JPH0252218B2 - - Google Patents
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- JPH0252218B2 JPH0252218B2 JP56067581A JP6758181A JPH0252218B2 JP H0252218 B2 JPH0252218 B2 JP H0252218B2 JP 56067581 A JP56067581 A JP 56067581A JP 6758181 A JP6758181 A JP 6758181A JP H0252218 B2 JPH0252218 B2 JP H0252218B2
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- JP
- Japan
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- acoustic lens
- distance
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02854—Length, thickness
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波顕微鏡において、音響レンズと
試料間の焦点調節方法に関する。
試料間の焦点調節方法に関する。
従来光学顕微鏡での観察においては、まず試料
とレンズを接近させておいて、その状態から試料
とレンズ間の距離を大きくしながら焦点を合わせ
るのに対し、超音波顕微鏡の観察では、音響レン
ズの焦点距離が微小すぎて光学顕微鏡のように目
視で試料とレンズを焦点距離よりも接近させるこ
とは不可能であるため、試料と音響レンズの距離
を小さくして行きながら出力波形を見て焦点を合
わせている。第１図は、超音波顕微鏡観察状態に
おける音響レンズ１と試料２の配置を示してい
る。第１図ａは試料表面に音響レンズの焦点が合
つている状態、つまり音響レンズ１と試料２が焦
点距離ｆの間隔をもつて配置されている場合を示
し、第１図ｂは音響レンズ１と試料２の間隔をｆ
より小さくした場合を示している。前述のよう
に、光学顕微鏡の場合は距離を大きくしながら焦
点合わせを行うのでレンズと試料が接触し、レン
ズあるいは試料が破損することはほとんどない
が、超音波顕微鏡の場合は微妙に変化する出力波
形を観察しながら音響レンズ１と試料２の間隔を
調節していくので誤つて音響レンズ１と試料２の
間隔を小さくしすぎて音響レンズ１の先端３を試
料２に接続させてしまい、試料あるいは音響レン
ズを破損してしまうことがある。
とレンズを接近させておいて、その状態から試料
とレンズ間の距離を大きくしながら焦点を合わせ
るのに対し、超音波顕微鏡の観察では、音響レン
ズの焦点距離が微小すぎて光学顕微鏡のように目
視で試料とレンズを焦点距離よりも接近させるこ
とは不可能であるため、試料と音響レンズの距離
を小さくして行きながら出力波形を見て焦点を合
わせている。第１図は、超音波顕微鏡観察状態に
おける音響レンズ１と試料２の配置を示してい
る。第１図ａは試料表面に音響レンズの焦点が合
つている状態、つまり音響レンズ１と試料２が焦
点距離ｆの間隔をもつて配置されている場合を示
し、第１図ｂは音響レンズ１と試料２の間隔をｆ
より小さくした場合を示している。前述のよう
に、光学顕微鏡の場合は距離を大きくしながら焦
点合わせを行うのでレンズと試料が接触し、レン
ズあるいは試料が破損することはほとんどない
が、超音波顕微鏡の場合は微妙に変化する出力波
形を観察しながら音響レンズ１と試料２の間隔を
調節していくので誤つて音響レンズ１と試料２の
間隔を小さくしすぎて音響レンズ１の先端３を試
料２に接続させてしまい、試料あるいは音響レン
ズを破損してしまうことがある。
本発明の目的は、超音波顕微鏡において音響レ
ンズと試料間の焦点調節を安全かつ確実に行える
焦点調節方法を提供するものである。
ンズと試料間の焦点調節を安全かつ確実に行える
焦点調節方法を提供するものである。
本発明は、高周波パルス電流の印加により電気
音響変換素子で発生した超音波を音響レンズによ
り集束して試料に照射し、その反射波を上記音響
レンズを介して上記電気音響変換素子で反射信号
として検出し、上記音響レンズと上記試料が接触
した場合の上記電気音響変換素子と上記試料間の
