JPS5972057A - 液晶検出セルを用いる超音波結像装置 - 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】 この発明は超音波を用いて物体を検査、試験する装置お
よび方法に関し、特に改良形検出セルに関するものであ
る。

多くの工業および医学の面において、物体の内部のきず
すなわち不連続性を試験することが望ましい。例えば、
工業の面では、製品または部品が使用される前に潜在的
な故障すなわちきすの始ま９をさがしたシ、その継続使
用を防止することが望ましい。医学の面では、内部器官
を侵さずに調査したシ、腫脹などを調査したりすること
が望ましい。胎児、腫脹などを調査するために、医学界
では超音波がいま広く使用されている。

超音波非破壊検査用装置の１つの形はグンヶン（　Ｇｕ
ｎｋｅｌ　）の米国特許第３，７　６　６．７　７　５
号に開示されている。商用超音波検査はパルス−エコー
技術に基づき、それによって超音波信号すなわちパルス
が物体に向けられ、物体からのそのエコー２ すなわち反射が受信され、次に電子分析によって像が作
られる。像は次に陰極線管（　ＣＲＴ　）を用いて表示
されたり、ｘ−ｙプロツタを用いて図上にプロットされ
、Ａ走査、Ｂ走査またはＣ走査などといわれるものを作
る。このような像は超音波ビームで物体を走査するのに
極めて時間がかかるので、作るのに時間がかかっ、これ
は物体が大きい場合に特に言えることである。この工程
を速めるために計算機が使用されたが、複雑な信号処理
と費用がかかった。さらに、作られた像は多くのオペレ
ータの解釈を必要とするとともにオペレータは像を作る
のに熟練しなければならない。

パルス−エコー装置に一般に使用されている機器は超音
波変換器、複合信号処理装置および複合像発生装置を含
む。この機器は大形で、現場での使用に容易に役立たず
、手づかみまたは手持ちの応用には不便である。

検出器としてネマチック液晶材料を使用する提案がこれ
までに行われてきた。例えば米国特許第３，５　９　７
，０　４　３号、第３，９　９　１，６０　６号、第３
，７０７．５２３号、および第３，８３１，４３４号参
照。

米国特許第３，８７９，９８９号はコレステリック液晶
を用いている。

液晶表示装置、特にネマチックおよびコレステリック液
晶の混合物と共に電子光学装置を使用する提案は、米国
特許第３，９８４，３４３号に開示されている。受は入
れられるリアル・タイム、液晶、音響−光表示装置を提
供する超音波検査装置は市場から入手することができな
い。前の提案はどれも商業上または医学上受は入れられ
る像を提供することができなかったと信じられ、また開
示された装置はどれも感度、コントラスト、応答時間、
および分解能のような受は入れられる性能特性を持たな
かったと信じられる。

１９８３年１月１８日出願の我々の同時係属日本特許出
願第６５４１／８３号において、物体からの超音波信号
が直接見られかつ１対のセル・カバーすなわち基板と、
その間に密封されるネマチック液晶とを含む改良形超音
波作像セルが開示さ５ 九でいる。セル・カバーは、信号損金最小にするように
、かつ像を強めるように、その周囲の媒体に音響整合さ
れている。本出願は、成層の厚さがそこを伝わる音の波
長に厳密に関係する特定の実施例として成層ガラス・セ
ル・カバーを開示シテいる。

前記同時係属出願の成層構造物は、先行技術のセル構造
物よりはるかに進歩している。しかし、成層構造物は慎
重な組立てを要求し、それらは既存の先行技術の中で機
能的に特にすぐれているが、よシ安価に組み立てられか
つ一段と容易に組み立てられ、しかもなお所望の音響−
光特性を持つセルを提供することが望ましい。さらに研
究が重ねられた結果、我々の見るところでは、非活性お
よび活性の物体の非破壊ならびに非侵入試験を自然に受
ける、隠れたきす、内部構造、その細則様な事柄の検出
およびリアル・タイム作像用の作動する音響−光装置な
らびにセルの生産にとって重要な要素の識別を許容した
重要な発見が行われた。

かくて、本発明の１つの目的は、かかる試験績６ 果のリアル・タイム像を提供するように、物体の隠され
た部分を含む前記物体の非破壊および非侵入調査ならび
に試験のための音響−光装置に用いる改良形装置、およ
び改良形液晶セルを開示することである。

本発明の他の目的は、発見の下記説明から、また前記特
許請求の範囲において、明らかになると思う。

発明の概要 私の前記同時係属出願で開示されたような音響−光検出
セルの、ガラス成層セル・カバーに加えて、成層でない
（すなわちモノリシックまたは異なる材料もしくはその
両方の）セル・カバーが音響−光セルおよび音響−光装
置に有効に使用されることが発見された。これらの新し
いカバーはセル状に容易に組み立てられ、すべてはすぐ
れた音響伝達を呈する。さらに、これらのカバーを用い
るセルが増加した超音波感度を持ち、かつ入射ビーム角
の変動の範囲（すなわち直角または垂直からセル表面ま
での角度変化）に対して比較的感度が小であることが判
明している。

さらに、セルの性能は液晶分子を入射超音波ビームに対
して斜めに、なるべく小さな角度で整合することによっ
て増強されることが発見されている。このような整合に
よって、機械的トルク対に相当するものが作られたシ形
成され、その結果液晶分子は超音波エネルギに対して一
段と容易に応動し、すなわち反応し、かくてインソニア
ァイされる物体から現われる入射、変形、超音波エネル
ギに対して一段と敏感になる。

音響−光セルの効果は、入射超音波エネルギ・♂−ムの
ベクトルに対してネマチック液晶分子を整合する手段と
してバイアス電界を使用することによって一段と増強さ
れることが発見されている。

分解能およびコントラストは、パルス式超音波の使用お
よび電界用の選択された周波数の同期された使用によっ
て一段と増強される。液晶材料が特定の周波数で最適の
レスポンスを呈し、かつセルの作動温度がセル感度に影
響し得ることも研究によって提案されている。

ここに開示さり、たセルは、変換周波数および周囲音伝
達媒体に対して音響整合され、高い音響伝達性を有し、
受信さｆした超音波信号の微小変化に対して敏感である
。かかるセルは超音波照射されたり、インソニファイさ
れた物体の像を検出、表示するのに極めて有効である。

好適な実施例の説明 序文 本発明を実施する超音波検査装置は第１図および第２図
に線図で示さ力、ている。第１図において、送出変換器
１０は内部欠陥１４を含む物体１２に超音波エネルギの
ペクトク・♂−ム１１を向ける。

インソニ７アイド物体に存在する超音波エネルギは内部
構造に関する情報を運び、そのエネルギは液晶音響−光
セル１６に向けられる。物体のリアル・タイム像はセル
の中に作られ、コリメート光源２０、偏光子２２、図示
の通力光の反射および透過の両方に用いるハーフ・シル
バーの鏡２４、ならびに偏光子形アナライプ２６を含む
反射光学装置を使用する観測者１８によって見られる。

