JPS61210944A - 超音波顕微鏡 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、高周波超音波エネルギーを利用した撮像装置
、特に超音波顕微鏡において生物試料の音速の分布を計
測・表示する手段に関する。

〔発明の背景〕

音波周波数ＩＧＨｚ、従って水中での音波要約１ミクロ
ンメータに及ぶ超高周波音波を利用して機械走査型超音
波顕微＠　（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　ＡｃｏｕｓｔｉｃＭｉ
ｃｒｏｓｃｏｐｅ、以下８ＡＭと略す）が提案されてい
る。

即ち第１図に示すように、サファイア等の円柱状の結晶
２０は、その一端面は光学研磨された平面で他端面には
凹面状の半球穴が孔たれている。

平板面に作成された圧電薄膜１５に信号線１０よｆｉＲ
，？電気信号を印加し、結晶２０内に平面波のルＦ音波
を放射させる。この平面音波は前記の凹面穴に形成され
る結晶２〇−媒質３０（通常水）の界面２５で両者の音
速差を利用した正のレンズによシ、その所定焦点Ｆに集
束される。周知の様に焦点距離と開口径の比、即ちレン
ズの明るさを表わすＦナンバが充分小さい時は、この構
成によシ著しく細い超音波ビームを作成する事が出来る
。

焦点付近におかれた試料により、この集束音波は反射、
散乱、透過減衰といったしよう乱を受けるから、とのじ
よう電音波エネルギーを検出する事により試料の弾性的
な性質を反映した電気信号を得る事が出来る。試料を機
械的に２次元に走査しながら、この電気信号をこの走査
に同期してＣＲＴ上に表示すれば、音波顕微ｔｉＪ！偉
が得られるわけである。

この様なしよう乱エネルギーを検出する構成としては、
第２図ａ及び第２図すに示すものがある。

第２図ａは、超音波ビームを発生させる探触子系４０（
図中には簡略化して描いである）を再び用いて水７０中
の試料６０の反射音波を検出する反射型の構成を示し、
第２図すは探触子系４０と同一の今一つの探触子系５０
を対向して共焦点に配置させ、試料６０を透過した音波
を検出する透過型の構成を示す。

従来は、生物試料６０等は試料台８０に貼っており、こ
の試料台としては金属わくにはられた薄いマイラー膜が
用いられていた。マイラー膜の音響インピーダンスは水
と殆んど同じで、支持膜の存在が無視出来るからである
。

反射型は、ＩＣ−？ＬＳＩ等のデバイスや厚い金属試料
等を観察する際に用いられ、又透過型は薄い試料やとり
わけ生物試料に用いられている。生物試料はその音響イ
ンピーダンスが水の音響インピーダンスと良く似ている
為、充分な反射信号が得られないからである。

ところで、透過構成では、探触子系が２つ必要であるば
かりでなく、２つの探触子系を共焦点に設定する為のア
ライメントが必要で反射構成に比べて著しく設定が困難
であるという欠点を有する。

従って、もし反射構成のままで、透過構成で得られる透
過信号を検出する事が出来れば、この様な難点は解消さ
れ、又価格も安価になる事が期待される。

超音波顕微鏡の今一つの目的として、観察した試料の弾
性的性質を計測する事があげられる。試料に入射した超
音波ビームは、反射、屈折、透過減衰といったしよう乱
を受けるのであるが、このうち反射は主として試料の音
響インピーダンスで定まシ、屈折は試料の音速によって
、又減衰は試料の減衰定数によってそれぞれ定まる。超
音波顕微鏡による計測の目的は、これ等の物性量を求め
る点にある。ところで、上述の顕微鏡の構成に関する説
明からも明らかなように、屈折、透過減衰という現象は
本質的に透過構成によるものであって、反射型の場合、
これらの諸量を明確に捕捉する事は困難であった。従っ
て、もし、反射型構成のままで、従来、透過構成で得ら
れていた生物組織試料の超音波顕微鏡像や音速や減衰率
といった試料の音響的性質を計測する手段が提供できる
なら、簡単な構成で操作性の向上と低価格化が期待でき
る。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点を鑑みてなされたもので、反射型の構
成において、従来の透過構成と同様の超音波顕微鏡像を
与える手段および試料の音速を計測する手段を具備した
超音波顕微鏡を提供せんとするものである。

