JPH0554909B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は超音波もしくは電磁波による物体映
像化装置に関するものであり、特に、例えば、あ
る所定の金属材料中の欠陥を検出して、当該欠陥
像を高い解像度をもつて実時間で表示することの
できる超音波非破壊検査のための、または、ある
地表面の状況を上空から電磁波を用いて表示でき
る合成開口レーダのための、超音波もしくは電磁
波による物体映像化装置に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば、超音波非破壊検査等で用いられている
手法はエコーパルス法と呼ばれるものであつて、
検査される対象物体に対する超音波ビームを絞つ
て当該対象物体上の所要の一点からの空間情報
を、前記超音波ビームの送信から受信までに要す
る伝播時間より測定し、前記超音波ビームの送受
信用の超音波送受信子を電子的もしくは機械的に
順次走査し、物体像を点情報の集まりとして映像
化して表示するようにされている。

このような手法のための装置は、装置自体とし
ては簡易なものであるけれども、超音波送受信子
の走査方向（方位）分解能が、使用される超音波
ビームの絞り込みの度合いがどの程度であるかに
依存しており、すなわち、前記超音波ビームの広
がり自体が方位分解能を規定するものであつて、
こゝに、前記超音波ビームの広がりは対象物体ま
での距離に比例するものであることから、方位分
解能は対象物体までの距離が大きくなるにつれて
劣化していく性質をもつことになる。このことか
ら、従来のこの種の手法は、例えば原子力プラン
トや火力プラントのような各種のプラント類の配
管溶接部における構造材の健全性や余命について
的確な評価をするための前記構造材中の欠陥の状
態の定量化の要求には、必ずしも充分に対応でき
るものではない。

これに対して、合成開口法と呼ばれる手法によ
る超音波非破壊検査は、前記パルスエコー法によ
る超音波非破壊検査における難点を除去しようと
するものであつて、方位分解能の向上とともに対
象物体までの距離の如何に拘らず一定の方位分解
能が得られるというものである。このことについ
て、第９図および第１０図を用いて説明する。先
ず、第９図において、１は超音波送受信子であつ
て開口ｄを有するものであり、２は超音波送受信
子１から送波された超音波ビームであつてビーム
広がり角βを有するものであり、３は映像化の対
象物体であつて、ここでは点状物体にされてい
る。４は超音波送受信子１と対象物体３との間に
介在する伝播媒質であり、５は超音波送受信子１
の走査線（画）である。こゝで、送波超音波の周
波数は、伝播媒質中の音速はＣにされ、また、
超音波ビーム２が対象物体３を見込む範囲の長さ
はＬにされている。そして、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１は走査線５上を超音波を送受しつつ走査さ
れるものであり、その位置は（ｘ，ｏ）であるも
のとする。次に、第１０図は、第９図におけるい
くつかの走査点（送受信点）における対象物体３
の超音波ビームの反射による超音波送受信子１の
受信信号を送信時点からの時間に関して図示され
たものである。ここで、超音波受信信号の送信時
点から受信時点までの時間ｔ、すなわち位相遅れ
は、 ｔ(x)＝２／Ｃ√（−）²＋²……(1) で与えられる。この(1)式で与えられる位相遅れ履
歴は、第１０図において二点鎖線で示されるよう
に双曲線状となる。この第１０図において、走査
方向で長さＬの範囲内において受信された受信信
号をコヒーレント加算することによつて、双曲線
状の位相遅れ履歴線上に分散されている対象物体
からの反射による信号強度を対応物点上に圧縮す
ることができる。このことは、第９図における走
査線５上の各走査点が超音波ビーム２の広がりに
依存して見かけ上の長さＬを有する超音波送受信
子の開口を順次占有形成していくこと、すなわち
開口Ｌの超音波送受信子で対象物体を照射してい
くことと物理的には等価である。そして、この長
さＬが合成開口長と呼ばれるものであり、このこ
とを用いて対象物体を映像化させる手法が合成開
口法と呼ばれるものである。

