JPH0280954A - Ultrasonic microscope - Google Patents

Ultrasonic microscope

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Publication number
JPH0280954A
JPH0280954A JP63232851A JP23285188A JPH0280954A JP H0280954 A JPH0280954 A JP H0280954A JP 63232851 A JP63232851 A JP 63232851A JP 23285188 A JP23285188 A JP 23285188A JP H0280954 A JPH0280954 A JP H0280954A
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JP
Japan
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signal
reflected
pulse
reset
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP63232851A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Ishibashi
石橋 純一
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH0280954A publication Critical patent/JPH0280954A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately detect a reflected wave, in an ultrasonic microscope for transmitting an ultrasonic wave to an object to be measured and catching the reflected waves from the outer and inner surfaces of said object to perform acoustoelectric conversion, by taking out a reflection signal in a time series manner to display the acoustic structure of a deep part as an image. CONSTITUTION:An XY scanning part 23 is operated to perform the relative XY scanning of an acoustic lens 21 and a specimen 22 and the signal S subjected to acoustoelectric conversion through the acoustic lens 21 and a piezoelectric transducer 20 is guided to parallel peak detectors 40a, 40b. The reflection signals amplified by amplifiers 41a, 41b are alternately gated to be supplied to amplifiers 43a, 43b. The output signals of the amplifiers 43a, 43b are reset by reset means 45a, 45b upon the reception of reset pulse signals Ra, Rb and respectively amplified by amplifiers 46a, 46b and a switch 47 is changed over by a signal change-over signal SS to selectively send the output signals to an amplifier 48 and the signal amplified by the amplifier 48 is sent to an image memory 30. This signal is converted to an image by an image processor 50 to be displayed on a CRT monitor 51. By this method, the peak value of the reflected wave of the specimen is alternately obtained and the reflected wave can be accurately detected without omission.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、測定対象物に対して超音波を送信し、測定対
象物の表面および内部からの反射波をとらえて音響−電
気変換を行ない、その反射信号を取出して表示するよう
にした超音波顕微鏡に関し、特にその反射信号を時間分
離して取出し、測定対象物の深部における音響的JI4
造を画像表示する手段の改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention transmits ultrasonic waves to an object to be measured, captures reflected waves from the surface and inside of the object, and performs acoustic-electrical conversion. , regarding an ultrasonic microscope that extracts and displays the reflected signal, in particular, extracts the reflected signal by time separation and extracts the acoustic JI4 in the deep part of the object to be measured.
This invention relates to improvements in means for displaying structures as images.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第5図(a)は従来から知られている超音波探傷装置の
一構成例を示すブロック図である6第5図(a)におい
て、■は超音波探触子てあり、2は測定対象物としての
試料である。この超音波探触子1および試料2は、相対
的に走査可能なように構成されており、XY定走査3に
より二次元的なXY平面走査が行なわれるものとなって
いる。
Fig. 5(a) is a block diagram showing an example of the configuration of a conventionally known ultrasonic flaw detection device.6 In Fig. 5(a), ■ indicates an ultrasonic probe, and 2 indicates an object to be measured. It is a sample as an object. The ultrasonic probe 1 and the sample 2 are configured to be able to scan relative to each other, and a two-dimensional XY plane scan is performed by an XY constant scan 3.

このときXY定走査3にて発生したX方向およびY方向
の時間的に等間隔なタイミングパルスは、パルスコント
ローラ4へ入力する。パルスコントローラ4は上記入力
したパルスに基づいて送信トリガパルスをつくり、これ
を超音波・送受信回路5へ与える。この送受信回路5は
送信トリガパルスを与えられると、送信パルスを発生さ
せ、その送信パルスを超音波探触子1へ供給する。この
ため超音波探触子1から超音波が発生し、カプラ液体で
ある水6を介して試料2へ入射する。試料2の表面およ
び内部からの反射波は、再び超音波探触子1へ入射して
電気信号に戻され、送受信回路5へ入力する。送受信回
路5に入力した反射波に対応する反射信号は、増幅され
てゲート7へ入る。
At this time, timing pulses generated in the XY constant scan 3 at equal temporal intervals in the X direction and the Y direction are input to the pulse controller 4. The pulse controller 4 creates a transmission trigger pulse based on the input pulse, and supplies it to the ultrasonic transmitter/receiver circuit 5 . When this transmission/reception circuit 5 is given a transmission trigger pulse, it generates a transmission pulse and supplies the transmission pulse to the ultrasound probe 1 . Therefore, ultrasonic waves are generated from the ultrasonic probe 1 and are incident on the sample 2 via the water 6 which is the coupler liquid. The reflected waves from the surface and inside of the sample 2 enter the ultrasonic probe 1 again, are converted back into electrical signals, and are input to the transmitter/receiver circuit 5 . A reflected signal corresponding to the reflected wave input to the transmitter/receiver circuit 5 is amplified and enters the gate 7.

ゲート7は、パルスコントローラ4からのゲートコント
ロールパルスによって、必要な反射信号のみを抽出する
如<0N−OFF制御される。ゲート7を通過した反射
信号は包絡線検波器8にて包路線検波され、その振幅が
検出される。検出された上記振幅を示す信号は、パルス
コントローラ4からの制御パルスに応動するA/D変換
器9によって、ある単位時間毎にディジタル信号に変換
される。かくして試料2の内部からの反射波強度などの
情報が、順次距離(深さ)を変えた状態で検出されるこ
とになる。このようにして検出された情報信号は、パル
スコントローラ4からの制御パルスに応動する画像メモ
リ10に入力され、ディジタルデータとして記憶される
。この記憶されたディジタルデータすなわち反射波強度
などの情報信号は、TV信号に変換されてCRTモニタ
11に供給され、Bモード画像として表示される。
The gate 7 is controlled to be <0N-OFF by a gate control pulse from the pulse controller 4 so as to extract only the necessary reflected signal. The reflected signal that has passed through the gate 7 is subjected to envelope detection by an envelope detector 8, and its amplitude is detected. The signal indicating the detected amplitude is converted into a digital signal every certain unit time by an A/D converter 9 that responds to control pulses from the pulse controller 4. In this way, information such as the intensity of reflected waves from inside the sample 2 is detected at successively different distances (depths). The information signal thus detected is input to the image memory 10 which responds to control pulses from the pulse controller 4 and is stored as digital data. This stored digital data, ie, information signals such as reflected wave intensity, is converted into a TV signal and supplied to the CRT monitor 11, where it is displayed as a B-mode image.

