JP6397600B1 - POSITION CONTROL DEVICE, POSITION CONTROL METHOD, AND ULTRASONIC VIDEO SYSTEM - Google Patents
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Abstract
【課題】厚い被検体を検査する場合であっても、所望の検査対象面において、高解像度の検査画像を取得可能な超音波映像システムを提供する。【解決手段】位置制御装置は、被検体に超音波を送信する第1超音波探触部、及び前記第1超音波探触部と対向して配置され、前記被検体を透過した透過信号を受信する第2超音波探触部の位置を決定する処理部を備える。前記被検体の表面に対して垂直な方向を±Z方向、前記±Z方向に直交する方向を±X方向、前記±Z方向及び前記±X方向に直交する方向を±Y方向とする場合、前記処理部は、前記±Z方向において、前記第1超音波探触部の位置を決定し、前記±Z方向において、前記第2超音波探触部の位置を決定する。【選択図】図1An ultrasonic imaging system capable of acquiring a high-resolution inspection image on a desired inspection target surface even when inspecting a thick subject. A position control device is disposed opposite to a first ultrasonic probe that transmits ultrasonic waves to a subject and the first ultrasonic probe, and transmits a transmission signal transmitted through the subject. A processing unit for determining the position of the second ultrasonic probe to receive is provided. When the direction perpendicular to the surface of the subject is the ± Z direction, the direction orthogonal to the ± Z direction is the ± X direction, and the direction orthogonal to the ± Z direction and the ± X direction is the ± Y direction, The processing unit determines a position of the first ultrasonic probe in the ± Z direction, and determines a position of the second ultrasonic probe in the ± Z direction. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、位置制御装置、位置制御方法、及び超音波映像システムに関する。 The present invention relates to a position control device, a position control method, and an ultrasound imaging system.
従来から、超音波探触部によって、被検体(例えば、半導体素子)を走査し、受信信号に基づいて、検査対象面(例えば、表面、内部の界面)を映像化する超音波映像装置(SAT:Scanning Acoustic Tomograph)が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic imaging device (SAT) that scans a subject (for example, a semiconductor element) by an ultrasonic probe and visualizes an inspection target surface (for example, a surface or an internal interface) based on a received signal. : Scanning Acoustic Tomograph).
例えば、反射法は、1本の超音波探触部を使用して、超音波探触部から被検体へと超音波を送信し、被検体から反射された反射波を超音波探触部で受信し、当該反射波の変位に基づいて、検査対象面を映像化する方法である(図8参照)。特許文献1には、プローブの焦点が、多接合型半導体における所定の2つの接合面の間で合うように、プローブの高さを調整することで、複数の接合面を同時に映像化できる超音波映像装置が開示されている。 For example, in the reflection method, an ultrasonic probe is used to transmit ultrasonic waves from the ultrasonic probe to the subject, and the reflected waves reflected from the subject are transmitted by the ultrasonic probe. This is a method of receiving and visualizing the inspection target surface based on the displacement of the reflected wave (see FIG. 8). Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses an ultrasonic wave that can simultaneously image a plurality of bonding surfaces by adjusting the height of the probe so that the probe is focused between two predetermined bonding surfaces in a multi-junction semiconductor. A video device is disclosed.
例えば、透過法は、2本の超音波探触部を使用して、一方の超音波探触部から被検体へと超音波を送信し、被検体を透過した透過波を他方の超音波探触部で受信し、当該透過波の変位に基づいて、検査対象面を映像化する方法である(図9参照)。引用文献2には、検査対象物の端面に、超音波遮蔽部材を密着させて設けることで、超音波送信面から送信された超音波が、検査対象物を迂回して超音波受信面に回折波として到達するのを抑制し、検査精度を高めた超音波検査装置が開示されている。
For example, in the transmission method, two ultrasonic probe units are used to transmit ultrasonic waves from one ultrasonic probe unit to the subject, and the transmitted waves transmitted through the subject are transmitted to the other ultrasonic probe. This is a method of visualizing the inspection object surface based on the displacement of the transmitted wave received by the touch portion (see FIG. 9). In
しかしながら、特許文献1に記載の反射法は、検査対象面が超音波探触部から離れる程、被検体内部における超音波の減衰や多重反射が大きくなり、検査画像の解像度が低下するという問題がある。また、特許文献2に記載の透過法は、超音波探触部の焦点が、特定の検査対象面に固定されるため、合焦していない検査対象面において、鮮明な検査画像を取得し難いという問題がある。
即ち、従来の超音波映像装置では、特に、多層構造の半導体素子などの厚い被検体を検査する際、所望の検査対象面において、高解像度の検査画像を取得し難いという問題があった。
However, the reflection method described in
That is, the conventional ultrasonic imaging apparatus has a problem that it is difficult to obtain a high-resolution inspection image on a desired inspection target surface, particularly when inspecting a thick subject such as a semiconductor element having a multilayer structure.
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、厚い被検体を検査する場合であっても、所望の検査対象面において、高解像度の検査画像を取得可能な超音波映像システムを提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an ultrasonic imaging system capable of acquiring a high-resolution inspection image on a desired inspection target surface even when a thick subject is inspected. It is an issue to provide.
前記課題を解決するために、本発明の超音波映像システムは、被検体に超音波を送信する第1超音波探触部と、前記第1超音波探触部と前記被検体を挟んで上又は下に対向して配置され、前記被検体を透過した透過信号を受信する第2超音波探触部と、前記第1超音波探触部及び前記第2超音波探触部の位置を決定する位置制御装置と、前記第1超音波探触部及び前記第2超音波探触部を、前記位置制御装置が決定した位置に制御する制御装置と、前記被検体における検査対象面を映像化する表示装置と、を備え、前記被検体の表面に対して垂直な方向を±Z方向、前記±Z方向に直交する方向を±X方向、前記±Z方向及び前記±X方向に直交する方向を±Y方向とする場合、前記位置制御装置は、前記±Z方向において、前記第1超音波探触部の位置を決定する処理と、前記±Z方向において、前記第2超音波探触部の位置を決定する処理とを、行うことを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。 In order to solve the above problems, an ultrasonic imaging system of the present invention includes a first ultrasonic probe that transmits ultrasonic waves to a subject, and the first ultrasonic probe and the subject sandwiched between the first ultrasonic probe and the subject. Alternatively, a second ultrasonic probe unit that is arranged facing down and receives a transmission signal transmitted through the subject, and positions of the first ultrasonic probe unit and the second ultrasonic probe unit are determined. A position control device for controlling the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe to a position determined by the position control device, and imaging an examination target surface of the subject A direction perpendicular to the surface of the subject, the direction perpendicular to the ± Z direction, the direction perpendicular to the ± Z direction, the direction perpendicular to the ± Z direction, and the direction ± X Is set in the ± Y direction, the position control device, in the ± Z direction, the first ultrasonic probe A process of determining the position, in the ± Z direction, and processing for determining the position of the second ultrasonic probe unit, and performing. Other aspects of the present invention will be described in the embodiments described later.
