JPH0477659A - 超音波映像探査装置の焦点合わせ装置 - 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】 「産業上の利用分野コ この発明は、超音波映像探査装置の焦点合わせ装置に関
し、詳しくは、焦点型の超音波探触子（以ドブローブ）
を所定の深さの測定位置番ご容易に焦点合わせすること
ができるような焦点合わせの改良に関する。

［従来の技術］ 超音波測定装置の１つである超音波映像探査装置は、被
検体の内部映像としてＢスコープ像やＣスコープ像を表
示することが司能である。この種の映像装置では、より
鮮明な映像を採取するために、プローブの音響特性やそ
の温度による媒体、被検体内部での音速等の各種の測定
条件に応じて被検体内の所望の深さ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。

その操作として従来は、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、その観
察波形から測定したい深さ、検出ゲート幅等を設定する
ほか、測定したい深さに焦点を合わせるために、さらに
所望の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−Ｌ下移動させる処理（Ｚ方向の位置
決め）を１−ｔっでいる。

しかし、このような焦点合わせには、超音波測定技術に
関する知識や被検体材料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
知識が必要であり、専門家である測定エンジニア以外、
この種の超音波測定装置を使用することは難しい。

このようなことから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、検出ゲート幅時
間等を制御装置に入力することで測定したい深さに焦点
が合うようにプローブの位置の演算がなされ、その結果
に試づいたプローブの高さ（Ｚ方向の座標）に焦点型の
プローブが移動するというような自動焦点合わせ機構を
備えた超音波測定装置もある。

［解決しようとする課題］ 前記の従来の自動焦点合わせ機構は、ゲート回路等によ
り設定したゲート範囲内の信号のピーク値を検出して焦
点合わせを行い、まず表面に焦点合わせをして被検体と
媒質との音速比等に基づいて所定の深さに焦点が合うよ
うな高さを演算し、その位置にプローブを位置決めする
ものである。

この方法は、実際の焦点位置に対して間接的な焦点合わ
せとなり、正確な焦点合わせができない欠点がある。

一方、焦点合わせ位置に試験対象があり、そこからエコ
ーが得られるような場合には、その位置にゲートをかけ
てこのエコーの受信波形を観測し、それが最大になるよ
うに設定することで焦点合わせが行われる。しかし、こ
の場合、エコー受信波形を観測しながらマニュアル操作
で行わなければならないので、焦点合わせに時間がかか
る上に、正確に焦点合わせを行うには熟練を要する。

この発明は、このような問題点を解決するものであって
、簡単にしかもより正確に焦点合わせができる超音波測
定装置の焦点合わせ装置を提供することを目的とする。

［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のこの発明の焦点合わせ
装置の特徴は、複数の表示器が直線状に配列され、この
直線状に配列された内側の表示器の１つが超音波探触子
の焦点が測定面に合ったときを示す合焦点の表示器に割
当てられ、この表示器の前後にある表示器が合焦点に対
して前後の位置を示す表示器に割当てられた複数の表示
器を有する表示部と、現在得たピーク値を１つ前に得た
同様なピーク値と比較してこれらの差を算出し、それが
合焦点許容範囲を示す第１の所定値以下のときに合焦点
を表示する表示器を点灯し、第１の所定値より大きく第
２の所定値以下の場合で差の符号が正のときに前後の位
置を示す表示器のいずれか一方の表示器を点灯し、差の
符号が負のときに前後の位置を示す表示器のいずれか他
方の表示器を点灯する表示器点灯手段と、超音波探触子
の焦点を測定面に対して前後方向に移動させる超音波探
触子移動手段とを備えるものである。

［作用］ このように、表示器を直線状に配列してその内側の表示
器、例えば、中央の表示器を合焦点表示用にし、その外
側にある表示器を合焦点前後の位置表示用にして、前後
のピークの差値を算出してピーク値の増加あるいは減少
状態を示す数値を得て、その差がある一定値以下になっ
たところで最大ピーク値にあるとして合焦点を示す表示
器を点灯し、それ以外では差の符号に応じて前後の表示
器を点灯するようにしているので、合焦点に一致する状
態か否かを表示器の表示状態により容易に確認すること
ができる。

その結果、焦点合わせに時間がかからず、正確にかつ素
人でも容易に焦点合わせをすることができる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図面を用いて詳細に
説明する。

第１図は、この発明の超音波映像検査装置の焦点合わせ
装置を適用した超音波映像検査装置の一実施例のブロッ
ク図であり、第２図は、その合焦点表示部の説明図であ
る。

第１図において、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１８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定走査より
それぞれの測定点でＡスコープ像を得て、これに基づい
てＢスコープ像の測定データやＣスコープ像の測定デー
タを生成し、Ｂスコープ像やＣスコープ像を表示する機
能を有している。そして、被検体１８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。

