JPH0416935Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、超音波顕微鏡像内の所望の箇所に対
応する試料上の箇所に音響レンズを指向すること
ができる超音波顕微鏡に関するもので、詳しくは
かかる所望の箇所で、改めて超音波顕微鏡像を得
たり、試料のその箇定で試料特有の情報であるＶ
−Ｚ曲線等を得ることができる超音波顕微鏡を提
供することである。

〔従来技術〕

第１図は、従来の一般的な超音波顕微鏡の見取
図であり、第２図は、その信号処理回路の一例を
示すブロツク線図である。第１図において、１は
接眼レンズであり、２は鏡筒である。鏡筒２には
対物レンズ３が前記接眼レンズ１と協働して光学
顕微鏡の光学系を構成するように、ステージ４に
対向して配置してある。この光学系は鏡脚５によ
つて支承されている。ステージ４は、これをＹ軸
方向に移動させるためのステージ移動装置６によ
つて支持されている。

一方、ステージ４上には、第２図に示すように
ゴニオメータ７が載置してあり、その上面に試料
保持台８が設けられている。第１図には図示を省
略したが、音響レンズ９（第２図参照）は、前記
光学顕微鏡の対物レンズ３の位置に置換して配置
される関係に設けられており、試料の観測箇所を
前記光学顕微鏡によつて設定し、この設定箇所に
音響レンズ９を指向させ得るようになつている。
また、その音響レンズ９は、第２図に示したよう
に加振器１０によつて、Ｘ軸方向に加振されるよ
うに支持されている。さらに、第１図に示すよう
に落射照明用光源１１、超音波像表示用のテレビ
ジヨン画像モニタ１２、Ｘ−Ｙモニタ１３、操作
卓１４などが設けられている。

第２図に示した音響レンズ９は、加振器１０に
より一次元の振動を伝えらえ、Ｘ軸方向に振動す
る。一方ステージ４は、ステージ移動装置６によ
りＹ軸方向に徐々に移動する。試料１５は、試料
保持台８に載せられ、ゴニオメータ７により表面
が音響レンズ９に対して垂直に保たれた状態で、
前記加振器１０による音響レンズ９のＸ軸方向へ
の振動と、前記ステージ移動装置６による試料１
５のＹ軸方向への移動とによつて、音響レンズ９
からの超音波ビームにより、二次元的に走査され
る。なお、音響レンズ９と試料１５の間を音響的
に整合させるために、音響レンズ９と試料１５間
には超音波伝達媒体１６たとえば水が介挿されて
いる。

周知のように、超音波顕微鏡においては、試料
１５を超音波により二次元走査して得られた反射
波もしくは透過波を受信し、一般には、その受信
信号の振幅を輝度とするテレビジヨン信号に変換
して、テレビジヨン画像モニタにより超音波像と
して画像表示している。そのための信号処理方法
を第２図により簡単に説明する。

制御回路１７からの制御信号に同期してバース
ト状高周波パルス信号を高周波発生器１８から発
生させ、サーキユレータ１９を介して圧電トラン
スジユーサ２０に加えて、前記バースト状高周波
パルス信号のバースト周波数に対応した超音波に
変換する。この超音波は、音響レンズ９によりス
ポツト化されて試料１５を照射し、その反射波が
再び音響レンズ９を通つて圧電トランスジユーサ
２０に受信され、電気信号に変換される。この受
信信号中には、音響レンズ９内で反射した超音波
によるものや、サーキユレータ１９の漏えいバー
スト状高周波パルス信号等の不正な不要信号を含
んでいるので、これをゲート回路２１に導き制御
回路１７からの所定タイミングを有するゲート信
号により、試料１５からの直接の反射波に相当す
る受信信号のみを取り出す。これを高周波増幅回
路２２により増幅し、混合回路２３に導き局部発
振器２４からの局部発振周波数信号と混合して中
間周波数信号に変換する。この中間周波数信号
は、中間周波数増幅回路２５を介して検波回路２
６に加わり、ここで包絡線検波された後、ブラン
キング回路２７に入力し、前記ゲート信号と同一
タイミングのゲート信号によつて試料１５からの
直接の反射波に相当する受信信号のみを取り出
し、ピーク検波回路２８によりピーク検波され
る。このようにして得られた検波出力信号を順次
スキヤンコンバータ２９に導いて、加振器１０か
らのＸ軸走査周期に関連した同期情報信号および
ステージ移動装置６からのＹ軸走査周期に関連し
た同期情報信号により、それぞれ駆動されるＸ偏
向信号発生回路３０およびＹ偏向信号発生回路３
１からの各偏向信号により、そのスキヤンコンバ
ータ２９内のメモリの所定位置に順次一時記憶す
る。これをテレビジヨン走査周期によつて連続的
に繰り返して読み出すとともに同期情報を付加し
てテレビジヨン信号に変換し、テレビジヨン画像
モニタ１２に供給して画像再生することにより超
音波顕微鏡像を得ている。このようにして超音波
像を得るための諸操作、たとえばスキヤン幅やコ
ントラスト等の調整は、操作卓１４に設けた調整
つまみ等により、手動によつて行ない得るように
なつている。