本発明によれば、厚い被検体を検査する場合であっても、所望の検査対象面において、高解像度の検査画像を取得可能な超音波映像システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when it is a case where a thick test object is test | inspected, the ultrasonic image system which can acquire a high-resolution test | inspection image in a desired test object surface can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。また、本明細書において、「上」、「下」などは構成要素間の相対的な位置を示すものであって、絶対的な位置を示すことを意図したものではない。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
≪超音波映像システムの構成≫
まず、図1を参照して、本実施形態に係る超音波映像システム100の構成について説明する。超音波映像システム100は、透過法を用いて、被検体101の検査対象面を映像化するシステムである。被検体101としては、例えば、複数の積層界面を有する多層構造の半導体素子などが挙げられる。本明細書において、被検体101の表面に対して垂直な方向を±Z方向、±Z方向に直交する方向を±X方向、±Z方向及び前記±X方向に直交する方向を±Y方向とする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The drawings referred to in the following description schematically show the embodiment, and therefore, the scale, interval, positional relationship, etc. of each member are exaggerated, or some of the members are not shown. There is a case. In addition, the scale and interval of each member may not match in the plan view and the cross-sectional view thereof. Moreover, in the following description, the same name and the code | symbol are showing the same or the same member in principle, and suppose that detailed description is abbreviate | omitted suitably. Further, in this specification, “upper”, “lower” and the like indicate relative positions between components, and are not intended to indicate absolute positions.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
≪Configuration of ultrasound imaging system≫
First, the configuration of an
図1に示すように、超音波映像システム100は、第1超音波探触部1と、第2超音波探触部2と、位置制御装置3と、制御装置4と、駆動装置5と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
第1超音波探触部1は、当該第1超音波探触部1の走査位置を検知するエンコーダ11、電気信号と超音波信号とを相互に変換する圧電素子12、レンズ(第1レンズ)、などを備えている。第1超音波探触部1は、少なくとも先端部が水槽7に満たされた水6に浸漬され、被検体101の上側表面Aから所定の間隔を空けて配置される。第1超音波探触部1は、送信用プローブとしても、受信用プローブとしても機能する。なお、同一周波数、同一焦点距離の超音波探触部であれば、第1超音波探触部1を送信用プローブ、第2超音波探触部2を受信用プローブとしても、或いは、第2超音波探触部2を送信用プローブ、第1超音波探触部1を受信用プローブとしても、超音波映像システム100の特徴は変わらない。
The first
エンコーダ11は、第1超音波探触部1の走査位置(±X方向の走査位置、±Y方向の走査位置、±Z方向の走査位置)を検知し、第1超音波探触部1の走査位置を示す信号を、制御装置4へと出力する。
The
圧電素子12は、例えば、単一焦点型の超音波センサである。圧電素子12は、被検体101の上側表面Aに対向するように設けられ、圧電膜と、圧電膜の両面に形成される電極と、を備える。両電極間に電圧が印加されることで、圧電膜が振動し、所定周波数の超音波信号が、被検体101へと送信される。
The
例えば、被検体101の上側表面Aで反射された反射信号を圧電膜が受信すると、両電極間に電圧が発生し、電気信号(反射信号)へと変換されて、位置制御装置3へと送信される。位置制御装置3が受信した反射信号の強度が最大となった場合に、第1レンズの焦点は上側表面Aで合焦する。
また、例えば、下側表面Bから上側表面Aへと被検体101を透過した透過信号を圧電膜が受信すると、両電極間に電圧が発生し、電気信号(透過信号)へと変換されて、位置制御装置3へと送信される。
For example, when the piezoelectric film receives a reflected signal reflected by the upper surface A of the
Further, for example, when the piezoelectric film receives a transmission signal transmitted through the
第2超音波探触部2は、当該第2超音波探触部2の走査位置を検知するエンコーダ21、電気信号と超音波信号とを相互に変換する圧電素子22、レンズ(第2レンズ)、などを備えている。第2超音波探触部2は、水槽7に満たされた水6に浸漬され、被検体101の下側表面Bから所定の間隔を空けて配置される。第2超音波探触部2は、送信用プローブとしても、受信用プローブとしても機能する。
The second
第2超音波探触部2は、第1超音波探触部1に対向して配置される。具体的には、第1超音波探触部1における第1レンズの中心点O1と第2超音波探触部2における第2レンズの中心点O2とが、±Z方向において、同軸上に配置され、第1レンズにおける超音波送信(受信)面と第2レンズにおける超音波送信(受信)面とが対向するように配置される。
The second
エンコーダ21は、第2超音波探触部2の走査位置(±X方向の走査位置、±Y方向の走査位置、±Z方向の走査位置)を検知し、第2超音波探触部2の走査位置を示す信号を、制御装置4へと出力する。
The encoder 21 detects the scanning position (± X direction scanning position, ± Y direction scanning position, ± Z direction scanning position) of the second
圧電素子22は、例えば、単一焦点型の超音波センサである。圧電素子22は、被検体101の下側表面Bに対向するように設けられ、圧電膜と、圧電膜の両面に形成される電極と、を備える。両電極間に電圧が印加されることで、圧電膜が振動し、所定周波数の超音波信号が、被検体101へと送信される。 The piezoelectric element 22 is, for example, a single focus type ultrasonic sensor. The piezoelectric element 22 is provided so as to face the lower surface B of the subject 101, and includes a piezoelectric film and electrodes formed on both surfaces of the piezoelectric film. When a voltage is applied between both electrodes, the piezoelectric film vibrates and an ultrasonic signal having a predetermined frequency is transmitted to the subject 101.
例えば、被検体101の下側表面Bで反射された反射信号を圧電膜が受信すると、両電極間に電圧が発生し、電気信号(反射信号)へと変換されて、位置制御装置3へと送信される。位置制御装置3が受信した反射信号の強度が最大となった場合に、第2レンズの焦点は下側表面Bで合焦する。
また、例えば、上側表面Aから下側表面Bへと被検体101を透過した透過信号を圧電膜が受信すると、両電極間に電圧が発生し、電気信号(透過信号)へと変換されて、位置制御装置3へと送信される。
For example, when the piezoelectric film receives a reflected signal reflected from the lower surface B of the subject 101, a voltage is generated between both electrodes and converted into an electric signal (reflected signal). Sent. When the intensity of the reflected signal received by the position control device 3 becomes maximum, the focus of the second lens is focused on the lower surface B.
Further, for example, when the piezoelectric film receives a transmission signal that has passed through the subject 101 from the upper surface A to the lower surface B, a voltage is generated between both electrodes, and is converted into an electric signal (transmission signal). It is transmitted to the position control device 3.
なお、送信用プローブ及び受信用プローブの周波数は、同一周波数であることが好ましく、送信用プローブの周波数が受信用プローブの周波数より高い(例えば、送信用プローブの周波数:50MHz、受信用プローブの周波数:25MHz)ことが更に好ましい。透過法を用いて超音波映像システムにより検査を行う際、受信用プローブの周波数を送信用プローブの周波数より低くすることで、検査感度を高めることができる。これは、超音波が被検体を透過する際、高い周波数成分の方が低い周波数成分よりも減衰し易く、被検体を透過してきた超音波のピーク周波数は、低い方にシフトするからである。 Note that the frequencies of the transmission probe and the reception probe are preferably the same, and the frequency of the transmission probe is higher than the frequency of the reception probe (for example, the frequency of the transmission probe: 50 MHz, the frequency of the reception probe). : 25 MHz) is more preferable. When the inspection is performed by the ultrasonic imaging system using the transmission method, the inspection sensitivity can be increased by making the frequency of the reception probe lower than the frequency of the transmission probe. This is because when the ultrasonic wave passes through the subject, the high frequency component is more easily attenuated than the low frequency component, and the peak frequency of the ultrasonic wave that has passed through the subject is shifted to the lower side.
