JP2009264768A - 超音波映像装置および超音波映像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】音響インピーダンスが異なる複数の物質の多層構造等を含む被検査体内の欠陥を常に正確に再現性よく安定して検出して明瞭に画像化することができる超音波映像装置および超音波映像方法を提供する。
【解決手段】多層構造を有する被検査体を超音波を用いて検査するに際し信号処理演算部１６は、反射信号のパワースペクトル５２上におけるディップ周波数ｆ_ｄを抽出するｆ_ｄ抽出部５３と、ディップ周波数ｆ_ｄのパワースペクトル値Ｐ（ｆ_ｄ）を算出し、ディップ周波数ｆ_ｄに対応し、かつ被検査体の正常部に対応する基準パワースペクトル５１に基づき、基準パワースペクトル値Ｐrefを算出し、２つのパワースペクトル値の差を演算する差分演算部５４とを有し、この差に基づいて表示装置１７上に画像を表示する。
【選択図】図３

Description

本発明は、超音波映像装置および超音波映像方法に関し、特に、音響インピーダンスが異なる少なくとも２つの物質が極薄い厚みで多層構造にて形成される被検査体の内部の剥離やボイド等の欠陥の有無を精度よく検出・判定するのに好適な超音波映像装置および超音波映像方法に関するものである。

一般的に物質内部の剥離やボイド等の欠陥を超音波で検出するには、音響インピーダンス（「密度×音速」で定義される）の違いによる反射特性を利用する。具体的には、欠陥部からの反射エコーの強度変化または位相変化を検出することによって、物体内部に存する欠陥の有無を把握することが可能となる。物体内部において、音響インピーダンスの大きい物質から音響インピーダンスの小さい物質に超音波が入射されると、２つの物質の境界面で超音波が反射する。超音波の反射波の位相は、超音波の入射波の位相に比較して、１８０°変化する。例えば固体物質から水や空気等の音響インピーダンスの小さい物質へ超音波が入射すると、図６に示すように、入射波に対応する入射信号１０１に対して、剥離等からの反射波に対応する反射信号１０２は、その位相が１８０°シフトする、すなわち反転する。従って、反射信号１０２の位相が入射信号１０１の位相に対して反転しているかまたは非反転であるかを判断することにより、超音波を利用して物体内部における欠陥の有無を検出することができる。

上記の物理現象を利用した従来技術として特許文献１に記載された欠陥検査装置がある。この欠陥検査装置は、超音波を被検査体に当て、その反射エコーを取得して被検査体の内部構造を検査する超音波映像装置である。当該欠陥検査装置では、非反転信号と反転信号の波形で、それぞれ、正ピークの最大値と負ピークの絶対値の最大値とを検出し、これらの２つの最大値を比較する。そして、反転した反射波に対応する負ピークの絶対値の最大値が、正ピークの最大値よりも大きいときには、物体内部に剥離やボイド等の欠陥が存在すると判定される。その判定結果は、表示装置の画面上に２次元画像等として表示される。
特公平７−１８８４２号公報

上記の従来ある超音波映像装置による検査では、被検査体からの反射波としては、被検査体の表面で反射する反射波、内部の欠陥で反射する反射波、裏面で反射する反射波等が存在する。通常、超音波映像装置の信号処理部では、入力信号が戻ってくる時間帯を想定してゲートを設定し、当該ゲートを介して本来の欠陥反射波に係る反射信号のみを取り出すようにしている。

しかし、このような超音波映像装置による検査手法では、本来抽出すべき欠陥反射波に係る反射信号が他の反射信号と明確に区別することができない場合がある。

例えば、図７に示すように、被検査体１１１が異なる複数の物質をそれぞれ積層し、多層構造１１２を形成する場合には、次のような問題が生じる。なお図中、１１３は超音波探触子、１１４は水である。多層構造１１２の複数の物質はそれぞれ異なる音響インピーダンスを有するものである。かかる多層構造を有する被検査物１１１において、多層構造１１２の中に剥離やボイド等の欠陥がある場合、欠陥からの反射波の中には、異なる各層の中で生じた反射波、すなわち多重反射波成分が含まれることになる。このような多重反射波成分は、各層の音響インピーダンスが異なるために層の境界部で発生するものであり、時間軸上で反射波信号の尾引きが生じる原因となる。ここで「尾引き」とは、時間軸上に生じた信号波形の後縁が減衰することなく持続する状態をいう。例えば、被検査体１１１の多層構造１１２において各層の厚さが数十μｍ程度になると、入射波として数百ＭＨｚ以上の高い周波数によるパルス波形の超音波を照射しても、尾引きにより各層の境界部で生じる反射波が時間軸上で重なり、各層で生じた反射波に係る反射信号を分離することができない。このため、上記した従来の超音波映像装置の検査手法では、多重構造を有する被検査体１１１には適用することができない。

