JPS6097261A - Ultrasonic microscope - Google Patents
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- JPS6097261A JPS6097261A JP20471983A JP20471983A JPS6097261A JP S6097261 A JPS6097261 A JP S6097261A JP 20471983 A JP20471983 A JP 20471983A JP 20471983 A JP20471983 A JP 20471983A JP S6097261 A JPS6097261 A JP S6097261A
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- 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
- G01N29/0609—Display arrangements, e.g. colour displays
- G01N29/0618—Display arrangements, e.g. colour displays synchronised with scanning, e.g. in real-time
- G01N29/0627—Cathode-ray tube displays
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
酋術分野
本発明は超音波顕微鏡、特に試料の広範囲の部分の低倍
率の超音波像と、その中の微小部位の高倍率の超音波像
とを表示することができる超音波顕微鏡に関するもので
ある。
藍米双盈
従来、音響レンズと圧電トランスジューサを有する超音
波ヘッドを加振装置によりX軸方向に微小に振動させる
と共に試料を載置した試料台をY軸方向に移動させて試
料を2次元的に走査しながら超音波ビームを投射してC
RT表示装置上に試料の超音波像を表示する超音波顕微
鏡は既知である。このような超音波顕微鏡を用いて、例
えばI(11ウエフア等の平坦な表面を有する試料を観
察する場合には試料の広範囲の部分を低倍率の画面とし
て表示すると共に試料の微小部位をさらに拡大して高倍
率の画面として表示することが望ましい。
この場合には、先ず最初に低分解能の超音波ヘッドを装
着し、Y軸およびY輸送り機構を用いて低倍率の超音波
像を表示し、この像を観察しながら、さらに詳細に観察
すべき部位を見出し、Y軸およびY軸方向送り機構を駆
動して所望の部位が検鏡位置に来るようにし、超音波ヘ
ッドを高分解能のものと交換し、加振装置を用いて所望
の部位の高倍率像を表示するようにしている。この場合
、低倍率の超音波像を観察tながもきも鎚高倍率℃輸察
しながらさらに高倍率で観察すべき部位を探し出すので
、低倍率像と高倍率像との位置関係を明確に知ることが
できず、検査部位の特定を明確に行なうことができない
欠点がある。また、低倍率の像を見ながら高倍率で観察
すべき部位を検鏡位置に位置決めする際にも相当面倒な
操作が必要となると共にかなりの熟練が要求される欠点
もある。
また、試料の複数の部位を高倍率で観察したい場合には
、一つの部位の観察が終った後に再び低分解能の超音波
ヘッドに交換して試料の広範囲の像を表示し、これを観
察しながら次に高倍率で検査すべき部位を探すと云うき
わめて面倒な作業が必要になり、全体の検査時間が著し
く長くなる欠点がある。
発明の目的
本発明の目的は上述した欠点を除去し、試料の広範囲の
部分の低倍率の超音波像と、その中の任意の微小部位の
高倍率の超音波像とをきわめて簡単な操作によって表示
することができ、しかも、両超音波像の位置関係を観察
者が明確に把握することができる超音波顕微鏡を提供し
ようとするものである。
兄」二口Field of the Invention The present invention relates to an ultrasound microscope, and particularly to an ultrasound microscope capable of displaying a low-magnification ultrasound image of a wide area of a sample and a high-magnification ultrasound image of a minute portion within the specimen. be. Ai Mi Soying Conventionally, an ultrasonic head equipped with an acoustic lens and a piezoelectric transducer is vibrated minutely in the X-axis direction using an excitation device, and the sample stage on which the sample is placed is moved in the Y-axis direction to generate a two-dimensional sample. C by projecting an ultrasonic beam while scanning
Ultrasound microscopes that display ultrasound images of a sample on an RT display are known. When using such an ultrasonic microscope to observe a sample with a flat surface, such as an I (11 wafer), a wide area of the sample can be displayed on a low-magnification screen, and minute parts of the sample can be further magnified. It is desirable to display the image as a high-magnification screen.In this case, first attach a low-resolution ultrasound head and display a low-magnification ultrasound image using the Y-axis and Y-transport mechanism. While observing this image, find the area to be observed in more detail, drive the Y-axis and the Y-axis direction feed mechanism to bring the desired area to the microscope position, and set the ultrasonic head to a high-resolution one. In this case, a low-magnification ultrasonic image is observed at a high magnification, and then a high-magnification image is displayed using an excitation device. Since the area to be observed is found using magnification, the positional relationship between the low-magnification image and the high-magnification image cannot be clearly known, and the area to be examined cannot be clearly specified. Positioning the area to be observed at high magnification while looking at the image at the microscope position also requires a considerable amount of troublesome operation, and also has the drawback of requiring considerable skill. If you want to observe at high magnification, after observing one area, you should switch to a low-resolution ultrasonic head again to display a wide area image of the sample, and while observing this, you should perform the next inspection at high magnification. The drawback is that the very troublesome work of searching for the site is required, and the overall inspection time is significantly lengthened.Objective of the InventionThe object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, and to perform low-magnification inspection of a wide range of parts of the sample. An ultrasonic image and a high-magnification ultrasonic image of any minute part within the ultrasonic image can be displayed with extremely simple operations, and the observer can clearly understand the positional relationship between the two ultrasonic images. The purpose of this project is to provide an ultrasonic microscope that can perform
【!
