(57)【要約】【課題】試料載置板の傾きを測定するための専用の測定器を用いることなく、試料載置板の傾きを調整して、試料の超音波像をより正確に表示することができる超音波顕微鏡システムを提供すること。【解決手段】超音波顕微鏡システム１は、生体組織２１を載置するガラス基板２０と、生体組織２１に超音波を照射するトランスデューサ１３と、超音波の照射点を二次元的に走査させるＸ−Ｙステージ１４と、ガラス基板２０の角度を調整する２軸ゴニオステージ１６とを備える。Ｘ−Ｙステージ１４の走査範囲内における複数の照射点にてトランスデューサ１３からガラス基板２０の表面に超音波を照射する。トランスデューサ１３で受信した各反射波から波形情報を取得し、各反射波の受信タイミングを合致させるべく、各波形情報に基づいて２軸ゴニオステージ１６を操作してガラス基板２０の角度を調整する。【選択図】  図１
2008046096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置する試料載置板と、Ｚ軸方向に沿って前記試料に超音波を照射する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点をＺ軸方向に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に二次元的に走査させる二次元走査手段とを備え、前記試料に超音波を照射して得た反射波に基づいて生成した前記試料の超音波像を表示する超音波顕微鏡システムにおける前記試料載置板のＺ軸方向に対する角度を調整する方法であって、
前記二次元走査手段の走査範囲内における異なる複数の照射点にて前記焦点型超音波振動子から前記試料載置板の表面に超音波を照射し、前記焦点型超音波振動子で受信した各反射波から複数の波形情報を取得する波形情報取得ステップと、
該各反射波の受信タイミングを合致させるべく、取得した複数の波形情報に基づいて前記試料載置板の角度を調整する角度調整ステップと
を含むことを特徴とする超音波顕微鏡システムの調整方法。
【請求項２】
試料を載置する試料載置板と、Ｚ軸方向に沿って前記試料に超音波を照射する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点をＺ軸方向に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に二次元的に走査させる二次元走査手段と、前記試料に超音波を照射して得た反射波に基づいて生成した前記試料の超音波像を表示する表示装置とを備えた超音波顕微鏡システムにおける前記試料載置板のＺ軸方向に対する角度を調整する方法であって、
前記二次元走査手段が走査するＸ軸方向の走査ライン上における異なる２つの照射点にて前記焦点型超音波振動子から前記試料載置板の表面に超音波を照射し、前記焦点型超音波振動子で受信した各反射波からＸ軸方向波形情報を取得するＸ軸方向波形情報取得ステップと、
取得した複数のＸ軸方向波形情報に基づいて、該各反射波の波形をその受信タイミングが認識可能な態様で前記表示装置に表示させるＸ軸方向波形表示ステップと、
該各反射波の受信タイミングを合致させるべく、取得した複数のＸ軸方向波形情報または前記表示装置の表示に基づいて前記試料載置板をＹ軸方向を回動中心として回動させることにより、前記試料載置板の角度を調整するＸ軸方向角度調整ステップと、
前記二次元走査手段が走査するＹ軸方向の走査ライン上における異なる２つの照射点にて前記焦点型超音波振動子から前記試料載置板の表面に超音波を照射し、前記焦点型超音波振動子で受信した各反射波からＹ軸方向波形情報を取得するＹ軸方向波形情報取得ステップと、
取得した複数のＹ軸方向波形情報に基づいて、該各反射波の波形をその受信タイミングが認識可能な態様で前記表示装置に表示させるＹ軸方向波形表示ステップと、
該各反射波の受信タイミングを合致させるべく、取得した複数のＹ軸方向波形情報または前記表示装置の表示に基づいて前記試料載置板をＸ軸方向を回動中心として回動させることにより、前記試料載置板の角度を調整するＹ軸方向角度調整ステップと
を含むことを特徴とする超音波顕微鏡システムの調整方法。
【請求項３】
前記一連のステップに先立ち、前記試料載置板と前記焦点型超音波振動子との間隔を、前記焦点型超音波振動子の焦点距離と一致させるように調整する焦点合わせステップを実施することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波顕微鏡システムの調整方法。
【請求項４】
試料を載置する試料載置板と、Ｚ軸方向に沿って前記試料に超音波を照射する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点をＺ軸方向に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に二次元的に走査させる二次元走査手段と、前記試料に超音波を照射して得た反射波に基づいて生成した前記試料の超音波像を表示する表示装置とを備えた超音波顕微鏡システムであって、
前記二次元走査手段が走査するＸ軸方向の走査ライン上における異なる２つの照射点にて前記焦点型超音波振動子から前記試料載置板の表面に超音波を照射した場合に、前記焦点型超音波振動子で受信した各反射波からＸ軸方向波形情報を取得するＸ軸方向波形情報取得手段と、
取得した複数のＸ軸方向波形情報に基づいて、該各反射波の波形をその受信タイミングが認識可能な態様で前記表示装置に表示させるＸ軸方向波形表示制御手段と、
前記試料載置板をＹ軸方向を回動中心として回動させることにより、前記試料載置板の角度を調整可能なＸ軸方向角度調整手段と、
前記二次元走査手段が走査するＹ軸方向の走査ライン上における異なる２つの照射点にて前記焦点型超音波振動子から前記試料載置板の表面に超音波を照射した場合に、前記焦点型超音波振動子で受信した各反射波からＹ軸方向波形情報を取得するＹ軸方向波形情報取得手段と、
取得した複数のＹ軸方向波形情報に基づいて、該各反射波の波形をその受信タイミングが認識可能な態様で前記表示装置に表示させるＹ軸方向波形表示制御手段と、
前記試料載置板をＸ軸方向を回動中心として回動させることにより、前記試料載置板の角度を調整可能なＹ軸方向角度調整手段と
を備えたことを特徴とする超音波顕微鏡システム。
【請求項５】
前記Ｘ軸方向角度調整手段及び前記Ｙ軸方向角度調整手段による角度調整が行われる前に、前記試料載置板と前記焦点型超音波振動子との間隔を、前記焦点型超音波振動子の焦点距離と一致させるように自動的に調整する自動焦点合わせ手段をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の超音波顕微鏡システム。
【請求項６】
前記Ｘ軸方向角度調整手段は、該各反射波の受信タイミングを合致させるべく、取得した複数のＸ軸方向波形情報に基づいて前記試料載置板をＹ軸方向を回動中心として自動的に回動させる第１駆動手段を有し、
前記Ｙ軸方向角度調整手段は、該各反射波の受信タイミングを合致させるべく、取得した複数のＹ軸方向波形情報に基づいて前記試料載置板をＸ軸方向を回動中心として自動的に回動させる第２駆動手段を有する
ことを特徴とする請求項５に記載の超音波顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を利用して試料を可視化する超音波顕微鏡システムの調整方法、及び超音波顕微鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野では、生体組織の診断を行う装置として、超音波顕微鏡を応用した製品の開発が進められており、光学顕微鏡と同等の解像度で生体組織の観察が可能なものが実用化されている。光学顕微鏡では生体組織における化学的性質の違いを染色によって区別するのに対し、超音波顕微鏡では物理的性質の違いを無染色で区別することができる。つまり、超音波顕微鏡を用いる場合には、染色を行わなくても生体組織を診断することができるといった利点がある。
【０００３】
従来の超音波顕微鏡では、単一周波数のバースト波を利用し、反射した超音波信号の強度や位相を解析することで、生体組織の性状を観察する。しかし、このような超音波顕微鏡には、超音波信号の測定に長時間を要するという問題があった。また、十分な精度と安定度を持った発振器や測定系などのアナログシステムが必要となるため、装置が大型化、複雑化するといった問題もあった。
