JPH0428060Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0428060Y2 JPH0428060Y2 JP1983169191U JP16919183U JPH0428060Y2 JP H0428060 Y2 JPH0428060 Y2 JP H0428060Y2 JP 1983169191 U JP1983169191 U JP 1983169191U JP 16919183 U JP16919183 U JP 16919183U JP H0428060 Y2 JPH0428060 Y2 JP H0428060Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scanning
- bimorph
- ultrasonic
- acoustic lens
- sample
- Prior art date
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔技術分野〕
本考案は超音波顕微鏡の超音波送受素子の走査
装置の改良に関するものである。
装置の改良に関するものである。
超音波顕微鏡は、光の代わりに超音波を用いて
物体の微視的な構造を観察する装置である。原理
としては、細く集束させた超音波ビームによつて
試料面を走査し、試料内の音響的性質の差によつ
て反射する超音波を各々のスポツトで集音して電
気信号に交換し、それを輝度信号として陰極線管
に二次元的に表示するものである。像の拡大は試
料面での超音波ビームの走査幅が、陰極線管上で
のラスターの走査幅より小さいことによつてなさ
れている。
物体の微視的な構造を観察する装置である。原理
としては、細く集束させた超音波ビームによつて
試料面を走査し、試料内の音響的性質の差によつ
て反射する超音波を各々のスポツトで集音して電
気信号に交換し、それを輝度信号として陰極線管
に二次元的に表示するものである。像の拡大は試
料面での超音波ビームの走査幅が、陰極線管上で
のラスターの走査幅より小さいことによつてなさ
れている。
このような超音波顕微鏡は通常第１図に示すよ
うな構成となつている。第１図において、１はコ
ントロール部である。２は送信する超音波を発生
する高周波発生部である。３は電気信号と超音波
信号を可逆的にに変換するトランスデユーサであ
る。４は超音波の集束と集音をおこなう音響レン
ズである。５は音場媒体としての液体で、６は試
料、７は試料台である。８，９は走査部であり、
トランスデユーサ及び音響レンズと試料を相対的
に二次元運動させて超音波のビームが試料上で走
査するようにする。１０は受信部で試料から反射
した超音波が３のトランスデユーサで電気信号に
変換された後、増幅、検波等の信号処理を行う。
１１は表示部である。ところで、走査部としては
８のＸ方向走査部によつてトランスデユーサ及び
音響レンズを、Ｘ方向に50Hz程度で振動させ、９
のＹ方向走査部で試料台をＹ方向に少しずつ移動
させているが、従来Ｙ方向の走査部９は移動速度
が遅いため簡単な構成の機械的駆動装置例えばリ
ードスクリユーにより駆動する装置等を用いてお
り、Ｘ方向の走査部は移動速度が速いため電磁作
動によるものが用いられている。
うな構成となつている。第１図において、１はコ
ントロール部である。２は送信する超音波を発生
する高周波発生部である。３は電気信号と超音波
信号を可逆的にに変換するトランスデユーサであ
る。４は超音波の集束と集音をおこなう音響レン
ズである。５は音場媒体としての液体で、６は試
料、７は試料台である。８，９は走査部であり、
トランスデユーサ及び音響レンズと試料を相対的
に二次元運動させて超音波のビームが試料上で走
査するようにする。１０は受信部で試料から反射
した超音波が３のトランスデユーサで電気信号に
変換された後、増幅、検波等の信号処理を行う。
１１は表示部である。ところで、走査部としては
８のＸ方向走査部によつてトランスデユーサ及び
音響レンズを、Ｘ方向に50Hz程度で振動させ、９
のＹ方向走査部で試料台をＹ方向に少しずつ移動
させているが、従来Ｙ方向の走査部９は移動速度
が遅いため簡単な構成の機械的駆動装置例えばリ
ードスクリユーにより駆動する装置等を用いてお
り、Ｘ方向の走査部は移動速度が速いため電磁作
動によるものが用いられている。