本発明の超音波顕微鏡は、試料と超音波ヘッドとをX軸
方向およびY軸方向に相対的に移動させるX軸方向送り
機構およびY軸方向送り機構と、超音波ヘッドをX軸方
向に微小振動させる加振装置と、試料で反射される超音
波を受信して得られる画像信号を少なくとも2画面分記
憶する画像メモリと、画像中の任意の位置を指定できる
座標入力装置と、最初にX軸方向およびY軸方向の送り
機構により試料と超音波ヘッドとを相対的に移動させて
広範囲の2次元走査を行なって画像メモリに記憶した低
倍率の超音波像を表示した後、この低倍率の超音波像中
の、前記座標入力装置によって指定された任意の位置に
対応する試料の微小部位を前記加振装置およびY軸方向
送り機構によって2次元走査して得られる高倍率の超音
波像を表示する表示装置とを具えることを特徴とするも
のである。
秀二適−週
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の超音波顕微鏡の一例の構成を示すブロ
ック図である。音響レンズ1と圧電トランスジューサ2
を有する超音波ヘッド8は加振装置4の加振軸4aに装
着する。検査すべき試料5は試料台6上に載置し、超音
波ヘッド8と試料5との間には超音波伝播媒質、例えば
水7を介在させる。本例では、この試料台6をXYテー
ブルを以って構成し、これをX軸方向送り機構8および
Y軸方向送り機構9によってXおよびY軸方向に移動で
きるように構成する。加振装N4は超音波ヘッド3をX
軸方向に微小範囲で高速に振動させるものであり、例え
ばムービングコイル装置を以って構成することができる
。一方、XおよびY軸方向送り機構8および9は試料5
を超音波ヘッド8に対して広範囲に亘って移動させるも
のであり、例えばモータとリードスクリュウを具えるリ
ニア駆動機構を以って構成することができる。本例では
さらに、試料台6を超音波ビームの投射方向である2方
向に移動させるX軸方向送り機構10をも設け、超音波
ヘッド8と試料5との間の距離を調整することができる
ように構成する。さらに試料台6はゴ鼻オメータによっ
て支持されており、Y軸およびY軸を中心として回動さ
せることによって試料台の傾きを調整することができる
ようになっているが第1図では、図面を特徴とする特許
にこの機構は省略してあり、これについては後に詳述す
る。
次に第1図に示す本発明の超音波顕微鏡の電気回路部分
について説明する。
制御回路11からの制御信号に同期したノく−スト状高
周波パルス信号を高周波発生器12から発生させ、バッ
ファアンプ18で増幅した後、サーキュレータ14を介
して超音波ヘッド8の圧電トランスジューサ2に加えて
、前記バースト状高周波パルス信号のバースト周波数に
対応した超音波に変換する。この超音波を、音響レンズ
1により集束シて超音波ビームスゲットを試料5に投射
し、その反射波を音響レンズ1によって集めて圧電トラ
ンスジューサ2により電気信号に変換する。この受信信
号中には、音響レンズ1での内部多重反射した超音波に
よるものや、サーキュレータ1脅の漏えいバースト状高
周波パルス信号等の不正な不要信号を含んでいるので、
これをゲート15に導き、後述するブランキング回路か
らの所定タイミングを有するゲート信号により、試料5
からの直接の反射波に相当する受信信号のみを取り出す
。
これをアッテネータ16を介して高周波増幅回路】7に
より増幅し、混合器18に導き局部発振器19からの局
部発振周波数信号と混合して中間周波数信号に変換する
。この中間周波数信号は、中間周波数増幅器20を介し
て検波器21に供給され、ここで包絡線検波された後、
ブランキング回路22に入力する。このブランキング回
路22は、試料5からの直接の反射波に相当する受信信
号のみを取り出すゲート信号をゲート15に供給する。
ブランキング回路22の出力をピーク検波回路28によ
りピーク検波し、このようにして得られた検波出力信号
をリミッタ24を経て第1および第2のスキャンコンバ
ータ25および26のいずれか一方に導く。これらのス
キャンコンバータには制御回路11から、加振装置4に
よるX軸走査周期に関連した同期情報信号および試料台
6のX軸およびY軸走査周期に関連した同期情報信号が
供給され、スキャンコンバータ内の画像メモリの所定位
置にIJ ミッタ24からの出力画像信号を順次−0時
記憶する。これをテレビジョン走査周期によって連続的
に繰り返して読み出すとともに同期情報全付加してテレ
ビジョン信号に変換し、第1および第2のテレビジョン
画像モニタ27および28に供給して画像再生すること
により超音波顕微鏡像を得ている。さらに、制御回路1
1.第1および第2のスキャンコンバータ25および2
6を制御するための中央処理装置29とライトペン80
とを設ける。
本発明においては、上述したように第1および第2のス
キャンコンバータ25および26を設け、2画面分の画
像を記憶できるようにする。すなわち、最初に低倍率の
画像信号を取り出して第1スキヤンコンバータ25に記
憶し、試料5の広範囲の部分の低倍率の超音波像を第1
モニタ27上に表示する。オペレータはこの低倍率の超
音波像を見ながら、さらに高倍率の観察したい部位を探
し出し、該当する部位にライトペン80を当ててその座
標を中央処理装置29へ入力する。中央処理装置ではこ
の入力座標に応じて、制御回路11を介・してX軸およ
びY軸方向送り機構8および9を駆動し、ライトペン8
0によって指定された部位を検鏡位置に位置決めする。
次に加振装置4とY軸方向送り機構9を駆動して指定さ
れた部位を二次元走査し、その画像信号を第2スキヤン
コンバータ26の画像メモリに記憶し、微小部位の高倍
率超音波像を第2モニタ28上に表示する。このように
して試料の広範囲の部分の超音波像と、その中の任意の
微小部位の拡大超音波像とを表示することができるので
、両観察部位の位置関係を明確に把握することができる
。また、第1スキヤンコンバータ25に記憶している画
像信号はそのままとしておき、別の微小部位をライトペ
ン80によって指定することによって新たにこの部位の
高倍率超音波像を第2モニタ28上に表示することがで
きる。この場合、ライトペン30によって指定、された
部位を第1モニタ上で、例えばカーソルによって表示す
るようにしてもよい。
上述したように、本発明によれば低倍率の像および高倍
率の像を表示することができるが、これ・は主として中
央処理装置29を構成するコンピュータによって制御す
ることができる。次に、この中央処理装置29の動作を
中心として各部の動作を詳細に説明する。
@2図は低倍率の超音波像を得る際のフローチャートを
示すものである。低倍率の超音波像を得るときには、上
述したように加振装置4は駆動せず、X軸およびY軸方
向送り機構8および9によって試料台6を移動させて2
次元走査を行なうが、この場合には先ず、2次元走査の
位置および範囲を指定する。例えば第3図に示すように
2次元走査すべき範囲F、の点P。およびPoの座標を
それぞれ(X6 + YO)および(XI r Yl
)とすると、これらの座標をキーボードに設けたキーを
操作して入力する。このとき、超音波ヘッドaによる検
鏡軸が点P。(XO、YO)にないときは、X軸および
Y軸方向送り機構8および9を駆動して検鏡i11+を
点P。(Xo+ Y□ )に一致させる。このようにし
て初期設定が終了したら、高周波パルス発生器12を駆
動して超音波パルスを試料5へ向は投・射し、その反射
パルスを受信し、これに対応する画像信号をゲート15
によって抽出し、第1スキヤンコンバータ25の画像メ
モリの対応するアドレス位置に記憶する。次にX軸方向
送り機構8を駆動して試料台6をX軸方向へ1ステツプ
だけ移動させ、同様の動作を行なって画像メモリのX方
向に見た次のアドレス位置に画像信号を記憶する。
このような動作をX −X、となるまで繰返し行ない、
lライ2分の画像情報を第1スキヤンコンバータ25の
画像メモリの1ラインに順次記憶する。
次にX−X□となったら、X軸方向送り機構8を駆動し
てX−Xoの位置まで復帰させると共にY軸方向送り機
構9を駆動して試料台6をY軸方向に1ステツプ移動さ
せた後、上述した動作を繰返して2ライン目の画像信号
を第1スキヤンコンバータ25の画像メモリの第2ライ
ン目に記憶する。
この動作をY −Y、となるまで繰返すことにより、第
1スキヤンコンバータ25の画像メモリ内には、第8図
の広範囲の部分FLを表わす1画面分の画像信号が記憶
されることになる。
・ 第4図は高倍率の超音波像を得る際の動作を表わす
フローチャートである。上述したようにして第1モニタ
27上に表示される低倍率の像を観察しながら、ライト
ペン80の先端を所望の部位の中心に当てて、ライトペ