第5図(b)は、第5図(a)に示した装置の一部を変
形した他の構成例を示す図である0図に示すように、本
例では包絡線検波器8に代えてピーク検波器12を用い
ている。なお、ピーク検波器12を用いて試料2の各深
さ位置に対応する反射波強度を分離抽出するためには、
得られたピーク値を順次リセットする必要がある。そこ
で図示の如く、パルスコントローラ4からピーク検波器
12に対し、リセット信号を出力するようにしている。
FIG. 5(b) is a diagram showing another configuration example in which a part of the device shown in FIG. 5(a) is modified.As shown in FIG. 0, in this example, the envelope detector 8 is replaced with A peak detector 12 is used. In addition, in order to separate and extract the reflected wave intensity corresponding to each depth position of the sample 2 using the peak detector 12,
It is necessary to sequentially reset the obtained peak values. Therefore, as shown in the figure, a reset signal is output from the pulse controller 4 to the peak detector 12.

〔発明が解決しようとするB題〕[Problem B that the invention attempts to solve]

上記した従来技術のうち、第5図(a)に示した包絡線
検波を行なうようにしたものでは、ある時間間隔(深さ
間隔)における所定時点の反射波強度を検出しているこ
とになる。このため第6図(a)に示すように、必ずし
もその時間間隔中の最大値を検出していることにはなら
ず、超音波の反射波強度を正しく検出していないという
欠点がある。
Among the above-mentioned conventional techniques, the one that performs envelope detection as shown in FIG. 5(a) detects the reflected wave intensity at a predetermined time point in a certain time interval (depth interval). . For this reason, as shown in FIG. 6(a), the maximum value during the time interval is not necessarily detected, and there is a drawback that the reflected wave intensity of the ultrasonic wave is not detected correctly.

また第5図(b)に示したピーク検波を行なうようにし
たものでは、ある時間間隔(深さ間隔)においてピーク
値を検出している。したがって、その時間間隔中の最大
値を検出していることにはなるが、第6図(b)に示す
ようにリセット時には検出が行なわれないので、いわゆ
る「検出抜け」が生じる。このため、本例においても超
音波の反射波強度を正しく検出し得ないという欠点があ
る。
In addition, in the case where peak detection is performed as shown in FIG. 5(b), peak values are detected at certain time intervals (depth intervals). Therefore, although the maximum value during that time interval is detected, as shown in FIG. 6(b), since no detection is performed at the time of reset, so-called "missing detection" occurs. For this reason, this example also has a drawback in that the reflected wave intensity of the ultrasonic wave cannot be detected correctly.

そこで本発明の目的は、測定対象物の内部構造を示す反
射波強度などの情報を、正確にしかも「検出抜け」が生
じない状態で適確に検出することができ、Aモード情報
、Bモード情報、3次元情報等を取込んで表示すること
のできる超音波顕微鏡を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to be able to accurately detect information such as reflected wave intensity indicating the internal structure of an object to be measured without causing any "missing detection", and to provide A-mode information, B-mode information, etc. An object of the present invention is to provide an ultrasonic microscope that can capture and display information, three-dimensional information, etc.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は上記課題を解決し目的を達するために次のよう
な手段を講じた。すなわち、音響レンズを用いて超音波
の集束球面波を発生させ、測定対象物の表面および内部
からの反射波を再び音響レンズでとらえて音響−電気変
換を行ない、その反射信号を取出して表示するようにし
た超音波顕微鏡において、所定時間領域内の反射信号を
分離抽出して導入可能なゲートおよびこのゲートにより
導入された反射信号を検波し反射波強度などの情報を検
出する検波器等を備えた受信回路を′a数糸系統並列接
続してなる受信回路群と、この受信回路群における各系
統のゲートを制御することにより各系統の受信回路を順
次周期的に作動させる制御手段と、この制御手段により
順次周期的に作動する各系統の受信回路で検出された情
報信号を順次選択して取出し一連の信号列となす信号取
出し手段と、この信号取出し手段にて取出された信号列
を処理して測定対象物の音響的内部構造を画像表示する
手段とを備えるようにしな。
The present invention has taken the following measures to solve the above problems and achieve the objectives. That is, an acoustic lens is used to generate a focused spherical ultrasonic wave, the reflected waves from the surface and interior of the object to be measured are captured again by the acoustic lens, acousto-electrical conversion is performed, and the reflected signals are extracted and displayed. The ultrasonic microscope is equipped with a gate that can separate and extract reflected signals within a predetermined time range and introduce them, and a detector that detects the reflected signals introduced by the gate and detects information such as the intensity of the reflected waves. a receiving circuit group comprising several receiving circuits connected in parallel; a control means for sequentially and periodically operating the receiving circuits of each system by controlling the gates of each system in the receiving circuit group; A signal extracting means for sequentially selecting and extracting information signals detected by the receiving circuits of each system which are operated periodically by the control means to form a series of signal trains; and a signal extracting means for processing the signal train extracted by the signal extracting means. and a means for displaying an image of the acoustic internal structure of the object to be measured.

