JPH022922A - 合成開口処理装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は１例えば超音波を用いて金属材料中の欠陥を
検出し、その欠陥像を高解像度実時間で表示することの
できる非破壊検査に用いられたり。

もしくは電磁波を用いて地表面の状況を上方より映像化
することのできる合成開口レーダによる合成開口処理装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

超音波非破壊検査等で用いられている手法の一つで超音
波ビームを絞って再生対象物体の一点の空間情報をその
反射信号の送信から受信までの伝搬時間より測定し、超
音波送受信子を電子的もしくは機械的に順次走査し、再
生対象物体像を点情報の集りとして映像化９表示してい
くという方法に対し、広がった超音波ビームを物体に照
射し。

その反射波ないし透過波を受信素子で受信し、その波の
振幅と位相情報を記録することによりホログラムを作成
し、このホログラムから物体像を再生するいわゆる合成
開口方式というのがある。

この合成開口方式では原理上解像度が物体までの距離に
よらず一定となる特徴を有している。

第５図は超音波合成開口方式により対象物の再生処理を
行う合成開口処理装置の従来例を示している。

同図において、（１１は超音波送受信子（以下、送受信
子）、　（２１は送信器、（３ｊは受信器、（４）はＡ
／Ｄ変換器。

（５）はＡ／Ｄラインメモリ部、（６１ｔ／′ｉ波形メ
モリ部、（７）はラッチゲート回路、　＋８１Ｖｉ演算
器、（９）は画像表示部（以下１表示部）、ＱＯｌは再
生演算制御部（以下、再生制御部）、＜ｉｌｌはフォー
カステーブル、　ａ２Ｆｉ測定制御部、（１３は走査駆
動機構、そしてａｅは被検材である。

また、前記波形メモリ部（６）はアドレス長Ｎの波形メ
モリＭ個即ち１Ｍ１〜ＭＭを具備しており、一方。

前記Ａ／Ｄラインメモリ部（５）はアドレス長ＮのＡ／
Ｉ）ラインメモリ１個ＭＩ）を備えている。

なお、第６図（、）及び（ｂ）に各々、前記波形メモリ
Ｍ、〜淘及び人／ＤラインメモリＭＤの概念図を示した
。

また、第７図は合成開口方式による再生処理の原理を説
明するための図である。

同図において、横軸は送受信子の走査方向、また、縦軸
は時間を表し、Ｔ、は送信時を表す。

いま、再生しようとするある点ａの情報を含む各走査点
における受信信号は、各走査点と点ａとの距離分だけ各
々位相遅れを有し１位相遅れの軌跡は同図に示すごとく
点ａを頂点とする双曲線になる。また９点ａの情報を含
む受信信号が得られる走査方向における範囲は超音波ビ
ームの広が力によって決まり・再生しようとする深さ方
向における最大の距離の点が受信可能である走査方向に
おける最大の範囲を合成開口長と称し９図中りで表され
る。そして９図において点ａを再生するには、前記合成
開口長りの範囲における点ａに関する各走査点における
受信信号を前記位相軌跡（以下１位相履歴線と称する）
に沿って加算することになる。

更に、第８図は、前記波形メモＩＪ　Ｍｌ−ｍＭ、の構
成を説明するための図である。

同図において、横軸は走査方向、縦軸は深さ方向に相当
する。Ｌｌ及びＬ２は前記合成開口長りによる合成開口
範囲で；ｈ’）、ｌｌ及び７２Ｆｉ前記合成開ロ範囲Ｌ
１及びＬ２によって再生される再生対象線（以下、対象
線）、また、　１．２．３．・・・・・・、（Ｍ−１）
、Ｍ（Ｍ＋１）は各走査点０点ａ及び点ａ／は同じ深さ
の点であって各々前記対象線ｔｌ及びＩ！２上の点でも
ある。