ンに設けられているスイッチを駆動する。これによって
第8図に示すように所望の部位F■の中心の座標(Xm
、 Ym )が中央処理装置29に入力される。この
場合視野の大きさくDXW)はキーボードのキーを操作
して予じめ入力しである。すなわち、加振装置4による
X軸方向の振幅(走査幅)Wと、Y軸方向送り機構9に
よるY軸方向の走査幅りとが入力されている。この大き
さは、例えば4段階に切換えることができるようになっ
ている。中央処理装置29では上述した入力データD、
W、Xm、Ymに基いて微小部位の点P; 、 P/、
/およびPmの座標を以下のようにして演算する。
次に制御回路11を介してX軸およびY軸方向送り機構
8および9を駆動して、超音波ヘッド8の検鏡軸を点P
mと一致させる。このようにして初期設定をした後、加
振装置4を駆動して超音波ヘッド3をX軸方向へ振動さ
せ、超音波ヘッド3から超音波ビームを試料5に放射し
、その反射波を受信して電気信号に変換して適切に処理
して第2スキヤンコンバータ26の画像メモリに記憶す
る。
すなわち、加振装置4によって超音波ヘッド8を振幅W
で1往復させて位置xmが2回検出されたときに、Y軸
方向送り機構9を駆動して試料台6をY軸方向へ1ピツ
チ移動させ、再び超音波ヘッド3をX軸方向へ1往復さ
せる。上述した動作をY −Y、’となるまで順次に繰
返して試料の微小部位FHを二次元的に走査して得られ
る画像信号を・第2スキヤンコンバータ26の画像メモ
リへ記憶することができる。この場合、第2モニ々28
上に表示される微小部位FHの拡大像は第1モニタ27
上に表示されている広範囲の部分FLの低倍率像の中か
らライトペン80を用いて任意に選択することができ、
両画像の位置関係を明確に知ることができる。また、広
範囲の部分FLの中の他の微小部位の高倍率像を表示し
たい場合にはライトペン30によって新たにその位置を
指定するだけでよく、その操作は非常に簡単である。
上述したように、試料の広範囲の部分の低倍率像を表示
するときは低分解能の超音波ヘッドを用い、微小部位の
高倍率像を表示するときは高分解能の超音波ヘッドを用
いる必要がある。これはその都度超音波ヘッドを交換す
ることにより行なうこともできるが、本例では同じ超音
波ヘッドを用いて低倍率および高倍率の像の双方を表示
することができる。以下、これについて説明する。
第5図Aは低倍率の超音波像を得る場合の超音波ヘッド
8と試料5との位置関係を示すものであり、この場合に
は超音波ヘッド8から放射される超音波ビームが試料5
の内部で集束されるように距離10を調整して、第6図
Aに示すように直径の大きな超音波スポットが試料5の
表面上に投射されるようにする。この試料5の表面から
の反射波を選択的に取出すことにより低倍率の超音波画
像を得ることができる。一方、高倍率の超音波像を得る
ときには、第5図Bに示すように超音波ヘッド8から放
射される超音波ビームが丁度試料5の表面で集束するよ
うに両者の距離l、を第6図Aに示す距離10よりも長
く調整する。この場合には、第6図Bに示すように最小
の径の超音波ビ 、−ムスポットが試料表面上に投射さ
れることになり、高分解能の走査が行なわれ、高倍率の
超音波像が表示されることになる。このように超音波ヘ
ッド3と試料5との間の距離を調整するのは、第1図に
示すY軸方向送り機構10を駆動して行なうことができ
る。
上述したように、本例の超音波ビームにおいては試料台
6をゴニオメータによって支持し、Y軸およびY軸方向
の傾きを調整することができるようになっている。すな
わち、第7図に示すようにゴニオメータ81には試料台
6をY軸を中心として回動してX軸方向の傾きを調整す
るX軸方向調整用モータ32と、Y軸を中心として回動
してY軸方向の傾きを調整するY軸方向調整用モータ3
3とを設け、これらのモータを適当に駆動して試料台6
上に載置される試料の表面が超音波ビームの投射方向に
対して垂直となるようにする。以下、その動作を第8図
を参照して説明する。
第8図はX軸方向での傾きを調整する場合のフローチャ
ートを示すものであり、先ず、第3図の点P。(Xo、
Yo)およびP、 (X、 、 Y、 )の座標を入力
し、Y軸およびY軸方向送り機構8および9を駆動して
試料台6を点P。(Xo+ YQ )の位置に移動させ
る。ここで超音波を放射し、試料表面からの反射波の強
度を検出する。第9図は超音波ヘッド8のZ方向の位置
2を横軸にとり、縦軸に反射波の強度Vをとって示した
ものであり、超音波ビームが試料表面上で集束される合
焦位置2゜において強度は最大値V。となる。したがっ
て焦点調整を行ない、最大強度V。を記憶しておく。
次にX軸方向送り機構8を駆動してX軸方向に1ステツ
プ移動させ、その位置での反射強度Vを測定する。この
測定した強度Vが最大値強度V。がら予じめ設定した値
αを差引いた値よりも小さいときには、再び試料台を1
ステツプ移動させる。
このようにして順次検出を行なって行き、成る点(Xn
+ YO)において反射強度vnがV。−αよりも小さ
くなったら、許容し得ない程の傾きがあると判断し、こ
の位置でのZ軸方向の位Mznをめる。これらの値から
、傾き角αを
−タ32を駆動してこれと反対の方向に角αだけ傾斜さ
せる。上述した動作をX−X□となるまで順次に行なう
ことによりX軸方向の傾きを補正することができる。
次に調整台6を点P。(Xo、 Yo)に移動させて、
Y軸方向についてY。からYlまでの範囲で同・様の操
作を行ない、Y軸方向調整モータ88を駆動してY軸方
向の傾きを補正することができる。
このようにして、X軸およびY軸方向の双方について傾
きを補正することができ、より正確な超音波像を表示す
ることができるようになる。
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変更や変形を加えることができる。例えば上述
した例では、第1および第2のモニタを設け、それぞれ
によって低倍率の超音波像と高倍率の超音波像を表示す
るようにしたが、1台のモニタを設け、その画面を部分
してその一方で低倍率の像を表示し、他方で高倍率の像
を表示するようにしてもよい。また、上述した例では、
微小部位の座標を入力する手段としてライトペンを用い
たが、モニタスクリーン上に表示されるカーソルを用い
て座標を入力することもできる。さらにスキャンコンバ
ータとモニタをさらに増やし、2つ以上の微小部位の超
音波像を表示することもできる。また、上述した例では
X軸およびY軸方向の送り機構は試料台を移動させるも
のとしたが・これらのいずれか一方または双方を、超音
波ヘッドを移動させるものとすることもできる。
見皿立皇j
本発明によれば、試料の広範囲の部分の低倍率の超音波
像を表示し、その中の任意の微小部位の位置を入力装置
によって指定し、この微小部位の高倍率像を表示するよ
うにしたから、2つの像の位置関係を常に明確に知るこ
とができ、正確で迅速な観察を行なうことができる。ま
た、微小部位の位置を新たに指定するだけで、その部分
の高倍率像を表示することができるので、操作は非常に
簡単となる。[! The ultrasonic microscope of the present invention has an X-axis direction feeding mechanism and a Y-axis direction feeding mechanism that relatively move the sample and the ultrasonic head in the X-axis direction and the Y-axis direction, and a microscopic movement of the ultrasonic head in the X-axis direction. An excitation device that vibrates, an image memory that stores at least two screens of image signals obtained by receiving ultrasonic waves reflected by a sample, a coordinate input device that can specify any position in the image, and an After displaying a low-magnification ultrasonic image stored in the image memory by relatively moving the sample and the ultrasonic head