JPH0457975B2 - - Google Patents
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- JPH0457975B2 JPH0457975B2 JP57211386A JP21138682A JPH0457975B2 JP H0457975 B2 JPH0457975 B2 JP H0457975B2 JP 57211386 A JP57211386 A JP 57211386A JP 21138682 A JP21138682 A JP 21138682A JP H0457975 B2 JPH0457975 B2 JP H0457975B2
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- signal
- ultrasound
- ultrasonic
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- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4454—Signal recognition, e.g. specific values or portions, signal events, signatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波顕微鏡に関するものである。
超音波顕微鏡は従来種々のものが提案されてお
り、例えば第１図に示す構成のものがある。この
超音波顕微鏡においては、高周波パルス発生器１
で超高周波数のバースト波電気信号が発生され、
この電気信号がサーキユレータ２を介して圧電ト
ランスジユーサ３に供給され、ここで電気信号が
超音波に変換され、この超音波が音響レンズ（超
音波集束レンズ）４および超音波伝達媒体である
液体５を介して、走査制御装置６によりＸ軸およ
びＹ軸方向に２次元的に移動する試料台７上に載
置された試料８上に微小スポツトとして投射され
る。また、試料８からはその音響特性に応じて超
音波が反射され、この反射波は液体５を介して音
響レンズ４で集音され、圧電トランスジユーサ３
により電気信号に変換される。この電気信号はサ
ーキユレータ２を介してゲート回路９に供給さ
れ、ここで試料の情報以外の不要な信号が除去さ
れる。ゲート回路９の出力信号は増幅・検波回路
１０で増幅、検波され、試料からの反射波の強度
に応じた検波信号を得、この検波信号が走査制御
装置６による試料台７の走査と同期されて試料面
上の対応する位置の輝度信号としてスキヤンコン
バータ１１に記録され、この記録された輝度信号
が超音波像として陰極線管１２上に表示される。
なお、高周波パルス発生器１、走査制御装置６、
ゲート回路９およびスキヤンコンバータ１１の動
作は制御回路１３により制御される。
り、例えば第１図に示す構成のものがある。この
超音波顕微鏡においては、高周波パルス発生器１
で超高周波数のバースト波電気信号が発生され、
この電気信号がサーキユレータ２を介して圧電ト
ランスジユーサ３に供給され、ここで電気信号が
超音波に変換され、この超音波が音響レンズ（超
音波集束レンズ）４および超音波伝達媒体である
液体５を介して、走査制御装置６によりＸ軸およ
びＹ軸方向に２次元的に移動する試料台７上に載
置された試料８上に微小スポツトとして投射され
る。また、試料８からはその音響特性に応じて超
音波が反射され、この反射波は液体５を介して音
響レンズ４で集音され、圧電トランスジユーサ３
により電気信号に変換される。この電気信号はサ
ーキユレータ２を介してゲート回路９に供給さ
れ、ここで試料の情報以外の不要な信号が除去さ
れる。ゲート回路９の出力信号は増幅・検波回路
１０で増幅、検波され、試料からの反射波の強度
に応じた検波信号を得、この検波信号が走査制御
装置６による試料台７の走査と同期されて試料面
上の対応する位置の輝度信号としてスキヤンコン
バータ１１に記録され、この記録された輝度信号
が超音波像として陰極線管１２上に表示される。
なお、高周波パルス発生器１、走査制御装置６、
ゲート回路９およびスキヤンコンバータ１１の動
作は制御回路１３により制御される。
上述した超音波顕微鏡においては、圧電トラン
スジユーサ３から音響レンズ４に放出された超音
波は、音響レンズ４の凹面状のレンズ部と圧電ト
ランスジユーサ３との間で多重反射し、これらの
反射波が圧電トランスジユーサ３でそれぞれ電気
信号に変換されてサーキユレータ２を経てゲート
回路９に供給される。
スジユーサ３から音響レンズ４に放出された超音
