JPH041498Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は、超音波顕微鏡における交換容易な着
脱式の音響レンズユニツトに関し、特に音響レン
ズの交換に伴なう作動周波数、レンズ寸法、開口
角等、使用上必要な情報を、超音波顕微鏡で自動
的に読み取り得る形態で内蔵させた音響レンズユ
ニツトに関するものである。 第１図は、従来の超音波顕微鏡の試料保持装置
と音響レンズ走査装置の一般的な構成を示したも
のである。圧電トランスジユーサ１はPZT等の
超音波圧電振動子で構成されており、サフアイア
（Al₃O₃）等により形成された音響レンズ２の上
部に設けられている。圧電トランスジユーサ１か
らの超音波は音響レンズ２で集束して下方の試料
３に放射するように構成してある。音響レンズ２
の先端凹状球面と試料３の間には超音波伝達媒質
４、通常は水（H₂Ｏ）を介在させてある。試料
３は試料保持台５の上に載置され、試料保持台５
はゴニオ・メーター６上に保持されている。それ
ら試料保持台５およびゴニオ・メーター６は、第
１図の紙面に垂直なＹ軸方向に移動させるための
ステージ７上に載置されている。一方、Ｙ軸方向
と直交するＸ軸方向に走査するために、加振器８
を設け、この加振器８によつてＸ軸方向に往復駆
動するアーム９により、音響レンズ２をＸ軸方向
に加振する。音響レンズ２は音響レンズホルダ１
０により保持され、この音響レンズホルダ１０を
アーム９の先端にねじ１１により固着している。 一方、圧電トランスジユーサ１の入出力信号
は、同軸ケーブル１２によつて図示省略の超音波
顕微鏡本体の信号処理部に導かれている。第２図
はその信号処理部の代表的な構成例を示すブロツ
ク線図である。 第１図において、超音波顕微鏡のスイツチを投
入して加振器８を動作させると、圧電トランスジ
ユーサ１を含めて音響レンズ２は、Ｘ軸方向に数
十Hzで振動する。一方、ステージ７は、第２図に
示した制御回路１７からの信号により駆動制御さ
れるステージ移動装置１３によつてＹ軸方向にゆ
つくり移動する。なお、試料３は、前記ステージ
７上に設けたゴニオ・メーター６により、音響レ
ンズ２の超音波放射軸に対して垂直方向に相対移
動するよう、調整した試料保持台５上に載置して
ある。従つて試料３は、ステージ７の移動ととも
にＹ軸方向に移動することになる。 第２図の高周波パルス発生器１４によつて発生
したバースト状の高周波信号は、サーキユレータ
１５を介して圧電トランスジユーサ１に加わり、
超音波に変換される。この超音波は音響レンズ２
内を伝播して球面波に変換され、超音波伝達媒体
４を伝播して試料３に入射する。すなわち、音響
レンズ２は、加振器８によりＸ軸方向に高速加振
され、試料３はＹ軸方向に低速移動しているの
で、その試料３は、超音波ブームによつてＸ−Ｙ
方向に二次元走査されることになる。 試料３によつて反射した超音波（以下、「反射
波」という。）は、再び音響レンズ２に入射して
圧電トランスジユーサ１により電気信号に変換さ
れ、サーキユレータ１５を介してゲート回路１６
に導かれる。高周波パルス発生器１４は、制御回
路１７からの制御パルス信号によつてその制御パ
ルス信号に同期したバースト状高周波パルス信号
が発生するようになつている。従つて反射波は、
バースト状の高周波パルス信号列の形で受信され
る。この受信信号中の所望の正しい反射波信号の
みと取り出すため、反射波の受信信号は、ゲート
回路１６に導かれて所望の正しい反射波信号のタ
イミングを有する制御装置１７からのゲート信号
によりゲートして取り出す。 このようにしてゲート回路１６により得られた
試料３からの正しい反射波信号は、高周波増幅器
１８を介して混合回路１９に導かれ、局部発振回
路２０からの局部発振周波数信号と混合されて中
