JPH0461306B2 - - Google Patents

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JPH0461306B2
JPH0461306B2 JP58128941A JP12894183A JPH0461306B2 JP H0461306 B2 JPH0461306 B2 JP H0461306B2 JP 58128941 A JP58128941 A JP 58128941A JP 12894183 A JP12894183 A JP 12894183A JP H0461306 B2 JPH0461306 B2 JP H0461306B2
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JP
Japan
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acoustic lens
piezoelectric transducer
sub
sample
reflected
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JP58128941A
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Japanese (ja)
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JPS6021447A (en
Inventor
Junichi Ishibashi
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6021447A publication Critical patent/JPS6021447A/en
Publication of JPH0461306B2 publication Critical patent/JPH0461306B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating 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
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/221Arrangements for directing or focusing the acoustical waves

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  • Acoustics & Sound (AREA)
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  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、超音波顕微鏡の自動焦点調節装置に
関する。 [発明の技術的背景およびその問題点] 超音波顕微鏡は、従来種々の構成のものが提案
されている。その構成の一例を第1図に示す。図
示の超音波顕微鏡においては、高周波パルス発生
器1で超高周波数のパースト波電気信号を発振さ
せてサーキユレータ2を介して圧電トランスジユ
ーサ3に供給し、ここで電気信号から超音波に変
換して超音波音響レンズ4および液体5を介して
走査制御装置6によりXおよびY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上にス
ポツト状に投射している。また、試料8から反射
波は超音波音響レンズ4で集音し、圧電トランス
ジユーサ3により電気信号に変換してサーキユレ
ータ2を介して信号処理回路9に供給し、ここで
不要な信号を除去すると共に必要な反射波に対応
する信号のみを増幅、検波して反射波の強度に応
じた検波信号を得、この検波信号を輝度信号とし
てスキヤンコンバータ10により走査制御装置6
による試料台7の走査と同期させて超音波像を陰
極管11上に表示させるようにしている。なお、
音響レンズ4は試料台7に対して垂直なZ方向に
変位可能になつている。 上述したような超音波顕微鏡において、超音波
音響レンズ4をZ方向に変位させて試料8から十
分離れた位置から近づいていくと、信号処理回路
9からは第2図に示すような第1、第2および第
3の順次の極大値,およびを有するいわゆ
るV(z)カーブと呼ばれる検波信号の強度分布
が得られそれらの検波信号が得られる距離(Z)
は、使用する超音波の周波数、音響レンズ4の構
造、液体5種類等によつて定まるものである。第
2図において、V(z)が最大となる第2の極大
値の点fは超音波音響レンズ4が試料8に対し
て合集状態にあるときに得られ、この点fの前後
の点dおよびhにおいて現われる第1および第3
の極大値およびは試料8における表面波と反
射波との干渉などにより生じる。 そこで、従来では信号処理回路9の出力をオシ
ロスコープ等の測定器でモニターし、これを目視
により観察しながら超音波音響レンズ4を手動に
よりZ方向に変位させて横波信号レベルが最大と
なる位置(第2図の点f)を探し、この位置に音
響レンズ4を合わせることにより、超音波音響レ
ンズ4の試料8に対する焦点調節を行なつてい
た。 しかし、このような手動による焦点調節におい
ては、操作者が反射波検波信号のレベルを観察し
ながら、たとえば第2図の点d,fおよびhの第
1〜第3の極大値〜を備え、これを比較しな
がら最大反射波点(焦点位置)fを探す必要があ
るため、調節が極めて困難であると共に時間がか
かる。これは超音波の周波数を高くすればする
程、液体5中での超音波の減衰が大きくなり、こ
れを押えるために超音波音響レンズ4と試料8と
の間の距離を更に短くする必要があるため、距離
の微小変化から最大反射点を探すのが更に困難と
なる。また、操作者はモニターを見ながら超音波
音響レンズ4を操作するため、超音波音響レンズ
4と試料8とが接触して両者が毀損する恐れがあ
る。更に焦点調節が極めて困難であるために、多
数の試料を観察する場合に像のコントラストに差
異が生じ、試料間の比較が極めて難しくなる不具
合がある。 [発明の目的] 本発明の目的は、従来手動で行なつていた焦点
調節を自動的に行なう自動焦点調節装置を提供す
ることで、迅速かつ高精度に焦点調節が得られる
と共に、超音波の音響レンズと試料との接触によ
る両者の毀損を防止できるものである。 [発明の概要] 本発明は、音響レンズと液体との界面において
反射する波と試料表面において反射する波との干