〔作用〕[Effect]

このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。すなわち、受信回路群として例えばピーク検波
器およびそのリセット回路を含む受信回路を二系統分並
列に接続したものを用いた場合には、ゲートの働きに応
じて所定時間々隔毎に分離されて取込まれた反射信号が
、各系統の受信回路に対して順次交互に入力するものと
なる。
By taking such measures, the following effects are achieved. In other words, when a receiver circuit group is used in which two receiver circuits including a peak detector and its reset circuit are connected in parallel, the receiver circuits are separated at predetermined time intervals depending on the function of the gate. The received reflected signals are sequentially and alternately input to the receiving circuits of each system.

したがって一番目の反@信号が有している反射波強度(
情報)のピーク値は、一方の側のピーク検波器により検
出されかつ保持される。二番目の反射信号が有している
反射波強度(情報)のピーク値は、他方の側のピーク検
波器により検出されかつ保持される。以下同様にして交
互にピーク値の検出および保持が行なわれる。なお一方
のIII!1(fl!!方の(ill)でピーク値の検
出および保持が行なわれている間、他方の側(一方の側
)においては先に検出、#、持されたピーク値のリセッ
トが行なわれる。上記のように交互にピーク値を検出さ
れかつ保持されたgI報倍信号、切換えスイッチ等から
なる信号取出し手段を介して交互に取出されて、一つの
時系列的な信号列とされる。この信号列は信号処理され
て画像表示される。かくして測定対象物の音響的内部構
造を示す超音波の反射波強度などの情報が、正確にしか
も「検出抜け」のない状態で検出されかつ表示可能とな
る。
Therefore, the reflected wave intensity (
The peak value of the information) is detected and held by a peak detector on one side. The peak value of the reflected wave intensity (information) of the second reflected signal is detected and held by the peak detector on the other side. Thereafter, peak values are detected and held alternately in the same manner. Furthermore, one III! 1 (fl!!) While the peak value is being detected and held on one side (ill), the peak value that was previously detected and held is being reset on the other side (one side). As mentioned above, the peak values are alternately detected and held, and the gI multiplication signals are alternately extracted through a signal extraction means consisting of a changeover switch, etc., to form one time-series signal sequence. This signal sequence is processed and displayed as an image.In this way, information such as the intensity of reflected ultrasonic waves, which indicates the acoustic internal structure of the object to be measured, is detected and displayed accurately and without any "missing detection". It becomes possible.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の第1実施例の構成を示すブロック図で
ある。第1図において図中左方の中央部位に示す符号2
0は圧電トランスジューサであり、音響レンズ21と結
合されている。この音響レンズ21と測定対象物として
の試料22とは、相対的にXY走査可能な如く構成され
ており、XY定走査23により二次元的にXY平面走査
が行なわれるものとなっている。XY定走査23からは
X走査におけるX位置に応じたパルスSXと、Y走査に
おけるY位置に応じたパルスSYとが送出される。上記
のパルスSXは後述する同期回路25へ与えられ、パル
スSYは後述する画像メモリ30へ与えられる。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention. In Fig. 1, the code 2 shown in the central part on the left side of the figure
0 is a piezoelectric transducer, which is coupled to an acoustic lens 21. The acoustic lens 21 and the sample 22 as the object to be measured are configured to be able to perform XY scanning relative to each other, and two-dimensional XY plane scanning is performed by the XY constant scanning 23. From the XY constant scan 23, a pulse SX corresponding to the X position in the X scan and a pulse SY corresponding to the Y position in the Y scan are sent out. The above pulse SX is applied to a synchronization circuit 25, which will be described later, and the pulse SY is applied to an image memory 30, which will be described later.

基準タロツク発生器24は、タイミングパルスとしての
基準タロツクCKを発生させる。この基準タロツクCK
は、一方において同期回路25へ供給される。同期回路
25は、基準クロ・ツクCKと前記XY走査部23から
のパルスSXとの同期をとり、送信トリガパルスTTを
つくり、これを送信パルス発生器26へ供給する。送信
パルス発生器26は、例えば周波数が30MH2〜10
0MHz程度の比較的低い周波数帯の送信パルスSを出
力する。この送信パルスSは、サーキュレータ27を通
って前記圧電トランスジューサ20に印加される。圧電
トランスジューサ20は、送信パルスSについての電気
−音響変換を行なって超音波を発生させる。この発生し
た超音波は、音響レンズ21によって集束球面波とされ
、カプラ液体である水6を伝搬して試料22に照射され
る。照射された超音波の一部は試料22の表面で反射さ
れるが、他の一部は試料22の内部に進入する。
A reference tally clock generator 24 generates a reference tally clock CK as a timing pulse. This standard tarokku CK
is supplied to the synchronization circuit 25 on the one hand. The synchronization circuit 25 synchronizes the reference clock CK with the pulse SX from the XY scanning section 23, creates a transmission trigger pulse TT, and supplies it to the transmission pulse generator 26. The transmission pulse generator 26 has a frequency of, for example, 30MH2 to 10MHz.
A transmission pulse S in a relatively low frequency band of about 0 MHz is output. This transmission pulse S is applied to the piezoelectric transducer 20 through a circulator 27. The piezoelectric transducer 20 performs electro-acoustic conversion on the transmitted pulse S to generate ultrasonic waves. This generated ultrasonic wave is converted into a focused spherical wave by the acoustic lens 21, propagates through the water 6 which is the coupler liquid, and is irradiated onto the sample 22. A part of the irradiated ultrasonic waves is reflected by the surface of the sample 22, while the other part enters the inside of the sample 22.