using the axial and Y-axis feeding mechanisms to perform wide-range two-dimensional scanning, the low-magnification ultrasonic image is displayed. A high-magnification ultrasonic image obtained by two-dimensionally scanning a minute portion of the sample corresponding to an arbitrary position specified by the coordinate input device in the ultrasonic image using the vibration device and the Y-axis direction feeding mechanism. The present invention is characterized by comprising a display device that displays. The present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an example of an ultrasound microscope according to the present invention. Acoustic lens 1 and piezoelectric transducer 2
The ultrasonic head 8 having the above is attached to the vibration shaft 4a of the vibration device 4. A sample 5 to be inspected is placed on a sample stage 6, and an ultrasonic propagation medium such as water 7 is interposed between the ultrasonic head 8 and the sample 5. In this example, the sample stage 6 is configured with an XY table, and is configured to be movable in the X and Y axis directions by an X-axis direction feeding mechanism 8 and a Y-axis direction feeding mechanism 9. Vibration device N4 moves the ultrasonic head 3 to
It vibrates at high speed in a minute range in the axial direction, and can be constructed using, for example, a moving coil device. On the other hand, the X and Y axis direction feeding mechanisms 8 and 9
The ultrasonic head 8 is moved over a wide range, and can be constructed using, for example, a linear drive mechanism including a motor and a lead screw. In this example, an X-axis direction moving mechanism 10 is further provided to move the sample stage 6 in two directions, which are the projection directions of the ultrasonic beam, so that the distance between the ultrasonic head 8 and the sample 5 can be adjusted. Configure it as follows. Furthermore, the sample stand 6 is supported by a goose-nose meter, and the inclination of the sample stand can be adjusted by rotating it around the Y-axis and the Y-axis. This mechanism is omitted from the characteristic patent, and will be described in detail later. Next, the electric circuit portion of the ultrasonic microscope of the present invention shown in FIG. 1 will be explained. A nozzle-like high-frequency pulse signal synchronized with the control signal from the control circuit 11 is generated from the high-frequency generator 12, amplified by the buffer amplifier 18, and then added to the piezoelectric transducer 2 of the ultrasonic head 8 via the circulator 14. Then, the burst high-frequency pulse signal is converted into an ultrasonic wave corresponding to the burst frequency. The ultrasonic waves are focused by an acoustic lens 1 to project an ultrasonic beam onto a sample 5, and the reflected waves are collected by the acoustic lens 1 and converted into electrical signals by a piezoelectric transducer 2. This received signal contains illegal unnecessary signals such as ultrasonic waves that have been internally reflected multiple times in the acoustic lens 1 and burst-like high-frequency pulse signals leaking from the circulator 1.
This is guided to the gate 15, and a gate signal having a predetermined timing from a blanking circuit to be described later is used to
Only the received signal corresponding to the direct reflected wave from the is extracted. This signal is amplified by a high frequency amplifier circuit 7 via an attenuator 16, and then introduced to a mixer 18 where it is mixed with a local oscillation frequency signal from a local oscillator 19 and converted into an intermediate frequency signal. This intermediate frequency signal is supplied to a detector 21 via an intermediate frequency amplifier 20, where it undergoes envelope detection, and then