超音波の往復時間に相当する時間から決定される
接触が予測される時間領域を定める時間ゲート内
で上記反射信号が検出されるまで上記音響レンズ
と上記試料間の距離を近づけていき、上記時間ゲ
ート内に上記反射信号が検出された時の上記音響
レンズと上記試料の位置から上記音響レンズと上
記試料間の距離を離しながら、上記音響レンズと
上記試料間の焦点調節をするようにしたことを特
徴とするものである。
音響変換素子で発生した超音波を音響レンズによ
り集束して試料に照射し、その反射波を上記音響
レンズを介して上記電気音響変換素子で反射信号
として検出し、上記音響レンズと上記試料が接触
した場合の上記電気音響変換素子と上記試料間の
超音波の往復時間に相当する時間から決定される
接触が予測される時間領域を定める時間ゲート内
で上記反射信号が検出されるまで上記音響レンズ
と上記試料間の距離を近づけていき、上記時間ゲ
ート内に上記反射信号が検出された時の上記音響
レンズと上記試料の位置から上記音響レンズと上
記試料間の距離を離しながら、上記音響レンズと
上記試料間の焦点調節をするようにしたことを特
徴とするものである。
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。
明する。
第２図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。マスターパルス発生器４の制御により動作
タイミングが設定された高周波パルス発生器５か
ら発生される高周波パルス電流を、サーキユレー
タ６を経由してトランスデユーサー７へ供給す
る。この高周波パルス電流は、トランスデユーサ
ー７において超音波へ変換され音響レンズ８へ入
射する。音響レンズ８と試料１０の間には、超音
波が空気中を通過するときの減衰を防止するため
音響伝搬媒体として液体９を充填し、超音波の伝
搬路を構成している。音響レンズ８は、入射した
超音波を集束し超音波の微小スポツトを試料１０
上に形成する作用と、試料１０上の微小スポツト
から反射された超音波を集音する作用を行なう。
音響レンズ８により集音された超音波は、再びト
ランスデユーサー７に入射して電気信号に変換さ
れた後、サーキユレータ６を経由して分配器１１
へ供給する。分配器１１に入力した検出信号は２
つに分けられ、一方は画像処理系１２へ、他方は
警告機構１８中の増幅器１３へそれぞれ供給され
る。画像信号処理系１２においては、前記検出信
号をマスターパルス発生器４の制御により種々の
画像処理した後、CRT等（図示せず）の表示装
置上に観察用の画像を表示する。警告機構１８に
おいては、増幅器１３で増幅した検出信号中の必
要な部分を、マスターパルス発生器４の制御の下
でゲート器１４より取り出し、検波器１５、比較
器１６、警告器１７に順次供給して、試料と音響
レンズが接触しそうな場合警告を発する構成とな
つている。なお、この警告機構１８中各装置の動
作については、後ほど詳細に説明する。
ある。マスターパルス発生器４の制御により動作
タイミングが設定された高周波パルス発生器５か
ら発生される高周波パルス電流を、サーキユレー
タ６を経由してトランスデユーサー７へ供給す
る。この高周波パルス電流は、トランスデユーサ
ー７において超音波へ変換され音響レンズ８へ入
射する。音響レンズ８と試料１０の間には、超音
波が空気中を通過するときの減衰を防止するため
音響伝搬媒体として液体９を充填し、超音波の伝
搬路を構成している。音響レンズ８は、入射した
超音波を集束し超音波の微小スポツトを試料１０
上に形成する作用と、試料１０上の微小スポツト
から反射された超音波を集音する作用を行なう。
音響レンズ８により集音された超音波は、再びト
ランスデユーサー７に入射して電気信号に変換さ
れた後、サーキユレータ６を経由して分配器１１
へ供給する。分配器１１に入力した検出信号は２
つに分けられ、一方は画像処理系１２へ、他方は
警告機構１８中の増幅器１３へそれぞれ供給され
る。画像信号処理系１２においては、前記検出信
号をマスターパルス発生器４の制御により種々の
画像処理した後、CRT等（図示せず）の表示装
置上に観察用の画像を表示する。警告機構１８に
おいては、増幅器１３で増幅した検出信号中の必
要な部分を、マスターパルス発生器４の制御の下
でゲート器１４より取り出し、検波器１５、比較
器１６、警告器１７に順次供給して、試料と音響
レンズが接触しそうな場合警告を発する構成とな
