JP2640878B2 - 超音波映像検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波映像検査装置
に関し、詳しくは、超音波測定に慣れていない人でも所
定の深さの検査位置に焦点型の超音波探触子（以下プロ
ーブ）の焦点を容易に合わせることができるような超音
波映像検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波測定装置の１つである超音波映像
検査装置（これには焦点合わせ型のプローブを用いる超
音波映像探査装置が含まれる。) は、被検体の内部をＢ
スコープ像やＣスコープ像の映像として表示することが
可能である。より鮮明な映像を採取するために、この種
の映像装置は、プローブの音響特性や媒体、被検体内部
でのそのときの温度による音速等の各種の測定条件を入
力し、それに応じて被検体内の所望の深さ位置にプロー
ブの焦点を設定する焦点合わせ作業が必要である。従
来、この焦点合わせ作業は、オシロスコープ等を使用し
て被検体からの反射波形（Ａスコープ像）を観察して行
われている。それは、まず、観察波形を参照して測定し
たい深さや検出ゲート幅等を設定し、次に目標となる反
射エコーが最大となるように焦点型のプローブを被検体
に対して上下移動させる操作（深さ（Ｚ方向）の位置決
め）を行い、測定したい深さにプローブの焦点を合わせ
るものである。

【０００３】超音波映像検査装置の中には、これとは別
に、被検体の音速等の音響特性値やプローブの水中焦点
距離、測定したい深さ、検出ゲート幅等の測定条件をそ
の画像処理装置（制御装置）に入力すると、画像処理装
置において測定したい深さに焦点が合うような演算がな
され、その演算結果に基づいて焦点位置にプローブの焦
点が自動的に設定されるようなものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、いずれの場合
にも装置を走査するオペレータには超音波測定技術に関
する知識や被検体の音響特性に関する知識、さらにはオ
シロスコープ等の操作を含めた電子計測に関する知識が
必要である。そこで、オペレータとしては、専門家であ
る測定エンジニア以外、超音波映像検査装置を扱うこと
が難しい。ところで、最近では、各種の検査について非
破壊で検査ができる超音波映像検査装置が使用され、装
置の中には携帯可能な装置もあるので、測定エンジニア
以外にも多くの人々がこの種の検査装置を操作するよう
になってきている。その結果、超音波測定に熟練してい
ない人がこの種の検査装置を操作し、利用する機会も多
くなり、一般的な意味で誰でも使用でき、操作のし易い
ものを、という要請がこの種の装置にはある。

【０００５】超音波映像検査装置は、通常、マイクロプ
ロセッサとメモリを有する画像処理装置を備えていて、
各種の操作についてあらかじめデータを設定することが
可能である。そこで、先の要請に応えるために簡単な操
作で済むようにあらかじめある種の操作に関してデータ
設定をしておくことができる。しかし、検査対象である
被検体に応じて行わなければならない焦点合わせについ
ては、検査対象物に応じて決まることなので、あらかじ
めデータ設定により操作を簡単にしておくことが実作業
では難しい。その結果、焦点合わせだけは、被検体の音
響特性、材質等を理解している技術者が電子計測器等を
使用して行うことになる。これは、必要に応じて被検体
内部における超音波の状態をＡスコープ又はＣスコープ
等で画像表示し、それを観察しながら測定条件等を考慮
に入れて行わなければならず、これが先の要請に応えら
れない一因となっている。この発明の目的は、超音波測
定に慣れていない人とか、一般の人が容易に焦点合わせ
ができるような超音波映像検査装置を提供することにあ
る。また、この発明の目的は、表示画像から所定の映像
を選択する操作だけで自動的に焦点合わせができる超音
波映像検査装置を提供することにある。さらに、この発
明の他の目的は、ディスプレイの画面上にワンタッチす
るだけで自動的に焦点合わせが可能な超音波映像検査装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、この発明の超音波映像検査装置は、所定の深
さに検査面を有する被検体に対して焦点型のプローブに
より深さ方向に傾斜し、かつ平面からみて線状となるよ
うな走査を行う。プローブの焦点位置を含む範囲にゲー
トをかけ、一定方向に直線的にかつ深さ方向には傾斜す
る走査（以下傾斜走査）で得られたエコーのピーク値を
各測定位置に対応して測定データとして採取する。さら
に、このピーク値の採取と同時に各測定位置における被
検体とプローブとの深さ方向での位置関係を設定（例え
ば、位置関係を決定する関係情報による設定）してお
き、これをメモリに保持しておく。そして、前記深さ方
向傾斜走査により得られた各測定点対応のピーク値の測
定データを各測定点との関係においてディスプレイの画
面に画像表示する。このとき画像表示された映像は、検
査面に対応する探傷部分の付近においては深さ方向に焦
点が合った部分の映像がもっとも鮮明に映し出される。
そこで、ディスプレイ上の表示画像のうち明確に表示さ
れている映像部分をオペレータが選択し、その画面上の
位置を入力装置により入力すると、入力された表示デー
タの位置情報と先の関係情報とに基づいて画像処理装置
がその映像についての測定値が採取されたときのプロー
ブの深さ方向の位置を求めてそこにプローブを位置決め
し、これにより検査面に対する焦点合わせを行う。