It is input to the blanking circuit 22. The blanking circuit 22 supplies the gate 15 with a gate signal that extracts only the received signal corresponding to the direct reflected wave from the sample 5. The output of the blanking circuit 22 is subjected to peak detection by a peak detection circuit 28, and the detected output signal thus obtained is guided to one of the first and second scan converters 25 and 26 via the limiter 24. These scan converters are supplied with synchronization information signals related to the X-axis scanning period of the vibration device 4 and the synchronization information signals related to the X-axis and Y-axis scanning periods of the sample stage 6 from the control circuit 11. The output image signals from the IJ transmitter 24 are sequentially stored at a predetermined position in the image memory at -0 o'clock. This signal is read out repeatedly according to the television scanning cycle, and all synchronization information is added to it, converted to a television signal, and supplied to the first and second television image monitors 27 and 28 for image reproduction. Acquired sonic microscope images. Furthermore, control circuit 1
1. First and second scan converters 25 and 2
Central processing unit 29 and light pen 80 for controlling 6
and. In the present invention, as described above, the first and second scan converters 25 and 26 are provided so that images for two screens can be stored. That is, a low-magnification image signal is first extracted and stored in the first scan converter 25, and a low-magnification ultrasonic image of a wide area of the sample 5 is extracted and stored in the first scan converter 25.
It is displayed on the monitor 27. While viewing this low-magnification ultrasonic image, the operator searches for a region to be observed at higher magnification, places the light pen 80 on the corresponding region, and inputs its coordinates to the central processing unit 29. The central processing unit drives the X-axis and Y-axis direction feeding mechanisms 8 and 9 via the control circuit 11 according to the input coordinates, and the light pen 8
The region specified by 0 is positioned at the speculum position. Next, the vibrating device 4 and the Y-axis direction feed mechanism 9 are driven to two-dimensionally scan the designated area, and the image signal is stored in the image memory of the second scan converter 26, and the high-magnification ultrasonic wave of the minute area is The image is displayed on the second monitor 28. In this way, it is possible to display an ultrasonic image of a wide area of the sample and an enlarged ultrasonic image of any minute area within it, making it possible to clearly understand the positional relationship between the two observation areas. . Furthermore, by leaving the image signal stored in the first scan converter 25 as it is and specifying another minute region using the light pen 80, a new high-magnification ultrasound image of this region is displayed on the second monitor 28. can do. In this case, the region designated by the light pen 30 may be displayed on the first monitor using, for example, a cursor. As described above, according to the present invention, low-magnification images and high-magnification images can be displayed, which can be mainly controlled by the computer forming the central processing unit 29. Next, the operation of each part will be explained in detail, focusing on the operation of the central processing unit 29. Figure @2 shows a flowchart when obtaining a low-magnification ultrasound image. When obtaining a low-magnification ultrasonic image, the vibrating device 4 is not driven as described above, and the sample stage 6 is moved by the X-axis and Y-axis direction feeding mechanisms 8 and 9.
