JPS5841346A - 超音波顕微鏡用音響レンズ気泡検出器 - 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】 本発明は、超音波顕微鏡における音響レンズの球凹面レ
ンズ部に生ずる気泡の有無を検出するだめの音響レンズ
気泡検出器に関するものである。

Ｉ！１図は、超音波顕微鏡の音響レンズを試料に対向せ
しめた状態を示したものである。ｌは圧電トランスジュ
ーサであって、ここで図示しない高周波パルス発生器か
ら供給されたバースト波電気信号を超音波に変換し、−
熾に形成した球凹面レンズ部−を有する音響レンズ３と
、その球凹面レンズ部λと試料ダとの間に介在せしめた
液体ｊを介して、試料参に前記圧ＩＩＥ）ランスジュー
サからの超音波をスポット状に投射するようにしていム
ここで、６は液体！を満たしている球凹面レンズ部コの
ところに入っている気泡を示す。

音響レンズ３の試料参に対向する端部に形成されたレン
ズ部コは、球凹面をなしており、しかもその球凹面レン
ズコと試料１間には液体ｊを満たして用いるので、同図
のように球凹面レンズ部−に気泡≦を生ずることが多々
ある。

周知のように、超音波は液体中を通過するときよりも１
気体中を通過する場合の方がはるかに大きく減衰するた
め、図示のように音響レンズＪの球凹面レンズ部コに気
泡が生じた場合、液体ｊに超音波が伝達されず１従って
試料ダの情報はとれないことになるので、この気泡６は
取り除かなければならない。

また、従来、超音波顕微鏡によって試料参を観察すると
き１試料参からの超音波の反射波を取り出すために、音
響レンズＪを試料ダに近づけて、その音響レンズ３の焦
点付近に試料が位置するまで移動させるが、その焦点関
節は、試料ダからの反射波強度を検出してモニターしな
がら最高強度の反射波が得られる位置を選択するように
して行なっている。この場合、球凹面レンズ部コに気泡
ｔが存在するときには、試料ダからの超音波の反射波を
検出することができないので、焦点関節は不可能である
が、観察者はこれに気付かずに音響レンズ３を試料ダに
接近させ過ぎて両者を接触させ、試料４Ｉｔたは音響レ
ンズＪを殻損することが多々ある。

本発明の目的は、上述の如き事故を未然に防止するため
、超音波顕微鏡における青畳レンズの球凹面レンズ部に
生ずる気泡の有無を自動検出する音響レンズ気泡検出器
を提供しようとするものである。

すなわち本発明は、高周波パルス発生器からの電気信号
を圧電トランスジューサにより超音波に変換し１音響レ
ンズを介して試料に投射し、その反射波を前記圧電トラ
ンスジューサにより受信してその検波信号を得るように
した超音波顕微鏡において、前記電気信号に同期した所
定のタイミングを有するパルス信号により−前記音響レ
ンズの球凹面レンズ部からの反射波による検波信号を選
択的にサンプル拳ホールドして検出し１この検出値を所
定のしきい値と比較することにより前記球凹面レンズ部
における気泡の有無を検出するようにしたことを特徴と
するものである。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第一図は、代表的な構成を有する超音波顕微鏡に本発明
の音響レンズ気泡検出器を採用した場合の実施例の構成
を、第１図と同一部分は同一符号を付して示したもので
ある＠ 同図において、制御パルス発生器７からの制御パルス信
号により高周波パルス発生器ｌを発停制御し、高周波パ
ルスのバースジ波を発生させる。

その高周波パルス信号を、サーキュレータヂを介して圧
電トランスジューサｌに供給し、ここで電気信号から超
音波に変換する０この超音波は音響レンズＪを通りその
他端に形成した球四面しンズ部コにより、液体ｊを介し
て走査制御装置１０によってＸおよびＹ方向にコ次元的
に移動する試料台ｌｌ上に載置された試料参上にスポッ
ト状に投射される。