〔発明の概要〕

本発明では、第１に試料をサポートする試料台に工夫を
こらして、反射型構成のままで従来の透過構成で得られ
ていた像とほぼ等価な像を与え、第２に超音波顕微鏡に
干渉法を導入して、位相情報を利用することにより高精
度に試料の音速情報を抽出するのであるが、以下、図面
を用いて、本発明の趣旨を詳細に説明する。

本発明では、まず、試料をサポートする試料台の音響イ
ンピーダンスを試料の音響インピーダンスより大きくす
ることにより上記目的を達せんとするのである。即ち、
従来用いられているように、試料台として１〜２μｍの
厚みのマイラー膜を用いその裏側に試料を貼付する方法
の代シに、第４に２枚のマイラー膜で試料をはさみ、そ
の背面を空気とする構成を、第２に金属やガラス等から
なる多層構造の支持台を用いるのである。水や生物試料
にとって、空気やガラスや金属は完全反射体となる。第
３図を用いて、何故この様な完全反射体を用いて、反射
構成にもかかわらず透過信号が得られるのかを説明する
。

ある厚みの生物試料１００の上面ｔ１と下面を鵞とし、
下面ｔ３には音響的反射体の試料台１１０が裏打ちされ
ている。試料上方よシ入射した超音波ビーム１２０はま
ず界面ｔ１で一部は反射し、大部分は試料１００中へ伝
播する。この反射波が生物試料では著しく弱いのである
。さて、試料１００＃？を伝播した波は界面１．で反射
され、試料中を上方へ再び伝播し、界面ｔ１を介して水
中１３０に出、反射音波として探触子系１４０によって
検出されるのである。ここで、界面ｔ！での反射は殆ん
ど完全反射であってこの反射信号は極めて大きいから、
この構成の反射信号は界面ｔ１よシははるかに大きい界
面ｔ２からの反射音波で決まるといえるわけである。こ
の反射信号は試料中ｔ−２回透過したのと同じじよう乱
を受けていると考えられる。又、このことは完全反射体
の裏打ち材を鏡２００とみなした第４図の破線構成から
も明らかであろう。

即ち１．第３図の構成は、第４図のようにミラー面２０
０により共焦点に対向した探触子系２１０゜２２０とそ
の間にそう人された等制約に厚みが倍の試料２３０が水
中２４０内にある構成と等価で、従来の透過構成と同じ
であるからである。

以上の点を確認する為に、又、従来方法と比較する為に
、透過構成及び本構成での超音波の伝播の様子を理論的
に検討した。ここで試料は探触子系の熊点面にある事か
ら超音波ビームは試料に垂直に入射するものと考えられ
、又、生物試料の界面は充分に散乱的（ｄｉｆｆｕｓｅ
ｄ−目ｋｅ　）で、試料内の多重反射は無視しうるもの
と考えられる。この様な試料に入射したインパルス超音
波の応答は、従来の透過型構成では、δ関数を用いて、
反射波： 透過波： ・・・・・・・・・（２） であり、又、本構成では、 で与えられる。

ここで、Ｚ＋　ｖ＊ｄｔ　αはそれぞれ音響インピーダ
ンス、音速、厚み、減衰定数を表わしており、又、添字
ｓ、ｗはそれぞれ試料、水を表わしている。Ｌはレンズ
と本構成の全反射板との距離（従来構成では、レンズと
試料の背面ｔ！までの距離）であり　Ｌ／は透過構成に
おける対向レンズ間の距離である。又、Ｋは顕微鍵シス
テムの装置定数である。ｒは水と試料間の反射係数で ｒ＝　（Ｚｌ−ＺＷ）／（Ｚｓ　　Ｚｖ）・・・・・・
（４）で与えられる。

式（１）および（３）の第１項は、試料の前面（境界ｔ
１　）からの反射波を表わしており、式（１）および（
３）の２項は、試料の背面（境界Ａｘ　　）からの反射
波を表わしている。試料の背面を完全反射体で裏打ちし
た効果は式（１）、　　（３）の第２項を比較すれば明
らかであろう。即ち、従来構成では、ｒ（１−ｒ”）ｅ
　　　Ｊ　（ｔ　２Ｌ　２ｄｓ−２−ｄｌ）−ｋ、ｄ。

