JPH0252822B2 - - Google Patents
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- JPH0252822B2 JPH0252822B2 JP56072168A JP7216881A JPH0252822B2 JP H0252822 B2 JPH0252822 B2 JP H0252822B2 JP 56072168 A JP56072168 A JP 56072168A JP 7216881 A JP7216881 A JP 7216881A JP H0252822 B2 JPH0252822 B2 JP H0252822B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 42
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
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- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波顕微鏡の焦点調節を自動的に行
なう焦点調節方法に関するものである。
なう焦点調節方法に関するものである。
超音波顕微鏡は従来種々の構成のものが提案さ
れており、例えば第1図に示す構成のものが提案
されている。この超音波顕微鏡においては、高周
波パルス発生器1で超高周波数のバースト波電気
信号を発振させてサーキユレータ2を介して圧電
トランスジユーサ3に供給し、ここで電気信号か
ら超音波に変換して音響レンズ4および液体5を
介して走査制御装置6によりXおよびY方向に2
次元的に移動する試料台7上に載置された試料8
上にスポツト状に投射している。また、試料8か
らの反射波は音響レンズ4で集音し、圧電トラン
スジユーサ3により電気信号に変換してサーキユ
レータ2を介して信号処理回路9に供給し、ここ
で不要な信号を除去すると共に必要な反射波に対
応する信号のみを増幅、検波して反射波の強度に
応じた検波信号を得、この検波信号を輝度信号と
してスキヤンコンバータ10により走査制御装置
6による試料台7の走査と同期させて超音波像を
陰極管11上に表示させるようにしている。な
お、音響レンズ4は試料台7に対して垂直なZ方
向に変位可能になつている。
れており、例えば第1図に示す構成のものが提案
されている。この超音波顕微鏡においては、高周
波パルス発生器1で超高周波数のバースト波電気
信号を発振させてサーキユレータ2を介して圧電
トランスジユーサ3に供給し、ここで電気信号か
ら超音波に変換して音響レンズ4および液体5を
介して走査制御装置6によりXおよびY方向に2
次元的に移動する試料台7上に載置された試料8
上にスポツト状に投射している。また、試料8か
らの反射波は音響レンズ4で集音し、圧電トラン
スジユーサ3により電気信号に変換してサーキユ
レータ2を介して信号処理回路9に供給し、ここ
で不要な信号を除去すると共に必要な反射波に対
応する信号のみを増幅、検波して反射波の強度に
応じた検波信号を得、この検波信号を輝度信号と
してスキヤンコンバータ10により走査制御装置
6による試料台7の走査と同期させて超音波像を
陰極管11上に表示させるようにしている。な
お、音響レンズ4は試料台7に対して垂直なZ方
向に変位可能になつている。
上述したような超音波顕微鏡において、音響レ
ンズ4をZ方向に変位させて試料8から十分離れ
た位置から近づけていくと、信号処理回路9から
は第2図に示すような第1、第2および第3の順
次の極大値、およびを有するいわゆるV(z)
カーブと呼ばれる検波信号の強度分布が得られ
る。第2図において、V(z)が最大となる第2の極
大値の点fは音響レンズ4が試料8に対して合
焦状態にあるときに得られ、この点fの前後の点
dおよびhにおいて現われる第1および第3の極
大値およびは試料8における表面波と反射波
との干渉などにより生じる。
ンズ4をZ方向に変位させて試料8から十分離れ
た位置から近づけていくと、信号処理回路9から
は第2図に示すような第1、第2および第3の順
次の極大値、およびを有するいわゆるV(z)
カーブと呼ばれる検波信号の強度分布が得られ
る。第2図において、V(z)が最大となる第2の極
大値の点fは音響レンズ4が試料8に対して合
焦状態にあるときに得られ、この点fの前後の点
dおよびhにおいて現われる第1および第3の極
大値およびは試料8における表面波と反射波
との干渉などにより生じる。
そこで、従来では信号処理回路9の出力をオシ
ロスコープ等の測定器でモニターし、これを目視
により観察しながら音響レンズ4を手動によりZ
方向に変位させて検波信号レベルが最大となる位
置(第2図の点f)を探し、この位置に音響レン
ズ4を合わせることにより、音響レンズ4の試料
8に対する焦点調節を行なつていた。
ロスコープ等の測定器でモニターし、これを目視
により観察しながら音響レンズ4を手動によりZ
方向に変位させて検波信号レベルが最大となる位