渉波の振幅から得られる焦点調節情報に基づき、
自動的に焦点を調節するようにしたものである。 [発明の実施例] 第3図乃至第7図を用いて本発明の一実施例に
ついて説明する。第1図に示す部材と共通に用い
られるものについては、同じ番号を符しておく。 第3図は、本実施例の顕微鏡装置に用いられる
円柱形の音響レンズからなるトランスデユーサ部
12で、その上面及び下面の略中心に圧電トラン
スデユーサ3及び開口部14をそれぞれ設ける。
そして、音響レンズ13の下面と液体5との界面
における反射波と、試料8表面からの反射波が、
近似的に平面波となるように、上記トランスデユ
ーサ部12の圧電トランスデユーサ3と同じ平面
内に、サブ圧電トランスデユーサ15が設けられ
ている。 ここで、本発明による自動焦点調節装置の原理
について説明する。 第4図に示すように、開口部14の開口径をr
とすると、その焦点距離fは、液体5を水とし、
音響レンズ13の材質をサフアイアにした場合f
=1.15rで与えられる。 従つて、開口部の開口角をθとすると、合焦時
における音響レンズ13の下面と試料8の表面と
の距離lは、l=f−r+rcosθ=r(0.15+
cosθ)となる。例えばr=0.5mm、θ=60゜として
みるとl=0.325mmになる。 さて、サブ圧電トランスデユーサ15より音響
レンズ13内に出された超音波iは、音響レンズ
13の下面と液体5の界面における反射波jと試
料8表面からの反射波kとが干渉し合つた形で再
びサブ圧電トランスデユーサ15に戻される。 ここで、使用する超音波の波長入を適当な定め
ると合焦状態における反射波jとkとの干渉にお
ける波の打ち消しを最大にできる。すなわち、λ
=4l/2n+1(ただし、nは、o又は正の整数)と すると、合焦時、すなわち音響レンズ13下面と
試料8表面との距離がlの時において干渉波の振
幅は最小になる。一方、合焦時をはずれると、干
渉の効果は薄れるため、振幅は、逆に増大する。
このあたりの関係は、第5図に示されている。 従つて、音響レンズ−試料間の距離を変化させ
ながら干渉波の振幅を測定していけば、合焦−非
合焦の情報を得ることができるので、この情報を
音響レンズの駆動機構(もしくは、試料台の駆動
機構)にフイードバツクすることにより、自動的
に焦点調節を行なうことができる。 大木の波長入の条件は、周波数fcを用いるとfc
=V/4l(2n+1)[Hz](ただし、vは液体5中の 音速、nは0又は正の整数)と表わされる。例え
ば、先の例(l=0.325mm)に対しては、fc=
1.154(2n+1)MHzとなる。 さて、本発明においては、超音波顕微鏡の基本
的構成は、従来と同じである。例えば、第1図に
示すもので良い。そこで、第6図には、新たにつ
け加えられる焦点調節機構のみを示している。 トランスデユーサー部12は、液体5を介して
試料台7上の試料8に対向している。トランスデ
ユーサ部12のサブ圧電トランスデユーサ15
は、第1のダイオードスイツチ16、第2のダイ
オードスイツチ17の各々の可動端子18,19
につながれている。第1のダイオードスイツチ
6の固定端子20には、CW発振器21により発
生する、顕微鏡用の圧電トランスデユーサ3に使
用するよりも低い周波数の連続波が出力される。
第2のダイオードスイツチ17の固定端子22
は、検波増幅部23の入力部につながれている。
この検波増幅部23の出力は、分岐してサンプル
ホールド回路24,25に加えられた後、それぞ
れコンパレータ26の二つの入力部に入力され
る。 パルスコントロール部27は、第1、第2のダ
イオードスイツチ1617の開閉を制御するパ
ルスを発生すると共に、このパルスを受け遅延し
たパルスを発生する遅延パルス発生器28を介し
て交番パルス発生器29に接続される。交番パル
ス発生器29は遅延したパルスを交互にサンプル
ホールド回路24,25に出力するもので、出力
部は遅延回路30を介して、Z方向駆動制御部3
1にも接続している。 Z方向駆動制御部31は、トランスデユーサ部
12を鉛直方向(Z方向)に駆動するZ方向駆動
機構32の動作を制御するもので、コンパレータ
26の出力が入力部に加えられている。 以上のように構成された本発明の実施例の動作
を、第7図に示した波形図を参照しながら説明す
る。 第1、第2のダイオードスイツチ1617
開閉は、パルスコントロール部27より加えられ
るパルスq,s(第7図参照)により制御される。 この波形から解かるように、第2のダイオード
スイツチ1617は、片方が閉じている時は、
かならずもう一方は開くように制御されている。 そこで、CW発振器21にて発生した連続波p
は、時間t0にて、第1のダイオードスイツチ16
を通してサブ圧電トランスデユーサ15に加えら
れ(波形i)、ここで、電気信号から超音波信号
iに変換される。第1のダイオードスイツチ16
の閉成期間は、入射波と反射波が重ならないよう
余裕をとつて、最初に入射した超音波がサブ圧電
トランスデユーサ15に再び戻つてくるまでの時
間2L/Vs(ただし、Lは、音響レンズ13中の厚
み、Vsは、音響レンズ13中の音速)よりやや
短かめに設定される。 入射波は、音響レンズ13の下面と液体5との
界面で反射され、再び音響レンズ13に入射して
超音波から電気信号に変換され第7図jのような
波形になる。 また、液体5を通過して試料8の表面で反射す
る超音波は、同じく音響−電気変換され、第7図
kのような波形になる。波形kは、波形jに比べ
波路が長いので時間2l/vだけ遅れている。 この反射波jとkとは干渉し合つて、サブ圧電
トランスデユーサ15内に戻つてくるが、その戻
つてくる期間内は、第1ダイオードスイツチ16
は開状態に、第2ダイオードスイツチ17は閉状
態になる。第2ダイオードスイツチ17を通つた
パルスは、増幅・検波部23を通つて増幅および
検波され第7図のvで示すパルスになる。 一方、パルスコントロール部27から出力され
るパルスqは、遅延パルス発生器28により、パ
ルスvと重なるように時間twだけ遅延されると
共に幅の狭いパルス列に変換される。このパルス
列は、交番パルス発生器29により、1つ置きに
交互に選択され、パルスw1,w2として、サン
プリングホールド回路24,25サンプリングパ
ルスとして利用される。 サブ圧電トランスデユーサ15ら増幅・検査波
部23を通つて得られるパルスvは、サンプリン
グホールド回路24,25においてサンプリング
パルスw1,w2のタイミングでサンプリングさ
れ、その値をホールドして第7図のα,βで示す
信号になる。 信号α,βの電圧Vα,Vβは、それぞれ、コン
パレータ26の+端子、−端子に入力され、その
大小を比較される。コンパレータ26は、Vα>
