JPH0572980B2 - - Google Patents

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JPH0572980B2
JPH0572980B2 JP5748186A JP5748186A JPH0572980B2 JP H0572980 B2 JPH0572980 B2 JP H0572980B2 JP 5748186 A JP5748186 A JP 5748186A JP 5748186 A JP5748186 A JP 5748186A JP H0572980 B2 JPH0572980 B2 JP H0572980B2
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JP
Japan
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line
image
phase history
scanning
synthetic aperture
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP5748186A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62212563A (en
Inventor
Fumihide Sato
Kenji Kusano
Sadahiko Ozaki
Hiroaki Sumya
Toshimasa Tomota
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP5748186A priority Critical patent/JPS62212563A/en
Priority to DE19863644363 priority patent/DE3644363A1/en
Priority to US06/946,481 priority patent/US4841489A/en
Publication of JPS62212563A publication Critical patent/JPS62212563A/en
Publication of JPH0572980B2 publication Critical patent/JPH0572980B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

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

〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば金属材中の欠陥を検出し、
その欠陥像を高解像度、実時間で表示することの
できる超音波非破壊検査装置等における物体映像
化装置、もしくは電磁波を用いて地表面の状況を
上空の遠方より映像化することのできる合成開口
レーダによる物体映像化装置に関するものであ
る。 〔従来の技術〕 従来の超音波非破壊検査等で用いられている手
法は超音波ビームを絞つて映像化対象物体の一点
の空間情報をその反射信号の送信から受信までの
伝播時間より測定し、超音波送受信子を電子的も
しくは機械的に順次走査し、映像化対象物体像を
点情報の集まりとして映像化、表示してゆくとい
うものであつた。 この方式による装置は、装置自信は簡易なもの
であるが、走査方向の分解能すなわち方位解能が
超音波ビームの絞り込み度合に依存しており、す
なわち、超音波ビームの拡がりそのものが方位分
解能を与えるものであり、超音波ビームの拡がり
は物体までの距離に比例することから、方位分解
能は物体までの距離に比例して劣化してゆくとい
う欠点があつた。このため、特に近年の原子力、
火力等プラント配管溶接部等構造材の健全性、余
寿命を破壊力学手法によつて評価するための材料
中の欠陥の形状の定量化の要求には必ずしも充分
対応し得るものではないというのが現状である。 合成開口法を用いた超音波非破壊検査は上記パ
ルスエコー法の欠点を除去しようとするもので、
方位分解能の向上とあわせて映像化対象物体まで
の距離によらず一定の方位分解能が得られるとい
う特徴を有するものである。このことを第10図
及び第11図を用いて説明する。第10図におい
て、1は開口dを有し超音波を送受波できる超音
波送受信子、2超音波送受信子1から送波された
ビーム拡がり角θωを有する超音波ビーム、3は
映像化対象物体で、ここでは点物体としている。
4は超音波送受信子1と映像化対象物体3の間に
介在する伝播媒質、5は超音波送受信子1の走査
線(面)である。超音波送受信子1からの送波超
音波の中心周波数をf、伝播媒質4中の音速をc
とし、また、超音波ビーム2が映像化対象物体3
を見込むことのできる超音波送受信子1の走査範
囲の長さをLとしている。超音波送受信子1の走
査方向をx軸とし、x軸に直交する深さ方向をz
軸にとると映像化対象物体3はx−z平面におい
て(Xo、Zo)に位置し、超音波送受信子は走査
線5上を超音波を送信しつつ走査し、その位置を
(x、o)としている。第11図は第10図にお
ける各々の走査点(送信点)における映像化対象
物体物体3からの反射による超音波送受信子1の
受信信号を送信からの時間に対して図示したもの
である。ここで、走査点(x、o)にとける超音
波送受信子1の超音波受信信号の送信から受信ま
での時間をt(x)すなわち位相遅れは t(x)=2/c√(x−Xo)2+Zo2 ……(1) で与えられる。この(1)式で与えられる位相履歴は
第11図中二点鎖線で示すように双曲線となる。
長さLの範囲内において受信された受信信号をコ
ヒーレント(同相)加算することによつて第11
図中の双曲線上に時空間的に分散されている物体
反射による信号強度を映像化対象物体3たる対応
物点上に圧縮できるというものである。このこと
は第10図における走査線5上の各走査点が超音
波ビーム2の拡がり角θωから決まる長さLの開
口を有する超音波送受信子の開口を順次占有形成
してゆく。すなわち、開口Lの超音波送受信子で
映像化対象物体3を照射したのと物理的に等価で
ある。この長さLを合成開口長といい、このよう
にして映像化対物体3の像を形成する方法を合成
開口法という。 この時、方位分解能δxは超音波波長λとして δx=λ/LZo ……(2) となるが、Lは超音波ビームの広がりλ/dと、映 像化対象物体3までの距離ZOで与えられ L=λ/dZo ……(3) であるので、(3)式で決まるLを(2)式に代入して、
結局方位分解能は δx=d ……(4) となる。上記合成開口法による方位分解能は(4)式
から判るように映像化対象物体3までの距離Zo
に依存しないで、超音波送受信子1の開口d程度
で一定となるというものである。 合成開口法による物体映像化方法を例えば第1
0図におけるx−z平面を対象に実施しようとす
る場合について第12図を用いて説明する。第1
2図において合成開口長Lの範囲の全て走査点で
の受信信号群を用いて再生される領域はその合成
開口長Lの中心線の画像化対象線分l上の各点で
あり、この画像化対象線分l上の画像化対象点lK
を再生するのに必要な受信信号群は図中の二点鎖
線で示した双曲線上の受信信号の値である。この
時の合成開口長Lはx−z平面で画像化しようと
するz方向の最も距離の大きい位置に対応して定
義されたものである。また、位相履歴の双曲線が
定義される範囲は超音波送受信子の超音波ビーム
の広がりで決まり、図中点線で示している。すな
わち、走査方向に対して合成開口長Lの長さの領
域を画像化するためには、合成開口長の2倍の
2Lの走査範囲の全ての走査点の受信信号群が必
要となるわけである。図中、x軸方向に幅Lの画
像化領域AR1を画像化するのに必要な受信信号
群は2Lの長さの走査範囲SC1の全受信信号群が、
同じく幅Lの画像化領域AR2を画像化するのに
必要な受信信号群は2Lの長さの走査範囲SC2の全
受信信号群が必要となつてゆくことになる。 この方式によつて広範囲の画像化対象領域を画
像化しようとする場合、画像再生のための双曲線
で示される位相履歴線はz軸方向(走査方向と直
交方向)に対して異なる値を有する画像化対象点
に対してそれらの関数の形が異なるために、各走
査点での受信信号列にいつたんA/D変換し、メ
モリ内に格納し、走査点毎の受信信号列を全て一
方向が走査点に対応し、一方向が時間つまりZ軸
方向の距離に対応する2次元の構成から成る2次
元メモリに取り込み、画像化対象点に対応した位
相履歴線から決まるそれぞれの各走査点での受信
信号列の中の信号値を順次拾い出し加算してゆく
必要がある。この処理操作を全ての画像化対象点
に対してくり返し実行してゆくことになる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の超音波もしくは電磁波による物体画像化
装置は以上のように構成されているので、画像化
領域が順次更新され、広範囲の領域を画像化して
ゆかねばならない配管部等の非破壊検査などの場
合、走査点の受信信号列の格納と、画像再生のた
めの処理には相当の工夫が払われなければ、膨大
な受信信号群格納用の大容量のメモリと極めて長
い画像再生処理時間を要してしまうなどの問題点