こゝで、方位分解能δxは、超音波波長がλで
あるときには、 δx＝λ／ＬZo ……(2) となるが、開口Ｌは、超音波ビームの広がりλ／ｄ と対象物体３までの距離Zoとから、 Ｌ＝λ／ｄZo ……(3) となることから、(3)式で定まるＬを(2)式に代入す
ることにより、方位分解能δxは、 δx＝ｄ ……(4) となる。上記合成開口法における方位分解能δx
は、(4)式から判明されるように、対象物体３まで
の距離Zoに依存することなく、超音波送受信子
１の開口ｄ程度で一定であるようにされる。

この合成開口法による対象物体映像化法を、例
えば第９図におけるＸ−Ｚ平面を対象にして実施
しようとする場合について、第１１図を用いて説
明する。第１１図において、合成開口長Ｌの範囲
の全走査点における受信信号群を用いて再生され
る領域は＃１映像化領域内の直線ｌ上の各点であ
り、この直線ｌ上のある所定の点Ｋを再生するた
め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。このときの合成
開口長Ｌは、Ｘ−Ｚ平面で映像化しようとする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。なお、直線ｌは合成開口長Ｌに相
当する＃１映像化領域の範囲の中線をなすもので
ある。また、前記双曲線が定義される範囲は、図
中に点線で示されるような、超音波送受信子の超
音波ビームの広がりで定まるものである。すなわ
ち、走査方向に対して合成開口長Ｌの領域を映像
化するためには、合成開口長Ｌの２倍の長さの走
査範囲の全走査点の受信信号群が必要となる。図
中、＃１映像化領域を映像化するために必要とさ
れるものは＃１走査範囲における全受信信号群で
あり、＃２映像化領域を映像化するために必要な
ものは＃２走査範囲における全受信信号群であ
る。

このような合成開口法によつて、対象物体にお
ける広範囲の領域を映像化しようとするときに
は、映像化のための双曲線状に示される位相遅れ
履歴線はＺ方向に対して関数形が異なるために、
各走査点における受信信号を一旦Ａ／Ｄ変換し
て、一方向が走査点に対応し、他の一方向が時間
に対応する２次元構成のメモリに取り込み、映像
化の対象にされる点に対応した位相遅れ履歴線に
依存して定まる各走査点における受信信号の中の
所要のものを順次に選択してくり返し加算がなさ
れる。そして、このような演算処理は映像化の対
象とされる全ての点についてくり返し実行される
ことになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記されたような従来のやり方によると、映像
化の対象物体における多くの点から送受信子に反
射される受信信号のものを順次に選択して繰り返
し加算が行なわれるものであり、このような繰り
返し加算のためのデータは所定のメモリに一時的
に格納されているものであることから、例えば原
子力プラントの配管部のような広範囲の領域を映
像化しようとするためには、極めて容量の大きい
メモリが必要になるとともに、映像化のために相
当に長い時間がとられてしまうという問題点があ
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あつて、使用されるメモリの
容量を節約するとともに、映像化、すなわち画像
再生処理に要する時間が著しく短縮され、実時間
使用が可能な物体映像化装置を提供することを目
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、合成開口法に基づき対象物体を
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て前記対象物体
に対して空間的な広がりのある超音波もしくは電
磁波ビームを送信し、前記対象物体からの反射波
を受信しながら、前記送信から前記受信までに必
要な信号伝播時間と音速（光速）とから定まる距
離を半径として走査点位置を中心とする円弧上で
前記ビームの広がりの範囲内で定義される領域に
受信信号を均等の強度をもつて分散させることを
各走査点で逐次行ない、空間内の同一位置におけ
る前記分散された値を逐次加算していくようにさ
れる物体映像化装置において、前記受信信号をあ
る所定のサンプリング時間で離散化してデジタル
値を得るＡ／Ｄ変換部と、前記得られた離散化デ
ジタル値をある１単位の受信データ分格納する
Ａ／Ｄラインメモリ部と、像再生演算を行なう際
に再生過程の画像データを読み書きする画像メモ
リ部と、前記走査点位置からの等距離線分布をテ
ーブル化した等距離線テーブルと、前記等距離線
テーブルにより指定されたアドレスの画像データ
と前記受信データとを加算する累算部と、前記累
算結果を画像メモリ部に書き込むためのゲート部
と、累算演算終了後に画像メモリ部内の画像デー
タを１ライン分シフトするためのラツチゲート部
と、像再生処理が終了したラインを出力する線画
像メモリ部と、上記線画像を逐次入力し、スクロ
ール表示する画像表示部とを備えたものである。