【０００７】

【作用】焦点型プローブを用いた超音波画像の特徴とし
て焦点位置以外での反射エコーは低く、かつ、測定対象
付近以外のところでは焦点位置での反射エコーも低くな
る。そこで、被検体の特定の深さにエコーを発生する、
平面的にある程度のエリアを持つ測定対象がある場合に
は、焦点型プローブを用い深さ方向に傾斜する走査によ
り一定方向に被検体を探傷をすると、深さ方向に変化が
ある画像をディスプレイの画面上に得ることができる。
この画像は、あたかも深さ方向に透視し、その画像の中
で測定対象面となる位置に合焦した部分だけが鮮明に強
調されたように見える。そこで、ディスプレイ上におい
て、鮮明な映像部分を選択することで深さ方向の測定位
置が分かり、そこにプローブを位置決めすることで焦点
合わせが可能になる。なお、以上場合には、深さ方向に
おいて測定対象位置の前後に測定対象以外には大きな反
射部分がないものとする。もし、そのようなものがあれ
ば、それを含まない範囲で深さ方向に傾斜走査をすれば
よい。また、測定対象部分は、傾斜走査において焦点の
集合が形成する走査面のどこかにあって、かつ、それ
は、同じ深さのところにあるものでなければならない。
超音波測定測定技術や電子計測の技術を熟知していない
オペレータでも、焦点合わせ位置に対応する位置にある
映像が鮮明に描き出されている画像を見れば、その鮮明
な画像の位置は画面上誰しも分かり、それを選択でき
る。しかも、このときには、同時に測定し、観察したい
面も判別できる。そこで、オペレータが鮮明な画像部分
の位置を選択してその位置を入力すれば、この映像検査
装置は、この選択された位置情報を入力装置より受けて
これにより選択された映像を採取した深さ方向の位置を
関係情報に基づいて算出し、そこへ自動的にプローブの
高さを合わせる。これにより、超音波測定に慣れていな
い人であっても単にディスプレイに表示された画像から
鮮明な映像の位置を入力するだけで簡単に焦点合わせが
できることになる。

【０００８】

【実施例】図１は、この発明の一実施例の超音波映像検
査装置のブロック図であり、図２は、その焦点合わせ処
理のフローチャート、そして図３（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）は、その焦点合わせの説明図である。図
１において、２０は、超音波映像検査装置であって、１
は、ＸＹＺ移動機構を有するその走査機構である。焦点
型のプローブ３は、この走査機構１に取付られていて被
検体１６をＸ方向に主走査をし、Ｙ方向に副走査をす
る。超音波映像検査装置２０は、このＸＹ走査によりそ
れぞれの測定点でＡスコープ像が得られる測定値を得
て、これに基づいてＢスコープ像の表示データやＣスコ
ープ像の表示データを生成してＢスコープ像やＣスコー
プ像の画像を表示する。なお、この実施例における被検
体１６には、表面からある深さ位置に検査対象となるよ
うな、例えば、接合面等の境界面が存在している。

【０００９】走査機構１は、スキャン制御装置２により
制御され、スキャン制御装置２は、インタフェース７を
介して画像処理装置１０により制御される。プローブ３
は、超音波探傷器４に接続されている。超音波探傷器４
は、パルサー・レシーバ等から構成されている。これ
は、画像処理装置１０からの制御信号に応じてその送信
端子からプローブ３に所定の測定周期でパルス信号を送
ってプローブ３を駆動する。このとき発生した超音波に
対して被検体２２から得られるエコーをプローブ３が電
気信号に変換し、この変換された電気信号をプローブ３
からエコー受信信号としてその受信端子で受ける。そし
て、これを増幅し、さらに検波し、得られた信号をピー
ク検出回路５に送出する。ピーク検出回路５は、検波さ
れたエコー受信信号から所定の位置にゲートをかけて必
要なエコー部分のピーク値を検出し、これをＡ／Ｄ変換
回路６に出力する。なお、ゲート位置は、インタフェー
ス７を介して画像処理装置１０から受けた設定信号によ
る。ピーク検出回路５は、この設定信号に応じて、例え
ば、表面エコーを検出して時間カウントをすることでゲ
ートを設定する。Ａ／Ｄ変換回路６は、画像処理装置１
０からの制御信号に応じて得られたピーク値のアナログ
信号を、例えば、８ビット２５６段階でデジタル値に変
換する。このデジタル値を画像処理装置１０のマイクロ
プロセッサ（ＭＰＵ）８が処理できるように入力データ
としてバス１３に送出する。

