JPH0414308B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、球冠部として構成されるくぼみを被
検査対象物側の前面の中心部に備えている透光性
のレンズ体と、該レンズ体を保持し且つレンズ体
をその前面に至るまで光が入射しないように遮光
しているフレームとを有している超音波対物レン
ズと、フレーム内に配置されレンズ体に接続され
る圧電変換器を有している超音波信号送受信号装
置と、レンズ体の前面と被検査対象物との間の〓
間に入れられた液浸媒体とを有している超音波顕
微鏡に関するものである。

米国特許第4356392号公報から公知の光学結像
系は、結像系の像面と像が生じる第２の面との収
差を決定するための光電子方式の検出装置を備え
ている。この検出装置は、補助放射を生じせしめ
る放射源と、補助放射の放射経路内にある反射要
素とを有する。補助放射は、まず前記第２の面に
よつて反射せしめられ、次に反射要素によつて再
び第２の面に向けられる。第２の面にて２回反射
せしめられる補助放射の放射経路内にある２つの
検出器は、結像系と結合され、この場合両検出器
の出力信号の差は、間隔の収差を表わす量であ
る。この公知の装置は、結像系に連結される、２
つの付加的なレンズ系と反射要素とから成る伝送
部材を必要とし、しかも互いに相対運動可能な対
象物と超音波対物レンズとの間隔を検出するため
のものではなく、このような検出に適しているも
のでもない。

音波顕微鏡を使用する場合、対象物と対物レン
ズとの間隔（作動間隔）は約30μｍである。この
場合超音波対物レンズの正確且つ再現可能な焦点
合せは対象物載置台の位置を機械的に調整するこ
とによつて行なわれ、0.1μｍ以上の精度で調整可
能である（Leitz−mitt.Wiss.u.Techn.，第８巻、
Nr.3/4、Wetzlar、1982年５月、第65頁）。この
印刷物から公知の装置は、音波顕微鏡と光学顕微
鏡とから成る。音波顕微鏡と光学顕微鏡は共通の
担持体に取りつけられ、そして光学顕微鏡的に選
び出される、もしくは認定される対象物の細部が
極めて小さな偏差で音波顕微鏡による像のなかに
も見出されるように互いに調整されている。超音
波像を生成するための対象物表面への厳密な最終
的な焦点合せは、音波像のコントラストを監視す
ることによつて行なう。音波像は、音波の波長が
結合媒体である水のなかで変わると、鮮明位置領
域でλ／４以下、即ちほぼ0.1μｍないし0.2μｍ程
度変化する。超音波対物レンズがそのレンズ体の
前面によつて、ほぼ上記の作動間隔で、互いに直
角な２つの方向へ、対象物の表面全体にわたつて
走査運動するため、対象物との接触により超音波
レンズ及び／または対象物が汚れたり、損傷した
りなどして装置が機能しなくなることがある。

音波顕微鏡による検査は暗い室内で行なわれる
ことが多いので、上記の不具合は位置調整作業の
段階ですでに同程度起こりうることである。

本発明の課題は、冒頭で述べた種類の超音波顕
微鏡を次のように構成すること、即ち周囲照明に
関係なく被検査対象物と超音波対物レンズとの接
触を防止することができ、そのために面倒な予備
作業を必要とせず、既存の構成要素を十分に活用
して付加的な光学要素を接続する必要がなく、被
検査対象物の走査がラスター形である場合にも連
続的に且つ高感度に作動することができるように
構成することである。

本発明は、上記課題を解決するため、レンズ体
の前面が、フレームの縁と、くぼみを含み液浸媒
体のなかに完全に浸漬されている中心領域の縁と
の間に延在しているリングゾーンにおいて、非透
光性であることと、〓間の外縁から〓間を通つて
液浸媒体のなかに侵入し、被検査対象物で散乱し
た後レンズ体前面の前記中心領域を介してフレー
ム内へ達する光を受光するための受光装置がフレ
ームの内部に設けられていることと、受光装置の
出力信号に基づいて、超音波対物レンズと被検査
対象物との間の間隔が所定の最小間隔を下回つた
ことを検出する検出装置が設けられていることと
を特徴とするものである。