位置制御装置3は、走査制御部31と、タイミング制御部32と、パルサ33と、レシーバ34と、処理部35と、画像生成部36と、記憶部37と、表示部(表示装置)38と、を備える。
The position control device 3 includes a
位置制御装置3は、±X方向、±Y方向、±Z方向において、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2の位置を決定する。
例えば、位置制御装置3は、第1超音波探触部1へと超音波励振用の電圧パルス信号を送信し、当該第1超音波探触部1から受信した反射信号に基づいて、第1レンズの焦点F1が被検体101の上側表面Aに合うように、第1超音波探触部1の位置を決定する。
また、例えば、位置制御装置3は、第2超音波探触部2へと超音波励振用の電圧パルス信号を送信し、当該第2超音波探触部2から受信した反射信号に基づいて、第2レンズの焦点F2が被検体101の下側表面Bに合うように、第2超音波探触部2の位置を決定する。
また、例えば、位置制御装置3は、第1レンズの焦点F1及び第2レンズの焦点F2が検査対象面に合うように、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2の位置を決定する。検査対象面とは、被検体101における所定界面であり、操作者によって予め設定される。操作者は、例えば、微細パターンが形成される面、鮮明な検査画像を取得したい面、などを検査対象面として適宜設定することが可能である。
The position control device 3 determines the positions of the first
For example, the position control device 3 transmits a voltage pulse signal for ultrasonic excitation to the first
Further, for example, the position control device 3 transmits a voltage pulse signal for ultrasonic excitation to the second
In addition, for example, the position control device 3 includes the first
走査制御部31は、処理部35から入力される信号に基づいて、±X方向における第1超音波探触部1の位置を制御するための位置信号、及び±X方向における第2超音波探触部2の位置を制御するための位置信号を、制御装置4へと出力する。同様に、走査制御部31は、処理部35から入力される信号に基づいて、±Y方向における第1超音波探触部1の位置を制御するための位置信号、及び±Y方向における第2超音波探触部2の位置を制御するための位置信号を、制御装置4へと出力する。同様に、走査制御部31は、処理部35から入力される信号に基づいて、±Z方向における第1超音波探触部1の位置を制御するための位置信号、及び±Z方向における第2超音波探触部2の位置を制御するための位置信号を、制御装置4へと出力する。
Based on the signal input from the
走査制御部31は、制御装置4から入力される信号に基づいて、第1超音波探触部1の現在の走査位置(±X方向の走査位置、±Y方向の走査位置、±Z方向の走査位置)を示す信号(第1超音波探触部1の現在の走査位置情報)を、タイミング制御部32へと出力する。また、走査制御部31は、制御装置4から入力される信号に基づいて、第2超音波探触部2の現在の走査位置(±X方向の走査位置、±Y方向の走査位置、±Z方向の走査位置)を示す信号(第2超音波探触部2の現在の走査位置情報)を、タイミング制御部32へと出力する。
Based on a signal input from the control device 4, the
タイミング制御部32は、走査制御部31から入力される信号に基づいて、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2が、被検体101に超音波を送信するタイミングを制御するタイミング信号を生成し、パルサ33へと出力する。
The
タイミング制御部32は、被検体101から反射された反射信号、被検体101を透過した透過信号、を第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2から受信するタイミングを制御するタイミング信号を生成し、レシーバ34へと出力する。
例えば、タイミング制御部32は、被検体101の上側表面Aで反射された反射信号を、第1超音波探触部1から受信するタイミングを制御するタイミング信号を生成し、レシーバ34へと出力する。また、例えば、タイミング制御部32は、被検体101の下側表面Bで反射された反射信号を、第2超音波探触部2から受信するタイミングを制御するタイミング信号を生成し、レシーバ34へと出力する。また、例えば、タイミング制御部32は、上側表面Aから下側表面Bへと被検体101を透過した透過信号を、第2超音波探触部2から受信するタイミングを制御するタイミング信号を生成し、レシーバ34へと出力する。また、例えば、タイミング制御部32は、下側表面Bから上側表面Aへと被検体101を透過した透過信号を、第1超音波探触部1から受信するタイミングを制御するタイミング信号を生成し、レシーバ34へと出力する。
The
For example, the
パルサ33は、タイミング制御部32から入力されるタイミング信号に基づいて、電圧パルス信号を、第1超音波探触部1へと送信する。また、パルサ33は、タイミング制御部32から入力されるタイミング信号に基づいて、電圧パルス信号を、第2超音波探触部2へと送信する。
The
例えば、図2に示すように、パルサ33と第1超音波探触部1と接続する第1接点aとの接続、或いは、パルサ33と第2超音波探触部2と接続する第2接点bとの接続を切換える第1切換えスイッチSW1によって、パルサ33と第1超音波探触部1或いは第2超音波探触部2との接続は制御される。第1切換えスイッチSW1が第1接点aに接続されると、パルサ33は、電圧パルス信号を、第1超音波探触部1へと送信する。また、第1切換えスイッチSW1が第2接点bに接続されると、パルサ33は、電圧パルス信号を、第2超音波探触部2へと送信する。
For example, as shown in FIG. 2, the connection between the
レシーバ34は、アンプ及びA/D変換器を備えており、アンプは、反射信号或いは透過信号を増幅し、A/D変換器は、反射信号或いは透過信号を、アナログ信号からデジタル信号へと変換する。
レシーバ34は、タイミング制御部32から入力されるタイミング信号に基づいて、被検体101から反射された反射信号、被検体101を透過した透過信号、を第1超音波探触部1から受信する。また、レシーバ34は、タイミング制御部32から入力されるタイミング信号に基づいて、被検体101から反射された反射信号、被検体101を透過した透過信号、を第2超音波探触部2から受信する。
The
The
例えば、図2に示すように、レシーバ34と第1超音波探触部1の第3接点cとの接続、或いは、レシーバ34と第2超音波探触部2の第4接点dとの接続を切換える第2切換えスイッチSW2によって、レシーバ34と第1超音波探触部1或いは第2超音波探触部2との接続は制御される。
第1切換えスイッチSW1が第1接点aに接続され、第2切換えスイッチSW2が第3接点cに接続されると、レシーバ34は、第1超音波探触部1から、被検体101の上側表面Aで反射された反射信号を受信する。
第1切換えスイッチSW1が第1接点aに接続され、第2切換えスイッチSW2が第4接点dに接続されると、レシーバ34は、第2超音波探触部2から、被検体101を透過(上側表面Aから下側表面Bへと透過)した透過信号を受信する。
第1切換えスイッチSW1が第2接点bに接続され、第2切換えスイッチSW2が第3接点cに接続されると、レシーバ34は、第1超音波探触部1から、被検体101を透過(下側表面Bから上側表面Aへと透過)した透過信号を受信する。
第1切換えスイッチSW1が第2接点bに接続され、第2切換えスイッチSW2が第4接点dに接続されると、レシーバ34は、第2超音波探触部2から、被検体101の下側表面Bで反射された反射信号を受信する。
For example, as shown in FIG. 2, the connection between the
When the first change-over switch SW1 is connected to the first contact a and the second change-over switch SW2 is connected to the third contact c, the
When the first changeover switch SW1 is connected to the first contact a and the second changeover switch SW2 is connected to the fourth contact d, the
When the first changeover switch SW1 is connected to the second contact b and the second changeover switch SW2 is connected to the third contact c, the
When the first changeover switch SW1 is connected to the second contact b and the second changeover switch SW2 is connected to the fourth contact d, the