【００１０】以上の構成において超音波映像検査装置２
０は、通常の測定状態にあっては、例えば、プローブ３
は、Ｘ方向に１ライン走査後にＹ方向にピッチ送りさ
れ、Ｘ方向に先とは逆方向に走査する、いわゆるＸ方向
での往復走査により被検体２２をＸＹ平面上で走査す
る。この走査で所定のピッチで割り当てられる各測定点
ごとにピーク検出回路５でピーク値が検出され、それを
デジタル値の形でＭＰＵ８が取込む。ＭＰＵ８は、これ
らピーク値のデータを各測定点に対応して順次メモリ９
に記憶していく。また、後述する焦点合わせのための測
定では、ＸＹ平面走査におけるＸ方向あるいはＹ方向の
１ラインの走査に応じてＺ方向の走査も加えて行い、深
さ方向（Ｚ方向）に傾斜する、ここで言う傾斜走査を行
う。この傾斜走査の具体例については後述する。なお、
ＭＰＵ８が測定データをメモリ９に記憶する場合には、
各測定点に対応する識別情報を記憶したエリアをメモリ
９に設けておき、識別情報に対応して各測定点から得ら
れた測定データ等を記憶するようにすることができる。

【００１１】さて、バス１３には、マイクロプロセッサ
８のほかに、操作パネル（図示せず）、各種プログラム
やデータを記憶したメモリ９、画像メモリ１１、ディス
プレイ１２等が接続されている。そして、ディスプレイ
１２には、タッチスクリーン１４が画面に装着されてい
る。このタッチスクリーン１４は、タッチスクリーンイ
ンタフェース１５を介してバス１３に接続されている。
そこで、そのタッチ位置が割り込み処理によりＭＰＵ８
に読込まれる。このタッチスクリーン１４は、この発明
における選択された表示映像部分の画面上における位置
情報を与える入力装置の具体例の１つである。ここで、
メモリ９には傾斜走査プログラム９ａと平面走査プログ
ラム９ｂ、焦点合わせプログラム９ｃ、表示処理プログ
ラム等が格納されている。そして、そのパラメータ記憶
領域９ｄには、傾斜走査関数Ｚｓ＝ｆ（ｘ），Ｚｓ＝ｆ
（ｙ）等が記憶されている。

【００１２】傾斜走査プログラム９ａは、特に初期位置
指定がなされていないときにはプローブの初期位置設定
が行われる。これがＭＰＵ８により実行されると、ＭＰ
Ｕ８は、あらかじめ操作パネルから入力されたプローブ
３の焦点距離と被検体１６との位置関係（通常、所定の
水槽の底部に被検体１６は配置されているので、その厚
み等が操作パネルから入力されることでこの位置関係が
決定される。）に応じて測定開始点において、まず、被
検体１６の表面直下に焦点が位置付けられるようにプロ
ーブ３のＺ座標位置（高さ）を算出してプローブ３を位
置決めする。特別に位置設定があった場合には、それに
従ってプローブ３がＺ方向で位置付けられるが、そのよ
うな場合を除いてこの位置が傾斜走査の基準位置（初期
位置）になる。そして、ＭＰＵ８は、測定開始とともに
Ｘ方向（又はＹ方向）の測定点の更新に応じて測定点の
Ｘ方向（又はＹ方向）の座標位置から前記の傾斜走査関
数Ｚｓ＝ｆ（ｘ）（又はＺｓ＝ｆ（ｙ））に従って演算
を行い、Ｚ座標の位置座標Ｚｓを算出する。さらに、Ｍ
ＰＵ８は、Ｘ方向（又はＹ方向）の走査とともにこのＺ
座標の算出結果に応じてＺ方向に走査する傾斜走査の制
御を行う。このときにプローブ３が位置付けられるＺ方
向の座標は、先の傾斜走査関数により算出された値で決
定されることになる。なお、以下においてはＸ方向の走
査に応じて深さ方向の走査を行う場合の例を中心として
説明する。Ｙ方向の走査に応じて深さ方向の走査を行う
場合も同様であり、このときには傾斜走査関数がＺｓ＝
ｆ（ｙ）になるだけであって、実質的な相違はないので
これについては説明を割愛する。 ここで、傾斜走査関
数ｆ（ｘ）が一次関数のときには、Ｘ方向の座標更新に
対応して所定のピッチでＺ方向（高さ方向）にプローブ
３が移動する。その結果、通常は、Ｘ方向の走査に応じ
てプローブ３は、被検体１６に対して所定のピッチで接
近していくことになる。このことにより被検体１６は、
側面からみて傾斜した平面走査をプローブ３により受け
る。なお、傾斜走査関数ｆ（ｘ）は、被検体１６内での
音速と水槽内での音速との関係において被検体１６の内
部においてプローブ３の焦点位置が深さ方向に一定のピ
ッチで移動するような補正演算を行う関数であってもよ
い。

【００１３】ところで、このような焦点合わせについて
は、プローブ３の焦点距離を知る必要がある。プローブ
３の焦点距離は、それぞれに固有のものである。それ
は、使用時には既知の値である。使用環境に応じた焦点
距離を得るときには、単純なゲージを用いてもよいし、
プローブと一体で動作するようにした距離センサを用い
てもよい。これには、特定の技術知識は不要である。な
お、この発明では、深さ方向に向かう傾斜走査の結果で
焦点合わせが行われるので、たとえ使用環境におけるプ
ローブの焦点距離が不明であってもプローブ３の焦点距
離さえ分かっていれば、それによって傾斜走査の初期設
定の焦点位置がおおよその位置で決定できる。ここでの
焦点合わせとしてはそれだけで済む。

