JPH07110322A - 超音波探査映像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】超音波エコー受信信号のサンプリングにおける
ゲインを調整して超音波エコー受信信号のレベルを探査
映像の表示データの範囲に対応させるときのゲイン調整
が容易な超音波探査映像装置を実現する。 【構成】超音波測定して探査映像をカラーで表示する超
音波探査映像装置において、探査映像の表示データｘを
受けこれを所定の変換関数Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ
（ｘ）に従ってカラーデータＲ，Ｇ，Ｂに変換するカラ
ーパレット９ｂを備え、所定の変換関数Ｒ（ｘ），Ｇ
（ｘ），Ｂ（ｘ）は関数形が表示データｘの上限値“２
５５”等のところで不連続に変化する。これにより、超
音波エコー受信信号のレベルが映像化に適したものとな
っていないときは、そのことが探査映像における色の変
化として顕著に示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波探査映像装置
に関し、詳しくは、超音波エコー受信信号をサンプリン
グするためのゲイン調整が容易な超音波探査映像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波探査映像装置は、超音波測定装置
の一種であり、超音波測定を行ってＢスコープ像やＣス
コープ像等の超音波探査映像を表示する。その超音波測
定は、被検体（以下、ワークという。）中の異種材料の
界面や亀裂による空間などが存在することによって超音
波が反射され、その反射エコー（Ｆエコー）の強度や、
送信波（Ｔ波）の送出又は表面エコー（Ｓエコー）の検
出時点から反射エコー検出までの時間（ビーム路程）を
計測することによって行なわれる。その超音波探査映像
は、所定の線状域に沿ってあるいは平面域に亙って超音
波測定を繰り返し行うことで得られる。そして、これが
スコープ像として画像表示されることで、ワーク内部の
界面の状態や亀裂の位置などを探ることができる。

【０００３】探査映像は視認性の高いことが要請される
ことからカラーで表示されることが多く、このために超
音波探査映像装置はいわゆるカラーパレットと呼ばれる
回路を有する。このカラーパレットはそれが持つ所定の
変換関数に従ってデータを変換するものであり、超音波
測定の結果得られた表示データはこのカラーパレットに
よってカラーデータに変換される。色が３原色の組み合
わせであることに対応して赤色成分を決めるＲ，緑色成
分を決めるＧ，青色成分を決めるＢの３つの変換関数が
一のカラーパレットについて規定される。

【０００４】図２に、カラーパレットにおける従来の変
換関数の例を示す。ここで、横軸は８ビット（下限値
“０”〜上限値“２５５”）からなる表示データｘであ
る。また、縦軸は３原色のそれぞれに対応してそれぞれ
変換関数Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）である。何れも
８ビット（“０”〜“２５５”）のカラーデータを出力
する。（ａ）は、各関数が全て同じ傾きの直線で表され
る場合である。この場合、超音波エコーの強度が探査映
像における明度の変化として白黒表示される。

【０００５】（ｂ）は、各関数が異なる折れ線で表され
る場合である。この場合、超音波エコーの強度が探査映
像における色相の変化として青から黄を経て赤に至るカ
ラーで表示される。いずれの関数にしても、直線や折れ
線あるいは滑らかな曲線で近似される関数が採用されて
いる。その結果、超音波エコーの強度変化が探査映像に
よって一目瞭然となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の超音
波探査映像装置は、超音波エコー受信信号をサンプリン
グするための回路内等にゲイン調整の可能な回路をも有
する。このゲイン調整は超音波エコー受信信号をサンプ
リングするに際し超音波エコー受信信号を増幅又は減衰
するときの比率を変えるものであり、これによって、超
音波エコー受信信号のレベルが映像化に適したものとな
るように調整される。通常、超音波エコー受信信号の最
大値をサンプリングした値がほぼ表示データｘの上限値
（“２５５”）かそれより僅かに小さい値になるように
調整が行われる。そうでないと、濃淡や色の変化が乏し
くて、探査映像の視認性が良くないからである。