【０００４】
これら問題を解消して術中診断を可能とするための手段として、本発明者らはパルス励起型の超音波顕微鏡をすでに提案している（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。このパルス励起型超音波顕微鏡を用いた観察では、生体組織から切り出し、その組織を用いて厚さ数μｍの凍結切片４１を作製し、これをまずガラス基板４２上に固定する（図１４参照）。そして、パルス波でトランスデューサ４３を励起して超音波Ｓｏを出力させ、その超音波Ｓｏを水などの超音波伝達媒体Ｗ１を介して凍結切片４１に照射する。そして、組織表面の反射波Ｓfrontと組織裏面の反射波Ｓrearとの合成波を、トランスデューサ４３で受信する。さらに、この受信波をフーリエ変換して基板４２からの直接反射と比較することにより、強度及び位相スペクトルを得る。
【０００５】
ところで、バースト波を用いた従来方式では、同じ測定点で周波数を切り替え何回も測定し、組織表面の反射と背面の反射との干渉を観測する必要があった。これに対して、パルス励起型超音波顕微鏡によれば、１回の測定で算出することができるという利点がある。この測定で得られた信号強度の極小点または極大点の周波数をｆｍ、そのときの位相をφｍとすると、組織表面と背面からの反射は極小点では逆位相、極大点では同位相となる。すなわち、極小点においては組織表面からの反射は背面からの反射より位相が（２ｎ−１）π進んでおり、φｍ＋（２ｎ−１）πとなる（ｎは自然数）。従って、組織の厚さｄ、水中の音速Ｃ０とすると、
【数１】
2008046096.tif 000003
が成立している。
【０００６】
従って、次式のように組織厚さｄが求まる。
【数２】
2008046096.tif 000004
【０００７】
また、距離２ｄを組織音速Ｃで通過した波と水中の音速Ｃ０で通過した波との位相差がφｍであることから、
【数３】
2008046096.tif 000005
となり、次式のように組織音速Ｃが求まる。
【数４】
2008046096.tif 000006
【０００８】
このように、組織音速Ｃを測定しながら、超音波の照射点を二次元走査することにより、二次元の音速像が得られる。音速Ｃは、組織の硬さに関連するパラメータであり、音速像によって凍結切片４１の性状を観察することができる。
【特許文献１】特開２００５−２９１８２７号公報
【非特許文献１】「医用超音波：パルス励起型超音波音速顕微鏡」（「超音波TECHNO」VOL.15 No.6(2003.11〜12)（１０１〜１０５頁）日本工業出版社発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記の超音波顕微鏡では、凍結切片４１がガラス基板４２に載せられており、さらにそのガラス基板４２が二次元走査手段であるＸ−Ｙステージ４５上に載せられている。そのため、トランスデューサ４３とガラス基板４２及び凍結切片４１との関係は、それぞれ正対の関係にあるとは限らず、わずかな傾きが生じる場合がある。この傾きがゼロでないと、凍結切片４１の厚さｄや組織音速Ｃを正確に算出することができず、測定誤差が生じてしまう。この測定誤差を解消するため、従来の超音波顕微鏡では、ガラス基板４２の傾きを機械的に調整するためのゴニオステージが設けられている。そして、レーザ測定器などの測定器を用いてガラス基板４２の傾きを確認しながら、ゴニオステージを操作してその傾きがゼロとなるよう調整している。この場合、ガラス基板４２の傾きを測定するために専用の測定器が必要となるため、その設置コストが増してしまうといった問題がある。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、試料載置板の傾きを測定するための専用の測定器を用いることなく、試料載置板の傾きを調整して、試料の超音波像をより正確に表示することができる超音波顕微鏡システムの調整方法、及び超音波顕微鏡システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、試料を載置する試料載置板と、Ｚ軸方向に沿って前記試料に超音波を照射する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点をＺ軸方向に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に二次元的に走査させる二次元走査手段とを備え、前記試料に超音波を照射して得た反射波に基づいて生成した前記試料の超音波像を表示する超音波顕微鏡システムにおける前記試料載置板のＺ軸方向に対する角度を調整する方法であって、前記二次元走査手段の走査範囲内における異なる複数の照射点にて前記焦点型超音波振動子から前記試料載置板の表面に超音波を照射し、前記焦点型超音波振動子で受信した各反射波から複数の波形情報を取得する波形情報取得ステップと、該各反射波の受信タイミングを合致させるべく、取得した複数の波形情報に基づいて前記試料載置板の角度を調整する角度調整ステップとを含むことを特徴とする超音波顕微鏡システムの調整方法をその要旨とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、二次元走査手段の走査範囲内における異なる複数の照射点において焦点型超音波振動子から試料載置板の表面に超音波が照射され、焦点型超音波振動子で受信された各反射波から複数の波形情報が取得される。そして、各波形情報に基づいて、試料載置板の角度を調整することにより、各反射波の受信タイミングを合致させることができる。このように、各反射波の受信タイミングを合致させた場合、各照射点において焦点型超音波振動子と試料載置板との間隔が一定間隔となる。従って、従来技術のようにレーザ測定器などの専用測定器の測定器を用いなくても、試料載置板の傾きがゼロとなるよう調整することができる。そして、得られた反射波に基づいて鮮明な超音波像を生成することができ、試料を正確に観察することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、試料を載置する試料載置板と、Ｚ軸方向に沿って前記試料に超音波を照射する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点をＺ軸方向に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に二次元的に走査させる二次元走査手段と、前記試料に超音波を照射して得た反射波に基づいて生成した前記試料の超音波像を表示する表示装置とを備えた超音波顕微鏡システムにおける前記試料載置板のＺ軸方向に対する角度を調整する方法であって、前記二次元走査手段が走査するＸ軸方向の走査ライン上における異なる２つの照射点にて前記焦点型超音波振動子から前記試料載置板の表面に超音波を照射し、前記焦点型超音波振動子で受信した各反射波からＸ軸方向波形情報を取得するＸ軸方向波形情報取得ステップと、取得した複数のＸ軸方向波形情報に基づいて、該各反射波の波形をその受信タイミングが認識可能な態様で前記表示装置に表示させるＸ軸方向波形表示ステップと、該各反射波の受信タイミングを合致させるべく、取得した複数のＸ軸方向波形情報または前記表示装置の表示に基づいて前記試料載置板をＹ軸方向を回動中心として回動させることにより、前記試料載置板の角度を調整するＸ軸方向角度調整ステップと、前記二次元走査手段が走査するＹ軸方向の走査ライン上における異なる２つの照射点にて前記焦点型超音波振動子から前記試料載置板の表面に超音波を照射し、前記焦点型超音波振動子で受信した各反射波からＹ軸方向波形情報を取得するＹ軸方向波形情報取得ステップと、取得した複数のＹ軸方向波形情報に基づいて、該各反射波の波形をその受信タイミングが認識可能な態様で前記表示装置に表示させるＹ軸方向波形表示ステップと、該各反射波の受信タイミングを合致させるべく、取得した複数のＹ軸方向波形情報または前記表示装置の表示に基づいて前記試料載置板をＸ軸方向を回動中心として回動させることにより、前記試料載置板の角度を調整するＹ軸方向角度調整ステップとを含むことを特徴とする超音波顕微鏡システムの調整方法をその要旨とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、二次元走査手段が走査するＸ軸方向の走査ライン上における異なる２つの照射点での各反射波からＸ軸方向波形情報が取得される。