、第２の比較器２６は
OFF状態となり、従つてAND回路２７もOFF状
態のままである。
ば、超音波音響レンズ４を試料８に近づけるよう
にＺ方向駆動させるときは、同図のＡからＢへ、
ＢからＣへと検波出力レベルが変化する。そこ
で、第６図のＡ，Ｂ，Ｃに示した検波出力の微妙
なレベル差を判別するため、第７図に示すように
各サンプル・ホールド器１９，２０のサンプルホ
ールドのタイミング差Δtを短くすれば、検波出
力が焦点位置に対し同図Ａの状態にあるとき、第
１のサンプル・ホールド器１９からの出力電圧
V1と第２のサンプル・ホールド器２０からの出
力電圧V2が、V1＜V2となり、この場合V1＞Vrと
なつて第１の比較器２５からON状態の出力がで
ても、第２の比較器２６がV1＜V2のときのみ出
力するように入力端子にV1、入力端子にV2
を入力させてあるので、第２の比較器２６は
OFF状態となり、従つてAND回路２７もOFF状
態のままである。
つぎに超音波音響レンズ４が試料８の面に合焦
して焦点位置と検波出力の関係が同図Ｂに示した
状態に達し、もしくはその直前の状態においては
V1とV2の関係がV1＞V2となり、第２の比較器２
６はON状態となつて出力する。このとき、第１
の比較器２５がON状態となつて出力しているの
で、AND回路２７は同図Ｂに示した合焦状態と
なつた時点もしくはその直前の時点でON状態と
なり、その出力が停止パルス信号としてＺ方向駆
動制御装置１３に入力し、Ｚ方向駆動機構１２の
動作を停止させる。超音波音響レンズ４のＺ方向
の駆動は、これによつて停止し、その焦点は試料
８面に合つたこととなる。
して焦点位置と検波出力の関係が同図Ｂに示した
状態に達し、もしくはその直前の状態においては
V1とV2の関係がV1＞V2となり、第２の比較器２
６はON状態となつて出力する。このとき、第１
の比較器２５がON状態となつて出力しているの
で、AND回路２７は同図Ｂに示した合焦状態と
なつた時点もしくはその直前の時点でON状態と
なり、その出力が停止パルス信号としてＺ方向駆
動制御装置１３に入力し、Ｚ方向駆動機構１２の
動作を停止させる。超音波音響レンズ４のＺ方向
の駆動は、これによつて停止し、その焦点は試料
８面に合つたこととなる。
上述の第２の実施例においては、超音波音響レ
ンズ４を試料８に近づく方向に移動させて、自動
合焦させる場合について説明したが、超音波音響
レンズ４を試料８から遠ざける方向に駆動して自
動合焦させる場合には、各々のサンプル・ホール
ド器１９，２０の出力を逆に接続した構成にすれ
ば、上述の第２の実施例と同様の動作をさせるこ
とができる。
ンズ４を試料８に近づく方向に移動させて、自動
合焦させる場合について説明したが、超音波音響
レンズ４を試料８から遠ざける方向に駆動して自
動合焦させる場合には、各々のサンプル・ホール
ド器１９，２０の出力を逆に接続した構成にすれ
ば、上述の第２の実施例と同様の動作をさせるこ
とができる。
上述したように本発明によれば、超音波音響レ
ンズと試料間の距離を変化させ、試料面に超音波
音響レンの焦点が合つたときの試料からの反射波
の検波信号をサンプリングしてホールドし、この
ホールド電圧を所定のしきい値と比較して得た比
較出力のタイミングによつて、前記超音波音響レ
ンズの駆動を停止させることにより前記超音波音
響レンズを試料面に合焦させるようにしたもので
あるから、従来観察者が手動により行なつていた
焦点調節を、迅速かつ高精度に自動的に行なうこ
とができ、しかも超音波音響レンズと試料との接
触による毀損も有効に防止できる。また、常に高
精度の焦点調節を自動的に行なうことができるこ
とから、多数の試料を観察する場合には一定のコ
ントラストの像を得ることができ、したがつて試
料間の比較を容易かつ正確に行なうことができ
る。
ンズと試料間の距離を変化させ、試料面に超音波
音響レンの焦点が合つたときの試料からの反射波
の検波信号をサンプリングしてホールドし、この
ホールド電圧を所定のしきい値と比較して得た比
較出力のタイミングによつて、前記超音波音響レ
ンズの駆動を停止させることにより前記超音波音
響レンズを試料面に合焦させるようにしたもので
あるから、従来観察者が手動により行なつていた
焦点調節を、迅速かつ高精度に自動的に行なうこ
とができ、しかも超音波音響レンズと試料との接
触による毀損も有効に防止できる。また、常に高
精度の焦点調節を自動的に行なうことができるこ
とから、多数の試料を観察する場合には一定のコ
ントラストの像を得ることができ、したがつて試
料間の比較を容易かつ正確に行なうことができ
る。
特に第２の実施例のものにおいては合焦時にお
ける反射波のピーク点に近い検波信号のタイミン
グで超音波音響レンズの駆動を停止せしめること
ができるので、さらに一層高精度の自動焦点調節
が可能となる。
ける反射波のピーク点に近い検波信号のタイミン
グで超音波音響レンズの駆動を停止せしめること
ができるので、さらに一層高精度の自動焦点調節
が可能となる。
第１図は従来の超音波顕微鏡の一例の構成を示
すブロツク線図、第２図は音響レンズと試料との
間の距離に対する反射波検波信号の強度分布図、
第３図は本発明装置を第１図のものに適用した場
合の本発明の実施例の一例を示すブロツク線図、
第４図は、第３図の実施例の動作を説明するため
のタイミングチヤート、第５図は本発明の他の実
施例の構成の一部を示すブロツク線図、第６図お
よび第７図はその動作を説明するためのタイミン
グチヤートである。 １……高周波パルス発生器、２……サーキユレ
ータ、３……圧電トランスジユーサ、４……超音
波音響レンズ、５……液体、６……走査制御装
置、７……試料台、８……試料、９……信号処理
回路、１１……陰極線管、１２……Ｚ方向駆動機
構、１３……Ｚ方向駆動制御回路、１４……制御
パルス発生器、１５……サンプル・ホールド器、
１６……遅延パルス発生器、１７……比較器、１
８，２８……しきい値基準電圧設定器、１９……
第１のサンプル・ホールド器、２０……第２のサ
ンプル・ホールド器、２１……パルス信号入力端
子、２２……第１の遅延パルス発生器、２３……
検波信号入力端子、２４……第２の遅延パルス発
