JPH0572982B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔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
上空より遠隔操作で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、装置自身は簡易なもの
であるが、走査方向の分解能すなわち方位分解能
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１１図
及び第１２図を用いて説明する。第１１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は超音波送受信子１から送波され
たビーム拡がり角θ〓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上を超音波を送受しつつ走査し、その位置を
（ｘ、ｏ）としている。第１２図は第１１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）における超音波送
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√（−）²＋² ……(1) で与えらえる。この(1)式で与えられる位相履歴は
第１２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１２
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１１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θ〓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
して映像化対象物体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δ_xは超音波波長λとして δ＝λ／ＬZo ……(2) となるが、Ｌは超音波ビームの拡がり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 δ_x＝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
１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１３図を用いて説明する。第１
３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Ｋ
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、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AR
１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再生対象点に
対してそれらの関数の形が異なるため、各走査点
での受信信号列をいつたんＡ／Ｄ変換し、メモリ
内に格納し、走査点毎の受信信号別を全て一方向
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映像化
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消するため
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
体映像化装置は、超音波もしくは電磁波による対
象物体からの反射波を受信し、この受信信号の送
信から受信までの位相遅れから一義的に定まる走
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づく物体映像化装置におい
て、受信信号をある定められたサンプリング時間
でＡ／Ｄ変換手段により離散化してデジタル値化
し、Ａ／Ｄ変換手段からの離散デジタル値をＡ／
Ｄメモリ手段に走査点における１ライン分格納
し、２次元配列構造から成る波形メモリ手段に
Ａ／Ｄメモリ手段からのデジタル列を順次格納
し、波形メモリ手段内のデジタル値群をラツチ・
ゲート部により走査ライン相当分順次ラインシフ
トし、位相履歴線テーブル手段にあらかじめ計算
された位相履歴線による波形メモリ手段内の対応
アドレス情報を、各位相履歴線を各複数に分割し
た形式で格納しておき、各位相履歴線を各複数個
に分割した各１位相履歴線に対応した各データを
波形メモリ手段から順次に読出して累算手段によ
り各々並列的に累算した複数個の結果を加算手段
により加算し、加算手段から順次得られる合成開
口範囲の中心線に対応した線画像用のデータを画
像メモリ手段に格納し、得られた線画像用のデー
タを画像表示手段によりデジタル／アナログ変換
しながら逐次スクロールしつつ表示するようにし
たものである。 〔作用〕 この発明における超音波もしくは電磁波による
物体映像化装置は、超音波もしくは電磁波送受信
系を機械的もしくは電気的走査しつつ、対象物体
からの反射波を受信して得た受信信号をＡ／Ｄ変
換手段によりデジタル化し、最新の走査点におけ
る１ライン分のＡ／Ｄ変換手段からのデジタル値
をＡ／Ｄメモリ手段に格納し、最新の走査点の直
前の走査点迄の波形メモリ部内の受信信号群をラ
ツチ・ゲート部により１走査ライン相当部ライン
シフトすると共にラインシフト前に直前の走査点
に対応する受信信号列が格納されていた波形メモ