間周波数信号に変換され、中間周波数増幅器２１
を経て検波回路２２により検波された後、雑音成
分等不要信号を除くためブランキング回路２３に
よつて、制御回路１７からのゲート信号により試
料３で反射した正しい反射波に相当する検波信号
のみが取り出される。この検波信号をピーク検波
回路２４に導いてピーク検波して順次スキヤンコ
ンバータ２５に導く。一方加振器８からの加振周
期に対応したＸ軸方向に関する同期情報信号、お
よびステージ移動装置１３からのＹ軸方向に関す
る同期情報信号のそれぞれによつて同期制御され
るＸ偏向信号発生回路２６ならびにＹ偏向信号発
生回路２７から得た各偏向信号を、前記スキヤン
コンバータ２５に導き、前記ピーク検波回路２４
から得た検波出力信号を輝度情報とするテレビジ
ヨン信号に変換し、これをテレビジヨン画像モニ
タ２８上に画像表示している。 以上のような構成および動作を行なう従来の超
音波顕微鏡において、超音波の周波数を変えて試
料の観察を行なう時は、音響レンズを交換しなけ
ればならず、その都度いちいち音響レンズの取り
付けねじを着脱しなくてはならない煩わしさがあ
り、その取り付けねじの着脱が容易でない装置で
は、超音波周波数を変更して観察することができ
ない難点があつた。また、音響レンズは、外見上
からはその周波数を簡単に区別し得ないので、か
りに音響レンズを交換することができたとして
も、音響レンズをアームに取り付けて超音波顕微
鏡を作動させてみて、初めて音響レンズの周波数
がわかるのが現状である。また、周波数の異なる
音響レンズの交換に伴ない、整合器や高周波ユニ
ツト等を交換せねばならないが、しよする音響レ
ンズの周波数、焦点距離等、装着された音響レン
ズ固有の使用上の情報が超音波顕微鏡本体に伝達
されないので、超音波顕微鏡の使用者が、整合器
や高周波ユニツトの交換に気付かない場合があ
り、気付いたとしてもいちいち手操作により交換
しなければならない煩わしさがある等の難点があ
つた。 本考案の目的は、上述の如き従来の超音波顕微
鏡における不都合を解消するため、音響レンズの
交換を容易にし、かつ音響レンズの交換に伴なう
使用音響レンズ自体の使用上の情報を、超音波顕
微鏡本体に伝達し得る音響レンズユニツトを提供
せんとするものである。 本考案の超音波顕微鏡音響レンズユニツトは、
圧電トランスジユーサを取付けた音響レンズを内
部に保持すると共に圧電トランスジユーサの入出
力信号用接点および音響レンズに関する情報を電
気的に読み出し可能な形態で設定した情報表示手
段を設置したベース部を有する音響レンズホルダ
と、超音波顕微鏡本体の加振器に固設され、前記
音響レンズホルダのベース部に係合して前記音響
レンズを所定位置に着脱可能に保持し得るように
構成され、かつ前記ベース部の入出力信号用接点
および情報表示手段を、前記係合によつて前記本
体側に電気的に結合するように構成した音響レン
ズコネクタとから成ることを特徴とするものであ
る。 以下、本考案を図面に基づいて詳細に説明す
る。 第３図は、本考案の音響レンズユニツトの構成
の一例を示す断面図である。圧電トランスジユー
サ１を取り付けてなる音響レンズ２を音響レンズ
ホルダ３１内に収容し、このホルダの上部にはベ
ース部３２を一体に形成している。音響レンズホ
ルダ３１の外周面の対称位置には、支持ピン３
３，３４を径方向に設けられてある。 前記ベース部３２は、圧電トランスジユーサ１
を覆つた円筒形を有し、同軸接続接点３５および
これを中心とする円周状に配置して植設した多数
の接触ピン３６を有している。その接触ピン３６
の一つはアースピンであり、残余のものは、電気
的に読み取り可能な形態で、音響レンズホルダ３
１に収容した音響レンズ２に関する情報を表示す
るように構成した情報表示手段に相当する。な
お、３７は、同軸接続端子３５と圧電トランスジ
