JPH04340463A - Reflection type ultrasonic image apparatus - Google Patents

Reflection type ultrasonic image apparatus

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JPH04340463A
JPH04340463A JP3113092A JP11309291A JPH04340463A JP H04340463 A JPH04340463 A JP H04340463A JP 3113092 A JP3113092 A JP 3113092A JP 11309291 A JP11309291 A JP 11309291A JP H04340463 A JPH04340463 A JP H04340463A
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reflected
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subject
waves
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Masahiro Ono
大野 正弘
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Abstract

PURPOSE:To obtain the image of the part near to the surface of an object to be inspected without superposing the contrast of the surface of the uneven shape of the object to be inspected. CONSTITUTION:Ultrasonic waves are allowed to be incident to the measuring point P of an object 6 to be inspected from an ultrasonic transmitter-receiver 8 and the reflected waves to the incident waves are received by a phase conjugate mirror 18. The phase conjugate mirror 18 allows the phase conjugate waves to the received reflected waves to be incident to the measuring point P of the object 6 to be inspected. At this time, the strain of the wave front of the reflected waves caused by the surface uneven shape of the object 6 to be inspected is set off by the time reversal properties of the phase conjugate waves. The reflected waves from the measuring point P to the phase conjugate waves arm received by the transmitter-receiver 8 and converted to the electric signal corresponding to the intensity thereof. This electric signal output is different according to the acoustic impedance of the measuring point P. Therefore, by scanning the measuring point P by an XY scanner 20 and plotting the reflected wave output at each scanning point on a display 16, the image of the part near to the surface of the object 6 to be inspected is formed.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、被検体からの反射超音
波により被検体の表面または近表面下の画像を形成する
反射型超音波画像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflection type ultrasonic imaging device that forms an image of the surface or near surface of a subject using reflected ultrasound waves from the subject.

【0002】0002

【従来の技術】光学的に不透明な被検体の表面下を超音
波により観察する装置として、超音波顕微鏡、超音波探
傷装置が公知である。これらでは、MHZ〜GHZ帯域
の高周波超音波を被検体に収束させ、その被検体からの
反射波または透過波を受信する。
2. Description of the Related Art Ultrasonic microscopes and ultrasonic flaw detectors are known as devices for observing the subsurface of an optically opaque object using ultrasonic waves. In these methods, high-frequency ultrasound in the MHZ to GHZ band is focused on a subject, and reflected waves or transmitted waves from the subject are received.

【0003】この受信波の強度の強弱または位相の変化
を、超音波の収束位置を被検体表面に沿って走査しなが
ら表示することにより、被検体の表面下の画像が得られ
る。
[0003] By displaying changes in the intensity or phase of the received waves while scanning the convergence position of the ultrasound along the surface of the object, an image below the surface of the object can be obtained.

【0004】また、位相共役波を用いた透過型超音波画
像装置も公知である。このものでは、超音波送受波器と
、位相共役波を発生する位相共役鏡とが被検体を挟んで
対向して配置されている。位相共役波は波面の歪みを補
償する能力を有するため、この装置では被検体の表面の
凹凸の影響を受けずに被検体の表面下の画像が得られる
[0004] Transmission type ultrasound imaging devices using phase conjugate waves are also known. In this device, an ultrasonic transducer and a phase conjugate mirror that generates a phase conjugate wave are placed opposite to each other with the subject in between. Since the phase conjugate wave has the ability to compensate for wavefront distortion, this device can obtain images of the subsurface of the subject without being affected by the unevenness of the subject's surface.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】超音波顕微鏡、超音波
探傷装置においては、内部像と表面像との重畳という問
題がある。即ち、表面に凹凸のある被検体を観察する場
合、超音波の被検体表面での屈折角が照射位置により異
なり、これが反射波の波面形状を変化させる。その影響
が表面像となって、観察すべき内部像に重畳してしまう
[Problems to be Solved by the Invention] Ultrasonic microscopes and ultrasonic flaw detection devices have a problem in that internal images and surface images overlap. That is, when observing a subject with an uneven surface, the refraction angle of the ultrasonic wave on the subject's surface varies depending on the irradiation position, which changes the wavefront shape of the reflected wave. The effect becomes a surface image, which is superimposed on the internal image to be observed.

【0006】従って、表面に凹凸のある被検体の画像に
おいては、そのコントラストが被検体の内部の状態によ
るものか、或いは表面の凹凸によるものかを判断するの
は困難である。更に、被検体の内部のより詳細な情報、
例えば材料中の欠陥が空隙であるか錆であるか等を判断
することは一層に困難である。
[0006] Therefore, in an image of a subject having an uneven surface, it is difficult to determine whether the contrast is due to the internal state of the subject or to the unevenness of the surface. Furthermore, more detailed information inside the subject,
For example, it is much more difficult to determine whether a defect in a material is a void or rust.

【0007】位相共役波を用いた透過型超音波画像装置
によれば上記の困難は解消されるものの、被検体を透過
した超音波を用いて像形成するために、音響インピーダ
ンスの高い固体からなる被検体や、比較的に厚い被検体
に対しては適用できない。
Although the above-mentioned difficulties can be solved by a transmission-type ultrasound imaging device using phase conjugate waves, in order to form an image using ultrasound transmitted through the object, it is made of a solid material with high acoustic impedance. It cannot be applied to a subject or a relatively thick subject.