があつた。 この発明は上記のような問題点を解決するため
になされたもので、合成開口法による超音波もし
くは電磁波による物体映像化装置において、メモ
リの容量の節約化と併せて画像再生処理時間の高
速化(実時間化)をなし得る超音波もしくは電磁
波による物体映像化装置を得ることを目的とす
る。 〔問題点を解決しようとするための手段〕 この発明に係る超音波もしくは電磁波による物
体映像装置は、超音波もしくは電磁波ビームの対
象物体への送信から受信までの受信信号の位相遅
れから一義的に決まる走査方向に沿つた位相履歴
線を用いて対象物体像を得る合成開口法に基ずく
物体映像化装置において、A/D変換手段により
受信信号をある定められたサンプリング時間で離
散化して得た離散デジタル値を1走査点における
1ライン分だけA/Dメモリ手段に格納し、A/
Dメモリ手段に格納されたデジタル値列を順次に
格納してゆく波形メモリ手段に格納されているデ
ジタル値群を、ラツチゲート手段により一走査ラ
イン相当分順次ラインシフトし、あらかじめ計算
された位相履歴線による波形メモリ手段内の対応
のアドレス情報を格納した位相履歴線テーブル手
段から得られるアドレス情報に従つて1位相履歴
線に対応する波形メモリ手段内のデジタル値を加
算手段による同時に読出して加算し、この加算手
段より得られる1画素のデータを順次格納してゆ
き、合成開口範囲内の中心線に対応した線画像の
データを画像メモリ手段に格納し、画像メモリ内
の線画像のデータをデイジタル/アナログ変換し
ながら遂次スクロールしながら表示するようにし
たものである。 〔作用〕 この発明による超音波もしくは電磁波による映
像物体化装置は、超音波もしくは電磁波をビーム
にして対象物体に照射し、対象物体からのエコー
信号を受信してA/D変換手段によりアナログ/
デジタル変換(以下、A/D変換という)し、
A/D変換したデジタル信号を1走査点毎におけ
る1ライン分ずつ波形メモリ手段に順次に格納
し、この1走査点毎のデータの格納の際にラツチ
ゲート手段により波形メモリ手段に既に格納され
ていたデータを1ライン相当分全体的にシフトさ
せ、位相履歴線テーブル手段から得られるアドレ
ス情報に従つて1位相履歴線に対する波形メモリ
手段内のデジタル値を加算手段により同時に読出
し加算して1画素のデータを得ることを順次に繰
返して合成開口範囲内の中心線に対応した線画像
のデータを得、各合成開口範囲毎に得られる線画
像のデータを順次にスクロールしながら表示して
対象物体を映像化する。 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。 まず、この発明を理解し易くするためにこの発
明の実施例の原理的なことについて説明する。1
合成開口範囲内の中心線の画像化対象線分lを画
像化するために画像化対象線分lの線像を構成す
る各画像のデータを出すための各画素に対応する
位相履歴線は互いに異なつているものである。し
かし、1合成開口範囲におけるこれらの位相履歴
線の関数形は、他の1合成開口範囲における位相
履歴線の関数形に各々対応して同じものである。 すなわち、走査点の直下方向(例えば第10図
z方向)の各画像化対象線分を画像再生するため
の各合成開口範囲内の各受信信号群に対する各位
相履歴線は、その画像再生しようとする各画像化
対象線分に対応した各合成開口範囲内の各受信信
号群に対してはたとえ合成開口範囲が異なつた位
置にあるとしても共通に用いられ得るという点に
着目しこの共通の位相履歴線が画像データ処理用
利用されるものである。ここでの合成開口範囲と
画像再生しようとする、走査点より最も距離が離
れた位置に対応したものとして定義している。こ
のことを第9図を用いて説明する。 第9図において、合成開口範囲SA1の中心線で
ある画像化対象線分l1を画像再生する場合は、合
成開口範囲SA1の受信信号群に対して図中に示し
た位相履歴線テーブルPTの位相履歴線PLのアド
レス情報を用いて画像化対象線分l1上の画像化対
象点を順次再生してゆくことができる。 例えば、位相履歴線テーブル部PTには画像化
対象線分lの各店を頂点とした双曲線状の位相履
歴線PLに関するアドレス情報が格納されている。
合成開口範囲SA1に対する画像化対象線分l1と
し、この画像化対象線分l1上の1つの画像化対象
点をl1Kとする。このl1Kに対応する画像化対象線
分l上の画像化対象点をlKとし、この点lKに対す
る位相履歴線をPLKとすると、位相履歴線PLK
関するアドレス情報が位相履歴線テーブル部PT
から取出され、合成開口範囲SA1内の受信信号群
の内でそのアドレス情報すなわち位相履歴線PLK
上の受信信号が後述の波形メモリ部から取出され
て加算され、画像化対象点l1Kに対応する1画素
のデータが生成される。このようなことを、画像
化対象線分l1の全ての画像化対象点について行な
われれば画像化対象線分l1を画像化するための線
画像用の1ライン分のデータが得られる。 次に、合成開口範囲SA1とは1走査PSだけずれ
た合成開口範囲SA2に対する画像化対象線分l2を
画像化する場合、合成開口範囲SA1と合成開口範
囲SA2に共通な共通範囲CAの受信信号群は画像
化対象線分l2の線像用のデータを演算するときに
も共通に用いられる。従つて、この範囲CAに対
する受信信号群は画像化対象線分l1の線像用のデ
ータを演算した後にも残しておく。このような受
信信号群に走査点SCP2で走査して得た受信信号
列を加え、合成開口範囲SA1の時と同じように合
成開口範囲SA2に対する受信信号群を演算処理し
て画像化対象線分l2に対する線画像用のデータを
得ることができる。ここで、画像対象化線分l2上
の画像化対象点l2Kが画像化対象線分l上のlK
に対応していれば点l1Kと同じ位相履歴線PLK
関するアドレス情報を共通に用いることができ
る。このように、位相履歴線テーブル部PLに格
納されている位相履歴線PLに関するアドレス情
報を各合成開口範囲の各受信信号群に対して各線
画像用のデータを得るために共通に用いることが
できる。上述した処理操作を順次くり返してゆけ
ば線画像の集まりとして二次元画像が遂次再生さ
れてゆくことになる。この時、例えば合成開口範
囲SA1と合成開口範囲SA2の受信信号群におい
て、第9図に示した合成開口範囲SA1の左端の走
査点SCP1と合成開口範囲SA2の右端の走査点
SCP2の受信信号列が異なるのみで共通範囲CAの
受信信号列は全く同じものであることに着目す
る。すなわち、1合成開口範囲のみの受信信号群
を格納するだけの2次元の格納用メモリ(以下波
形メモリ部という)を有し、超音波送受信子を遂
次走査して、超音波を送受波し、受信信号をA/
D変換したのち波形メモリ部に格納する際、波形
メモリ部内の受信信号群を全て1走査分のみライ
ンシフトし、現に格納しようとする走査点の直前
の走査点に対応した受信信号列がラインシフト前
に格納されていた列に、ラインシフト後にこの受
信信号列を格納する。次いで、位相履歴線テーブ
ル部PTを用いて線画像のデータを再生し、出力
表示し、次の走査点へ移行するという処理操作を
順次くり返してゆけばよいことがわかる。なお、
上記受信信号群を処理する場合に、1合成開口範
囲に対応する受信信号群を波形メモリ部に格納す
るように説明したが、波形メモリ部はそれ以上の
容量をもつものであつてもよい。 第1図は、この発明の一実施例による超音波も
しくは電磁波による物体映像化装置のブロツク構
成図である。同図において、1は開口dを有し拡
がり角θωの超音波ビームを送信してエコーを受
信する超音波送受信子、6は被検材であり、超音
波送受信子1によつて被検材6の内部の画像化を
行ない、内部欠陥を映像化しようとするものであ
る。11は超音波送受信子1にスパイク状のパル
ス電圧を印加し超音波送受信子1より超音波信号
を被検材6中へ送波せしめるためのパルス発生
部、12は超音波送受信子1より得られた受信信
号を増幅するための受信増幅部、13は受信増幅
部12で所定のレベルに増幅された受信信号を
A/D変換してデジタル値を得、連続信号(アナ
ログ信号)をある定められたサンプリング時間で
離散化するためのA/D変換部である。14はパ
ルス発生部11より超音波送受信子1へパルス電
圧を印加するタイミング信号を発生し、かつ、
A/D変換部13が受信信号をA/D変換をする
開始タイミングを各々制御する送受タイミング制
御部である。15は測定系を包括的に制御する例
えばマイクロコンピユータなどから測定系制御部
であり、送受タイミング制御部14に上記タイミ
ング信号を発生するための制御信号を提供し、か
つ、超音波送受信子1を被検材6の表面を走査せ
しめるべく制御信号を発生し、さらに、超音波送
受信子1の超音波送受信時の位置情報を超音波送
受信子1の後述する走査駆動部16のエンコーダ
等(図示せず)を介して取込むタイミングを各々
制御する。16は測定系制御部15よりの上記走
査制御信号により超音波送受信子1を走査せしめ
るための走査駆動部、17はA/D変換部13に
よつて得られた離散デジタル値を各走査点での1
測定毎に順次格納し後述する位相履歴線テーブル
部18を参照しながら順次画像再生処理する、波
形メモリなどから成る画像再生処理部である。1
8は前記、合成開口範囲内の受信信号群から画像
化対象線上の各々点を画像再生するため用いる位
