JPH071254B2 - Ultrasonic detector - Google Patents
Ultrasonic detectorInfo
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- JPH071254B2 JPH071254B2 JP2195555A JP19555590A JPH071254B2 JP H071254 B2 JPH071254 B2 JP H071254B2 JP 2195555 A JP2195555 A JP 2195555A JP 19555590 A JP19555590 A JP 19555590A JP H071254 B2 JPH071254 B2 JP H071254B2
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Description
この発明は、物質表面の、超音波による変化を測定する
ことによって物質内部情報を得るための超音波検出装置
に関する。The present invention relates to an ultrasonic detection device for obtaining internal information of a substance by measuring a change of the substance surface caused by ultrasonic waves.
従来、非破壊で、材料内部の観察をするための装置とし
て、超音波顕微鏡がある。 この超音波顕微鏡１は、第３図に示されるように、トラ
ンスデューサ２に、数100MHz〜数GHzの電気信号を印加
させて発生した超音波を音響レンズ３によって集束さ
せ、被測定物４の表面に入射させるものである。 このとき、超音波は被測定物４の表面で反射・散乱さ
れ、トランスデューサ２に戻ってくる超音波を電気信号
に変換することによって、被測定物４の表面情報を得る
ことができる。 第４図は、従来の走査型超音波顕微鏡５を示すものであ
る。 この走査型超音波顕微鏡５は、被測定物４の裏側に液体
６を介してトランスデューサ２を密着させ、被測定物４
に超音波を印加し、一方、被測定物４の、トランスデュ
ーサ２と反対側の表面に、レーザビーム７を、ミラー8A
及びレンズ９を介して入射させ、被測定物４の表面から
の反射波を、レンズ９及びミラー8Bを介して取出すもの
である。 このとき、被測定物４内部の欠陥等により超音波が散乱
・回析を起こし、これにより被測定物４の表面状態が変
化し、この表面を前記ミラー8Aにより、レーザビーム７
を偏向走査することによって、被測定物４内部の状態を
知ることができる。Conventionally, there is an ultrasonic microscope as a non-destructive apparatus for observing the inside of a material. As shown in FIG. 3, this ultrasonic microscope 1 focuses ultrasonic waves generated by applying an electric signal of several 100 MHz to several GHz to a transducer 2 by means of an acoustic lens 3, and the surface of the DUT 4 is measured. Is to be incident on. At this time, the ultrasonic wave is reflected / scattered on the surface of the DUT 4, and the ultrasonic wave returning to the transducer 2 is converted into an electric signal, whereby surface information of the DUT 4 can be obtained. FIG. 4 shows a conventional scanning ultrasonic microscope 5. In this scanning ultrasonic microscope 5, the transducer 2 is brought into close contact with the back side of the DUT 4 via the liquid 6, and
Ultrasonic waves are applied to the laser beam 7 on the surface of the DUT 4 opposite to the transducer 2 and the mirror 8A.
The reflected wave from the surface of the DUT 4 is extracted via the lens 9 and the mirror 8B. At this time, ultrasonic waves are scattered and diffracted due to defects inside the DUT 4, which changes the surface state of the DUT 4, and the surface of the DUT 4 is changed by the mirror 8A.
It is possible to know the state inside the DUT 4 by deflecting and scanning.
前記第３図の従来の超音波顕微鏡１は、被測定物４と音
響レンズ３を相対的に移動させて走査しなければなら
ず、又、第４図の走査型超音波顕微鏡５の場合も、ミラ
ー8Aでレーザビームを偏向走査するものであるため、共
にリアルタイムでの観測が不可能であるという問題点が
あった。 この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので
あって、被測定物の内部情報をリアルタイムで得ること
ができる超音波検出装置を提供することを目的とする。The conventional ultrasonic microscope 1 shown in FIG. 3 has to move by moving the DUT 4 and the acoustic lens 3 relative to each other, and in the case of the scanning ultrasonic microscope 5 shown in FIG. However, since the mirror 8A deflects and scans the laser beam, there is a problem that real-time observation is impossible. The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic detection device capable of obtaining internal information of an object to be measured in real time.