Ｖｌｙ　　　　　　　ｖ− であるのに対し、本発明の構成では、 となっており、第１に、試料である生物の音響インピー
ダンスが水のそれに近い事、従って「が小さい事による
反射波の減少は本発明の構成では発生しない事、第２に
その為　ｅ−２ｇｇ　７１６という従来構成の透過信号
で得られる減衰α１を反映した信号を、反射構成である
にも構わらず充分に強い信号として捕捉する事が出来る
ことを示している。

従って、完全反射体とみなせる材料で裏打ちされた生物
試料の反射信号は、従来のように軟かい材料で裏打ちさ
れた生物試料の透過信号と等価で、しかも得られるコン
トラストは２乗の関係で秀れている事がわかる（（３）
式を参照）。

この事は、生物試料の微細組織構造の積み重なりによっ
て撮像され喪画像がボケるという従来構成の難点を解消
する為に、よシ薄い生物試料を用いても同様なコントラ
ストが得られる事を示しておシ、本発明の大きな効果で
ある。

次に、このような構成を用いて、後述する干渉法を用い
るなら、生物試料の音速を反射構成のままで計測するこ
とができる。まず、従来の透過構成における音速を計測
する方法について検討する。

この場合、透過波は（２）式で与えられるが、この式は
、試料が存在しないときは、 ・・・・・・・・・（５） となる。即ち、試料があるときには、超音波の送信後、 の時刻に、又、試料がないときには、 なる時刻に受信されるから、両者の時間差Δｔ＝Ｉｔ＋
　　　ｔ２１ Δｔを計測することにより、水の音速を用いて、で求め
られることになる。この場合、短いパルスを用いる場合
はΔ”ｋｓ又、比較的長いパルスを用いる場合は、替り
に位相差が用いられている。

本発明では、この計測と等価な計測を反射構成のままで
実施するのであるが、（３）式かられかるように試料か
らの反射波は、ｒが小さい為に殆んどが、（３）式の第
２項で定まる。即ち、ｖ’ｒ＊ｔｔ（ｔ）＝Ｋ　（ｌ　
　ｒ’）ｅ−”−１ここで、試料の存在しない、裏打ち
材そのものからの反射波は、 で与えられるから、この両者の反射帰還時間は、試料か
らの反射波の場合、 又、裏打ち材からの反射波の場合、 であり、両者の時間差 Δｔ＝Ｉｔｓ　　ｔａｌ より、水の音速を用いて、 で試料の音速を求めることができる。

以上述べたように１本発明では、反射構成のままで、し
かも、試料を音響インピーダンスの充分大きな材料で裏
打ちすることによシ、従来、透過構成で実施されていた
材料の音速計測を実現可能としたのである。本発明者等
は、本発明を５０〜２００ＭＨ！で実施して良好な結果
を得ている。

他方、本発明者等はこのような測定において、計測され
る音速の精度は、時間差Δｔの計測精度にかかつている
が、周波数がＩＧＨｚ程度まで高くなってくると、計測
精度は急速に劣化するを見出した。周波数ＩＧＨｚでは
、超音波の生物組織中での伝播減衰が激しいため、試料
中を音波を透過するには、充分に試料が薄い必要がある
のであるが、ヒのことは、超音波の帰還時間の差Δｔそ
のものが小さくなるのである。例えば、厚み３．ｃｍの
生物組織試料で、音速が２０００ｍ／ｓとすると、式（
１４）よりΔｔ＞ｌｎｓとなシ例えば、１０％の精度で
試料の音速を求めるには、１００ｐｓの時間計測を行な
わなくてはならないからである。

本発明者等は、このような事情を考慮して、干渉法を用
いて、充分な精度でかかる音速測定を行う方法を考案し
た。次に、干渉法について説明する。

第５図（ａ）は、本発明でパルス巾が充分短い時、繰り
返し周期１．のＲＦパルス電気信号を印加した時のビデ
オ領域での検出信号を示したものである。ここで横軸は
時間軸をたて軸は信号強度を示している。人は印加した
Ｒ、Ｆパルスを示し、Ｂはレンズ界面からの反射信号を
又Ｃは試料からの反射信号を示している。