試料22の表面、底面、又は試料内部の音響的不均一部
分から反射した反射波は、再び音響レンズ21を通って
圧電トランスジューサ20に戻り、音響−電気変換され
る。このようにして得られた反射波に対応する反射信号
は、サーキュレータ27を通りプリアンプ28へ導かれ
る。プリアンプ28により増幅された反射信号は、後述
する受信回路群すなわち二系統並列構成の受信回路40
a、40bに入力する。
The reflected waves reflected from the surface, the bottom surface of the sample 22, or the acoustically non-uniform portion inside the sample return to the piezoelectric transducer 20 through the acoustic lens 21 again, where they are subjected to acoustic-electrical conversion. A reflected signal corresponding to the reflected wave thus obtained is guided to the preamplifier 28 through the circulator 27. The reflected signal amplified by the preamplifier 28 is sent to a receiving circuit group, ie, a receiving circuit 40 having a two-system parallel configuration, which will be described later.
a, input to 40b.

前記基準クロック発生器24で発生した基準タロツクC
Kは、他方において遅延回路29へ供給され、ここで遅
延されたのち画像メモリ30ヘサンプリングパルスSK
として供給される。また前記基準タロツクCKは、XZ
位置パルスコントローラ31.同期分周回路32へ供給
される。前記同期回路25からの送信トリガパルスTT
も上記XZ位置パルスコントローラ31.同期分周回路
32へ供給される。XZ位置パルスコントローラ31は
、画像メモリ30内のX位置に相当しなアドレスと、Z
位置(深さ位置)のスタートアドレスとを設定する。上
記スタート位置は、7位置設定器33により設定される
。また同期分周回路32は前記基準タロツクを2分周す
るが、そのリセット信号として前記送信トリガパルスT
Tを用い、これによりX走査パルス毎の同期をとる。同
期分周回路32で分周したパルスSDは、ゲートパルス
コントローラ34.リセットパルスコントローラ35.
信号切換えパルスコントローラ36に与えられる。
The reference clock C generated by the reference clock generator 24
On the other hand, K is supplied to a delay circuit 29, where it is delayed and then sent to an image memory 30 as a sampling pulse SK.
Supplied as. Further, the reference tarokku CK is
Position pulse controller 31. The signal is supplied to the synchronous frequency divider circuit 32. Transmission trigger pulse TT from the synchronization circuit 25
The above XZ position pulse controller 31. The signal is supplied to the synchronous frequency divider circuit 32. The XZ position pulse controller 31 inputs an address corresponding to the X position in the image memory 30 and a Z position.
Set the start address of the position (depth position). The start position is set by the 7-position setting device 33. Further, the synchronous frequency divider circuit 32 divides the frequency of the reference tally clock by two, and uses the transmission trigger pulse T as a reset signal.
T is used to synchronize each X scanning pulse. The pulse SD frequency-divided by the synchronous frequency divider circuit 32 is sent to the gate pulse controller 34. Reset pulse controller 35.
A signal is provided to the switching pulse controller 36.

二系統並列構成の受信回路40aと40bとは、全く同
一構成となっている。したがってここでは受信回路40
aに例をとってその構成を説明する。
The two receiving circuits 40a and 40b having a parallel configuration have exactly the same configuration. Therefore, here, the receiving circuit 40
The configuration will be explained using example a.

アンプ41aは入力した反射信号を増幅して、ゲ−ト4
2 aに入力させる。ゲート42aはゲートパルスコン
トローラ34からの制御パルスG、Gにより0N−OF
F制御され、ONのとき前記アンプ41aの出力を通過
させて次のアンプ43aに与える。アンプ43aは入力
した信号をさらに増幅し、ピーク検波器44aに与える
。ピーク検波器44aは入力した信号のピーク値を検出
し、その値を保持する。リセット器45aは前記リセッ
トパルスコントローラ35からのリセットパルスRaに
よりONにされると、前記ピーク検波器44aのコンデ
ンサに蓄積されている電荷をディスチャージし、リセッ
トを行なう、アンプ46aは上記リセット前のピークホ
ールド信号を増幅し、アナログ式切換えスイッチ(以下
切換えスイッチという)47の一方の端子aへ与える。
The amplifier 41a amplifies the input reflected signal and sends it to the gate 4.
2 Have a input. The gate 42a is turned ON-OF by the control pulses G and G from the gate pulse controller 34.
F-controlled, and when ON, the output of the amplifier 41a is passed through and applied to the next amplifier 43a. The amplifier 43a further amplifies the input signal and supplies it to the peak detector 44a. The peak detector 44a detects the peak value of the input signal and holds that value. When the reset device 45a is turned on by the reset pulse Ra from the reset pulse controller 35, it discharges the charge stored in the capacitor of the peak detector 44a and performs a reset.The amplifier 46a detects the peak before the reset. The hold signal is amplified and applied to one terminal a of an analog changeover switch (hereinafter referred to as changeover switch) 47.

上記受信回路40aと並列に接続されている同一構成の
他の受信回路40bにおけるアンプ46bは、その出力
信号を切換えスイッチ47の他方の端子すへ与える。
The amplifier 46b in another receiving circuit 40b having the same configuration and connected in parallel with the receiving circuit 40a supplies its output signal to the other terminal of the changeover switch 47.

なお、a系統のゲート42aとb系統のゲート42b、
およびa系統のリセッ!・器45aとb系統のリセット
器45bとが、それぞれ交互に動作するように、ゲート
パルスコントローラ34、リセットパルスコントローラ
35により、各々制御される。そしてa系統およびb系
統の各受信回路40a、40bの出力信号を交互に取出
すように、切換えスイッチ47を信号切換えパルスコン
トローラ36により切換制御する。
Note that the gate 42a of the a system and the gate 42b of the b system,
and a-series reset! - The gate pulse controller 34 and the reset pulse controller 35 respectively control the reset device 45a and the reset device 45b of the b system so that they operate alternately. Then, the changeover switch 47 is controlled by the signal changeover pulse controller 36 so that the output signals of the receiving circuits 40a, 40b of the a system and the b system are taken out alternately.