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、超音波探傷
器４は、パルサー・レシーノく等から構成され、画像処
理装置１０からの制御信号に応じて送信端子からプロー
ブ３に所定の測定周期でノくルス信号を送り、パルス信
号の発生に対応して得られるプローブ３からのエコー受
信信号を受信端子で受けてそれを増幅し、さらに検波し
てピーク検出回路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
を検出する。それをＡ／Ｄ変換回路６に出力する。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
から設定信号として受ける。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。そのための回路がここに内蔵されてい
る。

Ａ／Ｄ変換回路６は、画像処理装置１０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ビツト２５６段階でデジタル値に変換し、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
入力データ値にしてパス１３に送出する。

その結果、被検体１８をプローブ３でＸ方向に走査した
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
、それがＭＰＵ８に渡される。ＭＰＵ８は、これらピー
ク値のデータを各測定点対応に順次メモリ９に記憶して
いく。

バス１３には、ＭＰＵ８のほかに、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、デイスプレ
ィ１２、タイマ回路１４、インタフェース１７を介して
操作パネル１５等が接続されていて、操作パネル１５に
は、焦点合わせ機能キーや各種キーが設けられ、さらに
、第２図に示す９個のＬＥＤ　（発光ダイオード）から
なる合焦点表示部１６が設けられている。また、メモリ
９にはピーク差算出プログラム９ａと、焦点表示しＥＤ
駆動プログラム９ｂ１平而走査プログラム９ｃ１表示処
理プログラム等のプログラムが格納され、ピーク値等記
憶領域９ｄが設けられている。

なお、ＭＰＵ８は、焦点合わせ機能キーが入力されたと
きには、操作パネル１５上のキーあるいはダイヤルをマ
ニュアル操作することに応じて発生する信号を受けて、
この操作信号に応じてインターフェイス７を介してスキ
ャン制御装置２を制御する信号を発生してプローブ３を
２方向にマニュアル操作で順次移動する制御をする。

ピーク差算出プログラム９ａは、焦点合わせ機能キーが
入力されたときにＭＰＵ８により実行されてタイマ回路
１４を起動して、以後焦点合わせが終ｒするまでタイマ
割込みにより定期的に起動されて実行される。このプロ
グラムの実行によりＭＰＵ８は、ピーク値等記憶領域９
ｄに１つ前のピーク値Ｐｉ　と今回得られたピーク値Ｐ
２の２つのピーク値を記憶して、こららの差値Ｐ：Ｐ２
−Ｐｌを算出する。そして、その符号（±）と絶対値（
ＩＰＩ）とをピーク値等記憶領域９ｄに記憶して焦点表
示ＬＥＤ駆動プログラム９ｂを起動する。

焦点表示ＬＥＤ駆動プログラム９ｂが実行されると、Ｍ
ＰＵ８は、ピーク値等記憶領域９ｄに記憶されている前
記符号と絶対値（ＩＰＩ）とを読出し、次に示す基準に
より符号と絶対値とを判定して、第２図に示す合焦点表
示部１６の９個のしＥＤのいずれを魚釣するかを示す点
灯データを生成してバス１３を介して操作パネル１５に
送出する。その結果、この点灯データに従って９個のＬ
ＥＤであるＬｌ−Ｌｌのうち選択されたＬＥＤが点灯さ
れる。

ここでの点灯データは、次の判定に基づき対応するＬＥ
Ｄを点灯する信号を発生するものである。

まず、絶対値ＩＰ＋が合焦点許容値α以下かの判定が行
われ、許容値α以下のとき、このときには、Ｌ５が点灯
される。次に、絶対値ＩＰＩがβｌｌトドの判定が１テ
われ、絶対値ＩＰ＋がβｌ以下のときには、符号が正の
ときにＬｅが点灯され、符号が負のときにはＬ４が点灯
される。

以下、同様にして、次に絶対値ＩＰ＋がβ２以ドかの判
定が行われ、絶対値ＩＰ＋がβ２以下のときには、符号
が正のときにＬｌが点灯され、符りが負のときにはＬａ
が点灯される。次に絶対値ＩＰＩがβ３以下かの判定が
行われ、絶対値ＩＰ１がβ３以下のときには、符号が正
のときにＬａが点灯され、符号が負のときにはＬ２が点
灯される。そして、絶対値ＩＰＩがβ４以下かの判定が
行われ、絶対値ＩＰＩがβ４以下のときには、符号が正
のときにＬｃＩが点灯され、符号が負のときにはＬｌが
点灯される。

なお、以上の場合、各判定における判定基準値は、αく
βｌくβ２くβ３〈β４の関係にあって、α、βｌ、β
２．β３．β４の６値は、測定条件に応じてあらかじめ
設定される。

ここで、Ｌ５は、緑のＬ　Ｅ　Ｄが使用され、Ｌａ。

Ｌ４１　　Ｌｅ　＋　　Ｌｌは、黄色のＬＥＤが使用さ
れ、Ｌｉ　＋　Ｌ２　＋　　Ｌａ　ｔ　Ｌｑは、赤色の
ＬＥＤが使用されている。そして、合焦点位置に対して
」二（または手前）に焦点がある場合にＬ８〜Ｌ９のう
ちいずれかが点灯し、合焦点位置に対して下（または後
ろ）に焦点がある場合にＬ１〜Ｌ４のうちいずれかが点
灯する。また、焦点位置にあっているときにＬ５が点灯
する。

