JPS5896248A - 超音波顕微鏡用音響レンズ - Google Patents

超音波顕微鏡用音響レンズ

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JPS5896248A
JPS5896248A JP56193731A JP19373181A JPS5896248A JP S5896248 A JPS5896248 A JP S5896248A JP 56193731 A JP56193731 A JP 56193731A JP 19373181 A JP19373181 A JP 19373181A JP S5896248 A JPS5896248 A JP S5896248A
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acoustic lens
lens
ultrasonic
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spherical
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JP56193731A
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Akihiro Nanba
昭宏 南波
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Olympus Corp
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Olympus Corp
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/30Sound-focusing or directing, e.g. scanning using refraction, e.g. acoustic lenses
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
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  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、音響レンズ内における超音波の多重反射を抑
制するようにした超音波顕微鏡用音響レンズに関する1
のである。
第1図は、従来の超音波顕微鏡の構成の一例を示すブロ
ック8図である。同図において、lはバースト波状の高
周波パルス信号を発生する高周波パルス発生器、コはサ
ーキュレータ、3はそのサーキュレータコを介して前記
高周波パルス発生器lから供給される高8波パルス信号
を超音波に変換する圧電トランスジューサ、qは例えば
サファイヤによって形成した音響レンズであって、試料
3に対向する端部の円錐状部の頂部が球凹面に形成され
ており、他端側には前記圧電トランスジューサ3゛が取
り付けられている。≦はX−Y走査機構7によって!/
−Y方向に駆動される試料台であって、試%jがその上
に載置されて、前記音響レンズ内に対し二次元的に走査
駆動されるようになっている。宜たrは音響レンズqと
試?lF!間に満たされた超音波伝達媒体例えば水であ
る・デは前記X−Y走査機構を制御するための制御装置
であり、同時に試料jからの所定の反射波に対応した圧
電トランスジューサからの電気信号のみを取り出すため
のゲート回路/θ及びブランキング回路/lに供給÷M
−をも発生させている。
すなわち、圧電トランスジューサJから発生した超音波
は、す7アイヤによって形成した音物レンズq内で平面
波に変換され、その音響レンズの下端の球凹面部から水
lを伝播して試料jに放射される。試料!からの反射超
音波は、再び水lを介して前記球凹面部から音響レンズ
ヶ内に再入射し、圧電トランスジューサJにより電気信
号に変換されて、サーキュレータコを介し前記ゲート回
路/σに加わる。そのゲート回路10には、前記制御回
路9から、所望の超音波反射信号に対応した圧電トラン
スジューサJからの反射波電気信号(以下「反射信号」
という。)のタイミングで制御信号が送られ、ここで試
料!からの正しい所定のタイミングの反射信号のみが取
り出される。
この反射信号は、高周波増幅回路//により増幅した後
混合回路/コに導かれ、局部発振回路/jからの局部発
振m波数信号と混合して中間周波数信号に変換し、中間
周波増幅回路l#を介して検波回路l!に導いて検波し
た後、ブランキング回路/イによって、前記制御回路9
から加えられた所定のタイミングな有する制御信号によ
り試料7の極く近傍からの反射信号のみを取り出し、こ
れをピーク検波回路/7によってピーク検波する。
このようにして得られた検波出力信号を順次スキャンコ
ンバータ/lに導いてテレビジョン信号に変換し、これ
を輝度信号にしてテレビジョン画像モニタl!上に画像