上記の超音波映像装置の検査方法は、多重構造の被検査体以外にも、厚みがごく薄い被検査体に対して同様な問題が生じる。すなわち、表面反射に係る反射信号と欠陥反射波に係る反射信号とを分離することができない場合にも同様な問題が生じる。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、例えば音響インピーダンスが異なる複数の物質が極薄い厚みで層状に形成されて成る多層構造を含む被検査体内の剥離やボイド等の欠陥を常に正確に再現性よく安定して検出し、明瞭に画像化することができる超音波映像装置および超音波映像方法を提供することにある。

本発明に係る超音波映像装置および超音波映像方法は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。

第１の超音波映像装置（請求項１に対応）は、被検査体との間で超音波の送受信を行う超音波探触子と、この超音波探触子を駆動するためのパルス電圧を出力すると共に超音波探触子が受信した被検査体からの反射信号を入力するパルス送受信回路と、このパルス送受信回路から出力される反射信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された反射信号を波形データとして所定の演算処理を実行する演算処理手段と、この演算処理の結果を表示する表示装置とを備え、さらに、被検査体が、音響インピーダンスの異なる複数の物質をそれぞれ所定の厚みで積層した多層構造で形成されると共に、演算処理手段が、波形データをＦＦＴ処理しパワースペクトルを算出するＦＦＴ処理部と、被検査体正常部に関するパワースペクトルを基準パワースペクトルとして記憶する記憶部と、ＦＦＴ処理により算出されたパワースペクトル上でパワースペクトル値が低下しているディップ周波数およびこのディップ周波数におけるパワースペクトル値を算出する第１演算部と、基準パワースペクトルを記憶部から読み出し当該基準パワースペクトル上のディップ周波数に対応するパワースペクトル値を算出する第２演算部と、第１演算部により算出したパワースペクトル値と第２演算部により算出したパワースペクトル値との差を求める第３演算部と、この第３演算部により算出されたパワースペクトル値の差に基づき表示装置に表示する画像データを生成する第４演算部とを有するように構成される。

第２の超音波映像装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、基準パワースペクトルが、被検査体の正常部位からの反射信号をＦＦＴ処理部でＦＦＴ処理し算出されるパワースペクトルであることを特徴とする。

第３の超音波映像装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、基準パワースペクトルが、被検査体の検査部位からの反射信号をＦＦＴ処理部でＦＦＴ処理し算出されるパワースペクトルに対し、パワースペクトル値低下部分を補正して得られるパワースペクトルであることを特徴とする。

第４の超音波映像装置（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは、演算処理手段が、ディップ周波数と、被検査体の各層の厚さと、各層における超音波速度とに基づき、被検査体内部に存在する欠陥の深さ方向の位置を同定する第５演算部を有することを特徴とする。

第１の超音波映像方法（請求項５に対応）は、被検査体との間で超音波の送受信を行う超音波探触子と、この超音波探触子を駆動するためのパルス電圧を出力すると共に超音波探触子が受信した被検査体からの反射信号を入力するパルス送受信回路と、このパルス送受信回路から出力される反射信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された反射信号を波形データとして所定の演算処理を実行する演算処理手段と、この演算処理の結果を表示する表示装置とを備えた超音波映像装置で実施される超音波映像方法であって、波形データをＦＦＴ処理しパワースペクトルを算出するステップと、被検査体正常部に関するパワースペクトルを基準パワースペクトルとして記憶するステップと、ＦＦＴ処理により算出されたパワースペクトル上でパワースペクトル値が低下しているディップ周波数およびこのディップ周波数におけるパワースペクトル値を算出する第１演算ステップと、記憶された基準パワースペクトルを読み出し当該基準パワースペクトル上のディップ周波数に対応するパワースペクトル値を算出する第２演算ステップと、第１演算ステップで算出したパワースペクトル値と第２演算ステップで算出したパワースペクトル値との差を求める第３演算ステップと、第３演算ステップにより算出されたパワースペクトル値の差に基づき表示装置に表示する画像データを生成する第４演算ステップと、を有する方法である。

