JPH0440362A - 超音波顕微鏡装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波を使用して被検査物体の状態を調査す
る超音波顕微鏡装置に関する。

〔従来の技術〕

超音波顕微鏡装置は周知のように、電気−音響変換素子
、例えば圧電素子と音響レンズとで構成されるプローブ
を用い、このプローブから被検査体に超音波を照射し、
当該被検査体から戻ってきた超音波を圧電素子で電気信
号に変換し、この電気信号を処理することにより、被検
査体の超音波顕微鏡像や音圧反射強度特性（いわゆるＶ
　（Ｚ）曲線）を得る装置である。これら超音波顕微鏡
像や音圧反射強度特性により、被検査体の所定点におけ
る形状、欠陥、物理的性質等を知ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記超音波顕微鏡装置では、被検査体からの超音波の検
出は、ピークデテクタにより当該超音波の波形の最大振
幅を検出することにより行われている。このような検出
において、精度の高い測定を行うためには、被検査体か
らの超音波波形を正確に検出することが必須の要件とな
る。

ところで、圧電素子から超音波が放射されると、音響レ
ンズ内で往復を繰返す（多重エコー）超音波が生じ、こ
のような超音波も圧電素子により電気信号に変換される
ので、採取される電気信号は、被検査体からの超音波に
よる信号と上記多重エコー超音波による信号とが互いに
干渉した信号となる。

この結果、多重エコーと被検査体からのエコーが干渉す
る場合、採取された電気信号からは正確な振幅を得るこ
とはできず、精度の高い測定を行うことは困難であった
。そして、採取された電気信号から得られた画像やＶ　
（Ｚ）曲線を解釈する場合には、上記のような干渉を考
慮して解釈を行わねばならず、超音波顕微鏡装置による
測定には高度の熟練が必要とされていた。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
正確な振幅を容易に検出することができる超音波顕微鏡
装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するため、本発明は、高周波パルスを
出力する発振器と、この発振器からの高周波パルスによ
り超音波を出力するとともに被検査体からの超音波の入
力によりこれに比例した電気信号を出力する変換素子と
、この変換素子を支持するとともに超音波を集束させる
音響レンズとを備えた超音波顕微鏡装置において、前記
発振器から高周波パルスが出力された時点以後における
所定時刻前後の前記音響レンズ内を往復する超音波デー
タを取出して記憶する記憶部と、前記被検査体からの各
超音波データからそれらデータと時刻が一致する前記記
憶部に記憶されたデータを減算する減算手段とを設けた
ことを特徴とする。

〔作用〕

被検査体の超音波検査を行う前に、音響レンズ内で繰返
される多重エコーのみの電気信号のデータを記憶部に格
納しておく。そして、被検査体の超音波検査に際し、得
られた電気信号のデータから、同一時刻における記憶部
に格納されているデーを減算する。これにより、多重エ
コーによるデータが消去され、正確な振幅データを得る
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る超音波顕微鏡装置の系統
図である。図で、ｘ、ｙ、ｚは座標軸を示す、、１はプ
ローブであり、音響レンズ１ａおよびこれに支持された
圧電素子１ｂを有する。２はプローブ１に対向して位置
するステージ、３はステージ２上に載置された被検査体
、４はプローブ１と被検査体３との間に介在せしめられ
た液体音場媒体（通常は水）を示す。５は圧電素子１ｂ
に高周波パルスを与える発振器、６は圧電素子１ｂから
出力される波形信号を受信する受信器、７は受信器６か
らの信号を記憶する波形記憶部である。

８は波形記憶部に記憶されたデータを処理するマイクロ
コンピュータ、９はマイクロコンピュータ８から出力さ
れるデータに基づいて所要の表示を行う表示部である。

１０はステージ２のｘＳｙ。

Ｚ軸方向への移動を制御するマイクロコンピュータであ
る。

次に、本実施例の動作について説明する。本実施例では
、被検査体３からの通常の信号採取に先立ち所定の準備
動作を行うが、説明の都合上、最初に被検査体３からの
通常の信号採取の動作について説明する。

発振器５から高周波パルスが出力されると、圧電素子１
ｂが励振され、超音波が出力される。この超音波は音響
レンズ１ａを通って集束され、超音波ビームとして被検
査体３に対して放射される。

この超音波ビームは、被検査体３から放射経路と同一経
路を通って圧電素子１ｂに戻りこれを励振させる。これ
により、圧電素子１ｂからは戻った超音波ビームの波形
に比例した電気信号（波形信号）が出力される。

なお、上記動作中、音響レンズ１ａの中心軸近傍から放
射された超音波ビームは被検査体３の垂直反射波として
圧電素子１ｂに戻り、又、臨界角より放射された超音波
ビームは被検査体３に弾性表面波を生じその放射波とし
て圧電素子１ｂに戻る。両者の干渉によりＶ　（Ｚ）曲
線が形成される。