置(第2図の点f)を探し、この位置に音響レン
ズ4を合わせることにより、音響レンズ4の試料
8に対する焦点調節を行なつていた。
しかし、このような手動による焦点調節におい
ては、操作者が反射波検波信号のレベルを観察し
ながら、例えば第2図の点d,fおよびhの第1
〜第3の極大値〜を憶え、これらを比較しな
がら最大反射波点(焦点位置)fを探す必要があ
るため、特に反射音波強度にリプル特性がある場
合には調節が極めて困難であると共に時間がかか
る。これは超音波の周波数を高くすればする程、
液体5中での超音波の減衰が大きくなり、これを
押えるために音響レンズ4と試料8との間の距離
を更に短くする必要があるため、距離の微小変化
から最大反射点を探すのが更に困難となる。ま
た、焦点調節が極めて困難であるために、多数の
試料を観察する場合に像のコントラストに差異が
生じ、試料間の比較が極めて難しくなる不具合が
ある。
ては、操作者が反射波検波信号のレベルを観察し
ながら、例えば第2図の点d,fおよびhの第1
〜第3の極大値〜を憶え、これらを比較しな
がら最大反射波点(焦点位置)fを探す必要があ
るため、特に反射音波強度にリプル特性がある場
合には調節が極めて困難であると共に時間がかか
る。これは超音波の周波数を高くすればする程、
液体5中での超音波の減衰が大きくなり、これを
押えるために音響レンズ4と試料8との間の距離
を更に短くする必要があるため、距離の微小変化
から最大反射点を探すのが更に困難となる。ま
た、焦点調節が極めて困難であるために、多数の
試料を観察する場合に像のコントラストに差異が
生じ、試料間の比較が極めて難しくなる不具合が
ある。
本発明の目的は上述した種々の不具合を解決
し、反射音波強度のリプル特性の影響されること
なく、焦点調節を自動的に、かつ正確にできる焦
点調節方法を提供しようとするものである。
し、反射音波強度のリプル特性の影響されること
なく、焦点調節を自動的に、かつ正確にできる焦
点調節方法を提供しようとするものである。
本発明は、超音波集束レンズと試料との間隔を
相対的にステツプ変位させながら超音波集束レン
ズを経て試料に超音波を投射して試料からの反射
音波強度を検出し、第一のステツプ変位位置にお
ける反射音波強度と第一のステツプ変位位置に隣
接する第二のステツプ変位位置における反射音波
強度同士を比較することにより第一のステツプ変
位位置における反射音波強度が極大値であるかど
うかを検出する第一のプロセスを行い、極大値が
検出された時にはその時の反射音波強度差の絶対
値が所定の値より大きいかどうかを判断する第二
のプロセスを行い、所定の値より大きい場合は上
記第一のプロセスに戻り、所定の値以下の場合は
第三のプロセスに進み、第三のプロセスはステツ
プ変位を行つて、そのステツプ変位した位置にお
ける反射音波強度と上記極大値が検出されたとき
の第一のステツプ変位位置における反射音波強度
同士を比較することにより極大値かどうかの検出
を行う、極大値ではないと検出された時は上記第
一のプロセスに戻るようにし、極大値であると検
出された時は上記第二のプロセスに戻るようにす
る、上記のプロセスに伴つて検出される、反射音
波強度差の絶対値が所定の値より大きいと判断さ
れた極大値の隣り合う2個の値同士を比較して先
に検出された極大値の方が後に検出された極大値
に比べ大きくなつたときに上記のプロセスを停止
し、この先に検出された極大値をとる上記間隔に
超音波集束レンズ試料との間隔を調節して、超音
波集束レンズの試料に対する焦点調節を行なうこ
とを特徴とする。
相対的にステツプ変位させながら超音波集束レン
ズを経て試料に超音波を投射して試料からの反射
音波強度を検出し、第一のステツプ変位位置にお
ける反射音波強度と第一のステツプ変位位置に隣
接する第二のステツプ変位位置における反射音波
強度同士を比較することにより第一のステツプ変
位位置における反射音波強度が極大値であるかど
うかを検出する第一のプロセスを行い、極大値が
検出された時にはその時の反射音波強度差の絶対
値が所定の値より大きいかどうかを判断する第二
のプロセスを行い、所定の値より大きい場合は上
記第一のプロセスに戻り、所定の値以下の場合は
第三のプロセスに進み、第三のプロセスはステツ
プ変位を行つて、そのステツプ変位した位置にお
ける反射音波強度と上記極大値が検出されたとき
の第一のステツプ変位位置における反射音波強度
同士を比較することにより極大値かどうかの検出
を行う、極大値ではないと検出された時は上記第
一のプロセスに戻るようにし、極大値であると検
出された時は上記第二のプロセスに戻るようにす
る、上記のプロセスに伴つて検出される、反射音
波強度差の絶対値が所定の値より大きいと判断さ
れた極大値の隣り合う2個の値同士を比較して先
に検出された極大値の方が後に検出された極大値
に比べ大きくなつたときに上記のプロセスを停止
し、この先に検出された極大値をとる上記間隔に
超音波集束レンズ試料との間隔を調節して、超音
波集束レンズの試料に対する焦点調節を行なうこ
とを特徴とする。