第２の超音波映像方法（請求項６に対応）は、上記の方法において、好ましくは、基準パワースペクトルが、被検査体の正常部位からの反射信号をＦＦＴ処理し算出されるパワースペクトルであることを特徴とする。

本発明に係る超音波映像装置および超音波映像方法によれば、多層構造で形成される被検査体内に欠陥があり、当該欠陥からの反射超音波で欠陥を画像化する場合、多重反射による干渉に起因して生じるパワースペクトル上でのディップ（信号レベルの低下）を積極的に利用するようにしたため、例えば音響インピーダンスが異なる複数の物質が極薄い厚みで層状に形成された多層構造の内部の欠陥であっても、正確に再現性よく安定して検出し、明瞭に画像化することができる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る超音波映像装置の主要部の構成を示している。パワーディバイダ１０を経由してパルス送信機１１から超音波探触子１３に高周波成分を含むパルス状の電圧が印加される。高周波成分を含むパルス状電圧の周波数帯域は例えば２５〜１００ＭＨｚである。超音波探触子１３は、印加されたパルス状電圧により、その圧電振動子（図示せず）が駆動される。その結果、被検査体１４に対して、水等の媒質１８を経由してパルス状の超音波を発射する。被検査体１４に照射された超音波は、被検査体１４の表面から底部に向かって被検査体１４の内部に伝播する。被検査体１４に照射された超音波は、表面、底面、音響インピーダンスが異なる２つの物質の境界部、内部に存する剥離やボイド等の欠陥によって反射される。被検査体１４での反射で生じた超音波（反射超音波）は、反射波（反射エコー）として再び超音波探触子１３に戻り、この超音波探触子１３で電気信号に変換される。超音波探触子１３から出力された電気信号は、再びパワーディバイダ１０を経由してパルス受信機１２に入力される。反射エコーに係る電気信号はパルス受信機１２で受信され、増幅される。パルス受信機１２から出力された電気信号は、Ａ／Ｄ変換器１５でディジタル化され、信号処理演算部１６において後述する演算処理を実行し、欠陥に係る画像を表示装置１７の画面に表示する。

本実施形態において検査対象となる被検査体１４は多層構造２１を含んでいる。多層構造２１は、例えば音響インピーダンスが異なる少なくとも２つの物質が所定の厚みで積層されて形成されている。層の数は少なくとも２つであり、それ以上であってもよい。各層が５〜１３０μｍの範囲に含まれる極薄い厚みの場合、例えば１００ＭＨｚ程度の超音波が使用される。このような多層構造２１を有する領域では、被検査体１４の表面から超音波が入射されると、音響インピーダンスの異なる層の境界部で超音波が反射する。多層構造２１で各層の音響インピーダンスが異なる場合には、すべての境界部で超音波が反射し、この反射した超音波は超音波探触子１３に戻る。

また、被検査体１４の内部において、いずれかの層に剥離やボイド等の欠陥があると、当該欠陥においても超音波が反射され超音波探触子１３に戻る。

上記のごとき多層構造２１を内部に有する被検査体１４に対して超音波を照射すると、複数の境界部および欠陥で反射し、さらに被検査体１４の表面および底面でも反射する。この反射でも反射超音波が生じ、超音波探触子１３に戻る。このように表面、欠陥、境界部、底面等から複数の反射超音波が超音波探触子１３に戻るが、それぞれの部位は、極めて接近しているため、反射した複数の超音波の間で干渉が生じる。複数の超音波が干渉すると、一部の周波数領域で信号レベル（パワースペクトル値）が弱まるという現象（ディップ）が生じる。特に、層中にある欠陥で反射された超音波は、表面や境界部からの反射超音波と干渉し易いため上述したディップが生じ易くなっている。

次に、図２〜図５を用い信号処理演算部１６での演算処理について詳述する。

図２（Ａ）は被検査体１４内の多層構造２１での超音波の反射状況を模式的に示した図であり、図２（Ｂ）は反射信号の波形、図２（Ｃ）は反射信号のパワースペクトルを示す。図３は信号処理演算部１６の機能を示すブロック構成図（演算処理フロー）を示し、図４は演算処理のフローチャート図である。なお、説明の都合上図２（Ａ）に示すように、被検査体１４は多層構造２１のみから形成されているものとし、表面２１ａが媒質１８（水）で覆われているものとする。