リ部内の領域にＡ／Ｄメモリ手段内の最新の走査
点に対応する受信信号列を格納し、位相履歴線テ
ーブル手段から１位相履歴線を複数個に分割した
形式のアドレス情報を各分割ブロツクから並列的
に読出し、読出した各分割ブロツクアドレス情報
に対応する波形メモリ部内の各データを累算手段
により並列的に累算し、累算手段から並列的に出
力される複数個の累算結果を加算手段により加算
して１画素のデータを出し、各位相履歴線に対し
て順次に累算、加算を行なうことにより最新の走
査点を終端点とする合成開口範囲の中心線の線画
像用のデータを得、各画素のデータを順次に格納
して線画像用のデータを画像メモリ手段に一時的
に格納し、画像メモリ手段から転送された線画像
用のデータを画像表示手段に表示し、上述の動作
を繰返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、この発明の第１の実施例を理解し易くす
るためにこの発明の第１の実施例の原理について
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素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１１図でｚ方向）の各画素化対象線分を画像
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
像データ処理用に利用されるものである。ここで
の合成開口範囲とは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１０図を用いて説
明する。 第１０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部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ｌ
１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の各点を頂点とした双曲線状の位
相履歴線PLの各位相履歴線を分割線DLにより各
複数個に各々分割した分割位相履歴線に関する各
アドレス情報群が格納されている。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ｌ１
_Ｋとする。このｌ１_Kに対応する画像化対象線分ｌ
上の画像化対象点をl_Kとし、この点l_Kに対する位
相履歴線をPL_Kとすると、位相履歴線PL_kを分割
した分割位相履歴線PL_K1，PL_K2，……PL_KYに関
する各アドレス情報群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
号群の内でその各アドレス情報すなわち各分割位
相履歴線PL_K1，……PL_KY上の各受信信号群が後
述の波形メモリ部から各々取出されて各々累算さ
れ、この後にこれら累算値が加算され、画像化対
象点ｌ１_K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走査分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の線画像用のデータ
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の線画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、画像化対象線分ｌ２上の画像化対象
点ｌ２_Kが画像化対象線分ｌ上のl_K点に対応して
いれば点ｌ１_Kと同じ位相履歴線PL_Kに関する各
アドレス情報群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PT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２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１０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の右端と走
査点SCP２の受信信号列が異なるのみで共通範囲
CAの受信信号群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
をアナログ／デジタル変換（以下、Ａ／Ｄ変換と
いう）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最新の走査
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上述
のようにして再生し、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
有しビーム拡がり角θ〓の超音波ビームを発してそ
のエコーを受波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、それの内部欠陥を映像化す
るためのものである。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を受信増幅部であり、超
音波送受信子１により得られた受信信号を増幅す
る。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、１４は送受タイミング制御部であり、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変換する開始タイ