本発明によれば、レンズ体の前面が、フレーム
の縁と、くぼみを含む液浸媒体のなかに完全に浸
漬されている中心領域の縁との間に延在している
リングゾーンにおいて、非透光性であるので、超
音波対物レンズが被検査対象物の表面に接近する
と、周囲の自然光または光源からの光は、レンズ
体の前面と被検査対象物の間にある液浸媒体とレ
ンズ体のくぼみとを介してレンズ体の内部に侵入
し、受光装置に達する。従つて、超音波対物レン
ズと被検査対象物との間隔がどんなに小さくとも
極めて感度のよい間隔検出を行なうことができ
る。この場合、液浸媒体は光の損失を最小にする
用をも成す。

また、受光装置の出力信号に基づいて超音波対
物レンズと被検査対象物との間の間隔が所定の最
小間隔を下回つたことを検出する検出装置が設け
られているので、超音波対物レンズと被検査対象
物との間の間隔が所定の最小間隔を下回つたとき
には、警告、超音波対物レンズの位置調整、停止
などの処置をとることができ、いかなる場合も被
検査対象物と超音波対物レンズとの接触を防止す
ることができる。

なお、受光装置の低周波信号による高周波部品
または圧電変換器への影響は、公知の簡単な回路
技術的手段によつて解消できる。

本発明の有利な構成によれば、光源が、超音波
対物レンズと受光装置の外側に、レンズ体の対象
物に対向する側に配置され、光を伝送するために
光伝送体が設けられている。この場合光源とし
て、交流またはパルス化された直流によつて稼動
される発光ダイオードを使用するのが合目的であ
る。このように室内照明に依存しない作業が可能
なばかりでなく、発光ダイオードや可視領域で作
動する受光装置を使用して、暗い室内での検査で
も対象物を照明することができる。

さらに、光源と受光装置をレンズ体の内部に設
けるような構成も有利である。この特にスペース
節約的な実施例では、光伝送体は必要ない。

さらに、レンズ体のフレームを光伝送するよう
に形成し、光源と受光装置を、レンズ体の対象物
とは逆の側に圧電変換器の近くに配置することも
可能である。

圧電変換器によつてレンズ体の背面で受容され
る対象物信号と、増幅装置を介して伝送される高
周波信号とは、圧電変換器の近くに配置される受
光装置の低周波出力とともに同軸線を介して電気
回路に送られる。この電気回路は、大体に於てコ
ンデンサとインダクタンスとから形成される周波
数分離部から構成される。この場合コンデンサ
は、高周波だけを伝送するように選定されてい
る。一方インダクタンスは、高周波遮断部として
作用するが、該インダクタンスによつて作動電圧
を与えられる受光装置の低周波に対して小さな抵
抗を有している。

次に、図面に図示した２つの実施例に関し本発
明をより詳細に説明する。

第１図の実施例には、フレーム１１内に固定さ
れているレンズ体１２からほぼ構成されている超
音波対物レンズ１０が図示されている。レンズ体
１２の平らな上面には圧電変換器１３が配置され
ている。レンズ体１２の対象物１４側の下面は、
その中心部に、球冠部として構成されたくぼみ１
６を備えている。フレーム１１の縁と、くぼみ１
６を含み液浸媒体１７のなかに完全に浸漬されて
いる中心領域の縁との間には、図の例では円錐状
に延びる非透光性のリングゾーン１５が延在して
いる。本来の超音波レンズは、くぼみ１６と、対
象物１４とレンズ体１２の前面との間にある液浸
媒体１７とから構成される。即ち、光は液浸媒体
１７とくぼみ１６とを介してレンズ体１２のなか
に侵入する。対象物１４を照明するために、超音
波対物レンズ１０の横に光伝送体１９を備える光
源１８が配置されている。この場合光源として
は、交流もしくはパルス化された直流によつて稼
動される発光ダイオードが使用され、それによつ
て照明装置は室内照明に依存せずに作動する。対
象物１４と液浸媒体１７からくる光は、レンズ前
面と対象物の表面との間の中間空間から生じる隙
間２０を経てレンズ体１２のなかへ達し、レンズ
体１２から、該レンズ体１２の対象物１４とは逆
の側の圧電変換器１３の横に配置されている受光
装置２１へ達する。この場合液浸媒体である水
は、光をレンズ体１２へ誘導するための付加的な
媒体として用いられるばかりでなく、光の損失を
も阻止する。