そこで、オペレータは、操作パネル１５上の焦点合わせ
機能キーを入力して操作パネル１５上のダイヤルにより
マニュアルで走査機構１を操作してプローブ３を２方向
に被検体１８に接近させていき、合焦点表示部１６のＬ
ＥＤの点灯状態を確認し、Ｌ６〜Ｌ９のうちいずれかが
点灯しているときにはプローブ３の焦点が合焦点位置よ
り上にあるのでＺ方向にプローブ３をドげて接近させ、
Ｌ１〜Ｌ４のうちいずれかが点灯しているときにはプロ
ーブ３の焦点が合焦点位置より下にあるので２方向にプ
ローブ３を上げて接近させる。このとき、Ｌ５に近い、
黄色のＬＥＤが点灯しているときには、プローブ３の」
二下移動のピッチを小さくする。そしてＮｌ２のＬＥＤ
が点灯したところで焦点合わせ終了の入力をする。これ
によりプローブ３は、そのときのＺ座標位置に固定され
る。

そこで、焦点合わせされた状態で通常の測定に入ること
ができる。このようにすることで容易に焦点合わせがで
きる。

以上説明してきがた、実施例では、ＬＥＩ）の色を変え
ているが、これは、すべて同じ色のＬＥＤでもよく、ま
た、他の色のＬＥＤを用いてもよい。

さらに、Ｌ５を中心としてＬＥＤを左右に棒グラフのよ
うに連続点灯で表示するようにして合焦点位置から離れ
た状態のときにＬ５から遠いＬＥＤまである幅で一度に
表示するようにしてもよい。

実施例では、合焦点を表示するＬＥＤを中央に配置して
いるが、これは、中央に限らず、直線状に配置されたＬ
ＥＤの内側の１つを割当てればよい。また、ＬＥＤは、
表示器一般であればよい。

［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
、表示器を直線状に配列してその内側の表示器を合焦点
表示用にし、その外側にある表示器を合焦点前後の位置
表示用にして、前後のピーりの差値を算出してピーク値
の増加あるいは減少状態を示す数値を得て、その差があ
る一定値以ドになったとこで最大ピーク値にあるとして
合焦点を示す表示器を点灯し、それ以外では差の符号に
応じて前後の表示器を点灯するようにしているので、合
焦点に一致する状態か否かを表示器の表示状態により容
易に確認することができる。

その結果、焦点合わせに時間がかからす、正確にかつ素
人でも容易に焦点合わせをすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の超音波映像検査装置の焦点合わせ
装置を適用した超音波映像検査装置の一実施例のブロッ
ク図、第２図は、その合焦点表示部の説明図である。 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・・・エコー幅
検出回路、６・・・時間計測回路、７・・・インタフェ
ース、８・・・マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、９・・
・メモリ、 ９ａ・・・ピーク差算出プログラム、 ９ｂ・・・焦点衣ｔｌ＜Ｉ、　Ｅ　Ｄ駆動プログラム、
９ｃ・・・平面走査プログラム、９ｄ・・・ピーク値等
記憶領域、１０・・・画像処理装置、 １１・・・画像メモリ、１２・・・デイスプレィ、１３
・・・パス、１４・・・タイマ回路、１５・・・操作パ
ネル、１６・・・合焦点表示部、１７・・・インタフェ
ース、１８・・・被検体、２０・・・超音波測定装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）焦点型の超音波探触子の焦点を被検体内部の測定
   面に合わせ、前記被検体からエコー受信信号を受けてそ
   のピーク値を検出して測定データを採取し、得られたこ
   の測定データに基づいて測定画像を映像表示する超音波
   映像探査装置において、複数の表示器が直線状に配列さ
   れ、この直線状に配列された内側の表示器の１つが前記
   超音波探触子の焦点が前記測定面に合ったときを示す合
   焦点の表示器に割当てられ、この表示器の前後にある表
   示器が前記合焦点に対して前後の位置を示す表示器に割
   当てられた前記複数の表示器を有する表示部と、現在得
   た前記ピーク値を１つ前に得た同様なピーク値と比較し
   てこれらの差を算出し、それが合焦点許容範囲を示す第
   １の所定値以下のときに前記合焦点を表示する表示器を
   点灯し、第１の所定値より大きく第２の所定値以下の場
   合で前記差の符号が正のときに前記前後の位置を示す表
   示器のいずれか一方の表示器を点灯し、前記差の符号が
   負のときに前記前後の位置を示す表示器のいずれか他方
   の表示器を点灯する表示器点灯手段と、前記超音波探触
   子の焦点を前記測定面に対して前後方向に移動させる前
   記超音波探触子移動手段とを備えることを特徴とする超
   音波映像探査装置の焦点合わせ装置。