図２（Ａ）に示すように、超音波探触子１３から被検査体１４に対してパルス状の超音波３１を照射し、被検査体１４の内部の多層構造２１内に欠陥３２（この例では剥離欠陥）があると、当該欠陥３２で超音波が反射する（反射超音波駅ｒ_ｓ）。またこの図では、多層構造２１の表面２１ａで反射する反射超音波ｒ_ｗのみを示している。さらに、被検査体１４の多層構造２１は、例えば、３３は厚さｌ１のシリコン層、３４は厚さｌ２の高分子フィルム層であり、シリコン層３３と高分子フィルム層３４が対となった３段の積層構造を形成している。欠陥３２はちょうど２層目のシリコン層３３と高分子フィルム層３４の間に生じている。

図２（Ｂ）に示す反射信号３５の波形は時間軸に対する信号レベルの変化を示す。図２（Ｃ）に示すパワースペクトル３６は、横軸が５〜９５ＭＨｚの範囲の周波数軸、縦軸がパワースペクトル値（強度）である。

ここで、２つの反射超音波ｒ_ｗｒ_ｓが干渉し、前述したディップが生じる理由を詳述する。

被検査体１４は複数の層から成る多層構造２１であり、反射信号３５（以下の説明では便宜的に「Ｒ」と記す）は、各層で多重反射が生じるものの被検査体１４の多層構造２１の表面２１ａからの反射成分（ｒ_ｗ）と剥離欠陥３２からの反射成分（ｒ_ｓ）が最も寄与し、次式（１），（２），（３）のように近似される。

Ｒ＝ｒ_ｗ＋ｒ_ｓ …（１）
ｒ_ｗ＝Ａ_ｗ exp（−γ_ｗｌ_ｗ） …（２）
ｒ_ｓ＝Ａ_ｓ exp（−γ_ｗｌ_ｗ−２γ_１ｌ_１×２−２γ_２ｌ_２＋ｊπ）…（３）

ここで、Ａ_ｗ，Ａ_ｓは振幅係数、γ_ｗは媒質１８である水の伝搬定数、γ_１はシリコンの伝搬定数、γ_２は高分子フィルムの伝搬定数、ｌ_ｗは水中内の伝搬距離である。位相項exp（ｊπ）は、剥離欠陥３２から超音波が反射する際に位相が１８０°反転することを意味する。またγ_ｗ，γ_１，γ_２は次のように表される。

γ_ｗ＝α_ｗ＋ｊβ_ｗ …（４）
γ_１＝α_１＋ｊβ_１ …（５）
γ_２＝α_２＋ｊβ_２ …（６）

ここでα_ｗ，α_１，α_２およびβ_ｗ，β_１，β_２は、それぞれ、水、シリコン、高分子フィルムの減衰定数および位相定数である。反射信号Ｒの振幅｜Ｒ｜は、上記の（１）〜（６）式を用いて次式のように展開される。

｜Ｒ｜＝｜ｒ_ｗ＋ｒ_ｓ｜
＝｜Ａ_ｗ｜・exp（−α_ｗｌ_ｗ）
・｜１＋｜Ａ_ｓ｜／｜Ａ_ｗ｜・exp（−４α_１ｌ_１）・exp（−２α_２ｌ_２）
・exp｛ｊ（−２β_１ｌ_１×２−２β_２ｌ_２＋π）｝ …（７）

上記の（７）式において干渉に寄与する位相回転は、「（−２β_１ｌ_１×２−２β_２ｌ_２＋π）」であり、反射信号３５の信号レベルが弱まる位相条件は次式のようになる。

−２β_１ｌ_１×２−２β_２ｌ_２＋π＝−π，−３π，−５π，・・・ …（８）

シリコンの縦波音速をｖ_１、高分子フィルムの縦波音速をｖ_２とすると、任意の周波数ｆに対し、β_１，β_２は次式のように表される。

β_１＝２πｆ／ｖ_１ …（９）
β_２＝２πｆ／ｖ_２ …（１０）

（８）〜（１０）式を用いると、干渉により信号レベルが弱まるディップ周波数ｆ_ｄは次のように記述される。

ｆ_ｄ＝ｖ_１・ｖ_２／（４ｌ_１ｖ_２＋２ｌ_２ｖ_１），
２ｖ_１・ｖ_２／（４ｌ_１ｖ_２＋２ｌ_２ｖ_１），・・・・・・ …（１１）

シリコン層３３の厚さｌ１を３０μｍ、高分子フィルム層３４の厚さｌ２を２０μｍとすると、シリコン、高分子フィルムの縦波音速がそれぞれ８４００ｍ／ｓ、２４６０ｍ／ｓであり、ｆ_ｄは上記の（１１）式より３２．７ＭＨｚ、６５．４ＭＨｚ、・・・となる。図２（Ｃ）に示す例では３２．７ＭＨｚにおいて大きなディップ３６ａが現れている。