圧電素子１ｂから出力された波形信号は受信器６で受信
、増幅され、波形記憶部７に入力される。

波形記憶部７は入力された信号をディジタル値に変換し
、これを記憶する。

ここで、前述の準備動作について説明する。まず、被検
査体３をステージ２上に載置し、この被検査体と音響レ
ンズ１ａとの距離を焦点距離以上の充分な距離とし、こ
れにより被検査体からの反射エコーが受信できないよう
にする。なお、被検査体３に代えて超音波を吸収する部
材を用いてもよく、この場合は音響レンズ１ａとの距離
は考慮されなくてもよい。この状態で、上記の動作と同
一動作により波形信号が採取され、そのデータが波形記
憶部７に記憶される。マイクロコンピュータ８は、当該
データを自己の記憶部に転送して記憶する。この場合の
波形信号は、圧電素子ｌｂからの超音波が音響レンズＩ
ａ内で繰返し反射する多重エコーの信号となる。そして
、マイクロコンピュータ８の記憶部に記憶されるこの信
号のデータ（多重エコーデータ）は、当該信号の連続す
る時刻毎のデータである・ さて、前述した通常の信号採取の動作によって波形記憶
部７に記憶された被検査体３の波形データは、マイクロ
コンピュータ８により取出される。

マイクロコンピュータ８は取出した波形データからさき
に記憶している多重エコーデータを減算する。この減算
は、圧電素子１ｂに高周波パルスが入力された時点以後
の同一時刻のデータどうしで行われる。この減算を第２
図（ａ）〜（ｄ）および第３図（ａ）〜（ｄ）に示す波
形図を参照しながら説明する。

第２図（ａ）は上記多重エコーの信号の波形図であり、
ｔｏは圧電素子１ｂへの高周波パルスが入力された後、
例えば最初に多重エコーが生じた時点を示す。マイクロ
コンピュータ８に記憶されているデータはこの波形のデ
ータである。ここで、被検査体３からの純粋な信号が、
第２図（ｂ）に示すような信号（最大振幅ＡＩ）である
とすると、上記の動作で得られた被検査体３からの信号
は第２図（ａ）、（ｂ）に示す両信号の干渉波形となる
。この波形（最大振幅Ａ２）が第２図（Ｃ）に示されて
いる。即ち、波形記憶部７に記憶されているデータは第
２図（ｃ）に示されている波形のデータである。

マイクロコンピュータ８における上記減算は、第２図（
ｃ）に示す波形から第２図（ａ）に示す波形を差し引く
演算であり、この演算により、第２図（ｄ）に示す波形
（最大振幅Ａ３）のデータが算出される。第２図（ｂ）
と第２図（ｄ）とは当然同一波形となる。したがって、
正確な最大振幅ＡＩ　　（＝Ａ３　）を得ることができ
る。

なお、第２図（ａ）、（ｂ）に示す各波形は時刻ｔ０を
基準にして互いに同相の波形であるが、これら波形が互
いに逆相となる場合が第３図（ａ）、（ｂ）に示されて
いる。この場合も、マイクロコンピュータ８の上記減算
により、第３図（ｂ）、（ｄ）に示す正確な最大振幅Ｂ
、　　（＝Ｂ、）を得ることができる。

このように、本実施例では、予め多重エコーの信号を採
取しておき、被検査体から得られた信号から多重エコー
の信号を減算するようにしたので、正確なデータを得る
ことができ、精度の高い画像計測を行うことができると
ともに、Ｖ　（Ｚ）曲線に基づく高精度の定量計測を行
うこともできる。

又、正確な反射波形が得られることから、多重エコーと
反射波が４干渉し合った干渉モードから振幅モードの画
像を得ることが可能となる。さらに、これとは逆に、多
重エコーとの干渉のない正確な波形が得られた場合、仮
の多重エコーを想定し、演算により干渉波形を作成する
（振幅モードから干渉モードの画像を得る）ことが可能
となる。これらにより、種々の調整やプローブの交換等
の作業を行わずに、演算のみで振幅モードと干渉モード
の画像を同時に得ることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、先に多重エコーの信号
を採取しておき、その後、被検査体からの信号から多重
エコーの信号を減算するようにしたので、正確な波形デ
ータを得ることができ、ひいては、超音波画像やＶ　（
Ｚ）曲線の解釈を容易、かつ、高精度で行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る超音波顕微鏡装置の系統
図、第２図（ａ）〜（ｄ）、第３図（ａ）〜（ｄ）は第
１図に示す装置の動作を説明する波形図である。 １・・・・・・プローブ、１ａ・・・・・・音響レンズ
、１ｂ・・・・・・圧電素子、３・・・・・・被検査体
、５・・・・・・発振器、６・・・・・・受信器、７・
・・・・・波形記憶部、８・・・・・・マイクロコンピ
ュータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高周波パルスを出力する発振器と、この発振器からの高
   周波パルスにより超音波を出力するとともに被検査体か
   らの超音波の入力によりこれに比例した電気信号を出力
   する変換素子と、この変換素子を支持するとともに超音
   波を集束させる音響レンズとを備えた超音波顕微鏡装置
   において、前記発振器から高周波パルスが出力された時
   点以後における所定時刻前後の前記音響レンズ内を往復
   する超音波データを取出して記憶する記憶部と、前記被
   検査体からの各超音波データからそれらデータと時刻が
   一致する前記記憶部に記憶されたデータを減算する減算
   手段とを設けたことを特徴とする超音波顕微鏡装置