生器、２５……第１の比較器、２６……第２の比
較器、２７……AND回路、２８……停止パルス
信号出力端子。
すブロツク線図、第２図は音響レンズと試料との
間の距離に対する反射波検波信号の強度分布図、
第３図は本発明装置を第１図のものに適用した場
合の本発明の実施例の一例を示すブロツク線図、
第４図は、第３図の実施例の動作を説明するため
のタイミングチヤート、第５図は本発明の他の実
施例の構成の一部を示すブロツク線図、第６図お
よび第７図はその動作を説明するためのタイミン
グチヤートである。 １……高周波パルス発生器、２……サーキユレ
ータ、３……圧電トランスジユーサ、４……超音
波音響レンズ、５……液体、６……走査制御装
置、７……試料台、８……試料、９……信号処理
回路、１１……陰極線管、１２……Ｚ方向駆動機
構、１３……Ｚ方向駆動制御回路、１４……制御
パルス発生器、１５……サンプル・ホールド器、
１６……遅延パルス発生器、１７……比較器、１
８，２８……しきい値基準電圧設定器、１９……
第１のサンプル・ホールド器、２０……第２のサ
ンプル・ホールド器、２１……パルス信号入力端
子、２２……第１の遅延パルス発生器、２３……
検波信号入力端子、２４……第２の遅延パルス発
生器、２５……第１の比較器、２６……第２の比
較器、２７……AND回路、２８……停止パルス
信号出力端子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波音響レンズと試料の超音波投射方向に
おける相対位置を変位させて焦点を調節するよう
に構成した焦点調節機構を有する超音波顕微鏡に
おいて、前記超音波音響レンズから投射された超
音波の試料からの反射波を受信して得た検波信号
を、前記超音波音響レンズの構成等によつて定ま
る所定のタイミングでサンプリングしてホールド
するように構成したサンプル・ホールド手段と、
そのサンプル・ホールド手段からの出力電圧を所
定のしきい値と比較して停止パルス信号を得るよ
うに構成した比較手段とを具え、その停止パルス
信号によつて前記焦点調節機構の動作を停止させ
るよう構成したことを特徴とする超音波顕微鏡の
自動焦点調節装置。 ２ 超音波音響レンズと試料の超音波投射方向に
おける相対位置を変位させて焦点を調節するよう
に構成した焦点調節機構を有する超音波顕微鏡に
おいて、前記超音波音響レンズから投射された超
音波の試料からの反射波を受信して得た検波信号
を、前記超音波音響レンズの構成等によつて定ま
る所定のタイミングと、その近傍のタイミングの
二つの時点においてサンプリングして得た二値を
各別にホールドするサンプル・ホールド手段と、
これらの二値を比較し前記所定のタイミングによ
るサンプル・ホールド値がその近傍のタイミング
によるサンプル・ホールド値よりも大きいときに
出力を発する比較器、前記二値のうちの一つと所
定のしきい値を比較する比較器およびそれら両比
較器からの出力のAND出力を停止パルス信号と
して取り出すためのAND回路を有する比較手段
とを具えることを特徴とする超音波顕微鏡の自動
焦点調節装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56138808A JPS5839942A (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | 超音波顕微鏡の自動焦点調節装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56138808A JPS5839942A (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | 超音波顕微鏡の自動焦点調節装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5839942A JPS5839942A (ja) | 1983-03-08 |
| JPH0136585B2 true JPH0136585B2 (ja) | 1989-08-01 |
Family
ID=15230715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56138808A Granted JPS5839942A (ja) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | 超音波顕微鏡の自動焦点調節装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5839942A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59191661U (ja) * | 1983-06-07 | 1984-12-19 | オリンパス光学工業株式会社 | 超音波顕微鏡の合焦警告装置 |
| JPH04116458A (ja) * | 1990-09-07 | 1992-04-16 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波顕微鏡 |
| DE202006020867U1 (de) * | 2005-04-11 | 2010-09-02 | Pva Tepla Analytical Systems Gmbh | Akustisches Rastermikroskop |
| US9625572B2 (en) | 2011-11-18 | 2017-04-18 | Sonix, Inc. | Method and apparatus for signal path equalization in a scanning acoustic microscope |
-
1981
- 1981-09-03 JP JP56138808A patent/JPS5839942A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5839942A (ja) | 1983-03-08 |
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