以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第3図は本発明の超音波顕微鏡の焦点調節方法
を実施する焦点調節装置の一例の構成を示す線図
である。本例では第1図に示すような超音波顕微
鏡において、音響レンズ4をZ方向に間欠的に変
位させると共に音響レンズ4の試料8に対する位
置を検出する駆動装置12を設け、この駆動装置
12を演算制御装置13からの駆動信号によりイ
ンターフエース制御回路14および位置制御装置
15を介して制御し、駆動装置12で検出した位
置検出信号は位置制御装置15に供給すると共
に、インターフエース制御回路14を介して演算
制御装置13に供給する。また、高周波パルス発
生器1には制御パルス発生器16を接続し、この
制御パルス発生器16の駆動を演算制御装置13
によりインターフエース制御回路14を介して制
御することにより、高周波パルス発生器1から発
生するパルスのパルス幅等を制御する。更に、信
号処理回路9から出力されるアナログ量の反射波
検波信号A/D変換器17でデジタル量に変換
し、演算制御装置13の制御の下にデータ入力制
御回路18およびインターフエース制御回路14
を経て演算制御装置13に供給する。また、イン
ターフエース制御回路14には記憶装置19を接
続し、演算制御装置13の制御により所要のデー
タを書込みおよび読出し得るよう構成する。
を実施する焦点調節装置の一例の構成を示す線図
である。本例では第1図に示すような超音波顕微
鏡において、音響レンズ4をZ方向に間欠的に変
位させると共に音響レンズ4の試料8に対する位
置を検出する駆動装置12を設け、この駆動装置
12を演算制御装置13からの駆動信号によりイ
ンターフエース制御回路14および位置制御装置
15を介して制御し、駆動装置12で検出した位
置検出信号は位置制御装置15に供給すると共
に、インターフエース制御回路14を介して演算
制御装置13に供給する。また、高周波パルス発
生器1には制御パルス発生器16を接続し、この
制御パルス発生器16の駆動を演算制御装置13
によりインターフエース制御回路14を介して制
御することにより、高周波パルス発生器1から発
生するパルスのパルス幅等を制御する。更に、信
号処理回路9から出力されるアナログ量の反射波
検波信号A/D変換器17でデジタル量に変換
し、演算制御装置13の制御の下にデータ入力制
御回路18およびインターフエース制御回路14
を経て演算制御装置13に供給する。また、イン
ターフエース制御回路14には記憶装置19を接
続し、演算制御装置13の制御により所要のデー
タを書込みおよび読出し得るよう構成する。
本例では音響レンズ4を試料8から十分離れた
初期位置(第2図の点cに対応)から試料8に近
づく方向に1μm程度ずつステツプ状に移動させ
て3つの極値、例えば第2図において点d,e,
fおよび点f,g,hを検出すると共に、音響レ
ンズ4が試料8に対してある位置にあるときの駆
動装置12からの位置検出信号およびその位置で
のA/D変換器17からの反射波検波信号を記憶
するため、演算制御装置13には上記ステツプ移
動数n、極値数m、位置検出信号Zoおよび反射波
検波信号のA/D変換値V(zo)をそれぞれ記憶する
ためのレジスタRo,Rn,RzおよびRvを設ける。
また記憶装置19は上記3つの極値の検出におい
て演算制御装置13のレジスタRzおよびRvにそ
れぞれ記憶した内容を各極値の検出に対応して書
込むためのメモリMz(1),Mz(2),Mz(3)および
Mv(1),Mv(2),Mv(3)をもつて構成する。
初期位置(第2図の点cに対応)から試料8に近
づく方向に1μm程度ずつステツプ状に移動させ
て3つの極値、例えば第2図において点d,e,
fおよび点f,g,hを検出すると共に、音響レ
ンズ4が試料8に対してある位置にあるときの駆
動装置12からの位置検出信号およびその位置で
のA/D変換器17からの反射波検波信号を記憶
するため、演算制御装置13には上記ステツプ移
動数n、極値数m、位置検出信号Zoおよび反射波
検波信号のA/D変換値V(zo)をそれぞれ記憶する
ためのレジスタRo,Rn,RzおよびRvを設ける。
また記憶装置19は上記3つの極値の検出におい
て演算制御装置13のレジスタRzおよびRvにそ
れぞれ記憶した内容を各極値の検出に対応して書
込むためのメモリMz(1),Mz(2),Mz(3)および
Mv(1),Mv(2),Mv(3)をもつて構成する。
先ず、本発明に先立つて開発した第3図に示す
焦点調節装置の動作を第4図に示すフローチヤー
トおよび第2図に示すV(z)カーブを参照して説明
する。
焦点調節装置の動作を第4図に示すフローチヤー
トおよび第2図に示すV(z)カーブを参照して説明
する。
先ず、焦点調節の開始(START)により、
レジスタRz,Rv,Rn,RoおよびメモリMz(1),
Mz(2),Mz(3),Mv(1),Mv(2),Mv(3)を全てクリア
すると共に、制御パルス発生器16から高周波
パルス発生器1にパルスを供給して圧電トラン