相履歴線テーブル部であり、後述するように、画
像再生処理部17で画像化対象線上の各々の線を
画像再生するのに必要な各位相履歴線に従つて、
各走査線に対応した受信信号列の中の対応値を読
出するためのアドレス情報が書き込まれたアドレ
ステーブルでもあり、上記、画像再生処理部17
に上記アドレス情報を提供している。19は画像
表示部であり、画像再生処理部17で得られた1
ライン分の再生画像値をデジタルアナログ変換し
て、遂次、ラインシフトしながら表示することに
よつて連続的に画像領域を更新してゆく形で平面
画像を表示する。 第2図上記画像再生処理部17の詳細にブロツ
ク構成図である。同図において、21は上記A/
D変換部13で得られる離散デジタル値列を順次
格納するA/Dメモリ部であり、A/D変換部1
3と連携されて(図示せず)1走査点における1
ラインデータ列(すなわちあるサンプリングイ周
期で離散化されたデジタル値)が一時格納され
る。22はA/Dメモリ部21から転送されてく
る1ラインデータ列を順に格納する波形メモリ部
で、図中に示す行中の1行が1個のラインメモリ
を示しており、これが行の数分(M個)のライン
メモリで構成されており、各々のラインメモリの
アドレスとチツプセレクト信号は後述するアドレ
ス切換部26より各々独立に供給され、リード/
ライト信号(以下、R/W信号という)は各ライ
ンメモリに共通に各々後述する画像再生制御部2
7より供給されている。すなわち、波形メモリ部
22は行ラインメモリ全てが同時に各々独立のア
ドレスでアクセスされることになる。23は波形
メモリ部22のラインシフトと同時にA/Dメモ
リ部21のデータ列を上記波形メモリ部22の図
中最上部の行のラインメモリに格納する際に動作
するラツチ・ゲート部で図中波形メモリ部22の
i行番目のデータがラツチされゲートを介して波
形メモリ部22のi+1番目のメモリに入力され
るように接続されている。すなわち、ラツチゲー
ト部23は波形メモリ22の各行の1つのj列の
データをラツチし、1行分だけ下方にずらして波
形メモリ22の同じj列内の各行に格納するよう
に構成され、かつ、A/Dメモリ部21から受取
つたj列のデータをラツチし波形メモリ部22の
最上部の行のj列に格納するように構成されてい
る。24は上記波形メモリ22により得られるデ
ータ群を同時に並列加算する加算部、25は上記
加算された一画素データを順次Kアドレスで示さ
れるアドレスに格納してゆき1ライン分の画像デ
ータを格納して形成する画像メモリ部である。2
6はアドレス切換部であり、位相履歴線テーブル
部18より各々独立に供給されるラインメモリの
チツプセレクト信号とアドレス情報Jと後述する
画像再生制御部27より供給されるラインメモリ
のチツプセレクト信号を含むメモリシフトアドレ
スバスを介したメモリアドレス信号SSとを切換信
号SAにより選択して波形メモリ部22の各々ラ
インメモリに独立にアドレスとチツプセレクト信
号を供給している。27は以上の画像画生処理系
を包括的に制御する画像再生制御部であり、位相
履歴線テーブル部18にあらかじめ計算して格納
されているアドレス情報、すなわち、波形メモリ
部22内のラインメモリの行のチツプセレクト信
号と列アドレスデータJを各々格納した波形メモ
リ部22と同様な構成メモリ群を同時読出しコン
トロールするTアドレスと、波形メモリ部22の
ラインシフト及び波形メモリ部22へのデータ列
の入力時に指定するメモリシフトアドレスと、ア
ドレス切換部26のアドレス切換信号SAと、波
形メモリ22の読出、書込みを制御するR/W信
号と、上記ラインシフト時に動作するラツチ・ゲ
ート部23のラツチ信号SR及びゲート信号SGと、
画像メモリ部25へ1画素のデータを書き込む際、
その位置を指定するKアドレスとR/W信号を
各々制御する。上記位相履歴線テーブル部18へ
のTアドレスと画像メモリ部25へのアドレスK
は同様のものであり、いずれも1から画像メモリ
部25のアドレス分だけ毎回順次固定アドレツシ
ングされる。 ここで第2図に示した波形メモリ部22と位相
履歴線テーブル18について以下被検材6が円配
管形状の場合について、その構成を第3図を用い
て説明する。同図において、配管中心Oから配管
外壁TO迄の配管半径をRO、配管中心Oから配管
内径TI迄の配管内半径をRiとし、第1図に示し
た超音波送受信号1は配管外壁TO面上を周方向
へ走査されているものとする。走査されている超
音波送受信子1の開口をd、配管材中の音速を
C、送波されている超音波の中心周波数をf、配
管内壁TI面上の1点を超音波ビームが見込み得
る配管外壁TO上の合成開口長をL、この合成開
口長Lを見込む配管中心Oでの角度をα、超音波
送受信号の超音波ビームの拡がり角をθωとする
と、超音波波長λは λ=C/f ……(5) となり、超音波ビームの拡がり角θωは θ〓=λ/d ……(6) となる。合成開口長Lは角度αを用いて L=Ro・α ……(7) となり、この時αは
[Industrial Application Field] This invention detects defects in metal materials, for example,
An object imaging device in an ultrasonic non-destructive inspection device that can display the defect image in high resolution and in real time, or a synthetic aperture that can visualize the condition of the ground surface from a distance in the sky using electromagnetic waves. This invention relates to an object imaging device using radar. [Prior art] The method used in conventional ultrasonic non-destructive testing is to focus the ultrasonic beam and measure the spatial information of a single point on the object to be imaged based on the propagation time from the transmission to reception of the reflected signal. , an ultrasonic transmitter/receiver is sequentially scanned electronically or mechanically, and the object image to be visualized is visualized and displayed as a collection of point information. Although the device itself is simple in this method, the resolution in the scanning direction, that is, the azimuth resolution, depends on the degree of narrowing of the ultrasound beam; in other words, the spread of the ultrasound beam itself gives the azimuth resolution. Since the spread of the ultrasonic beam is proportional to the distance to the object, the lateral resolution deteriorates in proportion to the distance to the object. For this reason, especially in recent years, nuclear power
It is not always possible to fully meet the demands for quantifying the shape of defects in materials in order to evaluate the soundness and remaining life of structural materials such as welded joints of piping in plants such as thermal power plants using fracture mechanics methods. This is the current situation. Ultrasonic non-destructive testing using the synthetic aperture method attempts to eliminate the drawbacks of the pulse echo method mentioned above.