その投射された超音波の試料参からの反射波は、球凹面
レンズ部コで集音されて圧電トランスジューサｌに入射
し、ここで電気信号に変換される。

この電気信号を、サーキュレータ９を介して増幅・検波
回路／２に導き、高周波増幅し検波して検波信号を得る
。この検波信号を輝度信号としてスキャンコンバータ１
３により、走査ＭＪｌｌｌ装置１０による試料台／／の
走査と同期させた映像信号に変換し、画像表示装置たと
えば陰極線管／ｌ上に超音波像を表示する。また、音響
レンズＪは、試料台／／に対して垂直な２方向に変位可
能になっており１音響レンズＪｔｔＺ方向に変位させて
試料参から十分離れた位置から近づけていくことによっ
て、試料参の面に対して音響レンズの焦点合わせを行な
う。

上述の如き構成を有する超音波顕微鏡において、たとえ
ば前記制御パルス発生器７からの制御パルス信号を遅延
パルス発生器／ｊに導いて、その側割パルス信号に対し
、ｎ７時間だけ遅延した遅延パルス信号を発生させる。

なおここで、ｎは１以上の任意の整数であり、この実施
例においては、ｌは選定しであるものとする。またτは
超音波が前記音響レンズ３内を伝わり、球凹面レンズ部
で反射してその音響レンズＪ内を逆戻りし）圧電トラン
スジューサｌにより電気信号に変換されるまでの時間で
あって、超音波周波数および音響レンズの構造等によっ
て定まるものである・ ／４は、サンプル・ホールド器であって、前記遅延パル
ス発生器／ｊからの遅延パルス信号をサンプリングパル
スにして前記増幅、検波回路／２から得られた検波信号
をサンプリングしホールドして出力するように構成しで
ある。また、１７は比較器であって、しきい値基準電圧
設定器／Ｉによって設定したしきい値基準電圧ｖｒと、
前記サンプル・ホールド器１６の出力電圧ｖＢを比較し
て、ｖＢ＞ｖｒとなったとき出力するように構成してあ
り、そのしきい値基準電圧ｖｒは、前記サンプル・ホー
ルド器／４の出力中の所望の出力電圧を、その出力電圧
以下の低レベル電圧あるいはノイズ成分から分離して娯
動作を防ぐに適した値に設定しである。

その比較器／７の出力は、後記するように音響レンズ３
における球凹面レンズ部コの近傍に、気泡６が存在する
ときのみ生ずるので、その出力により観察者に気泡の存
在を知らせるための指示＠１／９を作動させて警報表示
し、あるいは同時に、たとえば前記走査制御装置１０に
走査動作を停止させ１もしくは音響レンズ３をいま以上
試料参に接近させ得ないよう、その焦点調節機構をロッ
クしつるように構成してもよい。

上述の如き本発明の実施例の構成について、その動作を
第３図に示したタイミングチャートを参照して説明する
。

音響レンズ３と液体ｊの間の球凹面レンズ部コの液体対
向部分は、各音響インピーダンスの違いによるその部分
での超音波の反射を防止するために、通常反射防止膜の
被覆が施されている。そのために音響レンズ３の球凹面
レンズ部−に液体ｊを完全に満したときは、殆んど反射
波はないが１第１図のように気泡≦が入ると大きな反射
波を生ずる。

第３図人は、増幅・検波回路／２の検波出力を示シタも
ので、左端の波形Ｐはサーキュレータ９から漏洩した高
周波パルス発生器からの高周波パルス信号に相当する漏
洩送信波検波出力を表わしている。中央の点線で示した
波形凡、は、左端の漏洩送信波検波出力に対応する前記
高周波パルス信号が、圧電トランスジューサｌにより超
音波に変換されて音響レンズＪを伝播し、その先端部の
球凹面レンズ部コで反射して音響レンズ３内を逆戻りし
、圧電トランスジューサＩにより電気信号に変換された
第１反射波の検波出力であり、漏洩送信波検波出力Ｐに
対し遅延時間τを隔てたタイミングで得られた検波信号
である０さらに前記ｌＩ！１反射波は、圧電トランスジ
ューサ／にで反射して音響レンズＪ内を伝わり、再度球
凹面レンズ部−で反射し、音響レンズ３内を逆戻りし圧
電トランスジューサｌで電気信号に変換され、前記第１
反射波検波出力Ｒ工よりさらに丁だけ遅延した時刻に、
その第一反射波の検波信号孔、を得る。この＠２反射波
の検波信号Ｒ２を右端に点線で示す。このように反射波
は何回も繰り返して減衰していく。