以上のように、多層構造２１を有する被検査体１４の欠陥検査にでは、反射波に干渉が生じ、反射信号３５から欠陥３２に起因する反射超音波ｒ_ｓのみに関連する反射信号を抽出することが困難であり、反射信号３５を用い、従来ある手法で欠陥を検出することができない。そこで本発明では、上記のディップ３６ａに関する情報を用い欠陥画像に係るデータを作成し、画像表示を行う。

次に、図３、図４を用い、信号処理演算部１６での演算処理について説明する。

図３において、符号４１は仮想的に２次元平面で表現されたエコー強度画像を示している。このエコー強度画像４１では、上記の欠陥３２に対応する領域（欠陥領域）４２と、それ以外の正常部に対応する領域（正常部領域）４３とが示されている。正常部領域４３での反射超音波に基づいて生じた反射信号を符号４４で示し、欠陥領域４２での反射超音波に基づいて生じた反射信号を前述と同じ符号３５で示す。反射信号４４を拡大すると図５（Ａ）に示すごとくなり、反射信号３５を拡大すると図５（Ｂ）に示すごとくなる。正常部領域４３での反射超音波に基づいて生じる反射信号４４では欠陥３２に対応する干渉が生ぜず、欠陥領域４２での反射超音波に基づいて生じる反射信号３５では干渉が生じる。

以下、図４に示すフローチャートを用い演算処理について詳述する。反射信号３５もしくは反射信号４４は、Ａ／Ｄ変換器１５よりディジタル波形データに変換される（ステップＳ１１）。これらの波形データは、信号処理演算部１６に入力される（ステップＳ１２）。信号処理演算部１６は、図３に示すようにＦＦＴ演算部（高速フーリエ変換演算部）４５を備えている。ＦＦＴ演算部４５は、信号処理演算部１６に入力された反射信号に係るディジタル波形データに対してＦＦＴ解析を行う（ステップＳ１３）。このＦＦＴ解析に基づき反射信号についてのパワースペクトルを求める（ステップＳ１４）。信号処理演算部１６には、正常部領域４３に対応して生じる反射信号４４、および欠陥領域４２に対応して生じる反射信号３５がそれぞれ入力されるので、正常部領域４３に対応して生じる反射信号４４の波形データ、および欠陥領域４２に対応して生じる反射信号３５の波形データのそれぞれについてのパワースペクトルの特性データを得ることができる。

図３では、正常部領域４３に対応して生じる反射信号４４の波形データについてのパワースペクトル５１と、欠陥領域４２に対応して生じる反射信号３５の波形データについてのパワースペクトル５２とが、グラフとして表示されている。正常部領域４３に対応するパワースペクトル５１では、周波数の軸に対して次第に信号レベル（パワースペクトル値）が大きくなり、その後小さくなる特性を有している。これに対して欠陥領域４２に対応するパワースペクトル５２は、周波数に対してほぼ同形の信号レベルの変化特性を有しながら、かつ周波数ｆ_ｄで干渉に起因するディップ５２ａが生じている。なお、パワースペクトル５１ではディップは生じていない。

上記の反射信号４４の波形データについてのパワースペクトル５１に係るデータ、および反射信号４５の波形データについてのパワースペクトル５２に係るデータは、信号処理演算部１６内のメモリ（図示せず）に保存される（ステップＳ１５）。

次のステップＳ１６では、パワースペクトル５２に係るデータからディップ５２ａを検出し、当該ディップに対応するディップ周波数ｆ_ｄを抽出する。図３において、ディップ周波数ｆ_ｄは、ｆ_ｄ抽出部５３によって抽出されるように、図示されている。ステップＳ１６の内容は、ｆ_ｄ抽出部５３の機能に対応する。そして、抽出されたディップ周波数ｆ_ｄに関してパワースペクトル５２におけるパワースペクトル値Ｐ（ｆ_ｄ）が求められる（ステップＳ１７）。その後、パワースペクトル５１に係るデータにおいて、ディップ周波数ｆ_ｄに対応するパワースペクトル値を基準パワースペクトル値Ｐrefとして算出する（ステップＳ１８）。