各走査点に対応して得られた受信信号は、前記Ａ／Ｄ変
換器（４）にて所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換さ
れ１合成量口範囲Ｌｌを走査点ｌからＭまで走査し終る
と走査点数分即ち１Ｍ個の離散デジタル値列が得られる
。

よって、波形メモリＭ、〜ＭＭの各々は１合成量口範囲
における走査点各々に対応しており即ちその個数Ｍは、
前記合成開口範囲内の走査点数（離散デジタル値列数）
に一致している。また、波形メモ’ＪＭｔ〜ＭＭのアド
レス長Ｎは一個の離散デジタル値列のデータ数に一致し
ている。

そして１点ａを再生する手順は、（１）前記合成開口範
囲Ｌｌ内の走査点１−Ｍにおいて得られた離散デジタル
値列を各走査点に対応して前記波形メモリＭ８〜ＭＭに
格納しておく。（２）前記位相履歴線より決まる点ａを
再生するために必要となる離散デジタル値列中のデジタ
ル値を各走査点に対して抽出し、加算処理する。

なお１点ａを再生するために、各走査点に対する離散デ
ジタル値列中の必要データを前記位相履歴線に基づいて
前記波形メモＩＪ　Ｍ、〜Ｍｖより抽出するには次の方
法による。

即ち、離散デジタル値列をＭ個の走査点各々に対応させ
て格納している前記波形メモＩＪＭ工〜ＭＭにおいて、
再生対象点に対応して一義的に決まる前記位相履歴線に
従った必要データのアドレス値を。

各走査点即ち波形メモＩＪ　Ｍ□〜Ｍ、各々に対応させ
て予めテーブル化しておく。このテーブルが即ち前記フ
ォーカステーブルａυである。そして、前記フォーカス
テーブルαυからのアドレス情報により前記波形メモＩ
ＪＭ、〜ＭＭから再生対象点に対応した複数個（この場
合Ｍ個）のデジタルデータが読み出され、前記演算器（
８）へと転送される。

即ち、前記フォーカステーブルαυの構成は第６図（Ｃ
）に示した通りであって、Ｆ□〜ＦＭのＭ個のメモリよ
りなっており、また、各々の容量はＮであって９合成量
口範囲における深さ方向をサンプリングした結果のデジ
タル値列の個数Ｎと一致している。

また、フォーカステーブルメモリ（以下、単にテーブル
メモＩＪ　）　Ｆ□〜への各々は前記波形メモリＭ１〜
ＭＭの各々に対応している。

いま例えば、全対象点Ｎ個のうち、ｉ番目の対象点を再
生する場合は、前記テーブルメモリＦ１〜ＦＭ全てに対
し前記再生制御部叫がｉアドレスを指定すると、ｉ番目
の対象点に関するデータの前記波形メモリＭｌ−ＭＭに
おけるアドレスが、前記テーブルメモリＦ１〜ＦＭより
各々前記波形メモＩＪ　Ｍ、〜ＭＭへと送出され１Ｍ個
のデジタルデータが前記波形メモリＭ１〜ＭＭより読み
出される。

かくして、上記のような１つの対象点を再生する際の前
記テーブルメモリＦ□〜ＦＭから前記波形メモリＭ１〜
ＭＭへのアクセスがＮ回縁シ返されて、１本の対象線が
再生される。

なお、前記テーブルメモリＦ１〜ＦＭから前記波形メモ
ＩＪＭ、〜ＭＭへのアドレスデータの転送は前記再生制
御部Ｑｌより送出される図示していないメモリリード信
号ＭＲにより制御される。

次に点ａ′を再生するには、前記合成開口範囲Ｌ２内の
各走査点２〜（Ｍ＋ｔ）で得られる各受信信号の離散デ
ジタル値列のうち０点ａ′に関する位相履歴線に基づく
前記フォーカステーブル圓のアドレス情報により前記波
形メモリＭ１〜ＭＭ各々からＭ個のデジタルデータを読
み出し、それらを加算するのである。

