JPH0229985B2 - - Google Patents
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- JPH0229985B2 JPH0229985B2 JP61011948A JP1194886A JPH0229985B2 JP H0229985 B2 JPH0229985 B2 JP H0229985B2 JP 61011948 A JP61011948 A JP 61011948A JP 1194886 A JP1194886 A JP 1194886A JP H0229985 B2 JPH0229985 B2 JP H0229985B2
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Classifications
-
- 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
- G01N29/0609—Display arrangements, e.g. colour displays
- G01N29/0618—Display arrangements, e.g. colour displays synchronised with scanning, e.g. in real-time
- G01N29/0627—Cathode-ray tube displays
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は超音波顕微鏡に関する。
近年、1GHzに及ぶ高い周波数の音波の発生、
検出が可能となつたので、水中で約1μmの音波長
が実現できる事となり、その結果、高い分解能の
音波撮像装置が得られるようになつた。即ち、凹
面レンズを用いて集束超音波ビームを作り、この
超音波ビーム中に試料をそう入し、試料による反
射音波を検出して試料の弾性的性質を反映した情
報を得、あるいは試料を機械的に走査して像を作
成することにより1μmレベルの高い分解能を実現
している。（例えば、特開昭50−116058号公報に
記載）。
検出が可能となつたので、水中で約1μmの音波長
が実現できる事となり、その結果、高い分解能の
音波撮像装置が得られるようになつた。即ち、凹
面レンズを用いて集束超音波ビームを作り、この
超音波ビーム中に試料をそう入し、試料による反
射音波を検出して試料の弾性的性質を反映した情
報を得、あるいは試料を機械的に走査して像を作
成することにより1μmレベルの高い分解能を実現
している。（例えば、特開昭50−116058号公報に
記載）。
このような音波像を得る従来例を第１図及び第
２図を用いて説明する。
２図を用いて説明する。
第１図は、試料から反射信号を得るための探触
子系の概略構成を示す図である。図において、例
えばサフアイアまたは石英ガラス等の円柱状の結
晶よりなる音響レンズ２０は一端面は光学研摩さ
れた平面であり、他端面は球面穴によるレンズ面
３０が形成されている。圧電膜薄膜１０に印加さ
れたRFパルス電気信号により音響レンズ２０内
に平面波のRFパルス音波が放射する。この平面
音波は上記球面穴３０の媒質（一般に水）４０と
の界面で形成された正のレンズにより所定焦点に
おかれた試料５０上に集束する。試料５０より反
射した音波は同じレンズ面により集音され平面波
に変換されて音響レンズ２０内を伝播し、最終的
に圧電薄膜１０により電気信号に変換される。こ
の様子をビデオ領域でみると、第２図のようにな
る。第２図の横軸は時間軸を、縦軸は受信した反
射波の信号強度を表わす。Ａは打ち出しエコー
を、Ｂはレンズ界面３０からの反射エコーを、Ｃ
は試料からの反射エコーである。これらは、繰り
返し時間tRで反復される。反射エコーＣは試料の
音響的性質や試料の走査によつて時間的に変化す
るから、この反射エコーＣを繰り返し周期に同期
して標本化してそのエコー強度のみを取り出し、
試料を機械走査させつつ、これと同期してブラウ
ン管上に表示すれば音波像が得られる。
子系の概略構成を示す図である。図において、例
えばサフアイアまたは石英ガラス等の円柱状の結
晶よりなる音響レンズ２０は一端面は光学研摩さ
れた平面であり、他端面は球面穴によるレンズ面
３０が形成されている。圧電膜薄膜１０に印加さ
れたRFパルス電気信号により音響レンズ２０内