Dimensional scanning is performed; in this case, first, the position and range of two-dimensional scanning are designated. For example, as shown in FIG. 3, a point P in a range F to be scanned two-dimensionally. and Po coordinates (X6 + YO) and (XI r Yl
), then input these coordinates by operating the keys on the keyboard. At this time, the speculum axis of the ultrasound head a is at point P. (XO, YO), drive the X-axis and Y-axis direction feeding mechanisms 8 and 9 to move the speculum i11+ to point P. (Xo+Y□). When the initial settings are completed in this way, the high-frequency pulse generator 12 is driven to project and emit ultrasonic pulses toward the sample 5, the reflected pulses are received, and the corresponding image signals are sent to the gate 15.
and stores it in the corresponding address position of the image memory of the first scan converter 25. Next, drive the X-axis direction feed mechanism 8 to move the sample stage 6 by one step in the X-axis direction, and perform the same operation to store the image signal at the next address position in the image memory as seen in the X direction. . Repeat this operation until X −X,
Image information for 1 line and 2 minutes is sequentially stored in one line of the image memory of the first scan converter 25. Next, when X-X□ is reached, the X-axis direction feed mechanism 8 is driven to return to the X-Xo position, and the Y-axis direction feed mechanism 9 is driven to move the sample stage 6 one step in the Y-axis direction. After that, the above-described operation is repeated to store the image signal of the second line in the second line of the image memory of the first scan converter 25. By repeating this operation until Y - Y, one screen worth of image signals representing the wide range FL in FIG. 8 is stored in the image memory of the first scan converter 25. - Figure 4 is a flowchart showing the operation when obtaining a high-magnification ultrasound image. While observing the low-magnification image displayed on the first monitor 27 as described above, the user places the tip of the light pen 80 at the center of a desired area and activates the switch provided on the light pen. As a result, as shown in FIG. 8, the coordinates (Xm
, Ym) are input to the central processing unit 29. In this case, the field of view size (DXW) is input in advance by operating keys on the keyboard. That is, the amplitude (scanning width) W in the X-axis direction by the vibration device 4 and the scanning width in the Y-axis direction by the Y-axis direction feed mechanism 9 are input. This size can be switched, for example, in four stages. The central processing unit 29 receives the above-mentioned input data D,
Based on W, Xm, Ym, the point P; , P/,
The coordinates of / and Pm are calculated as follows. Next, the X-axis and Y-axis direction feeding mechanisms 8 and 9 are driven via the control circuit 11 to move the speculum axis of the ultrasound head 8 to the point P.
Match m. After making the initial settings in this way, the vibration device 4 is driven to vibrate the ultrasonic head 3 in the X-axis direction, the ultrasonic head 3 emits an ultrasonic beam to the sample 5, and the reflected wave is received. The image data is converted into an electrical signal, processed appropriately, and stored in the image memory of the second scan converter 26. That is, the vibration device 4 moves the ultrasonic head 8 to an amplitude W.
When the position xm is detected twice after making one reciprocation with make it go back and forth. The image signal obtained by two-dimensionally scanning the minute portion FH of the sample by sequentially repeating the above-mentioned operation until Y - Y,' can be stored in the image memory of the second scan converter 26. In this case, the second monitor 28
The enlarged image of the minute part FH displayed above is on the first monitor 27.
The light pen 80 can be used to arbitrarily select from among the low magnification images of the wide area FL displayed above.
The positional relationship between both images can be clearly known. Further, if it is desired to display a high magnification image of another minute part within the wide area FL, it is only necessary to newly designate the position using the light pen 30, and the operation is very simple. As mentioned above, it is necessary to use a low-resolution ultrasound head when displaying a low-magnification image of a wide area of the sample, and a high-resolution ultrasound head when displaying a high-magnification image of a minute area. . This can be done by replacing the ultrasound head each time, but in this example the same ultrasound head can be used to display both low and high magnification images. This will be explained below. FIG. 5A shows the positional relationship between the ultrasonic head 8 and the sample 5 when obtaining a low-magnification ultrasonic image. In this case, the ultrasonic beam emitted from the ultrasonic head 8
The distance 10 is adjusted such that it is focused within the sample 5 so that a large diameter ultrasonic spot is projected onto the surface of the sample 5, as shown in FIG. 6A. By selectively extracting the reflected waves from the surface of the sample 5, a low-magnification ultrasonic image can be obtained. On the other hand, when obtaining a high-magnification ultrasonic image, the distance l between the two is set to 6 so that the ultrasonic beam emitted from the ultrasonic head 8 is precisely focused on the surface of the sample 5, as shown in FIG. 5B. Adjust the distance to be longer than the distance 10 shown in Figure A. In this case, as shown in Figure 6B, the ultrasonic beam spot with the smallest diameter is projected onto the sample surface, and high-resolution scanning is performed, resulting in a high-magnification ultrasonic image. will be displayed. The distance between the ultrasonic head 3 and the sample 5 can be adjusted in this way by driving the Y-axis direction feeding mechanism 10 shown in FIG. As described above, in the ultrasonic beam of this example, the sample stage 6 is supported by a goniometer so that the Y-axis and the inclination in the Y-axis direction can be adjusted. That is, as shown in FIG. 7, the goniometer 81 includes an X-axis adjustment motor 32 that rotates the sample stage 6 around the Y-axis to adjust the inclination in the X-axis direction, and an X-axis adjustment motor 32 that rotates the sample stage 6 around the Y-axis. Y-axis direction adjustment motor 3 that adjusts the Y-axis direction inclination by
3 and drive these motors appropriately to move the sample stage 6.