ところで、対象線が順次走査方向にシフトしていくとい
うことは、前記波形メモリ部（６）におけるデータの動
作としては次のようになる。即ち、前記（Ｍ＋１）の走
査点でのｌライン分の離散デジタル値を前記Ａ／Ｄライ
ンメモリ部（５）のＡ／ＤラインメモＩＪＭＤから前記
波形メモＩＪ　Ｍ、に格納する際、前記波形メモリＭ１
〜Ｍ、に格納されていた離散デジタル値列はｌラインず
つシフトし、前記走査点ｌでのｌライン分のデータは捨
てられる。例えば走査点ｌに対応する波形メモリＭ１に
は合成開口範囲Ｌ２における走査点２に対応して得られ
た離散デジタル値列が新たに格納される。

なお、送受信子（１）を走査する毎に上記のラインシフ
ト動作を前記ラッチゲート回路（７）が行う。

ところで、いま点ａ及び点ａ′の深さが同一であるとす
ると９位相履歴線も同一となり、従って。

深適が同じである点を再生するのに必要なデータの前記
波形メモリ部（６）内のアドレスも同一となる。

即ち、ある深さに対応して一義的に決まる位相履歴線に
基づく前記フォーカステーブル圓を異なる合成開口範囲
の同−深さの点に対して共通に用いることができる。

以上の各動作をまとめると、−走査量の動作は。

■前記送信器（２）から前記送受信子（１）へと送信パ
ルスが印加される。■受信信号が前記Ａ／Ｄ変換器（４
）にて離散デジタル値に変換され、前記Ａ／Ｄラインメ
モＩＪＭＤに格納される。■前記波形メモリＭ１〜ＭＭ
におけるラインシフト及び前記人／ＤラインメモリＭＤ
からのデータ転送及び格納が行なわれる。■前記フォー
カステーブルαＤのアドレス情報により前記波形メモリ
Ｍ１〜ＭＭから各々必要データが読み出され、前記演算
器（８）へ転送される。■前記演算器＋８１にて再生対
象点毎に加算処理がなされる。■前記演算器（８）での
加算結果即ち、深さ方向１２４７分のデータが前記表示
部（９）に転送され１２４７分の像表示がなされる。

即ち、前記送受信子（１）を走査する毎に上記の■〜■
の動作が行なわれていく。

なお、前記再生制御部叫は前記測定制御部■の指示によ
り、前記Ａ／Ｄ変換された受信信号から１２４７分が再
生されるまでのタイミングを制御し。

また、前記測定制御部＠は、送信、受信、再生及び画像
表示のタイミングを制御する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の技術の項で説明したように前記フォーカステーブ
ルαυの構成は、ある深さの対象点を再生するのに必要
な波形メモリＭ□〜Ｍ、中のデータのアドレスを走査置
台々に対し、テーブル化したものを対象線上の対象点の
数だけ備えたものであった。

即ち、２進数で表した波形メモリのアドレスが走査点数
分並んでいるものを対象点数分だけ備えておシ例えは走
査点数５１２個及び深さ方向を１０２４個にサンプリン
グしたとすると、　５１２Ｘ１０２４．少なくも深さ１
Ｏｂｉｔのテーブルとなる。

なお１本装置を動作させる前に図示していない計算機等
からアドレスデータが予めフォーカステーブルαυ用の
メモリに格納される。

ところで、いま、もし被検材の厚みが小さい場合には、
波形メモリＭ、〜ＭＭの全てのメモリにデータが格納さ
れるわけではない。即ち第４図に示したように厚みが当
初対象としていた厚みＤに対しＤ′の厚みを対象とする
ときは超音波ビームの広がりに基づいた合成開口長Ｌ′
となシ、従って、走査点数も最初のＭ個より少なくなる
が、ビームの広がりが同一の送受信子を用いている以上
１位相履歴線は共通である。一方、当初の条件に基づい
たフォーカステーブルα１１を用いると前記波形メモリ
Ｍ、−ＭＭ、Ｍ個の全てに対してアクセスすることにな
り、不要な時間がかかる。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
、被検材の厚みが当初設定した時の値より小さい場合に
は、変更後の厚みに対応して前記波形メモリＭ１〜ＭＭ
のうちアクセスするべきメモリを設定し、設定値に基づ
いて前記フォーカステーブルａｖが必要なメモリに対し
アクセスするよう。