ミングを各々制御する。１５は例えばマイクロコ
ンピユータ等から成る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は後述の波形メモリ部などから成
る画像再生処理部であり、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。１８
は上記合成開口範囲内の受信信号群から画像化対
象線分上の各々の画像化対象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で画像化対象線分上の
各々の画像化対象点を画像再生するのに必要な各
位相履歴線の分割位相履歴線に従つて各走査点に
対応した受信信号列の中の対応値を複数個並列的
に読出す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、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。 次いで、第１図の画像再生処理部１７の詳細ブ
ロツク構成図を第２図に示して詳述する。第２図
において、２１はＡ／Ｄ変換部１３で得られる離
散デジタル値を順次格納するＡ／Ｄメモリ部であ
り、Ａ／Ｄ変換部１３と連携されて（図示せず）
１走査点における１ラインデータを一時格納す
る。２３はＡ／Ｄメモリ部２１から転送されてく
る１ラインデータを後述するラツチ・ゲート部２
４を介して順次に格納するＭ（行数）×Ｎ（列数）
のマトリツクス状の２次元構成された被形メモリ
部であり、各行が列で各Ｎ箇のアドレスを持つた
各１つのラインメモリ２３₁₁〜２３_owを示してい
る。波形メモリ部２３のラインメモリ２３₁₁〜２
３_owは複数個づつ（例えばＷ個づつ）まとめて、
（j₁アドレス〜jnアドレス）が、又チツプセレク
ト信号Scs及びリード／ライト信号（以下、Ｒ／
Ｗ信号という）Ｒ／Ｗが全て共通に後述する画像
再生制御部３１から供給されている。２４は波形
メモリ部２３に格納されている１ラインデータ群
を図中行の方向にラインシフトするべく構成され
たラツチ・ゲート部であり、図中波形メモリ部２
３のｉ行番目のデータをラツチし、ゲートを介し
てｉ＋１番目の波形メモリ部２３のラインメモリ
にそのデータを出力するように各々接続されてお
り、波形メモリ部２３のラインメモリ２３₁₁〜２
３_ow全てが同時にシフトされることになる。この
際、ラツチ・ゲート部２４のゲートを閉じれば波
形メモリ部２３内はクリアされ、波形メモリ部２
３のＲ／Ｗ信号Ｗ／Ｒ、ラツチ・ゲート部２４の
ラツチ信号S_Rとしかるべく同期をとつてゲート信
号S_Gを制御すれば、波形メモリ部２３内のデータ
は１行分シフトされると同時に、Ａ／Ｄメモリ部
２１のデータが波形メモリ部２３の図中最上部の
行のラインメモリ２３₁₁に入力されることにな
る。２５は波形メモリ部２３の各々のラインメモ
リ２３₁₁〜２３_owから同時に読出されてくるデー
タ群の内複数個が選択される行セレクト部であ
る。行セレクト部２５の各々の出力は上記波形メ
モリ部２３に対応して複数組（ｎ組）に分割、ま
とめられて次段の累算部２７に各々接続されてい
る。２６はｎ個の第１〜第ｎデコーダ部２６₁〜
２６_oで構成され行セレクト部２５にセレクト信
号で供給する行アドレスデコーダ部であり、後述
する画像再生処理部３１からの複数個（ｎ個）の
ｉアドレスを各々デコードしている。２７は行セ
レクト部２５で選択された複数個のデータを各々
順次累算する第１〜第ｎ累算器２７₁〜２７_oで構
成される累算部で、その累算のトリガー信号S_Tは
後述する画像再生制御部３１より共通に供給され
る。２８は上記累算部２７で各々累算された複数
個のデータを並列加算する加算部、２９はこの加
算部２８で加算された１画素データを次段の画像
メモリ部３０に転送する際に介在するANDゲー
ト部であり、画像メモリ部３０をクリアする際は
ゲートを閉じている。３０は加算部２８から
ANDゲート部２９を介して転送されてくる１画
素データを対応するＫアドレスで示されるアドレ
スに順次格納してゆき、１ラインの画像データを
形成する画像メモリ部である。３１は以上の画像
再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にあらかじめ演
算格納されているアドレス情報、すなわち、位相
履歴線を複数個に分割して、波形メモリ２３内の
データを読出すべく、行アドレスｉ及び列アドレ
スｊ、さらには、上記画像メモリ部３０に画素デ
ータを格納するＫアドレスを各々得るべく位相履
歴線テーブル部１８のＴアドレス更新し得られた
アドレス情報（行アドレスｉ、列アドレスｊ及び
Ｋアドレス）により各部を制御する。 ここで第２図に示した波形メモリ部２３と位相
履歴線テーブル部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迄の配管外半径を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子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、
配管内壁面上の１点を超音波ビームが見込み得る
配管外壁面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
送受信子の超音波ビームの拡がり角をθ〓とする
と、超音波波長λは λ＝Ｃ／ｆ ……(5) となり、調音波ビームの拡がり角θ〓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