このようなＸ方向走査部８として従来用いられ
ているものの一例を第２図及び第３図に示す。第
２図は外観である。Ｘ方向走査部８から駆動軸１
３がのびていて、その端にトランスデユーサ３、
音響レンズ４を納めたレンズホルダー１２が固着
されていて、振動を伝える。試料台７としては、
試料６を走査面として水平に保つ必要上からゴニ
オメータを用いている。第３図はＸ方向走査部８
の内部の構成を示している。１３は上述の駆動軸
でコイル保持枠１４と一体になつていて、枠１４
にはコイル１５が巻かれている。１６は磁石で、
一方の極片（図ではＳ極側）がコイル１５内に挿
入されている。磁石１６は走査部８の外枠１７に
固定されていて、コイル１５等と一体となつた駆
動軸１３は板ばね１８で保持され、この板ばね１
８はその水平方向の両端を外枠１７に固定してい
る。この構成で、コイル１５に交流電流を流すと
コイル１５と磁石１６との間に生じる電磁力の作
用により駆動軸１３がレンズホルダ１２にＸ方向
の振動を伝えるのである。
ているものの一例を第２図及び第３図に示す。第
２図は外観である。Ｘ方向走査部８から駆動軸１
３がのびていて、その端にトランスデユーサ３、
音響レンズ４を納めたレンズホルダー１２が固着
されていて、振動を伝える。試料台７としては、
試料６を走査面として水平に保つ必要上からゴニ
オメータを用いている。第３図はＸ方向走査部８
の内部の構成を示している。１３は上述の駆動軸
でコイル保持枠１４と一体になつていて、枠１４
にはコイル１５が巻かれている。１６は磁石で、
一方の極片（図ではＳ極側）がコイル１５内に挿
入されている。磁石１６は走査部８の外枠１７に
固定されていて、コイル１５等と一体となつた駆
動軸１３は板ばね１８で保持され、この板ばね１
８はその水平方向の両端を外枠１７に固定してい
る。この構成で、コイル１５に交流電流を流すと
コイル１５と磁石１６との間に生じる電磁力の作
用により駆動軸１３がレンズホルダ１２にＸ方向
の振動を伝えるのである。
しかし、この構成では第２図でわかるように、
広い面積をもつ試料の観察には適さない。それは
駆動軸１３の長さを長くするに従つて不要な上下
方向の振動を生むことから、その長さには限度が
あり、そのため、大きな試料の場合は周辺部しか
観察できない。また走査部の装置の端面と駆動軸
の長さに制限されて、試料台のＸ方向に関する移
動量が大きくとれないという問題点を有してい
た。
広い面積をもつ試料の観察には適さない。それは
駆動軸１３の長さを長くするに従つて不要な上下
方向の振動を生むことから、その長さには限度が
あり、そのため、大きな試料の場合は周辺部しか
観察できない。また走査部の装置の端面と駆動軸
の長さに制限されて、試料台のＸ方向に関する移
動量が大きくとれないという問題点を有してい
た。
本考案の目的はこのような従来の超音波顕微鏡
用走査装置、特に高い周波数で振動させる必要の
あるＸ方向走査部における上述の問題点を解決
し、超音波ヘツドのＸ方向の移動に対し、上下方
向の振動を抑え正確な走査を安定して行なうこと
のできる超音波顕微鏡用走査装置を得ることであ
る。
用走査装置、特に高い周波数で振動させる必要の
あるＸ方向走査部における上述の問題点を解決
し、超音波ヘツドのＸ方向の移動に対し、上下方
向の振動を抑え正確な走査を安定して行なうこと
のできる超音波顕微鏡用走査装置を得ることであ
る。
この目的を達成するため、本考案の超音波顕微
鏡用走査装置は、一端に球面部を、他端にトラン
スジユーサを有する音響レンズと、該音響レンズ
を保持するレンズホルダと、該レンズホルダの外
周の対向する位置を指示し、それぞれほぼ楕円形
に湾曲した一対のバイモルフ振動子を有する第一
および第二の駆動部とを具え、これら第一および
第二の駆動部の伸縮が逆になるように、それらの
バイモルフ振動子を駆動することにより、音響レ
ンズを超音波の伝播する方向と直交する第一およ
び第二の駆動部の延在方向に走査させるよう構成
したことを特徴とするものである。
鏡用走査装置は、一端に球面部を、他端にトラン
スジユーサを有する音響レンズと、該音響レンズ
を保持するレンズホルダと、該レンズホルダの外
周の対向する位置を指示し、それぞれほぼ楕円形
に湾曲した一対のバイモルフ振動子を有する第一
および第二の駆動部とを具え、これら第一および
第二の駆動部の伸縮が逆になるように、それらの
バイモルフ振動子を駆動することにより、音響レ