メモリを読み出す際に再生制御部ａ〔より送出されるメ
モリリード信号を制御するようにして、被検材の条件が
変更された場合でも装置の汎用性を保ちながらしかも、
不要なアクセスタイムをなくし用途に応じた処理時間を
有する装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係わる合成開口処理装置は、被検材の厚みが
当初フォーカステーブルにアドレスデータを格納した時
の厚みより小さい場合には、変更後の厚みを外部より設
定することにより合成開口範囲を再計算する走査点演算
回路と、波形メモリ部中のメモリＭ□〜ＭＭのうち、変
更後の合成開口範囲に応じた走査点に対応する必要なメ
モリに対しアクセスするべく、即ち、フォーカステーブ
ルが波形メモリに対し不要なアドレスをアクセスしない
よう、波形メモリに対するメモリリード信号を制御する
メモＩＪ　ＩＪ−ド信号制御回路を備えたものである。

〔作　用〕

この発明による合成開口処理装置は、被検材の厚みがフ
ォーカステーブルを設定した時より小さい場合には、変
更する被検材の厚みに応じた波形メモリ中の必要なメモ
リに対しアクセスするよう。

波形メモリにアクセスする際のメモリリード信号を制御
するので、−度フオーカステーブルにアドレスデータを
設定するだけで異なる被検、材の厚みでおっても共通に
使用でき、しかもアクセスタイムの節約を図ることがで
きる。

〔実施例〕

第１図はこの発明による合成開口処理装置の一実施例を
示している。

同図において、（１１は超音波送受信子（Ｊ２を下、送
受信子）、　＋２１は送信器、（３）は受信器、　（４
１ＦｉＡ／Ｄ変換器。

（５ンはＡ／Ｄラインメモリ部、（６）は波形メモリ部
、（７）はラブチゲート部、（８）は演算器、（９）は
画像表示部（以下０表示部）、Ｑｔ）は再生演算制御部
（以下、再生制御部）、α１１はフォーカステーブル、
　（１２１は測定制御部。

α３は走査駆動機構、αａはメモリリード信号制御回路
、そして（１Ｇ＋は被検材である。

また、前記波形メモリ部（６）はアドレス長Ｎの波形メ
モリＭ個即ち、Ｍ、−ＭＭよ多構成され、前記ル勺うイ
ンメモリ部（５１ハアドレス長ＮのＡ／Ｄラインメモリ
１個即ち０Ｍｆｌを備えている。

なお、上記メモリＭ１〜ＭＭ、　Ａ／ＤメモリＭＤ及び
フォーカステーブルαＶのメモリＦ、〜ＰＭの構成は前
記第６図に示した通シである。

次に、この発明の合成開口処理装置の特徴をなす合成開
口範囲の変更に基づいた前記波形メモリＭ８〜Ｍ、への
アクセスの制御について第４図を用いて以下に説明する
。

いま例えば、第４図に示したごとく当初前記フォーカス
テーブルα」にアドレスデータを設定した時の被検材の
厚みＤよりも小さい厚みＤ′の被検材を対象とする場合
１合成開口範囲をＬ′とする。これは、当初の合成開口
範囲りにおいて、深さをＤ′とした時の合成開口長に相
当する。

−ところで０合成開口範囲りの場合は走査点全数はＭ個
即ち、１−Ｍであったが１合成開口範囲がＬ′となった
場合に相当する走査点は図示のように少なくなシ、に〜
ＣＭ−（Ｋ−１））となる。言い換えれば、それ以外の
走査点、即ち、１〜（Ｋ−１）及びＣＭ−（Ｋ−２））
〜Ｍにおける受信信号は必要ではない。