スジユーサ3から音響レンズ4および液体5を
介して試料8に超音波を投射し、この超音波の
投射により信号処理回路9から得られるアナロ
グの反射波検波信号をA/D変換器17でデジ
タル信号V(zo)に変換する。また、この焦点調節
の開始により、試料8から十分離れた初期位置
(第2図の点C)にある音響レンズ4を位置制
御装置15を介して駆動装置12により試料8
に近づく方向にステツプ移動させる。
レジスタRz,Rv,Rn,RoおよびメモリMz(1),
Mz(2),Mz(3),Mv(1),Mv(2),Mv(3)を全てクリア
すると共に、制御パルス発生器16から高周波
パルス発生器1にパルスを供給して圧電トラン
スジユーサ3から音響レンズ4および液体5を
介して試料8に超音波を投射し、この超音波の
投射により信号処理回路9から得られるアナロ
グの反射波検波信号をA/D変換器17でデジ
タル信号V(zo)に変換する。また、この焦点調節
の開始により、試料8から十分離れた初期位置
(第2図の点C)にある音響レンズ4を位置制
御装置15を介して駆動装置12により試料8
に近づく方向にステツプ移動させる。
信号処理回路9から最初に得られる反射波検
波信号のデジタル変換値V(z start)と、そのと
きの駆動装置12からの位置検出信号Zstartと
をそれぞれ演算制御装置13のレジスタRvお
よびRzに記憶する。
波信号のデジタル変換値V(z start)と、そのと
きの駆動装置12からの位置検出信号Zstartと
をそれぞれ演算制御装置13のレジスタRvお
よびRzに記憶する。
次に演算制御装置13のレジスタRnの内容
を1にして記憶装置19のメモリMv(1)および
Mz(1)を選択する。
を1にして記憶装置19のメモリMv(1)および
Mz(1)を選択する。
レジスタRvおよびRzにそれぞれ記憶した
V(z start)およびZstartをメモリMv(1)およびMz(1)
にそれぞれストアする。
V(z start)およびZstartをメモリMv(1)およびMz(1)
にそれぞれストアする。
次にレジスタRoの内容を1にする。
Ro=1により反射波検波信号が最初に得ら
れた位置から音響レンズ4が1ステツプ試料8
に近づいた位置Vz=1での位置検出信号Z1およ
び反射波検波信号V(z1)をレジスタRzおよびRv
にそれぞれロードする。
れた位置から音響レンズ4が1ステツプ試料8
に近づいた位置Vz=1での位置検出信号Z1およ
び反射波検波信号V(z1)をレジスタRzおよびRv
にそれぞれロードする。
メモリMv(n)の内容、レジスタRvおよびRnの
内容から演算制御装置13により{Mv(n)−Rv}
×(−1)m-1>0を演算してイエスかノーかを
判断する。今レジスタRnの内容は1であるか
ら、この演算はMv(1)−Rv>0となり、判断が
ノーのときすなわち音響レンズ4が試料8に1
ステツプ近づいた位置でのレジスタRvに記憶
した反射波検波信号V(z1)がメモリMv(1)に記憶
したV(z start)よりも大きいときは上記に戻
りメモリMv(1)およびMz(1)の内容をレジスタRv
およびRzの内容で更新すると共に音響レンズ
4のステツプ移動数nを増やしながらMv(1)−
Rv>0がイエスと判断されるまで上記操作を
繰返す。これによりMv(1)−Rv>0がイエスと
判断されると、メモリMv(1)およびMz(1)には第
2図において点dの第1の極大値のA/D変
換値およびこの反射波検波信号を出力する位置
検出信号がそれぞれ記憶される。
内容から演算制御装置13により{Mv(n)−Rv}
×(−1)m-1>0を演算してイエスかノーかを
判断する。今レジスタRnの内容は1であるか
ら、この演算はMv(1)−Rv>0となり、判断が
ノーのときすなわち音響レンズ4が試料8に1
ステツプ近づいた位置でのレジスタRvに記憶
した反射波検波信号V(z1)がメモリMv(1)に記憶
したV(z start)よりも大きいときは上記に戻
りメモリMv(1)およびMz(1)の内容をレジスタRv
およびRzの内容で更新すると共に音響レンズ
4のステツプ移動数nを増やしながらMv(1)−
Rv>0がイエスと判断されるまで上記操作を
繰返す。これによりMv(1)−Rv>0がイエスと
判断されると、メモリMv(1)およびMz(1)には第
2図において点dの第1の極大値のA/D変
換値およびこの反射波検波信号を出力する位置
検出信号がそれぞれ記憶される。
次にm<3を演算することにより3つの極値
を求めたか否かを判断する。今、m=1すなわ
ちレジスタRnの内容は1であるからm<3の
判断はイエスとなる。
を求めたか否かを判断する。今、m=1すなわ
ちレジスタRnの内容は1であるからm<3の
判断はイエスとなる。
m<3の判断がイエスのときは上記に戻り
レジスタRnの内容を2および3にしてそれぞ
れの場合において上記の操作を繰返す。ここで
Rn=2の操作において上記により{Mv(n)−
Rv}×(−1)m-1>0がイエスと判断されると、
メモリMv(2)およびMz(2)には第2図において点
eの極小値のA/D変換値およびこの反射波検