〔考案が解決しようとする課題〕

以上説明したように従来の超音波顕微鏡では、
予じめ、試料の観察箇所を光学顕微鏡によつて設
定し、これに対応した超音波顕微鏡像を得ること
ができるようになつているものがある。

しかしながら、超音波顕微鏡像を得てみると、
光学顕微鏡像では判別できないクラツク部分や、
試料の構造や性質を示する超音波顕微鏡特有の像
部分が見出され、改めて、それらの部分に音響レ
ンズ９を指向させる必要が生ずる。

本考案の目的は、上記の期待に応えるべく、超
音波顕微鏡像の表示とともに、その表示された超
音波顕微鏡像内の所望の箇所に改めて、音響レン
ズを指向させて、しかる後所望の箇所を中心にし
て超音波顕微鏡像を得たりあるいは、所望の箇所
におけるＶ−Ｚ曲線をも表示し得て、試料に関し
豊富な情報が得られるようにした超音波顕微鏡を
提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案の超音波顕微鏡は、音響レンズからの超
音波により試料上を二次元走査し、その試料によ
り変調をうけた超音波を受信検波して得た信号を
輝度情報にして超音波顕微鏡像を表示するように
構成した超音波顕微鏡において、前記輝度情報と
して表示される超音波顕微鏡像上の任意の座標位
置を選択指定する位置指定手段と、前記座標位置
に相当する試料面上の位置情報にづいて音響レン
ズと試料保持台を相対移動させる位置制御手段と
を備えたことを特徴とするものがある。

〔実施例〕

第３図は、本考案を実施した超音波顕微鏡の一
例を示す見取図である。表示パネル３２および操
作卓３３を除いては、後記する一部を除き第１図
および第２図に示した従来の超音波顕微鏡と同様
の構成となつている。従つて第１図のものと同一
部分は同一符号を付して示し、その説明を省略す
ることとする。

この実施例における表示パネル３２には、同図
に示すように新たにＶ−Ｚ曲線表示モニタ３４
が、従来と同様の超音波像表示用のテレビジヨン
画像モニタ１２およびＸ−Ｙモニタ１３とともに
併設されている。また操作卓３３には、超音波像
を得るための各種の操作ボタンや調整器のほか
に、新たに本考案の特徴を表わすジヨイステツク
３５と、Ｖ−Ｚ特性測定開始および完了を操作す
るためのＶ−Ｚ曲線操作ボタン３６とが設けてあ
る。

第４図に第３図に示した本考案の実施例におけ
る顕微鏡部分を示す。同図において、３７は、ス
テージ４をＺ軸方向に移動するＺ軸移動装置であ
つて、Ｚ軸方向の移動距離検出用位置センサを内
蔵するとともに、制御信号により自動制御し得る
構成となつており、またＺ軸操作つまみ３８によ
り手動調整をもなし得るようになつている。ステ
ージ４のＹ軸方向への移動量を検知するための位
置センサ３９を、ステージ移動装置６の近傍に取
り付けてある。また第４図には図示しないが、同
様に、加振器１０による音響レンズ９のＸ軸方向
への移動量を検知する位置センサ４０も設けてあ
る。