に平面波のRFパルス音波が放射する。この平面
音波は上記球面穴３０の媒質（一般に水）４０と
の界面で形成された正のレンズにより所定焦点に
おかれた試料５０上に集束する。試料５０より反
射した音波は同じレンズ面により集音され平面波
に変換されて音響レンズ２０内を伝播し、最終的
に圧電薄膜１０により電気信号に変換される。こ
の様子をビデオ領域でみると、第２図のようにな
る。第２図の横軸は時間軸を、縦軸は受信した反
射波の信号強度を表わす。Ａは打ち出しエコー
を、Ｂはレンズ界面３０からの反射エコーを、Ｃ
は試料からの反射エコーである。これらは、繰り
返し時間tRで反復される。反射エコーＣは試料の
音響的性質や試料の走査によつて時間的に変化す
るから、この反射エコーＣを繰り返し周期に同期
して標本化してそのエコー強度のみを取り出し、
試料を機械走査させつつ、これと同期してブラウ
ン管上に表示すれば音波像が得られる。
ところで、反射超音波の強さは媒質と試料の音
響インピーダンスで定まり、次の反射率Ｒに比例
する。
響インピーダンスで定まり、次の反射率Ｒに比例
する。
Ｒ＝Zs−Zw／Zs＋Zw≡Ｘ−１／Ｘ＋１ ………(1)
ここで、Zs：試料の音響シンピーダンス
Zw：媒質の音響インピーダンス
Ｘ≡Zs／Zw：媒質の音響インピーダンスで規
格化した試料の音響インピーダンス（以下相対イ
ンピーダンスとよぶ） 従来は反射エコーの音圧に比例した電気信号を
CRT上に輝度表示していたので、試料の反射率
が表示されていたことになる。
格化した試料の音響インピーダンス（以下相対イ
ンピーダンスとよぶ） 従来は反射エコーの音圧に比例した電気信号を
CRT上に輝度表示していたので、試料の反射率
が表示されていたことになる。
上記事情は、反射エコーＣの高さを調べる事に
より、試料の相対インピーダンスという試料固有
の物理量の２次元分布を求め得る事を示してい
る。この単に反射強度を輝度表示する従来の方法
は本質的な難点が存在する。まず、従来のエコー
Ｃの処理方法を説明する。
より、試料の相対インピーダンスという試料固有
の物理量の２次元分布を求め得る事を示してい
る。この単に反射強度を輝度表示する従来の方法
は本質的な難点が存在する。まず、従来のエコー
Ｃの処理方法を説明する。
第３図に示すようにRFパルス発振器１００の
出力パルスを方向性結合器１１０及び整合器１２
０を介して、前述したレンズや圧電薄膜からなる
トランスデユーサ１３０に印加する。試料からの
反射超音波信号を含むRF電気信号は、整合器１
２０及び方向性結合器１１０を介して、可変RF
増巾器１４０で増巾後、ビデオ検波器１５０でダ
イオード検波すると第２図に示すような出力波形
が得られる。この出力波形を標本化回路１６０に
よりエコーＣの高さとして取り出し、CRTの輝
度信号としている。
出力パルスを方向性結合器１１０及び整合器１２
０を介して、前述したレンズや圧電薄膜からなる
トランスデユーサ１３０に印加する。試料からの
反射超音波信号を含むRF電気信号は、整合器１
２０及び方向性結合器１１０を介して、可変RF
増巾器１４０で増巾後、ビデオ検波器１５０でダ
イオード検波すると第２図に示すような出力波形
が得られる。この出力波形を標本化回路１６０に
よりエコーＣの高さとして取り出し、CRTの輝
度信号としている。
このように、従来の方法では、RFパルス発振
機の発する印加RFパルスの強さを固定して、反
射エコーＣの高さがCRTを適度に光らせるレベ
ルになる様に増巾器１４０のゲインをマニユアル
で調整している。
機の発する印加RFパルスの強さを固定して、反
射エコーＣの高さがCRTを適度に光らせるレベ
ルになる様に増巾器１４０のゲインをマニユアル
で調整している。
従つて従来の方法では試料の相対インピーダン
スとCRT上の輝度信号との間に確定した関係が
なく、得られた音波像の濃淡情報を計測データと
して使う事は不可能であつた。かかる点に鑑み本
発明の一つの目的は、試料の反射率の大きさを定
量的に表示する手段を提供する事である。
スとCRT上の輝度信号との間に確定した関係が
なく、得られた音波像の濃淡情報を計測データと
して使う事は不可能であつた。かかる点に鑑み本
発明の一つの目的は、試料の反射率の大きさを定
量的に表示する手段を提供する事である。
従来法の第２の難点は、従来の表示方法では試
料の音響インピーダンスが大きい場合、音響イン