波信号を出力する位置検出信号がそれぞれ記憶
される。またRn=3の操作において上記に
より{Mv(n)−Rv}×(−1)m-1>0がイエスと
判断されると、メモリMv(3)およびMz(3)には第
2図において点fの極大値のA/D変換値お
よびこの反射波検波信号を出力する位置検出信
号がそれぞれ記憶される。
レジスタRnの内容を2および3にしてそれぞ
れの場合において上記の操作を繰返す。ここで
Rn=2の操作において上記により{Mv(n)−
Rv}×(−1)m-1>0がイエスと判断されると、
メモリMv(2)およびMz(2)には第2図において点
eの極小値のA/D変換値およびこの反射波検
波信号を出力する位置検出信号がそれぞれ記憶
される。またRn=3の操作において上記に
より{Mv(n)−Rv}×(−1)m-1>0がイエスと
判断されると、メモリMv(3)およびMz(3)には第
2図において点fの極大値のA/D変換値お
よびこの反射波検波信号を出力する位置検出信
号がそれぞれ記憶される。
レジスタRnの順次の内容1、2および3の
それぞれの場合において上述した操作が終了す
ると、3つの極値すなわち2つの極大値と1つ
の極小値とを求めたことになり、上記におけ
るm<3の判断はノーとなるから、次にメモリ
Mv(1)およびMv(3)の内容を読出してMv(1)>Mv(3)
の判断を行なう。
それぞれの場合において上述した操作が終了す
ると、3つの極値すなわち2つの極大値と1つ
の極小値とを求めたことになり、上記におけ
るm<3の判断はノーとなるから、次にメモリ
Mv(1)およびMv(3)の内容を読出してMv(1)>Mv(3)
の判断を行なう。
Mv(1)>Mv(3)がノーと判断されたとき、すな
わち第2図において第2の極大値が第1の極
大値よりも大きいと判断されたときは、レジ
スタRnの内容をゼロとした後、メモリMv(3)お
よびMz(3)の内容をレジスタRvおよびRzにそれ
ぞれ記憶して上記からの順次の操作を繰返
す。ここで上記におけるm<3がノーと判断
されると3つの極値すなわち第2図において点
fの第2の極大値、点gの極小値および点h
の第3の極大値を求めたことになり、メモリ
Mv(1)およびMz(1)には第2の極大値のA/D
変換値およびこの反射波検波信号を出力する位
置検出信号がそれぞれ記憶され、メモリMv(2)
およびMz(2)には点gの極小値のA/D変換値
およびこの反射波検波信号を出力する位置検出
信号がそれぞれ記憶され、またメモリMv(3)お
よびMz(3)には第3の極大値のA/D変換値
およびこの反射波検波信号を出力する位置検出
信号がそれぞれ記憶される。
わち第2図において第2の極大値が第1の極
大値よりも大きいと判断されたときは、レジ
スタRnの内容をゼロとした後、メモリMv(3)お
よびMz(3)の内容をレジスタRvおよびRzにそれ
ぞれ記憶して上記からの順次の操作を繰返
す。ここで上記におけるm<3がノーと判断
されると3つの極値すなわち第2図において点
fの第2の極大値、点gの極小値および点h
の第3の極大値を求めたことになり、メモリ
Mv(1)およびMz(1)には第2の極大値のA/D
変換値およびこの反射波検波信号を出力する位
置検出信号がそれぞれ記憶され、メモリMv(2)
およびMz(2)には点gの極小値のA/D変換値
およびこの反射波検波信号を出力する位置検出
信号がそれぞれ記憶され、またメモリMv(3)お
よびMz(3)には第3の極大値のA/D変換値
およびこの反射波検波信号を出力する位置検出
信号がそれぞれ記憶される。
上記の操作後、上記におけるMv(1)>
Mv(3)がイエスと判断されたとき、すなわち第
2図において第2の極大値が第3の極大値
よりも大きいと判断されたときは、この第2の
極大値を出力する位置検出信号が試料8に対
する音響レンズ4の焦点位置となるから、メモ
リMz(1)を読出し、その位置検出信号に基いて
位置制御装置15を介して駆動装置12を駆動
して、該駆動装置12から検出される位置検出
信号がメモリMz(1)に記憶されている位置検出
信号と等しくなる位置に音響レンズ4を移動さ
せて焦点調節を完了する。
Mv(3)がイエスと判断されたとき、すなわち第
2図において第2の極大値が第3の極大値
よりも大きいと判断されたときは、この第2の
極大値を出力する位置検出信号が試料8に対
する音響レンズ4の焦点位置となるから、メモ
リMz(1)を読出し、その位置検出信号に基いて
位置制御装置15を介して駆動装置12を駆動
して、該駆動装置12から検出される位置検出
信号がメモリMz(1)に記憶されている位置検出
信号と等しくなる位置に音響レンズ4を移動さ
せて焦点調節を完了する。
以上のようにして焦点調節を自動的に行うこと
ができるが、この場合問題となるのは、第6図に
示すようにV(z)カーブの極値を与える部分やその
他の部分においてリプリ特性があると、そのリプ
ルのデイプス値およびピーク値をそれぞれ極小値
および極大値として検出してしまい焦点調節を正
確にできない場合がある。
ができるが、この場合問題となるのは、第6図に