The surface of the sample placed above is perpendicular to the projection direction of the ultrasound beam. The operation will be explained below with reference to FIG. FIG. 8 shows a flowchart for adjusting the inclination in the X-axis direction. First, point P in FIG. (Xo,
Yo) and P, (X, , Y, ) are input, and the Y-axis and Y-axis direction feed mechanisms 8 and 9 are driven to move the sample stage 6 to point P. Move to position (Xo+YQ). Here, ultrasonic waves are emitted and the intensity of the reflected waves from the sample surface is detected. FIG. 9 shows the position 2 of the ultrasonic head 8 in the Z direction on the horizontal axis and the intensity V of the reflected wave on the vertical axis, indicating the focal position where the ultrasonic beam is focused on the sample surface. At 2°, the intensity is the maximum value V. becomes. Therefore, focus adjustment is performed to obtain the maximum intensity V. Remember. Next, the X-axis direction feed mechanism 8 is driven to move one step in the X-axis direction, and the reflection intensity V at that position is measured. This measured intensity V is the maximum intensity V. If the value is smaller than the value obtained by subtracting the preset value α, the sample stage is moved again.
Move the step. In this way, detection is performed sequentially, and the point (Xn
+ YO), the reflection intensity vn is V. If it becomes smaller than -α, it is determined that there is an unacceptable inclination, and the position Mzn in the Z-axis direction at this position is determined. From these values, the tilt angle α is tilted by the angle α in the opposite direction by driving the rotor 32. The inclination in the X-axis direction can be corrected by sequentially performing the above-described operations until X-X□. Next, set the adjustment table 6 to point P. Move it to (Xo, Yo),
Y about the Y-axis direction. By performing similar operations in the range from Yl to Yl, the Y-axis adjustment motor 88 can be driven to correct the Y-axis tilt. In this way, the tilt can be corrected in both the X-axis and Y-axis directions, and a more accurate ultrasound image can be displayed. The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified and modified in many ways. For example, in the example described above, the first and second monitors were provided to display a low-magnification ultrasound image and a high-magnification ultrasound image, respectively. Alternatively, a low magnification image may be displayed on one side, and a high magnification image may be displayed on the other side. Also, in the example above,
Although a light pen was used as a means for inputting the coordinates of a minute site, it is also possible to input the coordinates using a cursor displayed on the monitor screen. Furthermore, by increasing the number of scan converters and monitors, it is also possible to display ultrasound images of two or more minute regions. Further, in the above-mentioned example, the X-axis and Y-axis direction feeding mechanisms move the sample stage, but either or both of these may move the ultrasonic head. According to the present invention, a low-magnification ultrasonic image of a wide area of a sample is displayed, the position of an arbitrary minute part therein is specified by an input device, and a high-magnification image of this minute part is displayed. , the positional relationship between the two images can always be clearly known, and accurate and quick observation can be performed. Furthermore, simply by newly specifying the position of a minute part, a high-magnification image of that part can be displayed, making the operation extremely simple.
第1図は本発明の超音波顕微鏡の一例の構成を示すブロ
ック図、
第2図は低倍率の超音波像を表示する場合の動作を示す
フローチャート、
第8図は低倍率像と高倍率像との位置関係を示す図、
第4図は高倍率の超音波像を表示する場合の動作を示す
フローチャート、
第5図AおよびBは同一の超音波ヘッドを用いて低倍率
と高倍率の超音波像を表示する場合の超音波ヘッドと試
料との位置関係を示す図、第6図AおよびBは同じくそ
の場合に試料表面上に投射される超音波ビームのスポッ
トを示す図、第76図は試料台の傾きを調整するゴニオ
メータ機構を示す斜視図、
第8図は傾き調整の動作を示すフローチャート、第9図
は傾き調整を行なう場合の、超音波ヘッドの位置と反射
強度との関係を示すグラフである。
1・・・音響レンズ
2・・・圧電トランスジューサ
8・・・超音波ヘッド 4・・・加振装置5・・・試料
6・・・試料台
8・・・X軸方向送り機構 9・・・Y軸方向送り機構
10・・・Z軸方同送り機構、11・・・制御回路25
.26・・・@1.第2スキャンコンバータ27.28
・・・第1.第2モニタ
・29・・・中央処理装置 80・・・ライトペン。
特許出願人 オリンパス光学工業株式会社第2図
第3図
第
A
5図
第9図
手続補正書
昭和59年5 月 8 日
1、事件の表示
昭和58年 特 許 願第204719 号2、発明の
名称
超音波顕微鏡
3、補正をする者
事件との関係 特許出願人
(037)オリンパス光学工業株式会社電話(581)
2241番(代表)
、1明細書第7頁第19行の「後述するブランキング回
路」を「制御回路1】」に訂正する。
2、同第8頁第8〜10行の「この−m−供給する。」
を「このブランキング回路22には制御回路11から制
御信号を供給してゲート15から漏れた不要信号を阻止
し、試料5からの直接の反射波に相当する受信信号のみ
を取り出すようにする。
に訂正する口
8図面中、第1.2.4図を別紙訂正図のとおりにそれ
ぞれ訂正する。
第2図
□第