「作用」 この発明によれば、送信された超音波（電磁
波）ビームが対象物体に反射して受信されるまで
の信号伝播時間と音速（光速）とで定まる距離を
半径とし、走査点を中心とする円弧上のある所定
の領域内でその強度が均等になるように受信信号
を走査点毎に分散させ、この分散された値を走査
点毎に等距離線テーブルの内容に対応される画像
データと逐次加算し、このようにして像再生処理
の終了したデータが１ライン分毎に逐次に出力・
表示される。

〔実施例〕

この発明の実施例装置の説明に先立ち、第７図
および第８図を参照しながら、この発明による装
置についての特徴点を説明しておく。

この発明による装置の特徴は、第９図における
Ｚ方向の線上で画像再生するための合成開口内の
受信信号群に対する位相履歴線を用いることにあ
るのではなく、各走査点での受信信号列におい
て、ある所定の受信信号をその送信から受信まで
に要する時間と音速とから定まる等距離線上で均
等に分散させ、これにより、合成開口範囲内で送
受信系が走査を終了した時点で対象物体像を再生
させることに特徴があり、当該受信信号を上記等
距離線上で均等に分散させるときに、ある所定の
１走査点に対する受信信号列のサンプリング数に
対応した等距離線群をあらかじめ算出しておい
て、これをテーブル化して等距離線テーブルと
し、このテーブルを参照することによつて行なう
ものであり、上記等距離線テーブルは全ての走査
点に対する受信信号列を均等分散させるときに共
通に使用できるものである。このことを第７図お
よび第８図を参照して、さらに説明する。先ず、
第７図において、走査点（ｘ，ｏ）における受信
信号列の送信から受信までに要する時間がｔであ
るようなサンプリング値は、伝播媒質４中の１／２ ctなる距離の点状物体で反射されてから受信され
たものであると考えられ、上記点状物体の存在す
る空間位置は、上記走査点（ｘ，ｏ）を中心とし
て１／２CTなる半径の円弧上にあることになる。そ して、このような円弧を等距離線として定義する
と、かゝる等距離線は、第７図において点線で示
されているような、超音波ビーム２の範囲内での
み定義されるものである。そして、合成開口長Ｌ
から定まる走査範囲内の各々の走査点について、
上記と同様にして等距離線を考えていくと、この
第７図から明らかなように、各々の等距離線は空
間内で点状物体が真に存在する位置で交点を形成
するようにされる。すなわち、ある所定の合成開
口範囲内の各走査点での受信信号列を全て上記受
信時間に対応した等距離線に均等に分布していく
と、点状物体が真に存在する位置に受信信号値が
累算されていき、最終的には、上記点状物体の像
が画像再生されることになる。このとき、受信信
号列を受信時間に対応した等距離線を各走査点の
全てについてテーブル化させて保有することは、
使用されるテーブル用メモリに必要な容量が極め
て膨大となり、このようなことを実施するのは困
難である。そのため、ここでは、ある１個の走査
点に対する等距離線群だけについてのテーブルを
参照し、全ての走査点の受信信号を均等に分散す
るようにされている。このことについては、第８
図を参照しながら説明する。この第８図におい
て、画像化対象線１を画像再生する場合は、合成
開口範囲１内の受信信号群に対して図中に示され
ている等距離線テーブルを用いて受信信号を均等
に分布することを順次くり返していくことによ
り、合成開口範囲１の走査が終了した時点で所要
の線像が形成されることになる。なお、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
定義されている。次に、画像化対象線２を画像再
生する場合は、合成開口範囲２の受信信号群に対
して、同様に、画像化対象線１を画像再生したと
きと全く同じ等距離線テーブルを用いて画像再生
をすることができる。そして、このような処理操
作を順次くり返していくことにより、線画像の集
まりとしての二次元画像が逐次に再生されてゆく
ことになる。このとき、例えば、合成開口範囲１
および合成開口範囲２の各走査点の受信信号列を
均等分布して画像化対象線１および画像化対象線
２を再生しようとする場合に、両者間で相違する
ことは、走査点１と走査点２の受信信号列を均等
分散するか、あるいはしないかだけのことであ
る。すなわち、この発明による装置の特徴は、超
音波送受信子を逐次走査して超音波を送受し、受
信信号をＡ／Ｄ変換し、これを等距離線テーブル
を参照して均等に分散させ、累算格納するための
２次元メモリ（以下画像メモリ部と称す）を有
し、かつ、この画像メモリ部に受信信号を累算格
納する時点で、画像メモリ部内の全データを１走
査点の対応分だけラインシフトした後に上記等距
離線テーブルを用いて現に対象としている受信信
号列の均等分布、累算格納処理を行うことから上
記画像メモリ部は１個の合成開口長範囲だけで均
等に分布された信号を累算格納するための２次元
メモリでよく、上記等距離線テーブルを共通に使
用することができるという点にあるものである。
このようなとき、画像メモリ部からラインシフト
によつていわば押し出されてくるラインデータが
再生されて、所要の線画像がえられることにな
る。また、走査点対応ラインは画像メモリ部の行
方向の中心ラインとなつている。上記のような処
理操作を各々の走査点毎に逐次くり返すことによ
つてえられる線画像を出力表示していくことで、
線画像の集まりとしての所要の２次元画像が逐次
更新されながらえられていくことになる。