切換えスイッチ47により選択して取出された一連の信
号列は、次段のバッファアンプ48にて増幅される。バ
ッファアンプ48の出力信号S■は画像メモリ30に送
られる0画像メモリ30は送られてきた上記信号S■を
、前記サンプリングパルスSKにてサンプリングし、順
次A/D変換して記憶する。この場合のアドレスは、X
Y定走査23からのY位置パルスSYと、XZL1置パ
ルスコントローラ31からのX 71 ’ffおよびZ
ii置装ルスとにより定められる6画像メモリ30に記
憶された画像データは、画像処理装置50により種々の
信号処理を行なわれたのち、CRTモニタ51へ供給さ
れる。CRTモニタ51は供給された画像データを可視
化し、試料22の内部構造を表示する。なお画像データ
の取込みは、リセットスイッチ52のリセット操作によ
り開始される。
A series of signal sequences selected and extracted by the changeover switch 47 are amplified by a buffer amplifier 48 at the next stage. The output signal S<b>2 of the buffer amplifier 48 is sent to the image memory 30 . The image memory 30 samples the sent signal S<b>2 using the sampling pulse SK, sequentially A/D converts it, and stores it. In this case, the address is
Y position pulse SY from Y constant scanning 23 and X71'ff and Z from XZL1 position pulse controller 31
The image data stored in the image memory 30 determined by ii) is supplied to the CRT monitor 51 after being subjected to various signal processing by the image processing device 50. The CRT monitor 51 visualizes the supplied image data and displays the internal structure of the sample 22. Note that the capture of image data is started by a reset operation of the reset switch 52.

次に、このように構成された本装置の動作を説明する。Next, the operation of this apparatus configured as described above will be explained.

先ずリセットスイッチ52をONさせると、第2図のS
Rのようなリセット信号が画像メモリ30および画像処
理装置50に入力し、メモリクリア、アドレスリセット
等が行なわれる。
First, when the reset switch 52 is turned on, S in FIG.
A reset signal such as R is input to the image memory 30 and the image processing device 50, and memory clearing, address reset, etc. are performed.

そこでXY定走査23を動作させ、音響レンズ21と試
料22とを相対的にXY定走査る。このとき、先ずY方
向に1ステツプ走査し、そのtlt X方向にライン走
査する。Y走査における位置パルスSYは、画像メモリ
30に伝えられ、X走査における位置パルス例えば51
2点のパルスSXは、同期回路25に入力する。この場
合の一点が試料22のXY平面内の一点にあたる、基準
タロツク発生器24からのタロツクパルスCKが同期回
路25に与えられると、先のパルスSXとの同期がとら
れ、送信トリガパルスTTが発生する。この送信トリガ
パルスTTが送信パルス発生器26に入力すると、この
発生器26により第2図の信号SにSoとして示すよう
なパルス幅の狭い高電圧パルスが発生する。このパルス
Soがサーキュレータ27を通り、圧電トランスジュー
サ20へ与えられると、上記パルスSoの電気−音響変
換が行なわれ、超音波が発生する。この超音波は音響レ
ンズ21にて集束球面波とされ、水6を介して試料22
へ入射する。試料22で透過、散乱、反射、吸収なる作
用を受けた超音波のうち、試料表面や試料内部で反射し
た反射波は、再び音響レンズ21に戻り、圧電トランス
ジューサ20によって超音波から電気信号に変換され、
サーキュレータ27を通ってプリアンプ28に信号S(
α、β。
Therefore, the XY constant scan 23 is operated to scan the acoustic lens 21 and the sample 22 relatively in the XY constant manner. At this time, first one step scan is performed in the Y direction, and then a line scan is performed in the X direction. The position pulse SY in the Y scan is transmitted to the image memory 30, and the position pulse SY in the X scan is transmitted to the image memory 30.
The two pulses SX are input to the synchronization circuit 25. When the tally pulse CK from the reference tally clock generator 24, in which one point in this case corresponds to a point on the XY plane of the sample 22, is given to the synchronization circuit 25, it is synchronized with the previous pulse SX, and a transmission trigger pulse TT is generated. do. When this transmission trigger pulse TT is input to the transmission pulse generator 26, the generator 26 generates a high voltage pulse with a narrow pulse width as shown as So in the signal S of FIG. When this pulse So passes through the circulator 27 and is applied to the piezoelectric transducer 20, electro-acoustic conversion of the pulse So is performed and an ultrasonic wave is generated. This ultrasonic wave is converted into a focused spherical wave by the acoustic lens 21, and is passed through the water 6 to the sample 22.
incident on the Among the ultrasonic waves that have been transmitted, scattered, reflected, and absorbed by the sample 22, the reflected waves reflected on the sample surface or inside the sample return to the acoustic lens 21 and are converted from ultrasonic waves into electrical signals by the piezoelectric transducer 20. is,
The signal S(
α, β.

γ)として入力する。プリアンプ28にて高周波増幅さ
れた反射信号は、二系統並列構成の受信回路40a、4
0bにおけるアンプ41a、41bに同時に供給される
γ). The reflected signal high-frequency amplified by the preamplifier 28 is sent to two receiving circuits 40a and 40 having a parallel configuration.
It is simultaneously supplied to amplifiers 41a and 41b at 0b.

一方、同期分周回路32に基準タロツクCKおよび送信
トリガパルスTTが入力すると、この回路32から第2
図のSDのような基準タロツクCKに同期した2分周パ
ルスが発生する。このパルスSDがゲートパルスコント
ローラ34に入力すると、第2図のG、Gに示すような
り、Hが互いに反転したパルスがゲート42a、42b
に制御パルスとして入力する。各ゲート42a、42b
はG、GがHのときにONとなり、LのときにOFFと
なるように設定されているので、前記アンプ41a、4
1bで増幅された反射信号α、β。
On the other hand, when the reference tally clock CK and the transmission trigger pulse TT are input to the synchronous frequency divider circuit 32, the second
A divided-by-2 pulse synchronized with the reference tarlock CK, such as SD in the figure, is generated. When this pulse SD is input to the gate pulse controller 34, as shown in G and G in FIG.
input as a control pulse. Each gate 42a, 42b
is set to be ON when G, G is H, and OFF when it is L, so that the amplifiers 41a, 4
Reflected signals α and β amplified by 1b.