表示するようにしている0すなわち、スキャンコンバー
タ/lにおいては、ピーク検波回路からの検波出力信号
を一時記録し、前記X−Y走査機構7による走査周期に
同期するように構成したX偏向信号発生回路x1及びY
偏向信号発生回路〃からの各偏向用同期信号によって、
前記一時記録した前記検波信号をテレビジ冒ン走査周1
期で読み出し、この読み出した信号に前記!およびY偏
向信号発生回路x、2/からの各同期信号を付加して複
合テレビジ1ン信号とし、これをテレビジョン画像モニ
タnに併給することにより、試料jの超音波両像を得る
ようにしている。
しかしながら、上述の如き構成の超音波顕微鏡・ にお
いて、試料jからの反射信号を得る前に、音響レンズゲ
における下端球凹面部の球面によって直接反射して圧電
トランスジューサJに入射する反射波信号が、また、前
記試料!からの反射信号の前後には多重反射信号がそれ
ぞれ検出される。
第一2図は、音響レンズヂ内における反射波の様子を示
したものである。すなわち、音響レンズl内においては
、下端球面によって反射し直接圧電トランスジューサ3
に入射する反射波P工のほか、下端球面より当該音響レ
ンズダの81面方向に進む反射波P2 + P3等が発
生し、これが多重反射して圧電トランスジューサJに入
射し、反射信号として検出されることになる。特に試料
jからの反射波が超音波伝達媒体tを経て音響レンズダ
に再入射し圧電トランスジューサ3に達する時刻に前述
のような多重反射による反射波が圧電トランスジューサ
3に達して、試料jからの反射波を妨害することがあり
、それがため従来の音−レンズでは正確な試料からの反
射波のみを反射信号として取り出しにくい欠点がある。
wiJ図は、横軸に時間を、また縦軸に電圧(v)をと
って、サーキュレータコから得られる各種の反射信号の
分布の様子を示したもので、Pは高周波パルス発生@/
のサーキュレータコか鯵洩れ信号、Poは試料3からの
所望の反射信号、P工は音響レンズヶの下端球面による
直接の反射信号及びP2+ P3は、試料jからの所望
の反射信号P0の周辺に発生する多重反射波によるノイ
ズ成分である。
本発明の目的は、上述の如きノイズ成分となる多重反射
波の発生を抑制し得る超音波顕微鏡用音響レンズを提供
せんとするものである。
本発明の超音波顕微鏡用音響レンズは、音響レンズの音
場媒体と接する球面レンズの部分と電極部分を除く外周
面に、当該1轡レンズの音響インピーダンスに比較的近
い音響インピーダンスを有し、かつ超音波吸取の大きい
物質を被着したことを特徴とするものである。
以下本発明について詳細に説明する。
第j図は、本発明の超音波顕微鏡用青畳レンズの構成を
断面図で示したものであ、る。同図において、〃が本発
明の音響レンズで、例えば従来のもし・かつ超音波@取
の大きい物質、例えばゲルマニウム(Gθ)を、圧電ト
ランスジューサが取り付けられる電m%分2ヂ及び音場
媒体例えば水lと接する軍備の球凹面部分Bを除いて被
着し、ゲルマニウム蒙着層すを施したものである@なお
、ゲルマニウム(Go )被着層すは、真空蒸着法、あ
るいはO,V、D法、またはスパッタリング等任意の方
法で形成すればよい。
このように構成した本発明の音響レンズにおいて、圧電
トランスジューサJに加えられた高周波パルス発生器l
からの高周波励振電圧は、超音波に変換され、平面波と
なって音響レンズ本体Bであるす7アイヤ内を球凹Bi
j2fに向って伝播し、この球凹111ffにより球面
波に変換されて試料jに向い水lの中を伝播する。
一方、音響レンズ本体nの軍備球面凹面!25の球面に
箋到達した平面波の一部は、その球面によって反射して
図示のように音響レンズ本体n内に戻り、側壁に衝突す
る。音響レンズ本体nの外周面は、さきに記述したよう
に音響レンズ本体nの形成物質であるす7アイヤと比較
的近い音響インピーダンスを有し、かつ超音波吸取の大
きいゲルマニウムによって被階層ムが施されているので
、側壁に衝突した前記球面による反射波はその被着層ム
によって大きく吸収され、再反射は極めて少なくなる。
このような再反射の繰り返えすごとに大きくII収され
て従来ノイズ成分として検出されていた不要反射波は十
分抑制されることとなる0例えば超音波の反射について
、超音波が第1媒質から第一媒質に向って入射したとす
ると、強さの反射率R工は垂直入射のとき、 で与えられる。ただし、2工は第1媒質の前会インピー
ダンス、z2は第一媒質の音響インピーダンスである。
また、媒質の音響インピーダンス2は、  −pc で与えられる。ただしρは媒質の密度、Cは媒質中の音
速である。
上記挙式より2よ−z2であれば超音波の垂直入射の反
射はOとなる。従って本発明のように・音響レンズを形
成する物質の音智インピーダンスと比較的近い音響イン
ピーダンスを有し、かつ超音波@取の大きな物質によっ
て、前記青醤レンズを被覆した構成のものにおいては、
音響レンズ内の側abnに入射する音響レンズ下端球面
からの不要反射波を十分g&取し得ることとなる。