図2に示すように、本実施形態に係る超音波映像システム100では、超音波送信用のパルサ33及び超音波受信用のレシーバ34を、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2で共用することが可能である。これにより、2本の超音波探触部プローブを備えていても、超音波映像システム100のサイズ増大を抑制することができる。
As shown in FIG. 2, in the
また、本実施形態に係る超音波映像システム100では、透過法を用いて、被検体101の検査対象面を映像化する。従って、例えば、第1超音波探触部1を送信用プローブとして、第2超音波探触部2を受信用プローブとして機能させる場合には、第1切換えスイッチSW1を第1接点aに接続し、第2切換えスイッチSW2を第4接点dに接続すればよい。また、第1超音波探触部1を受信用プローブとして、第2超音波探触部2を送信用プローブとして機能させる場合には、第1切換えスイッチSW1を第2接点bに接続し、第2切換えスイッチSW2を第3接点cに接続すればよい。
In the
処理部35は、レシーバ34から入力される反射信号に基づいて、±X方向、±Y方向、±Z方向における第1超音波探触部1の位置を決定し、位置信号を、走査制御部31へと出力する。同様に、処理部35は、レシーバ34から入力される反射信号に基づいて、±X方向、±Y方向、±Z方向における第2超音波探触部2の位置を決定し、位置信号を、走査制御部31へと出力する。
The
例えば、処理部35は、第1超音波探触部1の焦点が被検体101の上側表面Aに合うように、±X方向、±Y方向、±Z方向、における第1超音波探触部1の位置(第1設定位置)を決定する。第1設定位置とは、±Z方向において、第1超音波探触部1の先端面と被検体101の上側表面Aとの距離が、第1レンズの焦点距離D1と一致し、且つ、±X方向、±Y方向において、第1超音波探触部1が被検体101の直上となる位置である(図7(a)参照)。
処理部35は、レシーバ34から入力される反射信号の強度を検出し、反射信号の強度が最大となった場合に、この際の±X方向、±Y方向、±Z方向、における第1超音波探触部1の位置を第1設定位置として決定し、位置信号を、走査制御部31へと出力する。
For example, the
The
例えば、処理部35は、第2超音波探触部2の焦点が被検体101の下側表面Bに合うように、±X方向、±Y方向、±Z方向、における第2超音波探触部2の位置(第2設定位置)を決定する。第2設定位置とは、±Z方向において、第2超音波探触部2の先端面と被検体101の下側表面Bとの距離が、第2レンズの焦点距離D2と一致し、且つ、±X方向、±Y方向において、第2超音波探触部2が被検体101の直下となる位置である(図7(a)参照)。
処理部35は、レシーバ34から入力される反射信号の強度を検出し、反射信号の強度が最大となった場合に、この際の±X方向、±Y方向、±Z方向、における第2超音波探触部2の位置を第2設定位置として決定し、位置信号を、走査制御部31へと出力する。
For example, the
The
また、処理部35は、第1超音波探触部1の焦点が被検体101の所定界面C(検査対象面)に合うように、±X方向、±Y方向、±Z方向、における第1超音波探触部1の位置(第1目標位置)を決定する。第1目標位置とは、±Z方向において、第1超音波探触部1の先端面と検査対象面との距離が、第1レンズの焦点距離D1と一致する位置である(図7(b)参照)。
同様に、処理部35は、第2超音波探触部2の焦点が被検体101の所定界面C(検査対象面)に合うように、±X方向、±Y方向、±Z方向、における第2超音波探触部2の位置(第2目標位置)を決定する。第2目標位置とは、±Z方向において、第2超音波探触部2の先端面と検査対象面との距離が、第2レンズの焦点距離D2と一致する位置である(図7(b)参照)。
In addition, the
Similarly, the
処理部35が上述の処理を行うことで、第1超音波探触部1の位置は、第1レンズの焦点が所望の検査対象面と合う位置に適宜調整され、第2超音波探触部2の位置は、第2レンズの焦点が所望の検査対象面と合う位置に適宜調整される。これにより、厚い被検体を検査する場合においても、所望の検査対象面に両プローブの焦点を合わせることが可能になる。
When the
また、処理部35は、第1設定位置、第2設定位置、第1目標位置、第2目標位置、第1レンズの焦点距離D1、第2レンズの焦点距離D2、各種プログラムやデータ、各種条件、各種パラメータ、などを記憶部37に記憶させる。
The
また、処理部35は、レシーバ34から入力される透過信号(超音波が下側表面Bから上側表面Aへと被検体101を透過した場合における透過信号)に基づいて、第1超音波探触部1が受信した透過信号の変位(例えば、透過信号の振幅情報、透過信号の時間情報、など)を検出し、検出信号を、画像生成部36へと出力する。同様に、処理部35は、レシーバ34から入力される透過信号(超音波が上側表面Aから下側表面Bへと被検体101を透過した場合における透過信号)に基づいて、第2超音波探触部2が受信した透過信号の変位(例えば、透過信号の振幅情報、透過信号の時間情報、など)を検出し、検出信号を、画像生成部36へと出力する。
Further, the
画像生成部36は、処理部35から入力される信号(透過信号)に基づいて、画像を生成する。処理部35が上述の処理を行うことで、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2の位置は、±X方向、±Y方向、±Z方向、それぞれの方向において、適切な位置に調整される。これにより、画像生成部36は、所望の検査対象面において、高解像度の検査画像を生成することができる。
The
記憶部37は、各種プログラムやデータの書き込み及び読み出しが可能であり、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等により構成される。記憶部37は、第1超音波探触部1における第1設定位置、第2超音波探触部2における第2設定位置、第1目標位置、第2目標位置、第1レンズの焦点距離D1、第2レンズの焦点距離D2、などを記憶する。
The
表示部38は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、等で構成される。表示部38は、画像生成部36から取得したデータに基づいて、ディスプレイ画面上に、演算結果、各種検査画像などを表示する。表示部38は、例えば、第1超音波探触部1における第1設定位置から第1目標位置までの駆動距離(第1駆動距離)、第2超音波探触部2における第2設定位置から第2目標位置までの駆動距離(第2駆動距離)、などをディスプレイ画面上に表示する。第1駆動距離とは、第1超音波探触部1における第1設定位置から第1目標位置までの駆動距離である。第2駆動距離とは、第2超音波探触部2における第2設定位置から第2目標位置までの駆動距離である。
The
制御装置4は、出力側が駆動装置5と接続され、入力側がエンコーダ11、エンコーダ21、位置制御装置3と接続される。制御装置4は、エンコーダ11から入力される信号に基づいて、第1超音波探触部1の現在の走査位置(±X方向の走査位置、±Y方向の走査位置、±Z方向の走査位置)を検知し、第1超音波探触部1の現在の走査位置を示す信号を、位置制御装置3へと出力する。制御装置4は、エンコーダ21から入力される信号に基づいて、第2超音波探触部2の現在の走査位置(±X方向の走査位置、±Y方向の走査位置、±Z方向の走査位置)を検知し、第2超音波探触部2の走査位置を示す信号を、位置制御装置3へと出力する。
The control device 4 has an output side connected to the drive device 5 and an input side connected to the
制御装置4は、位置制御装置3から入力される位置信号に基づいて、駆動装置5を制御するための制御信号を生成し、駆動装置5へと出力する。
制御装置4は、位置制御装置3から入力される、±X方向における第1超音波探触部1の位置を制御するための位置信号、及び±X方向における第2超音波探触部2の位置を制御するための位置信号に基づいて、X軸走査部51を制御するための制御信号を生成し、駆動装置5へと出力する。
同様に、制御装置4は、位置制御装置3から入力される、±Y方向における第1超音波探触部1の位置を制御するための位置信号、及び±Y方向における第2超音波探触部2の位置を制御するための位置信号に基づいて、Y軸走査部52を制御するための制御信号を生成し、駆動装置5へと出力する。
同様に、制御装置4は、位置制御装置3から入力される、±Z方向における第1超音波探触部1の位置を制御するための位置信号に基づいて、第1Z軸走査部53を制御するための制御信号を生成し、駆動装置5へと出力する。
同様に、制御装置4は、位置制御装置3から入力される、±Z方向における第2超音波探触部2の位置を制御するための位置信号に基づいて、第2Z軸走査部54を制御するための制御信号を生成し、駆動装置5へと出力する。
The control device 4 generates a control signal for controlling the drive device 5 based on the position signal input from the position control device 3 and outputs the control signal to the drive device 5.