なお、正常部領域４３からの反射信号４４に関するパワースペクトル５１を基準パワースペクトルとして予め抽出し、この基準パワースペクトルを用い、基準パワースペクトル値Ｐrefを求めるようにしても良い。

次の手順（ステップＳ１９）では、差分演算、すなわちΔＰ（ｘ，ｙ）＝Ｐref−Ｐ（ｆ_ｄ）の計算が実行される。この差分演算では、正常部領域４３からの反射信号４４に関する基準パワースペクトル値Ｐrefと座標（ｘ，ｙ）におけるパワースペクトル値Ｐ（ｆ_ｄ）との差が算出されている。この差分演算では、正常部領域４３に含まれる点に関してはΔＰ（ｘ，ｙ）はほぼ０になり、欠陥領域４２に含まれる点に関してはΔＰ（ｘ，ｙ）はディップ５２ａに起因して差が生じる。次に、ステップＳ１９の差分演算で得られた差分ΔＰ（ｘ、ｙ）を用い、表示装置１７上に画像化表示を行う（ステップＳ２０）。図３に示す画像５５において、符号５６が剥離欠陥４２に対応する画像となる。

以上詳述したように、欠陥からの反射信号は、各層の境界面からの多重反射により干渉現象を生じ、その結果そのパワースペクトルにおいて信号レベルの低下、いわゆるディップを生じる。このディップ周波数に対応するパワースペクトル値と、正常部領域から得られる基準パワースペクトルにおけるディップ周波数に対応する基準パワースペクトル値との差をとり、画像化を行う。本実施形態による演算処理によれば、多層構造２１の内部からの反射信号において干渉により検出できなかった剥離やボイド等の欠陥を明確に検出することができる。

また本発明によれば、ディップ周波数ｆ_ｄと、被検査体１４の多層構造２１の各層の厚さと、超音波探触子１３から与えられる超音波の音速を用いて、被検査体１４内の多層構造２１における剥離欠陥３４の深さ方向の位置を同定することができる。

図２に示すごとき２種類の物質で形成されている多層構造の場合、ディップ周波数ｆ_ｄを用い、前述の式（８）は次のようになる。

−２（２πｆ_ｄ／ｖ_１）ｌ_１×ｎ−２（２πｆ_ｄ／ｖ_２）ｌ_２×ｍ＋π
＝−π，−３π，−５π，・・・ …（１２）

ここで、ｎはシリコン層、ｍは高分子フィルム層についての、それぞれ任意の整数であり、剥離やボイド等の欠陥の深さ方向の位置を（ｎｌ_１＋ｍｌ_２）として同定することができる。

なお、上記の実施形態では、正常部からの反射信号に対しＦＦＴ解析を行い、基準パワースペクトルを求めたが、例えば、欠陥からの反射信号に係るパワースペクトルのディップ部位を最小二乗法等により滑らかな曲線に補正し、これを基準パワースペクトルとして用いることもできる。また予めシミュレーション等により理論上の基準パワースペクトルを定めておくこともできる。また、欠陥に起因して生じる反射信号のパワースペクトル上の複数の点を参照して抽出することもできる。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明に係る超音波映像装置等は、内部に多層構造を有する被検査体であって多層構造内の欠陥からの反射信号に基づき画像化しようとする場合に、当該反射信号で干渉が起きているときの画像化において有効に利用することが可能である。

本発明に係る超音波映像装置の全体的構成を示すブロック構成図である。 被検査体内の多層構造（Ａ）と、多層構造内の欠陥に起因して生じる反射信号の波形（Ｂ）と、そのパワースペクトル状態（Ｃ）とを示す図である。 本発明に係る超音波映像装置における画像化のための処理フローを示すブロック図である。 本発明に係る超音波映像方法の処理の流れを示すフローチャートである。 正常部領域に係る反射信号と欠陥領域に係る反射信号の各波形を示す波形図である。 超音波映像装置における入力信号と剥離等からの反射信号とを示す波形図である。 内部に多層構造を有する被検査体を示す図である。