【0008】本発明は係る問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、被検体表面の凹凸の
影響を受けずに被検体表面下の画像が得られ、しかも音
響インピーダンスの高い被検体や、比較的に厚い被検体
にも適用可能な反射型超音波画像装置を提供することに
ある。
The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to obtain an image below the surface of a subject without being affected by the unevenness of the surface of the subject, and to reduce the acoustic impedance. It is an object of the present invention to provide a reflection type ultrasound imaging device that can be applied to tall or relatively thick objects.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1記載の反射型超音波画像装置は、
被検体からの反射超音波に基づいて、被検体の表面また
は近表面下の音響インピーダンス分布に対応する画像を
形成するものであって、被検体の測定点に超音波を送波
する送波手段と、上記測定点からの反射超音波を受波し
、この反射超音波の位相共役波を発生する位相共役波発
生手段と、上記位相共役波の上記測定点からの反射波を
受波し、この反射波の強度に対応する電気的信号を出力
する受波手段と、上記測定点を被検体表面に沿って2次
元的に走査させる走査手段と、この走査手段により走査
される各測定点における上記受波手段の反射波出力に基
づいて、被検体の表面または近表面下の音響インピーダ
ンス分布に応じた画像を表示する画像表示手段と、を備
えることを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a reflection type ultrasound imaging apparatus according to claim 1 of the present invention comprises:
A transmitting means that forms an image corresponding to the acoustic impedance distribution on the surface or near the surface of the subject based on the reflected ultrasound waves from the subject, and transmits the ultrasonic waves to a measurement point on the subject. and a phase conjugate wave generating means for receiving the reflected ultrasound from the measurement point and generating a phase conjugate wave of the reflected ultrasound, and receiving a reflected wave of the phase conjugate wave from the measurement point; a wave receiving means for outputting an electrical signal corresponding to the intensity of the reflected wave; a scanning means for two-dimensionally scanning the measurement point along the surface of the object; The present invention is characterized by comprising an image display means for displaying an image according to the acoustic impedance distribution under the surface or near surface of the subject based on the reflected wave output of the wave receiving means.

【0010】また、本発明の請求項2記載の反射型超音
波画像装置は、被検体からの反射超音波に基づいて、被
検体の表面形状に対応する画像と被検体の表面または近
表面下の音響インピーダンスに対応する画像とを選択的
に形成するものであって、被検体の測定点に超音波を送
波する送波手段と、上記測定点からの反射超音波を受波
し、この反射超音波の位相共役波を発生する位相共役波
発生手段と、この位相共役波発生手段からの位相共役波
の上記測定点における第1の反射波と上記送波手段から
の入射超音波の上記測定点における第2の反射波との何
れかを受波し、これら反射波の強度に対応する電気的信
号を出力する受波手段と、この受波手段により受波され
る反射波が、上記第1の反射波と第2の反射波との何れ
かに選択的に切り替わるように、被検体表面に対して上
記送波手段及び受波手段を一体的に傾動させる傾動手段
と、上記測定点を被検体表面に沿って2次元的に走査さ
せる走査手段と、この走査手段により走査される各測定
点における上記受波手段の出力に基づいて、被検体の表
面または近表面下の音響インピーダンス分布に応じた画
像と、被検体の表面形状に応じた画像とを表示する画像
表示手段と、を備えることを特徴とする
The reflection type ultrasound imaging apparatus according to claim 2 of the present invention also provides an image corresponding to the surface shape of the object and an image corresponding to the surface or near surface of the object based on the reflected ultrasound from the object. It selectively forms an image corresponding to the acoustic impedance of a phase conjugate wave generating means for generating a phase conjugate wave of the reflected ultrasound; a first reflected wave at the measurement point of the phase conjugate wave from the phase conjugate wave generating means; and a first reflected wave of the incident ultrasound from the wave transmitting means. a wave receiving means for receiving either of the second reflected waves at the measurement point and outputting an electrical signal corresponding to the intensity of these reflected waves, and a reflected wave received by the wave receiving means, a tilting means for integrally tilting the wave transmitting means and the wave receiving means with respect to the surface of the object so as to selectively switch between the first reflected wave and the second reflected wave; and the measuring point. Acoustic impedance distribution on the surface or near surface of the object based on the output of the wave receiving means at each measurement point scanned by the scanning means and the acoustic impedance distribution at each measurement point scanned by the scanning means. and an image display means for displaying an image corresponding to the surface shape of the subject and an image corresponding to the surface shape of the subject.