ピーダンスの微妙な差を明瞭に表示しきれないと
いうことである。即ち、超音波顕微鏡の対象試料
の音響インピーダンスは、小は生物細胞（Zs
1.6×106Kg／m2／ｓ）から大はタングステン（Zs
98×106Kg／m2／ｓ）に到るまで巾ひろい分布
をしているのであるが、相対インピーダンスの大
きさと反射率との関係は直線的に比例しない。第
４図は、この事情を示したもので、横軸に相対イ
ンピーダンスを、縦軸に表示信号として反射率Ｒ
をとり両者の関係を実線で示すと共に代表的な物
質の相対インピーダンスを矢印で示している。こ
の図からわかるように、反射率の大きさは相対イ
ンピーダンスの大きさと比例関係になく、相対イ
ンピーダンスの大きいところでは材質の違いによ
つて相対インピーダンスが違つていてもCRT上
の輝度は殆んど変らない事になり、ICやLSI等の
様にAl，Si，Cu，Au等の相対インピーダンスが
大きい材料で構成された試料では明確なコントラ
ストを生じない。
料の音響インピーダンスが大きい場合、音響イン
ピーダンスの微妙な差を明瞭に表示しきれないと
いうことである。即ち、超音波顕微鏡の対象試料
の音響インピーダンスは、小は生物細胞（Zs
1.6×106Kg／m2／ｓ）から大はタングステン（Zs
98×106Kg／m2／ｓ）に到るまで巾ひろい分布
をしているのであるが、相対インピーダンスの大
きさと反射率との関係は直線的に比例しない。第
４図は、この事情を示したもので、横軸に相対イ
ンピーダンスを、縦軸に表示信号として反射率Ｒ
をとり両者の関係を実線で示すと共に代表的な物
質の相対インピーダンスを矢印で示している。こ
の図からわかるように、反射率の大きさは相対イ
ンピーダンスの大きさと比例関係になく、相対イ
ンピーダンスの大きいところでは材質の違いによ
つて相対インピーダンスが違つていてもCRT上
の輝度は殆んど変らない事になり、ICやLSI等の
様にAl，Si，Cu，Au等の相対インピーダンスが
大きい材料で構成された試料では明確なコントラ
ストを生じない。
この事情は、表示の為に単に圧縮や伸長などの
画像信号の非線型処理では解消されない。本発明
の第２の目的は、従来の様に反射率を表示するの
ではなく、試料の相対インピーダンスという材料
固有の量で表示する手段を提供することにある。
又第３の目的は、試料の相対インピーダンスの相
異をより明確なコントラストで表示する手段を提
供する事である。
画像信号の非線型処理では解消されない。本発明
の第２の目的は、従来の様に反射率を表示するの
ではなく、試料の相対インピーダンスという材料
固有の量で表示する手段を提供することにある。
又第３の目的は、試料の相対インピーダンスの相
異をより明確なコントラストで表示する手段を提
供する事である。
第１の課題に対して、従来回路を検討した結
果、従来表示されている輝度信号と試料の反射率
Ｒとの間の比例定数は、主として、トランスデユ
ーサ１３０に印加するRFパルスの強さＥ、トラ
ンスデユーサの送受波感度Ｔ及びビデオ領域まで
含めた受信系の増巾度Ｇの積で表わされる。
果、従来表示されている輝度信号と試料の反射率
Ｒとの間の比例定数は、主として、トランスデユ
ーサ１３０に印加するRFパルスの強さＥ、トラ
ンスデユーサの送受波感度Ｔ及びビデオ領域まで
含めた受信系の増巾度Ｇの積で表わされる。
従つて、試料の相対インピーダンスを定量的に
求める為には、上記Ｅ，Ｔ，Ｇの３つの量を制御
すればよい。勿論、従来のように印加RFパルス
の強さＥを固定して、反射エコーがある設定した
高さになる様調整した時の増巾度Ｇを反射超音波
の強さの絶対値とする方法ではこの目的にそぐわ
ない。その理由は、使用する超音波周波数をかえ
たり、センサそのものをかえると、トランスジユ
ーサの送受波感度が変化する為、反射超音波の強
さの絶対的基準として上記増巾度Ｇを用いる為に
は、センサ毎に又使用超音波毎に校正表を作成す
る必要があり、繁雑すぎて到底実用にならないの
である。
求める為には、上記Ｅ，Ｔ，Ｇの３つの量を制御
すればよい。勿論、従来のように印加RFパルス
の強さＥを固定して、反射エコーがある設定した
高さになる様調整した時の増巾度Ｇを反射超音波
の強さの絶対値とする方法ではこの目的にそぐわ
ない。その理由は、使用する超音波周波数をかえ
たり、センサそのものをかえると、トランスジユ
ーサの送受波感度が変化する為、反射超音波の強