【０００７】この調整作業は、ワークを超音波測定しな
がら、原信号のモニタ用のオシロコープで直接に超音波
エコー受信信号を観察したり、超音波エコー受信信号の
レベルインジケータが別途設けられている場合にはこれ
の表示の変化を観察したり、あるいは表示された探査映
像を観察したりして、満足する結果が得られるまでその
観察結果に応じて何回も繰り替えされる。しかし、オシ
ロコープやレベルインジケータの表示は視認性が良くな
い上に最終目標の探査映像との対応関係も良くない。こ
のため、これらを観察しながらのゲイン調整は、繁雑で
困難なものとなりがちである。

【０００８】また、探査映像を観察しながらのゲイン調
整では、超音波エコー受信信号の最大値がサンプリング
の上限値を超えているか否かの判断が困難である。すな
わち、調整状態によっては、超音波エコー受信信号の最
大値がサンプリングの上限値（通常これは表示データｘ
の上限値でもある。）を超えることが多々あるが、この
場合、この上限値以上の値の超音波エコー受信信号をサ
ンプリングした結果は皆同じ値すなわち表示データｘの
上限値となり、元来その値であったところと同じに表示
されるのでこれらの区別が付かないのである。

【０００９】このため、超音波エコー受信信号の最大値
がサンプリングの上限値を超えている状態のままで、そ
のことに気づかずに超音波探査を済ませてしまうことも
しばしばである。これでは、調整作業が面倒なばかりで
なく、重大な欠陥に対応する部分を見逃したり不当に軽
く評価してしまうことにもなるので、問題である。この
発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決する
ものであって、超音波エコー受信信号のサンプリングに
おけるゲインを調整して超音波エコー受信信号のレベル
を探査映像の表示データの範囲に対応させるときのゲイ
ン調整が容易な超音波探査映像装置を実現することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明の超音波探査映像装置の第１の構成は、超音
波測定してＢスコープ像やＣスコープ像等の探査映像を
カラーで表示する超音波探査映像装置において、超音波
エコー受信信号をサンプリングして得られた探査映像の
表示データを受けこれを所定の変換関数に従ってカラー
映像化のためのカラーデータに変換するカラーパレット
を備え、前記所定の変換関数は関数形が前記表示データ
の上限値（又は超音波エコー受信信号のサンプリングに
おけるゲイン調整によって超音波エコー受信信号のゲイ
ン調整後の最大値に対応させる目標値として定められた
表示データの値）のところで不連続に変化するものであ
る。

【００１１】先の目的を達成するためのこの発明の超音
波探査映像装置の第２の構成は、超音波測定してＢスコ
ープ像やＣスコープ像等の探査映像をカラーで表示する
超音波探査映像装置において、関数形が設定変更可能な
変換関数を有し超音波エコー受信信号をサンプリングし
て得られた探査映像の表示データを受けこの表示データ
を前記変換関数に従ってカラー映像化のためのカラーデ
ータに変換するカラーパレットと、超音波エコー受信信
号のサンプリングにおけるゲイン調整を行うための動作
モードと、を備え、この動作モード下では前記カラーパ
レットは前記変換関数が前記表示データの上限値（又は
超音波エコー受信信号のサンプリングにおけるゲイン調
整によって超音波エコー受信信号のゲイン調整後の最大
値に対応させる目標値として定められた表示データの
値）のところで不連続に変化するような関数形にされる
ものである。