【００１４】平面走査プログラム９ｂは、通常の二次元
走査プログラムであり、ＭＰＵ８がこのプログラムを実
行することでＭＰＵ８は、プローブ３のＺ座標（高さ）
が設定されるとその高さ（Ｚ座標）を固定にしたままＸ
方向に所定のピッチで主走査をし、Ｙ方向に副走査をす
る。なお、傾斜走査プログラム９ａも平面走査プログラ
ム９ｂもＸ方向、Ｙ方向の測定ピッチはあらかじめ設定
された距離で行われる。Ｙ方向の測定ピッチは、Ｘ方向
の測定ピッチと同じである場合もあれば、それより粗い
場合もある。また、傾斜走査プログラム９ａもここでは
通常のＸＹ走査と同様にＸ方向の１ラインの走査が終了
した時点でＹ方向に１ピッチ移動してＸ方向の走査を逆
方向から行う、往復走査である。そこで、Ｘ方向の帰り
の走査における傾斜走査は、行きとは逆に初期位置に戻
る方向に各測定点対応に被検体１６から離れる方向にプ
ローブ３が順次位置付けられる。したがって、帰りのＸ
方向の走査において、最初の測定点の基準位置（初期位
置）へ戻り、再び基準位置から行きの走査が行われる繰
り返し走査になる。そして、焦点合わせプログラム９ｃ
は、タッチスクリーン１４により指定されたディスプレ
イ１２の画面上のＸ座標の位置からそれに最も近い測定
点（表示画像の画素と測定点とが１対１で対応するとき
には、その画素が指定されることでそれが測定位置に一
致することになる。）を割り出してプローブ３の走査上
のＺ座標を前記の傾斜走査関数ｆ（ｘ）から得て、その
位置にプローブ３を位置決めする処理をする。

【００１５】ところで、前記のような傾斜走査により得
られた画像は、プローブ３の合焦点部が順方向（行きの
方向）の走査に伴って次第に深くなる深さ方向に透視し
た平面画像（ここでは傾斜画像という）になる。この画
像の各画素と走査機構のＺ軸の座標位置（走査上のＺ座
標値）、すなわち、被検体１６とプローブ３との間隔
は、前記傾斜関数ｆ（ｘ）により対応関係が採られてい
る。そこで、先の走査上のＺ座標は容易に求めることが
できる。なお、このＺ座標の算出は、傾斜関数ｆ（ｘ）
によることなく、各測定点の測定に対応してプローブ３
のＺ座標の位置（高さ）をメモリ９に記憶しておいて測
定点とプローブ３の高さとの対応を採ることでもよい。
また、測定点が画素対応のときには、ディスプレイ１２
の表示画素に対応してメモリ９にプローブ３の高さのデ
ータが記憶されるようにしてもよい。

【００１６】次に、画像処理装置１０の焦点合わせの処
理について図２に従って説明する。まず、所定の焦点合
わせ機能キーが入力された時点で図２の処理がスタート
し、そのステップで操作パネル１１からプローブ３の
焦点距離と被検体１６の厚さ等の初期情報を入力する。
一方、メモリ９の所定領域には超音波探傷器４の送信パ
ルスの発生周期やピーク検出回路５のゲート幅等につい
て、あらかじめ超音波映像検査装置として最もよく使わ
れる設定値が記憶されている。そこで、このときＭＰＵ
８は、それらの設定データを参照してインタフェース７
を介して各種回路に必要な設定データを設定する。例え
ば、このとき、ピーク検出のゲート幅は、０．１μｓか
ら数μｓ程度の期間に設定される。これらの設定値は可
変であるが、設定値を変えなくても機能上、問題はない
ので、超音波測定について知識がない限り、設定変更の
必要はない。なお、ゲート位置は、プローブ３の焦点位
置に合わせて行われ、表面エコーを検出してからの時間
として設定される。設定される時間は、Ｘ方向における
傾斜走査の場合には、Ｘ方向の走査距離に応じて傾斜関
数により決定されるＺ座標の各測定位置を得て、この位
置に基づいてプローブ３の焦点位置を割出してゲート設
定のための時間を算出する。このような処理を行うのが
メモリ９に記憶されているゲート設定処理プログラム
（図示せず）である。その算出結果は、傾斜走査に対応
してＭＰＵ８によりインタフェース７を介してピーク検
出回路５に与えられる。なお、ゲート幅が充分広く設定
されているときはゲート位置を固定しておいてもよい。