この発明は、被測定物を超音波振動させる加振手段と、
前記被測定物の被測定表面に取付けられる第１のミラー
と、この第１のミラーを照射するための光源と、この光
源からの光の、前記第１のミラーによる反射光を結像さ
せる結像系と、この結像系による前記第１のミラーの結
像位置で、反射光軸と直交した面内に配置されたイメー
ジセンサと、前記光源からの光を反射して前記結像系に
戻すことにより、前記第１のミラーからの反射光と干渉
させるための第２のミラーと、を含んで超音波検出装置
を構成することにより上記目的を達成するものである。 又、前記超音波検出装置において、前記第１のミラーと
前記結像系の間に、前記光源からの光を、前記第１のミ
ラー方向及び第２のミラー方向に分割すると共に、これ
ら第１及び第２のミラーの反射光を併合するビームスプ
リッタを設けたことにより上記目的を達成するものであ
る。 更に又、前記超音波検出装置において、前記第２のミラ
ーを、半透過ミラーとすると共に、この第２のミラーを
前記第１のミラーと前記結像系の間に、前記第１のミラ
ーと平行に配置したことにより上記目的を達成するもの
である。The present invention is a vibrating means for ultrasonically vibrating an object to be measured,
A first mirror attached to the surface to be measured of the object to be measured, a light source for irradiating the first mirror, and a light image from the light source reflected by the first mirror. An image system, an image sensor arranged in a plane orthogonal to the reflection optical axis at an image forming position of the first mirror by the image forming system, and reflects light from the light source to the image forming system. The object is achieved by constructing an ultrasonic wave detection device including a second mirror for returning the reflected light from the first mirror to interfere with the reflected light from the first mirror. Further, in the ultrasonic detecting device, the light from the light source is split between the first mirror and the imaging system in the first mirror direction and the second mirror direction, and The above object is achieved by providing a beam splitter that merges the reflected lights of the second mirror. Furthermore, in the ultrasonic wave detection device, the second mirror is a semi-transmissive mirror, and the second mirror is provided between the first mirror and the imaging system as the first mirror. The objects are achieved by arranging them in parallel.
この発明においては、超音波振動された被測定物表面と
結合された第１のミラーの反射光と第２のミラーの反射
光との干渉像の結像位置にイメージセンサを設けている
ので、被測定物表面で反射された超音波の２次元分布を
リアルタイムで知ることができ、且つ被測定物内部の非
破壊測定を行うことができる。In the present invention, since the image sensor is provided at the image forming position of the interference image of the reflected light of the first mirror and the reflected light of the second mirror, which is combined with the surface of the object under ultrasonic vibration, The two-dimensional distribution of the ultrasonic waves reflected on the surface of the object to be measured can be known in real time, and nondestructive measurement inside the object to be measured can be performed.
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１図に示されるように、本発明の実施例に係る超音波
検出装置10は、被測定物12を超音波振動させるために、
該被測定物12の裏面（図において下側面）に取付けられ
たトランスデューサ14と、前記被測定物12の、図におい
て上側の表面12Aに、液体16を介して、該表面12Aと平行
に取付けられ、液体16側に第１のミラー18が形成された
ガラス板20と、このガラス板20の表面側から、前記第１
のミラー18に対して、ビームスプリッタ22で反射させて
レーザ光を照射するためのレーザ光源24と、このレーザ
光源24から出射され、前記ビームスプリッタ22を透過直
進したレーザ光を、入射方向に反射し、且つ、該反射光
が前記第１のミラー18で反射された光と干渉するように
配置された第２のミラー25と、この第２のミラー25と前
記第１のミラー18によって反射・散乱された散乱光を結
像させる結像レンズ30と、この結像レンズ30による結像
位置で、反射光軸と直交した面内に配置されたイメージ
センサ28とを備えて構成されている。 前記被測定物12と第１のミラー18との間に介在する液体
16は、両者を音響的に結合し、超音波の反射を減らすた
めのものである。 次に、上記実施例装置の作用について説明する。 被測定物12がトランスデューサ14により超音波振動を与
えられると、超音波は液体16を伝播し、ガラス板20の第
１のミラー18に伝わる。 被測定物12の内部に欠陥等があった場合は、伝播される
超音波はここで散乱・回析を起こし、この結果、被測定
物12の表面12Aの表面状態を変化させる。 前記ガラス板20は、液体16を介して被測定物12に音響的
に結合されているために、ガラス板20に入射する超音波
の２次元強度は、被測定物12の内部の欠陥等に対応した
ものとなる。 従って、超音波により加振されることにより、第１のミ
ラー18の表面には、被測定物12の内部情報に対応する微
細な凹凸が発生する。 レーザ光源24から出射され、ビームスプリッタ22によっ
て反射され、ガラス板20を透過して第１のミラー18に到
達するレーザ光は、前記第１のミラー18に形成された微
細な凹凸によって散乱される。 第１のミラー18によって散乱・反射されたレーザ光は、
ビームスプリッタ22を通って、レンズ30により集光さ
れ、又、ビームスプリッタ22を透過したレーザ光は第２
のミラー25で反射され、ビームスプリッタ22に戻り、結
像レンズ30に向かって反射されるので、第１及び第２の
ミラー18、25の反射光が干渉し、その干渉像がイメージ
センサ28上に結像する。 このイメージセンサ28上に結像した干渉像は、第１のミ
ラー18表面の微細な凹凸に対応したものとなる。換言す
れば、第１のミラー18表面における超音波強度の分布に
応じた像ができることになる。この像をイメージセンサ
28によって２次元的に読出すことにより、ガラス板20に
入射する超音波の２次元強度の測定ができる。 従って、この実施例では、レーザビームを走査させたり
することなく、被測定物12の内部情報を、イメージセン
サ28によって、２次元的にリアルタイムで観測すること
ができる。 次に、第２図に示される本発明の第２実施例について説
明する。 この第２実施例は、半透過の第２のミラー32を用い、こ
れを前記第１実施例におけるビームスプリッタ22とガラ
ス板20との間に、その半透過面32Aが、図において上向
きで、且つ前記第１のミラー18と平行になるように配置
したものである。 この第２実施例においては、ビームスプリッタ22で反射
されたレーザ光一部が半透過の第２のミラー32を透過し
て、第１のミラー18で反射され、又、一部が半透過の第
２のミラー32の半透過面32Aで反射され、それぞれビー
ムスプリッタ22を透過して、結像レンズ30に至るもので
ある。 この過程において、前記第１実施例と同様に、第１のミ
ラー18の反射光及び第２のミラー32の反射光が干渉し、
その干渉像が、イメージセンサ28上に結像されることに
なる。 前記実施例において、被測定物12はトランスデューサ14
によって超音波振動を与えられるようになっているが、
これは、要すれば被測定物12を超音波振動させることが
できるものであればよく、従って、光パルスを被測定物
12に照射することによって、該被測定物12も超音波振動
させるような加振手段であってもよい。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the ultrasonic wave detecting device 10 according to the embodiment of the present invention is used for ultrasonically vibrating the DUT 12.