In addition to improving the azimuth resolution, this method has the feature that a constant azimuth resolution can be obtained regardless of the distance to the object to be visualized. This will be explained using FIGS. 10 and 11. In Fig. 10, 1 is an ultrasonic transmitter/receiver that has an aperture d and can transmit and receive ultrasound, 2 is an ultrasonic beam transmitted from the ultrasonic transmitter/receiver 1 and has a beam divergence angle θω, and 3 is an object to be visualized. Here, it is assumed to be a point object.
4 is a propagation medium interposed between the ultrasound transceiver 1 and the object to be imaged 3; 5 is a scanning line (plane) of the ultrasound transceiver 1; The center frequency of the transmitted ultrasonic wave from the ultrasonic transmitter/receiver 1 is f, and the sound speed in the propagation medium 4 is c.
In addition, the ultrasonic beam 2 is directed to the object 3 to be imaged.
Let L be the length of the scanning range of the ultrasonic transmitter/receiver 1 that can be expected. The scanning direction of the ultrasonic transceiver 1 is defined as the x-axis, and the depth direction perpendicular to the x-axis is defined as z.
When viewed from the axis, the object to be visualized 3 is located at (Xo, Zo) in the ). FIG. 11 shows the received signals of the ultrasonic transmitter/receiver 1 due to reflections from the imaging target object 3 at each scanning point (transmission point) in FIG. 10 with respect to time from transmission. Here, the time from transmission to reception of the ultrasonic reception signal of the ultrasonic transmitter/receiver 1 at the scanning point (x, o) is t(x), that is, the phase delay is t(x)=2/c√ (x- Xo) 2 + Zo 2 ……(1) is given. The phase history given by this equation (1) becomes a hyperbola as shown by the chain double-dashed line in FIG.
By coherently (in-phase) adding received signals received within a range of length L,
The signal intensity due to object reflection, which is spatiotemporally dispersed on the hyperbola in the figure, can be compressed onto the corresponding object point, which is the object 3 to be visualized. This means that each scanning point on the scanning line 5 in FIG. 10 sequentially occupies an aperture of an ultrasonic transceiver having an aperture of length L determined by the spread angle θω of the ultrasonic beam 2. In other words, this is physically equivalent to irradiating the imaging target object 3 with an ultrasonic transmitter/receiver having an aperture L. This length L is called a synthetic aperture length, and the method of forming an image of the imaging object 3 in this way is called a synthetic aperture method. At this time, the azimuth resolution δx is given by the ultrasound wavelength λ: δx = λ/LZo (2), where L is given by the spread of the ultrasound beam λ/d and the distance ZO to the imaging object 3. L=λ/dZo...(3), so substituting L determined by equation (3) into equation (2),
In the end, the azimuth resolution becomes δx=d...(4). As can be seen from equation (4), the azimuth resolution by the above synthetic aperture method is the distance Zo to the imaging target object 3.
It is constant at approximately the aperture d of the ultrasonic transmitter/receiver 1, without depending on . For example, the object imaging method using the synthetic aperture method is
A case in which the xz plane in FIG. 0 is to be implemented will be described using FIG. 12. 1st
In Fig. 2, the area reconstructed using the received signal group at all scanning points within the range of the synthetic aperture length L is each point on the imaging target line segment l of the center line of the synthetic aperture length L, and this image Point to be imaged on line segment to be imaged l K
The received signal group necessary for reproducing is the value of the received signal on the hyperbola indicated by the two-dot chain line in the figure. The synthetic aperture length L at this time is defined corresponding to the position with the greatest distance in the z direction to be imaged on the xz plane. Further, the range in which the hyperbola of the phase history is defined is determined by the spread of the ultrasound beam of the ultrasound transmitter/receiver, and is indicated by a dotted line in the figure. That is, in order to image an area with the length of the synthetic aperture length L in the scanning direction, it is necessary to
This means that the received signal groups of all scanning points in the 2L scanning range are required. In the figure, the received signal group necessary to image the imaging area AR1 with a width L in the x-axis direction is the entire received signal group in the scanning range SC1 with a length of 2L.
Similarly, the received signal group required to image the imaging area AR2 having the width L becomes the entire received signal group of the scanning range SC2 having a length of 2L. When attempting to image a wide range of imaging target areas using this method, the phase history line indicated by a hyperbola for image reproduction is an image having different values in the z-axis direction (direction orthogonal to the scanning direction). Since the shapes of these functions differ for the points to be converted, the received signal string at each scanning point is A/D converted and stored in memory, and the received signal string for each scanning point is all unidirectional. corresponds to a scanning point, and one direction corresponds to time, that is, distance in the Z-axis direction. It is necessary to sequentially pick out and add up the signal values in the received signal sequence. This processing operation will be repeatedly executed for all the imaging target points. [Problems to be solved by the invention] Since the conventional object imaging device using ultrasonic waves or electromagnetic waves is configured as described above, the imaging area must be updated sequentially and a wide range of areas must be imaged. In the case of non-destructive inspection of piping, etc., unless considerable effort is made to store the received signal sequences of scanning points and process for image reproduction, large-capacity memory to store the huge number of received signal groups will be required. There were problems such as an extremely long image reproduction processing time. This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to save memory capacity and speed up image reproduction processing time in an object imaging device using ultrasonic waves or electromagnetic waves using the synthetic aperture method. The purpose of this invention is to obtain an object imaging device using ultrasonic waves or electromagnetic waves that can perform real-time imaging. [Means for Solving the Problems] The object imaging device using ultrasonic waves or electromagnetic waves according to the present invention uniquely solves the problem from the phase delay of the received signal from the time when the ultrasonic wave or electromagnetic wave beam is transmitted to the target object to when it is received. In an object imaging device based on the synthetic aperture method that obtains a target object image using a phase history line along a determined scanning direction, the received signal is discretized at a certain sampling time using A/D conversion means. Discrete digital values are stored in the A/D memory means for one line at one scanning point,
The digital value group stored in the waveform memory means, which sequentially stores the digital value string stored in the D memory means, is sequentially line-shifted by the equivalent of one scanning line by the latch gate means, and the phase history line calculated in advance is simultaneously reading and adding digital values in the waveform memory means corresponding to one phase history line by an adding means according to address information obtained from a phase history line table means storing corresponding address information in the waveform memory means; The data of one pixel obtained from this addition means is stored sequentially, the line image data corresponding to the center line within the synthetic aperture range is stored in the image memory means, and the line image data in the image memory is digitally/ The image is displayed while being scrolled sequentially while being converted to analog. [Operation] The image object generation device using ultrasonic waves or electromagnetic waves according to the present invention irradiates a target object with ultrasonic waves or electromagnetic waves as a beam, receives an echo signal from the target object, and converts it into analog/digital data using an A/D conversion means.