一方、試料保持台８上の試料１５と音響レンズ
９の相対位置を、後記するＸ軸位置信号およびＹ
軸位置信号により、それら両信号に対応する試料
１５上の位置に音響レンズ９を指向させるように
移動させるため、加振器１０（第２図参照）およ
びステージ移動装置６に、前記各位置信号を加え
ることによつて、音響レンズ９をＸ方向に、また
ステージ４をＹ方向にそれぞれ移動させることが
できる構成となつている。なお、その他の構成
は、第２図と同様であり、超音波像は、第３図の
表示パネル３２に設けたテレビジヨン画像モニタ
１２によつて観察し得るようになつており、この
超音波像の形成のための手段は、第２図と全く同
じであるので、その説明は省略する。

本考案においては、超音波により試料１５を二
次元走査してテレビジヨン画像モニタ１２上に超
音波像を得た後、第３図に示したジヨイステツク
３５を用いて、テレビジヨン画像モニタ１２上の
超音波像上で、改めて得たい超音波顕微鏡像の中
心位置やＶ−Ｚ曲線を得たい位置を選択する。す
なわち、ジヨイステツク３５の操作によつて、テ
レビジヨン画像モニタ１２上の表示画面を直交座
標軸による第一象限面とする画像面の所望の位置
の座標を表わすＸ軸信号およびＹ軸信号を発生さ
せ、これらの信号によつて超音波像上の所望の位
置をカーソル表示し得るように構成する。なお、
このような所望の座標位置に対応するＸ軸信号お
よびＹ軸信号を発生させるジヨイステツクおよび
カーソル表示装置は、周知のものを用いればよ
い。

第５図は、上述のようにして得られるＸ軸信号
およびＹ軸信号の処理回路の概略構成を示すブロ
ツク線図である。すなわち、ジヨイステツク３５
から発生したＸ軸信号およびＹ軸信号をそれぞれ
２分して、その一方は、それぞれＡ／Ｄ変換器４
１によりデイジタル値に変換した後、カーソル表
示装置４２に導き、ここでカーソル信号にして、
前記Ｘ軸およびＹ軸の各信号により表わされるテ
レビジヨン画像モニタ１２上の座標位置に相当す
るタイミングで、第２図のスキヤンコンバータ２
９の出力中に重畳する。従つて、テレビジヨン画
像モニタ１２上には、ジヨイステツク３５の操作
により所望の位置をカーソルによつて選択指定す
ることができる。

また、同時に、前記２分されたＸ軸信号および
Ｙ軸信号の他方は、比較器４３，４４に入力し、
ここでＸ軸信号は加振器１０に設けた音響レンズ
９のＸ軸方向位置センサ４０からの検出信号と、
またＹ軸信号は、試料保持台８を載置したステー
ジ４のＹ軸方向の位置を検出し得るように設け
た、Ｙ軸方向位置センサ３９からの検出信号とそ
れぞれ比較される。これら各比較器４３，４４か
ら得た比較出力信号は、前記ジヨイステツク３５
により指定した座標位置を表わすＸ軸信号および
Ｙ軸信号と、試料１５の前記指定位置に対する音
響レンズ９の相対位置との位置差に対応する。こ
のようにして得られた各比較出力信号をＸ軸位置
信号およびＹ軸位置信号として、加振器１０およ
びステージ移動装置６に導いて、それら各位置信
号が零値となるように、音響レンズ９をＸ軸方向
に、またステージ４をＹ軸方向にそれぞれ移動制
御すれば、音響レンズ９は、超音波像上で選択指
定した試料１５上の位置に対向することになる。
なお、同図において、４５は電力増幅器を示す。

次に所望の位置でＶ−Ｚ曲線を得る作用を説明
する。

尚、改めて超音波像と得ることの説明は省略す
る。

第３図に３５で示したＶ−Ｚ曲線操作ボタン
は、この操作ボタンを操作することによつて、試
料１５と音響レンズ９間のＺ軸方向の距離を、零
値に設定して徐々に、Ｖ−Ｚ曲線の測定に必要な
距離だけ移動させるとともに、適当離間距離ごと
に第２図のピーク検波回路２７の出力をプロツト
し、そのプロツト毎に得られたデータを前記距離
とともに記憶すると同時に、Ｖ−Ｚ曲線表示モニ
タ３４上にＶ−Ｚ曲線として図形表示するように
構成したＶ−Ｚ特性自動測定装置が作動し、また
再度の操作によりその作動が解除されるようにな
つている。