A transducer 14 attached to the back surface (lower side surface in the figure) of the DUT 12 and an upper surface 12A of the DUT 12 in the figure through a liquid 16 in parallel with the surface 12A. , The glass plate 20 on which the first mirror 18 is formed on the liquid 16 side, and from the front surface side of the glass plate 20,
With respect to the mirror 18, the laser light source 24 for irradiating the laser light by being reflected by the beam splitter 22, and the laser light emitted from the laser light source 24 and straightly transmitted through the beam splitter 22 is reflected in the incident direction. And the second mirror 25 arranged so that the reflected light interferes with the light reflected by the first mirror 18, and the second mirror 25 and the first mirror 18 reflect the light. An image forming lens 30 for forming an image of scattered scattered light, and an image sensor 28 arranged in a plane orthogonal to the reflected light axis at an image forming position by the image forming lens 30 are configured. Liquid interposed between the DUT 12 and the first mirror 18
16 is for acoustically coupling the both and reducing the reflection of ultrasonic waves. Next, the operation of the apparatus of the above embodiment will be described. When ultrasonic vibration is applied to the DUT 12 by the transducer 14, the ultrasonic wave propagates through the liquid 16 and reaches the first mirror 18 of the glass plate 20. If there is a defect or the like inside the DUT 12, the propagated ultrasonic waves scatter and diffract there, and as a result, the surface state of the surface 12A of the DUT 12 is changed. Since the glass plate 20 is acoustically coupled to the object to be measured 12 through the liquid 16, the two-dimensional intensity of the ultrasonic waves incident on the glass plate 20 is due to defects inside the object to be measured 12, or the like. It will be compatible. Therefore, by being excited by the ultrasonic waves, fine irregularities corresponding to the internal information of the DUT 12 are generated on the surface of the first mirror 18. The laser light emitted from the laser light source 24, reflected by the beam splitter 22, transmitted through the glass plate 20 and reaching the first mirror 18 is scattered by the fine unevenness formed on the first mirror 18. . The laser light scattered and reflected by the first mirror 18 is
The laser light that has passed through the beam splitter 22 and is condensed by the lens 30 and that has passed through the beam splitter 22 is
Reflected by the mirror 25, returned to the beam splitter 22, and reflected toward the imaging lens 30, the reflected lights of the first and second mirrors 18 and 25 interfere with each other, and the interference image is displayed on the image sensor 28. Image on. The interference image formed on the image sensor 28 corresponds to fine irregularities on the surface of the first mirror 18. In other words, an image corresponding to the ultrasonic intensity distribution on the surface of the first mirror 18 can be formed. This image is image sensor
By two-dimensionally reading with 28, the two-dimensional intensity of the ultrasonic wave incident on the glass plate 20 can be measured. Therefore, in this embodiment, the internal information of the DUT 12 can be two-dimensionally observed in real time by the image sensor 28 without scanning the laser beam. Next, a second embodiment of the present invention shown in FIG. 2 will be described. This second embodiment uses a semi-transmissive second mirror 32, which is placed between the beam splitter 22 and the glass plate 20 in the first embodiment and has a semi-transmissive surface 32A facing upward in the drawing. Moreover, it is arranged so as to be parallel to the first mirror 18. In the second embodiment, a part of the laser light reflected by the beam splitter 22 is transmitted through the semi-transmissive second mirror 32 and is reflected by the first mirror 18, and a part of the laser light is semi-transmissive. The light is reflected by the semi-transmissive surface 32A of the second mirror 32, passes through the beam splitter 22, and reaches the imaging lens 30. In this process, as in the first embodiment, the reflected light from the first mirror 18 and the reflected light from the second mirror 32 interfere with each other,
The interference image is formed on the image sensor 28. In the above embodiment, the DUT 12 is the transducer 14
Although it is designed to give ultrasonic vibration,
This may be any as long as it can ultrasonically vibrate the DUT 12, and therefore the optical pulse is applied to the DUT.