変換器１０、物体１２およびセル１６は通常水によって
相互に音響結合され、第１図ではその結合は透明な水槽
２８を通して示されている。

伝送光学装置を用いるもう１つの装置が第２図に示され
ており、第１図の素子に似た素子を備えている。主な相
違は、光学的に透明な音反射器２５が水槽内に含まれ、
かつハーフ・シルバー鏡２４がなくなっていることであ
る。物体１２の音響像をセル１６の上に作るためにいず
れの装置においても、必要に応じ音響レンズが使用され
ることに注目しなければならない。

一般に、微小（例えば０．２ｍｍ＞のきず１４は高周波
（例えば１Ｑ　ＭＨｚ　）超音波信号を用いてさがされ
る。しかし、超音波エネルギの吸収は周波数の二乗の関
数であシ、高周波信号の使用は特に変換器１０から検出
セル１６に至る信号通路が長い場合、結合媒体に°超音
波放射線の認められる吸収を生じることがある。微小な
きすを検査しかつ信号数収を最小にするために、検出セ
ルを試験物体に近づけることによって超音波信号通路が
最小に９ されるように反射装置が用いられる。しかしきすが大き
い場合は、低周波数が用いられ、信号通路の長い伝送装
置が具合よく使用される。

音響結合は水槽を通る必要はなく、水またはシリコン液
の膜または層によシ影響を受けることがある。

セルの概要 第３図に全体として示されているセル１６をいま見ると
、かかるセルは１対の隔離された平行カバーすなわち基
板３２および３４０間に形成され、周辺シール３６によ
って完成される室すなわち空間の中にカプセル封じされ
る液晶層３０を含む。

全体として３２ａおよび３４ａで表わされる保護層は、
液晶材料３０と基板３２．３４との間の反応を防止する
。第６図の線模様によって表わされる通り、液晶材料３
０の液晶分子は分子の整合または平均方向を表わす同形
に整合され、基板３２．３４の隣ｐ合う側に垂直である
。整合は文字ｎの付いた矢印である「指示子」によって
指定される。入射超音波ビーム１５に関し、また幾何０ 学的配列、材料および若干の像増強法に関するセル位置
ぎめの正しい選択と使用によって、セル１６の性能はセ
ルに表示される像が最適になるように超音波周波数に合
わせることができる。これらの各素子は後で説明される
。

セル・カバーすなわち基板 有効なセル・カバー、すなわち基板はいくつかの基準に
合致しなければならない。まず、それらは事実上音響透
明でなければない。透明度に影響する主な要因は基板の
厚さ、超音波ビーム入射角、および基板の音響インピー
ダンスである。従来の超音波理論により、入射超音波エ
ネルギが基板に直角すなわち垂直であるとき、および基
板の厚さが波長の％の倍数（Ｎλ／２）であるとき、基
板は超音波放射線に対して事実上透明である。しかしこ
の関係は、入射♂−ムが基板に対して斜めであり、すな
わち直角でない場合は成り立たない。したがって役立つ
ためには、カバーは伝送が正常入射時の伝送に事実上等
しいいろいろな入射ビーム角で音響伝送をも表わさなけ
ればならない。

透明度を最大にしかつ反射を最小にするために、カバー
の音響インピーダンスは、通常は水である結合媒体の音
響インピーダンスに近くなければならない。さらに詳し
く述べれば、水の音物インピーダンスは１．５０９　Ｘ
　Ｉ　Ｑ６ｋｇ／ｒｎ２ｓｅｃ、であり、基板の音響イ
ンピーダンスはその値の桁の範囲内でなければならない
。インピーダンスが約５．０×１０６に９　／　ｍ２ｓ
ｅｃ、を越えない有効基板が使用されている。しかし、
インピーダンスが音響透明度を支配する唯一の要因では
なく、セル形状、ビーム角などにより他の材料が適当か
もしれないことを思出す必要がある。

次に、カバーは液晶層を一様な厚さに保つように事実上
剛性でなければならない。さらに、各カバーの超音波能
動面積（すなわち超音波ビームに露出されかつ液晶材料
の上にかぶさるカバーの部分）は、音響伝送に影響する
ことがあるカバーの形状変化を回避するために、事実上
一様な厚さでなければならない。カバーは液晶材料と化
学反応を起こしてはならず、そのようなことは像品質の
低下につながる。さらに、観測者が液晶によって作られ
た像を見ることができるように、少なくとも１つのカバ
ーは光学的に透明でなければならない。

実際に、各セル・カバーによる音響伝達はでき３ るだけ大きいことが望ましく、約８５％を越える伝送が
受は入れられることが判明している。なるべく、かかる
伝送は正常から約±４０°の範囲の角度で利用できなけ
ればならない。これは、カバーのエネルギ損を最小にし
かつ入射超音波エネルギの液晶への伝送を最大にするこ
とによって、セル感度の広帯域を保証する。

定められた基準に合致する材料および形状構造は数多く
ある。

１つの例として、同時係属出願第６５４１／８３号に説
明されたような成層カバーは基準に合致する。規定の性
能基準に合致する他の材料は、多重ガラス成層、グラフ
ァイト・ファイバ／エポキシ複合物、およびある重合物
質などである。グラファイト・ファイバ／エポキシ複合
物は単方向のグラファイト・ファイバ／エポキシ・シー
トが複合物の任意な所望の配向を与えるよ５に上に置か
れ、次に融解されて、複合物を構成するように硬化され
る。ファイバーの横配向、角度配向、および平行配向を
持つ複合物が作られた。引き伸ばされた４ 膜力バーも基準に合致することができるが、大形で剛性
を維持するためにわくや取付器具を必要とするかぎり、
欠陥を持つことがある。

いくつかの適当なカバー材料の、いろいろな周波数での
超音波ベクトル、すなわちビームの入射角の関数として
の音響伝送特性が測定されている。

入射角の重要性は、実際に使用するセルおよび変換器の
直角なすなわち垂直な整合を保証する問題に関連してい
る。完全な直角の整合を得て、これを維持することは極
めてむずかしい。

かくて、実際に用いるビームとセルとの間で整合の問題
を最小にしたり除去するように、広い角度範囲にわたり
極めて一様な伝送が行われることが望ましい。角度に敏
感でないカバーすなわち基板が最も有効である。カバー
の与えられた厚さについて、音響伝送は主として音響周
波数、ビーム角、カバー材料の性質、およびカバー構造
によって変わる。

セル・カバーとして６層ガラス成層について試験が行わ
れた。各層は浮さ約０．２朋（０，００８５１ｎ、）で
、相互に粘着された。試験は２．５〜（５，３ＭＨ２の
周波数で、かつＯｏで表わされる正常位置から−６０゜
〜＋６０°の入射ビーム角で行われた。試験の結果、４
．５〜６．ＯＭＨｚの周波数で不規則なレスポンスが存
在し、それはこれら６層のガラス成層がその周波数範囲
内で使用し難いことを示す。他方では、３．５ＭＨ２お
よび４．［１ＭＨｚでの試験は３つの広い平坦域、すな
わち約−４Ｄ〜−１５度；約−１０〜＋１０度；および
約＋１５〜＋４０度を示す。