上記の時間測定の方法の場合には、試料からの反射信号
ＣをＢと弁別する為に印加パルスの継続時間１．（第５
図中）に示す波形）を出来るだけ短かくして、Ｃ及びＢ
信号が重ならない様に設定し、Ｃ信号のみをタイムゲー
ト（第５図（Ｃ）に示す波形）で取り出し標本化する構
成を採用している。

第５図（ｄ）は、干渉法の一実施例を示したもので試料
からの反射超音波信号Ｃとレンズと水の界面での反射超
音波信号Ｂｔ−干渉させるのにＲＦパルスの継続時間ｔ
ａを従来例とは逆に長くする事によって実現している。

詳しく説明すると、試料からの反射超音波信号Ｃはレン
ズと水との界面からの反射信号Ｂより、レンズと試料間
の水の中を往復伝播する時間２Ｚ／Ｖｗ（ここで２はレ
ンズと試料間の距り、ｖｗの水中の音速）だけ遅れて戻
ってくるから、ＲＦパルスの継続時間ｔ４を、第５図（
ｄ）に示す如くｔ　ａ　）２　Ｚ／Ｖｗ　（＝　ｔ　ｓ
）　　・・・・・”　（１６）と長くすると、２つの反
射信号は重なシあう事になる。この重なシあう時間領域
の１５号をタイムゲートでとり出し襟本化することによ
り、２つの反射信号の干渉を検出する事が出来る。

レンズと水の界面からの反射信号Ｂｔ−Ｖｍ（ｔ）＝Ｂ
５１１１Ｗ＠　ｔ　、　　ｔ　＊　（ｔ（ｔｏ　＋　ｔ
４””　（１７）ここでＷ、は使用超音波周波数 ｔ、＝２Ｌ／Ｖｂ　　Ｌはレンズの長さ、ＶＬはレンズ
材の音速 とお・くと、試料からの反射超音波信号ＣはＶｃ（ｔ）
＝＝Ｃｓｉａｗ＊　（ｔ＋２Ｚ／ｖｙ　）　ｖｔ　、　
＋　ｔ　ｓ　（ｔ　（ｔ　、　（ｔ　ｓ　＋　ｔ　ａ・
・・・・・・・・（１８） で表わされるから、（１６）式の条件下では２つの信号
は重なシあい ｔゆ＋ｔ　ａ　（ｔ　（ｔ　、　（ｔ　ｓ　＋　ｔ　４
　　　・・・・・・・・・（１９）なる時間域テＶ（ｔ
）＝　Ｂｓｉｎｗ　ａ　ｔ　＋　Ｃｓ１ｊ’ｗ＊　（ｔ
　＋２　Ｚ　／　Ｖｗ　）と表わサレ、（Ｋｓ　図（ｄ
）ｏ［Ｉ領域）ダイオード２乗検波すると、ビデオ領域
でとなる。　（１８）式の時間域の信号を利用すると、
よシ、レンズと試料間の距ＦＩａＺをかえるとλ豐／２
周期で検出信号が変調され、換言すれば試料の凹凸や内
部の層構造のパターンを位相情報を用いて高精度に求め
ることができる。

さて、このような干渉法を用いて生物試料の音速を計測
する原理について以下に述べる。

上述の如く、本発明では、生物試料を音響インピーダン
スの大きな材料で裏打ちして反射構成を実施しているの
であるが、既に述べたように、この場合、試料からの反
射超音波として２つの波を用いることができる。インパ
ルス応答の式（１０）　。

（１１）　を参照すると、裏打ち材からの反射波は、Ｖ
ｘ（ｔ）＝Ｄｓｉｎａｌｏ（ｔ＋２Ｚ／Ｖｗ）　　　・
”・・・（２２）であり、又、試料からの反射波は ・・・・・・・・・（ム） と表・ｂすことができる。それ故、これらの超音波と、
レンズからの反射超音波の重なる時間域では、その検出
出力は、試料の存在しない図６（ａ）の場所では、 Ｖａ、ｔ　　＝Ｖｍ　（ｔ）＋　Ｖ　ｍ　　（ｔ）＝　
Ｄ　”＋　Ｂ”＋　２０−Ｂｃｏｓ　（（ｄｏ　（２Ｚ
／ＶＷ））・・・・・・・・・工２４） であり、試料の存在する図６山）の場所では、　　。