ユーサ１を結ぶ同軸線である。 第４図は、音響レンズホルダおよびベース部の
外観を示す斜視図である。 本考案は、上述の如く音響レンズ２を支持する
音響レンズホルダ３１のベース部３２と着脱可能
に係合し得るように構成された音響レンズコネク
タを加振器８にアームを介して連結するようにし
ている。音響レンズコネクタの一例の構成を第５
図に斜視外観図で示す。この実施例においては、
図示しない超音波顕微鏡本体の加振器により加振
されるアーム３８に固設された音響レンズコネク
タ３９を示している。すなわち、音響レンズコネ
クタ３９は接触子を形成した基板４０と、音響レ
ンズホルダ固定筒４１と、固定環４２とからなつ
ている。基板４０には、第４図に示すように音響
レンズホルダ３１のベース部３２に設けられてい
る同軸接続端子３５および接触ピン３６のそれぞ
れに係合するように同軸接触端子４３および、そ
れを中心とする円周状に配列した接触子４４が設
けられている。また、音響レンズホルダ固定筒４
１は、矢印ＡおよびＢの方向に、自在に回動およ
び移動し得るように形成され、かつ前記音響レン
ズホルダ３１の支持ピン３２，３３に対応する位
置に形成された支持ピン案内溝４５，４６を有し
ている。なお、固定環４２は、音響レンズコネク
タ３９をアーム３８に着脱するために、当該音響
レンズコネクタ３９の外周面に螺合しており、矢
印Ｃ方向に回動して締付けることによつて音響レ
ンズコネクタ３９をアーム３８に固定し、もしく
は締付方向とは逆方向に回動させることにより取
り外し得るように構成されている。なお、同軸接
触端子４６および各接触子４４は、同軸線４７を
介して図示しない超音波顕微鏡本体に設けたキヤ
ラクタジエネレータに接続されるようになつてい
る。第４図に示した音響レンズ２は、それに固設
した音響レンズホルダ３１のベース部３２によ
り、第５図に示した音響レンズコネクタ３９に係
合可能に形成されている。係合後は、音響レンズ
ホルダ固定筒４１の支持ピン案内溝４５，４６に
音響レンズホルダ３１の支持ピン３３，３４を挿
入して、音響レンズホルダ固定筒４１を回転させ
ることにより、音響レンズホルダ３１が音響レン
ズコネクタ３９に強く保持固定されるように構成
されている。 一方、音響レンズホルダ３１のベース部３２に
は、アース用接触ピンを除く残余の複数の接触ピ
ン３６によつて、その音響レンズホルダ３１を固
設した音響レンズ２の情報内容を表わす電気的に
読み取り可能な形態の情報表示手段が形成されて
いる。たとえば、音響レンズホルダ３１のベース
部３２における複数の接触ピン３６を第６図に示
したように、それぞれ複数の接触ピン３６ａ〜３
６ｅからなる複数組に分けて、それぞれの組が、
異なつた種類のたとえば超音波周波数の情報、音
響レンズの開口角の情報、音響レンズの長さの情
報（生体試料用，Ｖ−Ｚ曲線観測用、金属試料用
等）、あるいは音響レンズの焦点距離の情報等を
各別に表示するように、それぞれ各組を構成する
接触ピンの数に相当するビツト数、たとえば図示
の例では２ビツトよりなるバイナリコードによつ
て表示するようにし、接触ピンの導通、非導通を
“１”および“０”に対応させたデイジタル情報
にして設置してある。次第に超音波の周波数の情
報のコードの一例を示す。

【表】 デイジタル情報の設置方法としては、音響レン
ズホルダ３１における接触ピン３６の特定種類の
情報を表わす１組の、たとえば第６図に３６ａ，
３６ｂ……で示した複数の接触ピン中、“１”を
表わす接触ピンのみアース接続して、“０”を表
わすピンは、アース接続しないようにするか、あ
るいは接触ピンの全部をアース接続しておき、そ
のうちの“０”を表わす接触ピンのみを、当該音
響レンズホルダ３１を音響レンズコネクタ３９に
結合させたとき、その音響レンズコネクタ３９の