これらの範囲の伝送は８５％を越えた。これらの実験結
果は良好な広い作動範囲を提案している。

ガラスの音響インピーダンスは１１４　Ｘ　１０６Ｋｇ
／ｍ２８θＣ１である。標準の成層ガラス・セル構造物
６０が第７図に示されているが、ここでカバー６２は２
個の粘Ｎ層７０と７２によって接着されるガラス層６４
．６６．６８を含む。他のカバーは７４で表わされ、ス
ペーサは１６で、また液晶材料は１８で表わされる。

セル・カバー用材料に関するもう１組の試験は、１９８
０４プラウエア州、ウイルミントン市プルツクサイド・
ドライブＭ１番地のＥＩＧＬホマライトによって市販さ
れる商品名ホマライト１００という厚さ０．７８ｎｉ　
（０，０３１ｉ−ｎ　）のポリエステル・シートで行わ
れた。この材料は米軍仕様書Ｍ工’１−ｐ−７７０、ク
ラスＧ１に合致している。試験は２．５〜６、Ｑ　ＭＨ
ｚの周波数で行われた。すべての周波数で、レスポンス
は約−２０〜＋２０度の入射ビーム角で比較的平坦であ
る。平坦なレスポンスからの主な偏差は入射角が（１）
＋３０〜＋４０度、（２）　−３０〜−４０度の場合で
ある。入射ビーム角が±４０度を越えると、レスポンス
も比較的平坦である。

発見され、観測された音響レスポンスに基づき、この材
料は極めて望ましく、伝送が８５％を越える。さらに、
この材料は光学的に透明である。使用された厚さでは、
本材料は所期の目的で事実上剛性でもある。材料の音響
インピーダンスは６．Ｏｘ　ｉ　Ｏ’　ｋｇ／　””ｅ
ｅｃ、である。かくてほとんですべての面から、このポ
リエステルはすぐれたカバー材料を提供する。

セル・カバーとして役立つことが判明している７ もう１つの材料は、グラファイト・ファイバ／エポキシ
複合物の層から作られた成層である。かかる複合物では
、層は相互に平行だかファイバは相互に直角であること
ゆ・できる。これらの成層は、所期の目的で事実上剛性
であり、液晶材料と化学的に両立でき、かつ良好な音響
伝送（すなわち８５チ以上）を示すが、光学的に不透明
である。６層および４層の両複合物が周波数２．５〜６
．Ｑ　ＭＨｚで試験され、複合物は同様な特定を示した
。ファイバを横切るこの材料の音響インピーダンスの平
均値は１．５　×１０’　ｋｇ／　ｍ”　ｅｅｃ、と推
測さレル。

セル・カバーとして使用された６層グラファイト／エポ
キシ複合物の試験結果は１周波数２．５〜３．５ＭＨ２
での伝送が入射ビーム角約−２０〜＋２０度で比較的平
坦であり、伝送は３．５ＭＨ，ｚでより大きいことを示
している。周波数４．５〜５．５　ＭＨ２で、入射角約
−１０〜＋１０度を用いて所望の結果を保証する狭帯域
が存在し、その場合８５％を越える伝送で比較的平坦な
レスポンスが存在した。しかし、その範囲の外側のレス
ポンスは減衰して受８ け入れられないと考えられた。

４層グラファイト・ファイバ／エポキシ複合物も試験さ
れた。最も一様かつ予測できる結果は、周波数が２．５
〜３．５ＭＨｚで、入射ビーム角が約±２０°の範囲内
のときであった。より大きな周波数での試験結果は、極
めて弱くかつ一様でない結果を示した。

すべてのファイバが相互に単方向に整合されるように層
が配列されているとき、グラファイト・ファイバ／エポ
キシ複合物によって、驚くほど良好な結果が得られた。

そのような層状カバーによる超音波伝送特性は、調査さ
れた大部分の周波数で、約±４０°の極めて広帯域の入
射角帯にわたって９０％台であった。変換器が移動され
る面をファイバが横切るように複合物が配列されると、
約＋１０〜−１０度で伝送のわずかな低下がある。

しかし、変換器が移動される面にファイバが平行となる
ように複合物が９０度面回転れるとき、伝送の低下すな
わち損失は±１０°位置から±４０゜位置に移される。

かくて、所要の応用および感度次第で、複合基板はファ
イバが変換器の面に関して横方向すなわち平行になるよ
うに向けることができる。層の中に平行に配列されたフ
ァイバを持つ２Ｎグラフアイト／エポキシのセル・カバ
ーは、試験された最も有効なセル・カバーであることが
発見された。グラファイト・ファイバ／エポキシ複合物
も所望の剛性および化学的安定性を持つ。

それぞれの層は、約４０％のグラファイト・ファイバと
約６０％のエポキシとから作られた。層のファイバ含有
量は広い範囲如わたって変えられるが、それでも有効な
基板を提供すると信じられる。

グラファイト・ファイバ／エポキシ材料は航空宇宙工業
での使用で良く知られている。それはシート基板のロー
ル上に硬化されない形で利用されている。出所はユタ州
マグナのパーキュリーズ社またはカリフォルニア州コス
タ・メサのＮＡＲＭＯＯ社などである。

セルの中の、セル・カバーすなわち基板の１つは不透明
であり、平行なファイバ、グラファイト・ファイバ／エ
ポキシ複合物から作られ、その他のセル・カバーは光学
的に透明であり、適当なポリエステルから作られたり、
ガラス成層構造であることができる。

ポリエステルおよびグラファイト／エポキシ基板はいず
れも、セルに組み立てて作るのが容易である。ガラス成
層は組立てが少しむずかしいが、これも良好にセルに作
られた。

モノリシック・ガラス・カバーも試験されたが、極めて
慎重に制御された条件の下でのみそれらを使用可能にす
る不規則な超音波伝送特性を示す。

もう１つのセル・カバーは、引き伸ばされたポリエステ
ルの膜から作られる。しかし、これらの膜はその剛性を
維持してゆるめるのに役立つ複雑なわくを必要とする。

前述により、直角から約±４０°の角度のセル・カバー
への超音波入射で、８５％以上の音響伝送を与えるセル
材料が利用でき、ある場合に得られた超音波伝送は９０
％より犬であるのを私が発見したことが見られる。さら
に、この材料は広範囲なセルの大きさにわたって液晶の
一様な厚さを保１ 証するだけの剛性を持っている。

セル・カバーの剛性は、セルの縁効果を最小にするセル
の大きさと像の大きさの比を与えることを保証するため
に重要である。換言すれば、セルの大きさは、作られる
像にあるひずみを生じさせるセル縁に近づく像を除くよ
うに、像の大きさより十分大きくなければならない。