4図Figure 1 is a block diagram showing the configuration of an example of the ultrasound microscope of the present invention, Figure 2 is a flowchart showing the operation when displaying a low-magnification ultrasound image, and Figure 8 is a low-magnification image and a high-magnification image. Figure 4 is a flowchart showing the operation when displaying a high-magnification ultrasound image, and Figures 5A and B are low-magnification and high-magnification ultrasound images using the same ultrasound head. Figure 6A and B are diagrams showing the positional relationship between the ultrasound head and the sample when displaying a sound wave image, and Figure 76 is a diagram showing the spot of the ultrasound beam projected onto the sample surface in that case. is a perspective view showing the goniometer mechanism that adjusts the inclination of the sample stage, Fig. 8 is a flowchart showing the operation of inclination adjustment, and Fig. 9 shows the relationship between the position of the ultrasonic head and the reflection intensity when adjusting the inclination. This is a graph showing. 1... Acoustic lens 2... Piezoelectric transducer 8... Ultrasonic head 4... Vibration device 5... Sample 6... Sample stage 8... X-axis direction feeding mechanism 9... Y-axis direction feeding mechanism 10... Z-axis direction simultaneous feeding mechanism, 11... Control circuit 25
.. 26...@1. 2nd scan converter 27.28
...First. Second monitor 29...Central processing unit 80...Light pen. Patent Applicant: Olympus Optical Industry Co., Ltd. Figure 2 Figure 3 Figure A 5 Figure 9 Procedural Amendment May 8, 1982 1. Indication of the Case 1988 Patent Application No. 204719 2. Title of the Invention Ultrasonic Microscope 3, Relationship with the Corrector Case Patent Applicant (037) Olympus Optical Industry Co., Ltd. Telephone (581)
No. 2241 (representative), ``Blanking circuit to be described later'' on page 7, line 19 of 1 specification is corrected to ``control circuit 1''. 2, page 8, lines 8-10, “This-m-supply.”
A control signal is supplied from the control circuit 11 to the blanking circuit 22 to block unnecessary signals leaking from the gate 15 and extract only the received signal corresponding to the direct reflected wave from the sample 5. Of the 8 drawings to be corrected, Figures 1, 2, and 4 are corrected as shown in the attached corrected drawings. Figure 2 □ Figure 4
Claims (1)
4’fl対的に移動させるX軸方向送り機構およびY軸
方向送り機構と、超音波ヘッドをX軸方向に微小振動さ
せる加振装置と、試料で反射される超音波を受信して得
られる画像信号を少なくとも2、画面分記憶する画像メ
モリと、画像中の任意の位置を指定できる座標入力装置
と、最初にX軸方向およびY軸方向の送り機構により試
料と超音波ヘッドとを相対的に移動させて広範囲の2次
元走査を行なって画像メモリに記憶した低倍率の超音波
像を表示した後、この低倍率の超音波像中の、前記座標
入力装置によって指定された任意の位置に対応する試料
の微小部位を前記加振装置およびY軸方向送り機構によ
って2次元走査して得られる高倍率の超音波像を表示す
る表示装置とを具えることを特徴とする超音波顕微鏡。L An X-axis direction feeding mechanism and a Y-axis direction feeding mechanism that move the sample and the ultrasonic head in pairs in the X-axis direction and the Y-axis direction by 4' fl, and an excitation that causes minute vibrations of the ultrasonic head in the X-axis direction. an image memory that stores image signals obtained by receiving ultrasonic waves reflected by a sample for at least two screens; a coordinate input device that can specify any position in the image; The sample and the ultrasonic head are moved relative to each other by the feeding mechanism in the Y-axis direction, a wide range of two-dimensional scanning is performed, and a low-magnification ultrasonic image stored in the image memory is displayed. A high-magnification ultrasonic image obtained by two-dimensionally scanning a minute portion of the sample corresponding to an arbitrary position specified by the coordinate input device in the image using the vibration device and the Y-axis direction feeding mechanism is displayed. An ultrasound microscope characterized by comprising a display device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20471983A JPS6097261A (en) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | Ultrasonic microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20471983A JPS6097261A (en) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | Ultrasonic microscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6097261A true JPS6097261A (en) | 1985-05-31 |
| JPH0465342B2 JPH0465342B2 (en) | 1992-10-19 |
Family
ID=16495172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20471983A Granted JPS6097261A (en) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | Ultrasonic microscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6097261A (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55112563A (en) * | 1979-02-23 | 1980-08-30 | Alps Nootoronikusu Kk | Ultrasonic microscope unit |
| JPS5830410U (en) * | 1981-08-21 | 1983-02-28 | 横河電機株式会社 | Ultrasound diagnostic equipment |
| JPS5841538A (en) * | 1981-09-07 | 1983-03-10 | 富士通株式会社 | Local part enlargement display system of ultrasonic diagnostic apparatus |
-
1983
- 1983-11-02 JP JP20471983A patent/JPS6097261A/en active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55112563A (en) * | 1979-02-23 | 1980-08-30 | Alps Nootoronikusu Kk | Ultrasonic microscope unit |
| JPS5830410U (en) * | 1981-08-21 | 1983-02-28 | 横河電機株式会社 | Ultrasound diagnostic equipment |
| JPS5841538A (en) * | 1981-09-07 | 1983-03-10 | 富士通株式会社 | Local part enlargement display system of ultrasonic diagnostic apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0465342B2 (en) | 1992-10-19 |
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