波は、音響レンズ４の凹面状のレンズ部と圧電ト
ランスジユーサ３との間で多重反射し、これらの
反射波が圧電トランスジユーサ３でそれぞれ電気
信号に変換されてサーキユレータ２を経てゲート
回路９に供給される。
第２図Ａは、制御回路１３による制御の下で高
周波パルス発生器１からある短期間の間超高周波
のバースト波電気信号を発生せしめた場合に、ゲ
ート回路９に入力する信号の分布を示すもので、
P0は高周波パルス発生器１からサーキユレータ
２を通つて直接ゲート回路９に到達する漏洩信号
を表わし、P1，P2およびP3は圧電トランスジユ
ーサ３と音響レンズ４のレンズ部との間での第
１、第２および第３の反射波信号を表わす。この
ため、この種の超音波顕微鏡においては、例えば
第１反射波信号P1と第２反射波信号P2との間に
試料反射波信号Ｓが位置するように音響レンズ４
を設計し、制御回路１３からゲート回路９に第２
図Ｂに示すようなゲートコントロール信号を供給
して第２図Ｃに示すように試料反射波信号Ｓのみ
を取出すようにしている。
周波パルス発生器１からある短期間の間超高周波
のバースト波電気信号を発生せしめた場合に、ゲ
ート回路９に入力する信号の分布を示すもので、
P0は高周波パルス発生器１からサーキユレータ
２を通つて直接ゲート回路９に到達する漏洩信号
を表わし、P1，P2およびP3は圧電トランスジユ
ーサ３と音響レンズ４のレンズ部との間での第
１、第２および第３の反射波信号を表わす。この
ため、この種の超音波顕微鏡においては、例えば
第１反射波信号P1と第２反射波信号P2との間に
試料反射波信号Ｓが位置するように音響レンズ４
を設計し、制御回路１３からゲート回路９に第２
図Ｂに示すようなゲートコントロール信号を供給
して第２図Ｃに示すように試料反射波信号Ｓのみ
を取出すようにしている。
ここでゲート回路９の出力信号（第２図Ｃ）に
ついて着目すると、音響レンズの焦点を試料内部
に送り込むと、試料からの反射波はその表面から
の反射波と内部からの反射波とから成つており、
一般には第３図に示すように試料表面からの反射
波S1が内部からの反射波S2よりも強く、増幅・検
波回路１０はゲート回路９の出力信号を増幅し、
包絡線検波し、そのピークを検出するものである
為、陰極線管に表示される像は試料の表面からの
超音波像となる。すなわち従来の超音波顕微鏡の
場合、超音波が最も強く反射される試料表面又は
超音波が最も強く反射される内部の位置の像しか
表示することができず、超音波の反射強度に関係
せず試料表面又は内部の任意の位置の像を選択的
に表示することができなかつた。
ついて着目すると、音響レンズの焦点を試料内部
に送り込むと、試料からの反射波はその表面から
の反射波と内部からの反射波とから成つており、
一般には第３図に示すように試料表面からの反射
波S1が内部からの反射波S2よりも強く、増幅・検
波回路１０はゲート回路９の出力信号を増幅し、
包絡線検波し、そのピークを検出するものである
為、陰極線管に表示される像は試料の表面からの
超音波像となる。すなわち従来の超音波顕微鏡の
場合、超音波が最も強く反射される試料表面又は
超音波が最も強く反射される内部の位置の像しか
表示することができず、超音波の反射強度に関係
せず試料表面又は内部の任意の位置の像を選択的
に表示することができなかつた。
本発明の目的は、試料表面および内部の任意の
位置の像を選択的に表示しうるようにした超音波
顕微鏡を提供せんとするにある。
位置の像を選択的に表示しうるようにした超音波
顕微鏡を提供せんとするにある。
本発明超音波顕微鏡は、超音波発生方向におけ
る音響レンズの焦点と試料との相対位置を変え、
前記の音響レンズの焦点を試料の表面上または試
料の内部の所望位置に移動せしめる手段と、前記
の試料から反射された超音波に相当する電気信号
を包絡線検波する手段と、該包絡線検波手段の出
力信号から、前記の音響レンズの焦点が位置する
位置における試料情報に相当する部分のみを自動
的に抽出する手段とを具えたことを特徴とする。
る音響レンズの焦点と試料との相対位置を変え、
前記の音響レンズの焦点を試料の表面上または試
料の内部の所望位置に移動せしめる手段と、前記
の試料から反射された超音波に相当する電気信号
を包絡線検波する手段と、該包絡線検波手段の出
力信号から、前記の音響レンズの焦点が位置する
位置における試料情報に相当する部分のみを自動
的に抽出する手段とを具えたことを特徴とする。
以下図面につき本発明を説明する。
第４図は本発明超音波顕微鏡の一例を示す。こ
の第４図においては第１図と対応する素子に同一
符号に付し、その詳細な説明を省略する。
の第４図においては第１図と対応する素子に同一