なるべく、セルの２個の隔離されたカバーはセルの液晶
層内の内部反射を最小にするように、その全作動面積に
わたって事実上等しく音響的に透明となるように選択さ
れることが望ましく、これはここに示される１つの方法
で、セルの液晶層に関して厚さ、材料、および配向が事
実上同一なカバーの作動部分を作ることによって達成さ
れる。

カバーと液晶材料との間の化学的感度に関して、ガラス
およびグラファイト／二進キシは全く不活性である。し
かし、カバーと液晶との境界で、３２ａおよび３４ａ、
または３５のようなシリコン酸化物の層すなわち膜のよ
うな保護障壁層を必ず与えることが良い方法である。こ
のような障壁２ 層は基板の上に真空蒸着されたり、スパッタされる。こ
のような障壁層は、ここに開示される各基板材料と共に
良好に使用された。これらの障壁層は、λが超音波エネ
ルギの波長であるときλ／４よりかなり小さい約２００
オングストロームの厚さを持つ。

分かると思５が、超音波エネルギの周波数がいったん決
定されると、適当なセル・カバーが選択されて、広範囲
な音波入射角にわたって音響伝送を最大にすることがで
き、また適当な光学的に不透明または透明なカバーが選
択される。

液晶材料 基板カバーの間に置かれる液晶材料は、超音波像をその
中に作るセンサである。超音波エネルギと複屈折を作る
液晶材料との相互作用によって像が作られる。この効果
は音響−光効果、または界複屈折効果といわれる。この
効果は通常、最良の観測条件で配向が調節されるコリメ
ート光源と偏光子／アナライザ゛の組合せを用いて観測
される。

一般にセルは、セル内に吸収される。超音波エネルギが
最小にさるように、超音波の最大量が両セル・カバーに
送られるような構造に作られている。

さらに、成品材料は超音波信号の変化に対するその感度
を最大にしかつ使用される超音波周波数に対するそのレ
スポンスを最大にするように選択されたり、操作される
。

液晶材料は、相互に全体として整合される細長い分子を
含む。かかる材料は異方性である（すなわちそれらの特
性がすべての方向に同一でない）。

この特性は、像を観測させる光学′０屈折によって立証
される。

それぞれの液晶材料は、使用される超音波エネルギおよ
び周波数に対するその感度、セルのカバーに関して整合
されるその能力、ならびにその整合から移動されてその
整合にもどるその能力、に基づいて選択される。ネマチ
ック液晶材料はセル・カバーに関して選択整合されるの
で、この材料か使用されることが望ましい。セルの液晶
層は単一の純ネマチック材料またはネマチック混合物を
含むことがある。良好に使用される１つのネマチック液
晶材料はに−１５として商業的に知られており、化学名
は４シアノ４′ｎ−ペンチルフエニに−１５は英国、ド
ーセット州、プーレにあるＢＤＲ社から購入することが
できる。その他のネマチックは市販で入手することがで
きる。ネマチックはセル基板に対して直角に整合され、
十分な感度を有することかできる。「指示子」とは、液
晶分子の平均またはバルク整合を指定するのに用いられ
る語である。図面の第６図および第４図に示される「指
示子」は文字ｒｎＪおよび整合方向を指す矢印を含む。

指示子がセル・カバーに対して直角であるとき、整合は
回向性といわれる。

ネマチックの混合物が液晶層の感度を増すためスト・ネ
マチックは電子光学液晶表示装置、例えばディジタル時
計に共通に使用されている。ツイスト・ネマチックは重
量で約０．０３％のコレステリック液晶材料が追加され
たネマチックであり、５ 液晶層のらせん状すなわちねじれ構造を提供する。

ネマチック液晶は、温度と共に結晶相からネマチック相
へ、次に等１相へと変わる相を持つ材料である。超音波
エネルギに対するネマチックの感度は、ネマチック／等
号（封工）相変換温度に近くしかもそれより低い温度で
最大であることが判明している。セルの応答時間（すな
わち超音波信号の有無に応答する時間）が改良されてい
ることも判明しており、またＮ／工相変換温度のすぐ下
が最も望ましいと思われる。かくて、ネマチック液晶を
選択するに際して、検出セルの作動温度のすぐ上のＮ／
工相変換温度を持つネマチック液晶を使用することが望
ましい。Ｎ／工温度は各ネマチックの物理特性であるが
、液晶材料混合物のＮ／工温度は異なるφ温度を持つネ
マチックを混合することによって調節される。Ｋ−１５
の場合、Ｎ／工変換は約６５．６°Ｇで行われる。

さら釦、特定の各液晶材料は１つの特定な励振周波数で
光学特性に最大の、または最適の変化を示し、そのレス
ポンスは他の周波数では低い。換６ 言すれば、Ｋ−１５は超音波エネルギに対して極めて良
く応動して、他の任意な周波数よりも６．５ＭＨｚで一
段と良く応動するものと思われる。かくて、与えられた
応用に使用すべき液晶を選択するに際して、最大感度の
周波数が考慮されなければならない。

液晶を選択する場合のもう１つの考慮は、広い「非ス）
　’）　−ミング」帯すなわち領域を持つ材料を使用す
ることである。換言すれば、使用すべき超音波振幅は、
特定の液晶材料のストリーミング点以下に保たれなけれ
ばならない。

ストリーミングは超音波ビームのパルスを出す。

ことによって最小にされることも発見されている。

換言すれば、超音波変換器は作動モードと非作動モード
との間で循環される。かくてエネルギは、変換器がター
ン・オフされる点でごく短時間のあいだセルに向けられ
、次に短時間のあいだ再度ターン・オンにもどされる。

光学類推はストロボ光である。液晶層により吸収される
エネルギの量を減らすように、またそれによってストリ
ーミングの問題を最小にするように、超音波エネルギを
パルスにするのが望ましいことが発見された。

パルス・モードで感度および応答時間を最大にするため
に、電界増強装置が使用されることがある。このような
装置では、電界は超音波ビームのオンおよびオフ・モー
ドに関連してセルに加えられる。超音波ビームがオンで
ある間に、第１周波数電界の電界を加えることによって
、感度が増加されることが判明している。液晶をセル・
カバーに直角でない方向に向けるように周波数が選択さ
れ、かくて像を作る音響界が促進される。これは立上り
時間として知られる検出セルに像を作るに要する時間を
減少させるのにも役立つ。

超音波ビームがスイッチ・オフされるとき、第１周波数
電界を除去して別の周波数ｆ２の第２電界を加えること
によって、セルが元の状態に復帰されることも判明して
いる。第２周波数は、セル・カバーに直角な位置に液晶
分子を復帰させるように選択される。これらの周波数電
圧を加える順序は超音波電界に関して第５図に示されて
いる。