Ｖ　ａ−＊　＝Ｖｓ　（ｔ）　＋　Ｖ　ｓ　（ｔ）・・
・・・・・・・（２５） となる。これらの干渉部の検出出力において、その強度
が極小となるのは、それぞれ、 ωｏ　（２Ｚ／Ｖｖ）　＝　（２ｎ＋１　）　π、　ｎ
＝ｏ、±１　、　・・・・・・・・・・・・（２６） および ・・・・・・・・・（２７） で与えられるが、試料の有無で試料中の伝播に伴う時間
遅れを反映して、（２６）および（２７）　ｉ満す、し
／ズと試料間の距離は異なることになる。

本発明では、上記の試料裏打ち構成に加えて、レンズ系
と試料間の距離２をＺ軸方向に移動すれば、次々に検出
信号の極小点が表われることを利用し、発生した干渉縞
のズレを計測することから音速を計測を行なうことがで
きる。

即ち、式（２６）　、　　（２７）　を満足する２１−
それぞれ２．、．２．とすると、式（２６）より、又、
式（２７）より であるから、干渉縞のずれ量ΔＺｍｓはΔＺ□Ｗ＋Ｚ、
−Ｚ、＋＝ ・・・・・・・・・（２８） で与えられる。

以下では、かかる干渉縞のずれを求める手順を更に説明
する。

第７図は、本発明でのＺ＠移動の様を従来構成と対比し
て示したものである。即ち、第７図（ａ）に示すように
、従来のＣモード構成ではセンサ４０と試料７０とを相
対的にＸ、Ｙ軸方向に移動走査させ、ＣＲＴ１３０上に
は、試料７０のｘ−ｙ面内画ｆ象を描画するのである。

この場合、２軸移動は単なる焦点合せに用いられる。他
方、上記の本発明の方法では、Ｃモード画像の一ライン
上に超音波ビームが照射するように、Ｙ軸走査を止めて
、ｙ＝ｙ、に設定し、このＹ軸走査の代りに２軸方向ヘ
センサ４０と試料７０の相対距離を移動走査させ、ＣＲ
Ｔ１３０上には、試料７０からの反射超音波信号を横軸
はＸ軸走査量、たて軸には２軸走査量に比例して配置し
てＸ−２画像を得るのである。

上述の干渉モード時には、ＣＲＴ１３０上のかかるＸ−
３画像上には、干渉縞１３１が２ｗ　／　２周期で描画
されるのであるが、これを上記の説明に用いた図６と対
比して、拡大して描いたものが、図８である。

試料をサポートしている支持材は、平坦であるのでａ部
のごとく、２ｗ　／　２周期の直線状の干渉縞群が得ら
れる。父、試料部のｂ部では、試料１００の場所場所の
音速の分布によって折れ線状の干渉縞群が得られる。。

ここで、式（２６）のｎはａ　ｐｒｉｏｒｉにつけるこ
とができるが、ｍの方は位相差で検出する限り２πの整
数倍は区別がつかない。本発明者等は、この事情を詳細
に検討した結果、式（２８）にみられる音波に寄因する
干渉縞のずれ量が小さく位相差が２πをこえないときに
は、即ち、 ｄａ　（Ｉ　　Ｖｗ／Ｖｓ　）＜λＷ　／　２　　　−
・−・・−・−（２９）なら、図８に示すようにａ部、
ｂ部は干渉縞が結かり、しかも、（２９）迦る条件下で
は、式（２８）％式％（３０） となることから、干渉縞のずれ量ΔＺ　ｍ　ｍよりなる
式より、音速を求めることができることを見出したので
ある。かかる干渉縞のずれ量そのものは、第５図のより
なＸ−２画像を、画像メモリに取り込み、例えばＺ軸方
向の１ライン情報（図中ｘ＝ｘ６）の極小点を求め、そ
の極小点を与えるメモリアドレスなどを用いて容易に求
めることができる。