第１図は、この発明の実施例を説明するための
機能ブロツク図であり、１は超音波送受信子、６
は被検材であり、超音波送受信子１によつてその
内部欠陥を映像化しようとするものである。７は
パルス発生部であつて、超音波送受信子１にスパ
イク状のパルス電圧を印加し、この超音波送受信
子１より所定の超音波信号を被検材６中へ送波せ
しめるためのものである。８は受信増幅部であつ
て、超音波送受信子１からの超音波受信信号を増
幅するためのものである。９はＡ／Ｄ変換部であ
つて、受信増幅部８で所定のレベルに増幅された
超音波受信信号をＡ／Ｄ変換して、ある所定の連
続信号をある定められたサンプリング時間で離散
化するためのものである。１０は送受タイミング
制御部であつて、パルス発生部７より超音波送受
信子１にパルス電圧を印加するタイミング信号を
発生し、また、Ａ／Ｄ変換部９が受信増幅部８よ
りの増幅された超音波受信信号のＡ／Ｄ変換操作
を開始する時点を制御するタイミング信号を発生
するためのものである、１１は測定系制御部であ
つて、送受タイミング制御部１０に所要のタイミ
ング信号を発生させるための制御信号と、超音波
送受信子１を被検材６の表面上で走査させるため
の制御信号とを発生し、さらに、超音波送受信子
１が超音波信号を送受した時点での位置情報を超
音波送受信子１の走査駆動部エンコーダ等を介し
て取り込むタイミングを制御するためのものであ
る。１２は走査駆動部であつて、測定系制御部１
１からの走査制御信号により超音波送受信子１を
走査させるためのものである。１３は画像再生処
理部であつて、Ａ／Ｄ変換部９によつてえられた
離散的なデジタル値を各走査点での測定毎に順次
格納し、等距離線テーブル１４を参照しながら順
次に画像再生処理する画像メモリ部等から成るも
の、１４は等距離線テーブルであつて、Ａ／Ｄ変
換部９によつて離散化された受信信号列を、後述
される画像メモリ部に対して、その送信から受信
までに要する時間で定まる円弧によつて表わされ
る等距離線に従つて所定のアドレスに累算・格納
するための、アドレステーブル構成をもつもの、
１５は画像表示部であつて、画像再生された線画
像を逐次ラインシフトしながら表示することによ
つて、連続的に画像領域が更新されていく形式で
所要の平面画像を表示するためのものである。