符号に付し、その詳細な説明を省略する。
本発明によれば、音響レンズ４をこの音響レン
ズからの超音波放出方向に駆動する機構（図示せ
ず）を設け、この駆動機構によりこの音響レンズ
４の焦点が試料の表面上に位置するこの音響レン
ズの位置を基準としてこの焦点が試料内部の所望
位置となるようにこの音響レンズを移動させ、こ
の移動距離をセンサ装置２１により検出し、この
センサ装置がこの移動距離に関連した時間に出力
パルスを発生するようにする。
ズからの超音波放出方向に駆動する機構（図示せ
ず）を設け、この駆動機構によりこの音響レンズ
４の焦点が試料の表面上に位置するこの音響レン
ズの位置を基準としてこの焦点が試料内部の所望
位置となるようにこの音響レンズを移動させ、こ
の移動距離をセンサ装置２１により検出し、この
センサ装置がこの移動距離に関連した時間に出力
パルスを発生するようにする。
ゲート回路９から生じる信号は前述したように
第３図に示すようになつており、本発明ではこの
信号を増幅・検波回路１０′において増幅および
包絡線検波する。この回路１０′の出力波形を第
５図Ａに示す。本発明によればこの回路１０′の
出力信号のうち試料内部反射波S2をサンプル・ホ
ールド回路２２においてセンサ装置２１の出力パ
ルス（第５図Ｂ）によりサンプル・ホールドし、
このサンプル・ホールドした値（第５図Ｃ）を試
料内の所望位置の輝度信号としてスキヤンコンバ
ータ１１内に記録し、この信号を前述したように
して陰極線管１２で表示せしめる。
第３図に示すようになつており、本発明ではこの
信号を増幅・検波回路１０′において増幅および
包絡線検波する。この回路１０′の出力波形を第
５図Ａに示す。本発明によればこの回路１０′の
出力信号のうち試料内部反射波S2をサンプル・ホ
ールド回路２２においてセンサ装置２１の出力パ
ルス（第５図Ｂ）によりサンプル・ホールドし、
このサンプル・ホールドした値（第５図Ｃ）を試
料内の所望位置の輝度信号としてスキヤンコンバ
ータ１１内に記録し、この信号を前述したように
して陰極線管１２で表示せしめる。
増幅・検波回路１０′から生じる信号（第５図
Ａ）をセンサ装置２１の出力パルス（第５図Ｂ）
によりサンプリングすることにより得られる値が
試料内の所望位置（焦点位置）の情報に相当する
ようにする為のセンサ装置２１の構成方法を以下
に説明する。
Ａ）をセンサ装置２１の出力パルス（第５図Ｂ）
によりサンプリングすることにより得られる値が
試料内の所望位置（焦点位置）の情報に相当する
ようにする為のセンサ装置２１の構成方法を以下
に説明する。
第６図Ａは、音響レンズ４の焦点が試料の表面
上に位置し、圧電トランスジユーサ３から生じる
超音波が超音波音響レンズ４および超音波伝達媒
体５を通り、試料８の表面で反射され、再び超音
波伝達媒体５および音響レンズ４を通つて圧電ト
ランスジユーサ３で電気信号に変換される場合を
示す。ここにｌは音響レンズの長さ、ｆは音響レ
ンズの焦点距離、c1は音響レンズ内での音速、c2
は超音波伝達媒体内での音速を示す。この場合、
増幅・検波回路１０′からサンプル・ホールド回
路２２に供給される信号の波形を第６図Ｃに破線
で示す。この第６図ＣにおいてS1′は試料表面の
情報であり、Stは制御回路１３から生じるスター
トパルスであり、このスタートパルスにより高周
波発生器１から高周波信号を発生させるとともに
センサ装置２１における演算処理（後に説明す
る）を開始させる。高周波発生器１で信号を発生
する瞬時から試料の表面情報がサンプル・ホール
ド回路２２に到達するまでの時間t1（第６図Ｃ）
は、電気回路中での電気信号の伝送時間を無視し
うる為、超音波が圧電トランスジユーサ３から生
じてから再びこの圧電トランスジユーサに入るま
での時間とみなすことができる。従つて次式が満
足される。
上に位置し、圧電トランスジユーサ３から生じる
超音波が超音波音響レンズ４および超音波伝達媒
体５を通り、試料８の表面で反射され、再び超音
波伝達媒体５および音響レンズ４を通つて圧電ト
ランスジユーサ３で電気信号に変換される場合を
示す。ここにｌは音響レンズの長さ、ｆは音響レ
ンズの焦点距離、c1は音響レンズ内での音速、c2
は超音波伝達媒体内での音速を示す。この場合、
増幅・検波回路１０′からサンプル・ホールド回
路２２に供給される信号の波形を第６図Ｃに破線
で示す。この第６図ＣにおいてS1′は試料表面の
情報であり、Stは制御回路１３から生じるスター
トパルスであり、このスタートパルスにより高周
波発生器１から高周波信号を発生させるとともに
センサ装置２１における演算処理（後に説明す
る）を開始させる。高周波発生器１で信号を発生