又、式（２９）に示す条件は、水と試料の音速が近い場
合、試料の厚みｄ、に過大な制約ｔＳすものではないこ
とも見出した。実際、式（２９）より、試料の音速が２
０００ｍ／ｓ　〜１０００ｍ／ｑの範囲である場合（こ
の値は生物試料として妥当な値である）、 ｄ８く２λＷ　　　　・・・・・・・・・（３２）であ
るからである。このように、先に述べた短いパルスを用
いる本発明の°実施例に比べ、本実施例では、比較的長
いパルスを用いているので、干渉時間域では連続波と同
一の取り扱いができ、しかもＳ／Ｎ比の良い計測が可能
であり、父、高精度の時間差測定が不磨の為システムの
低価格化が実現できるのである。

〔発明の実施例〕

第９図は、本発明の一実施例を示す全体図を示めすもの
である。即ち、定盤２６０の上に、粗動用Ｙステージ２
４０１粗動用Ｘステージ２５０、ｙ軸走沓ステージ２３
０及び試料台７０が図の如く積層して構成されている。

センサ２１０が超音波を送受信する部分で、発生した集
束超音波ビーム２００は、試料台７０上に貼付された試
料６０に照射及び反射される。この構成で、試料台７０
を、ｘ方向にボイスコイル加振器２７０のピストン運動
で並進させながら、試料台７０及びボイスコイル加振器
２７０全体の載ったｙ走査ステージｚａｏｔｙ軸方向に
ステップモータで並進運動させれば、従来のＣモード超
音波顕微鏡が実現される。本実施例では、この従来構成
に加えて、センサ２１０ｆ：Ｘ軸方向に上下するに必要
な２走査ステージ２２０を設け、これをステップモータ
を用いて上下に並進運動させる機能と、試料台７０゜ｙ
走査ステージ２３０及び加振器２７０全体をセンサの中
心を軸として回転させる回転ステージ２４５及び回転に
必要なステップモータと、試料台７０、加振器２７０、
ｙ走査ステージ２３０回転ステージ２４５全体を、Ｘ及
びＹ方向に粗動する為の粗動ステージ２４０，２５０が
設けである。

かかる構成において、試料の音速を求めるには、加振器
２７０のピストン運動で、試料７０をＸ軸方向に並進往
復運動させながら、センサ２１０とこれを支えるステー
ジ２２０を２軸方向にステップモータで上下並進運動を
行なうのである。図１０は、かかる構成における一操作
例を説明する図である。まず、従来通り試料面６０にレ
ンズの焦点を合せ、Ｃモード顕微ａｔ撮像する。この画
面内で、音速の計測を行なう所望の線分３００を選択し
て、この線上で上記Ｚ軸移動を行なうのである。まず、
この場合、加蛋器によるＸ軸機械走査軸と所望の３００
の方向とを一致させる必要がある。このため、本実施例
では、Ｃモード像中の上記線分３００上の一点３２（１
回転中心として試料６０を回転させ、加儂器の機械走査
方向と線分３００とが平行になる様にする。この場合、
Ｃモード傷内の点３２０は、必ずしも試料６０の回転中
心にはないので、その偏移には粗動ステージ２５０．２
６０で調整するのである。

この様な調整の後、ＸＺ断面像を得、干渉縞のずれ量を
求める一実施例を第１１図を用いて説明する。即ち、レ
ンズ４００と試料４２０の間の距離を変動させるものと
して、レンズ４００を支持する台４１０と、これにとり
つけたボールネジに連結せるパルスモータ４３０による
ボールネジの回転を利用するのである。パルスモータ４
３０を駆動する駆動電源４４０に、パルス発振器４５０
によりパルスを送れば、パルスモータ４３０の正回転、
送回転に従ってレンズ系４００ｔ−試料２２０に近づけ
たり遠ざけたりできるわけである。）くバス発振器４５
０よシ送られたパルスは同時にアップ・ダウンカウンタ
４６０により計数され、この計数値は表示器４７０に表
示されると同時にバス・ライン４８０上に載せられる。

