JPS5869188A - 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】 本発明は超音波ビームを利用した撮像装置、とりわけ音
波顕微鏡において顕微画像情報の記録手段に関する。

近年Ｉ　Ｇ　Ｈｚに及ぶ超高周波の音波の発生検出が可
能となったので、水中で約１μｍの音波長が実現できる
事になり、その結果、高い分ｓ能の音波撮１１装置が得
られる憾になった。即ち、凹面レンズを用いて集束音波
ビームを作シ、１μｍに及ぶ高い分解能を実現するので
るる。

上記ビーム中に試料ｔそう人し、試料による反射超音波
を検出して試料の微ｆａ領域の弾性的性質を解明したり
、或は試料を機械的に２次元に走査しながらこの信号の
強度をブラウン看の輝度信号として表示すれば、試料の
微細領域を拡大してみる事が出来る。（ａ、Ａ、レモン
氏とＣ，Ｆ、７ウ工−ツ氏のｐ、　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　
ＡＣＯｕ８ｔｉＣＭｉｃｒｏｉｃｏｐｅと題するＩＥＥ
Ｅ　　Ｃａｔ、Ａ７３ＣＨ１４８２９ＳＵＰＰ４２３−
４２６．１９７３年所載の文献）。

まず、この様な超音波顕微撮像装置の従来構成について
説明し、その問題点ｒａｆｔ明する。

ｇ１図は、試料からの反射信号を得る為の探触子系の従
来法による概略構成金示す図である。音波伝播媒体２０
（例えばサファイア、石英ガラス号の円柱状結晶）はそ
の一端面２１は光学研摩された平面であり、他端面は凹
面状の半球穴３０が形成されている。端面２１に蒸盾さ
れた圧１薄膜１０に印刀口された１−ＬＰパルス屯気気
信号より結晶２０内に平面波のＥＬＦパルス音波が放射
される。

音 この平面波は上記半球穴３０と媒質４０（一般にへ 水）との界面で形成場れた正の音響レンズにより所定焦
点におかれた試料５０上に果束される。

試料５０によって反射、散乱された超音波は、゛同じレ
ンズによって楽音され平面波に変換されて結晶内２０に
伝播し、最終的に圧１［薄膜１０によシＲＦ醒気信号に
変換される。このＦＬＦＩＩＬ気信号をダイ、オード検
波してビデオ信号に変換し、上記のブラウン管の入力信
号として用いるのである。

ところで、この様な装置の分解能には、超音波の伝播方
向の総監分解能（焦点深度）Δρと超音波の伝播方向と
垂直な面内の方位分解能Δγとがめり、いずれも１史用
した超音波の波長λとレンズの照るさを表わすＦナンバ
によって定り、Δｒ＝ス・Ｆ　　　　　　　　　　　・
・・・・・・・・１１）Δρ二２λ・Ｆ！　　　　　　
　　・・・・・・・・・＋２）で与えられる。

作成可能なレンズのＦナンバは０．７程度であるｍ　／
　ｓ　）でΔγ〜１μｍ、７４〜１．５μｍとなる。

ｉ波銅倣−では、このように憾めて浅い焦点深ＦｔＬｔ
−利用して試料内部のある深さの面内画像を検出Ｉる事
ができる。第２図はこのことを模式的に示したものでお
る。ここで試料１２０はｘｙ平面内で機械的に２次元に
走査されている。上記の超音波センサ１００が第２図（
ａ）の位置にある時は、レンズの焦点Ｆは試料１２０か
ら離れておシ、ピントのボケたｌ！Ｉｉ像が得られ、第
２図（ｂ）の位置にいる時には焦点Ｆは丁度試料１１０
の表面に合い、試料１１０の表面の音響像が得られ、又
、第２図＜Ｃ＞の位置にいる時には、試料１１０の深さ
Ｚなる内部のスライス面の音響像が得られるのでおる。

この像に音波顕微鏡はその極めて浅い焦点深度を用いて
試料表面よノりいろいろな深さのスライスｉｓを撮像す
る事が出来る。従って、ある試料の種橿の閑さにおける
顕微画像を多数記録する必要がめる。従来この作業は、
センサと試料間の距離Ｚを色々と変えながら（以下、焦
点走査と呼ぶ）写真をとることによって行なっている。

ところが、この方法では第１に大量の写真フィルムが必
要で価格において到底東用的とは伝えない。実際上述の
焦点深度１．５μｍの装置で表面から１００μｍ深いと
ころまでスライスしていくと、約７０枚の写真フィルム
が必要である。

第２に、−祭者は、試料の表面よシ内部のどの深度に所
望の鍜祭すべきスライス面があるかについて一般には知
らないわけであるから、上記焦点走査を行なう事は不可
欠で多るにもかかわらず得られた大量の写真の中から必
要な情報の写っている２、３枚の写真を選択する事にな
るという事清かある。その結果、大部分の写真は不用で
むだになるのである。従って、安価で大−のしかも半恒
久的な記録手段ｒ具備した音波顕微鏡を提供する事が出
来るならば、該装置の能力を着るしく高める事が期待さ
れる。