それらＸ軸方向波形情報に基づいて、受信タイミングが認識可能な態様で各反射波の波形が表示装置に表示される。この表示装置の表示により、各反射波の受信タイミングのズレを容易に確認できる。そして、複数のＸ軸方向波形情報または表示装置の表示に基づいて試料載置板がＹ軸方向を回動中心として回動されることにより、試料載置板の角度が調整され、各反射波の受信タイミングを合致させることができる。このように、各反射波の受信タイミングを合致させた場合、Ｘ軸方向の走査ライン上での各照射点において焦点型超音波振動子と試料載置板との間隔が一定間隔となる。また、二次元走査手段が走査するＹ軸方向の走査ライン上における異なる２つの照射点での各反射波からＹ軸方向波形情報が取得される。それらＹ軸方向波形情報に基づいて、受信タイミングが認識可能な態様で各反射波の波形が表示装置に表示される。この表示装置の表示により、各反射波の受信タイミングのズレを容易に確認できる。そして、複数のＹ軸方向波形情報または表示装置の表示に基づいて試料載置板がＸ軸方向を回動中心として回動されることにより、試料載置板の角度が調整され、各反射波の受信タイミングを合致させることができる。このように、各反射波の受信タイミングを合致させた場合、Ｙ軸方向の走査ライン上での各照射点において焦点型超音波振動子と試料載置板との間隔が一定間隔となる。従って、従来技術のようにレーザ測定器などの専用測定器の測定器を用いなくても、試料載置板の傾きがゼロとなるよう調整することができる。そして、得られた反射波に基づいて鮮明な超音波像を生成することができ、試料を正確に観察することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記一連のステップに先立ち、前記試料載置板と前記焦点型超音波振動子との間隔を、前記焦点型超音波振動子の焦点距離と一致させるように調整する焦点合わせステップを実施することをその要旨とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、試料載置板と焦点型超音波振動子との間隔が焦点型超音波振動子の焦点距離と一致するよう調整されるので、その焦点距離に応じた適切なタイミングで各反射波から波形情報を確実に取得することができる。また、試料載置板の角度の調整後には、走査範囲における各照射点において試料載置板と焦点型超音波振動子との間隔が焦点距離に維持されるため、より鮮明な超音波像を生成することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、試料を載置する試料載置板と、Ｚ軸方向に沿って前記試料に超音波を照射する焦点型超音波振動子と、前記超音波の照射点をＺ軸方向に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に二次元的に走査させる二次元走査手段と、前記試料に超音波を照射して得た反射波に基づいて生成した前記試料の超音波像を表示する表示装置とを備えた超音波顕微鏡システムであって、前記二次元走査手段が走査するＸ軸方向の走査ライン上における異なる２つの照射点にて前記焦点型超音波振動子から前記試料載置板の表面に超音波を照射した場合に、前記焦点型超音波振動子で受信した各反射波からＸ軸方向波形情報を取得するＸ軸方向波形情報取得手段と、取得した複数のＸ軸方向波形情報に基づいて、該各反射波の波形をその受信タイミングが認識可能な態様で前記表示装置に表示させるＸ軸方向波形表示制御手段と、前記試料載置板をＹ軸方向を回動中心として回動させることにより、前記試料載置板の角度を調整可能なＸ軸方向角度調整手段と、前記二次元走査手段が走査するＹ軸方向の走査ライン上における異なる２つの照射点にて前記焦点型超音波振動子から前記試料載置板の表面に超音波を照射した場合に、前記焦点型超音波振動子で受信した各反射波からＹ軸方向波形情報を取得するＹ軸方向波形情報取得手段と、取得した複数のＹ軸方向波形情報に基づいて、該各反射波の波形をその受信タイミングが認識可能な態様で前記表示装置に表示させるＹ軸方向波形表示制御手段と、前記試料載置板をＸ軸方向を回動中心として回動させることにより、前記試料載置板の角度を調整可能なＹ軸方向角度調整手段とを備えたことを特徴とする超音波顕微鏡システムをその要旨とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、Ｘ軸方向波形情報取得手段によって、二次元走査手段が走査するＸ軸方向の走査ライン上における異なる２つの照射点での各反射波からＸ軸方向波形情報が取得される。Ｘ軸方向波形表示制御手段により、それらＸ軸方向波形情報に基づいて、受信タイミングが認識可能な態様で各反射波の波形が表示装置に表示される。この表示装置の表示により、各反射波の受信タイミングのズレを容易に確認できる。そして、Ｘ軸方向角度調整手段により、試料載置板がＹ軸方向を回動中心として回動されることにより、試料載置板の角度が調整され、表示装置に表示される各反射波の受信タイミングを合致させることができる。このように、各反射波の受信タイミングを合致させた場合、Ｘ軸方向の走査ライン上での各照射点において焦点型超音波振動子と試料載置板との間隔が一定間隔となる。また、Ｙ軸方向波形情報取得手段により、二次元走査手段が走査するＹ軸方向の走査ライン上における異なる２つの照射点での各反射波からＹ軸方向波形情報が取得される。Ｙ軸方向波形表示制御手段により、それらＹ軸方向波形情報に基づいて、受信タイミングが認識可能な態様で各反射波の波形が表示装置に表示される。この表示装置の表示により、各反射波の受信タイミングのズレを容易に確認できる。そして、Ｙ軸方向角度調整手段により、試料載置板がＸ軸方向を回動中心として回動されることにより、試料載置板の角度が調整され、各反射波の受信タイミングを合致させることができる。このように、各反射波の受信タイミングを合致させた場合、Ｙ軸方向の走査ライン上での各照射点において焦点型超音波振動子と試料載置板との間隔が一定間隔となる。従って、従来技術のようにレーザ測定器などの専用測定器の測定器を用いなくても、試料載置板の傾きがゼロとなるよう調整することができる。そして、得られた反射波に基づいて鮮明な超音波像を生成することができ、試料を正確に観察することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記Ｘ軸方向角度調整手段及び前記Ｙ軸方向角度調整手段による角度調整が行われる前に、前記試料載置板と前記焦点型超音波振動子との間隔を、前記焦点型超音波振動子の焦点距離と一致させるように自動的に調整する自動焦点合わせ手段をさらに備えたことをその要旨とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、自動焦点合わせ手段によって、試料載置板と焦点型超音波振動子との間隔が焦点型超音波振動子の焦点距離と一致するように自動的に調整されるので、その焦点距離に応じた適切なタイミングで各反射波から波形情報を確実に取得することができる。また、試料載置板の角度の調整後には、走査範囲における各照射点において試料載置板と焦点型超音波振動子との間隔が焦点距離に維持されるため、より鮮明な超音波像を生成することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記Ｘ軸方向角度調整手段は、該各反射波の受信タイミングを合致させるべく、取得した複数のＸ軸方向波形情報に基づいて前記試料載置板をＹ軸方向を回動中心として自動的に回動させる第１駆動手段を有し、前記Ｙ軸方向角度調整手段は、該各反射波の受信タイミングを合致させるべく、取得した複数のＹ軸方向波形情報に基づいて前記試料載置板をＸ軸方向を回動中心として自動的に回動させる第２駆動手段を有することをその要旨とする。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、Ｘ軸方向角度調整手段の第１駆動手段により、複数のＸ軸方向波形情報に基づいてＹ軸方向を回動中心として試料載置板が自動的に回動される。また、Ｙ軸方向角度調整手段の第２駆動手段により、複数のＹ軸方向波形情報に基づいてＸ軸方向を回動中心として試料載置板が自動的に回動される。このようにすると、試料載置板の角度調整を迅速かつ正確に行うことができるので、超音波顕微鏡システムの操作性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上詳述したように、請求項１〜６に記載の発明によると、試料載置板の傾きを測定するための専用の測定器を用いることなく、試料載置板の傾きを調整して、試料の超音波像をより正確に表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［第１の実施の形態］