一方、前記波形メモリＭ、〜ＭＭ各々は各走査点に相当
しているので合成開口範囲Ｌ′を再生する場合において
は前記波形メモＩＪ　Ｍ□〜ＭＭ全てのメモリを読み出
す必要はない。

そこで、前記フォーカステーブル圓のテーブルメモリＦ
□〜ＦＭより前記波形メモＩＪ　Ｍ１〜ＭＭへのアクセ
スを合成開口範囲の変更に基づいて制御する再生制御部
αＧの動作を第２図及び第３図を用いて以下に説明する
。

第３図は前記再生制御部ＱＧに具備されたメモリリード
信号制御回路（１４１の一例である。また、第２図にお
いて、再生制御部αα内にて生成されるメモリリード信
号ＭＲはＭ個に分割され９Ｍ個のバッフアゲ−）Ｂｓ〜
Ｂ、を通って各波形メモリに送出される。そして、各バ
ッファゲートに対する制御信号もＧ、　−ＧＭとＭライ
ンあり、メモリリード信号制御回路−より出力される。

次に第３図に示された前記メモリリード信号制御回路ｕ
４の動作について以下に説明する。

いま、外部より変更したい被検材の厚みをＳとして図中
の走査点演算回路叫に設定すると、走査点の始めの点ｋ
及び終りの点ＣＭ−（ｋ−１））が２進数で算出され１
図中ＵＰカウンタＣに前記ｋが設定される。そして、前
記ＵＰカウンタＣはｋより始めて逐次カウントアツプし
、そのカウント値はゲー）ＢＧを通ってデコーダＤへと
送られ、デコードされる。一方、前記終フの走査点（：
Ｍ　−（ｋ−１））かやはり図中比較回路ＣＯＭＰに設
定され、ＣＭ−（＋ｃ−ｔ））よりも前記ＵＰカウンタ
Ｃのカウント値が大きくなると比較回路ＣＯＭＰからゲ
ー）ＢＧへの信号によるｉｌｌ［ｌにより前記ＵＰカウ
ンタＣのカウント値はデコーダに送られなくなり、また
、ＵＰカウンタＣはリセットされる。

前記デコーダＤにてデコードされた信号は前記バッファ
ゲートＢ１〜Ｂ、における制御信号０１〜ＧＭとなる。

かくして、波形メモＩＪＭ、〜Ｍ、のうち、変更後の厚
みに基づく合成開口範囲内の走査点に相当する波形メモ
リにのみメモリリード信号が送られて。

読み出されることになり、被検材の厚みが異なった場合
においても共通のフォーカステーブル及び波形メモリを
使用しながら、かつ走査点数の条件に応じたアクセスタ
イムにて処理が行なわれる。

なお、この発明では、前記波形メモリに前記フォーカス
テーブルαＤ内のアドレスに基づいてアクセスする際の
メモリリード信号の制御を行なうために第２図及び第３
図に示した回路構成としたが外部からの変更値に基づい
て波形メモリを読み出す際のメモＩＪ　ＩＪ−ド信号の
制御を行なう機能を有する他の回路構成であってもこの
発明と同様の効果を有することは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の合成開口処理装置によれば、
被検材の厚みが、当初フォーカステーブルにアドレスデ
ータを設定した時の厚みに比べて小さい場合、外部より
変更したい被検材の厚みを設定することにより必要な合
成開口範囲に対応する走査点の範囲を算出し、その値に
基づいて波形メモリをアクセスするときのメモリリード
信号を制御するので、新しい合成開口範囲に関係の無い
部分の走査点に対応する波形メモリをアクセスしないた
め、被検材の厚みが異なる場合に対しても。