つている。なお、この警告機構１８中各装置の動
作については、後ほど詳細に説明する。
第３図は上述した本発明の一実施例における検
出信号と、マスターパルス発生器４から設定され
る高周波パルス発生器５と、画像処理信号系１２
内のゲート部と、ゲート器１４のタイムダイアグ
ラムを示す線図である。第３図中、高周波パルス
発生器５より発生されるパルスと第２図における
トランスデユーサー７に供給される入力パルスを
ａとすると、最初の検出信号は音響レンズ８と液
体９の境界からの反射波ｂであり、次に試料面か
らの反射波ｄが検出される。音響レンズ８と試料
１０の距離を１、液中での音速をｖとすれば、試
料１０からの反射波による検出信号は、td＝tb＋
21／ｖの時刻に現われる。距離１を変化させると
検出信号の大きさと検出される時刻が変化し、距
離１が音響レンズ８の焦点距離ｆに等しいとき検
出信号は最大となり、ｆよりも小さい場合あるい
は大きい場合には検出信号は小さくなる。また、
距離１を小さくして行くと検出される時刻は図中
ｃに示すように最初の検出信号ｂに近づいて行
き、逆に、距離１を大きくして行くとｅに示すよ
うにｂから遠ざかる。画像信号を得るために必要
な検出信号は試料１０からの反射による検出信号
であり、従つて画像信号処理系１２では第３図の
タイムダイアグラムに示すようにtgからthに至る
適切な時間領域を設定して、その領域内での検出
信号を抽出して画像を表示している。本発明にお
いては音響レンズ８と試料１０の接触を防止する
ために、上述の試料１０からの反射波による検出
信号を利用するが、上述したように音響レンズ８
と試料１０が近づくと、試料１０からの検出波は
音響レンズ８と液体９の境界からの検出信号ｂに
近づいて行く。そこで、検出信号ｂの近傍に第３
図に示すようにtfからtgに至る時間領域を設け、
例えば図中ｃに示すようにこの時間領域内に検出
信号が入り込んだら、音響レンズ８と試料１０が
接近し過ぎているとして警告を発する。
出信号と、マスターパルス発生器４から設定され
る高周波パルス発生器５と、画像処理信号系１２
内のゲート部と、ゲート器１４のタイムダイアグ
ラムを示す線図である。第３図中、高周波パルス
発生器５より発生されるパルスと第２図における
トランスデユーサー７に供給される入力パルスを
ａとすると、最初の検出信号は音響レンズ８と液
体９の境界からの反射波ｂであり、次に試料面か
らの反射波ｄが検出される。音響レンズ８と試料
１０の距離を１、液中での音速をｖとすれば、試
料１０からの反射波による検出信号は、td＝tb＋
21／ｖの時刻に現われる。距離１を変化させると
検出信号の大きさと検出される時刻が変化し、距
離１が音響レンズ８の焦点距離ｆに等しいとき検
出信号は最大となり、ｆよりも小さい場合あるい
は大きい場合には検出信号は小さくなる。また、
距離１を小さくして行くと検出される時刻は図中
ｃに示すように最初の検出信号ｂに近づいて行
き、逆に、距離１を大きくして行くとｅに示すよ
うにｂから遠ざかる。画像信号を得るために必要
な検出信号は試料１０からの反射による検出信号
であり、従つて画像信号処理系１２では第３図の
タイムダイアグラムに示すようにtgからthに至る
適切な時間領域を設定して、その領域内での検出
信号を抽出して画像を表示している。本発明にお
いては音響レンズ８と試料１０の接触を防止する
ために、上述の試料１０からの反射波による検出
信号を利用するが、上述したように音響レンズ８
と試料１０が近づくと、試料１０からの検出波は
音響レンズ８と液体９の境界からの検出信号ｂに
近づいて行く。そこで、検出信号ｂの近傍に第３
図に示すようにtfからtgに至る時間領域を設け、
例えば図中ｃに示すようにこの時間領域内に検出
信号が入り込んだら、音響レンズ８と試料１０が
接近し過ぎているとして警告を発する。
次に、警告機構１８の動作を説明すると以下の
様である。音響レンズ８と試料１０が非常に近づ
いた状態では、試料１０からの検出信号は非常に
微弱であるので増幅器１３で十分に増幅してお
き、次に、必要な時間領域からの信号を取り出す
ためゲート器１４を設ける。この必要な時間領域
は、音響レンズ８と液体９の境界からの検出信号
ｂを検出し終わるtb′（＝tb＋ta）から、画像信号
としての検出信号を取り出すための時間領域が始
まるtgまでの間（tb′＜ｔ＜tg）のどこか、つま
り第３図においてはtfからtgまでの領域に設定さ