【0011】[0011]

【作用】上記の構成によれば、送波手段、受波手段及び
位相共役波発生手段は、反射型の配置とされている。こ
のうち請求項1記載の反射型超音波画像装置においては
、送波手段から送波された超音波は、被検体で反射して
位相共役波発生手段に受波される。この位相共役波発生
手段は、受波した反射波に対する位相共役波を被検体へ
送波し、その被検体からの反射波が受波手段に受波され
る。即ち超音波は、送波手段〜被検体〜位相共役波発生
手段〜被検体〜受波手段の経路(以下、第1経路と称す
)をたどる。
[Operation] According to the above structure, the wave transmitting means, the wave receiving means, and the phase conjugate wave generating means are arranged in a reflective type. In the reflection type ultrasound imaging apparatus according to the first aspect of the present invention, the ultrasound waves transmitted from the wave transmitting means are reflected by the subject and received by the phase conjugate wave generating means. The phase conjugate wave generating means transmits a phase conjugate wave to the received reflected wave to the subject, and the reflected wave from the subject is received by the wave receiving means. That is, the ultrasonic wave follows a path (hereinafter referred to as a first path) from the wave transmitting means to the subject to the phase conjugate wave generating means to the subject to the wave receiving means.

【0012】ここで、第1経路における被検体から位相
共役波送波手段への反射波の経路を往路、位相共役波送
波手段から被検体への位相共役波の経路を戻り路として
、位相共役波送波手段と被検体との間の超音波の送受を
考える。
[0012] Here, the path of the reflected wave from the object to the phase conjugate wave transmitting means in the first path is the outward path, and the path of the phase conjugate wave from the phase conjugate wave transmitting means to the object is the return path. Consider the transmission and reception of ultrasound between the conjugate wave transmitting means and the subject.

【0013】この場合、戻り路における位相共役波は、
往路における波に対して時間反転性を有している。従っ
て、送波手段から位相共役波発生手段への経路において
反射波が何等かの波面歪を受けたとしても、その波面歪
は位相共役波送波手段から受波手段への位相共役波の経
路において相殺される。
In this case, the phase conjugate wave on the return path is
It has time reversal properties for waves on the outward path. Therefore, even if the reflected wave undergoes some kind of wavefront distortion on the path from the phase conjugate wave transmitting means to the phase conjugate wave generating means, the wavefront distortion will affect the path of the phase conjugate wave from the phase conjugate wave transmitting means to the wave receiving means. will be canceled out.

【0014】このため、受波手段で受波される反射波(
位相共役波についての反射波)の波面は、被検体の形状
に拘らず常に同一である。従って、被検体の表面の凹凸
の影響は画像に現れない。しかし、その反射波の強度は
被検体上の測定点における音響インピーダンスにより異
なる。そこで、被検体に対する超音波の入射位置を被検
体表面に沿って二次元的に走査させることにより、反射
波の強度に応じて被検体の表面または近表面下の音響イ
ンピーダンス分布を示す画像コントラストが生成される
Therefore, the reflected wave (
The wavefront of the reflected wave of the phase conjugate wave is always the same regardless of the shape of the object. Therefore, the influence of unevenness on the surface of the subject does not appear on the image. However, the intensity of the reflected wave varies depending on the acoustic impedance at the measurement point on the subject. Therefore, by scanning the incident position of the ultrasonic wave on the object two-dimensionally along the object's surface, the image contrast that shows the acoustic impedance distribution on the surface or near the surface of the object can be adjusted according to the intensity of the reflected waves. generated.

【0015】また、請求項2記載の反射型超音波画像装
置によれば、被検体表面に対して送波手段と受波手段と
を一体的に傾動させることにより、受波手段で受波され
る反射波が、位相共役波についての反射波と、位相共役
波発生手段を経ていない被検体からの直接の反射波とに
選択的に切り換わる。このうち、前者の場合の超音波の
経路は上記第1経路と同一である。一方、後者の場合は
、送波手段から送波された超音波は、被検体で反射して
受波手段に受波される。即ち超音波は、送波手段〜被検
体〜受波手段の経路(以下、第2経路と称す)をたどる
Further, according to the reflection type ultrasound imaging apparatus according to claim 2, by tilting the wave transmitting means and the wave receiving means integrally with respect to the surface of the subject, the waves are received by the wave receiving means. The reflected wave is selectively switched to a reflected wave of the phase conjugate wave and a direct reflected wave from the subject that has not passed through the phase conjugate wave generating means. Of these, the path of the ultrasound in the former case is the same as the first path. On the other hand, in the latter case, the ultrasonic waves transmitted from the wave transmitting means are reflected by the subject and received by the wave receiving means. That is, the ultrasound waves follow a path (hereinafter referred to as a second path) from the wave transmitting means to the subject to the wave receiving means.

【0016】超音波の経路として第1経路が選択された
ときは、上記請求項1記載の反射型超音波画像装置と同
様な画像が形成される。
When the first path is selected as the ultrasound path, an image similar to that of the reflection type ultrasound imaging device according to the first aspect is formed.

【0017】また、第2経路が選択されたときは、受波
手段の受波する反射波は被検体の表面の凹凸の影響を受
けることになる。即ち、受波手段の反射波出力が被検体
の表面の凹凸の情報を含んでいるので、この反射波出力
に基づいて被検体の表面形状の画像を形成できる。
Further, when the second path is selected, the reflected wave received by the wave receiving means is affected by the unevenness of the surface of the subject. That is, since the reflected wave output of the wave receiving means includes information about the unevenness of the surface of the subject, an image of the surface shape of the subject can be formed based on this reflected wave output.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Examples of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0019】図1に示される反射型超音波画像装置にお
いて、水槽2には超音波伝播媒体としての水4が収容さ
れ、その水中には被検体6が浸漬されている。
In the reflection type ultrasound imaging apparatus shown in FIG. 1, a water tank 2 contains water 4 as an ultrasound propagation medium, and a subject 6 is immersed in the water.