γは第2図のSa3 、Sblのように交互にゲートさ
れ、アンプ43a、、43bに供給される。アンプ43
a、43bで増幅された信号は、ピーク検波器44a、
44bにてそれぞれピーク値を検出され、かつ保持され
る。このピーク値を保持された状態はゲート42a、4
2bが次にONする前にリセットする必要がある。これ
に対処するために、リセットパルスコントローラ35で
は、同期分周回路32からの信号SDを受けると、リセ
ットパルス信号Ra、Rbを出力する。この信号Ra、
Rhがリセット器45a、45bにそれぞれ与えられる
と、同リセット器45a、45bはそれぞれの時点でO
Nとなり、ピーク検波器44a、44bをリセットする
。第2図のRa、Rbの記載部分に書込んである時間t
rは、ゲートがONとなってからOFFになるまでの時
間幅である。この時H幅trとリセットパルスRa、R
bの時間幅との和は、信号SDの1周期分よりも短いも
のとなるように設定されている。このようにして反射信
号をピークホールドし、かつその後リセットした状態の
波形は、第2図中Sa2.Sb2として示すようなもの
となる。この信号はアンプ46a、46bにて各々増幅
され、切換えスイッチ47の各端子に入力する。切換え
スイッチ47は信号切換えパルスコントローラ36から
の信号SSがHのときはa系統側に切換わり、信号SS
がLのときはb系統側に切換わる。このような切換えス
イッチ47の切換動作に応じてアンプ46aまたはアン
プ46bの出力信号が選択的に取出される。この取出さ
れた信号は一連の信号列となってバッファアンプ48を
通り、第2図のS■なる信号として画像メモリ30に与
えられる。
γ is gated alternately like Sa3 and Sbl in FIG. 2 and is supplied to amplifiers 43a, 43b. Amplifier 43
The signal amplified by peak detectors 44a and 43b is transmitted to peak detectors 44a and 43b.
Each peak value is detected and held at 44b. The state in which this peak value is maintained is the state in which the gates 42a and 4
2b needs to be reset before turning on next time. To cope with this, the reset pulse controller 35 outputs reset pulse signals Ra and Rb upon receiving the signal SD from the synchronous frequency divider circuit 32. This signal Ra,
When Rh is given to the reset devices 45a and 45b, the reset devices 45a and 45b turn O at each time point.
N, and the peak detectors 44a and 44b are reset. The time t written in the Ra and Rb sections of Figure 2
r is the time width from when the gate is turned on until it is turned off. At this time, H width tr and reset pulses Ra, R
The sum of b and the time width is set to be shorter than one period of the signal SD. The waveform of the reflected signal peak-held and then reset is Sa2. It will be as shown as Sb2. This signal is amplified by amplifiers 46a and 46b, respectively, and input to each terminal of changeover switch 47. When the signal SS from the signal switching pulse controller 36 is H, the changeover switch 47 switches to the a side, and the signal SS
When is L, it switches to the b system side. Depending on the switching operation of the changeover switch 47, the output signal of the amplifier 46a or the amplifier 46b is selectively extracted. The extracted signals pass through the buffer amplifier 48 as a series of signals, and are applied to the image memory 30 as a signal S2 in FIG.

Xz位置パルスコントローラ31からは、2位置設定器
33にて設定された2位置情報に基づいて、送信トリガ
パルスTTの立下がり時点から時間tzだけ遅れた時点
でパルスSPが発生する。
Based on the two-position information set by the two-position setter 33, the Xz position pulse controller 31 generates a pulse SP at a time tz delayed from the falling edge of the transmission trigger pulse TT.

このパルスSPにより画像メモリ30のX位置に相当し
たアドレスが設定されると共に、2方向(深さ方向)で
の画像データ取込みスタートアドレスが設定される。そ
こで例えば第2図のS■におけるα′、β′、γ′のと
ころの値をサンプリングして2効できるように、遅延回
路29により時間tsだけ遅らせたサンプリングパルス
SKを発生させ、画像メモリ30に与える。こうするこ
とにより、あるX位置での2方向の反射波のピーク値が
2個だけ、A/D変換され、ディジタル信号として記録
される。上記の個数℃は、Z方向での分割数であり、例
えばλ=32とする0以上の動作をXY定走査23での
X走査において、X方向にn点、例えばn=512をと
れば、「X方向n点」Xrz方向2点」のいわゆるBモ
ード画像データが画像メモリ30に記録される。XY定
走査23でY走査をm本、例えばm=512となるよう
にY走査を行なえば、rnXmXβノなる三次元内部画
像データが、画像メモリ30に取込まれる。この取込ま
れた画像データは、次段の画像処理装置50で画像信号
変換等の処理を行なわれ、CRTモニタ51へ送られる
。かくしてCRTモニタ51にて試料の内部構造を示す
画像が表示される。
This pulse SP sets an address corresponding to the X position of the image memory 30, and also sets a start address for taking in image data in two directions (depth direction). Therefore, for example, a sampling pulse SK delayed by a time ts is generated by the delay circuit 29 so that the values at α', β', and γ' in S■ in FIG. give to By doing so, only two peak values of reflected waves in two directions at a certain X position are A/D converted and recorded as digital signals. The above number ℃ is the number of divisions in the Z direction. For example, if n points are taken in the X direction, for example n = 512, in the X scan of the XY constant scan 23 for an operation of 0 or more with λ = 32, So-called B-mode image data of "n points in the X direction" and "2 points in the Xrz direction" is recorded in the image memory 30. If m Y scans are performed in the XY constant scan 23, for example, m=512, three-dimensional internal image data of rnXmXβ is taken into the image memory 30. The captured image data is subjected to processing such as image signal conversion in the next-stage image processing device 50, and then sent to the CRT monitor 51. Thus, an image showing the internal structure of the sample is displayed on the CRT monitor 51.