【００１７】次のステップにおいて、傾斜走査プログ
ラム９ａが起動され、測定開始位置（初期位置）にまず
プローブ３が位置付けられる。すなわち、ＭＰＵ８は、
このプログラムを実行してプローブ３の高さ方向の基準
位置としてプローブ３の焦点がその表面直下に来る距離
と等しくなるように被検体１６とプローブ３との間隔を
設定する。ステップで、操作パネル上の測定開始キー
の入力待ちループに入り、走査開始か否かをそのキー入
力により検出する。キーが入力されると、次のステップ
において、傾斜走査測定が開始され、ＭＰＵ８の傾斜
走査プログラム９ａの実行により被検体１６は、Ｘ方向
の測定点更新（測定位置の更新）ともに傾斜走査が行わ
れる。その結果、Ｘ方向の測定点数の増加（測定点の更
新数）とともに徐々に被検体１６とプローブ３との間隔
が縮められながらＸ方向の１ラインの走査が行われる。
そして、Ｙ方向に１ピッチ移動して次のＸ方向の１ライ
ンでは、逆方向にＸ方向の走査が行われ、Ｘ方向の測定
点数の増加とともに徐々に被検体１６とプローブ３との
間隔が遠ざかり、次のＸ方向の１ラインの走査が終了す
る。このＸ方向における傾斜走査のＸＹ走査に応じて各
測定点に対応して得られたピーク値の多階調のデータ
は、その都度現在の走査位置のＸＹ座標に応じてそのＸ
Ｙ座標に対応する画像メモリ１１のアドレスに表示デー
タとして記憶される。画像メモリ１１に記憶された表示
データは、次にディスプレイ１２のビデオメモリに転送
され、ディスプレイ１２に内蔵されたコントローラの制
御の下にその画像が表示される。このとき表示されてい
る画像は、深さ方向に傾斜走査を行った場合の探傷映像
となっている。これは、単に被検体の表面あるいは測定
対象に沿ったＸＹ平面上の測定画像とは相違している。

【００１８】走査が終了して１画面分の測定が終わる
と、次のステップにおいて、ＭＰＵ８は、焦点合わせ
プログラム９ｃを起動して、タッチスクリーン１４の入
力待ちループに入る。ディスプレイ１２の画面に現在表
示されて画像は、Ｘ方向の１ラインの走査に伴って同時
に深さ方向であるＺ方向の走査も行われ、これにも対応
するので、画面上のＸ座標は、Ｚ方向の走査座標に対応
する。言い換えれば、深さ方向の位置にも対応し、それ
を表している。具体的には、図３（ｃ）に示すようにＸ
方向において深さ方向（Ｚ方向）の傾斜走査を行い、Ｘ
Ｙの平面走査の結果得られる画像として測定画像を表示
すると、それは、図３（ａ）に示すように、焦点の合っ
ている深さの境界面の映像が明確になり、その前後にあ
る他の部分の映像は、点線（及び網線）で示すように徐
々にぼやけたものになる。その理由は、同図（ｂ）に示
すように被検体１６の内部に検査対象面となるような接
合面１７がある場合にこれに対して同図（ｃ）に示すよ
うな傾斜走査が行われると、Ｘ方向の各測定点の更新に
ともない、同時に焦点位置１８が深さ方向に順次移動す
るからである。その結果、接合面１７に一致するにとこ
ろに焦点があっているときの接合面の映像のみが鮮明に
映し出されることになる。同図（ｄ）は、Ｘスキャンに
換えて傾斜走査対象をＹスキャンとし、Ｙ方向において
深さ方向の傾斜走査を行った場合にディスプレイ１２の
画面に得られる画像である。この場合のＹ方向の走査
は、Ｘ方向の１ラインの走査の後にＹ方向の測定位置が
更新され、それに応じてＺ方向の測定位置も更新され
る。

【００１９】さて、次のステップにおいて、オペレー
タが画面上で鮮明な表示位置に対応してタッチスクリー
ン１４をタッチすると、ステップに移行してこのタッ
チによる割込み信号がインタフェース１５を介してＭＰ
Ｕ８に入力される。その結果、このステップで、ＭＰ
Ｕ８は、焦点合わせ処理を行う。すなわち、ＭＰＵ８
は、割込み信号を受けると、ディスプレイ１２上に表示
された位置の表示座標をタッチスクリーン１４からの位
置信号から割出して、そのＸ座標から最も近い測定点
（あるいはそれに対応する測定点）の走査上のＸ座標を
抽出し、抽出した測定位置から傾斜関数ｆ（ｘ）に従っ
て走査上のＺ座標を算出してその位置にプローブ３を位
置決めする。この位置が測定対象となる接合面１７に対
するプローブ３の焦点の合った高さ位置である。次のス
テップで、ＭＰＵ８は、操作パネル上の走査測定開始
キーの入力待ちループにより走査開始か否かを検出す
る。このキーが入力されると、次のステップにおいて
平面走査プログラム９ｂが起動され、ＭＰＵ８は、前記
の焦点合わせされた高さに固定されたプローブ３により
測定開始位置から通常のＸＹ走査による平面走査を行
う。この平面走査測定によって得られる平面画像は、測
定したい深さに焦点に合った鮮明な映像になる。