The control device 4 receives from the position control device 3 a position signal for controlling the position of the first
Similarly, the control device 4 receives from the position control device 3 a position signal for controlling the position of the first
Similarly, the control device 4 controls the first Z-
Similarly, the control device 4 controls the second Z-
駆動装置5は、X軸走査部51と、Y軸走査部52と、第1Z軸走査部53と、第2Z軸走査部54と、を備え、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2を駆動する。
X軸走査部51は、制御装置4から入力される制御信号に基づいて、±X方向に駆動制御され、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2を±X方向に駆動する。Y軸走査部52は、制御装置4から入力される制御信号に基づいて、±Y方向に駆動制御され、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2を±Y方向に駆動する。第1Z軸走査部53は、制御装置4から入力される制御信号に基づいて、±Z方向に駆動制御され、第1超音波探触部1を±Z方向に駆動する。第2Z軸走査部54は、制御装置4から入力される制御信号に基づいて、±Z方向に駆動制御され、第2超音波探触部2を±Z方向に駆動する
The driving device 5 includes an
The
ここで、図3及び図4を参照して、X軸走査部51、Y軸走査部52、第1Z軸走査部53、第2Z軸走査部54における走査方法の一例について説明する。
Here, an example of a scanning method in the
被検体101は、検査対象ホルダ102に載置され、第1超音波探触部1と第2超音波探触部2との間に配置される。検査対象ホルダ102は、超音波を透過する材料、例えば、ポリエチレン、ポリメチルペンテンなどのプラスチック材料、アクリル樹脂、などにより構成される。
The subject 101 is placed on the
取り付け部品55は、X軸走査部51及び第1Z軸走査部を固定し、取り付け部品56は、X軸走査部51及び第2Z軸走査部54を固定する。取り付け部品55と取り付け部品56とは、互いにネジなどの締結具により一体化されている。プローブホルダ57は、第1超音波探触部1を固定するためのホルダであり、第1Z軸走査部53を介して±Z軸方向に駆動可能である。L字金具58は、第2超音波探触部2を固定するための金具であり、第2Z軸走査部54を介して±Z軸方向に駆動可能である。
The mounting
X軸走査部51が、図3に示す矢印方向に駆動することで、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2は共に±X方向に駆動する。Y軸走査部52が、図3に示す矢印方向に駆動することで、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2は共に±Y方向に駆動する。つまり、±X方向、±Y方向において、第2超音波探触部2は、第1超音波探触部1に追従して駆動する。
一方、第1Z軸走査部53が、図3及び図4に示す矢印方向に駆動することで、第1超音波探触部1は±Z方向に駆動し、第2Z軸走査部54が、図3及び図4に示す矢印方向に駆動することで、第2超音波探触部2は±Z方向に駆動する。つまり、±Z方向において、第1超音波探触部1と第2超音波探触部2とは、独立して駆動可能である。
When the
On the other hand, when the first Z-
本実施形態に係る位置制御装置3によれば、第1超音波探触部1の位置を、被検体101の上側表面Aに焦点F1が合う位置とし、第2超音波探触部2の位置を、被検体101の下側表面Bに焦点F2が合う位置とした後、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2の位置を、検査対象面に焦点F1及び焦点F2が合う位置とする。これにより、第1超音波探触部1の焦点と第2超音波探触部2の焦点とを、所望の検査対象面で概ね合致させることができるため、位置制御装置3は、S/N比の高い受信信号を取得し、高解像度の検査画像を生成できる。
According to the position control apparatus 3 according to the present embodiment, the position of the first
本実施形態に係る超音波映像システム100によれば、位置制御装置3によって、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2を、XY平面のみならず±Z方向においても適切な位置に調整することができる。これにより、厚い被検体を検査する場合であっても、所望の検査対象面において、高解像度の検査画像を取得可能な超音波映像システム100を実現できる。
According to the
≪変形例≫
次に、図5を参照して、本実施形態に係る超音波映像システム100の変形例について説明する。
≪Modification≫
Next, a modification of the
図1に示す超音波映像システム100では、第1超音波探触部1を、送信用プローブとしても受信用プローブとしても機能させることができ、また、第2超音波探触部2を、送信用プローブとしても受信用プローブとしても機能させることができる場合を一例に挙げて説明した。しかしながら、超音波映像システムの構成は、当該構成に限定されるものではない。
In the
例えば、第1超音波探触部1を、送信用プローブ及び受信用プローブとして機能させ、第2超音波探触部2を受信専用プローブとして機能させてもよい。この場合、パルサ33を第1超音波探触部1のみに接続し、レシーバ34と第1超音波探触部1との接続、或いは、レシーバ34と第2超音波探触部2との接続を切換える切換えスイッチを設ければよい。
また、例えば、第1超音波探触部1を、受信専用プローブとして機能させ、第2超音波探触部2を送信用プローブ及び受信用プローブとして機能させてもよい。この場合、パルサ33を第2超音波探触部2のみに接続し、レシーバ34と第1超音波探触部1との接続、或いは、レシーバ34と第2超音波探触部2との接続を切換える切換えスイッチを設ければよい。
For example, the first
Further, for example, the first
以下、図5を参照して、変形例に係る超音波映像システムにおいて、第1超音波探触部1を、送信用プローブ及び受信用プローブとして機能させ、第2超音波探触部2を受信専用プローブとして機能させる場合を一例に挙げて説明する。
Hereinafter, with reference to FIG. 5, in the ultrasound imaging system according to the modification, the first
図5に示すように、レシーバ34と第1超音波探触部1の第1接点eとの接続、或いは、レシーバ34と第2超音波探触部2の第2接点fとの接続を切換える切換えスイッチSWによって、レシーバ34と第1超音波探触部1或いは第2超音波探触部2との接続は制御される。
As shown in FIG. 5, the connection between the
パルサ33は、タイミング制御部32から入力されるタイミング信号に基づいて、電圧パルス信号を、第1超音波探触部1へと送信する。
The
レシーバ34は、タイミング制御部32から入力されるタイミング信号に基づいて、被検体101から反射された反射信号を第1超音波探触部1から受信する。例えば、切換えスイッチSWが第1接点eに接続されると、レシーバ34は、第1超音波探触部1から、被検体101の上側表面Aで反射された反射信号を受信する。
The
レシーバ34は、タイミング制御部32から入力されるタイミング信号に基づいて、被検体101を透過した透過信号を第2超音波探触部2から受信する。例えば、切換えスイッチSWが第2接点fに接続されると、レシーバ34は、第2超音波探触部2から、被検体101を透過(上側表面Aから下側表面Bへと透過)した透過信号を受信する。
Based on the timing signal input from the
処理部35は、レシーバ34から入力される反射信号の強度に基づいて、第1超音波探触部1の焦点が被検体101の上側表面Aに合うように、±X方向、±Y方向、±Z方向、における第1超音波探触部1の位置を決定する。また、処理部35は、第1超音波探触部1の焦点が被検体101の所定界面(検査対象面)に合うように、±X方向、±Y方向、±Z方向、における第1超音波探触部1の位置を決定する。更に、処理部35は、レシーバ34から入力される透過信号の強度に基づいて、第2超音波探触部2の焦点が被検体101の所定界面(検査対象面)に合うように、±X方向、±Y方向、±Z方向、における第2超音波探触部2の位置を決定する。
Based on the intensity of the reflected signal input from the
即ち、変形例に係る超音波映像システムでは、送信用プローブの焦点を被検体101の上側表面Aに合わせる際には、位置制御装置3が反射信号に基づいて、送信用プローブの位置を決定し、受信用プローブの焦点を被検体101の検査対象面に合わせる際には、位置制御装置3が透過信号に基づいて、受信用プローブの位置を決定する。 That is, in the ultrasound imaging system according to the modification, when the transmission probe is focused on the upper surface A of the subject 101, the position control device 3 determines the position of the transmission probe based on the reflected signal. When the receiving probe is focused on the inspection target surface of the subject 101, the position control device 3 determines the position of the receiving probe based on the transmission signal.