符号の説明

１０ パワーディバイダ
１１ パルス送信機
１２ パルス受信機
１３ 超音波探触子
１４ 被検査体
１５ Ａ／Ｄ変換器
１６ 信号処理演算部
１７ 表示装置
２１ 多層構造
３１ 超音波
３２ 欠陥
３３ シリコン層
３４ 高分子フィルム層
３５ 反射信号
３６ パワースペクトル特性
３６ａ ディップ
５１ 正常部に対応する反射信号のパワースペクトル
５２ 剥離欠陥に対応する反射信号のパワースペクトル

Claims (6)

1. 被検査体との間で超音波の送受信を行う超音波探触子と、この超音波探触子を駆動するためのパルス電圧を出力すると共に前記超音波探触子が受信した前記被検査体からの反射信号を入力するパルス送受信回路と、このパルス送受信回路から出力される前記反射信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された前記反射信号を波形データとして所定の演算処理を実行する演算処理手段と、この演算処理の結果を表示する表示装置とを備えた超音波映像装置において、
   前記被検査体が、音響インピーダンスの異なる複数の物質をそれぞれ所定の厚みで積層した多層構造で形成され、
   前記演算処理手段が、前記波形データをＦＦＴ処理しパワースペクトルを算出するＦＦＴ処理部と、前記被検査体正常部に関するパワースペクトルを基準パワースペクトルとして記憶する記憶部と、前記ＦＦＴ処理により算出されたパワースペクトル上でパワースペクトル値が低下しているディップ周波数およびこのディップ周波数におけるパワースペクトル値を算出する第１演算部と、前記基準パワースペクトルを前記記憶部から読み出し当該基準パワースペクトル上の前記ディップ周波数に対応するパワースペクトル値を算出する第２演算部と、前記第１演算部により算出したパワースペクトル値と前記第２演算部により算出したパワースペクトル値との差を求める第３演算部と、この第３演算部により算出された前記パワースペクトル値の差に基づき前記表示装置に表示する画像データを生成する第４演算部とを有することを特徴とする超音波映像装置。
2. 前記基準パワースペクトルが、前記被検査体の正常部位からの反射信号を前記ＦＦＴ処理部でＦＦＴ処理し算出されるパワースペクトルであることを特徴とする請求項１記載の超音波映像装置。
3. 前記基準パワースペクトルが、前記被検査体の検査部位からの反射信号を前記ＦＦＴ処理部でＦＦＴ処理し算出されるパワースペクトルに対し、パワースペクトル値低下部分を補正して得られるパワースペクトルであることを特徴とする請求項１記載の超音波映像装置。
4. 前記演算処理手段が、前記ディップ周波数と、前記被検査体の各層の厚さと、各層における超音波速度とに基づき、前記被検査体内部に存在する欠陥の深さ方向の位置を同定する第５演算部を有することを特徴とする請求項１記載の超音波映像装置。
5. 被検査体との間で超音波の送受信を行う超音波探触子と、この超音波探触子を駆動するためのパルス電圧を出力すると共に前記超音波探触子が受信した被検査体からの反射信号を入力するパルス送受信回路と、このパルス送受信回路から出力される前記反射信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された前記反射信号を波形データとして所定の演算処理を実行する演算処理手段と、この演算処理の結果を表示する表示装置とを備えた超音波映像装置で実施される超音波映像方法であって、
   前記波形データをＦＦＴ処理しパワースペクトルを算出するステップと、
   前記被検査体正常部に関するパワースペクトルを基準パワースペクトルとして記憶するステップと、
   前記ＦＦＴ処理により算出されたパワースペクトル上でパワースペクトル値が低下しているディップ周波数およびこのディップ周波数におけるパワースペクトル値を算出する第１演算ステップと、
   記憶された前記基準パワースペクトルを読み出し当該基準パワースペクトル上の前記ディップ周波数に対応するパワースペクトル値を算出する第２演算ステップと、
   前記第１演算ステップで算出したパワースペクトル値と前記第２演算ステップで算出したパワースペクトル値との差を求める第３演算ステップと、
   前記第３演算ステップにより算出された前記パワースペクトル値の差に基づき前記表示装置に表示する画像データを生成する第４演算ステップと、
   を有することを特徴とする超音波映像方法。
6. 前記基準パワースペクトルが、前記被検査体の正常部位からの反射信号をＦＦＴ処理し算出されるパワースペクトルであることを特徴とする請求項１に記載の超音波映像方法。

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