JPH0280954A - 超音波顕微鏡 - Google Patents
超音波顕微鏡Info
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- 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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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
次に、このように構成された本装置の動作を説明する。
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。
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。
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。
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。
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
。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ある。以下第4図を適時参照して動作説明を行なう。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63232851A JPH0280954A (ja) | 1988-09-17 | 1988-09-17 | 超音波顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63232851A JPH0280954A (ja) | 1988-09-17 | 1988-09-17 | 超音波顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0280954A true JPH0280954A (ja) | 1990-03-22 |
Family
ID=16945806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63232851A Pending JPH0280954A (ja) | 1988-09-17 | 1988-09-17 | 超音波顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0280954A (ja) |
-
1988
- 1988-09-17 JP JP63232851A patent/JPH0280954A/ja active Pending
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