さの絶対的基準として上記増巾度Ｇを用いる為に
は、センサ毎に又使用超音波毎に校正表を作成す
る必要があり、繁雑すぎて到底実用にならないの
である。
本発明の特徴は、従来むしろ無用のものとして
扱われていたレンズと媒質の界面からのエコーＢ
を基準信号として用いることである。
扱われていたレンズと媒質の界面からのエコーＢ
を基準信号として用いることである。
勿論、このレンズ界面からのエコーＢの高さ
も、試料からのエコーＣの高さと同様上記の３つ
の量、印加RFパルスの強さＥ、トランスデユー
サの送受波感度Ｔ、可変増巾器のゲインＧに比例
するのであるが、試料からのエコーと、レンズ界
面からのエコーの高さの比はこれ等の量に依存し
ない事を見出した。
も、試料からのエコーＣの高さと同様上記の３つ
の量、印加RFパルスの強さＥ、トランスデユー
サの送受波感度Ｔ、可変増巾器のゲインＧに比例
するのであるが、試料からのエコーと、レンズ界
面からのエコーの高さの比はこれ等の量に依存し
ない事を見出した。
以下、第１図によつて定量的にこの事情を説明
する。レンズ界面３０からのエコーＢは、圧電薄
膜１０から発生した超音波パルスがレンズ界面３
０で反射される現象より生ずるから、エコーＢの
高さVBは次式で与えられる。
する。レンズ界面３０からのエコーＢは、圧電薄
膜１０から発生した超音波パルスがレンズ界面３
０で反射される現象より生ずるから、エコーＢの
高さVBは次式で与えられる。
VB＝ETGZw−ZL／Zw＋ZL ………(2)
ここで、ZL：レンズ材の音響インピーダンス
(2)式において、（Zw−ZL）／（Zw＋ZL）はレン
ズ界面の反射率である。
ズ界面の反射率である。
他方、試料からの反射エコーＣは、上記のレン
ズ３０に到達した超音波パルスが更に媒質４０中
を減衰しつつ伝播し、試料５０で反射され再びレ
ンズ界面により集音される過程であるから、エコ
ーＣの高さVcは次式で与えられる。
ズ３０に到達した超音波パルスが更に媒質４０中
を減衰しつつ伝播し、試料５０で反射され再びレ
ンズ界面により集音される過程であるから、エコ
ーＣの高さVcは次式で与えられる。
Vc＝ETG4ZLZw／（ZL＋Zw）2e-2awdＲ………(3)
ここで、aw：媒質中の単位伝播距離当りの減
衰率 ｄ ：レンズと試料間の距離 (3)式において、4ZLZw／（ZL＋Zw）2の項はレン
ズ界面を２度通過する際の透過率を、又e-2awdは
媒質中を距離ｄを往復する際の減衰率を表わして
いる。
衰率 ｄ ：レンズと試料間の距離 (3)式において、4ZLZw／（ZL＋Zw）2の項はレン
ズ界面を２度通過する際の透過率を、又e-2awdは
媒質中を距離ｄを往復する際の減衰率を表わして
いる。
従つて、レンズ界面からのエコーＢの高さを基
準として、試料からの反射エコーＣの高さを表わ
せば、次式となる。
準として、試料からの反射エコーＣの高さを表わ
せば、次式となる。
Vc／VB＝4ZLZw）／（ZL＋Zw）（Zw−ZL）e-awdＲ……
…(4) (4)式は、上記３つの変化量Ｅ，Ｔ，Ｇによらな
い反射エコーＣの絶対レベルを設定出来ることを
現している。即ち、反射エコーＣの高さをレンズ
界面からのエコーＢの高さを基準として表現した
量は不変であるから、最適な画像を得るために、
Ｅ，Ｔ，Ｇの設定を変えても、試料の反射率の２
次元分布の計測値はＥ，Ｔ，Ｇに影響なく、かつ
定量的に求める事が出来る。
…(4) (4)式は、上記３つの変化量Ｅ，Ｔ，Ｇによらな
い反射エコーＣの絶対レベルを設定出来ることを
現している。即ち、反射エコーＣの高さをレンズ
界面からのエコーＢの高さを基準として表現した
量は不変であるから、最適な画像を得るために、
Ｅ，Ｔ，Ｇの設定を変えても、試料の反射率の２
次元分布の計測値はＥ，Ｔ，Ｇに影響なく、かつ
定量的に求める事が出来る。
第２の課題に対して、試料の相対インピーダン
スと比例関係で対応する信号が再現性良く得られ
るならば解決できる。相対インピーダンスと反射
率Ｒとは(1)式に示す関係にあるので、(1)式を変換
すると次の(5)式になる。
スと比例関係で対応する信号が再現性良く得られ
るならば解決できる。相対インピーダンスと反射
率Ｒとは(1)式に示す関係にあるので、(1)式を変換
すると次の(5)式になる。
Ｘ＝１＋Ｒ／１−Ｒ ………(5)
この(5)式を用い、反射率Ｒすなわち反射超音波
の強さから(5)式の演算により処理した信号を表示