第６図は、その自動測定装置の一例の概略的な
構成を示すブロツク線図である。同図において、
４６は、ステージ４の基準位置からＺ軸方向への
移動量に対応した出力を得るように、Ｚ軸移動装
置３７に設けた位置センサからのＺ軸信号入力端
子である。また４７は、スキヤンコンバータ２８
に入力する音響レンズ９の受信信号のピーク検波
出力信号を受信するための入力端子である。これ
らの各信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器４８，４９
によりデイジタル信号に変換してメモリ５０に記
憶させる。この記憶させたＺ軸信号およびピーク
検波出力信号を、Ｖ−Ｚ曲線表示モニタ３４にお
けるＸ軸の掃引周期に同期してそれぞれ読み出
し、各Ｄ／Ａ変換器５１，５２によりアナログ信
号に変換し、たとえば陰極線管を用いたＶ−Ｚ曲
線表示モニタ３４のＹ軸およびＸ軸に加えること
によつて、そのＶ−Ｚ曲線モニタ３４上にＶ−Ｚ
曲線が図形表示されるように構成してある。従つ
て、使用者は、操作卓３３のジヨイステツク３５
の操作によつて、テレビジヨン画像モニタ１２上
の超音波像上において、Ｖ−Ｚ曲線を得たい座標
位置を指定した後、Ｖ−Ｚ曲線操作ボタン３６を
操作すれば、Ｖ−Ｚ曲線表示モニタ３４上に、試
料１５上の前記指定位置におけるＶ−Ｚ曲線が得
られることとなり、超音波像とともに同時に観測
し得ることになる。

次に試料の複数箇所の所望の位置を指定し、そ
れらの点を符号化すると共に座標値を一時記憶
し、音響レンズを逐次それらの点に移動せしめ、
それらの点で超音波顕微鏡象を得たり、Ｖ−Ｚ曲
線を得る構成を示めす。

第７図は、試料の複数箇所、たとえば２箇所の
移動位置を指定し、音響レンズを移動し、各別の
Ｖ−Ｚ曲線表示モニタ３４，３４′に表示するよ
うにした、本考案の他の実施例における表示パネ
ル５３および操作卓部分のみを主に示す見取図で
ある。操作卓５４には、第３図ないし第５図によ
つて説明した試料の所望の位置を選択指定する手
段の一部を構成するジヨイステツクが、３５，３
５′で示したように２個設けてあり、またこれら
各ジヨイステツク３５，３５′に対応してＶ−Ｚ
曲線操作ボタン３６，３６′がそれぞれ設けてあ
る。これらのジヨイステツク３５，３５′は、各
別に独立して操作可能に構成され、個々のジヨイ
ステツク３５，３５′に対応させている。

それら各ジヨイステツク３５，３５′の操作に
よつて、それぞれテレビジヨン画像モニタ１２上
の異なる座標位置を選択指定した後、各ジヨイス
テツク３５，３５′のそれぞれに対応して付設し
たＶ−Ｚ曲線操作ボタン３６，３６′を、適当時
間の間隔で操作することにより、前記試料１５上
の異なる選択位置について音響レンズを逐次移動
させることができる。更に改めてさきの実施例と
同様の手法によりＶ−Ｚ特性をそれぞれ自動測定
するとともに、それにより得られたデータを、各
別のＶ−Ｚ曲線表示モニタ３４，３４′上に、Ｖ
−Ｚ曲線によつて図形表示し得る構成となつてい
る。従つて、２個のジヨイステツク３５，３５′
によつて、超音波像上でＶ−Ｚ曲線を得たい２箇
所を選択指定し、Ｖ−Ｚ曲線操作ボタン３６，３
６′を順次操作すれば、試料１５のそれらの所望
位置におけるＶ−Ｚ曲線を、各Ｖ−Ｚ曲線表示モ
ニタ３４，３４′上に表示することができる。