れる。このとき、tfは信号ｂを取り込まないよう
にtb′に対して十分遅らすことが必要である。ま
た、この領域内（tf＜ｔ＜tg）に試料１０からの
検出信号があるかどうかを判定するため、検波器
１５と比較器１６を設け、試料１０からの検出信
号があつた場合に警告器１７がそれを知らせ、音
響レンズ８と試料１０の接触を防止できる。
様である。音響レンズ８と試料１０が非常に近づ
いた状態では、試料１０からの検出信号は非常に
微弱であるので増幅器１３で十分に増幅してお
き、次に、必要な時間領域からの信号を取り出す
ためゲート器１４を設ける。この必要な時間領域
は、音響レンズ８と液体９の境界からの検出信号
ｂを検出し終わるtb′（＝tb＋ta）から、画像信号
としての検出信号を取り出すための時間領域が始
まるtgまでの間（tb′＜ｔ＜tg）のどこか、つま
り第３図においてはtfからtgまでの領域に設定さ
れる。このとき、tfは信号ｂを取り込まないよう
にtb′に対して十分遅らすことが必要である。ま
た、この領域内（tf＜ｔ＜tg）に試料１０からの
検出信号があるかどうかを判定するため、検波器
１５と比較器１６を設け、試料１０からの検出信
号があつた場合に警告器１７がそれを知らせ、音
響レンズ８と試料１０の接触を防止できる。
次に以上で説明してきた警告機構を利用してな
される焦点調節動作を説明する。
される焦点調節動作を説明する。
焦点調節動作の第一のステツプは、試料１０と
音響レンズ８を接近させる動作である。試料１０
と音響レンズ８との距離の調節機構の構造は超音
波顕微鏡の分野において公知であり、具体的な説
明は省略する。第二のステツプは、警告機構１８
による試料１０と音響レンズ８との近接状態の検
知である。第一ステツプにより試料１０と音響レ
ンズ８が接近してくるので、第３図で説明したよ
うに試料面からの反射信号はｄからｃの方向に移
動していき、ゲート器１４に設定されるタイムゲ
ート信号の時間領域内へと入り込むことになる。
その時、試料面からの反射信号はゲート器１４を
通り抜けて検波器１５、比較器１６に加えられ警
告器１７を動作させるので、音響レンズ８と試料
１０が近接状態にあることを知ることが可能とな
る。この近接状態とは焦点距離ｆよりも接近した
状態になつている。
音響レンズ８を接近させる動作である。試料１０
と音響レンズ８との距離の調節機構の構造は超音
波顕微鏡の分野において公知であり、具体的な説
明は省略する。第二のステツプは、警告機構１８
による試料１０と音響レンズ８との近接状態の検
知である。第一ステツプにより試料１０と音響レ
ンズ８が接近してくるので、第３図で説明したよ
うに試料面からの反射信号はｄからｃの方向に移
動していき、ゲート器１４に設定されるタイムゲ
ート信号の時間領域内へと入り込むことになる。
その時、試料面からの反射信号はゲート器１４を
通り抜けて検波器１５、比較器１６に加えられ警
告器１７を動作させるので、音響レンズ８と試料
１０が近接状態にあることを知ることが可能とな
る。この近接状態とは焦点距離ｆよりも接近した
状態になつている。
第三のステツプは、音響レンズ８と試料１０と
を一旦近づけた状態から音響レンズ８と試料１０
との距離を逆に大きくして行き、この時に画像信
号処理系１２の出力波形を見て焦点を合わせる動
作である。以上の焦点調節方法を行うことにより
良好な焦点合わせを行うことができる。
を一旦近づけた状態から音響レンズ８と試料１０
との距離を逆に大きくして行き、この時に画像信
号処理系１２の出力波形を見て焦点を合わせる動
作である。以上の焦点調節方法を行うことにより
良好な焦点合わせを行うことができる。
以上実施例で示したように超音波顕微鏡の観察
において、従来方法によれば焦点を合わせると
き、ともすれば音響レンズと試料を接触させ破損
させてしまうような場合があつたのに対し、比較
を用いれば、最初に試料と音響レンズを警告が出
るまで接近させて、その状態から試料と音響レン
ズ間を離しながら焦点を合わせることが可能なの
で、接触による試料および音響レンズの破損を防
ぐことができて安全かつ確実な焦点調節が行える
という効果が得られる。
において、従来方法によれば焦点を合わせると
き、ともすれば音響レンズと試料を接触させ破損
させてしまうような場合があつたのに対し、比較
を用いれば、最初に試料と音響レンズを警告が出
るまで接近させて、その状態から試料と音響レン
ズ間を離しながら焦点を合わせることが可能なの