すれば良い。かくすれば、反射率に比例して反射
超音波を相対インピーダンスを表わす信号に変換
して表示する事が出来る。第５図は、この演算処
理の様を示したものであるが、横軸は入力信号即
ち反射超音波信号の強さを、縦軸はCRT上に表
示すべき出力信号を示している。このような演算
処理を行なつた表示信号と相対インピーダンスと
の関係は第４図に破線で示すように表示信号と相
対インピーダンスとが完全に比例する。
の強さから(5)式の演算により処理した信号を表示
すれば良い。かくすれば、反射率に比例して反射
超音波を相対インピーダンスを表わす信号に変換
して表示する事が出来る。第５図は、この演算処
理の様を示したものであるが、横軸は入力信号即
ち反射超音波信号の強さを、縦軸はCRT上に表
示すべき出力信号を示している。このような演算
処理を行なつた表示信号と相対インピーダンスと
の関係は第４図に破線で示すように表示信号と相
対インピーダンスとが完全に比例する。
本発明の第３の課題は、以上の様にして得られ
た試料の相対インピーダンスＸをブラウン管上に
表示するに際して、Ｘ＝１〜100の全範囲をいつ
も表示する必要はないという使用経験から生まれ
たものである。即ち、生物試料を観察している場
合にはＸ＝１〜４程度であり集積回路等を観察す
る場合には、Ｘ＝10〜40であるという様に、観察
対象によつてその相対インピーダンスの大きさが
局在化している。従つて局在化した相対インピー
ダンスの付近のみを取り出して表示するなら、相
対インピーダンスの２次元分布に基づく画像のコ
ントラストをより明瞭にすることが期待される。
この為に、相対インピーダンスのある範囲（例え
ばＸ＝10〜20）のみを表示し、又この範囲を任意
に設定できるように可変することによつて解決で
きる。
た試料の相対インピーダンスＸをブラウン管上に
表示するに際して、Ｘ＝１〜100の全範囲をいつ
も表示する必要はないという使用経験から生まれ
たものである。即ち、生物試料を観察している場
合にはＸ＝１〜４程度であり集積回路等を観察す
る場合には、Ｘ＝10〜40であるという様に、観察
対象によつてその相対インピーダンスの大きさが
局在化している。従つて局在化した相対インピー
ダンスの付近のみを取り出して表示するなら、相
対インピーダンスの２次元分布に基づく画像のコ
ントラストをより明瞭にすることが期待される。
この為に、相対インピーダンスのある範囲（例え
ばＸ＝10〜20）のみを表示し、又この範囲を任意
に設定できるように可変することによつて解決で
きる。
第６図は、本発明の一実施例を示す図で、RF
連続波発振器３００で発生した例えば1GHzのRF
連続波電気信号をアナログスイツチ３１０で例え
ば100nsの継続時間tdのRFパルス信号にかえ、
（第７図ｂの制御信号）、方向性結合器３２０を介
してトランスデユーサ３３０に印加する。反射検
出信号を方向性結合器３２０を介して、AGC受
信アンプ３５０、及びRF可変増巾器３６０で増
巾後、ダイオード検波器３７０で帯域10MHz程度
のビデオ信号に変換し、タイムゲート標本化回路
３８０を用いて所望の信号である試料からの反射
信号Ｃを標本化（第７図ｄの制御信号）して撮像
用信号としている。更にAGC受信アンプ３５０
の出力（第７図ａ波形）は、ダイオード検波器３
９０でビデオ帯域に変換後、タイムゲート標本化
回路４００（第７図ｃの制御波形）でレンズ界面
からのエコーＢの高さを検出し、これとあらかじ
め設定した基準電圧との差をコンパレータ４１０
で検出して、このコンパレータ４１０の出力を零
にする様にAGC受信器３５０のゲインを制御す
る構成になつている。なお、コントロール回路３
４０は、繰り返し周期tRで第７図ｂ〜ｄの制御信
号を発生する回路である。
連続波発振器３００で発生した例えば1GHzのRF
連続波電気信号をアナログスイツチ３１０で例え
ば100nsの継続時間tdのRFパルス信号にかえ、
（第７図ｂの制御信号）、方向性結合器３２０を介
してトランスデユーサ３３０に印加する。反射検
出信号を方向性結合器３２０を介して、AGC受
信アンプ３５０、及びRF可変増巾器３６０で増
巾後、ダイオード検波器３７０で帯域10MHz程度
のビデオ信号に変換し、タイムゲート標本化回路
３８０を用いて所望の信号である試料からの反射
信号Ｃを標本化（第７図ｄの制御信号）して撮像
用信号としている。更にAGC受信アンプ３５０