さらに詳しく述べれば、５ＭＨｚの°超音波信号は数ミ
リ秒の遅延を伴って５０〜１００マイクロ秒の持続時間
のパルスに作られる。第１周波数は５ＫＨＺであり、第
２周波数は２３　ＫＨ２であることができる。

ネマチック液晶材料は通常、分子の縦軸を横切る方向よ
りも分子の縦軸に平行な方向に異なる比誘電率を示す。

かくて、平行な方向の比誘電率εがε７で表わされ、添
字は「平行」を表わし、また横方向の比誘電率がε□で
表わされ、添字は「垂直」を表わすとき、差は下記のよ
うに表わされる：Δε　＝　ε〃　−ε土〉０ Δε＝ε□−εＮ　＜　０ これらの関係は、液晶が電界に反応する方法を定めるの
に重要である。例えば、Δε〉０ならば分子は電界に平
行に整合し、またΔε〈０ならば分子は電界を横切って
整合するはずである。Ｋ−１５では、ε／／＝１７．９
そしてε工＝６．９である。

さらに、比誘電率の差が周波数と共に十から−に変わる
液晶材料が存在する。これらは２周波数９ 材料といわれ、特定の周波数Δε以下で０より大きくな
る一方、その周波数４６以上で０より小さくなる特性を
示す。この特性は、検出セルの液晶層に加えられる電界
の周波数の選択により指示子の整合が調節できるような
、液晶材料の使用を可能にする。２周波数材料は、平行
または垂直整合を選択して作るパルス式超音波応用に特
に適している。

電界増強装置は第４図に示されており、この図は装置の
素子の関係および改良形セルの詳細を示す線図である。

かくて第４図は、照明が偏光子４６を通ってセル１６に
向けられるコリメートされることが望ましい光源４４を
示している。参照数字５２はセルの表面に垂直に矢印の
方向にベクトルされた超音波エネルギすなわち放射線を
表わし、前記セルは第４図に大きく拡大されて示されて
いる。第４図において、光源および超音波エネルギはい
ずれも、その片側からセルに向けられている。

セルの他の側には、第２偏光子すなわちアナライザ４８
と、セル１６の液晶層３０に及ぼす超音波０ エネルギの影響を観測する観測者すなわち検査者５０と
が存在する。参照文字゛「ｎ」は指示子であり、それは
観測軸に平行であったり、それと整合されて示されるが
、それは超音波エネルギ５２のベクトル方向に対して斜
めであり、またセルのカバー３２および３４の外面に対
しても斜めである。

大きく拡大して図示されているセルを特に見ると、セル
には２個の隔離された、平行な基板３２および３４と、
Ｋ−１５のような液晶材料３ｏと、周辺密封スペーサ３
６と、液晶３ｏに隣接する薄いシリコン酸化物の障壁層
３５とが図示の通り含まれている。各障壁層３５とそれ
ぞれの隣接基板３２および３４との間に、λ／４よりず
っと薄い薄膜、透明の電極３８ならびに４ｏが具備され
ている。これらの電極は面積の大きさで基板と事実上同
じ広がりを有している。電極は、これに低周波数交流を
供給する発生器４２に電気接続されている。電極３８お
よび４ｏに低電圧（すなわち最大ｉ　Ｑ　Ｖ　ｒｌｍ、
ｅ、’）　　で加えられる低周波交流はイオンの移動を
防止するとともに、液晶分子の所望の整合を保つ。

セル１６が第４図に示される状態に組み立てられる前に
、基板３２および３４はおのおのその隣接電極ならびに
それに加えられるシリコン酸化物の障壁と共に、きめの
細かいティッシュ・ペーパその他の材料で磨かれた障壁
層の露出された表面を単方向に持つが、この究極の目的
は液晶材料３００分子に所望の整合効果を与えることで
あり、すなわち液晶材料の分子を全体に一様な姿勢に向
けさせることであり、液晶材料の分子は電界を加えると
、セル・カバーに事実上直角な回向性の整合と、例えば
第４図で「ｎ」によって示される指示子に平行な傾斜整
合との間を移動することができる。セルの組立て前およ
び摩擦後に、磨かれる表面は組み立てられたセルの中で
液晶材料３０と接触するレシチンのような界面活性剤で
被檀される。

液晶分子を最初整合するように、液晶と接触する表面に
レクチンその細則様な界面活性剤を施すことは知られて
いる。レクチン分子は、接触表面に垂直な液晶分子を整
合するものと思われる。レクチンその他の界面活性剤を
ここに使用することができるが、整合の主役は交流電界
である。

ここに説明された電界音響−光効果に加えて、使用可能
な主／客のような追加の音響−光効果がある。「主人」
としてのネマチック晶および「客人」としての２色染料
を組み合わせる主／客は、像が見えるようになる染料を
用いる。

液晶層に関して、液晶層の厚さすなわち２個の障壁層３
５０間隔は約０．５闘（０，０２０ｉｎ、　）であるこ
とが望ましく、厚さが０．３８ｍｍ　（［１，０１５ｉ
ｎ　）より小であってはならない。その理由は、基板の
表面効果がこの厚さで最小にされ、液晶の大きさが超音
波エネルギに応答し得るからである。

これらの厚さが望ましいが、超音波周波数およびセル・
カバー構造が液晶層の厚さの選択に影響し、より薄い層
の使用を可能にさえすることを認識しなければならない
。

第４図に示されたセルの構造物は、入力する超音波ビー
ム５２に対して液晶分子を斜めに整合することによって
セルの感度を増大するのに好適で３ ある。かくて、ビーム５２がセルに直角であるとき、分
子の指示子「ｎ」はカバーに対して微小角（例えは１０
°未満）の傾斜を示すはずである。すなわちビーム５２
がセル・カバーの直角に対して微小角だけ傾斜されるな
らば、分子の指示子「ｎＪは超音波ビームのベクトルに
平行であってはならず、ビームに対して傾斜されるべき
でありかつ基板に直角にすなわち回向性に整合される。

いずれの装置でも、光学視軸は指示子「ｎ」により示さ
れる通り分子整合に事実上平行でなければならない。

傾斜液晶指示子／超音波ビーム整合は感度を増大するこ
とが発見されたが、その理由は超音波ビームの力のベク
トルが液晶分子の端と軸方向に直接整合されず、むしろ
分子の側面を打つように向けられて、所望の複屈折を作
る液晶分子の曲げ、傾斜、または回転運動のような応力
またはひずみ効果を作ったり導いたりするからである。

この効果、すなわち作用は力学用語のトルク対としても
考えられる。

４ 液晶の傾斜整合における一様な反応を保証するために、
基板はまず同一方向にこすられたり化学処理されて最初
の整合を作る。１９７２年のエフ・ゾエー・カーノらの
手記による応用物理字詰参照。

次Ｋ、Δさく０　である液晶が選択され、わずかな電界
が発生器４２により加えられて、基板の面に関する液晶
の傾斜整合を作る。

第４図から、伝送光学装置が指示子ｒｎＪによって好適
に整合されかつ光源４４と、偏光子４６と、アナライザ
４８と観測装置５０とを含むことが示されている。試験
物体からの超音波エネルギ５２はセルに直角に入射する
のが示されている。

