JPS6411902B2 - - Google Patents
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- JPS6411902B2 JPS6411902B2 JP61225184A JP22518486A JPS6411902B2 JP S6411902 B2 JPS6411902 B2 JP S6411902B2 JP 61225184 A JP61225184 A JP 61225184A JP 22518486 A JP22518486 A JP 22518486A JP S6411902 B2 JPS6411902 B2 JP S6411902B2
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は超音波顕微鏡に用いる超音波集束レ
ンズの構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] This invention relates to the structure of an ultrasonic focusing lens used in an ultrasonic microscope.
超音波顕微鏡は、原理的には細く絞つた超高周
波超音波ビームによつて試料面を機械的に走査
し、その試料により散乱された超音波を集音して
電気信号に変換し、その信号を陰極線管の表示面
に二次元的に表示し、顕微鏡像を得るのであり、
構成として透過型と反射型とに分けられる。
In principle, an ultrasound microscope mechanically scans the surface of a sample with a narrowly focused ultrahigh-frequency ultrasound beam, collects the ultrasound waves scattered by the sample, converts them into electrical signals, and converts them into electrical signals. is displayed two-dimensionally on the display surface of a cathode ray tube to obtain a microscopic image.
The structure can be divided into transmission type and reflection type.
第１図は従来の超音波集束レンズを使用した反
射型の超音波顕微鏡の原理図で、高周波発振器１
からの信号は方向性結合器２により上部及び下部
電極３ａ，３ｂ及び圧電体３ｃから成る送受兼用
トランスデユーサ３へ供給される。この信号は超
音波に変換されてこれが貼着された送受波兼用の
サフアイア等の超音波伝搬媒体材から成る超音波
集束レンズ４の平面状の一面より内部に放射され
る。該超音波集束レンズ４の他面は球面状にえぐ
られて球面レンズ部４ａとされ、球面レンズ部４
ａと対向して試料保持板５が配される。 Figure 1 shows the principle of a reflection-type ultrasound microscope using a conventional ultrasound focusing lens.
The signal is supplied by a directional coupler 2 to a transmitting/receiving transducer 3 comprising upper and lower electrodes 3a, 3b and a piezoelectric body 3c. This signal is converted into an ultrasonic wave, and the ultrasonic wave is radiated into the interior from one plane surface of the ultrasonic focusing lens 4 made of an ultrasonic propagation medium material such as sapphire for both transmitting and receiving waves. The other surface of the ultrasonic focusing lens 4 is hollowed out into a spherical shape to form a spherical lens portion 4a.
A sample holding plate 5 is arranged opposite to a.
超音波集束レンズ４と前記保持板５との間には
水等の音場媒体６が介在され、前記球面レンズ部
４ａの焦点において試料７が保持板５に取付けら
れる。保持板５は走査装置８でＸ及びＹ方向に移
動される。勿論、保持板５の代わりに超音波レン
ズ４をＸ及びＹ方向に移動することも可能であ
る。走査装置８は走査回路９により制御される。
そこで、前記トランスデユーサ３より超音波集束
レンズ４内に入射された平面状の超音波は前記球
面レンズ部４ａに伝播し、該球面レンズ部４ａに
より集束されて試料７へ到達する。その反射波は
再び超音波集束レンズ４で集音され、トランスデ
ユーサ３で電気信号に変換されて、前記方向性結
合器２を通つて表示装置１０へ供給される。 A sound field medium 6 such as water is interposed between the ultrasonic focusing lens 4 and the holding plate 5, and the sample 7 is attached to the holding plate 5 at the focal point of the spherical lens portion 4a. The holding plate 5 is moved in the X and Y directions by the scanning device 8. Of course, it is also possible to move the ultrasonic lens 4 in the X and Y directions instead of the holding plate 5. The scanning device 8 is controlled by a scanning circuit 9.
Therefore, the planar ultrasonic waves incident from the transducer 3 into the ultrasonic focusing lens 4 propagate to the spherical lens section 4a, are focused by the spherical lens section 4a, and reach the sample 7. The reflected waves are again collected by the ultrasonic focusing lens 4, converted into electrical signals by the transducer 3, and supplied to the display device 10 through the directional coupler 2.
ところで、超音波顕微鏡は音波の散乱が弾性的
性質の違いにより起ることを利用しており、一
方、光学顕微鏡においては光の散乱が光学的屈折
率の違いにより起ることを利用している。従つて
超音波顕微鏡は光学顕微鏡とは異なつた情報を得
ることができる。この点より超音波顕微鏡により
観察した試料内の微小部分の超音波像を、光学顕
微鏡による光学像と比較することが医学、生物
学、工学などの分野ではどうしても必要となる。
By the way, ultrasound microscopes utilize the fact that scattering of sound waves occurs due to differences in elastic properties, while optical microscopes utilize the fact that scattering of light occurs due to differences in optical refractive index. . Therefore, an ultrasound microscope can obtain different information than an optical microscope. From this point of view, it is absolutely necessary in fields such as medicine, biology, and engineering to compare an ultrasonic image of a minute portion within a sample observed using an ultrasonic microscope with an optical image obtained using an optical microscope.