Vβのとき、H(High)レベルの出力を、Vα≦
VβのときはL(Lou)レベルの出力をZ方向駆動
制御部31へ出し、サンプリングパルスw2を遅
延回路30により所定時間trだけ遅らせたパルス
γのタイミングすなわち信号α,βがともにホー
ルド状態にあるタイミングで、Hレベルならば、
Z方向駆動機構32を音響レンズ13と試料8と
の距離を増大させる向きに駆動し、Lレベルなら
ば停止させる。 ここで、音響レンズ13と試料8との距離を出
来る限り狭めた所から動作を開始すると、Vα−
Vβは、第5図から解るように、正の値になつて
おり、音響レンズ13と試料8との距離は増大し
ていくが、この距離が合焦時における距離lを越
すあたりになると、Vα−Vβは零の値に近づき、
コンパレータ26の出力は、Lレベルとなるので
Z方向駆動機構32は停止し、合焦状態に置かれ
る。 以上の実施例において、さらに正確に焦点を合
わせるためには、VαとVβとの比較の精度を上げ
ると共に、サンプリングの周波数を上げれば良
い。また、音響レンズ−試料間距離が距離lを越
した後、逆に距離を減少させる向きにZ方向駆動
機構32を駆動させるようにすると合焦が正確に
なる。 また、以上の実施例においては、音響レンズと
試料との相対距離を変化させて焦点調節を行つて
いるが、両者の相対距離を一定に保つたまま焦点
を行う顕微鏡装置においても、本発明は適用でき
る。 例えば、幾つかの同心円状に配置されたトラン
スデユーサを用いて、動作させるトランスジユー
サを変えることにより焦点調節を行うものがあ
る。この場合は、サブ圧電トランスデユーサも同
心円状としコンパレータの出力に応じて、選択す
るトランスデユーサを変えるようにすれば良い。 [発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば従来、観
察者が手動で行なつていた焦点調節を、迅速かつ
高精度に自動的に行なうことができるようにな
る。 しかも、音響レンズと試料との距離が合焦位置
を越えて近づくと、レンズ(又は、試料台)の駆
動機構は、停止又は、距離を広げる方向に駆動す
るので、レンズと試料との接触による両者の毀損
を防止できる。また、常に高精度の焦点調節を自
動的に行なうことが出来ることから多数の試料を
観察する場合には一定のコントラストの像を得る
ことができ、したがつて試料間の比較を容易かつ
正確に行なうことができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an automatic focus adjustment device for an ultrasound microscope. [Technical background of the invention and its problems] Ultrasonic microscopes with various configurations have been proposed in the past. An example of its configuration is shown in FIG. In the illustrated ultrasound microscope, a high-frequency pulse generator 1 oscillates an ultra-high frequency burst wave electric signal, which is supplied to a piezoelectric transducer 3 via a circulator 2, where the electric signal is converted into an ultrasonic wave. The beam is projected onto a sample 8 placed on a sample stage 7 which moves two-dimensionally in the X and Y directions by a scanning controller 6 via an ultrasonic acoustic lens 4 and a liquid 5 in the form of a spot. In addition, the reflected waves from the sample 8 are collected by the ultrasonic acoustic lens 4, converted into electrical signals by the piezoelectric transducer 3, and supplied to the signal processing circuit 9 via the circulator 2, where unnecessary signals are removed. At the same time, only the signal corresponding to the necessary reflected wave is amplified and detected to obtain a detected signal corresponding to the intensity of the reflected wave, and this detected signal is used as a luminance signal to be sent to the scan controller 6 by the scan converter 10.
The ultrasonic image is displayed on the cathode tube 11 in synchronization with the scanning of the sample stage 7 by. In addition,
The acoustic lens 4 can be displaced in the Z direction perpendicular to the sample stage 7. In the ultrasonic microscope as described above, when the ultrasonic acoustic lens 4 is displaced in the Z direction and approaches the sample 8 from a sufficiently distant position, the signal processing circuit 9 outputs the first, The distance (Z) at which the intensity distribution of the detected signal, so-called the so-called V(z) curve, is obtained and the detected signal is obtained, with the second and third sequential maximum values, and