【００２５】
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は超音波顕微鏡システムを示す概略構成図である。
【００２６】
図１に示されるように、本実施の形態の超音波顕微鏡システム１は、パルス励起型超音波顕微鏡２と、Ａ／Ｄボード３と、パーソナルコンピュータ（パソコン）４とを備える。
【００２７】
超音波顕微鏡２には、パルス発生回路１０と、送受波分離回路１１と、受信回路１２と、トランスデューサ１３と、Ｘ−Ｙステージ１４と、Ｚ軸ステージ１５と、２軸ゴニオステージ１６と、エンコーダ（ＥＮＣ）１７と、Ｘ−Ｙコントローラ１８と、Ｚ軸コントローラ１９とが設けられている。
【００２８】
超音波顕微鏡２において、自動焦点合わせ手段としてのＺ軸ステージ１５の下部に焦点型超音波振動子としてのトランスデューサ１３が固定されている。Ｚ軸ステージ１５は、駆動モータ２２Ｚを備え、このモータ２２ＺにＺ軸コントローラ１９が接続されている。そして、このＺ軸コントローラ１９の駆動信号に応答してモータ２２Ｚが駆動することにより、Ｚ軸ステージ１５とともにトランスデューサ１３がＺ軸方向（図１では上下方向）に移動して、そのトランスデューサ１３から照射される超音波の焦点位置が調整される。
【００２９】
トランスデューサ１３は、酸化亜鉛の薄膜圧電素子１３ａとサファイアロッドの音響レンズ１３ｂとからなり、パルス発生回路１０で発生される励起パルスにより薄膜圧電素子１３ａが振動して所定周波数帯域の超音波が音響レンズ１３ｂを通して出力される。この音響レンズ１３ｂにおける超音波は円錐状に収束され、水などの超音波伝達媒体Ｗ１を介して試料載置板としてのガラス基板２０の表面で焦点を結ぶようになっている。なお、トランスデューサ１３としては、口径１．２ｍｍ、焦点距離１．５ｍｍ、中心周波数８０ＭＨｚ、帯域幅５０〜１０５ＭＨｚ（−６ｄＢ）の仕様のものを用いている。
【００３０】
また、トランスデューサ１３の下方に、二次元走査手段としてのＸ−Ｙステージ１４が設けられ、そのステージ１４上にはガラス基板２０が固定されている。そして、そのガラス基板２０の上面に、試料としての生体組織２１が載置され、この生体組織２１に対してその上方からＺ軸方向に沿って超音波が照射される。なお、この生体組織２１は、数μｍ程度（通常４μｍ〜１０μｍ）の厚さにスライスされた凍結切片（生体組織切片）である。
【００３１】
Ｘ−Ｙステージ１４は、Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に生体組織２１を二次元的に動かすためのステージ１４Ｘ，１４Ｙを備えるとともに、それぞれのステージ１４Ｘ，１４Ｙを駆動するモータ２２Ｘ，２２Ｙを備えている。これらのモータ２２Ｘ，２２Ｙとしては、ステッピングモータやリニアモータが使用される。
【００３２】
各モータ２２Ｘ，２２ＹにはＸ−Ｙコントローラ１８が接続されており、該Ｘ−Ｙコントローラ１８の駆動信号に応答してモータ２２Ｘ，２２Ｙが駆動される。これらモータ２２Ｘ，２２Ｙの駆動により、Ｘステージ１４Ｘを連続走査（連続送り）するとともに、Ｙステージ１４Ｙを間欠送りとなるよう制御する。そしてこの制御によりＸ−Ｙステージ１４の高速走査が可能となっている。
【００３３】
また、本実施の形態においては、Ｘステージ１４Ｘに対応してエンコーダ１７が設けられ、エンコーダ１７によりＸステージ１４Ｘの走査位置が検出される。具体的にいうと、走査範囲を３００×３００個の測定点（ピクセル）に分割した場合、１回のＸ方向（水平方向）の走査が３００分割される。そして、各測定点の位置がエンコーダ１７によって検出され、パソコン４に取り込まれる。パソコン４はそのエンコーダ１７の出力に同期して駆動制御信号を生成して、その駆動制御信号をＸ−Ｙコントローラ１８に供給する。Ｘ−Ｙコントローラ１８は、この駆動制御信号に基づいてモータ２２Ｘを駆動する。また、Ｘ−Ｙコントローラ１８は、エンコーダ１７の出力信号に基づきＸ方向の１ラインの走査が終了した時点でモータ２２Ｙを駆動して、Ｙステージ１４ＹをＹ方向に１ピクセル分移動させる。
【００３４】
さらに、Ｘ−Ｙコントローラ１８は、駆動制御信号に同期してトリガ信号を生成してパルス発生回路１０に供給する。これにより、パルス発生回路１０において、そのトリガ信号に同期したタイミングで励起パルスが生成される。その励起パルスが送受波分離回路１１を介してトランスデューサ１３に供給されて該トランスデューサ１３から超音波が照射される。
【００３５】
図２は、トランスデューサ１３側から見たＸ−Ｙステージ１４の平面図である。図２に示されるように、Ｘステージ１４ＸによるＸ軸方向への往復走査とＹステージによるＹ軸方向への走査とを行うことにより、ガラス基板２０上の生体組織２１に対して超音波が二次元的に走査される。
【００３６】
図３には、本実施の形態における超音波の走査範囲Ｒ１の一例を示している。すなわち、超音波の走査範囲Ｒ１は、生体組織２１に加えてガラス基板２０の表面が露出している部分（ガラス面２０ａ）を含むように設定される。そして、走査範囲Ｒ１の左上の隅の位置から走査が開始され、矢印で示すように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に二次元的に走査が順次行われる。
【００３７】
本実施の形態の超音波顕微鏡２において、Ｘ−Ｙステージ１４は、２軸ゴニオステージ１６上に載置されている。２軸ゴニオステージ１６は、Ｘ軸方向角度調整手段としてのＸ軸ゴニオメータ１６ＸとＹ軸方向角度調整手段としてのＹ軸ゴニオメータ１６Ｙとを積層してなる。Ｘ軸ゴニオメータ１６Ｘ及びＹ軸ゴニオメータ１６Ｙには、ステージ１６の傾き量を変更してガラス基板２０の角度を調整するための調整ツマミ１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられている。Ｘ軸ゴニオメータ１６Ｘは、Ｙ軸方向を回動中心としてガラス基板２０を回動させることにより、ガラス基板２０の角度を調整する。Ｙ軸ゴニオメータ１６Ｙは、Ｘ軸方向を回動中心としてガラス基板２０を回動させることにより、ガラス基板２０の角度を調整する。
【００３８】
図１に示すトランスデューサ１３の薄膜圧電素子１３ａは、送受波兼用の素子であり、生体組織２１で反射した超音波（反射波）を電気信号に変換する。そして、その反射波の信号は送受波分離回路１１を介して受信回路１２に供給される。受信回路１２は、図示しない信号増幅回路を含み、反射波の信号を増幅してＡ／Ｄボード３の検波回路２３に出力する。
【００３９】
検波回路２３は、超音波の反射波を検出するための回路であり、ゲート回路２３ａやピーク検出回路２３ｂなどを含む。本実施の形態の検波回路２３のゲート回路２３ａは、トランスデューサ１３で受信した反射波信号のなかからガラス面２０ａまたは生体組織２１の反射波信号を抽出する。超音波は、トランスデューサ１３とガラス面２０ａまたは生体組織２１との間で繰り返し反射されるものである。そのため、検波回路２３（ゲート回路２３ａ）は、最初に得られる反射波信号を抽出するよう構成されている。また、検波回路２３のピーク検出回路２３ｂは、その反射波信号のピーク電圧を検出する。そして、検波回路２３で検出された反射波信号やピーク電圧の電圧信号はＡ／Ｄ変換回路２４に入力されて、Ａ／Ｄ変換された後、パソコン４に転送される。
【００４０】
パソコン４は、ＣＰＵ３１、インターフェース（Ｉ／Ｆ）３２，３３、メモリ３４、記憶装置３５、入力装置３６、及び表示装置３７を備え、それらはバス３８を介して相互に接続されている。