【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TO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上の深さZo（変形Ｋを１つの値に特定し
た場合、Zokは画像対象点l_k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l_kとした場合のＺ
の１つの値）とすると Ｚ＝√²＋（−）²−2（−）

……(9) で与えられ、距離Z₀なる点を超音波ビームが見込
み得る最も遠方に位置する走査点が配管中心点０
において画像化対象線分ｌを基準としてなす角度
θ^max _Z0は超音波ビーム拡がり拡θ〓で制限され次式で
与えられる。

【化】 従つて、深さZ₀なる点を超音波ビームが見込み
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θz₀のとり得る範囲は ｜θz₀｜θ^max _Z0 ……(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 超音波ビームが見込み得る走査点、す
なわち図中Ｌで示した合成開口長Ｌの両端の配管
外壁TO面上の走査点と配管内壁TI面上その点と
の距離Z^max _Z0=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。Z^max _Z0=Rp-Ri
は次式で与えられる。

【化】 従つて、第２図の波形メモリ部２３の容量（Ｍ
×Ｎフレームメモリ構成）に関し、行数Ｍは超音
波層受信子１の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〕ガウス記号＋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Δt_Rとして Ｎ＝〔２・Z^max／_Z0=Rp-Ri／Ｃ・Δt_R＋0.5〕 ガウス記号＋１ ……(14) で与えられる。ここで、画像化対象線分ｌ上の深
さZ_pkなるＫ番目の画像化対象点l_kを画像再生す
る場合、以下の様に第２図の波形メモリ部２３の
超音波受信信号郡から（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３０のＫアドレスに書き込まれることに
なる。波形メモリ部２３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番目の画像化対象点l_kの深さZ_pkは Z_pk＝１／２（Ｋ−１）Ｃ・Δt_R ……(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２３
の行数Ｍを用いて θi＝（Ｍ＋１／２−ｉ）θΔ ……(16) となる。この走査点Piと画像化対象点l_kとの距離
Z_kは(15)式、(16)式のZ_pk、θiを用いて(9)式と同様に
次式で与えられる。 Z_k＝√²＋（−）²−2（−）

……(17) 上記距離Z_kに対する波形メモリ部２３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・Z_k／Ro・Δθ＋0.5〕 ガウス記号＋１ ……(18) で与えられる。ただし、ここで画像化対象点l_kに
対して、波形メモリ部２３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i^min _K〜i
^max _K
の値をとり得るものとして規定される。

〔発明の効果〕

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装置において、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
に既に波形メモリに格納されている全データを一
行ピツチシフトし、各位相履歴線を各複数個に分
割した分割区分毎に予め計算された波形メモリ内
の対応の各アドレス情報群を格納している位相履
歴線テーブル部から得られる分割した位相履歴線
に対応する各アドレス情報に従つて分割した１位
相履歴線に関するデータを並列処理して加算して
１画素のデータを得、このようにして得る画素の
データを順次に画像メモリ部に格納してゆき、合
成開口範囲内の中心線に対応した線画像の１ライ
ン分のデータを得、この線画像のデータを画像表
示部で表示し、各走査点で上述の動作を繰返して
対象物体の無限領域の画像を得るように構成した
ので、必要メモリの節約と限られたメモリ領域の
有効活用を計ることができ、また、画像再生処理
時間の高速化（実時間化）を実現できるものが得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の物体映像化装置の一実施例
の概要を示すブロツク図、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部、第
３図は第２図内で示した波形メモリ部と位相履歴
線テーブル部との関係を説明するための図、第４
図は上記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図および第６図は
位相履歴線テーブル部の第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図は第２図の要部の接続状態を代
表的に示したブロツク図、第８図はこの発明の動
作の手順を示す概略タイミングチヤート、第９図
はこの発明の他の実施例の要部の結果を示すブロ
ツク図、第１０図はこの発明の一実施例の原理を
説明するための説明図、第１１図は合成開口法に
基づく物体像再生方法を説明するための図、第１
２図は１１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１３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のに
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。 図において、１は超音波送受信子、６は対象物
体、１３はＡ／Ｄ変換部、１８は位相履歴線テー
ブル部、１９は画像表示部、２１はＡ／Ｄメモリ
部、２３は波形メモリ部、２４はチツチ・ゲート
部、２５は行セレクト部、２７は累算部、２８は
加算部、３０は画像メモリ部、３１は画像再生制
御部。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部
分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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位相
   遅れから一義的に定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づ
   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、上記得られる離散デジタル値を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
   順次格納してゆく２次元配列構造からなる波形メ
   モリ手段と、上記波形メモリ手段に格納されたデ
   ジタル値群を１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
   モリ手段内の対応アドレス情報を、上記各位相履
   歴線を各複数に分割した形式で格納した位相履歴
   線テーブル手段と、上記位相履歴線テーブル手段
   から読出した上記アドレス情報に従つて上記波形
   メモリ手段内のデジタル値を複数個同時に次々と
   読出し、上記複数個に分割した１位相履歴線に対
   応したデータを各々並列的に累算する累算手段
   と、上記累算手段により並列的に累算された複数
   個の結果を加算する加算手段と、上記加算手段か
   ら順次得られる合成開口範囲の中心線に対応した
   線画像用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の線画像用のデータをデ
   ジタル／アナログ変換しながら逐次スクロールし
   つつ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。