is determined by the frequency of the ultrasonic waves used, the structure of the acoustic lens 4, the five types of liquid, etc. In FIG. 2, the second maximum value point f where V(z) is maximum is obtained when the ultrasonic acoustic lens 4 is in a converged state with respect to the sample 8, and the points d before and after this point f are and the first and third appearing in h
The maximum value of is caused by interference between the surface wave and the reflected wave in the sample 8. Therefore, conventionally, the output of the signal processing circuit 9 is monitored with a measuring instrument such as an oscilloscope, and while visually observing this, the ultrasonic acoustic lens 4 is manually displaced in the Z direction to locate the position where the transverse wave signal level is maximum ( The focus of the ultrasonic acoustic lens 4 on the sample 8 was adjusted by searching for point f) in FIG. 2 and aligning the acoustic lens 4 with this position. However, in such manual focus adjustment, the operator, while observing the level of the reflected wave detection signal, determines, for example, the first to third maximum values of points d, f, and h in FIG. Since it is necessary to search for the maximum reflected wave point (focal point position) f while comparing these, adjustment is extremely difficult and time consuming. This is because the higher the frequency of the ultrasonic waves, the greater the attenuation of the ultrasonic waves in the liquid 5, and in order to suppress this, it is necessary to further shorten the distance between the ultrasonic acoustic lens 4 and the sample 8. Therefore, it becomes more difficult to find the point of maximum reflection based on minute changes in distance. Furthermore, since the operator operates the ultrasonic acoustic lens 4 while looking at the monitor, there is a risk that the ultrasonic acoustic lens 4 and the sample 8 will come into contact and be damaged. Furthermore, since focus adjustment is extremely difficult, differences in image contrast occur when a large number of samples are observed, making it extremely difficult to compare the samples. [Object of the Invention] An object of the present invention is to provide an automatic focus adjustment device that automatically performs focus adjustment that was conventionally performed manually. This can prevent damage to both the acoustic lens and the sample due to contact. [Summary of the Invention] The present invention is based on focus adjustment information obtained from the amplitude of an interference wave between a wave reflected at the interface between an acoustic lens and a liquid and a wave reflected at the sample surface.