で、接触による試料および音響レンズの破損を防
ぐことができて安全かつ確実な焦点調節が行える
という効果が得られる。
第１図は超音波顕微鏡観察状態における音響レ
ンズと試料の配置を示す図、第２図は本発明の一
実施例を示すブロツク図、第３図は本発明の一実
施例における各信号のタイムダイアグラムを示す
線図である。 １…音響レンズ、２…試料、４…マスターパル
ス発生器、５…高周波パルス発生器、６…サーキ
ユレータ、７…トランスジユーサー、８…音響レ
ンズ、９…液体、１０…試料、１１…分配器、１
２…画像処理系、１３…増幅器、１４…ゲート
器、１５…検波器、１６…比較器、１７…警告
器、１８…警告機構。
ンズと試料の配置を示す図、第２図は本発明の一
実施例を示すブロツク図、第３図は本発明の一実
施例における各信号のタイムダイアグラムを示す
線図である。 １…音響レンズ、２…試料、４…マスターパル
ス発生器、５…高周波パルス発生器、６…サーキ
ユレータ、７…トランスジユーサー、８…音響レ
ンズ、９…液体、１０…試料、１１…分配器、１
２…画像処理系、１３…増幅器、１４…ゲート
器、１５…検波器、１６…比較器、１７…警告
器、１８…警告機構。
Claims (1)
- １ 高周波パルス電流の印加により電気音響変換
素子で発生した超音波を音響レンズにより集束し
て試料に照射し、その反射波を上記音響レンズを
介して上記電気音響変換素子で反射信号として検
出し、上記音響レンズと上記試料が接触した場合
の上記電気音響変換素子と上記試料間の超音波の
往復時間に相当する時間から決定される接触が予
測される時間領域を定める時間ゲート内で上記反
射信号が検出されるまで上記音響レンズと上記試
料間の距離を近づけていき、上記時間ゲート内に
上記反射信号が検出された時の上記音響レンズと
上記試料の位置から上記音響レンズと上記試料間
の距離を離しながら、上記音響レンズと上記試料
間の焦点調節をするようにしたことを特徴とする
超音波顕微鏡の焦点調節方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56067581A JPS57182644A (en) | 1981-05-07 | 1981-05-07 | Contact preventive alarm device of acoustic lens and sample |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56067581A JPS57182644A (en) | 1981-05-07 | 1981-05-07 | Contact preventive alarm device of acoustic lens and sample |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57182644A JPS57182644A (en) | 1982-11-10 |
| JPH0252218B2 true JPH0252218B2 (ja) | 1990-11-09 |
Family
ID=13349028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56067581A Granted JPS57182644A (en) | 1981-05-07 | 1981-05-07 | Contact preventive alarm device of acoustic lens and sample |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57182644A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59191661U (ja) * | 1983-06-07 | 1984-12-19 | オリンパス光学工業株式会社 | 超音波顕微鏡の合焦警告装置 |
-
1981
- 1981-05-07 JP JP56067581A patent/JPS57182644A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57182644A (en) | 1982-11-10 |
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