次に、第２図には、上記画像処理部１３の詳細
なブロツク構成図が示されている。この第２図に
おいて、１６はＡ／Ｄ変換部９でえられる離散的
なデジタル値を順次格納するＡ／Ｄラインメモリ
部であり、Ａ／Ｄ変換部９と連携して各走査点で
の受信データを一時格納するようにされる。１７
はゲート部であつて、Ａ／Ｄラインメモリ部１６
に格納されたデータを累算部１８に順次入力する
ときに介在されるものであり、所要の累算が行な
われている間は、データを保持するようにされ
る。１８は累算部であつて、ゲート部１７を通し
て入力された受信データと等距離線テーブル１４
により指定された画像メモリ部２１のアドレス上
の像データに累算するためのものであり、この累
算演算は、ゲート部２０が開いてから入力される
トリガ信号に従つて行なわれる。１９はゲート部
であつて、累算部１８の出力を画像メモリ部２１
に書き込むときのデータを保持するためのもの、
２０はゲート部であつて、等距離線テーブル１４
により指定された画像メモリ部２１のアドレス上
のデータを保持するためのものである。２１は累
算結果を格納する画像メモリ部であつて、等距離
線テーブル１４により指定されたアドレスの画像
データが読み出され、この画像データと受信デー
タとが累算部１８で累算され、ゲート部１９を通
して再び同じアドレスに書き込まれるものであ
る。このような操作が全受信データについて行な
われてから、ラツチゲート部２２を介して１ライ
ン分のシフトが行なわれ、像再生演算の終了した
ライン（図中、最上位ライン）のデータが線画像
メモリ部２３に入力され図中、最下位ラインにデ
ータ“０”がセツトされる。２２はラツチゲート
部であつて、画像メモリ部２１のラインシフトと
同時に合成開口長分のデータの均等分布が終了し
たライン（ｉ＝０）のデータを線画像メモリ部２
３に入力するためのものであり、図中ｉ行目のデ
ータがラツチされ、次いでゲートを開いて（ｉ−
１）行目に転送され、これを列回数繰り返すこと
により１ライン分のデータが同時にシフトされ、
かつ線画像メモリ２３へデータが転送されて、図
中、最下位ラインにデータ“０”がセツトされ
る。２３は線画像メモリ部であつて、画像メモリ
部２１上で合成開口長分の均等分布処理が終わつ
て像再生が完了したライン（ｉ＝０）の再生像
を、ラツチゲート部２２を介して順次出力されて
くる線画像として格納するためのものである。２
４は上記された画像再生処理を制御するための画
像再生制御部であり、等距離線テーブル１４にあ
らかじめ格納されているアドレス情報に従つて画
像メモリ部２１上のデータを読み出し、ゲート部
２０のタイミングをコントロールし、累算部１８
によりＡ／Ｄラインメモリ部１６より読み出した
受信データと累算を行なわせ、ゲート部１９を介
して画像メモリ部２１の同じアドレスに格納させ
る。このような処理を受信データ分だけ行なつて
から、ラツチゲート部２２をコントロールして画
像メモリ部２１のデータを１ライン分だけシフト
するとともに線画像メモリ部２３に再生像を入力
させるタイミングをコントロールする。

この第２図において、累算部１８、ゲート部１
９，２０、ラツチゲート部２２はそれぞれの要素
を並列にしたものであるが、その個数は画像メモ
リ部２１の行数(i)に等しくされており、これは合
成開口長範囲での走査点の数Ｌに等しいことは明
らかである。