【００２０】このように、オペレータは、焦点合わせに
際して、得られた焦点合わせのための画像（これは、結
果的にＸＹ平面に対して傾斜する斜面像になる）から測
定したい深さの付近のうち最も鮮明な箇所を、タッチス
クリーン１４上で単にタッチすれば焦点合わせが済む。
ＭＰＵ８は、タッチされた箇所に対応する画素のＸ方向
の位置座標からＸ方向の測定点の位置を求め、このＸ方
向の測定位置から傾斜関数Ｚｓ＝ｆ（ｘ）（又はＺｓ＝
ｆ（ｙ））によりＺ方向での測定位置を求め、その座標
値に従ってＭＰＵ８は、プローブ３と被検体１６との間
隔が設定されるように走査機構１のＺ軸を移動させる制
御をする。したがって、超音波や電子計測器等に関する
特定の技術知識がなくても、極めて簡単に超音波映像検
査装置の焦点合わせができる。

【００２１】以上説明してきたが、実施例での焦点の合
った座標指定方法は、タッチスクリーンによっている
が、これは、タッチスクリーンに限らず、マウスやキー
ボード（特にそのカーソル移動キーなど）等による座標
入力であってもよい。実施例における傾斜関数は、深さ
方向であるＺ方向の測定位置をＸ，Ｙのいずれかの方向
の走査に対応して決定するものである。傾斜関数は、得
られた測定値のＺ方向の位置と得られた測定値から生成
された画面上の表示データとの対応を採るための関係情
報の具体例の１つに過ぎない。これは、画面上において
選択された映像の位置からそれに対する測定値が採取さ
れた深さ方向の位置が割出せる関係情報であればどのよ
うな情報であってもよく、関数である必要はない。例え
ば、測定位置座標は、測定点に対応して設けられた識別
情報に対応してテーブル化されて管理されてもよい。

【００２２】実施例では、Ｘ，Ｙ方向に二次元走査して
平面画像を得ているが、Ｘ方向へ１ライン走査した結果
の画像が明確であれば、それにより指定することもでき
る。１ラインのみの走査による場合には、被検体に対し
てプローブを接近させる場合ばかりではなく、最接近し
た状態から徐々に離しても同じである。なお、Ｘ，Ｙ，
Ｚの方向は、被検体に対して相対的に決定されるもので
あって絶対的なものではない。特に、Ｘ，Ｙの平面走査
ではなく、Ｒ，Θの回転走査でも、この発明は同様に適
用可能である。さらに、Ｘ，Ｙ，Ｚの座標も被検体を載
置するテーブルとプローブとの相対的な移動により決定
される。したがって、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に関係するいずれ
かの前記テーブル側を移動させてそれに対してプローブ
側が固定されるようなスキャン機構を採用することもで
きる。また、さらにＺ方向の走査は、例えば、アレイ型
のプローブを用い電子的に焦点位置を深さ方向において
設定し、これを電気的な制御で移動させる電子的走査方
式を用いてもよい。要するに、走査の仕方はどのような
方向であってもよいが、最低各測定点が線状に並ぶ状態
の走査が行われ、かつ、これと同時に被検体の深さ方向
に向かう傾斜走査が行われればよい。

【００２３】実施例では、傾斜走査の開始位置を被検体
の表面直下にしているが、これに限定されるものではな
く、任意の深さから傾斜走査を開始することができる。
また、実施例では、傾斜走査により表示された画像のう
ち１点だけを指定してそこに焦点合わせをしているが、
傾斜走査の表示画像情報をメモリに記憶しておき、機能
キーに応じてそれを呼び出して焦点合わせの前後の位置
等を焦点合わせ位置として再指定できるようにすれば、
被検体内部の深さ方向の複数個所において順次焦点合わ
せを行うことが可能もある。さらに、実施例では、エコ
ーのピーク値を検出しているが、これは、ピークに限定
されるものではなく、いわゆるエコーの強弱を含めて、
エコーレベルを検出するものであればよい。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明にあっては、走査に対応して焦点型プローブを高さ
方向に順次移動させることにより、鮮明に映し出される
深さが徐々に深さ方向に変化していく平面映像が得ら
れ、特定の深さにエコーを発生する測定対象で合焦点し
た部分だけが鮮明に強調されたように見える。そこで、
この位置を選択することにより、この位置から合焦点深
さを決定する、プローブと被検体との距離の関係を得る
ことができる。その結果、超音波測定に熟知していない
人であっても簡単に焦点合わせができ、合焦点状態で正
確な測定ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、この発明の一実施例の超音波映像検
査装置のブロック図である。

【図２】 図２は、その焦点合わせ処理のフローチャー
トである。

【図３】 図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、そ
の焦点合わせの説明図である。

【符号の説明】

１…走査機構、２…スキャン制御装置、３…プローブ、
４…超音波探傷器、５…ピーク検出回路、６…Ａ／Ｄ変
換回路、７…インタフェース、８…マイクロプロセッサ
（ＭＰＵ）、９…メモリ、９ａ…傾斜走査プログラム、
９ｂ…平面走査プログラム、９ｃ…焦点合わせプログラ
ム、１０…画像処理装置、１１…画像メモリ、１２…デ
ィスプレイ、１３…バス、１４…タッチスクリーン、１
５…タッチスクリーンインタフェース、１６…被検体、
１７…接合面、１８…焦点位置、２０…超音波測定装
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨永 哲兆 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 平１−127949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−13676（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−121748（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−317139（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−40553（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−67163（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−126615（ＪＰ，Ｕ)