【００１２】

【作用】このような構成のこの発明の超音波探査映像装
置にあっては、カラーパレットにおける変換関数の関数
形が特定値（表示データの上限値又は所定の目標値）の
ところで不連続に変化する。少なくともゲイン調整のと
きには、かかる不連続な関数形にされる。このような不
連続点があるとそこで色が顕著に変わる。これにより、
あるゲインで増幅等された後の超音波エコー受信信号を
サンプリングして得られた表示データがこの特定値を超
えると、このことが色の違いとして探査映像に顕著に現
れる。したがって、この探査映像を見ながらゲイン調整
を行うことで、超音波エコー受信信号のサンプリングに
おけるゲインを調整して超音波エコー受信信号のレベル
を探査映像の表示データの範囲に対応させるときのゲイ
ン調整が容易となる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の超音波探査映像装置の一実
施例について図１を参照して説明する。図１（ａ）は、
装置全体のブロック図であり、図１（ｂ）はカラーパレ
ットにおける変換関数の一例である。ここで、１は超音
波測定対象のワーク、２は超音波媒体としての水３を貯
める水槽、４は超音波プローブ、５はプローブ４を保持
してＸＹＺ３軸方向に移動・走査させるためのＸＹＺ移
動機構、６はプローブ４を介して超音波エコー受信信号
を得るための超音波探傷器６ａやピーク検出回路６ｂ等
を有する超音波測定部、７は超音波エコー受信信号をデ
ジタル値に変換するためのＡ／Ｄ変換回路である。

【００１４】また、８はマイクロプロセッサやメモリ等
からなるシステム制御装置、９は表示制御回路９ａやカ
ラーパレット９ｂ等を有する表示部、１０はカラーのＣ
ＲＴ、１１はシステム制御装置８に接続されたキーボー
ドやパネルスイッチ等の入力装置であり、これらはデー
タ処理装置１３を構成する。１２はこのデータ処理装置
１３の制御下でＸＹＺ移動機構５を駆動する駆動制御回
路である。システム制御装置８は入力装置１１の操作に
応じて駆動制御回路１２を介してＸＹＺ移動機構５を制
御する。これによってプローブ４がワーク１を走査する
こととなる。また、システム制御装置８は超音波探傷器
６ａに制御信号を送出してゲート位置の設定等の前処理
や超音波測定の開始終了等を制御する。

【００１５】超音波測定部６では、超音波探傷器６ａが
プローブ４に送信パルス信号を送出しこれからエコー受
信信号を受け、ピーク検出回路６ｂがエコー受信信号の
ピークを検出する。ピーク検出回路６ｂの出力はＡ／Ｄ
変換回路７によって８ビットのデジタル値に変換され、
データ処理装置１３に送出される。こうして超音波エコ
ー受信信号がサンプリングされる。ここで、超音波探傷
器６ａはゲイン調整の可能な増幅回路を有し、これによ
って超音波エコー受信信号がその増幅回路のゲインに応
じて増幅される。ゲイン調整は、入力装置１１の操作に
応じてシステム制御装置８が超音波探傷器６ａを制御す
ることでなされる。超音波エコー受信信号のレベルが映
像化に適したものとなるようになされるのであること
は、既述の通りである。

【００１６】システム制御装置８は、Ａ／Ｄ変換回路７
から超音波エコー受信信号のサンプリングデータを受け
て、内部のメモリに一旦記憶する。そして、このデータ
に対して局所平均や間引き等の処理を施して探査映像の
表示データを生成する。このデータは各値がサンプリン
グデータと同じく８ビットで表され、表示データｘとし
て順にカラーパレット９ｂに送出され、そこでカラーデ
ータＲ，Ｇ，Ｂに変換された後、ＣＲＴ１０に送られ
る。これによって、探査映像がカラーで表示される。

【００１７】カラーパレット９ｂは、８ビットのワード
を２５６ワード持つＳＲＡＭが３個とこれのアクセス回
路とからなる。各ＳＲＡＭはそのアドレス入力に表示デ
ータｘを受けこのアドレスで指されるワードからのリー
ドデータをそれぞれカラーデータＲ，Ｇ，ＢとしてＣＲ
Ｔ１０に出力する。なお、カラーデータＲ，Ｇ，Ｂは通
常カラーパレット９ｂの回路内でＤ／Ａ変換後出力され
るが、ＣＲＴ１０の内部でＤ／Ａ変換する構成とするの
もよい。