Digital conversion (hereinafter referred to as A/D conversion),
The A/D converted digital signal is sequentially stored in the waveform memory means for one line at each scanning point, and when the data for each scanning point is stored, the data already stored in the waveform memory means is removed by the latch gate means. The entire data is shifted by an amount equivalent to one line, and the digital values in the waveform memory means for one phase history line are simultaneously read and added by the adding means according to the address information obtained from the phase history line table means, and one pixel data is obtained. This process is repeated sequentially to obtain line image data corresponding to the center line within the synthetic aperture range, and the line image data obtained for each synthetic aperture range is sequentially scrolled and displayed to image the target object. become [Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. First, in order to make the invention easier to understand, the basic principles of the embodiments of the invention will be explained. 1
In order to image the line segment l to be imaged of the center line within the synthetic aperture range, the phase history lines corresponding to each pixel for outputting the data of each image constituting the line image of the line segment l to be imaged are mutually They are different. However, the functional forms of these phase history lines in one synthetic aperture range are the same as the functional forms of the phase history lines in another synthetic aperture range, respectively. That is, each phase history line for each received signal group within each synthetic aperture range for image reproduction of each imaging target line segment in the direction directly below the scanning point (for example, the z direction in FIG. 10) is The common phase is The history line is what is used for image data processing. The synthetic aperture range here is defined as the one corresponding to the position farthest from the scanning point where the image is to be reproduced. This will be explained using FIG. 9. In FIG. 9, when reproducing the image of the line segment l1 to be imaged, which is the center line of the synthetic aperture range SA1, the phase of the phase history line table PT shown in the figure is required for the received signal group of the synthetic aperture range SA1. Using the address information of the history line PL, it is possible to sequentially reproduce the imaging target points on the imaging target line segment l1. For example, the phase history line table section PT stores address information regarding a hyperbolic phase history line PL with each store of the line segment l to be imaged as its apex.
A line segment l1 to be imaged for the synthetic aperture range SA1 is assumed, and one point to be imaged on this line segment l1 to be imaged is l1K . If the imaging target point on the imaging target line segment l corresponding to this l1 K is l K , and the phase history line for this point l K is PL K , the address information regarding the phase history line PL K is stored in the phase history line table. Department PT
The address information of the received signal group within the synthetic aperture range SA1, that is, the phase history line PL K
The above received signals are taken out from the waveform memory section, which will be described later, and added to generate one pixel data corresponding to the imaging target point l1K . If such a process is performed for all the imaging target points of the imaging target line segment l1, one line worth of data for a line image for imaging the imaging target line segment l1 can be obtained. Next, when imaging the line segment l2 to be imaged for the synthetic aperture range SA2 that is shifted by one scan P S from the synthetic aperture range SA1, the common range CA that is common to the synthetic aperture range SA1 and the synthetic aperture range SA2 is received. The signal group is also commonly used when calculating data for the line image of the line segment l2 to be imaged. Therefore, the received signal group for this range CA is left even after calculating the line image data of the line segment l1 to be imaged. The received signal sequence obtained by scanning at the scanning point SCP2 is added to such a received signal group, and the received signal group for the synthetic aperture range SA2 is processed in the same way as for the synthetic aperture range SA1 to obtain the line segment to be imaged. Line image data for l2 can be obtained. Here, if the imaging target point l2 K on the imaging target line segment l2 corresponds to the l K point on the imaging target line segment l, the address information regarding the same phase history line PL K as point l1 K is shared. It can be used for. In this way, the address information regarding the phase history line PL stored in the phase history line table section PL can be used in common to obtain data for each line image for each received signal group in each synthetic aperture range. . By sequentially repeating the processing operations described above, a two-dimensional image will be successively reproduced as a collection of line images. At this time, for example, in the received signal group of the synthetic aperture range SA1 and the synthetic aperture range SA2, the leftmost scanning point SCP1 of the synthetic aperture range SA1 and the rightmost scanning point of the synthetic aperture range SA2 shown in FIG.
Note that the received signal sequences of the common range CA are exactly the same, only the received signal sequence of SCP2 is different. That is, it has a two-dimensional storage memory (hereinafter referred to as a waveform memory section) that stores only a group of received signals for one synthetic aperture range, and sequentially scans the ultrasonic transceiver to transmit and receive ultrasonic waves. , the received signal is A/
When storing in the waveform memory unit after D conversion, all received signal groups in the waveform memory unit are line shifted by one scan, and the received signal sequence corresponding to the scan point immediately before the scan point to be stored is line shifted. This received signal sequence is stored in the previously stored column after line shifting. Next, it is understood that the processing operations of reproducing the line image data using the phase history line table section PT, outputting and displaying it, and moving to the next scanning point can be repeated in sequence. In addition,
When processing the received signal group, it has been described that the received signal group corresponding to one synthetic aperture range is stored in the waveform memory section, but the waveform memory section may have a larger capacity. FIG. 1 is a block diagram of an object imaging apparatus using ultrasonic waves or electromagnetic waves according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an ultrasonic transmitter/receiver that has an aperture d and transmits an ultrasonic beam with a divergence angle θω and receives an echo, and 6 is a material to be inspected. The purpose is to image the inside of the 6 and visualize internal defects. 11 is a pulse generator for applying a spike-like pulse voltage to the ultrasonic transmitter/receiver 1 and causes the ultrasonic transmitter/receiver 1 to transmit an ultrasonic signal into the test material 6; A reception amplification section 13 converts the reception signal amplified to a predetermined level by the reception amplification section 12 to obtain a digital value, and converts the continuous signal (analog signal) to a certain predetermined value. This is an A/D converter for discretization using the specified sampling time. 14 generates a timing signal for applying a pulse voltage from the pulse generator 11 to the ultrasonic transceiver 1, and
The A/D conversion unit 13 is a transmission/reception timing control unit that controls the start timing of A/D conversion of the received signal. Reference numeral 15 denotes a measurement system control unit for comprehensively controlling the measurement system, for example, from a microcomputer, which provides the transmission/reception timing control unit 14 with a control signal for generating the timing signal, and also controls the ultrasonic transceiver 1. A control signal is generated to scan the surface of the specimen 6, and furthermore, an encoder, etc. (not shown) of a scan drive unit 16 (described later) of the ultrasonic transceiver 1 generates a control signal to scan the surface of the specimen 6, and transmits positional information when the ultrasonic transceiver 1 transmits and receives ultrasonic waves. (2) control the timing of capture. Reference numeral 16 indicates a scanning drive unit for scanning the ultrasonic transmitter/receiver 1 using the scanning control signal from the measurement system control unit 15, and 17 indicates a discrete digital value obtained by the A/D conversion unit 13 at each scanning point. No. 1
This is an image reproduction processing section consisting of a waveform memory, etc., which sequentially stores each measurement and sequentially performs image reproduction processing while referring to a phase history line table section 18, which will be described later. 1
Reference numeral 8 denotes a phase history line table section used for reproducing images of each point on the imaging target line from the received signal group within the synthetic aperture range, and as described later, the image reproduction processing section 17 Following each phase history line necessary to image reconstruct each line,
It is also an address table in which address information for reading out the corresponding value in the received signal string corresponding to each scanning line is written, and the above-mentioned image reproduction processing section 17
has provided the above address information. Reference numeral 19 denotes an image display section, in which 1 obtained by the image reproduction processing section 17 is displayed.