【0020】この被検体6の上方に配置された超音波送
受波器(送波手段、受波手段)8は、圧電トランスジュ
ーサ8aに例えばサファイアガラス等の音響レンズ8b
が貼着されてなり、その音響レンズ8bの下端面には、
凹面8cが形成されている。このような超音波送受波器
8は、その凹面8cが水4に浸漬された状態で、この凹
面8cの曲率中心方向が、測定点Pにおける被検体6の
表面の法線方向に対して所定の鋭角をなすように配置さ
れている。
An ultrasonic transducer (wave transmitting means, wave receiving means) 8 placed above the subject 6 includes a piezoelectric transducer 8a and an acoustic lens 8b made of, for example, sapphire glass.
is pasted on the lower end surface of the acoustic lens 8b,
A concave surface 8c is formed. In such an ultrasonic transducer 8, when the concave surface 8c is immersed in water 4, the center of curvature of the concave surface 8c is in a predetermined direction with respect to the normal direction of the surface of the subject 6 at the measurement point P. They are arranged to form an acute angle.

【0021】また、この超音波送受波器8の圧電トラン
スジューサ8aには、このトランスジューサ8aの入力
信号と出力信号との分離のためのサーキュレータ10が
接続されている。このサーキュレータ10の入力信号側
には、圧電トランスジューサ8aに超音波を発生させる
ための高周波電圧パルスを発振する高周波発振器12が
接続されている。また、サーキュレータ10の出力信号
側には、圧電トランスジューサ8aの出力信号から画像
を形成するための公知の信号処理回路14、及び画像を
表示するためのディスプレィ16が順に接続されている
。これら信号処理回路14及びディスプレィ16は、本
発明における画像表示手段を構成している。
Further, a circulator 10 is connected to the piezoelectric transducer 8a of the ultrasonic transducer 8 for separating an input signal and an output signal of the transducer 8a. A high frequency oscillator 12 is connected to the input signal side of the circulator 10, which oscillates high frequency voltage pulses for causing the piezoelectric transducer 8a to generate ultrasonic waves. Furthermore, a known signal processing circuit 14 for forming an image from the output signal of the piezoelectric transducer 8a and a display 16 for displaying the image are connected in this order to the output signal side of the circulator 10. These signal processing circuit 14 and display 16 constitute image display means in the present invention.

【0022】被検体6の上方には、測定点Pにおける被
検体6から反射される反射波を水4を通して受波するよ
うに、位相共役鏡(位相共役波発生手段)18が配置さ
れている。この位相共役鏡18は、受波した反射波に対
し、位相共役な超音波を水4を通して測定点Pに送波す
る。
A phase conjugate mirror (phase conjugate wave generating means) 18 is arranged above the object 6 to receive the reflected wave reflected from the object 6 at the measurement point P through the water 4. . The phase conjugate mirror 18 transmits an ultrasonic wave that is phase conjugate to the received reflected wave through the water 4 to the measurement point P.

【0023】被検体6は、XYスキャナー(走査手段)
20により二次元XY方向に駆動可能な保持アーム22
に保持されている。この保持アーム22により被検体6
をXY方向に移動させることにより、被検体6表面上の
超音波測定点Pが被検体6の表面に沿って走査される。
[0023] The subject 6 is an XY scanner (scanning means)
Holding arm 22 that can be driven in two-dimensional XY directions by 20
is maintained. This holding arm 22 allows the object 6 to be
By moving in the X and Y directions, the ultrasonic measurement point P on the surface of the subject 6 is scanned along the surface of the subject 6.

【0024】上記高周波発振器12、信号処理回路14
及びXYスキャナー20は、コントローラ24により制
御される。
[0024] The high frequency oscillator 12 and the signal processing circuit 14
and the XY scanner 20 are controlled by a controller 24.

【0025】次に、上記のような反射型超音波画像装置
の動作について説明する。
Next, the operation of the reflection type ultrasound imaging apparatus as described above will be explained.

【0026】コントローラ24の指令により高周波発振
器12が発振する高周波電圧パルスは、サーキュレータ
10を介して超音波送受波器8の圧電トランスジューサ
8aに印加される。これにより圧電トランスジューサ8
aから音響レンズ8b中へ超音波が放射される。この超
音波は、凹面8cのレンズ作用により収束波とされ、水
4を通じて被検体6表面上の測定点Pに斜めに入射され
、測定点Pに収束される。
A high frequency voltage pulse generated by the high frequency oscillator 12 according to a command from the controller 24 is applied to the piezoelectric transducer 8a of the ultrasonic transducer 8 via the circulator 10. This allows the piezoelectric transducer 8
Ultrasonic waves are emitted from a into the acoustic lens 8b. This ultrasonic wave is made into a convergent wave by the lens action of the concave surface 8c, is obliquely incident on the measurement point P on the surface of the subject 6 through the water 4, and is converged at the measurement point P.