このため従来においては超音波顕微鏡で観察し
た試料をその装置からとりはずして、それをあら
ためて光学顕微鏡の試料台にのせて観察してい
た。このとき広い試料面から超音波で観察した微
小な同一部分を探すのはかなりの苦労を要してい
た。一方、逆に試料中の観察したい部分が光学顕
微鏡の観察によりあらかじめ決定される場合に
は、その同一部分を超音波顕微鏡により探すため
に、該当する部分の近傍で超音波ビームの照射位
置を二次元的にわずかずつずらしながら、何回か
超音波顕微鏡像を撮つて始めて所望の部分の超音
波顕微鏡像が得られるのが普通であつた。 For this reason, in the past, a sample observed with an ultrasonic microscope was removed from the apparatus and placed on the sample stage of an optical microscope for observation. At this time, it was quite difficult to find the same tiny part observed using ultrasound from a wide sample surface. On the other hand, if the part of the sample to be observed is determined in advance by observation using an optical microscope, in order to search for the same part using an ultrasound microscope, the irradiation position of the ultrasound beam is set twice in the vicinity of the relevant part. Normally, an ultrasound microscope image of a desired area could only be obtained by taking ultrasound microscope images several times with slight dimensional shifts.
また何れの場合にも試料の着脱時に、試料を毀
損する危険性もあつた。 Furthermore, in either case, there was a risk of damaging the sample when attaching and detaching the sample.
本発明は、このような欠点を改善するもので、
試料をいちいち超音波顕微鏡の走査装置からはず
したり、或いは逆にその走査装置に装着したりす
ることなく、光学像と超音波像との比較を容易に
得ることができる超音波顕微鏡装置を提供するこ
とを目的とする。 The present invention aims to improve these drawbacks,
To provide an ultrasonic microscope device capable of easily obtaining a comparison between an optical image and an ultrasonic image without removing a sample from a scanning device of the ultrasonic microscope or attaching the sample to the scanning device. The purpose is to
この発明は上記のような目的を達成するために
次のような手段を講じた。
This invention has taken the following measures to achieve the above objects.
すなわち、超音波集束レンズと超音波集束レン
ズのトランスデユーサ及びこのトランスデユーサ
の電極を透明材料で構成すると共に、このトラン
スデユーサ及び電極に対向して光学顕微鏡の光学
レンズ部を配設するようにしたものである。その
ため、試料の超音波像と共に、試料の光学像を超
音波集束レンズ、トランスデユーサ、電極を通し
て得ることができ、両者の像を容易に比較するこ
とができる。 That is, the ultrasonic focusing lens, the transducer of the ultrasonic focusing lens, and the electrode of this transducer are made of a transparent material, and the optical lens part of the optical microscope is disposed opposite to this transducer and the electrode. This is how it was done. Therefore, together with the ultrasonic image of the sample, an optical image of the sample can be obtained through the ultrasonic focusing lens, the transducer, and the electrode, and the two images can be easily compared.
以下、この発明による超音波顕微鏡装置の一実
施例を図面により説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an ultrasonic microscope apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
第２図ａ，ｂにおいて、４はサフアイア等の超
音波伝搬媒体材から成る超音波集束レンズで、該
集束レンズ４の一面は外方に突出した球面部４
ｄ、他面は球面状にえぐられた球面レンズ部４ａ
となつている。なお、球面部４ｄの曲率半径r1と
球面レンズ部４ａの曲率半径r2との曲率中心０は
予め一致させておく。３は前記集束レンズ４の球
面部４ｄ上に形成されたトランスデユーサで、該
トランスデユーサ３はSnO，in2O3等の透明導電
材またはAu，Al等の不透明導電材からなる下部
電極３ｂ，ZnO，PVF2等の圧電体３ｃ及び下部
電極３ｂと同一材料の上部電極３ａから構成さ
れ、これらの電極３ａ，３ｂ及び圧電体３ｃは前
記球面部４ｄ上に順次スパツタリング、蒸着等の
方法により形成される。 In FIGS. 2a and 2b, reference numeral 4 denotes an ultrasonic focusing lens made of an ultrasonic propagation medium material such as sapphire, and one surface of the focusing lens 4 has a spherical portion 4 projecting outward.
d. The other surface is a spherical lens portion 4a hollowed out into a spherical shape.