する瞬時から試料の表面情報がサンプル・ホール
ド回路２２に到達するまでの時間t1（第６図Ｃ）
は、電気回路中での電気信号の伝送時間を無視し
うる為、超音波が圧電トランスジユーサ３から生
じてから再びこの圧電トランスジユーサに入るま
での時間とみなすことができる。従つて次式が満
足される。
t1＝2l／c1＋2f／c2 …(1)
試料の内部の情報を得る為に本発明によれば、
音響レンズ４の焦点が第６図Ｂに示すように試料
内部の所望位置Ｘに達するようにこの音響レンズ
４を距離ｈだけ移動させる。この場合、サンプル
ホールド回路２２に供給される信号の波形を第６
図Ｃに実線波形で示す。この第６図Ｃにおいて、
S1は試料表面の情報であり、S2は試料内部の点Ｘ
の情報である。従つて時間t2は超音波が超音波伝
達媒体５中を距離2hだけ通る時間に等しく、式 t2＝2h／c2 …(2) が満足される。また第６図Ｂにおいて、試料８の
表面の情報がサンプル・ホールド回路２２に到達
する時間から、試料内の点Ｘの情報がサンプル・
ホールド回路２２に到達するまでの時間、すなわ
ち第６図Ｃにおける情報S1およびS2間の時間t3
は、超音波が試料の表面に入射されてから点Ｘで
反射してこの表面から出射されるまでの時間に等
しく、試料内の音速をc3とした場合次式が成立す
る。
音響レンズ４の焦点が第６図Ｂに示すように試料
内部の所望位置Ｘに達するようにこの音響レンズ
４を距離ｈだけ移動させる。この場合、サンプル
ホールド回路２２に供給される信号の波形を第６
図Ｃに実線波形で示す。この第６図Ｃにおいて、
S1は試料表面の情報であり、S2は試料内部の点Ｘ
の情報である。従つて時間t2は超音波が超音波伝
達媒体５中を距離2hだけ通る時間に等しく、式 t2＝2h／c2 …(2) が満足される。また第６図Ｂにおいて、試料８の
表面の情報がサンプル・ホールド回路２２に到達
する時間から、試料内の点Ｘの情報がサンプル・
ホールド回路２２に到達するまでの時間、すなわ
ち第６図Ｃにおける情報S1およびS2間の時間t3
は、超音波が試料の表面に入射されてから点Ｘで
反射してこの表面から出射されるまでの時間に等
しく、試料内の音速をc3とした場合次式が成立す
る。
t3＝2h／c3 …(3)
スタートパルスStの発生瞬時から試料内の点Ｘ
の情報S2がサンプル・ホールド回路２２に到達す
るまでの時間Ｔは第６図Ｃから明らかなように Ｔ＝t1−t2＋t3 …(4) となり、この式(4)に式(1)、(2)および(3)を代入する
ことにより、次式(5)が得られる。
の情報S2がサンプル・ホールド回路２２に到達す
るまでの時間Ｔは第６図Ｃから明らかなように Ｔ＝t1−t2＋t3 …(4) となり、この式(4)に式(1)、(2)および(3)を代入する
ことにより、次式(5)が得られる。
Ｔ＝２（ｌ／c1＋ｆ−ｈ／c2＋ｈ／c3） …(5)
この式(5)におけるc1、c2、c3、ｌおよびｆは予
め設定しうる為、センサ装置２１により既知の方
法で音響レンズ４の移動距離ｈを測定すれば、こ
のセンサ装置２１において式(5)の演算を容易に達
成することができ、この時間Ｔで第５図Ｂに示す
ようなサンプリングパルスを発生させればよい。
め設定しうる為、センサ装置２１により既知の方
法で音響レンズ４の移動距離ｈを測定すれば、こ
のセンサ装置２１において式(5)の演算を容易に達
成することができ、この時間Ｔで第５図Ｂに示す
ようなサンプリングパルスを発生させればよい。
上述したところから明らかなように本発明によ
れば、音響レンズ４の焦点位置を試料内或いは試
料上の所望位置に合わせることにより、この所望
位置の試料情報を自動的に陰極線管に表示せしめ
ることができる。
れば、音響レンズ４の焦点位置を試料内或いは試
料上の所望位置に合わせることにより、この所望
位置の試料情報を自動的に陰極線管に表示せしめ
ることができる。
本発明は上述した例のみに限定されず、幾多の
変更を加えうること勿論である。例えば、音響レ
ンズを移動させる代りに、試料台７を同一方向に
移動させるようにすることができる。また、セン
サ装置２１が音響レンズの移動量を検出せずに所
望の移動量を外部からこの装置２１に与え、この
装置２１が前述した演算処理のみを自動的に行な
うようにすることもできる。
変更を加えうること勿論である。例えば、音響レ
ンズを移動させる代りに、試料台７を同一方向に
移動させるようにすることができる。また、セン
サ装置２１が音響レンズの移動量を検出せずに所
望の移動量を外部からこの装置２１に与え、この
装置２１が前述した演算処理のみを自動的に行な
うようにすることもできる。
第１図は従来の超音波顕微鏡を示す説明図、第