The reproduced image values for the lines are digital-to-analog converted and displayed while sequentially shifting the lines, thereby displaying a planar image in a manner that continuously updates the image area. FIG. 2 is a detailed block diagram of the image reproduction processing section 17. In the same figure, 21 is the above A/
This is an A/D memory unit that sequentially stores the discrete digital value string obtained by the D conversion unit 13.
3 (not shown) at one scanning point.
A line data string (that is, a digital value discretized at a certain sampling period) is temporarily stored. 22 is a waveform memory unit that sequentially stores one line data string transferred from the A/D memory unit 21, and each row in the figure represents one line memory, and this is the number of rows. The address and chip select signal for each line memory are independently supplied from an address switching section 26 (to be described later), and the read/write
A write signal (hereinafter referred to as R/W signal) is commonly transmitted to each line memory by the image reproduction control unit 2, which will be described later.
It is supplied by 7. That is, in the waveform memory section 22, all the row line memories are accessed at the same time using independent addresses. Reference numeral 23 denotes a latch gate section that operates when simultaneously line shifting the waveform memory section 22 and storing the data string of the A/D memory section 21 in the line memory of the top row in the figure of the waveform memory section 22. The data in the i-th row of the waveform memory unit 22 is latched and connected to the i+1-th memory of the waveform memory unit 22 via the gate. That is, the latch gate unit 23 is configured to latch the data of one j column of each row of the waveform memory 22, shift it downward by one row, and store it in each row within the same j column of the waveform memory 22, and, It is configured to latch the j-column data received from the A/D memory section 21 and store it in the j-column of the top row of the waveform memory section 22. Reference numeral 24 denotes an adding unit that simultaneously adds the data group obtained by the waveform memory 22 in parallel, and 25 stores the added one-pixel data in sequence at the address indicated by the K address, thereby storing one line of image data. This is an image memory section formed by 2
Reference numeral 6 denotes an address switching unit which converts a line memory chip select signal and address information J supplied independently from the phase history line table unit 18, and a line memory chip select signal supplied from an image reproduction control unit 27 (described later). The memory address signal S S via the memory shift address bus including the memory address signal S S is selected by the switching signal S A , and the address and chip select signal are independently supplied to each line memory of the waveform memory section 22. Reference numeral 27 denotes an image reproduction control section that comprehensively controls the above-mentioned image processing system, and uses address information calculated and stored in advance in the phase history line table section 18, that is, a line memory in the waveform memory section 22. A T address for simultaneously reading and controlling a memory group having the same structure as the waveform memory section 22 that stores the chip select signal and column address data J of the rows of , line shift of the waveform memory section 22, and data strings to the waveform memory section 22. the memory shift address specified when inputting the line, the address switching signal S A of the address switching unit 26, the R/W signal that controls reading and writing of the waveform memory 22, and the latch/gate unit 23 that operates during the line shift. A latch signal S R and a gate signal S G ,
When writing one pixel data to the image memory section 25,
The K address and R/W signal specifying the position are controlled respectively. T address to the phase history line table section 18 and address K to the image memory section 25
are similar, and fixed addressing is performed sequentially from 1 to the address of the image memory unit 25 each time. The configuration of the waveform memory unit 22 and phase history line table 18 shown in FIG. 2 will be described below with reference to FIG. 3 when the test material 6 is in the shape of a circular pipe. In the same figure, the pipe radius from the pipe center O to the pipe outer wall TO is R O , the pipe inner radius from the pipe center O to the pipe inner diameter TI is Ri, and the ultrasonic transmission/reception signal 1 shown in Fig. 1 is the pipe outer wall TO Assume that the surface is being scanned in the circumferential direction. The aperture of the ultrasonic transmitter/receiver 1 being scanned is d, the sound velocity in the piping material is C, the center frequency of the ultrasonic wave being transmitted is f, and the ultrasonic beam can be expected to hit one point on the TI surface of the inner wall of the piping. If the synthetic opening length on the pipe outer wall TO is L, the angle at the pipe center O into which this synthetic opening length L is viewed is α, and the spread angle of the ultrasonic beam of the ultrasonic transmission/reception signal is θω, then the ultrasonic wavelength λ is λ= C/f...(5), and the spread angle θω of the ultrasonic beam is θ=λ/d...(6). The synthetic aperture length L is calculated using the angle α as L=Ro・α (7), and in this case α is

【化】 で与えられる。次に画像化対象線分lより配管中
心角度θ(例えばθi)に対応した配管外壁面上の
走査点P(例えばPi)を考える。図中画像化対象
線分lの深さZo(変数Kを1つ値に特定した場
合、ZOKは画像対象点lK迄のZoの1つの値の位置)
をこの走査点P(例えばPi)より見込む距離をZ
(変数Kを1つの値に特定した場合、ZKは走査点
Piとし、画像化対象点をlKとした場合のZの1つ
の値)とすると √2+(−)2−2(−

cos θ ……(9) で与えられ、距離ZOなる点を超音波ビーム見込み
得る最も遠方に位置する走査点が配管中心Oにお
いて画像化対象線分lを基準線としてなす角度
θmax ZOは超音波ビーム拡がり角θ〓で制限され次式で
与えられる。
It is given by [ ]. Next, consider a scanning point P (for example, Pi) on the pipe outer wall surface that corresponds to the pipe center angle θ (for example, θi) from the line segment l to be imaged. Depth Zo of the line segment l to be imaged in the figure (if variable K is specified as one value, Z OK is the position of one value of Zo up to the image target point l K )
The expected distance from this scanning point P (for example, Pi) is Z
(If the variable K is specified as one value, Z K is the scanning point
2 + ( -) 2 -2 (-
)
cos θ ...(9), and the angle θ max ZO that the farthest scanning point that can be expected from the ultrasonic beam from a point with a distance Z O makes with the line segment l to be imaged as the reference line at the pipe center O is It is limited by the ultrasound beam divergence angle θ and is given by the following equation.