このように本実施例においては、二系統並列楕成の受信
回路40a、40bにより、試料22の内部からの反射
波のピーク値を交互に検出するようにしたので、反射波
のピーク値を欠落なしに正確に検出することができる。
In this embodiment, the peak values of the reflected waves from inside the sample 22 are alternately detected by the two-system parallel elliptical receiving circuits 40a and 40b, so that the peak values of the reflected waves are not omitted. It can be detected accurately without.

なお上記実施例では二系統並列構成の受信回路を例示し
たが、三系統以上の並列構成を有する受信回路であって
もよい、また上記実施例では検波手段としてピーク検波
器を用いた例を示したが、例えば直交検波器、位相検波
器等1、他の検波手段を用いてもよい。
Note that in the above embodiment, a receiving circuit with a parallel configuration of two systems is illustrated, but a receiving circuit with a parallel configuration of three or more systems may be used.In addition, in the above embodiment, an example is shown in which a peak detector is used as the detection means. However, other detection means such as a quadrature detector or a phase detector 1 may also be used.

第3図は本発明の第2実施例の主要部の構成を示すブロ
ック図である0本実施例が前記第1実施例と異なる点は
、第1.実施例では基準クロックを2分周した信号SD
でゲート制御等を行なったのに対し、本実施例ではデユ
ーティ比を異ならせた信号によって制御するようにした
点である。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the main parts of the second embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment described above. In the embodiment, the signal SD is obtained by dividing the reference clock by two.
In contrast to the gate control, etc., performed in this embodiment, control is performed using signals with different duty ratios.

第3図に示す如く、同期・任意デユーティ発生回路60
と、任意デユーティ股定器61とを付加した構成となっ
ている。同期任意デユーティ発生回路60は、基準タロ
ツク発生器24にて発生した基準タロツクCKのデユー
ティを任意のデユティに変えて遅延回路29.XZ位置
パルスコントローラ31.同期分周回路32に供給する
回路であり、任意デユーティ設定器61は所望のデユー
ティを設定操作するためのものである。
As shown in FIG. 3, a synchronous/arbitrary duty generation circuit 60
, and an optional duty determiner 61 are added. The synchronous arbitrary duty generating circuit 60 changes the duty of the reference tally clock CK generated by the reference tally clock generator 24 to an arbitrary duty, and then outputs the duty of the reference tally clock CK generated by the reference tally clock generator 24 to an arbitrary duty. XZ position pulse controller 31. This circuit supplies the synchronous frequency divider circuit 32, and the arbitrary duty setter 61 is for setting a desired duty.

第4図は第3図に示す回路の動作タイミングを示す図で
ある。以下第4図を適時参照して動作説明を行なう。
FIG. 4 is a diagram showing the operation timing of the circuit shown in FIG. 3. The operation will be explained below with reference to FIG. 4.

基準クロック発生器24から送出される基準クロックC
Kのデユーティを変えるべく、任意デユーティ発生器6
1にてデユーティ設定操作を行なう、そうすると、」−
記設定操作に応じて、同期任意デユーティ発生回路60
が作動し、第4図の81゛に示すようにデユーティが逐
次異なるような態様のパルス列が生成される。このパル
ス列S′Fに基づいて遅延回IK29.XZ位置パルス
コンl−口一ラ31.同期分周回路32が作動する。し
たがって信号SK、SP、SDは第4図に示すようにな
る。この結果、ゲー)42a、42bで制御される時間
幅が種々異なるものとなり、超音波の反射波を検出する
際のZ方向く深さ方向)の時間分割の割合が所望状態に
変化したものとなる。したがって試料22の材質や!f
4遣に、応じて反射波を任意分割でとらえることができ
る0例えば音速の異なる二媒質が深さ方向に連なってい
るような構造を有する試料の場合、音速の速い部分では
時間分割の幅を細かくし、音速の遅い部分では時間分割
の幅を粗くして、超音波の反射波をとらえるようにすれ
ば、表面から内部または裏面までをZ方向に等間隔にサ
ンプリングすることができ、音速差による画像の歪みを
除去できることになる。また例えば同一媒質からなる試
料の場合であっても、ある深さ領域については時間分割
の幅を細かくし、他の深さ領域については時間分割の幅
を粗くすることにより、必要な領域における内部構造を
拡大または縮小した状態で表示することがIIf能とな
る9このように本実施例においては、ゲート0NOFF
のタイミングのデユーティを任意に変えることができる
ので、試料22の深さ方向の画像の伸縮を容易に行なえ
る利点がある。
Reference clock C sent from reference clock generator 24
In order to change the duty of K, an arbitrary duty generator 6 is used.
Perform the duty setting operation in step 1. Then, "-
According to the setting operation described above, the synchronous arbitrary duty generation circuit 60
is activated, and a pulse train is generated in which the duty is successively different, as shown at 81 in FIG. Based on this pulse train S'F, delay circuit IK29. XZ position pulse controller l-mouth 31. The synchronous frequency divider circuit 32 is activated. Therefore, the signals SK, SP, and SD become as shown in FIG. As a result, the time widths controlled by the gates 42a and 42b become different, and the ratio of time division in the Z direction (depth direction) when detecting reflected waves of ultrasonic waves changes to a desired state. Become. Therefore, the material of sample 22! f
For example, in the case of a sample with a structure in which two media with different sound velocities are connected in the depth direction, it is possible to capture the reflected waves by dividing them arbitrarily. By making the time division finer and coarsening the time division width in areas where the speed of sound is slow to capture reflected waves of ultrasound, it is possible to sample from the surface to the inside or back surface at equal intervals in the Z direction, and the difference in sound speed can be It is possible to remove image distortion due to For example, even in the case of samples made of the same medium, by making the time division narrower for a certain depth region and coarser for other depth regions, it is possible to It is possible to display the structure in an enlarged or reduced state9.Thus, in this embodiment, the gate 0NOFF
Since the timing duty can be arbitrarily changed, there is an advantage that the image in the depth direction of the sample 22 can be easily expanded or contracted.