【００４１】
ＣＰＵ３１は、メモリ３４を利用して制御プログラムを実行し、装置全体を統括的に制御する。制御プログラムとしては、Ｘ−Ｙステージ１４による二次元走査を制御するためのプログラム、自動焦点調整を行うためのプログラム、ガラス基板２０の角度を調整するためのプログラムや組織音速を算出するためのプログラムなどを含む。
【００４２】
インターフェース３２は、Ａ／Ｄボード３からの転送データ（Ａ／Ｄ変換後の反射波信号など）を取り込むための通信ポート（例えば、ＵＳＢポート）である。インターフェース３３は、Ｘ−Ｙコントローラ１８やＺ軸コントローラ１９への駆動制御信号を出力したり、エンコーダ１７の出力信号を取り込んだりするための入出力ポートである。
【００４３】
表示装置３７は、例えば、ＬＣＤやＣＲＴなどのカラーディスプレイであり、生体組織２１の音速像や、各種設定の入力画面を表示するために用いられる。入力装置３６は、キーボードやマウス装置などであり、ユーザからの要求や指示、パラメータの入力に用いられる。
【００４４】
記憶装置３５は、磁気ディスク装置や光ディスク装置などであり、その記憶装置３５には制御プログラム及び各種のデータが記憶されている。ＣＰＵ３１は、入力装置３６による指示に従い、プログラムやデータを記憶装置３５からメモリ３４へ転送し、それを逐次実行する。なお、ＣＰＵ３１が実行するプログラムとしては、メモリカード、フレキシブルディスク、光ディスクなどの記憶媒体に記憶されたプログラムや、通信媒体を介してダウンロードしたプログラムでもよく、その実行時には記憶装置３５にインストールして利用する。
【００４５】
次に、本実施の形態の超音波顕微鏡システム１において、超音波の焦点を調整するための調整方法について説明する。
【００４６】
図４に示されるように、トランスデューサ１３からガラス基板２０の表面（ガラス面２０ａ）に垂直に超音波Ｓｏを照射する場合、超音波Ｓｏの焦点が合った位置で反射波の音圧が最大になる。このように、反射波の音圧が焦点位置で最大となる特性を利用して、超音波Ｓｏの焦点を調整する。
【００４７】
具体的には、ガラス基板２０に生体組織２１を載せていない状態で、超音波Ｓｏの照射点が走査範囲Ｒ１の中心点Ｐ０に位置するようにＸ−Ｙステージ１４を移動させる（図５参照）。そして、トランスデューサ１３の焦点がガラス面２０ａ付近となるようＺ軸ステージ１５を設定した後、Ｚ軸ステージ１５を駆動しつつトランスデューサ１３から超音波Ｓｏを照射し、その際に検波回路２３のピーク検出回路２３ｂにおいて反射波信号のピーク電圧を検出する。その検出結果に基づいて、反射波が最大音圧（反射波信号のピーク電圧が最大）となる位置を判定する。そして、その最大音圧となる位置でＺ軸ステージ１５を停止させることにより、トランスデューサ１３から照射される超音波Ｓｏがガラス面２０ａ上で焦点を結ぶように超音波Ｓｏの焦点位置が調整される。つまり、トランスデューサ１３とガラス面２０ａとの間隔Ｌがトランスデューサ１３の焦点距離と一致するよう調整される。
【００４８】
次に、本実施の形態の超音波顕微鏡システム１において、ガラス基板２０のＺ軸方向に対する角度を調整するための角度調整方法について説明する。なお、このガラス基板２０の角度調整も、自動焦点調整と同様に、ガラス基板２０に生体組織２１を載せる前の状態で行われる。
【００４９】
先ず、Ｘステージ１４Ｘを駆動することにより、ステージ１４上のガラス基板２０をＸ軸方向に往復動させる。本実施の形態では、図５に示すように、走査範囲Ｒ１の中心点Ｐ０を通るＸ軸方向の走査ラインＬｘ上にトランスデューサ１３（超音波の照射点）が位置するようにＸステージ１４Ｘを往復動させる。このとき、図６に示すように、走査範囲Ｒ１における両端の照射点（図５における走査ラインＬｘの左端の測定点Ｐｘ１及び右端の測定点Ｐｘ２）でトランスデューサ１３からガラス面２０ａに向けて超音波Ｓｏが照射される。そして、ガラス面２０ａからの各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２が受信され、各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２から波形情報が取得される（Ｘ軸方向波形情報取得ステップ）。また、その波形情報を表示装置３７に転送することにより、その画面に各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の波形が表示される（Ｘ軸方向波形表示ステップ）。なお、Ｘ軸方向の角度調整が完了するまでは、左端及び右端の測定点Ｐｘ１，Ｐｘ２における超音波Ｓｏの照射と、各測定点Ｐｘ１，Ｐｘ２での反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の波形の表示とが繰り返し実行される。
【００５０】
ここで、ガラス基板２０が傾いていた場合、例えば、図６に示すように右端の測定点Ｐｘ２が左端の測定点Ｐｘ１よりも低くなっていた場合、右端の測定点Ｐｘ２での反射波Ｓｒ２は、伝搬距離が長いため、左端の測定点Ｐｘ１での反射波Ｓｒ１よりも遅いタイミングで受信される。具体的には、図７に示されるように、検波回路２３において、ゲートパルスＧ１に応じてゲート回路２３ａが動作して、そのゲートパルスＧ１に対応したゲート区間Ｔｇで反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の信号が抽出される。なお、このゲートパルスＧ１は、トランスデューサ１３の焦点距離や超音波伝達媒体Ｗ１中の音速に応じてその出力タイミングが設定されるものであり、超音波Ｓｏの照射時刻ｔ１から所定時間Ｔ１が経過したときに出力される。
【００５１】
本実施の形態では、ゲート区間Ｔｇに対応した反射波信号（Ｘ軸方向波形情報）が表示装置３７に転送されることで、図８に示されるように、左端の測定点Ｐｘ１での反射波Ｓｒ１は画面３７ａの左側に表示され、右端の測定点Ｐｘ２での反射波Ｓｒ２は画面３７ａの右側に表示される。なお、本実施の形態では、左端の測定点Ｐｘ１での反射波Ｓｒ１を黄色で表示し、右端の測定点Ｐｘ２での反射波Ｓｒ２を緑色で表示している。
【００５２】
作業者は、この表示装置３７の画面３７ａに表示されている各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２を確認し、各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の受信タイミングが合致するよう、２軸ゴニオステージ１６を調整する（Ｘ軸方向角度調整ステップ）。すなわち、Ｘ軸ゴニオメータ１６Ｘの調整ツマミ１６ａが操作され、ガラス基板２０をＹ軸方向を回動中心として回動させることにより、ガラス基板２０の傾き（角度）が調整される。ここで、画面３７ａの中央（図８に示す破線の内側）において各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２が合致したとき、ガラス基板２０のＸ軸方向の傾きがゼロとなる。このとき、合致した反射波Ｓｒは、例えば青色で表示されることで合致したことが作業者に報知される。そして、作業者が調整ツマミ１６ａの操作を停止して画面３７ａに表示されている調整完了ボタン３７ｂを選択したとき、ガラス基板２０のＸ軸方向の角度調整が完了する。
【００５３】
その後、ガラス基板２０のＹ軸方向の角度調整が開始される。すなわち、Ｙステージ１４Ｙを駆動することにより、ステージ１４上のガラス基板２０をＹ軸方向に往復動させる。本実施の形態では、図５に示すように、走査範囲Ｒ１の中心点Ｐ０を通るＹ軸方向の走査ラインＬｙ上にトランスデューサ１３（超音波Ｓｏの照射点）が位置するようにＹステージ１４Ｙを往復動させる。このとき、走査範囲Ｒ１における両端の照射点（図５における走査ラインＬｙの上端の測定点Ｐｙ１及び下端の測定点Ｐｙ２）でトランスデューサ１３からガラス面２０ａに向けて超音波Ｓｏが照射される。そして、ガラス面２０ａからの各反射波が受信され、各反射波から波形情報が取得される（Ｙ軸方向波形情報取得ステップ）。また、その波形情報を表示装置３７に転送することにより、その画面３７ａに各反射波の波形が表示される（Ｙ軸方向波形表示ステップ）。なお、Ｙ軸方向の角度調整が完了するまでは、上端及び下端の測定点Ｐｙ１，Ｐｙ２における超音波Ｓｏの照射と、各測定点Ｐｙ１，Ｐｙ２での反射波の波形の表示とを繰り返し実行する。