示すようにV(z)カーブの極値を与える部分やその
他の部分においてリプリ特性があると、そのリプ
ルのデイプス値およびピーク値をそれぞれ極小値
および極大値として検出してしまい焦点調節を正
確にできない場合がある。
この発明は、このような問題をも解決するもの
で、その一例を以下に説明する。
で、その一例を以下に説明する。
第5図は第3図に示す焦点調節装置による本発
明の一例の動作を説明する要部のフローチヤート
を示すものである。この動作例は、第4図におい
て{Mv(n)−Rv}×(−1)m-1>0の判断とm<3
の判断とを行なう間に、メモリMv(n)の内容から
レジスタRvの内容を減算した値の絶対値が、第
2図に示すV(z)カーブの順次の極値間で音響レン
ズ4の1ステツプの移動にほぼ相当する反射波検
波信号の変化分のA/D変換値Vstep(定数)より
大きいか否かの判断を行なう操作を挿入し、|
Mv(n)−Rv|>Vstepがイエスと判断されたときは
次のm<3の判断を行ない、ノーと判断されたと
きは第4図の点Pに戻つて更に音響レンズ4を1
ステツプ移動させてその位置でのレジスタRvに
記憶される反射波検波信号のA/D変換値とメモ
リMv(n)の内容とから、{Mv(n)−Rv}×(−1)m-1
>0および|Mv(n)−Rv|>Vstepの判断を行なう
ようにした点のみが第4図に示す動作例と異なる
ものである。このようにすれば、第6図に示すよ
うにV(z)カーブの極値において1ステツプに相当
する変化分(Vstep)内に例えば1dB以内の小さな
リプル特性が生じても、リプル幅のデイプス値お
よびビーク値をそれぞれ極大値および極小値とし
てとることを有効に防止することができるから、
リプル特性に影響されることなく常に正確に極大
値および極小値を検出することができる。
明の一例の動作を説明する要部のフローチヤート
を示すものである。この動作例は、第4図におい
て{Mv(n)−Rv}×(−1)m-1>0の判断とm<3
の判断とを行なう間に、メモリMv(n)の内容から
レジスタRvの内容を減算した値の絶対値が、第
2図に示すV(z)カーブの順次の極値間で音響レン
ズ4の1ステツプの移動にほぼ相当する反射波検
波信号の変化分のA/D変換値Vstep(定数)より
大きいか否かの判断を行なう操作を挿入し、|
Mv(n)−Rv|>Vstepがイエスと判断されたときは
次のm<3の判断を行ない、ノーと判断されたと
きは第4図の点Pに戻つて更に音響レンズ4を1
ステツプ移動させてその位置でのレジスタRvに
記憶される反射波検波信号のA/D変換値とメモ
リMv(n)の内容とから、{Mv(n)−Rv}×(−1)m-1
>0および|Mv(n)−Rv|>Vstepの判断を行なう
ようにした点のみが第4図に示す動作例と異なる
ものである。このようにすれば、第6図に示すよ
うにV(z)カーブの極値において1ステツプに相当
する変化分(Vstep)内に例えば1dB以内の小さな
リプル特性が生じても、リプル幅のデイプス値お
よびビーク値をそれぞれ極大値および極小値とし
てとることを有効に防止することができるから、
リプル特性に影響されることなく常に正確に極大
値および極小値を検出することができる。
第7図は第3図に示す焦点調節装置による本発
明の他の動作例を説明するフローチヤートの要部
を示すものである。この動作例はレジスタRoの
内容をn+1にする操作と、音響レンズ4がn+
1ステツプ移動した位置検出信号Zoおよびこの位
置での反射波検波信号のA/D変換値V(zo)をレジ
スタRzおよびRvにそれぞれ読込む操作とを行な
う間、すなわち第4図の点qの位置にレジスタ
Roの内容が定数nnaxより大きいか否かの班断を行
なう操作を挿入し、n>nnaxがノーと判断された
ときは位置検出信号Zoおよび反射波検波信号V(zo)
を読込む操作を行ない、イエスと判断されたとき
は駆動装置12による音響レンズ4の移動を停止
して焦点調節を中断するようにした点のみが第4
図に示す動作例と異なるものである。ここで定数
nnaxは例えば音響レンズ4が試料8から十分離れ
たほぼ初期位置から試料8に極めて近接する位置
までのステツプ移動数とする。このようにすれ
ば、反射波検波信号が十分検出されないとき、例
えば試料8の超音波吸収率が大きい場合や、反射
波の強度が小さい場合においても、音響レンズ4
が試料8に当接してこれらが毀損するのを有効に
防止することができる。
明の他の動作例を説明するフローチヤートの要部
を示すものである。この動作例はレジスタRoの
内容をn+1にする操作と、音響レンズ4がn+
1ステツプ移動した位置検出信号Zoおよびこの位
置での反射波検波信号のA/D変換値V(zo)をレジ
スタRzおよびRvにそれぞれ読込む操作とを行な
う間、すなわち第4図の点qの位置にレジスタ
Roの内容が定数nnaxより大きいか否かの班断を行
なう操作を挿入し、n>nnaxがノーと判断された
ときは位置検出信号Zoおよび反射波検波信号V(zo)
を読込む操作を行ない、イエスと判断されたとき
は駆動装置12による音響レンズ4の移動を停止