【化】 従つて、深さZOなる点を超音波ビーム見込み得
る走査点の配管中心Oにおける画像化対象線分l
を基準線とした角度θZOのとり得る範囲は |θZO|θmax Zp ……(11) で与えられる。画像化対象線分lで配管内壁TI
面上の点を超音波ビームガ見込み得る走査点、す
なわち図中Lで示した合成開口長Lの配管外壁
TO面上の両端の走査点と配管内壁TI面上のその
点との距離Zmax Zp=Rp-Riを伝播してくる超音波信号ま
でを受信信号列としなければ図中の画像化対象線
分lの全てが画像再生されないことになる。
Zmax Zp=Rp-Riは次式で与えられる。
[ ] Therefore, the line segment l to be imaged at the piping center O of the scanning point where the ultrasonic beam can be expected to reach a point with depth Z O
The possible range of the angle θ ZO with reference line θ ZO is given by |θ ZO | θ max Zp ...(11). Piping inner wall TI with line segment l to be imaged
A scanning point on the surface where the ultrasonic beam can be detected, that is, the outer wall of the pipe with a synthetic aperture length L indicated by L in the figure.
The imaging target line in the figure must be defined as the received signal train up to the ultrasonic signal propagating the distance Z max Zp=Rp-Ri between the scanning points at both ends on the TO surface and that point on the TI surface of the pipe inner wall. Therefore, all of the portion 1 will not be reproduced as an image.
Z max Zp=Rp-Ri is given by the following equation.

【化】 従つて、第2図の波形メモリ部22の容量(M
×Nフレームメモリ構成)に関し、行数Mは超音
波送受信号1走査ピツチの配管中心Oでの角度ピ
ツチに対応したものΔθを用いて、 M=〔L/Ro・Δθ〕 ガウス信号+1 ……(13) で与えられ、列数Nは、超音波受信信号のA/D
変換時のサンプリング時間をΔtRとして N=〔2・ZmaxZp=Rp-Ri/C・ΔtR+0.5
〕 ガウス信号+1 ……(14) で与えられる。ここで、画像化対象線分l上の深
さZOKなるK番目の点lKを画像再生する場合、以
下の様に第2図の波形メモリ部22の超音波受信
信号群から(i、J)アドレスの波高値を読み出
し加算してゆき、同じく第2図の画像メモリ部1
8のKアドレスに書き込まれることになる。波形
メモリ部22のi行目(行アドレスi)の受信信
号列に対応した列アドレスJの求め方を述べれば
ここでは充分である。画像化対象線分l上のK番
目の画像書対象点lKの深さZOKは ZOK=1/2(K−1)C・ΔtR ……(15) で与えられ、i行目の受信信号列に対応する走査
点Piの画像化対象線分lとなす角度すなわち第3
図における角度θiは(13)式で決まる波形メモリ部2
2の行数Mを用いて θi=(M+1/2+i)Δθ ……(16) となる。この走査点Piと画像化対象点lKとの距離
ZKは(15)式、(16)式のZOK、θiを用いて(9)式と同様に
次式で与えられる。 √2+(+OK2+2(−
OK)……(17) 上記距離ZKに対する波形メモリ部22のi行
目の受信信号列から読み出すべき値の列アドレス
Jは J=〔2・ZK/C・ΔtR+0.5〕 ガウス信号+1 ……(18) で与えられる。ただし、ここで画像化対象点lK
対して、波形メモリ部22において定義され得る
走査点Piの範囲すなわち行アドレスiの範囲は(10)
式、(11)式、(15)式、(16)式より次式で決まるimin K〜i
max K
の値をとり得るものとして規定される。
[ ] Therefore, the capacity (M
×N frame memory configuration), the number of rows M corresponds to the angular pitch at the piping center O of one scan pitch of the ultrasonic transmitting/receiving signal. Using Δθ, M = [L/Ro・Δθ] Gaussian signal + 1... (13), and the number of columns N is the A/D of the ultrasonic received signal.
Assuming the sampling time during conversion as Δt R , N=[2・Z max / Zp=Rp-Ri /C・Δt R +0.5
] Gaussian signal +1 ...(14) is given. Here, when reproducing the image of the K-th point l K at depth Z OK on the line segment l to be imaged, from the ultrasonic reception signal group (i, J) Read and add the peak values of the addresses, and also add them to the image memory section 1 in Figure 2.
It will be written to the K address of 8. It is sufficient here to describe how to obtain the column address J corresponding to the received signal column in the i-th row (row address i) of the waveform memory section 22. The depth Z OK of the K-th image target point l K on the imaging target line segment l is given by Z OK = 1/2 (K-1) C・Δt R ...(15), and the i-th line The angle between the scanning point Pi corresponding to the received signal sequence and the line segment l to be imaged, that is, the third
The angle θi in the figure is determined by equation (13) in the waveform memory section 2.
Using the number M of rows in 2, θi=(M+1/2+i)Δθ (16). The distance between this scanning point Pi and the imaging target point l K
Z K is given by the following equation similarly to equation (9) using Z OK and θi of equations (15) and (16). √ 2 + (+ OK ) 2 +2 (-
OK )...(17) The column address J of the value to be read from the i-th received signal column of the waveform memory unit 22 for the above distance Z K is J = [2・Z K /C・Δt R +0.5] Gauss The signal +1 is given by (18). However, here, for the imaging target point l K , the range of scanning points Pi that can be defined in the waveform memory unit 22, that is, the range of row addresses i, is (10)
i min K ~i determined by the following equation from equations, (11), (15), and (16)
max K
It is specified that it can take the value of .

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば方位分解能の
すぐれた合成開口法に基づく超音波もしくは電磁
波による物体映像化方法を利用し、送受信子によ
り走査点で得られた受信信号をA/D変換したデ
ジタル値を波形メモリ部に格納し、この格納の
際、既に波形メモリ部に格納されている1合成開
口範囲分のデータを全て1行ピツチ分シフトし、
予め計算された位相履歴線による波形メモリ部内
の対応のアドレス情報を格納している位相履歴線
テーブル部から得られるアドレス情報に従つて位
相履歴線テーブル部の1位相履歴線に対応する波
形メモリ部内のデジタル値を同時に読出して加算
して1画素のデータを得、このようにして得る画
素のデータを順次に格納してゆき、合成開口範囲
内の中心線に対応した線画像のデータを得、この
線画像のデータをD/A変換しながら遂次スクロ
ールしながら表示し、上述の動作を各走査点で、
繰返すように構成したので、必要メモリの節約と
限られたメモリ領域の有効活用ができ、併せて画
像再生処理時間の高速化(実時間化)を実現する
ことができるものが得られる効果がある。
As described above, according to the present invention, an object imaging method using ultrasonic waves or electromagnetic waves based on the synthetic aperture method with excellent azimuth resolution is used to A/D convert the received signal obtained at the scanning point by the transmitter/receiver. The digital value is stored in the waveform memory section, and during this storage, all the data for one synthetic aperture range already stored in the waveform memory section is shifted by one row pitch,
In the waveform memory section corresponding to one phase history line of the phase history line table section according to the address information obtained from the phase history line table section storing the corresponding address information in the waveform memory section according to the phase history line calculated in advance. The digital values of are simultaneously read out and added to obtain one pixel data, and the pixel data obtained in this way is stored sequentially to obtain line image data corresponding to the center line within the synthetic aperture range, This line image data is sequentially scrolled and displayed while being D/A converted, and the above operation is performed at each scanning point.