The focus is automatically adjusted. [Embodiment of the Invention] An embodiment of the present invention will be described using FIGS. 3 to 7. Components used in common with those shown in FIG. 1 are designated by the same numbers. FIG. 3 shows a transducer section 12 consisting of a cylindrical acoustic lens used in the microscope apparatus of this embodiment, with a piezoelectric transducer 3 and an opening 14 provided approximately at the center of its upper and lower surfaces, respectively.
Then, the reflected waves at the interface between the lower surface of the acoustic lens 13 and the liquid 5 and the reflected waves from the surface of the sample 8 are
A sub-piezoelectric transducer 15 is provided in the same plane as the piezoelectric transducer 3 of the transducer section 12 so as to approximately form a plane wave. Here, the principle of the automatic focus adjustment device according to the present invention will be explained. As shown in FIG. 4, the opening diameter of the opening 14 is r
Then, the focal length f is, assuming that the liquid 5 is water,
When the material of the acoustic lens 13 is sapphire f
= 1.15r. Therefore, if the aperture angle of the aperture is θ, the distance l between the lower surface of the acoustic lens 13 and the surface of the sample 8 at the time of focusing is l=f−r+rcosθ=r(0.15+
cosθ). For example, if r = 0.5 mm and θ = 60°, l = 0.325 mm. Now, the ultrasonic wave i emitted from the sub-piezoelectric transducer 15 into the acoustic lens 13 is caused by interference between the reflected wave j at the interface between the lower surface of the acoustic lens 13 and the liquid 5 and the reflected wave k from the surface of the sample 8. It is returned to the sub piezoelectric transducer 15 again in a vine shape. Here, by appropriately determining the wavelength of the ultrasonic waves to be used, it is possible to maximize the wave cancellation in the interference between the reflected waves j and k in the focused state. That is, λ
=4l/2n+1 (where n is o or a positive integer), the amplitude of the interference wave becomes minimum at the time of focusing, that is, when the distance between the lower surface of the acoustic lens 13 and the surface of the sample 8 is l. On the other hand, when the image is out of focus, the interference effect weakens, so the amplitude conversely increases.
This relationship is shown in FIG. Therefore, by measuring the amplitude of the interference wave while changing the distance between the acoustic lens and the sample, it is possible to obtain in-focus/out-of-focus information. , the drive mechanism of the sample stage), the focus can be adjusted automatically. The wavelength input condition for Oki is that if the frequency fc is used, then fc
=V/4l(2n+1) [Hz] (where, v is the speed of sound in the liquid 5, and n is 0 or a positive integer). For example, for the previous example (l=0.325mm), fc=
It becomes 1.154(2n+1)MHz. Now, in the present invention, the basic configuration of the ultrasonic microscope is the same as the conventional one. For example, the one shown in FIG. 1 may be used. Therefore, FIG. 6 shows only the newly added focus adjustment mechanism. The transducer section 12 faces the sample 8 on the sample stage 7 with the liquid 5 interposed therebetween. Sub piezoelectric transducer 15 of transducer section 12
are the movable terminals 18 and 19 of the first diode switch 16 and the second diode switch 17 , respectively.
is connected to. First diode switch 1
A continuous wave generated by a CW oscillator 21 and having a lower frequency than that used in the piezoelectric transducer 3 for a microscope is outputted to the fixed terminal 20 of 6.
Fixed terminal 22 of second diode switch 17
is connected to the input section of the detection amplification section 23.