接触子４４に接触しないような低い高さに形成
し、もしくは上部に絶縁被膜を施す等、電気的に
読み出し得る形態であれば任意の方法によつて設
置すればよい。 いま、前記のように構成した音響レンズホルダ
３１を固設してなるさまざまな用途に適した音響
レンズを複数個用意し、そのうちの任意の音響レ
ンズを、超音波顕微鏡本体の加振器により駆動さ
れるアーム３８に固設した音響レンズコネクタ３
９に、音響レンズホルダ３１の接触ピン３６と、
これに対応した位置の音響レンズコネクタ３９の
接触子４４の対応関係および同軸接続端子３５と
同軸接触端子４３を一致させて、支持ピン３３，
３４を音響レンズコネクタ３９の音響レンズホル
ダ固定筒４１の支持ピン案内溝４５，４６に嵌入
し、その音響レンズホルダ固定筒４１を手動によ
つて少々回動させることにより、容易に取り付け
固定することができ、また音響レンズの交換も極
めて容易に行なうことができる。 しかも、音響レンズホルダ３１のベース部３２
に設置した音響レンズの周波数、長さ、焦点距離
あるいは用途に関する各情報は、圧電トランスジ
ユーサ１の送受信の信号用の同軸線４７を介して
超音波顕微鏡の本体に提供されることとなる。た
とえば、同軸線４７を情報読み出し用と共用し
て、バイナリコードによる情報信号として読み出
し、第７図に示したように音響レンズホルダ３１
に連結されたコネクタ３９から読み出された信号
を同軸線４７を経てキヤラクタジエネレータ４９
に導き、各々のバイナリコードに対応してそのキ
ヤラクタジエネレータ４９にあらかじめ記憶させ
てある文字信号に変換し、この文字信号をテレビ
ジヨン画像モニタ２８により画像再生して、前記
情報信号に対応して情報を文字によつて表示する
ことができる。 第８図は、その情報を表示するための表示部５
０を主として示した本考案の音響レンズ交換ユニ
ツトを用いた超音波顕微鏡の概略的な外観図であ
る。周知のように表示部５０は、本体５１の一部
を構成しており、第７図のキヤラクタジエネレー
タ４９もこの表示部５０内に収容されている。こ
の例では、この表示部５０の超音波像表示用のテ
レビジヨン画像モニタ２８を用いて、その画面の
下方に前記キヤラクタジエネレータ４９により発
生させた文字信号を文字情報として表示した例を
示している。また、たとえば手動スイツチをテレ
ビジヨン画像モニタ２８の付近に設け、音響レン
ズに関する情報が必要でないときには、その手動
スイツチの操作により、テレビジヨン画像モニタ
２８上の情報文字を消去するようにしてもよい。 第９図は、第４図のように構成した音響レンズ
を、第５図に示す音響レンズコネクタ３９に取り
付けて固定することにより読み出されたその音響
レンズに関する情報を表わすバイナリコードによ
つて、超音波顕微鏡の表示部５０の一部に配置し
た情報表示板５２中の適切な情報パルス５３を点
灯表示するようにした例を示している。 従つて、超音波顕微鏡の使用者は、情報パネル
に表示された情報、あるいはテレビジヨン画像モ
ニタ上の情報により、圧電トランスジユーサの入
出力信号処理回路におけるたとえば第１図におけ
る高周波パネル発生器１４、局部発振回路２０等
の発振周波数、あるいは高周波パネル発生器１４
と圧電トランスジユーサ１間に介挿される図示し
ない整合器等を、交換後の音響レンズに対応する
ように、操作卓５４等に設けた切換スイツチの操
作により切換えればよい。 なお、前記の切り換え操作を前述するようにし
て読み出される音響レンズに関する情報に対応し
たバイナリコードによつて、自動的に行なうよう
に構成し、もつて音響レンズの交換に伴なう高周
波ユニツトおよび整合器の切り換えのための手操
作の煩わしさを解消することもできる。 以上詳細に説明したように本考案によれば、使
用目的に応じて、使用目的に適合した音響レンズ