例えば前述のようにす7アイヤによって形成した音響レ
ンズ本体コの周囲をゲルマニウム(G8)での被着層U
で被覆した場合、縦波についてサファイヤの音響インピ
ーダンス2工は、およそy、ps×10’(g/sec
・cx2)であり、ゲルマニラA(G8)の音響インピ
ーダンスz2は、(110)方向に伝播する縦波ニ”:
) イテオ! + 2.r7 X /θ’(9/5ec
−cst2) (25℃)であるから、す7アイヤとゲ
ルマニウムにつしAて、垂直入射の反射重工Rは、 である0 これに対し、す7アイヤのみによって構成した従来の音
響レンズでは、空気の前着インピーダンスはx℃のとき
、y、l1ll x 101(9/5ea−cs+2)
であるから、す7アイヤと空気の垂直入射の反射重工、
は、となり、空気とす7アイヤの間では、はぼ100%
近く反射する。すなわち、サファイヤで構成した音響レ
ンズ内で発生する不要な反射波は、殆んど総てす7アイ
ヤ内に戻ってきて、これがノイズ成分として検出される
ことになり、これが試料jからの正しい反射信号の検出
を妨害していたが、本発明の上記実施例のように、す7
アイヤからなる音響レンズ本体Bの周囲にゲルマニウム
被着層ムを施したものにおいては、当直入射の場合l・
7%程度の反射率となる。
IIj[ff1G;!、ゲルマニウム(G6)のほか、
各種物質の縦波についての超音波@取持性をそれぞれ示
したものである。超音波顕微鏡で使用する周波数におい
ては、ゲルマニウム(G6)の超音波g&暇が他の物質
に比べかなり大きいことがわかる。
以上のように本発明によれば、極めて簡単な構・成によ
り、・音響レンズ内における不要の反射波を@取し得て
ノイズ成分となる反射波の圧電トランスジューサへの入
射を抑制することができるので、それら不要の反射波の
影響をそれ程受けることなく、試料からの正しい反射波
を取り出し得る効果があり、超音波顕微鏡の精度向上に
大きく寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
@/図は、従来の超音波顕微鏡の構成の一例を示すブロ
ック線図、第2図は、従来の音響レンズの構成図、第3
図は、従来の青春レンズを用いた場合に得られるサーキ
ュレータの出力波形図、@4I図は、本発明の音響レン
ズの構成図、第5図は、ゲルマニウム(Get)の超音
波V&取時特性他の物質のそれと対比して示す特性図。 l・・・高周波パルス発生器、コ・・・サーキュレータ
、3・・・圧電トランスジューサ、ダ・・・従来の音−
レンズ、j・・・試料、ぶ・・・試料台、7・・X−Y
走査機構、t・・・水、デ・・・制御回路、lθ・・・
ゲート回路、//−・・高・周波増幅回路、/2・・・
混合回路、/J・・・局部発wI器、/41・・・中間
周波増幅器、/3・・・検波回路、/6・・・ブランキ
ング回路、/7・・・ピーク検波回路、/I ・スキャ
ンコンバータ、/q・・・テレビジ曹ン圃像モニタ、〃
・・・X偏向信号発生回路、1・・・Y偏向信号発生回
路、n・・・本発明の音響レンズ、刀・・・サファイヤ
により形成した音響レンズ本体、2亭・・・電極部、B
・・・球面部、ム・・・ゲルマニウム被階層。 特許出願人  オリンパス光学工業株式会社] ?! 第2図 25 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. L 音響レンズの音場媒体と接する球閏レンズの部分と
    電極部分を除く外周面に、当該音響レンズの音響インピ
    ーダンスに比較的近い音響インピーダンスを有し、かつ
    超音波@取の大きい物質を被着したことを特徴とする超
    音波顕微鏡用音響レンズ。
JP56193731A 1981-12-03 1981-12-03 超音波顕微鏡用音響レンズ Granted JPS5896248A (ja)

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JP56193731A JPS5896248A (ja) 1981-12-03 1981-12-03 超音波顕微鏡用音響レンズ

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JP56193731A JPS5896248A (ja) 1981-12-03 1981-12-03 超音波顕微鏡用音響レンズ

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JPS5896248A true JPS5896248A (ja) 1983-06-08
JPH0323864B2 JPH0323864B2 (ja) 1991-03-29

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JPH0323864B2 (ja) 1991-03-29

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