The output of this detection amplification section 23 is branched and applied to sample and hold circuits 24 and 25, and then input to two input sections of a comparator 26, respectively. The pulse control section 27 generates pulses for controlling the opening and closing of the first and second diode switches 16 and 17 , and also generates an alternating pulse generator via a delayed pulse generator 28 that receives the pulses and generates delayed pulses. 29. The alternating pulse generator 29 alternately outputs delayed pulses to the sample and hold circuits 24 and 25, and the output section is connected to the Z direction drive control section 3 via the delay circuit 30.
It is also connected to 1. The Z-direction drive control section 31 controls the operation of the Z-direction drive mechanism 32 that drives the transducer section 12 in the vertical direction (Z direction), and the output of the comparator 26 is applied to an input section. The operation of the embodiment of the present invention configured as described above will be explained with reference to the waveform diagram shown in FIG. The opening and closing of the first and second diode switches 16 and 17 are controlled by pulses q and s (see FIG. 7) applied by a pulse control section 27. As can be seen from this waveform, when one of the second diode switches 16 and 17 is closed,
The other side is controlled so that it always opens. Therefore, the continuous wave p generated by the CW oscillator 21
is the first diode switch 16 at time t 0
(waveform i) to the sub-piezoelectric transducer 15 (waveform i), where it is converted from an electrical signal to an ultrasonic signal i. First diode switch 16
The closing period is set to 2L/Vs, which is the time required for the first incident ultrasonic wave to return to the sub-piezoelectric transducer 15 (L is The thickness of the acoustic lens 13, Vs, is set to be slightly shorter than the sound velocity (velocity of sound in the acoustic lens 13). The incident wave is reflected at the interface between the lower surface of the acoustic lens 13 and the liquid 5, enters the acoustic lens 13 again, and is converted from an ultrasonic wave to an electric signal, resulting in a waveform as shown in FIG. 7j. Further, the ultrasonic waves that pass through the liquid 5 and are reflected on the surface of the sample 8 are similarly acoustic-electrically converted and have a waveform as shown in FIG. 7k. Waveform k has a longer wave path than waveform j, so it is delayed by a time of 2l/v. These reflected waves j and k interfere with each other and return to the sub-piezoelectric transducer 15, but during the period of their return, the first diode switch 16
is in an open state, and the second diode switch 17 is in a closed state. The pulse that has passed through the second diode switch 17 is amplified and detected through the amplification/detection section 23 and becomes a pulse shown by v in FIG. On the other hand, the pulse q output from the pulse control section 27 is delayed by a time tw so as to overlap with the pulse v by the delayed pulse generator 28, and is converted into a narrow pulse train. This pulse train is alternately selected every other pulse by the alternating pulse generator 29, and is used as pulses w1 and w2 as sampling pulses for the sampling and hold circuits 24 and 25. The pulse v obtained from the sub-piezoelectric transducer 15 through the amplification/inspection wave section 23 is sampled at the timing of the sampling pulses w1 and w2 in the sampling and hold circuits 24 and 25, and the value is held and the value shown in FIG. The signals become α and β. The voltages Vα and Vβ of the signals α and β are respectively input to the + terminal and the − terminal of the comparator 26, and their magnitudes are compared. The comparator 26 has Vα>
When Vβ, H (High) level output is set to Vα≦
When Vβ, an L (Lou) level output is output to the Z direction drive control unit 31, and the timing of the pulse γ, which is obtained by delaying the sampling pulse w2 by a predetermined time tr by the delay circuit 30, that is, both the signals α and β are in a hold state. If the timing is H level,
The Z-direction drive mechanism 32 is driven in a direction that increases the distance between the acoustic lens 13 and the sample 8, and is stopped when the distance is at L level. Here, if the operation is started from a place where the distance between the acoustic lens 13 and the sample 8 is as narrow as possible, Vα−