A vibrating means for irradiating the object to be measured 12 with ultrasonic waves may also be used.
第１図は本発明に係る超音波検出装置の実施例を示す断
面図、第２図は本発明の超音波検出装置の第２実施例を
示す断面図、第３図は従来の超音波顕微鏡の概要を示す
斜視図、第４図は更に他の従来の超音波顕微鏡の概要を
示す斜視図である。 10……超音波検出装置、12……被測定物、12A……表
面、14……トランスデューサ、18……第１のミラー、22
……ビームスプリッタ、24……レーザ光源、25、32……
第２のミラー、28……イメージセンサ、30……結像レン
ズ。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an ultrasonic detecting apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an ultrasonic detecting apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a conventional ultrasonic microscope. And FIG. 4 is a perspective view showing the outline of still another conventional ultrasonic microscope. 10 ... Ultrasonic detector, 12 ... Object to be measured, 12A ... Surface, 14 ... Transducer, 18 ... First mirror, 22
...... Beam splitter, 24 …… Laser light source, 25,32 ……
Second mirror, 28 ... Image sensor, 30 ... Imaging lens.
Claims (3)
前記被測定物の被測定表面に取付けられる第１のミラー
と、この第１のミラーを照射するための光源と、この光
源からの光の、前記第１のミラーによる反射光を結像さ
せる結像系と、この結像系による前記第１のミラーの結
像位置で、反射光軸と直交した面内に配置されたイメー
ジセンサと、前記光源からの光を反射して前記結像系に
戻すことにより、前記第１のミラーからの反射光と干渉
させるための第２のミラーと、を有してなる超音波検出
装置。1. Exciting means for ultrasonically vibrating an object to be measured,
A first mirror attached to the surface to be measured of the object to be measured, a light source for irradiating the first mirror, and a light image from the light source reflected by the first mirror. An image system, an image sensor arranged in a plane orthogonal to the reflection optical axis at an image forming position of the first mirror by the image forming system, and reflects light from the light source to the image forming system. And a second mirror for returning the light to interfere with the reflected light from the first mirror.
記結像系の間に、前記光源からの光を、前記第１のミラ
ー方向及び第２のミラー方向に分割すると共に、これら
第１及び第２のミラーの反射光を併合するビームスプリ
ッタを設けたことを特徴とする超音波検出装置。2. The light source according to claim 1, wherein the light from the light source is split between the first mirror and the image forming system in the first mirror direction and the second mirror direction. An ultrasonic wave detection device comprising a beam splitter for merging reflected lights of the first and second mirrors.
半透過ミラーとすると共に、この第２のミラーを前記第
１のミラーと前記結像系の間に、前記第１のミラーと平
行に配置したことを特徴とする超音波検出装置。3. The second mirror according to claim 1,
An ultrasonic detecting device, wherein the second mirror is a semi-transmissive mirror, and the second mirror is arranged between the first mirror and the imaging system in parallel with the first mirror.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2195555A JPH071254B2 (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Ultrasonic detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2195555A JPH071254B2 (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Ultrasonic detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0481654A JPH0481654A (en) | 1992-03-16 |
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Family
ID=16343060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2195555A Expired - Fee Related JPH071254B2 (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Ultrasonic detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071254B2 (en) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
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| KR100788823B1 (en) * | 2006-01-23 | 2007-12-27 | 한국원자력연구원 | Laser-Ultrasonic Apparatus and Method for Extracting Information of Surface-Breaking Crack |
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-
1990
- 1990-07-24 JP JP2195555A patent/JPH071254B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0481654A (en) | 1992-03-16 |
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