【００１８】カラーパレット９ｂの各ＳＲＡＭには、最
上位のアドレス位置のワードを除き、アドレス値にほぼ
比例するデータ値が記憶される。ただし、アドレス値
“２５５”の最上位のアドレス位置に記憶されるデータ
値に関しては、カラーデータＲ用のＳＲＡＭにはアドレ
ス値に比例するデータ値“２５５”が記憶されるのに関
し、カラーデータＧとカラーデータＢ用のＳＲＡＭには
アドレス値と全く異なるデータ値“０”が記憶される。
なお、アドレス値に比例しない又はアドレス値の変化に
対して連続しないデータ値を記憶するＳＲＡＭを何れの
ＳＲＡＭとするかは、色の好み等に応じて任意に決めて
よい。

【００１９】ＳＲＡＭのこのデータによってカラーパレ
ット９ｂにおける変換関数Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ
（ｘ）が定まり（図１（ｂ）参照、）、しかもその関数
形が表示データｘの上限値“２５５”のところで不連続
に変化する。この状態のカラーパレット９ｂに入力され
た表示データｘは変換関数Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ
（ｘ）に従ってカラーデータＲ，Ｇ，Ｂに変換されてＣ
ＲＴ１０に表示されるが、この表示は、値“０”〜“２
５４”の表示データｘの範囲では白黒のみの明度でなさ
れるのに対し、値“２５５”の表示データｘについては
突如として真っ赤な色でなされる。これにより、表示デ
ータｘが値“２５５”以上であること、すなわち超音波
エコー受信信号の最大値がサンプリングの上限値を超え
ているであろうことが一目瞭然となる。

【００２０】このような構成の超音波探査映像装置にお
けるゲイン調整の手順を説明する。先ず、ゲイン調整可
能な範囲の概ね中央に超音波測定部６におけるゲインを
設定し、この状態で超音波測定を行ってＣスコープ像等
を表示させる。この映像に赤いところが全くなくて全体
が真っ黒であれば、超音波エコー受信信号のレベルが低
すぎるということが一目で判定できる。これは最初に設
定したゲインが小さすぎることを意味する。そこで、こ
の場合は、ゲインを思い切って上げる操作を行う。映像
に赤いところは全くないが白い部分がかなりあれば、超
音波エコー受信信号のレベルが少し低すぎるということ
が一目で判定できる。そこで、この場合は、ゲインを少
し上げる操作を行う。

【００２１】逆にこの映像が真っ赤であれば、超音波エ
コー受信信号のレベルが高すぎるということが一目で判
定できる。これは最初に設定したゲインが大きすぎるこ
とを意味する。そこで、ゲインを思い切って下げる操作
を行う。映像に赤いところが少しあるときは、超音波エ
コー受信信号のレベルが幾分高すぎるということが一目
で判定できる。そこで、この場合は、ゲインを少し下げ
る操作を行う。そして、この状態で超音波測定を行って
再度Ｃスコープ像等を表示させ、映像に含まれる赤いと
ころが僅かな状態になるまで上述の判定と操作を繰り返
す。

【００２２】次に、この状態に達してからは、ゲインを
ほんの僅かだけ慎重に下げるようにして操作を行いなが
ら、映像に赤いところが無くなるまで、同様の判定と操
作を繰り返す。そして、映像に赤いところが無くなった
とき直ちにゲイン調整を終了する。このような簡単な調
整により、超音波エコー受信信号をサンプリングした値
の最大値が表示データｘの上限値（“２５５”）より僅
かに小さな値になるように、超音波測定部６におけるゲ
インが設定される。そこで、超音波エコー受信信号のレ
ベルが映像化に適したものとなり、このゲイン調整後
は、濃淡や色の変化に富んで視認性の良い探査映像が得
られる。

【００２３】なお、ＳＲＡＭは書き換え可能なメモリで
あるから、表示制御回路９ａに書込み制御回路を組み込
み、これを介してシステム制御装置８がカラーパレット
９ｂのＳＲＡＭのデータを書換えることとするのもよ
い。これにより、カラーパレット９ｂにおける変換関数
の関数形が設定変更可能となる。この構成の下では、ゲ
イン調整のときには図１（ｂ）の如き不連続点を有する
変換関数を用いてゲイン調整の容易化を図り、実用の探
査測定のときには図２の如き連続な変換関数を用いて表
示データの採りうる全範囲の有効利用を図り、両者の長
所を最大限に発揮させることができる。