【0027】この入射波に対し、測定点Pで反射した反
射波は、被検体6の表面の凹凸により波面に歪みを受け
ている。この波面が歪んだ反射波は位相共役鏡18に受
波される。位相共役鏡18は、受波した反射波に対する
位相共役波を発生し、これを被検体6に送波する。この
位相共役波は、反射波と逆の経路をたどって被検体6の
測定点Pに再入射される。
With respect to this incident wave, the reflected wave reflected at the measurement point P has its wavefront distorted by the unevenness of the surface of the subject 6. This reflected wave with a distorted wavefront is received by the phase conjugate mirror 18. The phase conjugate mirror 18 generates a phase conjugate wave for the received reflected wave and transmits it to the subject 6 . This phase conjugate wave follows a path opposite to that of the reflected wave and re-enters the measurement point P of the subject 6.

【0028】ここで位相共役波は、位相共役鏡18に受
波された反射波の空間部分を表す関数を、その複素共役
関数に置換させた波である。即ち反射波が、
Here, the phase conjugate wave is a wave obtained by replacing the function representing the spatial portion of the reflected wave received by the phase conjugate mirror 18 with its complex conjugate function. In other words, the reflected wave is

【0029
0029
]

【数1】[Math 1]

【0030】と表されるとすと、これに対する位相共役
波は、
If it is expressed as, the phase conjugate wave for this is:

【0031】[0031]

【数2】[Math 2]

【0032】と表される。ここで複素共役関数の数学的
性質により、上記(2)式の右辺は、
It is expressed as follows. Here, due to the mathematical properties of complex conjugate functions, the right side of equation (2) above is

【0033】[0033]

【数3】[Math 3]

【0034】と表される。この(3)式の右辺は上記(
1)式の時間反転であるから、位相共役波は反射波に対
して、
It is expressed as follows. The right side of this equation (3) is the above (
1) Since it is a time reversal of equation, the phase conjugate wave is as follows with respect to the reflected wave:

【0035】[0035]

【数4】[Math 4]

【0036】と表される。従って、位相共役波は反射波
の時間反転波としてふるまう。このため、反射波の波面
の歪みは位相共役波により相殺される。即ち、超音波が
超音波送受波器8から位相共役鏡18に向かう経路で何
等かの波面歪を受けても、それは位相共役波が位相共役
鏡18から超音波送受波器8へ向かう経路で相殺される
。この場合、上記の位相共役波の時間反転性のため、凹
面8cで受波される反射波の波面は被検体6の表面の凹
凸に拘らず常に同一である。従って、被検体6の凹凸の
影響は後述の画像には現れない。
It is expressed as follows. Therefore, the phase conjugate wave behaves as a time-reversed wave of the reflected wave. Therefore, distortion of the wavefront of the reflected wave is canceled out by the phase conjugate wave. That is, even if the ultrasonic waves undergo some kind of wavefront distortion on the path from the ultrasonic transducer 8 to the phase conjugate mirror 18, it is because the phase conjugate waves are on the path from the phase conjugate mirror 18 to the ultrasonic transducer 8. canceled out. In this case, due to the time-reversal property of the phase conjugate wave described above, the wavefront of the reflected wave received by the concave surface 8c is always the same regardless of the unevenness of the surface of the subject 6. Therefore, the influence of the unevenness of the subject 6 does not appear in the images described below.

【0037】この位相共役波に対する被検体6の測定点
Pからの反射波は超音波送受波器8の凹面8cで受波さ
れる。
The reflected wave of this phase conjugate wave from the measurement point P of the subject 6 is received by the concave surface 8c of the ultrasonic transducer 8.

【0038】この受波された反射波は圧電トランスジュ
ーサ8aにて反射波出力としての電気信号に変換され、
出力される。
The received reflected wave is converted into an electric signal as a reflected wave output by the piezoelectric transducer 8a,
Output.

【0039】また、コントローラ24はXYスキャナー
20に駆動指令を与え、保持アーム22を介して被検体
6をXY方向に駆動させる。これにより測定点Pが被検
体6の表面に沿って走査される。
The controller 24 also gives a drive command to the XY scanner 20 to drive the subject 6 in the XY directions via the holding arm 22. Thereby, the measurement point P is scanned along the surface of the subject 6.

【0040】その各走査点について、上記の超音波送受
波器8〜被検体6〜位相共役鏡18〜被検体6〜超音波
送受波器8の経路の超音波の送受を実行することにより
、各走査点の反射波出力が得られる。この反射波出力の
強度は、測定点Pにおける被検体6の音響インピーダン
スにより異なる。
For each scanning point, by transmitting and receiving ultrasonic waves along the path from the ultrasonic transducer 8 to the object 6 to the phase conjugate mirror 18 to the object 6 to the ultrasonic transducer 8, The reflected wave output of each scanning point is obtained. The intensity of this reflected wave output varies depending on the acoustic impedance of the subject 6 at the measurement point P.