ンズを超音波の伝播する方向と直交する第一およ
び第二の駆動部の延在方向に走査させるよう構成
したことを特徴とするものである。
以下に図面を参照し本考案の超音波顕微鏡用走
査装置を詳述する。
査装置を詳述する。
第４図ａ，ｂは本考案の超音波顕微鏡用走査装
置の一実施例のＸ方向走査部の構成を示す図であ
り、ａはその平面図、ｂはその側面図である。超
音波ヘツド２０は音響レンズやトランスデユーサ
を内部に収容しており、それぞれほぼ楕円形に湾
曲した一対のバイモルフ振動子２１，２２を有す
る第一の駆動部および、一対のバイモルフ振動子
２３，２４を有する第二の駆動部を介して支持体
２５，２６に連結している。
置の一実施例のＸ方向走査部の構成を示す図であ
り、ａはその平面図、ｂはその側面図である。超
音波ヘツド２０は音響レンズやトランスデユーサ
を内部に収容しており、それぞれほぼ楕円形に湾
曲した一対のバイモルフ振動子２１，２２を有す
る第一の駆動部および、一対のバイモルフ振動子
２３，２４を有する第二の駆動部を介して支持体
２５，２６に連結している。
次にこのバイモルフ振動子２１，２２，２３，
２４を説明する。圧電現象において、応力の方向
と分極の方向が直角な場合を横効果というが、こ
の横効果のある振動子の電極を分割して極性をか
えて駆動すれば、上面Ａは伸び、下面Ｂは縮むの
で、たわみ振動を起こす。つまり、長さ方向に伸
び縮みする圧電板２枚を貼り合わせて一方の板Ａ
が伸びるとき他方の板Ｂが縮むように構成して振
動を生む振動子がバイモルフ振動子である。実際
には、２枚の振動子の間には補強材をはさみこん
である。
２４を説明する。圧電現象において、応力の方向
と分極の方向が直角な場合を横効果というが、こ
の横効果のある振動子の電極を分割して極性をか
えて駆動すれば、上面Ａは伸び、下面Ｂは縮むの
で、たわみ振動を起こす。つまり、長さ方向に伸
び縮みする圧電板２枚を貼り合わせて一方の板Ａ
が伸びるとき他方の板Ｂが縮むように構成して振
動を生む振動子がバイモルフ振動子である。実際
には、２枚の振動子の間には補強材をはさみこん
である。
第５，６図を参照してこのことを詳しく説明す
ると、一枚の圧電板が第５図ａのように電圧を印
加した時に伸び、第５図ｂのように電圧を印加し
た時に縮むように作動するとして第６図ａ，ｂに
示すようにＡ，B2枚の圧電板を貼り合わせ印加
する電圧の向きを変えてやれば、第６図ａの場合
には上面の圧電板Ａは伸び下面の圧電板Ｂは縮み
振動子の中間部が下方に持ち上げられるようにた
わみ、第６図ｂの場合にはこれと逆の状態とな
る。サイン波の電圧を印加すれば第６図ａ，ｂの
状態が交互に生じて振動することになる。第４図
ａ，ｂに示す実施例においては電圧が印加されて
いない時には超音波ヘツド２０およびバイモルフ
振動子２１，２２，２３，２４は実線位置となつ
ている。ここでバイモルフ振動子２１，２４に第
６図ｂのように電圧を印加し、バイモルフ振動子
２２，２３に第６図ａのように電圧を印加する
と、バイモルフ振動子２１，２２は伸長し、バイ
モルフ振動子２３，２４は湾曲し、バイモルフ振
動子２１，２２，２３，２４は一点鎖線にて示し
たようになり超音波ヘツド２０は２０′の位置に
移動する。バイモルフ振動子２１，２２，２３，
２４に逆方向に電圧を印加すると伸長と湾曲は逆
になり超音波ヘツド２０は２０″の位置に移動す
る。このためバイモルフ振動子２１，２２，２
３，２４にサイン波の電圧を印加すると超音波ヘ
ツド２０が２０′の位置と２０″の位置との間で振
動する。また電圧の大きさを変えることにより振
幅を変化させることができる。
ると、一枚の圧電板が第５図ａのように電圧を印
加した時に伸び、第５図ｂのように電圧を印加し
た時に縮むように作動するとして第６図ａ，ｂに
示すようにＡ，B2枚の圧電板を貼り合わせ印加
する電圧の向きを変えてやれば、第６図ａの場合
には上面の圧電板Ａは伸び下面の圧電板Ｂは縮み
振動子の中間部が下方に持ち上げられるようにた
わみ、第６図ｂの場合にはこれと逆の状態とな
る。サイン波の電圧を印加すれば第６図ａ，ｂの
状態が交互に生じて振動することになる。第４図
ａ，ｂに示す実施例においては電圧が印加されて
いない時には超音波ヘツド２０およびバイモルフ
振動子２１，２２，２３，２４は実線位置となつ
ている。ここでバイモルフ振動子２１，２４に第
６図ｂのように電圧を印加し、バイモルフ振動子