第２図の実施例と第１図の実施例との違いは、
光源１８と受光装置２１とがレンズ体１２の内部
に配設されていることである。さらにレンズ体１
２が２つの孔２２，２２′を有し、これらの孔の
下端がそれぞれ１つのレンズ２３，２３′によつ
て形成されていることも違つている。この場合非
透光性のリングゾーン１５は、くぼみ部１６に直
接接続されている。光源１８から放たれる光は、
円形の光流出口２４を通つて対象物１４に達し、
対象物１４によつて反射された、もしくは対象物
１４によつて散乱した光は、光流入口２５を経て
受光装置２１へ達する。

第３図の構成図は、第１図に図示した実施例の
ための電気回路を示す。レンズ体１２のフレーム
１１の内側には、レンズ体１２の対象物１４に対
向する側に圧電変換器１３と受光装置２１が配置
されている。対象物１４から隙間２０を通つてく
る光は受光装置２１に達し、該受光装置２１は、
その出力側にて低周波信号をインダクタンス２６
を介して同軸線２７に供給する。他方同軸線２７
は、圧電変換器１３によつて受容され整合回路網
２８と該整合回路網２８の後に接続されるコンデ
ンサ２９とを介して送られる高周波信号を誘導す
る。高周波信号は、他のコンデンサ２９′を介し
て高周波送受信装置３０に供給され、一方低周波
信号は、第２のインダクタンス２６′を介して受
光装置２１の稼動電圧を継送する。次に、稼動抵
抗３１に間隔検出のための信号電圧が生じ、該信
号電圧は、コンデンサ２９″を介して低周波増幅
器３２に供給される。この回路では、すでに述べ
たように、コンデンサ２９，２９′とインダクタ
ンス２６，２６′は周波数分離部を形成し、この
場合コンデンサ２９，２９′は、該コンデンサ２
９，２９′が高周波のみを伝達し、一方インダク
タンス２６，２６′が逆に高周波遮断部として作
用し、しかし低周波に対して小さな抵抗を有して
いるように接続されている。稼動抵抗３１に印加
された信号電圧は公知の比較回路を用いて参照信
号と比較され、参照信号を下回つている場合に
は、即ち対象物１４と超音波対物レンズ１０との
間隔が所定の最小間隔を下回つている場合には、
警告、超音波対物レンズの位置調整、停止等の処
置が講じられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の第１の実施例の断
面図、第２図は第２の実施例の断面図、第３図は
第１図の実施例による間隔検出のための構成図で
ある。 １０……超音波対物レンズ、１１……フレー
ム、１２……レンズ体、１３……圧電変換器、１
４……対象物、１５……リングゾーン、１７……
液浸媒体、１８……光源、１９……光伝送体、２
１……受光装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 球冠部として構成されるくぼみ１６を被検査
   対象物１４側の前面の中心部に備えている透光性
   のレンズ体１２と、該レンズ体１２を保持し且つ
   レンズ体１２をその前面に至るまで光が入射しな
   いように遮光しているフレーム１１とを有してい
   る超音波対物レンズ１０と、フレーム１１内に配
   置されレンズ体１２に接続される圧電変換器１３
   を有している超音波信号送受信装置３０と、レン
   ズ体１２の前面と被検査対象物１４との間の〓間
   ２０に入れられた液浸媒体１７とを有している超
   音波顕微鏡において、 レンズ体１２の前面が、フレーム１１の縁と、
   くぼみ１６を含み液浸媒体１７のなかに完全に浸
   漬されている中心領域の縁との間に延在している
   リングゾーン１５において、非透光性であること
   と、〓間２０の外縁から〓間２０を通つて液浸媒
   体１７のなかに侵入し、被検査対象物１４で散乱
   した後レンズ体１２前面の前記中心領域を介して
   フレーム１１内へ達する光を受光するための受光
   装置２１がフレーム１１の内部に設けられている
   ことと、 受光装置２１の出力信号に基づいて超音波対物
   レンズ１０と被検査対象物１４との間の間隔が所
   定の最小間隔を下回つたことを検出する検出装置
   ２６−３２が設けられていることと、 を特徴とする超音波顕微鏡。 ２ 受光装置２１が、レンズ体１２の前記前面と
   は逆の側に配置され、一定波長の光を発する光源
   １８が、超音波対物レンズ１０の外側に配置さ
   れ、〓間２０へ光伝送するための光伝送体１９を
   有していることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項に記載の超音波顕微鏡。 ３ 光源１８と受光装置２１とがレンズ体１２の
   内部に配置されていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１項に記載の超音波顕微鏡。