比較的大きい波形メモリを当初装置に備えることにより
、そのメモリ及びフォーカステーブルを共通に用いるこ
とができ、かつ、不要なアクセスタイムを節約できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の合成開口処理装置を示す図。 第２図はこの発明の合成開口処理装置の特徴をなすメモ
ＩＪ　ＩＪ−ド信号制御回路の動作を説明するだめの図
、第３図はやはりこの発明の合成開口処理装置の特徴を
なすメモリリード信号制御回路の一実施例を示す図、第
４図はこの発明の合成開口処理装置の特徴をなすメモＩ
Ｊ　リード信号制御を説明するための図、第５図は従来
の合成開口処理装置を示す図、第６図はこの発明及び従
来の合成開口処理装置に具備されている波形メモｌＪ、
Ａ／Ｄラインメモリ及びフォーカステーブルメモリを示
す図。 第７図は合成開口方式による再生処理を説明するための
図、第８図は波形メモリの構成を説明するための図であ
って、（１１は超音波送受信子、（２）は送信器、（３
１は受信器、（４）はＡ／Ｄ変換器、（５）はＡ／Ｄラ
インメモリ部、（６）は波形メモリ部、（７）はラブチ
ゲート回路、（８）は演算器、αＵは再生制御部、ｕｎ
ｉｔフォーカステーブル、（１４はメモリリード信号制
御回路、　Ｑ５）は走査点演算回路＋　ＭｒｈはＡ／Ｄ
ラインメモリ、Ｍ１〜ＭＭは波形メモリ、Ｆ４〜ＦＭは
フォーカステーブルメモリである。 なお１図中、同一あるいは相幽部分には同一符号を付し
て示しである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波もしくは電磁波を発生かつ検出する送受信子と、
   前記送受信子に電気信号を印加する送信器と、前記送受
   信子を機械的もしくは電子的に走査して対象物体の内部
   に空間的な広がりのある超音波もしくは電磁波ビームを
   走査方向の各走査点において送信した結果、対象物体内
   部より前記送受信子により検出された超音波もしくは電
   磁波ビームの反射波を受信する受信器と、前記受信器か
   らの１走査点分に相当する受信信号をアナログ／デジタ
   ル変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器により得
   られた１走査点分に相当する複数個の離散デジタル値を
   格納するＡ／Ｄラインメモリを備えたＡ／Ｄラインメモ
   リ部と、前記Ａ／Ｄラインメモリからの１走査点分に相
   当する複数個の離散デジタル値を逐次１走査毎に受けて
   走査点に対応した離散デジタル値列として複数個の走査
   点分格納するべく２次元のフレームメモリに構成された
   波形メモリを備えた波形メモリ部と、最新の走査点の直
   前の走査点までの離散デジタル値列が格納されている前
   記波形メモリ内の全ての離散デジタル値列を１走査点分
   ずつラインシフトし、かつまた、ラインシフトする前に
   前記最新の直前の走査点に対応して離散デジタル値列が
   格納されていた前記波形メモリ内の領域に前記Ａ／Ｄラ
   インメモリから最新の走査点に相当する離散デジタル値
   列を格納させ、かつまた前記波形メモリの離散デジタル
   値を波形メモリ内においてラインシフトするために一時
   的に記憶しておくラッチゲート回路と、合成開口範囲内
   の任意の再生対象である中心線上の各点を再生処理する
   際に必要な前記波形メモリの離散デジタル値を各走査点
   毎に読み出すために、各走査点毎の離散デジタル値のア
   ドレスを再生対象点に対応させてテーブル化したフォー
   カステーブルと、対象物体の厚みを外部より設定するこ
   とにより、その厚み及び送受信子のビームの広がりに応
   じた合成開口範囲に基づく走査点の始めの値及び終りの
   値を算出する走査点演算回路と、それらの値に基づいて
   前記波形メモリに送出されるメモリリード信号を制御す
   るメモリリード信号制御回路とを具備しており、前記ラ
   インシフト及び再生演算のタイミングを制御する再生演
   算制御部と、前記波形メモリから読み出される複数個の
   離散デジタル値を加算処理する演算器とを備えたことを
   特徴とする合成開口処理装置。