こゝで上記第２図に示されている画像メモリ部
２１および等距離線テーブル１４の構成を、被検
材６が円筒形状の配管である場合を例にして、第
３図を参照しながら説明する。この第３図におい
て、いま、配管外半径がRo、配管内半径がRiで
あり、超音波送受信子は配管外壁面上をその円周
方向で走査されているものとする。このとき、走
査されている超音波送受信子の開口がＤ、配管材
中の音速がＣ、送信されている超音波の中心周波
数が、配管内壁面上の任意の点に対する合成開
口長がＬ、この合成開口長Ｌを見込む配管中心に
おける角度がα、超音波送受信子の超音波ビーム
の広がり角がθwであるものとすると、上記超音
波の波長λは λ＝Ｃ／ｆ ……(5) であることから、超音波ビームの広がり角θwは θw＝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、このときの角度αは で与えられる。ある所定の１走査点に対応した受
信信号列において、ｎ番目のデイジタルサンプリ
ング値の送信から受信までの時間がt_o、サンプリ
ング時間が△t_Rであるものとすると、 t_o＝（ｎ−１）△t_R ……(9) であり、この時間t_oに対する等距離線の距離Znは Zn＝１／２t_o・Ｃ ……(10) となる。このとき、距離Znである等距離線が定
義される範囲を第２図の配管中心での角度θ^max _Zoで
考えると、この角度θ^max _Zoは、 で与えられる。したがつて、距離Znなる等距離
線上に受信信号列の中のｎ番目のデイジタルサン
プリング値を均等に分布せしめる場合の等距離線
定義範囲を第２図に示されている画像メモリ部２
１の行方向の中心行を基準とした角度θz_oで考え
ると、これは、 ｜θz_o｜θ^max _Zo ……(12) となる。第２図における画像化対象線分上で配管
内壁面上の点を超音波ビームが見込み得るのが、
等距離線端点、すなわち、図中で画像化対象線分
をその中心とする合成開口長Ｌの端部とこの点と
の距離Z^max _Zo＝Ro−Riを伝播してくる超音波信号
までを受信信号列とし、このZ^max _Zo＝Ro−Riなる
等距離線を考えなければ図中の画像化対象線分の
全てを画像再生することはできない。こゝに、
Z^max _Zo＝Ro−Riは次式で与えられる。

したがつて、第２図に示されている画像メモリ
部１４（Ｍ×Ｎフレームメモリ構成）の容量につ
いて、必要な行数Ｍおよび列数Ｎはそれぞれ次式
で与えられる。

Ｍ＝〔Ｌ／Ro・△θ〕 ガウス記号＋１ ……(14) Ｎ＝〔２・Z^max／_Zo＝Ro−Ri／Ｃ・△t_R＋0.5〕 ガウス記号＋１
……(15) ただし、△θは超音波受信信号の走査ピツチの
配管中心での角度ピツチとしている。ここで、あ
る所定の１走査点に対して(10)式で与えられる距離
Znなる等距離線に対応して受信信号列を第２図
の画像メモリ部２１に均等に分布させる場合のア
ドレス群（ｉ，Ｊ）についてその求め方を第４図
に基づいて説明する。この第４図は、前記第２図
に示されている等距離線テーブル１４の内容を示
すものであり、この等距離線テーブル１４に従つ
て第２図における画像メモリ部２１へ受信信号列
を均等に分布させていくことができる。いま、上
記画像メモリ部２１のｉ行目について考えると、
このときの第２図における配管中心での角度θi
は、(14)式でのＭを用いて θi＝（Ｍ＋１／２−ｉ）△θ ……(16) となるが、このθiは(12)式の制限を受けることか
ら、距離Znを対象とするｉの定義範囲は(11)式、
（１２）式、(14)式、(16)式より次式で与えられる。

i^min _o＝Ｍ＋１／２−〔θ^max／_Zo／△θ〕 ガウス記号 ……(17) i^max _o＝（Ｍ＋１）−i^min _o ……(18) このとき、Ｊアドレスは Ｊ＝〔２｛Ro−Ro cosθi＋√Zn²−Ro²sin
²θi｝／Ｃ・△t_R＋0.5〕 ガウス記号＋１ ……(19) で与えられる。このような方法によつて決まる
（ｉ，Ｊ）アドレスの組み合わせの求め方の処理
フロー図は第５図に示されている。この第５図に
示されている処理フローにしたがつて、あらかじ
め（ｉ，Ｊ）アドレスの組み合わせを計算してお
き、第２図における等距離線テーブル１４に所要
のアドレステーブルとして書き込み格納しておけ
ばよいことになる。