２２，２３に第６図ａのように電圧を印加する
と、バイモルフ振動子２１，２２は伸長し、バイ
モルフ振動子２３，２４は湾曲し、バイモルフ振
動子２１，２２，２３，２４は一点鎖線にて示し
たようになり超音波ヘツド２０は２０′の位置に
移動する。バイモルフ振動子２１，２２，２３，
２４に逆方向に電圧を印加すると伸長と湾曲は逆
になり超音波ヘツド２０は２０″の位置に移動す
る。このためバイモルフ振動子２１，２２，２
３，２４にサイン波の電圧を印加すると超音波ヘ
ツド２０が２０′の位置と２０″の位置との間で振
動する。また電圧の大きさを変えることにより振
幅を変化させることができる。
又第５図に示される動作を示す圧電板を直接用
いた場合第４図の実施例の原形となる実施例が構
成できる。即ち一対のバイモルフ振動子２１，２
２（又は２３，２４）を１枚の圧電板で置き換
え、２枚の圧電板の一方は、第５図ａのように電
圧を印加し縮むように作動すると共に、他方の圧
電板は第５図ｂのように電圧を印加し伸張する様
に作動する様にして、上記２枚の圧電板で超音波
ヘツド２０を夾持すればよい。
いた場合第４図の実施例の原形となる実施例が構
成できる。即ち一対のバイモルフ振動子２１，２
２（又は２３，２４）を１枚の圧電板で置き換
え、２枚の圧電板の一方は、第５図ａのように電
圧を印加し縮むように作動すると共に、他方の圧
電板は第５図ｂのように電圧を印加し伸張する様
に作動する様にして、上記２枚の圧電板で超音波
ヘツド２０を夾持すればよい。
なお超音波ヘツド２０はバイモルフ振動子２
１，２２，２３，２４により支持されているが、
バイモルフ振動子が板状でありその面が超音波ヘ
ツド２０の音響レンズから出た超音波の伝播する
方向に平行な方向となつているため同じ方向に板
ばねで保持するのと同様な効果があり、音響レン
ズから出た超音波の伝播する方向にはほとんどぶ
れることはない。このようにこの走査装置では超
音波ヘツドの支持部材と駆動部材とを同一の部材
とすることができるので部品点数が少なく構成が
非常に簡単となる。
１，２２，２３，２４により支持されているが、
バイモルフ振動子が板状でありその面が超音波ヘ
ツド２０の音響レンズから出た超音波の伝播する
方向に平行な方向となつているため同じ方向に板
ばねで保持するのと同様な効果があり、音響レン
ズから出た超音波の伝播する方向にはほとんどぶ
れることはない。このようにこの走査装置では超
音波ヘツドの支持部材と駆動部材とを同一の部材
とすることができるので部品点数が少なく構成が
非常に簡単となる。
以上詳述したように本考案の走査装置は従来の
Ｘ方向走査装置が駆動機構と、駆動を伝える駆動
軸と、この駆動軸を保持すると同時に縦方向の振
動をおさえるための板ばねと、トランスデユーサ
および音響レンズを保持するレンズホルダとの４
つの部分から構成されているのに対し、上述の実
施例に示したように圧電板とトランスデユーサお
よび音響レンズを収容した超音波ヘツドとの２つ
の部分から構成することができるので、小型、軽
量、安価で走査ストロークが大きく、しかも必要
に応じて走査ストロークを容易に変えることがで
き、かつ超音波ヘツドのＸ方向の移動に対して、
上下方向の振動を抑え、正確な走査を安定して行
うことのできるＸ方向走査装置となる。また装置
を試料の上方に配置することができるので、広い
面積をもつ試料であつても観察部分の制限を受け
ることはない。さらに小型軽量であるところから
光学顕微鏡との組み合わせも容易となる等の種々
の利点を有する走査装置である。
Ｘ方向走査装置が駆動機構と、駆動を伝える駆動
軸と、この駆動軸を保持すると同時に縦方向の振
動をおさえるための板ばねと、トランスデユーサ
および音響レンズを保持するレンズホルダとの４
つの部分から構成されているのに対し、上述の実
施例に示したように圧電板とトランスデユーサお
よび音響レンズを収容した超音波ヘツドとの２つ
の部分から構成することができるので、小型、軽
量、安価で走査ストロークが大きく、しかも必要
に応じて走査ストロークを容易に変えることがで
き、かつ超音波ヘツドのＸ方向の移動に対して、
上下方向の振動を抑え、正確な走査を安定して行
うことのできるＸ方向走査装置となる。また装置
を試料の上方に配置することができるので、広い
面積をもつ試料であつても観察部分の制限を受け
ることはない。さらに小型軽量であるところから