As can be seen from FIG. 5, Vβ has become a positive value, and the distance between the acoustic lens 13 and the sample 8 increases, but when this distance exceeds the distance l at the time of focusing, Vα−Vβ approaches zero value,
Since the output of the comparator 26 becomes L level, the Z-direction drive mechanism 32 is stopped and brought into focus. In the above embodiments, in order to focus more accurately, it is sufficient to increase the accuracy of comparison between Vα and Vβ and to increase the sampling frequency. Further, after the distance between the acoustic lens and the sample exceeds the distance l, if the Z-direction drive mechanism 32 is driven in a direction that decreases the distance, accurate focusing can be achieved. Furthermore, in the above embodiments, the focus is adjusted by changing the relative distance between the acoustic lens and the sample, but the present invention can also be applied to a microscope device that adjusts the focus while keeping the relative distance between the two constant. Applicable. For example, some systems use several concentrically arranged transducers and adjust the focus by changing which transducers are operated. In this case, the sub-piezoelectric transducers may also be concentric, and the selected transducer may be changed depending on the output of the comparator. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, focus adjustment, which was conventionally performed manually by an observer, can be automatically performed quickly and with high precision. Moreover, when the distance between the acoustic lens and the sample approaches beyond the focusing position, the driving mechanism of the lens (or sample stage) either stops or is driven in the direction of increasing the distance. Damage to both can be prevented. In addition, since it is possible to always automatically adjust the focus with high precision, it is possible to obtain images with a constant contrast when observing a large number of samples, which makes comparisons between samples easy and accurate. can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、従来の超音波顕微鏡の構成の一例を
示すブロツク図、第2図は、V(z)カーブと呼
ばれる検波信号の強度分布を表わすグラフ、第3
図は、本発明の一実施例のトランスデユーサ部の
斜視図、第4図は、同トランスデユーサ部の正面
図及び部分拡大図、第5図は、レンズ−試料間距
離と干渉波振幅の関係を表わすグラフ、第6図
は、本発明の一実施例の構成を示すブロツク図、
第7図は、同実施例の動作説明用波形図である。 3……圧電トランスデユーサ、12……トラン
スデユーサ部、13……音響レンズ、14……開
口部、15……サブ圧電トランスデユーサ、16
……第1のダイオードスイツチ、17……第2の
ダイオードスイツチ。
Fig. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional ultrasound microscope, Fig. 2 is a graph showing the intensity distribution of the detected signal called the V(z) curve, and Fig. 3 is a graph showing the intensity distribution of the detected signal called the V(z) curve.
The figure is a perspective view of a transducer section according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a front view and partially enlarged view of the transducer section, and FIG. 5 is a lens-sample distance and interference wave amplitude. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the operation of the same embodiment. 3...Piezoelectric transducer, 12 ...Transducer section, 13...Acoustic lens, 14...Aperture, 15...Sub piezoelectric transducer, 16
...first diode switch, 17 ...second diode switch.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 円柱形の音響レンズ上面に圧電トランスデユ
ーサと共に、同一平面内に設けられた焦点調節用
のサブ圧電トランスデユーサと、 このサブ圧電トランスデユーサを駆動する電源
部と、 このサブ圧電トランスデユーサより発生した超
音波が上記音響レンズに対向する試料の表面で反
射した反射波と、上記超音波が上記音響レンズと
試料の間に介在する液体と、上記音響レンズとの
界面で反射した反射波とで干渉して上記サブ圧電
トランスデユーサに入射した後、このサブ圧電ト
ランスデユーサで電気音響交換により得られる電
圧の振幅を異なるタイミングで比較する手段と、 この比較手段の出力に基づいて上記超音波トラ
ンスデユーサ部の焦点調節を行なう焦点調節手段
とを具備したことを特徴とする超音波顕微鏡の自
動焦点調節装置。
[Scope of Claims] 1. A sub-piezoelectric transducer for focus adjustment provided in the same plane as the piezoelectric transducer on the upper surface of a cylindrical acoustic lens, and a power supply section for driving the sub-piezoelectric transducer. , the ultrasonic waves generated by this sub-piezoelectric transducer are reflected by the surface of the sample facing the acoustic lens, the ultrasonic waves are reflected by the liquid interposed between the acoustic lens and the sample, and the acoustic lens. means for comparing the amplitudes of voltages obtained by electroacoustic exchange in the sub-piezoelectric transducer at different timings after the waves interfere with the reflected waves reflected at the interface of the sub-piezoelectric transducer and are incident on the sub-piezoelectric transducer; An automatic focus adjustment device for an ultrasound microscope, comprising: focus adjustment means for adjusting the focus of the ultrasound transducer section based on the output of the means.
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