そこで、この実１ｓＨにおいては、前記ｍ７図ＡにＰで
示した漏洩送信波検波出力よりも７時間遅延したパルス
信号なサンプリングパルスにして増幅・検波回路１２か
らの検波信号をサンプル・本−ルド器１６によりサンプ
リングし、ＩＩ　／反射波の検波出力をホールド電圧と
して取り出すようにしている。

すなわち、前記漏洩送信波検波出力ｒは、高屑御パルス
信号によって発停１ｌｌｌｆｆ御されているので、この
制御パルス発生器７がらの制御パルス信号を遅延パルス
発生器／ｊに導いて、７時間遅延した遅延パルス信号を
発生させれば、その遅延パルス信号のタイミングは、増
幅・検波回路／２から得られる第１反射波の検波信号の
タイミングに一致すム従って、実施例のようにサンプル
・ホールド器１４におけるサンプリングパルスとして、
前記遅延パルス信号を用いれば、＠１反射波の検波信号
を確実にサンプリングしてホールドすることができる。

このように得たサンプル嘗ホールド器／４の出方電圧は
、比較器／７においてしきい値基準電圧設定器／ｌによ
り設定したしきい値基準電圧ｖｒと比較される。そのし
きい値基準電圧ｖｒは、ｆＭ３図ムに示したように音響
レンズ３の球凹面レンズ部コの付近に存在する気泡乙に
起因して発生した前記＃Ｉ１反射波に相当する検波出力
電圧ｖＢ工よりも低く、第１反射波の検波出力電圧ｖＢ
Ｅや、ＩＩＥＵ面レンズしの付近に気泡が存在しない場
合にも着干生ずる低レベルの反射波に相当する検波出力
電圧あるいはその他の雑音信号よりも高い値に設定しで
ある。

またその比較器ｎの■入力端子にはサンプル・ホールド
器１４の出力が１０入力端子にはしきい値基準電圧設定
器ＩＩからのしきい値基準電圧ｖｒがそれぞれ与えられ
ているので、その比較器ｎは、サンプル・ホールド器１
１の出力電圧ｖＢ１すなわち第３図にＲ工で示した第１
反射波による検波出力電圧ＶＢ、が、ｖＥ、〉ｖｒとな
ったときＯＮ出力を出すように動作する。

従って、音響レンズ３の球凹面レンズ部−に気泡６が無
いときには、前記第１反射波に相当する検波出力電圧が
前記しきい値基準電圧ｖｒよりも低いので、前記比較器
〃はＯＦＦ出力となるが、球凹面レンズ部−に気泡ｔが
有る場合には、検波出力ＶＢ工がＶＢよ〉ｖｒとなるの
で、その比較器１７はＯＮ出力となりこれにより気泡の
存在をただちに検出することができる。なお、ｌｑは比
較器１７がＯＮ出力となったとき作動する応動装置であ
ってまたとえばそのＯＮ出力によって気泡存在表示灯あ
るいは豐報器等が作動するように構成された観察者に対
し気泡の存在を警告するための指示装置であるＯ しかしながら、その応動装置／９は、指示装置に限定さ
れるものではなく、たとえば音響レンズに生ずる気泡の
存在が、観察上、あるいは安全上影響を及ぼす超音波顕
微鏡の機能部分、たとえばＸｔＹ２次元走査制御装置や
音響レンズの焦点調節機構の動作の固定のための制御装
置であっても何ら差し支えなく、また、その制御製蓋と
前記指示装置を同時に作動させるようにしてもよい。