【００５４】
作業者は、その表示装置３７の画面３７ａに表示されている各反射波を確認し、各反射波の受信タイミングが合致するよう、２軸ゴニオステージ１６を調整する（Ｙ軸方向角度調整ステップ）。すなわち、Ｙ軸ゴニオメータ１６Ｙの調整ツマミ１６ｂが操作され、ガラス基板２０をＸ軸方向を回動中心として回動させることにより、ガラス基板２０の傾き（角度）が調整される。ここで、画面３７ａの中央において各反射波が合致したとき、ガラス基板２０のＹ軸方向の傾きがゼロとなる。このとき、合致した反射波は、例えば青色で表示されることで合致したことが作業者に報知される。そして、作業者が調整ツマミ１６ｂの操作を停止して画面３７ａに表示されている調整完了ボタン３７ｂを選択したとき、ガラス基板２０の角度調整が完了する。
【００５５】
次に、本実施の形態において、生体組織２１の音速像を生成するためにＣＰＵ３１が実行する処理例について、図９及び図１０のフローチャートを用いて説明する。図９は、超音波の自動焦点調整及びガラス基板２０の角度調整を行うための処理であり、図１０は、生体組織２１の音速像を表示するための処理である。なお、図９の処理は、生体組織２１が載っていないガラス基板２０をＸＹステージ１４上にセットした後に開始される。
【００５６】
先ず、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ１８によってモータ２２Ｘ，２２Ｙを駆動し、超音波Ｓｏの照射点が走査範囲Ｒ１の中心点Ｐ０に位置するようにＸ−Ｙステージ１４を移動する。そして、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＺ軸コントローラ１９によってモータ２２Ｚを駆動し、Ｚ軸ステージ１５を移動して超音波Ｓｏの焦点位置を調整する（ステップ１００）。
【００５７】
具体的には、超音波Ｓｏの焦点域近傍となる初期位置（例えば、トランスデューサ１３の焦点距離Ｌよりも若干離れた位置）にＺ軸ステージ１５を移動させる。その後、励起パルスがトランスデューサ１３に供給されると、トランスデューサ１３から超音波Ｓｏがガラス面２０ａに照射され、反射波信号のピーク電圧がピーク検出回路２３ｂで検出される。そして、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２４で変換されたデジタルデータをインターフェース３２を介して取り込み、そのデータ（ピーク電圧）をＺ軸ステージ１５の位置（Ｚ軸の座標データ）と関連付けてメモリ３４に記憶する。
【００５８】
次いで、トランスデューサ１３をガラス面２０ａに近づけるようにＺ軸ステージ１５が所定距離（例えば、０．０１ｍｍ）だけ移動された後、ガラス面２０ａに超音波Ｓｏが照射され、反射波信号のピーク電圧がピーク検出回路２３ｂで検出される。そして、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２４で変換されたデジタルデータをピーク電圧としてＺ軸ステージ１５の位置と関連付けてメモリ３４に記憶する。
【００５９】
同様に、Ｚ軸ステージ１５をガラス面２０ａに徐々に近づけ、その都度、Ｚ軸ステージ１５の位置に対応する反射波信号のピーク電圧を取得してメモリ３４に記憶する。そして、ＣＰＵ３１は、メモリ３４に記憶された各ピーク電圧について、最大となる位置（Ｚ軸の座標）を判定し、その位置にＺ軸ステージ１５を移動させることにより、ガラス面２０ａ上で焦点を結ぶように超音波Ｓｏの焦点位置を調整する。
【００６０】
次いで、ＣＰＵ３１は、ガラス面２０ａの角度調整のための処理を行う。具体的には、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ１８によってモータ２２Ｘを駆動し、Ｘステージ１４ＸをＸ軸方向に往復動させる。ここで、トランスデューサ１３が走査ラインＬｘ上の左端及び右端の測定点Ｐｘ１，Ｐｘ２に位置するときに、励起パルスがトランスデューサ１３に供給される。
【００６１】
励起パルスが供給されると、トランスデューサ１３からガラス面２０ａに超音波Ｓｏが照射され、反射波信号（Ｘ軸方向波形情報）が検波回路２３で検出される。そして、Ｘ軸方向波形情報取得手段としてのＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２４でデジタルデータに変換されたＸ軸方向波形情報をインターフェース３２を介して取得する（ステップ１１０）。Ｘ軸方向波形表示制御手段としてのＣＰＵ３１は、その波形情報を表示装置３７に転送することにより、表示装置３７の画面３７ａに反射波の波形を表示させる（ステップ１２０）。この画面３７ａには、Ｘ軸方向の走査ラインＬｘ上の左端及び右端の測定点Ｐｘ１，Ｐｘ２での各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２が表示される（図８参照）。
【００６２】
ＣＰＵ３１は、作業者によって画面３７ａの調整完了ボタン３７ｂが選択されたか否かを判定する（ステップ１３０）。ここで、調整完了ボタン３７ｂが選択されていないと判定した場合、ＣＰＵ３１は、ステップ１１０に戻り、ステップ１１０〜ステップ１３０の処理を繰り返し実行する。これにより、左端及び右端の測定点Ｐｘ１，Ｐｘ２において各反射波信号が繰り返し検出され、画面３７ａに表示される反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２はそれに対応した最新の反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２に逐次更新される。
【００６３】
ここで、作業者が表示装置３７の画面３７ａに表示されている各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２を確認し、各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２が合致するよう、Ｘ軸ゴニオメータ１６Ｘの調整ツマミ１６ａを操作する。そして、作業者は、画面の中央において各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２が合致したときに、調整ツマミ１６ｂの操作を停止して調整完了ボタン３７ｂを選択する。ＣＰＵ３１はそのボタン選択を検出したとき、ステップ１４０以降の処理を実行する。
【００６４】
すなわち、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ１８によってモータ２２Ｙを駆動し、Ｙステージ１４ＹをＹ方向に往復動させる。ここで、トランスデューサ１３が走査ラインＬｙ上の上端及び下端の測定点Ｐｙ１，Ｐｙ２に位置するときに、励起パルスがトランスデューサ１３に供給される。
【００６５】
励起パルスが供給されると、トランスデューサ１３からガラス面２０ａに超音波Ｓｏが照射され、反射波信号（Ｙ軸方向波形情報）が検波回路２３で検出される。そして、Ｙ軸方向波形情報取得手段としてのＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２４でデジタルデータに変換されたＹ軸方向波形情報をインターフェース３２を介して取得する（ステップ１４０）。Ｙ軸方向波形表示制御手段としてのＣＰＵ３１は、その波形情報を表示装置３７に転送することにより、表示装置３７の画面３７ａに反射波の波形を表示させる（ステップ１５０）。この画面３７ａには、Ｙ軸方向の走査ラインＬｙ上の上端及び下端の測定点Ｐｙ１，Ｐｙ２での各反射波の波形が表示される。
【００６６】
ＣＰＵ３１は、作業者によって画面３７ａの調整完了ボタン３７ｂが選択されたか否かを判定する（ステップ１６０）。ここで、調整完了ボタン３７ｂが選択されていないと判定した場合、ＣＰＵ３１は、ステップ１４０に戻り、ステップ１４０〜ステップ１６０の処理を繰り返し実行する。これにより、上端及び下端の測定点Ｐｙ１，Ｐｙ２において各反射波信号が繰り返し検出され、画面３７ａに表示される反射波はそれに対応した最新の反射波に逐次更新される。
【００６７】