なお本発明は上述した各実施例に堰定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能
であるのは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、所定時間領域内の反射信号を分離抽出
して導入可能なゲートおよびこのゲートにより導入され
た反射信号を検波し反射波強度等の情報を検出する検波
器等を備えた受信回路を複数系統並列に接続して受信回
路群を′!R成し、この受信回路群における各系統のゲ
ートを制御することにより各系統の受信回路を順次周期
的に作動させ、各系統の受信回路で検出された情報信号
を順次選択して取出すことにより一連の信号列となし、
この信号列を処理して測定対象物の音響的内部構造を画
像表示するようにしたので、測定対象物の内部M Pを
示す反射波強度等の情報を、正確にしかも「検出抜けJ
が生じない状慇で適確に検出することができ、Aモード
情報、Bモード情報、3次元情報等を取込んで表示する
ことのできる超音波顕@鎚を提供できる。
According to the present invention, a receiver is equipped with a gate that can separate and extract reflected signals within a predetermined time area and introduce the signals, and a detector that detects the reflected signals introduced by the gate and detects information such as the intensity of the reflected waves. Connect multiple circuits in parallel to create a receiving circuit group'! By controlling the gates of each system in this receiving circuit group, the receiving circuits of each system are sequentially and periodically operated, and the information signals detected by the receiving circuits of each system are sequentially selected and extracted. A series of signal strings and none,
By processing this signal sequence and displaying an image of the acoustic internal structure of the object to be measured, information such as the reflected wave intensity indicating the internal M P of the object to be measured can be accurately and
It is possible to provide an ultrasonic microscope @ hammer that can accurately detect images in a situation that does not occur, and can capture and display A-mode information, B-mode information, three-dimensional information, etc.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第1実施例の構成を示すブロック図、
第2図は同実施例の動作タイミングを示す波形図、第3
図は本発明の第2実施例の主要部の構成を示すブロック
図、第4図は同実施例の動作タイミングを示す波形図で
ある。第5図(a)(b)は従来例を示すブロック図、
第6図(a)(b)は同従来例の動作タイミングを示す
波形図である。 20・・・圧電トランスシュ〜す、21・・・音響レン
ズ、22−・・試料(測定対象物)、40a、40b・
・・二系統の受信回路、42a、42b・・・ゲート、
44a、44b−ピーク検波器、45a、45b・・・
リセット器、47・・・アナログ式切換えスイッチ。 出願人代理人 弁理士 坪 井 淳
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention,
Figure 2 is a waveform diagram showing the operation timing of the same embodiment;
The figure is a block diagram showing the configuration of the main parts of the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a waveform diagram showing the operation timing of the second embodiment. FIGS. 5(a) and 5(b) are block diagrams showing conventional examples,
FIGS. 6(a) and 6(b) are waveform diagrams showing the operation timing of the conventional example. 20... Piezoelectric transformer, 21... Acoustic lens, 22-... Sample (measurement object), 40a, 40b.
...Two-system receiving circuit, 42a, 42b...gate,
44a, 44b - peak detector, 45a, 45b...
Reset device, 47...analog type changeover switch. Applicant's agent Patent attorney Atsushi Tsuboi

Claims (1)

【特許請求の範囲】 音響レンズを用いて超音波の集束球面波を発生させ、測
定対象物の表面および内部からの反射波を再び音響レン
ズでとらえて音響−電気変換を行ない、その反射信号を
取出して表示するようにした超音波顕微鏡において、 所定時間領域内の反射信号を分離抽出して導入可能なゲ
ートおよびこのゲートにより導入された反射信号を検波
し反射波強度などの情報を検出する検波器等を備えた受
信回路を複数系統並列に接続してなる受信回路群と、こ
の受信回路群における各系統のゲートを制御することに
より各系統の受信回路を順次周期的に作動させる制御手
段と、この制御手段により順次周期的に作動する各系統
の受信回路で検出された情報信号を順次選択して取出し
一連の信号列となす手段と、この手段にて得られた信号
列を処理して測定対象物の音響的内部構造を画像表示す
る手段とを備えたことを特徴とする超音波顕微鏡。
[Claims] A focused spherical wave of ultrasonic waves is generated using an acoustic lens, and reflected waves from the surface and inside of the object to be measured are captured again by the acoustic lens to perform acoustic-electrical conversion, and the reflected signals are converted into In an ultrasonic microscope that can be taken out and displayed, there is a gate that can be introduced by separating and extracting reflected signals within a predetermined time area, and a detection device that detects the reflected signals introduced by this gate and detects information such as reflected wave intensity. a receiving circuit group comprising a plurality of receiving circuits connected in parallel, and a control means for sequentially and periodically operating the receiving circuits of each system by controlling gates of each system in the receiving circuit group; , means for sequentially selecting and extracting the information signals detected by the receiving circuits of each system which are operated periodically by the control means to form a series of signal trains; and means for processing the signal train obtained by this means. 1. An ultrasonic microscope characterized by comprising means for displaying an image of the acoustic internal structure of an object to be measured.
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