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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- Japan
- Prior art keywords
- line
- image
- phase history
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- synthetic aperture
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
〔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に
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点
に対応していれば点l1Kと同じ位相履歴線PLKに
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
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に
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点
に対応していれば点l1Kと同じ位相履歴線PLKに
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
【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。
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。
【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。
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。
【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・Zmax／Zp=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＋（＋OK）2＋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に
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。
×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・Zmax／Zp=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＋（＋OK）2＋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に
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- 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。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5748186A JPS62212563A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 超音波もしくは電磁波による物体映像化装置 |
| DE19863644363 DE3644363A1 (de) | 1985-12-27 | 1986-12-24 | System zum abbilden eines objektes mit ultraschall- oder elektromagnetischen wellen |
| US06/946,481 US4841489A (en) | 1985-12-27 | 1986-12-24 | Method of imaging an object by ultrasonic or electromagnetic waves |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5748186A JPS62212563A (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 超音波もしくは電磁波による物体映像化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62212563A JPS62212563A (ja) | 1987-09-18 |
| JPH0572980B2 true JPH0572980B2 (ja) | 1993-10-13 |
Family
ID=13056903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5748186A Granted JPS62212563A (ja) | 1985-12-27 | 1986-03-14 | 超音波もしくは電磁波による物体映像化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62212563A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU196373U1 (ru) * | 2019-12-27 | 2020-02-26 | Акционерное общество «Диаконт» | Электромагнитно-акустический преобразователь с фазированной антенной решеткой |
-
1986
- 1986-03-14 JP JP5748186A patent/JPS62212563A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62212563A (ja) | 1987-09-18 |
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