ここで、作業者が表示装置３７の画面３７ａに表示されている各反射波を確認し、各反射波が合致するよう、Ｙ軸ゴニオメータ１６Ｙの調整ツマミ１６ｂを操作する。そして、作業者は、画面の中央において各反射波が合致したときに、調整ツマミ１６ｂの操作を停止して調整完了ボタン３７ｂを選択する。ＣＰＵ３１はそのボタン選択を検出したとき、図９の処理を終了する。
【００６８】
作業者は、図２及び図３に示すように、ガラス基板２０上に生体組織２１を載置する。その後、画面３７ａに表示されている音速像表示ボタン（図示略）が選択されることで、図１０の処理が開始される。
【００６９】
ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ１８によってモータ２２Ｘ，２２Ｙを駆動し、超音波Ｓｏの照射点がガラス面２０ａ上に位置するようにＸ−Ｙステージ１４を移動する。このとき、励起パルスがトランスデューサ１３に供給されると、図１１に示されるように、トランスデューサ１３から超音波Ｓｏがガラス面２０ａに照射され、反射波Ｓｒの信号が検波回路２３で検出される。そして、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２４で変換されたデジタルデータをインターフェース３２を介して取り込む。その後、ＣＰＵ３１は、そのデータを用いて、周波数成分を得るためのフーリエ変換を行い、その変換結果をガラス面２０ａでの直接反射波のデータとしてメモリ３４に記憶する（ステップ２００）。
【００７０】
次に、ＣＰＵ３１は、制御信号を出力することでＸ−Ｙコントローラ１８によってモータ２２Ｘ，２２Ｙを駆動し、Ｘ−Ｙステージ１４による二次元走査を開始させる。このとき、ＣＰＵ３１は、エンコーダ１７の出力に基づいて測定点の座標データを取得する。そして、図１１に示されるように、生体組織２１に超音波Ｓｏが照射されると、その反射波（組織表面の反射波Ｓfrontと組織裏面の反射波Ｓrearとの合成波）Ｓｔの反射波信号が検波回路２３で抽出される。ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｄ変換回路２４で変換されたデジタルデータをインターフェース３２を介して取り込み、そのデータを各測定点の座標データに関連付けてメモリ３４に記憶する（ステップ２１０）。なおここでは、走査範囲Ｒ１における全ての測定点での反射波信号を検出して１画面分のデータを取得する。
【００７１】
そして、ＣＰＵ３１は、各測定点における反射波のデータをフーリエ変換して、その変換結果をガラス面２０ａでの反射波信号（フーリエ変換結果）と比較することにより、強度及び位相スペクトルを求める（図１２参照）。ＣＰＵ３１は、その強度及び位相スペクトルから信号強度の極小点の周波数ｆｍとそのときの位相φｍとを判定する。ＣＰＵ３１は、それら周波数ｆｍ及び位相φｍを用いて、上記の式（２）に対応した演算を行い、測定点での生体組織２１の厚さｄを求める（ステップ２２０）。
【００７２】
さらに、ＣＰＵ３１は、算出した厚さｄを用いて上記の式（４）に対応した演算を行い、測定点での生体組織２１中の音速Ｃを求める（ステップ２３０）。なお、生体組織２１の厚さｄ及び音速Ｃは、測定点毎に求められ、その測定点での座標データと関連付けてメモリ３４に記憶される。
【００７３】
その後、ＣＰＵ３１は、算出した組織音速Ｃに基づいて音速像を生成するための画像処理を行う（ステップ２４０）。詳しくは、ＣＰＵ３１は、組織音速Ｃを用いてカラー変調処理を行い、組織音速Ｃの大きさに応じた画像データを生成する。そして、ＣＰＵ３１は、各画像データを表示装置３７に転送することにより、その表示装置３７の画面に生体組織２１の音速像を表示させた後、図１０の処理を終了する。
【００７４】
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００７５】
（１）本実施の形態の超音波顕微鏡システム１では、トランスデューサ１３で受信された各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２から複数の波形情報が取得され、それら波形情報に基づいて、各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の受信タイミングを合致させるべく、ガラス基板２０の角度が調整される。このようにすれば、従来技術のようにレーザ測定器などの専用測定器の測定器を用いなくても、ガラス基板２０の傾きがゼロとなるよう調整することができる。従って、得られた反射波に基づいて鮮明な音速像を生成することができ、生体組織２１を正確に観察することができる。
【００７６】
（２）本実施の形態の超音波顕微鏡システム１では、各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の波形情報に基づいて、表示装置３７の画面３７ａに各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の波形が表示される。この画面３７ａにおいて、各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の波形が異なる色で表示されるので、各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の受信タイミングのズレを容易に判断することができる。そのため、反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の受信タイミングが合致するよう、２軸ゴニオステージ１６の調整ツマミ１６ａ，１６ｂを操作して、ガラス基板２０の角度を迅速に調整することができる。
【００７７】
（３）本実施の形態の超音波顕微鏡システム１では、２軸ゴニオステージ１６によってガラス基板２０の角度調整が行われる前に、超音波Ｓｏの自動焦点調整が行われる。この場合、ガラス基板２０の角度調整の際に、トランスデューサ１３の焦点距離に応じたゲート区間Ｔｇで各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の波形情報を確実に取得することができる。また、ガラス基板２０の角度の調整後には、超音波Ｓｏの走査範囲Ｒ１での各照射点において、ガラス基板２０とトランスデューサ１３との間隔Ｌが焦点距離に維持されるため、より鮮明な音速像を生成することができる。
【００７８】
（４）本実施の形態の超音波顕微鏡システム１では、ガラス基板２０の角度調整を行う際に、走査ラインＬｘ，Ｌｙ上の端部に位置する照射点Ｐｘ１，Ｐｘ２，Ｐｙ１，Ｐｙ２で超音波Ｓｏを照射し、その反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の波形情報を取得するようにした。このようにすれば、ガラス基板２０の角度に応じた各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の受信タイミングのズレを確実に検出することができる。
【００７９】
（５）本実施の形態の場合、２軸ゴニオステージ１６は、手動で角度を調整する構成であるため、駆動モータなどのアクチュエータによって自動で角度を調整する場合と比較してその装置コストを抑えることができる。
［第２の実施の形態］
【００８０】
本発明を超音波顕微鏡システムに具体化した第２の実施の形態を図１３に基づき説明する。
【００８１】
図１３に示されるように、本実施の形態の超音波顕微鏡システム１では、２軸ゴニオステージ１６に設けられた第１駆動モータ２６Ｘ及び第２駆動モータ２６Ｙとそれら駆動モータ２６Ｘ，２６Ｙを制御するコントローラ２７とを備える点が第１の実施の形態と相違する。上記第１の実施の形態では、２軸ゴニオステージ１６によるガラス基板２０の角度調整が手動で行われるのに対し、本実施の形態では、２軸ゴニオステージ１６による角度調整が自動で行われるよう構成されている。
【００８２】
詳述すると、２軸ゴニオステージ１６において、Ｘ軸ゴニオメータ１６Ｘに第１駆動手段としての第１駆動モータ２６Ｘが設けられ、Ｙ軸ゴニオメータ１６Ｙに第２駆動手段としての第２駆動モータ２６Ｙが設けられている。これら駆動モータ２６Ｘ，２６Ｙはコントローラ２７に接続されている。
【００８３】