光学顕微鏡との組み合わせも容易となる等の種々
の利点を有する走査装置である。
第１図は本考案の超音波顕微鏡用走査装置を適
用する超音波顕微鏡の一例の構成を示すブロツク
線図、第２図は第１図の顕微鏡に用いていた従来
の走査装置の構成を示す斜視図、第３図は第２図
の装置の断面図、第４図ａは本考案の走査装置の
一実施例の構成を示す平面図、第４図ｂは第４図
ａの側面図、第５図ａ，ｂは電圧の方向と圧電板
の伸縮を示す図、第６図ａ，ｂはバイモルフ振動
子に供給する電圧と湾曲方向を示す図である。 ２０，２０′，２０″……超音波ヘツド、２１，
２２，２３，２４……バイモルフ振動子、２５，
２６……支持体、Ａ，Ｂ……圧電板。
用する超音波顕微鏡の一例の構成を示すブロツク
線図、第２図は第１図の顕微鏡に用いていた従来
の走査装置の構成を示す斜視図、第３図は第２図
の装置の断面図、第４図ａは本考案の走査装置の
一実施例の構成を示す平面図、第４図ｂは第４図
ａの側面図、第５図ａ，ｂは電圧の方向と圧電板
の伸縮を示す図、第６図ａ，ｂはバイモルフ振動
子に供給する電圧と湾曲方向を示す図である。 ２０，２０′，２０″……超音波ヘツド、２１，
２２，２３，２４……バイモルフ振動子、２５，
２６……支持体、Ａ，Ｂ……圧電板。
Claims (1)
- 一端に球面部を、他端にトランスジユーサを有
する音響レンズと、該音響レンズを保持するレン
ズホルダと、該レンズホルダの外周の対向する位
置を支持し、それぞれほぼ楕円形に湾曲した一対
のバイモルフ振動子を有する第一および第二の駆
動部とを具え、これら第一および第二の駆動部の
伸縮が逆となるように、それらのバイモルフ振動
子を駆動するよう構成したことを特徴とする超音
波顕微鏡用走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16919183U JPS6080347U (ja) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | 超音波顕微鏡用走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16919183U JPS6080347U (ja) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | 超音波顕微鏡用走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6080347U JPS6080347U (ja) | 1985-06-04 |
| JPH0428060Y2 true JPH0428060Y2 (ja) | 1992-07-07 |
Family
ID=30369684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16919183U Granted JPS6080347U (ja) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | 超音波顕微鏡用走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6080347U (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH069610Y2 (ja) * | 1987-02-17 | 1994-03-16 | アロカ株式会社 | 超音波スキヤナ |
| JP5648149B2 (ja) * | 2010-07-16 | 2015-01-07 | 長井 裕 | 超音波顕微鏡 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0610318Y2 (ja) * | 1982-11-29 | 1994-03-16 | オリンパス光学工業株式会社 | 超音波顕微鏡用走査装置 |
-
1983
- 1983-11-02 JP JP16919183U patent/JPS6080347U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6080347U (ja) | 1985-06-04 |
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