【0041】これら反射波出力はサーキュレータ10を
介して信号処理回路14に与えられる。信号処理回路1
4は、XYスキャナー20からコントローラ24を介し
て与えられる測定点PのXY座標に応じて、その座標位
置に対応する反射波出力をディスプレィ16の画面上に
プロットする。これにより被検体6の表面下の画像が形
成される。この際、上記の音響インピーダンスの差異に
より画像のコントラストが生成される。
These reflected wave outputs are given to the signal processing circuit 14 via the circulator 10. Signal processing circuit 1
4 plots the reflected wave output corresponding to the coordinate position on the screen of the display 16 according to the XY coordinates of the measurement point P given from the XY scanner 20 via the controller 24. As a result, an image below the surface of the subject 6 is formed. At this time, image contrast is generated due to the above-mentioned difference in acoustic impedance.

【0042】図2(A)乃至図2(C)は、表面に同一
の凸部(盛り上がり形状)6aを有し、近表面下の内部
状態のみが異なる被検体6の例を示す。図2(A)は内
部状態が均質な場合、図2(B)は表面下に空隙Gが存
在する場合、図2(C)は表面下に錆Rが発生している
場合である。従来の超音波画像装置でこれらの被検体6
を観察すると、表面の凸部6aが画像に強いコントラス
トを付けるため、図2(A)乃至図2(C)に示す内部
状態の相違を画像で判別するのは困難であった。しかし
、本発明の超音波画像装置によれば、表面の凸部6aに
よるコントラストは消失し、被検体6の内部状態の相違
による音響インピーダンスの差異が正確に画像化される
。即ち、図2(A)の場合には画像にコントラストが付
かず、図2(B)及び図2(C)の場合には、空隙Gと
錆Rとのコントラストの差異により、空隙Gが錆Rより
も強いコントラストが付く。従って、図2(A)乃至図
2(C)の三つの内部状態をディスプレィ16上の画像
で区別することができる。尚、本発明の超音波画像装置
は、被検体6の近表面下の内部状態のみならず、被検体
6の表面の音響インピーダンスの差異に対しても有効で
ある。例えば図3に示すように、被検体6が表面に凸部
6aと凹部6bを有し、且つその表面自体には、結晶粒
界、応力、熱処理の影響等により異なる組成が2次元方
向に分布しているとする(図示では組成の相違が異なる
ハッチングで示されている)。この図3のような被検体
6を従来の装置で画像化する場合には、凸部6a及び凹
部6bの影響を除去するために、被検体6の表面を平坦
に研磨する必要がある。しかし本発明の装置によれば、
被検体6の表面の凹凸形状の影響を受ないために、表面
を研磨することなく、被検体6の表面の組成の分布を音
響インピーダンスの差異により画像化することができる
FIGS. 2(A) to 2(C) show examples of test objects 6 having the same convex portion (bulge shape) 6a on the surface and differing only in the internal state below the near surface. FIG. 2(A) shows a case where the internal state is homogeneous, FIG. 2(B) shows a case where a void G exists under the surface, and FIG. 2(C) shows a case where rust R has occurred under the surface. These subjects6 with conventional ultrasound imaging equipment
When observed, it was difficult to distinguish the differences in the internal states shown in FIGS. 2(A) to 2(C) from the images because the convex portions 6a on the surface added strong contrast to the images. However, according to the ultrasound imaging apparatus of the present invention, the contrast caused by the convex portions 6a on the surface disappears, and differences in acoustic impedance due to differences in the internal state of the subject 6 are accurately imaged. That is, in the case of FIG. 2(A), no contrast is added to the image, and in the cases of FIG. 2(B) and FIG. 2(C), due to the difference in contrast between the void G and the rust R, the void G is rusted. It has stronger contrast than R. Therefore, the three internal states shown in FIGS. 2(A) to 2(C) can be distinguished by the images on the display 16. Note that the ultrasonic imaging apparatus of the present invention is effective not only for examining the internal state under the near surface of the subject 6 but also for differences in acoustic impedance on the surface of the subject 6. For example, as shown in FIG. 3, the specimen 6 has convex portions 6a and concave portions 6b on its surface, and the surface itself has different compositions distributed in two dimensions due to grain boundaries, stress, effects of heat treatment, etc. (The difference in composition is indicated by different hatching in the diagram). When imaging the object 6 as shown in FIG. 3 using a conventional apparatus, it is necessary to polish the surface of the object 6 flat in order to remove the influence of the convex portions 6a and recesses 6b. However, according to the device of the present invention,
Since it is not affected by the uneven shape of the surface of the subject 6, the composition distribution on the surface of the subject 6 can be imaged based on the difference in acoustic impedance without polishing the surface.