本実施の形態において、ガラス基板２０の角度調整を行う場合、上記第１の実施の形態と同様に、Ｘステージ１４Ｘによってガラス基板２０をＸ軸方向に往復動させ、走査ラインＬｘにおける各測定点Ｐｘ１，Ｐｘ２での反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２から波形情報を取得する。そして、各反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の波形情報に基づいて、受信タイミングのズレを判定し、そのズレ量に応じてガラス基板２０の角度を調整する。
【００８４】
具体的には、左端の測定点Ｐｘ１において、トランスデューサ１３から超音波Ｓｏを照射した照射時刻ｔ１と、ピーク検出回路２３ｂにて反射波Ｓｒ１のピーク電圧を検出した検出時刻ｔ２との時間差Ｔｘ１を求める（図７参照）。同様に、右端の測定点Ｐｘ２において、トランスデューサ１３から超音波Ｓｏを照射した照射時刻ｔ１と、ピーク検出回路２３ｂにて反射波Ｓｒ２のピーク電圧を検出した検出時刻ｔ３との時間差Ｔｘ２を求める（図７参照）。それら時間差Ｔｘ１，Ｔｘ２に基づいて、反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の受信タイミングが合致（時間差Ｔｘ１，Ｔｘ２が一致）するように、第１駆動モータ２６Ｘが駆動されることで、Ｘ軸ゴニオメータ１６Ｘによりガラス基板２０がＹ軸方向を回動中心として回動され、ガラス基板２０の角度が調整される。
【００８５】
その後、Ｙステージ１４Ｙによりガラス基板２０をＹ軸方向に往復動させ、走査ラインＬｙにおける各測定点Ｐｙ１，Ｐｙ２での反射波から波形情報を取得する。そして、各反射波の波形情報に基づいて、反射波の受信タイミングが合致するように、第２駆動モータ２６Ｙが駆動されることで、Ｙ軸ゴニオメータ１６Ｙによりガラス基板２０がＸ軸方向を回動中心として回動され、ガラス基板２０の角度が調整される。
【００８６】
このように、本実施の形態によれば、ガラス基板２０の角度調整を自動的に行うことができる。従って、ガラス基板２０の角度調整を迅速かつ正確に行うことができ、超音波顕微鏡システム１の操作性を向上できる。また、本実施の形態のように、角度調整を自動的に行う場合、上記第１の実施の形態のように、反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の受信タイミングが認識可能な態様で表示装置３７の画面３７ａに表示させる必要がなく、その反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の表示処理（図９のステップ１２０やステップ１５０の処理）を省略することができる。
【００８７】
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
【００８８】
・上記実施の形態では、走査範囲Ｒ１における中心点Ｐ０を通る走査ラインＬｘ，Ｌｙ上の端部に位置する照射点Ｐｘ１，Ｐｘ２，Ｐｙ１，Ｐｙ２で超音波Ｓｏを照射し、反射波Ｓｒ１，Ｓｒ２の受信タイミングに基づいてガラス基板２０の角度調整を行うものであったが、これに限定されるものではない。超音波Ｓｏの照射点の位置としては、例えば、走査範囲Ｒ１におけるコーナー部であってもよい。この場合、例えば、走査範囲Ｒ１のコーナー部に位置する３つの照射点で超音波Ｓｏを照射する。そして、各反射波の波形情報を取得し、それら波形情報に基づいて表示装置３７の画面３７ａに３つの反射波の波形を表示させる。その後、それら３つの反射波の受信タイミングが合致するよう２軸ゴニオステージ１６を操作してガラス基板２０の角度を調整する。このようにしても、上記実施の形態と同様に、専用測定器の測定器を用いなくても、ガラス基板２０の傾きがゼロとなるよう調整することができる。
【００８９】
・上記実施の形態では、各反射波の受信タイミングが合致したとき、反射波の波形を青色で表示することで、その合致した旨を作業者に報知するよう構成したが、これに限定されるものではない。例えば、ブザーやランプなどの報知手段によって、受信タイミングが合致した旨を報知するよう構成してもよい。
【００９０】
・上記実施の形態では、二次元走査手段としてのＸ−Ｙステージ１４をトランスデューサ１３に対向する位置に設け、そのＸ−Ｙステージ１４を駆動することにより、超音波Ｓｏの照射点を二次元的に走査する構成を採用したが、トランスデューサ１３側に二次元走査手段を設けてもよい。また、Ｘ−Ｙステージ１４の上方に焦点調整用のＺ軸ステージ１５を設けるものであったが、Ｘ−Ｙステージ１４の下方にＺ軸ステージ１５を設けてもよい。
【００９１】
・上記実施の形態の超音波顕微鏡システム１では、試料としての生体組織２１の音速像を表示するものであったが、それ以外に、例えば樹脂表面などの音速像を表示してもよい。また、音速像以外に、音響インピーダンス像、減衰像などの超音波像を表示してもよい。
【００９２】
・上記実施の形態において、パソコン４を用いて超音波顕微鏡システム１を構成したが、それ以外にワークステーションなどのコンピュータを用いてもよい。また、音速像を表示するための表示装置３７は、パソコン４に一体的に設けられるものであったが、パソコン４と別体で設けてもよい。
【００９３】
・上記実施の形態の超音波顕微鏡システム１では、カラー変調による音速像を得るものであったが、それ以外に輝度変調した音速像として可視化してもよい。
【００９４】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００９５】
（１）請求項２において、前記Ｘ軸方向波形表示ステップ及びＹ軸方向波形表示ステップでは、各反射波の波形を異なる色で表示することを特徴とする超音波顕微鏡システムの調整方法。
【００９６】
（２）請求項２において、前記２つの照射点は、前記走査ライン上の端部に位置することを特徴とする超音波顕微鏡システムの調整方法。
【００９７】
（３）請求項４乃至６のいずれか１項において、前記Ｘ軸方向角度調整手段としてのとしてのＸ軸ゴニオメータと前記Ｙ軸方向角度調整手段としてのＹ軸ゴニオメータとを積層してなる２軸ゴニオステージを設けたことを特徴とする超音波顕微鏡システム。
【００９８】
（４）請求項４乃至６のいずれか１項において、前記各反射波の受信タイミングが合致したとき、その旨を報知する報知手段をさらに備えたことを特徴とする超音波顕微鏡システム。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明を具体化した第１の実施の形態の超音波顕微鏡システムを示す概略構成図。
【図２】トランスデューサ側から見たＸ−Ｙステージの平面図。
【図３】超音波の走査範囲を示す説明図。
【図４】焦点位置と音圧との関係を示す説明図。
【図５】走査範囲における超音波の照射点を示す説明図。
【図６】各照射点での反射波を示す説明図。
【図７】各反射波及びゲートパルスを示すタイムチャート。
【図８】表示装置の画面を示す説明図。
【図９】自動焦点調整及び角度調整のための処理を示すフローチャート。
【図１０】音速像の表示処理を示すフローチャート。
【図１１】各反射波を示す説明図。
【図１２】強度スペクトル及び位相スペクトルを示す説明図。
【図１３】本発明を具体化した第２の実施の形態の超音波顕微鏡システムを示す概略構成図。
【図１４】従来のパルス励起型超音波顕微鏡での測定方法を示す模式図。
【符号の説明】
【０１００】
１…超音波顕微鏡システム
１３…焦点型超音波振動子としてのトランスデューサ
１４…二次元走査手段としてのＸ−Ｙステージ
１５…自動焦点合わせ手段としてのＺ軸ステージ
１６Ｘ…Ｘ軸方向角度調整手段としてのＸ軸ゴニオメータ
１６Ｙ…Ｙ軸方向角度調整手段としてのＹ軸ゴニオメータ
２０…試料載置板としてのガラス基板
２１…試料としての生体組織
２６Ｘ…第１駆動手段としての第１駆動モータ
２６Ｙ…第２駆動手段としての第２駆動モータ
３１…情報取得手段、及び波形表示制御手段としてのＣＰＵ
３７…表示装置
Ｌｘ，Ｌｙ…走査ライン
Ｐｘ１，Ｐｘ２，Ｐｙ１，Ｐｙ２…照射点としての測定点
Ｓｏ…超音波
Ｓｒ１，Ｓｒ２…反射波
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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