また、音響レンズ３の球凹面レンズ部２に被覆した反射
防止膜が不完全な場合や、その被覆がない場合には、球
凹面レンズ部−からの反射波が増大するので、増幅・検
波回路／２から得られるその球凹面レンズ部−による第
１反射波および第一反射波に相当する検波出力は、第３
図Ｂに実線でＲ１′およびＲ２′なる符号を付して示し
たように、比較的大きな値Ｖ□、およびｖＡ２をとるが
、気泡乙による反射波に相当する検波出力Ｒ工、Ｒ２は
、それに比べて大きな値を示すので、このような場合に
は、比較器１７のしきい値基準電圧ｖｒを、図示のよう
に気泡による第１反射波および第一反射波に相当する検
波出力Ｒ０／　、　Ｒ２１の値をｖＢよおよびｖＩ３２
とするとき、ＶＢ□〉ｖｒ＞７人、となるようにしきい
値基準電圧設定器／Ｉにより設定すればよい。

上記の実施例においてはＮ音響レンズＪの球凹面レンズ
部−から反射する反射波のうちの第１反射波による検波
信号のみを検出するようにしているが、本発明は、それ
に限定されるものではなく、＠コ反射波以降のその第２
反射波を含む任意の反射波を検出するようにしてもよい
。その場合、第ｎ反射波に基づく検波信号を検出するも
のとすれば、第一図に／ｊで示した遅延パルス発生器屹
よる遅延パルス信号の制御パルス発生器７からのパルス
信号に対する遅延時間は、ｎ丁に設定讐る必要がある。

以上の実施例の説明で明らかなように、本発明によれば
、比較的に簡畦な構成により音響レンズの球凹面レンズ
部に生ずる気泡の有無を検出することができる。従って
その検出結果を、たとえば表示装置等によって表示する
ようにすれば、観察者が音響レンズと試料間に液体を満
して試料の超音波像を観察するに際し、超音波像を得る
に邪魔な気泡の有無を事前に知ることができるので、焦
点合わせの際、従来、気泡の存在に起因する超音波像の
検出不良を気付かないために、しばしば発生した音響レ
ンズと試料との接触による毀損事故を未然に防止するう
えにきわめて有効である・

【図面の簡単な説明】

第１図は音響レンズの構成の概略とその球凹面レンズ部
に気泡が入っている状態を示す音響レンズ近傍の概略図
、第２図は本発明の実施例の構成を示すブロックｓ１図
、第３図はその動作を説明するためのタイミングチャー
トである。 ｌ・・・圧電トランスジューサ、コ・・・球凹面レンズ
部、３・・・音響レンズ、ダ・・・試料、ｊ・・・液体
、乙・・・気泡、７・・・制御パルス発生器、ｌ・・・
高周波パルス発生器、９・・・サーキュレータ、１０・
・・走査制御装置、ｌｌ・・・試料台、／２・・・増幅
・検波回路、ｌＪ・・・スキャンコンバータ、／り・・
・陰極線管、／ｊ・・・遅延パルス発生器、／６・・・
サンプル拳ホールド器、ｎ・・・比較器、／ｌ・・・し
きい値基準電圧設定器、ｎ・・・指示装置〇特許出願人
　　オリンパス光学工業株式会社第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｌ　高周波パルス発生器からの電気信号を圧電トランス
   ジューサにより超音波に変換し、音響レンズを介して試
   料に投射し、その反射波を前記圧電トランスジューサに
   より受信してその検波信号を得るようにした超音波顕微
   鏡において、前記電気信号に同期した所定のタイミング
   を有するパルス信号により前記音響レンズの球凹面レン
   ズ部からの反射波による検波信号を選択的にサンプル・
   ホールドして検出し、この検出値を所定のしきい値と比
   較することにより前記球凹面レンズ部における気泡の有
   無を検出するようにしたことを特徴とする超音波顕微鏡
   用音響レンズ気泡検出器◎