上述の各実施例においては輝度情報として表示
される超音波顕微鏡像上の任意の座標位置を選択
指定する位置指定手段として、その構成要素にジ
ヨイステツクを用いて、カーソルをテレビジヨン
画像モニタ上で移動させるようにしたが、ジヨイ
ステツクによらずに、カーソルをデイジタル的に
テレビジヨン画像モニタ上で移動させて所望の位
置で停止させ、その位置のテレビジヨン画像モニ
タ上のアドレスを求めることにより、試料面上の
位置情報を検出し、これを第５図に示したのと同
様に、加振器１０のＸ軸方向およびステージ４の
Ｙ軸方向の各位置センサから得られた音響レンズ
の位置に関する情報と比較して、音響レンズを試
料の前記所望の位置に指向させるようにしてもよ
く、その場合のカーソルの移動は、カーソル操作
ボタンにより行なるように構成すればよい。尚、
複数箇所の指定に当つて一つのジヨイステツクで
指定を繰返してもよい。

〔本考案の効果〕

上の説明から明らかなように、本考案は、従来
の超音波顕微鏡に、一旦得られた超音波顕微鏡像
ではじめて観察される特徴ある像部分の情報を改
めて得るために、試料の任意所望位置に音響レン
ズを指向させる機能を付加した超音波顕微鏡を提
供するもので、かかる所望位置で、改めて超音波
顕微鏡像やデータを得ることは、光学顕微鏡で見
えない部分を観察するという大きな特徴であるこ
とから、超音波顕微鏡に不可欠の操作であり、超
音波顕微鏡像の場合光学顕微鏡で後者の像は、像
倍率を大きくする操作を並用する場合より効果的
であり、又、超音波顕微鏡分野でのＶ−Ｚ曲線を
得るという操作につながることに要求される、像
に関連したデータ表示の自動化の効果も非常に大
きい。

又同一試料上の異なる複数箇所に対し、同様な
操作展開ができることは、各超音波顕微鏡像の相
関を記録し得て、試料の詳しく解析等を行ないた
い場合などに極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の一般的な超音波顕微鏡の見取
図、第２図は、同じく信号処理回路の構成の一例
を示すブロツク線図、第３図は、本考案を実施し
た超音波顕微鏡の一例を示す見取図、第４図は、
本考案の一実施例における顕微鏡部分の構成図、
第５図は、試料のＶ−Ｚ曲線をとりたい位置に、
音響レンズを指向させるための信号処理回路の一
例を示すブロツク線図、第６図は、Ｖ−Ｚ特性測
定表示回路の一例の概略的構成を示すブロツク線
図、第７図は、本考案の他の実施例における表示
パネルおよび操作卓の部分のみを主に示す見取図
である。 ４……ステージ、６……ステージ移動装置、７
……ゴニオメータ、８……試料保持台、９……音
響レンズ、１０……加振器、１２……超音波像表
示用テレビジヨン画像モニタ、１３……Ｘ−Ｙモ
ニタ、３２，５３……表示パネル、３３，５４…
…操作卓、３４，３４′……Ｖ−Ｚ曲線表示モニ
タ、３５，３５′……ジヨイステツク、３６，３
６′……Ｖ−Ｚ曲線操作ボタン、３７……Ｚ軸移
動装置、３８……Ｚ軸操作つまみ、３９，４０…
…位置センサ、４１，４８，４９……Ａ／Ｄ変換
器、４２……カーソル表示装置、４３，４４……
比較器、４５……電力増幅器、４６……Ｚ軸信号
入力端子、４７……検波出力信号入力端子、５０
……メモリ、５１，５２……Ｄ／Ａ変換器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 超音波によつて試料を二次元走査し、その試
   料により変調をうけた超音波を受信検波して得
   た信号を輝度情報にして超音波顕微鏡像を表示
   するように構成した超音波顕微鏡において、前
   記輝度情報として表示される超音波顕微鏡像上
   の任意の座標位置を選択指定する位置指定手段
   と、前記座標位置に相当する試料面上の位置情
   報に基づいて音響レンズと試料保持台を相対移
   動させる位置制御手段とを備えることを特徴と
   する超音波顕微鏡。 (2) 前記位置指定手段を超音波顕微鏡像上で複数
   箇所の座標位置を指定し得るように構成したこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
   に記載の超音波顕微鏡。 (3) 前記超音波顕微鏡像上の任意の座標位置を選
   択指定する操作を、ジヨイステツクによつて行
   うように前記位置指定手段を構成し、このジヨ
   イステツクの操作によつて得られた座標位置の
   情報に基づいて前記位置制御手段を制御するよ
   うに構成したことを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第１項または第２項に記載の超音波顕
   微鏡。