変形例に係る超音波映像システムにおいても、位置制御装置3によって、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2を、適切な位置に調整することができる。これにより、厚い被検体を検査する場合であっても、所望の検査対象面において、高解像度の検査画像を取得することができる。
Also in the ultrasound imaging system according to the modification, the position control device 3 can adjust the
なお、変形例に係る超音波映像システムにおいて、被検体101の厚さが薄い場合には、第2超音波探触部2を使用せずに、レシーバ34と第1超音波探触部1とを第1接点eを介して接続し、反射法によって検査対象面を映像化することも可能である。
In the ultrasound imaging system according to the modification, when the subject 101 is thin, the
≪位置制御装置の動作≫
次に、図6及び図7を参照して、本実施形態に係る超音波映像システム100に搭載される位置制御装置3の動作について、説明する。
<< Operation of position control device >>
Next, with reference to FIGS. 6 and 7, the operation of the position control device 3 mounted in the
図6は、本実施形態に係る位置制御装置3による制御方法の一例を示すフローチャートである。図7は、本実施形態に係る第1超音波探触部及び第2超音波探触部による走査方法の一例を示す図である。 FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a control method by the position control device 3 according to the present embodiment. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a scanning method by the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe according to the present embodiment.
以下、本実施形態に係る超音波映像システム100において、第1超音波探触部1を送信用プローブとして機能させ、第2超音波探触部2を受信用プローブとして機能させる場合について説明する。
Hereinafter, in the
ステップS501において、位置制御装置3は、X軸走査部51及びY軸走査部52を駆動制御し、第1超音波探触部1が被検体101の直上に位置するように、第1超音波探触部1を駆動する。また、位置制御装置3は、X軸走査部51及びY軸走査部52を駆動制御し、第2超音波探触部2が被検体101の直下に位置するように、第2超音波探触部2を駆動する。
In step S <b> 501, the position control device 3 drives and controls the
ステップS502において、位置制御装置3は、電圧パルス信号を第1超音波探触部1へと送信し、被検体101の上側表面Aで反射された反射信号に基づいて、±Z方向における第1超音波探触部1の位置を決定する。そして、位置制御装置3は、第1Z軸走査部53を駆動制御し、第1超音波探触部1の焦点F1が被検体101の上側表面Aに合う位置に、第1超音波探触部1を駆動する(図7(a)参照)。第1超音波探触部1の焦点が被検体101の上側表面Aに合う場合、位置制御装置3が受信する反射信号の強度は最大となる。
In step S <b> 502, the position control device 3 transmits a voltage pulse signal to the first
ステップS503において、位置制御装置3は、電圧パルス信号を第2超音波探触部2へと送信し、被検体101の下側表面Bで反射された反射信号に基づいて、±Z方向における第2超音波探触部2の位置を決定する。そして、位置制御装置3は、第2Z軸走査部54を駆動制御し、第2超音波探触部2の焦点が被検体101の下側表面Bに合う位置に、第2超音波探触部2を駆動する(図7(a)参照)。第2超音波探触部2の焦点が被検体101の下側表面Bに合う場合、位置制御装置3が受信する反射信号の強度は最大となる。
In step S503, the position control device 3 transmits a voltage pulse signal to the second
ステップS504において、位置制御装置3は、第1Z軸走査部53を駆動制御し、第1超音波探触部1の焦点F1が被検体101の検査対象面(所定界面C)に合う位置に、第1超音波探触部1を駆動する(図7(b)参照)。
In step S504, the position control device 3 drives and controls the first Z-
ステップS505において、位置制御装置3は、第2Z軸走査部54を駆動制御し、第2超音波探触部2の焦点F2が被検体101の検査対象面(所定界面C)に合う位置に、第2超音波探触部2を駆動する(図7(b)参照)。
In step S505, the position control device 3 drives and controls the second Z-
ステップS506において、位置制御装置3は、X軸走査部51及びY軸走査部52を駆動制御し、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2によって、検査対象面を走査し、超音波励振用の電圧パルス信号を、第1超音波探触部1へと送信する。
In step S <b> 506, the position control device 3 drives and controls the
ステップS507において、位置制御装置3は、上側表面Aから下側表面Bへと被検体101を透過した透過信号を、第2超音波探触部2から受信する。
In step S <b> 507, the position control device 3 receives a transmission signal that has passed through the subject 101 from the upper surface A to the lower surface B from the second
ステップS508において、位置制御装置3は、第2超音波探触部2から受信した透過信号に基づいて、画像を生成する。
In step S <b> 508, the position control device 3 generates an image based on the transmission signal received from the second
上述の処理によれば、両プローブの焦点を、所望の検査対象面で概ね合致させることができる。即ち、送信用プローブのみならず受信用プローブの焦点も検査対象面に合わせることで、合焦していない検査対象面において、鮮明な検査画像を取得し難いという従来の透過法に生じていた問題を回避し、所望の検査対象面において、高解像度の検査画像を生成できる。 According to the above-described processing, the focal points of both probes can be substantially matched with each other on the desired inspection target surface. That is, the problem that occurred in the conventional transmission method that it is difficult to obtain a clear inspection image on the inspection target surface that is not focused by focusing not only the transmission probe but also the reception probe on the inspection target surface. Thus, a high-resolution inspection image can be generated on a desired inspection target surface.
ここで、図7を参照して、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2の焦点が、所望の検査対象面で合致するように、第1超音波探触部1及び第2超音波探触部2を、±Z方向において適切な位置に調整する場合について説明する。
Here, referring to FIG. 7, the first
図7(a)は、第1超音波探触部1が第1設定位置に位置し、第2超音波探触部2が第2設定位置に位置する様子を示す模式図である。図7(b)は、第1超音波探触部1が第1目標位置に位置し、第2超音波探触部2が第2目標位置に位置する様子を示す模式図である。
FIG. 7A is a schematic diagram illustrating a state in which the first
図7(a)に示すように、位置制御装置3は、第1Z軸走査部53を駆動制御し、第1超音波探触部1の位置を、±Z方向において、第1超音波探触部1の先端面と被検体101の上側表面Aとの距離が、第1レンズの焦点距離D1と一致する位置(第1設定位置)に駆動する。また、位置制御装置3は、第2Z軸走査部54を駆動制御し、第2超音波探触部2の位置を、±Z方向において、第2超音波探触部2の先端面と被検体101の下側表面Bとの距離が、第2レンズの焦点距離D2と一致する位置(第2設定位置)に駆動する。
As shown in FIG. 7A, the position control device 3 drives and controls the first Z-
図7(b)に示すように、位置制御装置3は、第1Z軸走査部53を駆動制御し、第1超音波探触部1の位置を、±Z方向において、第1超音波探触部1の先端面と検査対象面との距離が、第1レンズの焦点距離D1と一致する位置(第1目標位置)に駆動する。また、位置制御装置3は、第2Z軸走査部54を駆動制御し、第2超音波探触部2の位置を、±Z方向において、第2超音波探触部2の先端面と検査対象面との距離が、第2レンズの焦点距離D2と一致する位置(第2目標位置)に駆動する。
As shown in FIG. 7B, the position control device 3 drives and controls the first Z-
この際、第1駆動距離(第1超音波探触部1における第1設定位置から第1目標位置までの駆動距離)と第2駆動距離(第2超音波探触部2における第2設定位置から第2目標位置までの駆動距離)との和は、被検体101の上側表面Aから被検体101の下側表面Bまでの距離(被検体101の厚さ)と等しくなる。つまり、位置制御装置3は、被検体101がどのような厚さであっても、送信用プローブ及び受信用プローブの両方の焦点を、所望の検査対象面に合わせることができる。 At this time, the first drive distance (drive distance from the first set position to the first target position in the first ultrasonic probe 1) and the second drive distance (second set position in the second ultrasonic probe 2). The driving distance from the first target position to the second target position is equal to the distance from the upper surface A of the subject 101 to the lower surface B of the subject 101 (thickness of the subject 101). That is, the position control device 3 can focus both the transmitting probe and the receiving probe on a desired inspection target surface regardless of the thickness of the subject 101.