の出力（第７図ａ波形）は、ダイオード検波器３
９０でビデオ帯域に変換後、タイムゲート標本化
回路４００（第７図ｃの制御波形）でレンズ界面
からのエコーＢの高さを検出し、これとあらかじ
め設定した基準電圧との差をコンパレータ４１０
で検出して、このコンパレータ４１０の出力を零
にする様にAGC受信器３５０のゲインを制御す
る構成になつている。なお、コントロール回路３
４０は、繰り返し周期tRで第７図ｂ〜ｄの制御信
号を発生する回路である。
この構成によれば、前述の印加RFパルスの強
さＥ、トランスデユーサの送受波感度Ｔによら
ず、常にあらかじめ設定した基準電圧値にレンズ
界面からのエコーＢの高さが一致する様にAGC
アンプ３５０のゲインが調整される。この時の
AGCアンプのゲインをG0とすると、試料からの
反射エコーも自動的にG0倍増巾されるから、可
変増巾器３６０の増巾率がG1であるときは次の
(b)式の関係になる。
さＥ、トランスデユーサの送受波感度Ｔによら
ず、常にあらかじめ設定した基準電圧値にレンズ
界面からのエコーＢの高さが一致する様にAGC
アンプ３５０のゲインが調整される。この時の
AGCアンプのゲインをG0とすると、試料からの
反射エコーも自動的にG0倍増巾されるから、可
変増巾器３６０の増巾率がG1であるときは次の
(b)式の関係になる。
Vc＝G1・Ｒ・VB ………(6)
VBは常に一定値に調整されており、G1は分つ
ているので、Vcを測定すれば、ＲはVcとの比例
関係で求められる。即ち、常にレンズ界面からの
エコーＢの高さを基準として試料からの反射エコ
ーＣの荷う情報のうち、反射率によるもののみ取
り出すことが出来る。
ているので、Vcを測定すれば、ＲはVcとの比例
関係で求められる。即ち、常にレンズ界面からの
エコーＢの高さを基準として試料からの反射エコ
ーＣの荷う情報のうち、反射率によるもののみ取
り出すことが出来る。
本実施例では、この標本化出力は反射率―相対
インピーダンス変換器５００及び相対インピーダ
ンスレベル選択回路６００を介して、特定の範囲
の相対インピーダンスを荷う信号のみをCRTの
輝度信号としている。反射率−相対インピーダン
ス変換器５００が本発明の第２の目的を、相対イ
ンピーダンスレベル選択回路６００は本発明の第
３の目的を具体化する手段である。以下これにつ
いて説明する。
インピーダンス変換器５００及び相対インピーダ
ンスレベル選択回路６００を介して、特定の範囲
の相対インピーダンスを荷う信号のみをCRTの
輝度信号としている。反射率−相対インピーダン
ス変換器５００が本発明の第２の目的を、相対イ
ンピーダンスレベル選択回路６００は本発明の第
３の目的を具体化する手段である。以下これにつ
いて説明する。
第８図は反射率―相対インピーダンス変換器５
００の一実施例を示したものである。即ち、標本
化回路３８０の出力をバツフアアンプ５１０で受
信し、これをAD変換器５３０でデイジタル化す
る。このデイジタル量が上記の反射率に比例した
入力信号を表わしているから、これをロム５４０
のアドレスとして用いロム５４０の出力として第
５図の入出力特性、又は第(5)式による変換データ
をあらかじめ書きこんでおけば、ROM５４０の
デイジタル出力は相対インピーダンスに変換され
た量となる。
００の一実施例を示したものである。即ち、標本
化回路３８０の出力をバツフアアンプ５１０で受
信し、これをAD変換器５３０でデイジタル化す
る。このデイジタル量が上記の反射率に比例した
入力信号を表わしているから、これをロム５４０
のアドレスとして用いロム５４０の出力として第
５図の入出力特性、又は第(5)式による変換データ
をあらかじめ書きこんでおけば、ROM５４０の
デイジタル出力は相対インピーダンスに変換され
た量となる。
第９図は、相対インピーダンスレベル選択回路
６００の一実施例を示したもので、上記相対イン
ピーダンスを表わすデイジタル量（例えば8bit）
出力をDA変換器６１０でアナログ信号に変換
し、これをアナログスイツチ６３０を介して
CRT用輝度信号としている。上記アナログ信号
は、ウインドウコンパレータ６２０に入力され
る。操作者が相対インピーダンスの下限レベル
X1と上限レベルX2を指定値としてウインドコン
パレータ６２０に入力しておくと、ウインドウコ
ンパレータ６２０の出力はDA変換器６１０の出
力信号のうち信号レベルがX1からX2までの間の