Since it is configured to repeat, it is possible to save the necessary memory and make effective use of the limited memory area, and at the same time, it has the effect of achieving faster image playback processing time (real-time processing). .

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

第1図はこの発明の物体映像化装置の一実施例
の概要を示す図、第2図は第1図内で示した画像
再生処理部の詳細なブロツク構成図、第3図は第
2図内で示した波形メモリ部と位相履歴線テーブ
ル部とを説明するための図、第4図は位相履歴線
テーブル部を具体的に求めるための演算処理フロ
ー図、第5図及び第6図は位相履歴線テーブル部
の上記第4図で求められたアドレス情報が格納さ
れている配列フオーマツトを示す説明図、第7図
はこの発明の一実施例の動作の手順を示す概略タ
イミングチヤート、第8図はこの発明による物体
映像化装置の他の一実施例を示すブロツク構成
図、第9図はこの発明による物体映像化装置の物
体映像化方法の原理について説明するための図、
第10図は従来の合成開口法に基づく物体像再生
方法を説明するための図、第11図は第10図に
おける超音波送受信子が映像化対象物体によつて
反射せられた超音波受信号を走査線(面)に沿つ
て受信する時の受信信号の送信から受信までの位
相履歴を示す図、第12図は合成開口法に基づく
物体映像化方法における画像化領域(画像化対象
線)と画像再生のために必要な超音波受信信号群
と、その受信信号群を得るために必要な超音波送
受信子の必要な走査範囲を説明するための図であ
る。 図について、1は超音波送受信子、11はパル
ス発生部、12は受信増幅部、13はA/D変換
部、14は送受タイミング制御部、15は測定系
制御部、16は走査駆動部、17は画像再生処理
部、18は位相履歴テーブル部、19は画像表示
部、21はA/Dメモリ部、22は波形メモリ
部、23はラツチ・ゲート部、24は加算部、2
5は画像メモリ部、27は画像再生制御部、31
はアンテナ、32は位置検出部、33は測定系制
御部、34はパルス発生部、35は受信増幅部、
36は送受タイミング制御部。なお、図中、同一
符号は同一、または相当部分を示す。
FIG. 1 is a diagram showing an overview of an embodiment of the object imaging device of the present invention, FIG. 2 is a detailed block configuration diagram of the image reproduction processing section shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a flowchart of calculation processing for specifically determining the phase history line table section, and FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining the waveform memory section and phase history line table section shown in An explanatory diagram showing the array format in which the address information obtained in the above-mentioned FIG. 4 of the phase history line table section is stored, FIG. FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of the object imaging device according to the present invention, and FIG. 9 is a diagram for explaining the principle of the object imaging method of the object imaging device according to the present invention.
Fig. 10 is a diagram for explaining an object image reproduction method based on the conventional synthetic aperture method, and Fig. 11 is an ultrasonic reception signal obtained by the ultrasonic transceiver in Fig. 10 reflected by the object to be visualized. Figure 12 shows the phase history from transmission to reception of the received signal when it is received along the scanning line (plane). Figure 12 shows the imaging area (imaging target line) in the object imaging method based on the synthetic aperture method. FIG. 3 is a diagram for explaining a group of ultrasonic reception signals necessary for image reproduction, and a necessary scanning range of an ultrasonic transmitter/receiver necessary to obtain the group of reception signals. In the figure, 1 is an ultrasonic transceiver, 11 is a pulse generator, 12 is a reception amplification unit, 13 is an A/D conversion unit, 14 is a transmission/reception timing control unit, 15 is a measurement system control unit, 16 is a scan drive unit, 17 is an image reproduction processing section, 18 is a phase history table section, 19 is an image display section, 21 is an A/D memory section, 22 is a waveform memory section, 23 is a latch/gate section, 24 is an addition section, 2
5 is an image memory section, 27 is an image reproduction control section, 31
is an antenna, 32 is a position detection section, 33 is a measurement system control section, 34 is a pulse generation section, 35 is a reception amplification section,
36 is a transmission/reception timing control section. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 超音波もしくは電磁波を用いて対象物体の像
を映像化する際に、超音波もしくは電磁波送受信
系を機械的もしくは電子的に走査しつつ、上記対
象物体に空間的に広がつた超音波もしくは電磁波
ビームを照射しつつ、上記対象物体からの反射波
を受信し、この受信信号の送信から受信までの受
信信号の位相遅れから一義的に決まる走査方向に
沿つた位相履歴線を用いて対象物体像を得る合成
開口法に基ずく超音波もしくは電磁波による物体
映像化装置において、上記受信信号をある定めら
れたサンプリング時間で離散化してデジタル値を
得るA/D変換手段と、上記A/D変換手段から
の離散デジタル値を1走査点における1ライン分
格納するA/Dメモリ手段と、上記A/Dメモリ
手段に格納されたデジタル値列を順次に格納して
ゆく波形メモリ手段と、上記波形メモリ手段に格
納されているデジタル値群を、一走査ライン相当
分、順次ラインシフトするべく構成されたラツ
チ・ゲート手段と、あらかじめ計算された位相履
歴線による上記波形メモリ手段内の対応のアドレ
ス情報を格納した位相履歴線テーブル手段と、上
記位相履歴線テーブル手段から得られるアドレス
情報に従つて上記位相履歴線テーブル手段の1位
相履歴線に対応する上記波形メモリ手段内のデジ
タル値を同時に読出し加算する加算手段と、上記
加算手段より得られる1画素のデータを順次格納
してゆき、合成開口範囲内の中心線に対応した線
画像のデータを格納する画像メモリ手段と、上記
画像メモリ手段から転送される線画像のデータを
デイジタル/アナログ変換しながら遂次スクロー
ルしながら表示する画像表示手段とを備えたこと
を特徴とする超音波もしくは電磁波による物体映
像化装置。
1. When visualizing an image of a target object using ultrasound or electromagnetic waves, the ultrasound or electromagnetic waves spatially spread to the target object while mechanically or electronically scanning the ultrasound or electromagnetic wave transmission/reception system. While irradiating the beam, the reflected wave from the target object is received, and an image of the target object is created using a phase history line along the scanning direction that is uniquely determined from the phase delay of the received signal from transmission to reception. In an object imaging device using ultrasonic waves or electromagnetic waves based on a synthetic aperture method to obtain a digital signal, an A/D conversion means for discretizing the received signal at a certain sampling time to obtain a digital value; A/D memory means for storing discrete digital values for one line at one scanning point, waveform memory means for sequentially storing the digital value string stored in the A/D memory means, and the waveform memory. latch/gate means configured to sequentially line shift a group of digital values stored in the means by an amount equivalent to one scanning line; and corresponding address information in the waveform memory means based on a pre-calculated phase history line. Simultaneously reading and adding digital values in the waveform memory means corresponding to one phase history line of the phase history line table means according to the stored phase history line table means and address information obtained from the phase history line table means. an adding means, an image memory means for sequentially storing the data of one pixel obtained by the adding means, and an image memory means for storing data of a line image corresponding to the center line within the synthetic aperture range; 1. An object imaging device using ultrasonic waves or electromagnetic waves, comprising: image display means for sequentially scrolling and displaying line image data while digital/analog converting the data.
JP5748186A 1985-12-27 1986-03-14 Apparatus for imaging object with ultrasonic wave or electromagnetic wave Granted JPS62212563A (en)

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