直角入射は基板がλ／２の規則に従わなければならない
ので望ましいが、非直角すなわち傾斜入射も使用するこ
とができる。

前述から、いったん超音波周波数が知られてセル・カバ
ーが選択されると、その周波数または帯域で最大の感度
を持つ適当な液晶材料が選択されることが分かる。次に
もし必要ならば、電界増強およびパルス式超音波信号を
用いて像、感度分解能および応答時間をさらに増強する
ことができる。

セルの構造 各セルの構造は、特定の応用またはセルの使用場所によ
っているいろである。

例えば、伝送光学装置を用いて（すなわちセルを通る光
の輝きによって）液晶上の像を観測すべき場合、両セル
・カバーは音響的にも光学的にも透明でなければならな
い。両力バーはガラス成層またはポリエステルであり、
１つのカバーはガラス成層、他のカバーはポリエステル
であることができる。

他方では、光学装置が反射式である場合、物体側のセル
・カバーは音響的に透明かつ光学的に不透明であり、液
晶と境界を接するカバー表面には光学鏡面か施される。

物体側のかかるカバーはエポキシ／グラファイト複合物
であることができる。

他ツカバーはガラス成層またはポリエステルのように光
学的に透明でなければならない。

下記の作動特性は上述のようなセルを用いて得られたも
のである。

可視動作感度−−３００ｐ”ｌｌ／ｃｍ２未満分解能−
一周波数５　ＭＨ２を用いて水槽内で゛３００ミクロン 応答時間−一１秒未満 ここに説明されたような構造物および装置を用いること
によって、多くの物体にあるきすが検出された。−例と
して、厚さ３．１７７ｎｍ（％１ｎ、）の１６層エポキ
シ／グラファイト複合物に埋め込まれた大きさ０．９５
　Ｘ　Ｏ，９５Ｘ　［３，０２５朋（％／Ｘ％“Ｘｏ、
００１　ｉｎ　＞　　の四角なパッチの形をした粘弾性
のきすは、液晶セルを用いて良好に観測された。調査さ
れた材料はいま航空宇宙用として使われている形式の材
料であった。

第６図は光を照射された液晶セル１６を表わし、これは
セル上のインソニファイド試験物体の音響像ならびに前
記試験物体に埋め込まれたきすを示す。図面において、
全体として円形の面積１００はセル１６に現われるイン
ソニファイド界像を示し、またインソニファイド界像゛
１０口の中央に置７ かれる網目状の陰影を施された四角部分１０２は調査中
のグラファイト／エポキシ材料に埋め込まれた検出され
たきす、すなわち欠陥の代表的な様相を表わす。

下記の表は、作られかつ試験されたセルの若干を示す。

これのセルはすべてに一１５液晶材料を使用し、大きさ
は５０．８朋Ｘ　５０．８ｍｙｎ　（２”ｘ　２“）で
あり、３．５　ＭＨ２および５．Ｑ　ＭＨｚで試験され
、セル・カバーの外部表面に対する超音波ベクトル５２
のいろいろな角度で良好な像を作った。「ポリエステル
」が言及される場合は、材料は前に言及された「ホマラ
イト」であった。

８ ０．９４ｍｍガラス　　　　０．９４１ｍガラス　　　
０．５０ｍｍ０．９４ｍｍガラス　　　　０．９４＋ｉ
ｍガラス　　　０．０１２〜Ｏ−１２ｍｍ０．３８ｍｍ
グラファイト・０−９４　ｔｎｍガラス　　　０．０１
２〜０．１２　ｍｍファイノち／エポキシ ０．８１ｍｍポリエステル　０−８１ｍｍポリエステル
　　〃　　　　〃０．８１１１１１１１ポリエステル　
０．９４ｍｍガラス　　　　　／／　’　　　　／１０
．７６ｙｎｍメタクリル酸　０．９４闘ガラス　　　　
　／／／／ポリメチル（プレキシグラス） ３層ガラス（０，２１朋旙６層ガラス（０，２１龍層）
　　’／／　　　　　／／超音波変換器 ここに使用された超音波発生器すなわち変換器は、電気
励振されたとき液媒体に圧力波を作る在来の圧電形であ
る。知られている通り、近赤／遠界転移時に表われる形
の一様なビームと共に作動することが望ましい。

近赤／遠界転移の物理的位置は、変換器面の半径Ａの二
乗を超音波の波長で割った比、すなわちＡ２／λによっ
て左右される。ある状況では、転移までの距離は突片に
ならないほど長い。一様な界を変換器に近づけるために
、いくつかのオプションが利用できる。１つのオプショ
ンは、変換器の面の近くに一様な界を作る変換器の配列
を使用することである。もう１つのオプションは、一様
なビームを所定の点に集束する集束式変換器を使用する
ことである。しかし、かかる変換器は試験物体を有効に
インソニファイする配列の使用または走査のいずれかを
要求するであろう。

像と組み合わされる「はん点」すなわちスポットは、こ
こに説明された装置では重大な問題ではない。さらに、
「はん点」と通常組み合わされる像品質の問題は、一様
な超音波ビームまたは非コヒーレント界を用いて最小に
される。

この装置に用いられた変換器は１〜１［］　ＭＨｚの範
囲の周波数を作ることが望ましい。その範囲内の特定な
周波数が選択され、周波数は装置の特定な応用または使
用に左右される。周波数範囲３〜６ＭＨｚが最も実用的
であることが判明している。

しかし、１〜１３　ＭＨｚの範囲外の周囲数は、これも
特定の応用次第で使用されることが予想される。

使用できる標準の変換器は、直径２５．４ｍｍおよび周
波数１．３．５、および５ＭＨｚで、クロイドクラマー
およびブランソン、またはパナメトリクスから入手し得
る。

ここに開示されたセルおよび装置は工業用に試験された
。しかしこれらのセルおよび装置は医学結像にも適して
いる。

装置 前述から認められる通り、超音波検査装置は要素の組合
せに関係される。これらの要素は超音波信号の周波数、
超音波信号の強さ、検出セルの周囲媒体に対する音響整
合、セル・カバーの音響インピーダンス、および液晶材
料の超音波信号に対する感度を含む。装置を使用すべき
特定の応用は超音波信号の周波数を指定するが、これは
さらに使用すべき特定の液晶材料と共に検出セル基板用
の構造および材料を示唆するであろう。像増強の問題が
応用次第であると思われるのは、ある状況におい又は電
界増強を必要とせずに像品質が満足１ されるが、他の状況では満足されないからである。

かくて、前述から言うまでもないが、本装置は全体とし
て組み合わされて機能しかつ共動する。

応用次第で他の機能を本装置に追加することができる。

例えば永久記録を所望する場合は、写真装置がセルに像
を記録することができる。遠隔表示が望ましい場合は、
ビデオ・カメラおよび伝送装置を用いてセルに像を捕え
ることができる。