It is becoming. Note that the centers of curvature 0 of the radius of curvature r 1 of the spherical portion 4d and the radius of curvature r 2 of the spherical lens portion 4a are made to coincide in advance. Reference numeral 3 denotes a transducer formed on the spherical portion 4d of the focusing lens 4, and the transducer 3 has a lower electrode made of a transparent conductive material such as SnO, in 2 O 3 or an opaque conductive material such as Au or Al. 3b, a piezoelectric material 3c made of ZnO, PVF 2, etc., and an upper electrode 3a made of the same material as the lower electrode 3b. formed by.
次にこの超音波集束レンズ４の作用について説
明する。高周波発振器からの信号がトランスデユ
ーサ３により超音波に変換され、この超音波は超
音波集束レンズ４の球面部４ｄより球面レンズ部
４ａに向けて球面状に伝播される。そして、この
超音波は球面レンズ部で集束され試料に向けて放
射される。 Next, the function of this ultrasonic focusing lens 4 will be explained. A signal from a high frequency oscillator is converted into an ultrasonic wave by the transducer 3, and this ultrasonic wave is propagated spherically from the spherical part 4d of the ultrasonic focusing lens 4 toward the spherical lens part 4a. This ultrasonic wave is then focused by the spherical lens section and radiated toward the sample.
上記実施例における超音波集束レンズ４の場合
には、球面部４ｄと球面レンズ部４ａとのそれぞ
れの曲率中心０が一致しているために、トランス
デユーサ３から放出される超音波は総べて球面レ
ンズ部４ａに到達する。そのため、トランスデユ
ーサ３の上・下部電極３ａ，３ｂの面積は前記球
面レンズ部４ａの開口径に係わらず、任意の大き
さに設定でき、電極３ａ，３ｂ面積を大きくする
ことによりパワーの高い超音波ビームを得ること
ができる。 In the case of the ultrasonic focusing lens 4 in the above embodiment, since the curvature centers 0 of the spherical surface portion 4d and the spherical lens portion 4a coincide with each other, the ultrasonic waves emitted from the transducer 3 are transmitted in total. and reaches the spherical lens portion 4a. Therefore, the areas of the upper and lower electrodes 3a and 3b of the transducer 3 can be set to any size regardless of the aperture diameter of the spherical lens portion 4a, and by increasing the area of the electrodes 3a and 3b, high power can be achieved. Ultrasonic beams can be obtained.
さらに、トランスデユーサ３の各部分から曲率
中心０までの距離は総べて等しく、従つて、前記
トランスデユーサ３の各部分から放出された曲率
中心０に到達する超音波の位相はそれぞれ一致す
る。また、超音波は球面レンズ部４ａの総べての
面に対して垂直に到達して曲率中心０の集束する
ため、球面レンズ部４ａと音場媒体６との境界面
において超音波の屈折がなく、よつて、球面収差
も除かれる。 Further, the distances from each part of the transducer 3 to the center of curvature 0 are all equal, and therefore the phases of the ultrasonic waves emitted from each part of the transducer 3 and reaching the center of curvature 0 are the same. do. Furthermore, since the ultrasonic waves reach all surfaces of the spherical lens section 4a perpendicularly and are focused at the center of curvature 0, the ultrasonic waves are refracted at the interface between the spherical lens section 4a and the sound field medium 6. Therefore, spherical aberration is also eliminated.
そのため、試料により生ずる位相差について正
確な情報が得られ、球面収差が除かれることによ
り高分解能が得られる。 Therefore, accurate information about the phase difference caused by the sample can be obtained, and high resolution can be obtained by removing spherical aberration.
なお、第３図は超音波集束レンズ４の球面部４
ｄ側に光学顕微鏡の光学レンズ部１１を配設した
もので、試料７を前記集束レンズ４を介して光学
的に観察することができ、試料７の超音波像と光
学像との対比が簡単に行える。この時、集束レン
ズ４の球面部４ｄが光学系の凸レンズの役目も果
し、試料７を光学的に拡大することにもなるの
で、光学レンズ部１１の作成が容易になる。な
お、その際、トランスデユーサ３の上・下部電極
３ａ，３ｂは透明導電材料を用いる必要がある。 Note that FIG. 3 shows the spherical part 4 of the ultrasonic focusing lens 4.
The optical lens section 11 of the optical microscope is disposed on the d side, and the sample 7 can be observed optically through the focusing lens 4, making it easy to compare the ultrasonic image and optical image of the sample 7. can be done. At this time, the spherical part 4d of the focusing lens 4 also serves as a convex lens of the optical system and optically magnifies the sample 7, making it easier to create the optical lens part 11. In this case, it is necessary to use a transparent conductive material for the upper and lower electrodes 3a and 3b of the transducer 3.