【0043】また、本発明の超音波画像装置は、図4及
び図5に示すように、被検体6の近表面下の画像のみな
らず、被検体6の表面の画像を形成する機能を付加させ
ることができる。図4及び図5において、超音波送受波
器8には、被検体6の表面に対する角度を調整するため
の角度調整装置(傾動手段)26により傾動可能に支持
されている。この角度調整装置26を除く構成について
は図1と同様である。この角度調整装置26による超音
波送受波器8の傾動により、超音波送受波器8から被検
体6への入射波に対する反射波を、図1と同様に位相共
役鏡18に受波させるか、或いは位相共役鏡18を経る
ことなく、直接に超音波送受波器8に受波させるかを選
択的に切り換えることができる。
[0043] Furthermore, as shown in FIGS. 4 and 5, the ultrasonic imaging apparatus of the present invention has an added function of forming not only an image of the near surface of the subject 6 but also an image of the surface of the subject 6. can be done. 4 and 5, the ultrasonic transducer 8 is tiltably supported by an angle adjustment device (tilting means) 26 for adjusting the angle with respect to the surface of the subject 6. The configuration except for this angle adjustment device 26 is the same as that in FIG. 1. By tilting the ultrasonic transducer 8 by the angle adjustment device 26, the reflected wave of the incident wave from the ultrasonic transducer 8 to the subject 6 is received by the phase conjugate mirror 18 as in FIG. Alternatively, it is possible to selectively receive the waves directly by the ultrasonic transducer 8 without passing through the phase conjugate mirror 18.

【0044】ここで図4に示すように、超音波送受波器
8の凹面8cの曲率中心方向と被検体6の表面の法線方
向とが一致された状態にあるとする。この状態で受波器
8からの入射波を被検体6の表面またはその近傍に合焦
させると、その反射波は受波器8に受波されて反射波出
力に変換される。この反射波出力は被検体6の表面の凹
凸形状の影響を受けているから、図1の場合と同様な走
査を実行することにより、被検体6の表面の凹凸形状に
敏感に対応した画像をディスプレィ16上に形成するこ
とができる。
As shown in FIG. 4, it is assumed that the center of curvature of the concave surface 8c of the ultrasonic transducer 8 is aligned with the normal direction of the surface of the subject 6. When the incident wave from the wave receiver 8 is focused on the surface of the subject 6 or its vicinity in this state, the reflected wave is received by the wave receiver 8 and converted into a reflected wave output. Since this reflected wave output is affected by the unevenness of the surface of the object 6, by performing the same scan as in Fig. 1, an image that sensitively corresponds to the unevenness of the surface of the object 6 can be obtained. It can be formed on the display 16.

【0045】次に、図5に示すように、合焦位置を図4
の状態に保ちつつ、反射波が位相共役鏡18に受波され
るように、角度調整装置26により受波器8を傾動させ
たとする。この場合は、図1乃至図3を参照した説明と
同様に、被検体6の表面の凹凸形状に依存せず、表面ま
たは近表面下の音響インピーダンスの差異によって形成
される画像が得られる。
Next, as shown in FIG.
It is assumed that the receiver 8 is tilted by the angle adjustment device 26 while maintaining the state of , so that the reflected wave is received by the phase conjugate mirror 18 . In this case, as in the explanation with reference to FIGS. 1 to 3, an image formed by the difference in acoustic impedance on the surface or near the surface is obtained, regardless of the uneven shape of the surface of the subject 6.

【0046】これら図4と図5の各々の状態で得られた
画像を比較することにより、被検体6の表面形状と音響
インピーダンス分布との対応関係を得ることができる。
By comparing the images obtained in each of the states shown in FIGS. 4 and 5, it is possible to obtain the correspondence between the surface shape of the subject 6 and the acoustic impedance distribution.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように本発明の反射型超音
波画像装置によれば、被検体の表面に凹凸が存在する場
合でも、その凹凸形状の影響を受けることなく、音響イ
ンピーダンス分布に対応した被検体の表面または近表面
下の画像を形成することができる。また、反射型の配置
を採用し、しかも音響インピーダンスによる反射波強度
の差異を検出するようにしたので、音響インピーダンス
の高い被検体や比較的に厚い被検体にも適用することが
できる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the reflection type ultrasound imaging device of the present invention, even if there are irregularities on the surface of the subject, the acoustic impedance distribution can be handled without being affected by the shape of the irregularities. images of the surface or near-subsurface of a subject can be formed. Furthermore, since a reflection type arrangement is adopted and differences in reflected wave intensity due to acoustic impedance are detected, it can be applied to subjects with high acoustic impedance or relatively thick subjects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の第1実施例に係る反射型超音波画像装
置を概略的に示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a reflection type ultrasound imaging device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】表面形状が同一で、内部状態が異なる被検体の
断面を示す図であって、(A),(B),(C)を含み
、(A)は表面に凸部を有し、内部が均質な被検体を示
す断面図、(B)は内部に空間を有する被検体を示す断
面図、(C)は内部に錆が発生した被検体を示す断面図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a cross section of a test object with the same surface shape but different internal states, including (A), (B), and (C), where (A) has a convex portion on the surface. , (B) is a cross-sectional view showing a test object with a homogeneous interior, (B) is a cross-sectional view showing a test object with a space inside, and (C) is a cross-sectional view showing a test object with rust inside.

【図3】表面に凹凸を有し、且つ表面に沿って複数の異
なる組成が分布した被検体を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a specimen having an uneven surface and a plurality of different compositions distributed along the surface.