図7(b)に示す状態において、第1超音波探触部1が被検体101へと超音波を送信すると、被検体101において欠陥が存在しない部分では、超音波はそのまま当該部分を透過する。このため、被検体101を透過した透過信号の信号強度は、当該部分で大きくなる。信号強度の大きい透過信号を、第2超音波探触部2が受信する。
In the state shown in FIG. 7B, when the first
また、図7(b)に示す状態において、第1超音波探触部1が被検体101へと超音波を送信すると、被検体101において欠陥が存在する部分では、超音波は当該欠陥で反射される。このため、被検体101を透過した透過信号の信号強度は、当該部分で小さくなる。信号強度の小さい透過信号を、第2超音波探触部2が受信する。
In the state shown in FIG. 7B, when the first
つまり、位置制御装置3は、第2超音波探触部2から受信した透過信号の信号強度に基づいて、所望の検査対象面において、高解像度の検査画像を取得することができる。また、位置制御装置3は、所望の検査対象面に存在する欠陥の検査画像を取得するのみならず、所望の検査対象面付近の界面に存在する欠陥の検査画像も、所望の検査対象面に存在する欠陥の検査画像よりは多少外縁などが不明確になるものの取得することができる。
That is, the position control device 3 can acquire a high-resolution inspection image on a desired inspection target surface based on the signal intensity of the transmission signal received from the second
≪透過信号の波形≫
次に、図10及び図11を参照して、透過信号の波形について説明する。
≪Transmission signal waveform≫
Next, the waveform of the transmission signal will be described with reference to FIGS.
図10(a)に示すように、界面h2に欠陥があり、第1レンズの焦点F1及び第2レンズの焦点F2が界面h2に合う場合、透過信号の波形は、図11(a)に示す波形となる。図11(a)に示す波形から、波形の振幅eは小さく、第1レンズの焦点F1及び第2レンズの焦点F2が合う位置に欠陥が存在していることがわかる。 As shown in FIG. 10A, when the interface h2 is defective and the focal point F1 of the first lens and the focal point F2 of the second lens are aligned with the interface h2, the waveform of the transmission signal is shown in FIG. It becomes a waveform. From the waveform shown in FIG. 11A, it can be seen that the amplitude e of the waveform is small, and a defect exists at a position where the focal point F1 of the first lens and the focal point F2 of the second lens match.
図10(b)に示すように、界面h1に欠陥があり、第1レンズの焦点F1及び第2レンズの焦点F2が界面h2に合う場合、透過信号の波形は、図11(b)に示す波形となる。図11(b)に示す波形から、波形の振幅fはやや大きく(f>e)、第1レンズの焦点F1及び第2レンズの焦点F2が合う位置に欠陥が存在していないが、被検体101の何れかの位置に欠陥が存在していることがわかる。
As shown in FIG. 10B, when the interface h1 is defective and the focal point F1 of the first lens and the focal point F2 of the second lens are aligned with the interface h2, the waveform of the transmission signal is shown in FIG. It becomes a waveform. From the waveform shown in FIG. 11B, the amplitude f of the waveform is slightly large (f> e), and there is no defect at the position where the focal point F1 of the first lens and the focal point F2 of the second lens are aligned. It can be seen that a defect exists at any
図10(c)に示すように、界面に欠陥がなく、第1レンズの焦点F1及び第2レンズの焦点F2が界面h2に合う場合、透過信号の波形は、図11(c)に示す波形となる。図11(c)に示す波形から、波形の振幅gは非常に大きく(g>f)、第1レンズの焦点F1及び第2レンズの焦点F2が合う位置に欠陥が存在しておらず、更に、被検体101の何れの位置にも欠陥が存在していないことがわかる。 As shown in FIG. 10C, when there is no defect at the interface and the focal point F1 of the first lens and the focal point F2 of the second lens are aligned with the interface h2, the waveform of the transmission signal is the waveform shown in FIG. It becomes. From the waveform shown in FIG. 11C, the amplitude g of the waveform is very large (g> f), there is no defect at the position where the focal point F1 of the first lens and the focal point F2 of the second lens match, and It can be seen that no defect exists at any position of the subject 101.
図10(d)に示すように、界面h1に欠陥があり、第1レンズの焦点F1及び第2レンズの焦点F2が界面h1に合う場合、透過信号の波形は、図11(d)に示す波形となる。図11(d)に示す波形から、波形の振幅hは小さく(h≒e)、第1レンズの焦点F1及び第2レンズの焦点F2が合う位置に欠陥が存在していることがわかる。 As shown in FIG. 10 (d), when the interface h1 is defective and the focal point F1 of the first lens and the focal point F2 of the second lens are aligned with the interface h1, the waveform of the transmission signal is shown in FIG. 11 (d). It becomes a waveform. From the waveform shown in FIG. 11D, it can be seen that the amplitude h of the waveform is small (h≈e), and there is a defect at the position where the focal point F1 of the first lens and the focal point F2 of the second lens match.
本実施形態に係る超音波映像システム100を適用することで、操作者は、高解像度の検査画像に基づいて、従来では困難であった被検体の深層部に存在する欠陥を検査し、また、当該欠陥の位置を容易に特定することができる。即ち、操作者が多層構造の半導体素子などの厚い被検体を検査する際に、特に有用な超音波映像システムを実現できる。
By applying the
1 第1超音波探触部
2 第2超音波探触部
3 位置制御装置
4 制御装置
5 駆動装置
33 パルサ
34 レシーバ
38 表示部(表示装置)
100 超音波映像システム
101 被検体
A 上側表面
B 下側表面
C 所定表面
O1 第1レンズの中心点
O2 第2レンズの中心点
a,e 第1接点
b,f 第2接点
c 第3接点
d 第4接点
SW1 第1切換えスイッチ
SW2 第2切換えスイッチ
SW 切換えスイッチ
DESCRIPTION OF
100
Claims (12)
前記第1超音波探触部と前記被検体を挟んで上又は下に対向して配置され、前記被検体を透過した透過信号を受信する第2超音波探触部と、
前記第1超音波探触部及び前記第2超音波探触部の位置を決定する位置制御装置と、
前記第1超音波探触部及び前記第2超音波探触部を、前記位置制御装置が決定した位置に制御する制御装置と、
前記被検体における検査対象面を映像化する表示装置と、を備え、
前記被検体の表面に対して垂直な方向を±Z方向、前記±Z方向に直交する方向を±X方向、前記±Z方向及び前記±X方向に直交する方向を±Y方向とする場合、
前記位置制御装置は、
前記±Z方向において、前記第1超音波探触部の位置を決定する処理と、
前記±Z方向において、前記第2超音波探触部の位置を決定する処理とを、行う、
ことを特徴とする超音波映像システム。 A first ultrasonic probe that transmits ultrasonic waves to the subject;
A second ultrasonic probe that is disposed to face the first ultrasonic probe and the subject so as to face up or down, and that receives a transmission signal transmitted through the subject;
A position control device for determining positions of the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe;
A control device for controlling the first ultrasonic probe unit and the second ultrasonic probe unit to positions determined by the position control device;
A display device that visualizes the surface to be examined in the subject ,
When the direction perpendicular to the surface of the subject is the ± Z direction, the direction orthogonal to the ± Z direction is the ± X direction, and the direction orthogonal to the ± Z direction and the ± X direction is the ± Y direction,
The position control device includes:
A process of determining a position of the first ultrasonic probe in the ± Z direction;
A process of determining the position of the second ultrasonic probe in the ± Z direction,
An ultrasonic imaging system characterized by that.