強度の信号のときのみアナログスイツチ６３０を
ONする。従つて、Ｘ＝X1〜X2の範囲の信号は
そのままCRT上に表示されるが、これ以外の信
号はアナログスイツチ６３０がOFFになつてい
る為、表示されず、相対インピーダンスレベルが
選択される。
６００の一実施例を示したもので、上記相対イン
ピーダンスを表わすデイジタル量（例えば8bit）
出力をDA変換器６１０でアナログ信号に変換
し、これをアナログスイツチ６３０を介して
CRT用輝度信号としている。上記アナログ信号
は、ウインドウコンパレータ６２０に入力され
る。操作者が相対インピーダンスの下限レベル
X1と上限レベルX2を指定値としてウインドコン
パレータ６２０に入力しておくと、ウインドウコ
ンパレータ６２０の出力はDA変換器６１０の出
力信号のうち信号レベルがX1からX2までの間の
強度の信号のときのみアナログスイツチ６３０を
ONする。従つて、Ｘ＝X1〜X2の範囲の信号は
そのままCRT上に表示されるが、これ以外の信
号はアナログスイツチ６３０がOFFになつてい
る為、表示されず、相対インピーダンスレベルが
選択される。
以上の構成では、本発明の要旨である「反射率
―相対インピーダンス変換」を読み出し専用メモ
リー（ROM）を用いているが、ランダムロジツ
クで組立てもよいし、マイクロコンピユータによ
る演算制御を用いてもよい。
―相対インピーダンス変換」を読み出し専用メモ
リー（ROM）を用いているが、ランダムロジツ
クで組立てもよいし、マイクロコンピユータによ
る演算制御を用いてもよい。
なお、相対インピーダンスの絶対値の校正に
は、音響インピーダンスの値のわかつた材料を用
いて慣用されている方法で装置の校正を行なえば
よい。
は、音響インピーダンスの値のわかつた材料を用
いて慣用されている方法で装置の校正を行なえば
よい。
以上述べたように、本発明によれば、反射率、
相対インピーダンスという試料固有の量を、操作
条件によらずいつも表示する事が出来るばかりで
なく、音響インピーダンスの変化を素直なスケー
ルに変換してコントラストよく表示する事を可能
にし、任意の相対インピーダンスの範囲のみを取
り出して表示する事が出来、超音波顕微鏡の画像
のコントラストを明確化できる。
相対インピーダンスという試料固有の量を、操作
条件によらずいつも表示する事が出来るばかりで
なく、音響インピーダンスの変化を素直なスケー
ルに変換してコントラストよく表示する事を可能
にし、任意の相対インピーダンスの範囲のみを取
り出して表示する事が出来、超音波顕微鏡の画像
のコントラストを明確化できる。
第１図は、超音波顕微鏡の探触子系の概略構成
を示す図、第２図はその受信エコーの説明図、第
３図は、反射波の従来の処理方法を説明するブロ
ツク図、第４図は、相対インピーダンスと反射率
との関係を示す特性図、第５図は、反射超音波信
号の大きさと表示すべき出力信号の大きさの関係
を示す図、第６図は、本発明の一実施例の構成を
示す図、第７図は、その信号動作の説明図、第８
図及び第９図は、本発明の要部の一実施例の構成
を示す図である。
を示す図、第２図はその受信エコーの説明図、第
３図は、反射波の従来の処理方法を説明するブロ
ツク図、第４図は、相対インピーダンスと反射率
との関係を示す特性図、第５図は、反射超音波信
号の大きさと表示すべき出力信号の大きさの関係
を示す図、第６図は、本発明の一実施例の構成を
示す図、第７図は、その信号動作の説明図、第８
図及び第９図は、本発明の要部の一実施例の構成
を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一方の端面に圧電膜を有し、他端面に凹球面
状のレンズ界面を有する音響レンズを備え、前記
圧電膜より発した超音波を音響レンズにより収束
ビームとし、該収束ビームの試料よりの反射波を
前記音響レンズを介して前記圧電膜で受信し、こ
の受信した信号を処理してCRT上の輝度として
表示する超音波顕微鏡において、圧電膜より発し
た超音波のレンズ界面よりの反射エコーの高さを
予め定められた標準値と比較し偏差値を出力する
手段と、この偏差値信号により、レンズ界面より
の反射エコーの高さが一定の値になるように増巾
率を調整するAGC回路と、試料よりの反射エコ
ーを前記の調整された増巾率で増巾し出力する手
段とを備え、これにより試料の反射率に比例する