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に検査対象面を有する被検体を焦点
   型のプローブにより走査して前記被検体から得られる焦
   点位置に対応する位置からのエコーのレベルを検出して
   測定値とし、この測定値に基づき表示データを生成して
   前記検査対象面の測定画像をディスプレイの画面上に表
   示する超音波映像検査装置において、 この被検体に対
   して前記検査対象面に沿ったＸ，Ｙ，Ｒ，Θのうちから
   選択された一方向と前記被検体の深さ方向に沿ったＺ方
   向での走査を行う走査装置と、 この走査装置を制御し
   て前記選択された一方向の走査において前記Ｚ方向に傾
   斜する走査を行い、得られた測定値に基づいて前記表示
   データを生成し、前記ディスプレイの画面上に測定画像
   を表示し、この測定画像のうちある映像部分が選択され
   たことを示す信号が外部から入力されたときにこの入力
   信号に応じて前記映像部分に対する測定値が採取された
   前記Ｚ方向における位置に前記プローブを位置決めする
   画像処理装置とを備えることを特徴とする超音波映像検
   査装置。
2. 【請求項２】 さらに入力装置を備え、この入力装置
   は、前記画像処理装置に接続され、前記映像部分が選択
   されたことを示す入力信号を前記画像処理装置に入力す
   るものである請求項１記載の超音波映像検査装置。
3. 【請求項３】 内部に検査対象面を有する被検体を焦点
   型のプローブにより走査して前記被検体から得られる焦
   点位置に対応する位置からのエコーのレベルを検出して
   測定値とし、この測定値に基づき表示データを生成して
   前記検査対象面の測定画像をディスプレイの画面上に表
   示する超音波映像検査装置において、前記被検体に対し
   て前記検査対象面に沿ったＸ，ＹあるいはＲ，Θのうち
   のいずれか二方向と前記被検体の深さ方向に沿ったＺ方
   向での走査を行う走査機構と、 この走査機構を制御して前記いずれか二方向のうちから
   選択された一方向の走査において前記Ｚ方向に傾斜する
   走査を行い、得られた測定値に基づいて前記いずれか二
   方向に従った前記表示データを生成し、前記ディスプレ
   イの画面上に測定画像を表示し、この測定画像のうちあ
   る映像部分が選択されたことを示す信号が外部から入力
   されたときにこの入力信号に応じて前記映像部分に対す
   る測定値が採取された前記Ｚ方向における位置に前記プ
   ローブを位置決めする画像処理装置と、 前記画像処理装置に接続され、前記映像部分が選択され
   たことを示す入力信号を前記画像処理装置に入力する入
   力装置とを備える超音波映像検査装置。
4. 【請求項４】 入力装置がタッチスクリーンである請求
   項３記載の超音波映像検査装置。
5. 【請求項５】 入力装置がマウスおよびキーボードのい
   ずれかである請求項３記載の超音波映像検査装置。
6. 【請求項６】 内部に検査対象面を有する被検体を焦点
   型のプローブにより走査して前記被検体から得られる焦
   点位置に対応する位置からのエコーのピーク値を検出し
   て測定値とし、この測定値に基づき表示データを生成し
   て前記検査対象面の探傷画像をディスプレイの画面上に
   表示する超音波映像検査装置において、 前記被検体に
   対して前記検査対象面に沿ったＸ，Ｙ，Ｒ，Θのうちか
   ら選択された一方向と前記被検体の深さ方向に沿ったＺ
   方向での走査を行う走査機構と、 前記走査機構を制御して前記選択された一方向の走査と
   ともに前記Ｚ方向の走査を行い前記選択された一方向と
   前記Ｚ方向における位置で決定される測定点についてそ
   の複数の箇所で前記測定値を採取し、前記測定点に対応
   しかつ少なくとも前記Ｚ方向に対応して画面表示する前
   記表示データを生成してこの表示データに基づいて焦点
   合わせのための探傷画像を前記ディスプレイの画面上に
   表示する画像処理装置とを備え、 前記画像処理装置は、前記探傷画像における映像の表示
   位置とそこに表示された表示データについての前記測定
   値が採取された前記Ｚ方向における位置との関係を示す
   関係情報を記憶する記憶装置と前記探傷画像についてあ
   る映像部分が選択されたときにその映像部分の位置を示
   す情報を発生する入力装置とを有し、前記入力装置から
   の前記映像部分の位置を示す情報と前記関係情報とに基
   づいて前記Ｚ方向における位置を求めて、求められたこ
   の位置に前記超音波探触子を位置決めすることで焦点合
   わせを行う超音波映像検査装置。
7. 【請求項７】 内部に検査対象面を有する被検体を焦点
   型のプローブにより走査して前記被検体から得られる焦
   点位置に対応する位置からのエコーのピーク値を検出し
   て測定値とし、この測定値に基づき表示データを生成し