【００２４】また、カラーパレット９ｂにおけるＳＲＡ
Ｍに記憶するデータ値は任意に定めることができるか
ら、関数形の不連続となるところを表示データｘの上限
値“２５５”に限定する必要はなく、上限値以下の任意
の値のところにすることもできる。そこで、超音波エコ
ー受信信号のサンプリングにおけるゲイン調整によって
超音波エコー受信信号のゲイン調整後の最大値に対応さ
せる目標値として“２５０”程度を採用してもよい。こ
の場合、何れかのＳＲＡＭのデータ値は、表示データｘ
がこの目標値“２５０”のところで跳躍的に変化するも
のである。これにより、ノイズ等によってデータ値が多
少変動ことに対する余裕を持つことができて、実用性が
増す。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明の超音波探査映像装置にあっては、超音波測定して
探査映像をカラーで表示する超音波探査映像装置におい
て、探査映像の表示データを受けこれを所定の変換関数
に従ってカラーデータに変換するカラーパレットを備
え、所定の変換関数は関数形が表示データの上限値等の
ところで不連続に変化する。

【００２６】これにより、超音波エコー受信信号のレベ
ルが映像化に適したものとなっていないときは、そのこ
とが探査映像における色の変化として顕著に示される。
したがって、超音波エコー受信信号のサンプリングにお
けるゲインを調整して超音波エコー受信信号のレベルを
探査映像の表示データの範囲に対応させるときのゲイン
調整が容易になるという効果がある

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の構成の超音波探査映像装置
の一実施例について、全体ブロック図（ａ）と、その変
換関数の例（ｂ）である。

【図２】図２は、従来の超音波探査映像装置における変
換関数の例である。

【符号の説明】

１ ワーク ２ 水槽 ３ 水 ４ 超音波プローブ ５ ＸＹＺ移動機構 ６ 超音波測定部 ６ａ 超音波探傷器 ６ｂ ピーク検出回路 ７ Ａ／Ｄ変換回路 ８ システム制御装置 ９ 表示部 ９ａ 表示制御回路 ９ｂ カラーパレット １０ ＣＲＴ １１ 入力装置 １２ 駆動制御回路 １３ データ処理装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波測定してＢスコープ像やＣスコープ
   像等の探査映像をカラーで表示する超音波探査映像装置
   において、超音波エコー受信信号をサンプリングして得
   られた探査映像の表示データを受けこれを所定の変換関
   数に従ってカラー映像化のためのカラーデータに変換す
   るカラーパレットを備え、前記所定の変換関数は関数形
   が前記表示データの上限値（又は超音波エコー受信信号
   のサンプリングにおけるゲイン調整によって超音波エコ
   ー受信信号のゲイン調整後の最大値に対応させる目標値
   として定められた表示データの値）のところで不連続に
   変化することを特徴とする超音波探査映像装置。
2. 【請求項２】超音波測定してＢスコープ像やＣスコープ
   像等の探査映像をカラーで表示する超音波探査映像装置
   において、関数形が設定変更可能な変換関数を有し超音
   波エコー受信信号をサンプリングして得られた探査映像
   の表示データを受けこの表示データを前記変換関数に従
   ってカラー映像化のためのカラーデータに変換するカラ
   ーパレットと、超音波エコー受信信号のサンプリングに
   おけるゲイン調整を行うための動作モードと、を備え、
   この動作モード下では前記カラーパレットは前記変換関
   数が前記表示データの上限値（又は超音波エコー受信信
   号のサンプリングにおけるゲイン調整によって超音波エ
   コー受信信号のゲイン調整後の最大値に対応させる目標
   値として定められた表示データの値）のところで不連続
   に変化するような関数形にされることを特徴とする超音
   波探査映像装置。