本発明の主旨および範囲内で、ここに示された実施例に
対して数多くの変更および変形が行われることが認めら
れると思う。

【図面の簡単な説明】

第１図は反射光学装置を用いる標準の検査装置の線図、
第２図は伝送光学装置を用いる標準の検査装置の線図、
第３図は標準検出セルの構造を示す線図、第４図は電界
増強用に作られた改良形検出セルを示すとともに超音波
をセルに加える装置におけるその関係を示し、さらに検
出セルの液晶材料の上に得られる表示を観測する光学装
置とセルとの関係を示す線図、第５図はパルス式超音波
２ エネルギによる選択電界増強の使用を示す線図、第６図
は液晶の上に示されるような物体内の隠された欠陥のリ
アル・タイム超音波像を示す図、第７図は第１図から第
４図まで示された形の検出セルに用いる成層ガラス・カ
バーの構造を示す図である。 符号の説明＝１０・・・変換器；１２・−物体；１４・
・・きず；１５・・・超音波ビーム：１６・・・セル；
２０・・・光源；２２・・・偏光子；２４・・・鏡；２
５・・・反射器；３０・・・液晶層；３２．３４・・・
基板；３２ａ、３４ａ。 ３５・・・保護層；３８．４０・・・電極。 代理人　　浅　村　　　晧