に容易に交換し得る超音波顕微鏡を提供すること
ができ、しかも本考案の音響レンズユニツトを構
成する音響レンズホルダには、当該音響レンズホ
ルダに固設した音響レンズに関する情報が、電気
的に読み出し可能な形態の情報表示手段によつて
設置されており、音響レンズの取り付けと同時に
これを読み出し得るので、この情報の読み出し手
段および情報表示手段を付加した超音波顕微鏡に
本考案を適用すれば交換後の音響レンズに関する
超音波周波数、焦点距離、開口角等の情報が、視
覚的に即座に表示されることになる。従つて、こ
れにより使用者は、その表示内容に応じて変換後
の新たな音響レンズに合つた超音波顕微鏡の使い
方をすることができる等、取り扱い上好都合な効
果が得られる。 なお、さらに、前記の情報に基づいて、超音波
顕微鏡本体内の音響レンズの交換に伴なう整合器
および高周波ユニツトの切り換えを自動的に行な
うように構成すれば、前記したような音響レンズ
に合つた超音波顕微鏡の使い方について、使用者
がいちいち考慮しなければならない煩わしさを解
消し得る超音波顕微鏡の実現も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、従来の超音波顕微鏡の
走査装置および信号処理回路の代表的なそれぞれ
の構成図、第３図は、本考案の音響レンズユニツ
トの構成の一例を示す断面図、第４図は、同じく
斜視外観図、第５図は、超音波顕微鏡本体側に設
けられる音響レンズユニツトホルダの構成の一例
を示す斜視外観図、第６図は、情報表示例を説明
するためのコネクタ部正面図、第７図は、情報読
み出し信号の処理回路例を示すブロツク図、第８
図は、表示部の一例を主に示す本考案の音響レン
ズ交換ユニツトを用いた超音波顕微鏡本体の概略
的外観図、第９図は、表示部の他の例を示す外観
図である。 １……圧電トランスジユーサ、２……音響レン
ズ、５……試料保持台、７……ステージ、８……
加振器、１３……ステージ移動装置、２８……テ
レビジヨン画像モニタ、３１……音響レンズホル
ダ、３２……ベース部、３３，３４……支持ピ
ン、３５……同軸接続端子、３６，３６ａ〜３６
ｅ……接触ピン、３７，４７……同軸線、３８…
…アーム、３９……音響レンズコネクタ、４０…
…接触子形成基板、４１……音響レンズホルダ固
定筒、４２……音響レンズコネクタ固定環、４３
……同軸接触端子、４４……接触子、４５，４６
……支持ピン案内溝、４９……キヤラクタジエネ
レータ、５０……表示部、５１……超音波顕微鏡
本体、５２……情報表示板、５３……情報パネ
ル、５４……操作卓。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 圧電トランスジユーサを取付けた音響レンズ
   を内部に保持すると共に、圧電トランスジユー
   サの入出力信号用接点および音響レンズに関す
   る情報を電気的に読み出し可能な形態で設定し
   た情報表示手段を設置したベース部を有する音
   響レンズホルダと、超音波顕微鏡本体の加振器
   に固設され、前記音響レンズホルダのベース部
   に係合して前記音響レンズを所定位置に着脱可
   能に保持し得るように構成され、かつ前記ベー
   ス部の入出力信号用接点および情報表示手段
   を、前記係合によつて前記本体側に電気的に結
   合するように構成した音響レンズコネクタとか
   ら成ることを特徴とする超音波顕微鏡の音響レ
   ンズユニツト。 ２ 前記情報表示手段は、複数の接点を単位にし
   て、それら接点の導通、非導通の組み合わせに
   よつて、情報内容を表示するように構成したこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
   に記載の超音波顕微鏡の音響レンズユニツト。