して焦点調節を中断するようにした点のみが第4
図に示す動作例と異なるものである。ここで定数
nnaxは例えば音響レンズ4が試料8から十分離れ
たほぼ初期位置から試料8に極めて近接する位置
までのステツプ移動数とする。このようにすれ
ば、反射波検波信号が十分検出されないとき、例
えば試料8の超音波吸収率が大きい場合や、反射
波の強度が小さい場合においても、音響レンズ4
が試料8に当接してこれらが毀損するのを有効に
防止することができる。
なお、本発明は上述した例にのみ限定されるも
のではなく、幾多の変更または変形が可能であ
る。例えば上述した例では音響レンズ4を試料8
に対してZ方向に変位させたが、試料台7を音響
レンズ4に対してZ方向に変位させたり、あるい
は音響レンズ4および試料台7の双方をZ方向に
変位させて音響レンズ4と試料8との間の距離を
変化させても、上述したと同様にして焦点調節を
行なうことができる。また、音響レンズ4および
試料8のZ方向での相対的変位はこれらが近接す
る位置から離間する方向に行なつてもよい。更に
上述した例では第2図において点d,e,f,
g,hの5つの極値を検出するようにしたが、音
響レンズ4および/または試料8をこれらが離間
した位置から近接する方向に変位させる場合ある
いはこれとは逆の方向に変位させる場合におい
て、点d,e,fあるいは点h,g,fの順次の
極値を検出し、Mv(1)>Mv(3)がノーと判断された
ときにMz(3)の内容を焦点位置を表わす位置検出
信号として焦点調節を行なうこともできる。この
場合には検出する極値数が少なくなるから、焦点
調節をより簡単かつ迅速に行なうことができる。
のではなく、幾多の変更または変形が可能であ
る。例えば上述した例では音響レンズ4を試料8
に対してZ方向に変位させたが、試料台7を音響
レンズ4に対してZ方向に変位させたり、あるい
は音響レンズ4および試料台7の双方をZ方向に
変位させて音響レンズ4と試料8との間の距離を
変化させても、上述したと同様にして焦点調節を
行なうことができる。また、音響レンズ4および
試料8のZ方向での相対的変位はこれらが近接す
る位置から離間する方向に行なつてもよい。更に
上述した例では第2図において点d,e,f,
g,hの5つの極値を検出するようにしたが、音
響レンズ4および/または試料8をこれらが離間
した位置から近接する方向に変位させる場合ある
いはこれとは逆の方向に変位させる場合におい
て、点d,e,fあるいは点h,g,fの順次の
極値を検出し、Mv(1)>Mv(3)がノーと判断された
ときにMz(3)の内容を焦点位置を表わす位置検出
信号として焦点調節を行なうこともできる。この
場合には検出する極値数が少なくなるから、焦点
調節をより簡単かつ迅速に行なうことができる。
上述したように本発明によれば、従来観察者が
手動により行なつていた焦点調節を、反射音波強
度のリプル特性に影響されることなく、迅速かつ
高精度に自動的に行なうことができる。また、常
に高精度の焦点調節を行なうことができるから、
多数の試料を観察する場合には一定のコントラス
トの像を得ることができ、したがつて試料間の比
較を容易かつ確実に行なうことができる。
手動により行なつていた焦点調節を、反射音波強
度のリプル特性に影響されることなく、迅速かつ
高精度に自動的に行なうことができる。また、常
に高精度の焦点調節を行なうことができるから、
多数の試料を観察する場合には一定のコントラス
トの像を得ることができ、したがつて試料間の比
較を容易かつ確実に行なうことができる。
第1図は超音波顕微鏡の構成を示す線図、第2
図は音響レンズと試料との間の距離に対する反射
波検波信号の強度分布を示す線図、第3図は本発
明の超音波顕微鏡の焦点調節方法を実施する焦点
調節装置の一例の構成を示す線図、第4図は本発
明に先立つて開発した第3図に示す焦点調節装置
の動作を説明するためのフローチヤート、第5図
は本発明による一例の動作の要部を説明するため
のフローチヤート、第6図は第2図に示す反射波
検波信号の強度分布に現われるリプル特性の一例
を示す線図、第7図は本発明による他の例の動作
の要部を説明するためのフローチヤートである。 1……高周波パルス発生器、2……サーキユレ
ータ、3……圧電トランスジユーサ、4……音響
レンズ(超音波集束レンズ)、5……液体、6…
…走査制御装置、7……試料台、8……試料、9
……信号処理回路、10……スキヤンコンバー
タ、11……陰極管、12……駆動装置、13…
…演算制御装置、14……インターフエース制御
回路、15……位置制御装置、16……制御パル
ス発生器、17……A/D変換器、18……デー
タ入力制御回路、19……記憶装置。
図は音響レンズと試料との間の距離に対する反射
波検波信号の強度分布を示す線図、第3図は本発
明の超音波顕微鏡の焦点調節方法を実施する焦点
調節装置の一例の構成を示す線図、第4図は本発
明に先立つて開発した第3図に示す焦点調節装置
の動作を説明するためのフローチヤート、第5図
は本発明による一例の動作の要部を説明するため
のフローチヤート、第6図は第2図に示す反射波