   て前記検査対象面の探傷画像をディスプレイの画面上に
   表示する超音波映像検査装置において、 前記被検体に
   対して前記検査対象面に沿ったＸ，ＹあるいはＲ，Θの
   うちのいずれか二方向と前記被検体の深さ方向に沿った
   Ｚ方向での走査を行う走査機構と、 前記走査機構を制御して前記いずれか二方向のうちから
   選択された一方向の走査とともに前記Ｚ方向の走査を行
   い前記いずれか二方向における位置で決定される測定点
   についてその複数の箇所で前記測定値を採取し、前記測
   定点に対応して前記いずれか二方向に対応して画面表示
   する前記表示データを生成してこの表示データに基づい
   て焦点合わせのための探傷画像を前記ディスプレイの画
   面上に表示する画像処理装置とを備え、 前記画像処理装置は、前記探傷画像における映像の表示
   位置とそこに表示された表示データについての前記測定
   値が採取された前記Ｚ方向における位置との関係を示す
   関係情報を記憶する記憶装置と前記探傷画像についてあ
   る映像部分が選択されたときにその映像部分の位置を示
   す情報を発生する入力装置とを有し、前記入力装置から
   の前記映像部分の位置を示す情報と前記関係情報とに基
   づいて前記Ｚ方向における位置を求めて、求められたこ
   の位置に前記超音波探触子を位置決めすることで焦点合
   わせを行う超音波映像検査装置。
8. 【請求項８】 さらにＡ／Ｄ変換器を備え、画像処理装
   置は、コントローラとメモリを有していて、測定値は、
   前記Ａ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換されて前記画像処理
   装置の前記メモリに前記コントローラの制御下で記憶さ
   れる請求項７記載の超音波映像検査装置。
9. 【請求項９】 コントローラはマイクロプロセッサであ
   り、測定値は複数の測定点のそれぞれを識別する情報に
   対応して前記メモリに順次記憶され、前記メモリは関係
   情報を記憶する記憶装置として用いられる請求項８記載
   の超音波映像検査装置。
10. 【請求項１０】 関係情報が焦点合わせのために表示さ
    れた前記ディスプレイの画面上における探傷画像の位置
    とその位置に表示された表示データについての前記Ｚ方
    向の座標位置とを関係付ける関数情報である請求項７記
    載の超音波映像検査装置。
11. 【請求項１１】 入力装置がタッチスクリーンである請
    求項７記載の超音波映像検査装置。
12. 【請求項１２】 入力装置がマウスおよびキーボードの
    いずれかである請求項７記載の超音波映像検査装置。
13. 【請求項１３】 入力装置がキーボードであり、このキ
    ーボード上のカーソルキーが焦点合わせのために表示さ
    れた探傷画像における映像部分の選択に用いられる請求
    項７記載の超音波映像検査装置。
14. 【請求項１４】 内部に検査対象面を有する被検体を焦
    点型のプローブにより走査して前記被検体から得られる
    焦点位置に対応する位置からのエコーのピーク値を検出
    して測定値とし、この測定値に基づき表示データを生成
    して前記検査対象面の探傷画像をディスプレイの画面上
    に表示する超音波映像検査装置において、 前記被検体に対して前記検査対象面に沿ったＸ，Ｙある
    いはＲ，Θのうちのいずれか二方向と前記被検体の深さ
    方向に沿ったＺ方向での走査を行う走査装置と、 前記走査装置を制御して前記いずれか二方向のうちから
    選択された一方向の走査において前記Ｚ方向に傾斜する
    走査を加え、前記いずれか二方向における位置で決定さ
    れる測定点についてその複数の箇所で前記測定値を採取
    し、前記測定点に対応して前記いずれか二方向に対応し
    て画面表示する前記表示データを生成してこの表示デー
    タに基づいて焦点合わせのための探傷画像を前記ディス
    プレイの画面上に表示する画像処理装置とを備え、 前記画像処理装置は、前記探傷画像における映像の表示
    位置とそこに表示された表示データについての前記測定
    値が採取された前記Ｚ方向における位置との関係を示す
    関係情報を記憶する記憶装置と前記探傷画像についてあ
    る映像部分が選択されたときにその映像部分の位置を示
    す情報を発生する入力装置とを有し、前記入力装置から
    の前記位置を示す情報と前記関係情報とに基づいて前記
    選択された１つの方向における座標位置を求めて、求め
    られたこの座標位置から前記Ｚ方向における測定点の座
    標位置を求め、この座標位置に前記超音波探触子を位置
    決めすることで焦点合わせを行う超音波映像検査装置。
15. 【請求項１５】 前記Ｚ方向の走査が電子制御によりプ
    ローブの焦点を移動させることで行われる請求項１４記
    載の超音波映像検査装置。