レンズ４００には、８２発振器３８０よりＲ，Ｆ’ｔカ
が供給され、レンズより細い超音波ビームが放射され、
試料４２０による反射超音波は再びレンズで集音され、
ＲＦ受信器４９０により増巾後、検波器５００によシビ
デオ信号に変換される。このビデオ信号は、上記パルス
発振器４５０から発生するパルスに同期して標本化回路
５０５で標本化され、更にアナログディジタル変換器５
１０によりディジタル化され、パスライン４８０上に載
せられる。パス・ライン４８０は近年多用されているマ
イクロ・コンピュータ５２０のＩ１０ポートを介してマ
イクロ・コンピュータの内部メモリにつながっている。

又、パスライン４８０には、２次元画像メモリ６００が
結かり、上記標本化データはｘ、ｚ座標軸に対応したメ
モリアドレスに従って蓄積記憶される。画像メモリの中
味は、内蔵ＤＡコンバータによシアナログ信号に変換さ
れ、スイッチ６１０を介してＣＲ，Ｔ　１３０に描画さ
れるようになっているのである。

マイクロコンピュータ５２０は、画像メモリ６００内の
、前記のＸ＝Ｘａ　　（図８参照）に対応する２軸直線
配列データをパスライン４８０を介して取シ出し、直線
配列内の極小値（干渉縞の暗線に対応）を与えるＺ軸画
像内アドレスを求め、自己の内部メモリに記憶する。か
かる手順を、画像メモリ５００内のすべてのＸアドレス
について行なえば、図８の干渉縞の発生２軸位置がすべ
て記憶されたことになる。これらのデータから、式（３
１）を用いて音速のＸ軸方向の分布を求めるには、周知
の四則演算プログラムを用いればよい。

画像メモリ６００は、２枚の画像面を持つと好都合で、
１枚の画面には通常のＣモード画像を、又、他の１枚に
は上記音速計測結果を折れ線状に記録させ、両者を切シ
換えるか、又はオーバレイ構成により重ねてＣＲＴ上に
表示できる。

なお、以上の本発明の説明では、干渉の実現手段として
、レンズからの反射超音波を用いる例を述べたが、電気
信号（例えばＲＦ発振器３８０のＲＦ比出力反射エコー
、信号を加算する）を用いる他の干渉法を用いてもより
。その場合、レンズを使う集束系ではなく、凹面などの
特種形状の圧電体撮動子を用いることができる。

又、以上述べた実施例では、マイクロコンピュータを用
いているが、センナと試料間の距離を変化させる手段と
、その変化を計数記憶する手段とを有し、反射信号の上
記距離変化に対応し九大いさを検出記憶する手段と、上
記反射信号中より最極小値を求める手段と、該極小値を
与える距離を計数する手段とを有していれば、ランダム
・ロジックで作成してもよい事が勿論である。

又、干渉縞のずれは、上記説明では反射信号の極小値従
って暗線を用いたが、極大値従って明線を用いても全く
同一に実施できる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く本発明によれば、生物試料などを音響イ
ンピーダンスの大きな材料で裏打ちすることにより、反
射構成のままで、生物試料中を透過したのと等価な信号
を得、これに干渉を利用してＸ−２画像上の干渉縞のず
れ量から、試料の音速の一次元分布を求める事が可能で
アシ、簡易な構成でしかも操作性のよい計測機能を生み
出し、超音波顕微鏡などの超音波を利用する尚業界への
寄与は、極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の超音波顕微鏡の概略構成を示す図、第
２図、第３図、第４図は本発明の詳細な説明するための
図、第５図は干渉法を説明する図、第６図、第７図、第
８図は音速計測の原理を説明する図、第９図は本発明の
主要部の一実施例含水す図、第４０図は本発明の詳細な
説明するための図、第１１図は本発明の一実施例の構成
を示すブロック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、集束超音波ビームの焦点面内を試料が実効的に２次
   元走査する超音波顕微鏡において、超音波ビームの進行
   方向を含む面内の走査手段を有し、干渉による輝度変調
   手段と干渉縞のずれ量より該試料の音速分布を求める手
   段を具備せることを特徴とする超音波顕微鏡。 ２、上記試料が、試料の音響インピーダンスと異なる音
   響インピーダンスを有する材料により裏打ちされている
   ことを特徴とする特許請求範囲第１項記載の超音波顕微
   鏡。