強度の信号を得ることを特徴とする超音波顕微
鏡。 ２ 一方の端面に圧電膜を有し、他端面に凹球面
状のレンズ界面を有する音響レンズを備え、前記
圧電膜より発した超音波を音響レンズにより収束
ビームとし、該収束ビームの試料よりの反射波を
前記音響レンズを介して前記圧電膜で受信し、こ
の受信した信号を処理してCRT上の輝度として
表示する超音波顕微鏡において、圧電膜より発し
た超音波のレンズ界面よりの反射エコーの高さを
予め定められた標準値と比較し編差値を出力する
手段と、この偏差値信号により、レンズ界面より
の反射エコーの高さが一定の値になるように増巾
率を調整するAGC回路と、試料よりの反射エコ
ーを前記の調整された増巾率で増巾し出力する手
段とこの出力信号を、該信号の強度に応じて予め
定められた信号強度に補正し、これを出力する反
射率―相対インピーダンス変換手段を備えたこと
を特徴とする超音波顕微鏡。 ３ 一方の端面に圧電膜を有し、他端面に凹球状
のレンズ界面を有する音響レンズを備え、前記圧
電膜より発した超音波を音響レンズにより収束ビ
ームとし、該収束ビームの試料よりの反射波を前
記音響レンズを介して前記圧電膜で受信し、この
受信した信号を処理してCRT上の輝度として表
示する超音波顕微鏡において、圧電膜より発した
超音波のレンズ界面よりの反射エコーの高さを予
め定められた標準値と比較し偏差値を出力する手
段と、この偏差値信号によりレンズ界面よりの反
射エコーの高さが一定の値になるように増巾率を
調整するAGC回路と、試料よりの反射エコーを
前記の調整された増巾率で増巾し出力する手段
と、この出力信号を、該信号の強度に応じて予め
定められた信号強度に補正し、これを出力する反
射率―相対インピーダンス変換回路を備え、該回
路の出力信号のうち、任意に指定した範囲の強度
の出力信号のみを選択的に出力する手段を備えた
ことを特徴とする超音波顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61011948A JPS61165658A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 超音波顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61011948A JPS61165658A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 超音波顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61165658A JPS61165658A (ja) | 1986-07-26 |
| JPH0229985B2 true JPH0229985B2 (ja) | 1990-07-03 |
Family
ID=11791857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61011948A Granted JPS61165658A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 超音波顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61165658A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4654335B2 (ja) * | 2004-09-10 | 2011-03-16 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | 超音波画像検査方法、超音波画像検査装置 |
| JP5124741B2 (ja) * | 2006-03-13 | 2013-01-23 | 本多電子株式会社 | 音響インピーダンス測定方法、及び音響インピーダンス測定装置 |
-
1986
- 1986-01-24 JP JP61011948A patent/JPS61165658A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61165658A (ja) | 1986-07-26 |
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