以上のように、あらかじめ所定の演算で求めら
れた（ｉ，Ｊ）アドレスを第２図に示した等距離
線テーブル１４に格納し、この等距離線テーブル
１４を参照しながら画像再生処理を行なう動作に
ついて、前記第２図および第６図を用いて説明す
る。この第６図は、第２図における装置のタイミ
ングチヤート図である。いま、合成開口長範囲内
での超音波送受信子の走査回数がＬであるものと
すると、Ｌを超えるまでは、えられる線画像は無
意味のものであり、第６図には、走査回数がＬを
超えてｎ回目の送受信が行なわれる場合について
例示されている。ｎ回目の超音波の送受信が行な
われ、受信信号はＡ／Ｄ変換部９によりデジタル
値に変換されて、Ａ／Ｄラインメモリ部１６に格
納される。このＡ／Ｄラインメモリ部１６に格納
されたデータは送信開始時刻から一定の時間遅れ
をもつて一定のサンプリング時間でサンプリング
されたデータであり、このデータを順次ゲート部
１７を通して累算部１８に入力する。いま、ｋ番
目のＡ／Ｄデータが累算部１８に入力されている
ものとすると、このｋ番目のデータに対応する等
距離線テーブル１４のアドレス（ｉ，ｊ）を画像
メモリ部２１に送り、このアドレスでアクセスさ
れた画像データがゲート部２０を介して累算部１
８に入力され、所要の累算が行なわれる。この累
算結果は、ゲート部１９を介して画像メモリ部２
１の同じアドレスに書き込まれる。このような操
作を、Ａ／Ｄラインメモリ部１６に格納されてい
る受信データの全てに対して行なうことにより、
像再生処理は完了する。次に、画像メモリ部２１
の各行(i)のデータをラツチゲート部２２を介して
１ライン分シフトし、第２図における最上位のラ
イン上のデータは線画像メモリ部２３に入力さ
れ、最下位のライン上のデータは“０”となる。
このような操作が終了すると、ｎ回目の送受信に
対する処理は全て完了し、次にｎ＋１回目の送受
信が行なわれることになり、これをくり返すこと
により無限領域の像再生が実現できる。

なお、上記実施例装置は、送信超音波が超音波
パルス波の場合について説明されたが、この送信
超音波が、例えば、線型周波数変調を与えられた
信号（いわゆるチヤープ信号）であるときには、
第１図のパルス発生部７に代えてチヤープ信号発
生部を用い、受信増幅部８とＡ／Ｄ変換部９との
間に相関器を設けて、チヤープ信号発生部からの
チヤープ信号を参照波として受信増幅部８の出力
信号との相互相関をとるようにすることで、上記
実施例と同様の効果が期待される。

また、上記実施例装置は、超音波送受信子が機
械的に走査される場合について説明されたが、こ
れに限らず、アレイ構成から成る超音波送受信子
を電子的に走査する場合についても、第１図の超
音波送受信子１の後段に適当な電子リレー部を設
けるとともに、測定系制御部１１に上記電子リレ
ー部のリレー切換制御機能を付加することもでき
る。また、第２図の画像メモリ部２１は、Ｍ×Ｎ
の容量のフレームメモリ構成のものとしたが、こ
れに限らず、その容量が対象物体に対して必要最
大である構成とし、画像再生の際に使用する画像
メモリ部２１の対象領域が左下詰めＭ×Ｎ領域で
あるようにし、また、出力画像再生ラインがＭ＋
１ラインのデータであるようにすれば、所望の構
成のものにすることができる。

さらに、上記実施例装置は、超音波による物体
映像化装置について説明されたが、これに限ら
ず、電磁波による場合の、例えば、パルスレーダ
による物体またはその表面の映像化装置としても
同様の効果を奏するものである。