検波信号の強度分布に現われるリプル特性の一例
を示す線図、第7図は本発明による他の例の動作
の要部を説明するためのフローチヤートである。 1……高周波パルス発生器、2……サーキユレ
ータ、3……圧電トランスジユーサ、4……音響
レンズ(超音波集束レンズ)、5……液体、6…
…走査制御装置、7……試料台、8……試料、9
……信号処理回路、10……スキヤンコンバー
タ、11……陰極管、12……駆動装置、13…
…演算制御装置、14……インターフエース制御
回路、15……位置制御装置、16……制御パル
ス発生器、17……A/D変換器、18……デー
タ入力制御回路、19……記憶装置。
Claims (1)
- 1 超音波集束レンズと試料との間隔を相対的に
ステツプ変位させながら超音波集束レンズを経て
試料に超音波を投射して試料からの反射音波強度
を検出し、第一のステツプ変位位置における反射
音波強度と第一のステツプ変位位置に隣接する第
二のステツプ変位位置における反射音波強度同士
を比較することにより第一のステツプ変位位置に
おける反射音波強度が極大値であるかどうかを検
出する第一のプロセスを行い、極大値が検出され
た時にはその時の反射音波強度差の絶対値が所定
の値より大きいかどうかを判断する第二のプロセ
スを行い、所定の値より大きい場合は上記第一の
プロセスに戻り、所定の値以下の場合は第三のプ
ロセスに進み、第三のプロセスはステツプ変位を
行つて、そのステツプ変位した位置における反射
音波強度と上記極大値が検出されたときの第一の
ステツプ変位位置における反射音波強度同士を比
較することにより極大値かどうかの検出を行う、
極大値ではないと検出された時は上記第一のプロ
セスに戻るようにし、極大値であると検出された
時は上記第二のプロセスに戻るようにする、上記
のプロセスに伴つて検出される、反射音波強度差
の絶対値が所定の値より大きいと判断された極大
値の隣り合う2個の値同士を比較して先に検出さ
れた極大値の方が後に検出された極大値に比べ大
きくなつたときに上記のプロセスを停止し、この
先に検出された極大値をとる上記間隔に超音波集
束レンズ試料との間隔を調節して、超音波集束レ
ンズの試料に対する焦点調節を行なうことを特徴
とする超音波顕微鏡の焦点調節方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56072168A JPS57187652A (en) | 1981-05-15 | 1981-05-15 | Focus adjusting method and apparatus for ultrasonic microscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56072168A JPS57187652A (en) | 1981-05-15 | 1981-05-15 | Focus adjusting method and apparatus for ultrasonic microscope |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63231453A Division JPH01118766A (ja) | 1988-09-17 | 1988-09-17 | 超音波顕微鏡の焦点調節方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57187652A JPS57187652A (en) | 1982-11-18 |
JPH0252822B2 true JPH0252822B2 (ja) | 1990-11-14 |
Family
ID=13481433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56072168A Granted JPS57187652A (en) | 1981-05-15 | 1981-05-15 | Focus adjusting method and apparatus for ultrasonic microscope |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS57187652A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63133057A (ja) * | 1986-11-26 | 1988-06-04 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 超音波探傷装置 |
-
1981
- 1981-05-15 JP JP56072168A patent/JPS57187652A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57187652A (en) | 1982-11-18 |
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