２図は第１図の作動を説明する為の波形図、第３
図は第２図Ｃの波形を詳細に示す波形図、第４図
は本発明超音波顕微鏡の一例を示す説明図、第５
図は第４図の作動を説明する為の波形図、第６図
は本発明の原理を説明する為の線図である。 １……高周波パルス発生器、２……サーキユレ
ータ、３……圧電トランスジユーサ、４……音響
レンズ、５……液体（超音波伝達媒体）、６……
走査制御装置、７……試料台、８……試料、９…
…ゲート回路、１０，１０′……増幅・検波回路、
１１……スキヤンコンバータ、１２……陰極線
管、１３……制御回路、２１……センサ装置、２
２……サンプル・ホールド回路。
２図は第１図の作動を説明する為の波形図、第３
図は第２図Ｃの波形を詳細に示す波形図、第４図
は本発明超音波顕微鏡の一例を示す説明図、第５
図は第４図の作動を説明する為の波形図、第６図
は本発明の原理を説明する為の線図である。 １……高周波パルス発生器、２……サーキユレ
ータ、３……圧電トランスジユーサ、４……音響
レンズ、５……液体（超音波伝達媒体）、６……
走査制御装置、７……試料台、８……試料、９…
…ゲート回路、１０，１０′……増幅・検波回路、
１１……スキヤンコンバータ、１２……陰極線
管、１３……制御回路、２１……センサ装置、２
２……サンプル・ホールド回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波発生方向における音響レンズの焦点と
試料との相対位置を変え、前記の音響レンズの焦
点を試料の表面上または試料の内部の所望位置に
移動せしめる手段と、 前記の試料から反射された超音波に相当する電
気信号を包絡検波する検波手段と、 前記音響レンズの移動量と、超音波伝搬経路の
距離と、音速とを演算して前記音響レンズの焦点
からの超音波反射時刻に同期した信号を発生する
演算手段と、 該演算手段の出力信号に同期して前記検波手段
の出力信号をサンプルホールドし、音響レンズの
焦点が位置する試料の表面上又は内部の任意の位
置における超音波像のみを抽出するサンプルホー
ルド手段と、 を具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 |
|---|---|---|---|
| JP57211386A JPS59102156A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | 超音波顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57211386A JPS59102156A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | 超音波顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59102156A JPS59102156A (ja) | 1984-06-13 |
| JPH0457975B2 true JPH0457975B2 (ja) | 1992-09-16 |
Family
ID=16605094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57211386A Granted JPS59102156A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | 超音波顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59102156A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS617465A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-14 | Mitsubishi Electric Corp | 超音波検査装置 |
| FR2602043B1 (fr) * | 1986-07-24 | 1990-10-12 | France Etat | Procede de mesure non destructive du profil d'une surface |
-
1982
- 1982-12-03 JP JP57211386A patent/JPS59102156A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59102156A (ja) | 1984-06-13 |
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