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）物体を非破壊および非侵入試験してそのリアル・
   タイム像を作る超音波結像装置に用いる液晶検出セルに
   おいて、前記セルは１対の音響伝達カバーを含み、その
   各カバーの超音波能動面積が事実上一様な厚さを持ちか
   つセルは音響エネルギに応じて複屈折を示すネマチック
   液晶材料を包むこと、および直角でも斜角でも前記カバ
   ーに入射する超音波ビームに対して事実上音響的に透明
   な前記カバーによって、前記セルが超音波エネルギの周
   波数に整合される改良を有すること、ならびに液晶材料
   がネマチック形であって選択整合されそれによって前記
   セルが高感度および高解像度を示すことを特徴とする前
   記液晶検出セル。 （２）前記セルの各カバーを通る音響伝達率が周波数１
   〜１０ＭＨｚで最低８５チであることを特徴とする特許 （３）前記カバーの最低１個が光学的に透明であること
   を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載によるセル
   。 （４）光学装置が反射形であシ、光学的に透明なカバー
   が１個だけあり、前記光学的カバーは観測装置に向って
   置かれていることを特徴とする前記特許請求の範囲第３
   項記載によるセル。 （５）前記両力バーが光学的に透明であることを特徴と
   する前記特許請求の範囲第３項記載によるセノレ。 （６）前記各セルのカバーが液晶材料に関して化学的に
   不活性であることを特徴とする前記特許請求の範囲第１
   項記載によるセル。 （７）前記各セル・カバーが液晶材料とセル・カバーと
   の間の化学反応を防止する保護層を含むことを特徴とす
   る前記特許請求の範囲第６項記載によるセル。 （８）前記カバーの最低１個がポリエステル材料から作
   られていることを特徴とする前記特許請求の範囲第１項
   記載によるセル。 （９）前記カバーの最低１個が多層グラファイト・ファ
   イバ／エポキシ複合物から作ら力、でいることを特徴と
   する特許 るセル。 （１０）複合物の中のグラファイト・ファイバが事実上
   相互に平行であることを特徴とする前記特許請求の範囲
   第９項記載によるセル。 αυ　前記セル・カバーの最低１個が６層ガラス成層で
   アシかつ各ガラス層の厚さが約０−２１６ｍｍ（０−０
   ０８５ｉｎ．）であることを特徴とする前記特許請求の
   範囲第１項記載によるセル。 （１２）　　前記各カバーは前記カバーの表面間に一様
   な間隔を保ちそれによって液晶層の厚さを一様に保つよ
   うに事実上剛性であることを特徴とする前記特許請求の
   範囲第１項記載によるセル。 （１３ｌ　　前記ネマチック液晶分子がセル・カバーに
   事実上直角に整合されていることを特徴とする前記特許
   請求の範囲第１項記載によるセノレ。 Ｉ　前記液晶材料が事夷上純ネマチツクであることを特
   徴とする前記特許請求の範囲第１６項記載によるセル。 （１勺　前記液晶が事実上純ネマチックの混合物である
   ことを特徴とする前記特許請求の範囲第１６項記載によ
   るセル。 （■６）前記液晶セルがネマチックの混合物であシかつ
   重量で約０．０　３　％のコレステリックがそれに追加
   されることを特徴とする前記特許請求の範囲第１３項記
   載によるセル。 （ｌ７）前記液晶は前記セルが作動するものと思われる
   周囲温度のすぐ上のネマチック／等方性相変換温度を示
   すことを特徴とする前記特許請求の範囲第１６項記載に
   よるセル。 θ樽　前記液晶材料はその偏倚された整合を保ちかつ前
   記装置によって使用された超音波強度で流れないことを
   特徴とする前記特許請求の範囲第１３項記載によるセル
   。 （ｌ９）前記液晶材料の厚さが最低０．３　８　ｖｎ　
   （　０．０１５ｉｎ．）であることを特徴とする前記特
   許請求の範囲第１６項記載によるセル。 （２０）前記液晶材料の周波数ンスポンスが選択された
   超音波周波数で最大であることを特徴とする前記特許請
   求の範囲第１６項記載によるセル。 （２υ　液晶像が電界整合によって増強され、かつ液晶
   材料が分子の縦軸に垂直な方向よシも分子の縦軸に平行
   な方向において異なる比誘電率を示すことを特徴とする
   前記特許請求の範囲第１６項記載によるセル。 （２２ｌ　　薄膜電極が前記各セル・カバーに施され、
   かつ前記各電極が前記液晶材料に電界を加える交流発生
   器に接続されることを特徴とする前記特許請求の範囲第
   ２１項記載によるセル。 （２３）前記液晶が２周波数形であることを特徴とする
   前記特許請求の範囲第２１項記載によるセル。 （財）比誘電率の差が０よシ小であシ、かつ電界がわず
   かな斜めの整合を生じることを特徴とする前記特許請求
   の範囲第２１項記載によるセル。 （２５ｌ　　超音波エネルギ源すなわちビームと、前記
   ビームに音響結合されて試験物体のリアル・タイム像を
   表示する液晶検出セルと、セルに現われる像を照射する
   光学観測装置とを含む、物体の非破壊および非侵入試験
   に用いる超音波結像装置において、前記セルは狭い間隔
   で平行な１対の音響伝達カバーを含み、各カバーの超音
   波能動面積が事実上一様な厚さを持ち、かつセルは音響
   エネルギに応じて複屈折を示すネマチック液晶材料を包
   むこと、および直角でも斜角でも前記カバーに入射する
   超音波ビームに対して事実上音響的に透明な前記各カバ
   ーによって、前記セルが超音波エネルギの周波数に整合
   される改良を有すること、ならびに液晶材料がネマチッ
   ク形であって選択整合されそれによって前記セルが高感
   度および高解像度を示すことを特徴とする前記超音波結
   像装置。 （２６）指示子によって示さｉｉ超音波ビームおよび液
   晶の整合が相互に斜めであることを特徴とする前記特許
   請求の範囲第２５項記載による装置。 間第２６項記載による装置。 （２８）　　ネマチック液晶がカバーに対して斜めに整
   合されていることを特徴とする前記特許請求の範囲第２
   ６項記載による装置。 （２９）前記各セル・カバーの音響インピーダンスが結
   合媒体と同程度の大きさであることを特徴とする特許 （３０　　光学観測軸が液晶指示子に事実上平行である
   ことを特徴とする前記特許請求の範囲第２５項記載によ
   る装置。 （３υ　前記セルの各カバーを通る音響伝達率が１〜１
   ３　ＭＨｚの任意な周波数で最低８５係であることを特
   徴とする前記特許請求の範囲第２５項記載による装置。 ０渇　前記カバーの最低１個が光学的に透明であること
   を特徴とする前記特許請求の範囲第２５項記載による装
   置。 （３陽　光学装置が反射形であり、かつ光学的に透明な
   カバーが１個だけあシ、かつ前記光学的に透明なカバー
   が観測装置に向けて置かれていることを特徴とする前記
   特許請求の範囲第６２項記載による装置。 （財）前記両力バーが光学的に透明であることを特徴と
   する前記特許請求の範囲第６２項記載による装置。 （３つ　前記光学装置が伝達形であシそれによって光が
   セルに向けられ、像の観測を可能にすることを特徴とす
   る前記特許請求の範囲第６４項記載による装置。 （３６）前記各セル・カバーが液晶材料に関して化学的
   に不活性であることを特徴とする前記特許請求の範囲第
   ２５項記載による装置。 （３η　前記各セル・カバーが液晶材料とセル・カバー
   との間の化学反応を防止する保護層を含むことを特徴と
   する前記特許請求の範囲第６６項記載による装置。 （３８）前記カバーの最低１個がポリエステル材料から
   作られていることを特徴とする前記特許請求の範囲第２
   ５項記載による装置。 （３９）前記カバーの１個が多層グラファイト・ファイ
   バ／エポキシ複合物から作られていることを特徴とする
   前記特許請求の範囲第２５項記載による装置。 四　複合物にあるグラファイト・ファイバが相互に事実
   上平行であることを特徴とする前記特許請求の範囲第６
   ９項記載による装置。 ０η　前記セル・カバーの最低１個が３層ガラス成層で
   あ勺、かつ各ガラス層の厚さが約０．１２７ｍｍ（　０
   ．０　０　８　５　ｉｎ．）であることを特徴とする前
   記特許請求の範囲第２５項記載による装置。 （６）前記各カバーは前記カバー表面間に一様な間隔を
   保ちそれによって液晶層の厚さを一様に保つように事実
   上剛性であることを特徴とする前記特許請求の範囲第２
   ５項記載による装置。 （財）前記ネマチック液晶分子がセル・カバーに事実上
   直角に整合されることを特徴とする前記特許請求の範囲
   第２５項記載による装置。 ■　前記液晶材料が事実上純ネマチックであることを特
   徴とする前記特許請求の範囲第４６項記載による装置。 （ニ）前記液晶が事実上純ネマチックの混合物であるこ
   とを特徴とする前記特許請求の範囲第４６項記載による
   液晶材料。 （ニ）前記液晶がネマチックの混合物であシ、かつ重量
   で約０．０　３　％のコレステリックがそれに追加され
   ることを特徴とする前記特許請求の範囲第０項記載によ
   る装置。 θの　前記液晶は前記装置が作動すると思われる周囲温
   度のすぐ上のネマチック／等方性（イソトロピック）相
   変換温度を示すことを特徴とする前記第４３項記載によ
   る装置。 （ヘ）前記液晶材料はその偏倚された整合を保ちかつ前
   記装置によって使用される超音波強度で流れないことを
   特徴とする前記特許請求の範囲第４３項記載による装置
   。 働　前記液晶材料の厚さが最低０．３　８　１　ｍｍ　
   （０．０１５ｉｎ．）であることを特徴とする前記特許
   請求の範囲第４３項記載による装置。 ■　前記液晶材料の周波数レスポンスが選択された超音
   波周波数で最大であることを特徴とする前記特許請求の
   範囲第４３項記載による装置。 ６υ　液晶像が電界整合によって増強され、かつ液晶材
   料が分子の縦軸に垂直な方向よシも分子の縦軸に平行な
   方向において異なる比誘電率を示すことｔｌ−特徴とす
   る前記特許請求の範囲第２５項記載による装置。 （５つ　　薄膜電極が前記各セル・カバーに施されかつ
   前記各電極が前記液晶材料に電界を加える交流発生器に
   接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第５１
   項記載による装置。 鰭　前記液晶が２周波数形であること？：特徴とする前
   記特許請求の範囲第５１項記載による装置。 ６４）変換器の前記超音波源はパルス・オン・モードで
   超音波エネルギのパルスを出してパルス・オフ・モード
   で静止していること、および超音波発生器がパルス・オ
   ン・モードにあるとき第１周波数の電界が電界に垂直な
   方向に液晶分子を整合するように加えら力，かつ超音波
   発生器がパルス・オフ・モードにあるとき第２周波数の
   電界が電界に平行な方向に液晶分子を整合するように加
   えられることを特徴とする前記特許請求の範囲第５１項
   記載による装置。 ６ω　比誘電率の差が０よｐ小であり、電界がわずがな
   異常整合を生じることを特徴とする前記特許請求の範囲
   第５１項記載による装置。 ｒ５６）一様な超音波ビームが作られかつ検査すべき前
   記物体が一様なビームによって照射されることを特徴と
   する前記特許請求の範囲第２５項記載による装置。 ６′７）前記超音波源が非集束のコヒーレント音源であ
   りかつ前記一様な照射が近赤／遠界転移の際に起こるこ
   とを特徴とする前記特許請求の範囲第５６項記載による
   装置。 （５８ｌ　　前記超音波変換器が試験物体に一様なビー
   ムを集束する集束式変換器であることを特徴とする前記
   特許請求の範囲第５６項記載による装置。 （５９）前記一様なビームが１列の変換器を用いて得ら
   れることを特徴とする前記特許請求の範囲第５６項記載
   による装置。 （６０）前記変換器の周波数が１〜’ｌ　［］　ＭＨｚ
   であることを特徴とする前記特許請求の範囲第５６項記
   載による装置。 （６υ　前記超音波変換器が非コヒーレント超音波ビ１ ームを発生させることを特徴とする前記特許請求の範囲
   第５６項記載による装置。