本発明は以上の点を鑑みてなされたもので、上記焦点走
査等で得られる大量の画像情報を安価に記録する手段を
提供する事を目的とする。本発明の今一つの目的は記録
された大量の画像情報の中から真に必要な画像情報を選
択し、これを写真撮影する手段を提供する事にある。以
下、゛実施例に基づき本発明の詳細な説明する。

本発明の基本構成は第３図に示すもので、超音波顕微鏡
装＋１ｌｉ２００と、顕微画像を蓄積しこれをＴＶ映像
信号で出力するいわゆるスキャンコンバータ３００と、
ＴＶ映ず象出力を記録するＶＴＲ装置１４００と、ＶＴ
ＦＬの出力ＴＶ映像信号もしくはスキャンコンバータの
出力ＴＶ映像信号をモニタするＴＶ装置４１０と、該２
つのＴＶ映像信号を表示する今一つのＴＶｆｉ置４装０
とこれに附属せる写真撮影装置１４５０、及び該２つの
Ｔ’Ｖ映像信号を選択するスイッチ４３０及び４４０と
、ＶＴＲ４０Ｄ、の音声録音端子（ＭＩＣ瑞子端子ＭＩ
Ｘ４子）に接続するマイクロフォン５００と、ＶＴＲ４
００の音声再生出力端子（ＥＡａ端子又は５ＰＥ１ＫＥ
Ｒ，４子）に接続せるイア７オン６００（勿論スピーカ
やヘッド７オン等でもよい）からなる。

この僚な構成において、超音波顕微鏡４００から得られ
た或”１１１度のスライス面における顕微画像（これは
低速走査画像情報でおる）をスキャンコンバータ３００
に蓄積スる（スキャンコンバータの誓き込みモード）。

次にスキャンコンバータ３００のＴＶ高速走査映像出力
信号（以下メモリ出力と呼ぶ）をモニタ用ＴＶ４１０に
入力し表示させると共に、ＶＴＲ４００に録画する。同
僚にして色々な深度での顕微画像を次々にモニタしなが
らＶＴＲ４００に録画する。前記の例では試料表面から
１．５μｍキザミに深さ１００μｍまで約７０枚のスラ
イス画面する事になる。観察者は、録画画像を再生して
、各スライス面をモニタＴＶ４１０に表示して観察しな
がら、不要な画像かどうかを判断し、必要な画像につい
てはＶＴＲ４００の再生画像出力をＴＶ装置４２０に表
示し）写真撮影装置４５０で撮影するのである。超音波
顕微鏡の一画面の走査は１０〜５０秒程度である事、民
生用の市販ＶＴＲの録画時間が６時間である事から本構
成では極めて安価に４００〜２０００枚の走査を行なう
には充分すぎる位である。従って、本発明によれば従来
は価格的に実施し得なかった焦点走査等の多数画像の記
録、再生を容易に安価に実施し得るのでろる。その上Ｖ
ＴＲは消去可能であるから、不用な画面情報は消す事も
出来るし、又、編集によりうまくならべかえる事も可能
である。

本発明では更に超音波顕微鏡の映像出力に加えてマイク
ロフォン５００を用いて音声信号をも同時にＶＴＲに録
画・録音する事によシ各顕微画像に対して各ｍ＋峨特有
の情報（例えば観察者の画慮に対する註釈やスライス深
度、サンプル名等）を付は加える事により、記録する画
像情報を著るしく豊ｇにする事が出来る。観察者は、画
像再生時にこの音声出力を聴きながらその後の判断も加
味して必要なスライス画像であるかどうかを決定し、必
要なら写真にとる事が出来るのである。

上記説明では同一試料の焦点走査に伴なう実施態様につ
いて述べたが、異なる多数個の試料の顕微１ｆｆｌＩｉ
象の記録や光学ｇ微鏡等、他の観察手段で得られた顕微
画像を記録してもよい事は勿論である。

以上述べた様に本発明によれば、天童の超音波顕微画像
を安価に記録し、その再生画像の中から真に必要な画像
を写真等ｌこノ１−トコピーする事が出来、更にＶＴＲ
の音声処理能力を用いて、画像上には付は加えきれない
俺な情報を付加する事を可能にし、超音波顕微鏡の有用
性を看るしく高め、当業界への寄与は慣めて大きなもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の探触子系の構成を示す図、第２図は、
音響像を得る例を示す図、第３図は、本￥Ｊ　　１　　
区 第　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、集束超音波ビームを用いる超音波ビームにおいて、
   低速走査全高速ＴＶ定走査変換する手段と、ＶＴＲ，装
   置と、再生画像をモニタする表示装置と、再生画像を表
   示し写真撮影する表示装置及び写真撮影装置を具備せる
   事を特徴とする超音波顕微鏡。 ２０．観察者の音声を変換してＶＴＲに録音する手段と
   、ＶＴＩ（、から再生した音声を観察者に伝える手段と
   ｔ具備せる事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   超音波顕微鏡。