なお、上記実施例においては、球面レンズ部４
ａの曲率中心と球面部４ｄの曲率中心を一致させ
た超音波集束レンズ４としたが、必ずしも曲率中
心を一致させる必要はない。すなわち、超音波集
束レンズ４の球面状に突出した球面部４ｄに超音
波を発生するトランスデユーサ３を設け、このト
ランスデユーサ３の面積を球面レンズ部４ａの開
口径以上の大きさとすればよいものである。 In addition, in the above embodiment, the spherical lens portion 4
Although the ultrasonic focusing lens 4 is made such that the center of curvature of a and the center of curvature of the spherical portion 4d are made to coincide, the centers of curvature do not necessarily have to be made to coincide. That is, if the transducer 3 that generates ultrasonic waves is provided on the spherical portion 4d of the ultrasonic focusing lens 4, and the area of the transducer 3 is made larger than the aperture diameter of the spherical lens portion 4a. It's good.
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能であるのは勿論である。 It goes without saying that various other modifications can be made without departing from the gist of the invention.
以上説明したようにこの発明によれば、超音波
集束レンズと、超音波集束レンズのトランスデユ
ーサ及びこのトランスデユーサの電極を透明材料
で構成すると共に、このトランスデユーサ及び電
極に対向して光学顕微鏡の光学レンズ部を配設す
るようにしたものである。そのため、試料の超音
波像と共に、試料の光学像を超音波集束レンズ、
トランスデユーサ、電極を通して得ることがで
き、両者の像を容易に比較することができる。
As explained above, according to the present invention, the ultrasonic focusing lens, the transducer of the ultrasonic focusing lens, and the electrode of this transducer are made of transparent material, and the transducer and the electrode are made of a transparent material. The optical lens section of an optical microscope is arranged therein. Therefore, together with the ultrasonic image of the sample, the optical image of the sample can be captured using an ultrasonic focusing lens.
It can be obtained through a transducer and an electrode, and the images of both can be easily compared.
第１図は従来の超音波集束レンズを用いた反射
型超音波顕微鏡の原理を示す図、第２図ａ，ｂは
本発明の超音波集束レンズに係り、同図ａはその
断面図、同図ｂはその上面図、第３図は光学レン
ズ部と超音波集束レンズとを組合わせた状態を説
明する説明図である。
３……トランスデユーサ、３ａ……上部電極、
３ｂ……下部電極、３ｃ……圧電体、４……超音
波集束レンズ、４ａ……球面レンズ部、４ｄ……
球面部、４ｅ……開口径。
Fig. 1 is a diagram showing the principle of a reflection type ultrasound microscope using a conventional ultrasonic focusing lens, Fig. 2 a and b relate to the ultrasonic focusing lens of the present invention, and Fig. 2a is a cross-sectional view thereof; Fig. b is a top view thereof, and Fig. 3 is an explanatory diagram illustrating a state in which the optical lens portion and the ultrasonic focusing lens are combined. 3...transducer, 3a...upper electrode,
3b...lower electrode, 3c...piezoelectric body, 4...ultrasonic focusing lens, 4a...spherical lens section, 4d...
Spherical part, 4e...Aperture diameter.
Claims (1)
ランスデユーサ及びこのトランスデユーサの電極
を透明材料で構成すると共に、このトランスデユ
ーサ及び電極に対向して光学顕微鏡の光学レンズ
部を配設するようにしたことを特徴とする超音波
顕微鏡装置。1. The ultrasonic focusing lens, the transducer of the ultrasonic focusing lens, and the electrodes of this transducer are made of a transparent material, and the optical lens part of the optical microscope is arranged opposite to this transducer and electrodes. An ultrasonic microscope device characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61225184A JPS62142267A (en) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | Ultrasonic convergent lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61225184A JPS62142267A (en) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | Ultrasonic convergent lens |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10041180A Division JPS5724998A (en) | 1980-07-22 | 1980-07-22 | Ultrasonic wave condensing lens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62142267A JPS62142267A (en) | 1987-06-25 |
| JPS6411902B2 true JPS6411902B2 (en) | 1989-02-27 |
Family
ID=16825278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61225184A Granted JPS62142267A (en) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | Ultrasonic convergent lens |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62142267A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03175353A (en) * | 1989-06-22 | 1991-07-30 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Ultrasonic probe and preparation thereof |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5359392A (en) * | 1976-10-24 | 1978-05-29 | Noritoshi Nakabachi | Vhf band ultrasonic focusing recess transducer |
-
1986
- 1986-09-24 JP JP61225184A patent/JPS62142267A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62142267A (en) | 1987-06-25 |
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