前記被検体の表面に対して垂直な方向を±Z方向、前記±Z方向に直交する方向を±X方向、前記±Z方向及び前記±X方向に直交する方向を±Y方向とする場合、
前記処理部は、
前記±Z方向において、前記第1超音波探触部の位置を決定する処理と、
前記±Z方向において、前記第2超音波探触部の位置を決定する処理とを、行う、
ことを特徴とする位置制御装置。 A first ultrasonic probe that transmits ultrasonic waves to the subject, and a transmission signal that is disposed so as to face up or down across the first ultrasonic probe and the subject and transmitted through the subject comprising a processing unit for determining the position of the second ultrasonic probe unit for receiving,
When the direction perpendicular to the surface of the subject is the ± Z direction, the direction orthogonal to the ± Z direction is the ± X direction, and the direction orthogonal to the ± Z direction and the ± X direction is the ± Y direction,
The processor is
A process of determining a position of the first ultrasonic probe in the ± Z direction;
A process of determining the position of the second ultrasonic probe in the ± Z direction,
A position control device characterized by that.
前記±Z方向において、前記第1超音波探触部と前記第2超音波探触部とは、独立して駆動する、
ことを特徴とする請求項2に記載の位置制御装置。 In the ± X direction and the ± Y direction, the second ultrasonic probe is driven following the first ultrasonic probe,
In the ± Z direction, the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe are driven independently.
The position control device according to claim 2 .
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の位置制御装置。 The central point of the first lens in the first ultrasonic probe and the central point of the second lens in the second ultrasonic probe are arranged coaxially in the ± Z direction.
The position control device according to claim 2 or claim 3 , wherein
前記第1超音波探触部を、第1設定位置から第1目標位置まで駆動する処理と、
前記第2超音波探触部を、第2設定位置から第2目標位置まで駆動する処理とを、行う、
ことを特徴とする請求項4に記載の位置制御装置。 The position controller is configured to drive the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe via a driving device.
A process of driving the first ultrasonic probe from a first set position to a first target position;
A process of driving the second ultrasonic probe from a second set position to a second target position;
The position control device according to claim 4 .
前記第1超音波探触部及び前記第2超音波探触部から、反射信号又は透過信号を受信するレシーバと、を更に備え、
前記パルサ及び前記レシーバは、
前記第1超音波探触部と前記第2超音波探触部とに共用される、
ことを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか一項に記載の位置制御装置。 A pulser for transmitting a pulse signal to the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe;
A receiver for receiving a reflected signal or a transmitted signal from the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe;
The pulser and the receiver are:
Shared by the first ultrasonic probe and the second ultrasonic probe;
The position control device according to any one of claims 2 to 5 , wherein
前記レシーバと前記第1超音波探触部の第3接点との接続、或いは、前記レシーバと前記第2超音波探触部の第4接点との接続を切換える第2切換えスイッチと、を更に備え、
前記レシーバは、
前記第1切換えスイッチと前記第1接点とが接続され、前記第2切換えスイッチと前記第3接点とが接続される場合、前記第1超音波探触部から、前記反射信号を受信し、
前記第1切換えスイッチと前記第1接点とが接続され、前記第2切換えスイッチと前記第4接点とが接続される場合、前記第2超音波探触部から、前記透過信号を受信し、
前記第1切換えスイッチと前記第2接点とが接続され、前記第2切換えスイッチと前記第3接点とが接続される場合、前記第1超音波探触部から、前記透過信号を受信し、
前記第1切換えスイッチと前記第2接点とが接続され、前記第2切換えスイッチと前記第4接点とが接続される場合、前記第2超音波探触部から、前記反射信号を受信する、
ことを特徴とする請求項6に記載の位置制御装置。 A first changeover switch for switching connection between the pulsar and the first contact connected to the first ultrasonic probe, or connection between the pulsar and the second contact connected to the second ultrasonic probe; ,
A second switching switch for switching connection between the receiver and the third contact of the first ultrasonic probe, or connection between the receiver and the fourth contact of the second ultrasonic probe; ,
The receiver is
When the first changeover switch and the first contact point are connected and the second changeover switch and the third contact point are connected, the reflected signal is received from the first ultrasonic probe unit,
When the first changeover switch and the first contact are connected, and when the second changeover switch and the fourth contact are connected, the transmission signal is received from the second ultrasonic probe,
When the first changeover switch and the second contact point are connected, and when the second changeover switch and the third contact point are connected, the transmission signal is received from the first ultrasonic probe,
When the first changeover switch and the second contact point are connected, and the second changeover switch and the fourth contact point are connected, the reflected signal is received from the second ultrasonic probe.
The position control device according to claim 6 .
前記レシーバは、
前記切換えスイッチと前記第1接点とが接続される場合、前記第1超音波探触部から、前記反射信号を受信し、
前記切換えスイッチと前記第2接点とが接続される場合、前記第2超音波探触部から、前記透過信号を受信する、
ことを特徴とする請求項6に記載の位置制御装置。 A switch for switching connection between the receiver and a first contact connected to the first ultrasonic probe or a connection between the receiver and a second contact connected to the second ultrasonic probe; In addition,
The receiver is
When the changeover switch and the first contact point are connected, the reflected signal is received from the first ultrasonic probe unit,
When the changeover switch and the second contact are connected, the transmission signal is received from the second ultrasonic probe.
The position control device according to claim 6 .
前記パルサから第1超音波探触部へとパルス信号が送信され、前記被検体の上側表面から反射された反射信号の信号強度に基づいて、第1設定位置を決定する処理と、
前記パルサから第2超音波探触部へとパルス信号が送信され、前記被検体の下側表面から反射された反射信号の信号強度に基づいて、第2設定位置を決定する処理とを、行う
ことを特徴とする請求項6から請求項8のいずれか一項に記載の位置制御装置。 The processor is
A process of determining a first set position based on the signal intensity of the reflected signal transmitted from the pulser to the first ultrasonic probe and reflected from the upper surface of the subject;
A pulse signal is transmitted from the pulser to the second ultrasonic probe, and a process for determining a second set position is performed based on the signal intensity of the reflected signal reflected from the lower surface of the subject. The position control device according to any one of claims 6 to 8 , wherein
前記表示装置は、前記第1超音波探触部における第1駆動距離、及び前記第2超音波探触部における第2駆動距離を表示する、
ことを特徴とする請求項2から請求項9のいずれか一項に記載の位置制御装置。 A display device;
The display device displays a first driving distance in the first ultrasonic probe and a second driving distance in the second ultrasonic probe;
The position control device according to any one of claims 2 to 9 , wherein
ことを特徴とする請求項10に記載の位置制御装置。 The sum of the first driving distance and the second driving distance is equal to the distance from the upper surface to the lower surface of the subject.
The position control device according to claim 10 .
前記被検体の表面に対して垂直な方向を±Z方向、前記±Z方向に直交する方向を±X方向、前記±Z方向及び前記±X方向に直交する方向を±Y方向とする場合、
前記±Z方向において、前記第1超音波探触部の位置を決定するステップと、
前記±Z方向において、前記第2超音波探触部の位置を決定するステップを備える
ことを特徴とする位置制御方法。 A first ultrasonic probe that transmits ultrasonic waves to the subject, and a transmission signal that is disposed so as to face up or down across the first ultrasonic probe and the subject and transmitted through the subject comprising the step of determining the position of the second ultrasonic probe unit for receiving,
When the direction perpendicular to the surface of the subject is the ± Z direction, the direction orthogonal to the ± Z direction is the ± X direction, and the direction orthogonal to the ± Z direction and the ± X direction is the ± Y direction,
Determining a position of the first ultrasonic probe in the ± Z directions;
A position control method comprising a step of determining a position of the second ultrasonic probe in the ± Z direction .
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