〔発明の効果〕

以上説明されたように、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、合成開
口法に基づき対象物体を映像化する際に、超音波
（電磁波）送受信系を機械的（電子的）に走査し
て前記対象物体に対して空間的な広がりのある超
音波（電磁波）ビームを送信し、前記対象物体か
らの反射波を受信しながら、前記送信から前記受
信までに必要な信号伝播時間と音速（光速）とか
ら定まる距離を半径として走査点位置を中心とす
る円弧上で前記ビームの広がりの範囲内で定義さ
れる領域に受信信号を均等の強度をもつて分散さ
せることを各走査点で逐次行ない、空間内の同一
位置における前記分散された値を逐次加算してい
くようにされる物体映像化装置において、前記受
信信号をある所定のサンプリング時間で離散化し
てデジタル値を得るＡ／Ｄ変換部と、前記得られ
た離散化デジタル値をある１単位の受信データ分
格納するＡ／Ｄラインメモリ部と、像再生演算を
行なう際に再生過程の画像データを読み書きする
画像メモリ部と、前記走査点位置からの等距離線
分布をテーブル化した等距離線テーブルと、前記
等距離線テーブルにより指定されたアドレスの画
像データと前記受信データとを加算する累算部
と、前記累算結果を画像メモリ部に書き込むため
のゲート部と、累算演算終了後に画像メモリ部内
の画像データを１ライン分シフトするためのラツ
チゲート部と、像再生処理が終了したラインを出
力する線画像メモリ部と、上記線画像を逐次入力
し、スクロール表示する画像表示部とを備えた構
成にされていることから、方位分解能のすぐれた
合成開口法に基づいて対象物体を映像化するとき
に、必要なメモリの容量の節減およびその有効利
用が図られるとともに、画像再生処理に要する時
間が大幅に短縮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による実施例装置の機能ブ
ロツク図、第２図は、上記実施例装置における画
像再生処理部の詳細ブロツク図、第３図は、上記
実施例装置における等距離テーブルおよび画像メ
モリ部に関する説明図、第４図は、上記等距離線
テーブルの具体的な求め方についての説明図、第
５図は、上記等距離線テーブルを求めるときの演
算処理フロー図、第６図は、上記実施例装置の動
作手順を示すタイムチヤート図、第７図は、この
発明の装置に適用される像再生方法の原理的説明
図、第８図は、この発明における像再生のときの
画像化領域と等距離線テーブルとの間の関係説明
図、第９図は、合成開口法による物体映像化方法
の一般的な説明図、第１０図は、第９図の方法に
おける超音波送受信子の位相履歴の説明図、第１
１図は、第９図の方法の実施に関する説明図であ
る。 １は超音波送受信子、２は超音波ビーム、３は
映像化対象物点、４は伝播媒質、５は走査面
（線）、６は被検材、７はパルス発生部、８は受信
増幅部、９はＡ／Ｄ変換部、１０は送受タイミン
グ制御部、１１は測定系制御部、１２は走査駆動
部、１３は画像再生処理部、１４は等距離線テー
ブル、１５は画像表示部、１６はＡ／Ｄラインメ
モリ部、１７，１９，２０はゲート部、１９は累
算部、２１は画像メモリ部、２２はラツチゲート
部、２３は線画像メモリ部、２４は画像再生制御
部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 合成開口法に基づき超音波もしくは電磁波を
   用いて対象物体を映像化する際に、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
   して前記対象物体に対して空間的な広がりのある
   超音波もしくは電磁波ビームを送信し、前記対象
   物体からの反射波を受信しながら、前記送信から
   前記受信までに必要な信号伝播時間と音速もしく
   は光速とから定まる距離を半径として走査点位置
   を中心とする円弧上で超音波もしくは電磁波ビー
   ムの広がりの範囲内で定義される領域に受信信号
   を均等の強度をもつて分散させることを各走査点
   で逐次行ない、空間内の同一位置における前記分
   散された値を逐次加算していくようにされる物体
   映像化装置において、前記受信信号をある所定の
   サンプリング時間で離散化してデジタル値を得る
   Ａ／Ｄ変換部と、前記得られた離散化デジタル値
   をある１単位の受信データ分格納するＡ／Ｄライ
   ンメモリ部と、像再生演算を行なう際に再生過程
   の画像データを読み書きする画像メモリ部と、前
   記走査点位置からの等距離線分布をテーブル化し
   た等距離線テーブルと、前記等距離線テーブルに
   より指定されたアドレスの画像データと前記受信
   データとを加算する累算部と、前記累算結果を画
   像メモリ部に書き込むためのゲート部と、累算演
   算終了後に画像メモリ部内の画像データを１ライ
   ン分シフトするためのラツチゲート部と、像再生
   処理が終了したラインを出力する線画像メモリ部
   と、上記線画像を逐次入力し、スクロール表示す
   る画像表示部とを備えた超音波もしくは電磁波に
   よる物体映像化装置。