【図4】本発明の第2実施例に係る反射型超音波画像装
置を概略的に示す構成図であって、位相共役鏡を経ない
経路で超音波送受波器に超音波を送受させる状態を示す
図である。
FIG. 4 is a configuration diagram schematically showing a reflection type ultrasound imaging device according to a second embodiment of the present invention, in which an ultrasound transducer transmits and receives ultrasound through a path that does not pass through a phase conjugate mirror. FIG.

【図5】本発明の第2実施例に係る反射型超音波画像装
置を概略的に示す構成図であって、位相共役鏡を経る経
路で超音波送受波器に超音波を送受させる状態を示す図
である。
FIG. 5 is a configuration diagram schematically showing a reflection type ultrasound imaging device according to a second embodiment of the present invention, showing a state in which an ultrasound transducer transmits and receives ultrasound through a path passing through a phase conjugate mirror. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6…被検体、8…超音波送受波器(送波手段、受波手段
)、14…信号処理回路(画像表示手段)、16…ディ
スプレィ(画像表示手段)、18…位相共役鏡(位相共
役波発生手段)、20…XYスキャナー(走査手段)、
26…角度調整装置(傾動手段)。
6... Subject, 8... Ultrasonic transducer (wave transmitting means, wave receiving means), 14... Signal processing circuit (image display means), 16... Display (image display means), 18... Phase conjugate mirror (phase conjugate wave generating means), 20...XY scanner (scanning means),
26... Angle adjustment device (tilting means).

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  被検体からの反射超音波に基づいて、
被検体の表面または近表面下の音響インピーダンス分布
に対応する画像を形成するものであって、被検体の測定
点に超音波を送波する送波手段と、上記測定点からの反
射超音波を受波し、この反射超音波の位相共役波を発生
する位相共役波発生手段と、上記位相共役波の上記測定
点からの反射波を受波し、この反射波の強度に対応する
電気的信号を出力する受波手段と、上記測定点を被検体
表面に沿って2次元的に走査させる走査手段と、この走
査手段により走査される各測定点における上記受波手段
の反射波出力に基づいて、被検体の表面または近表面下
の音響インピーダンス分布に応じた画像を表示する画像
表示手段と、を備えることを特徴とする反射型超音波画
像装置。
[Claim 1] Based on reflected ultrasound waves from a subject,
The device forms an image corresponding to the acoustic impedance distribution on the surface or near the surface of the object, and includes a transmitting means for sending ultrasonic waves to a measurement point on the object, and a transmission means for transmitting the reflected ultrasonic waves from the measurement point. a phase conjugate wave generating means that receives a wave and generates a phase conjugate wave of the reflected ultrasonic wave; and an electrical signal that receives a wave reflected from the measurement point of the phase conjugate wave and corresponds to the intensity of the reflected wave. a wave receiving means for outputting a signal; a scanning means for two-dimensionally scanning the measurement point along the surface of the subject; 1. A reflection-type ultrasound imaging device comprising: an image display means for displaying an image according to an acoustic impedance distribution under the surface or near surface of a subject.
【請求項2】  被検体からの反射超音波に基づいて、
被検体の表面形状に対応する画像と被検体の表面または
近表面下の音響インピーダンスに対応する画像とを選択
的に形成するものであって、被検体の測定点に超音波を
送波する送波手段と、上記測定点からの反射超音波を受
波し、この反射超音波の位相共役波を発生する位相共役
波発生手段と、この位相共役波発生手段からの位相共役
波の上記測定点における第1の反射波と上記送波手段か
らの入射超音波の上記測定点における第2の反射波との
何れかを受波し、これら反射波の強度に対応する電気的
信号を出力する受波手段と、この受波手段により受波さ
れる反射波が、上記第1の反射波と第2の反射波との何
れかに選択的に切り替わるように、被検体表面に対して
上記送波手段及び受波手段を一体的に傾動させる傾動手
段と、上記測定点を被検体表面に沿って2次元的に走査
させる走査手段と、この走査手段により走査される各測
定点における上記受波手段の出力に基づいて、被検体の
表面または近表面下の音響インピーダンス分布に応じた
画像と、被検体の表面形状に応じた画像とを表示する画
像表示手段と、を備えることを特徴とする反射型超音波
画像装置。
[Claim 2] Based on reflected ultrasound waves from the subject,
It selectively forms an image corresponding to the surface shape of the object and an image corresponding to the acoustic impedance at or near the surface of the object. a wave means, a phase conjugate wave generation means for receiving the reflected ultrasound from the measurement point and generating a phase conjugate wave of the reflected ultrasound, and the measurement point of the phase conjugate wave from the phase conjugate wave generation means. a first reflected wave at the measuring point of the incident ultrasonic wave from the wave transmitting means, and outputs an electrical signal corresponding to the intensity of the reflected waves. a wave means, and the wave sending unit to the surface of the object such that the reflected wave received by the wave receiving unit is selectively switched to either the first reflected wave or the second reflected wave. a tilting means for integrally tilting the means and the wave receiving means; a scanning means for two-dimensionally scanning the measurement point along the surface of the object; and the wave reception means at each measurement point scanned by the scanning means. an image display means for displaying an image according to the acoustic impedance distribution on the surface or near the surface of the object and an image according to the surface shape of the object based on the output of the reflection apparatus. type ultrasound imaging device.
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