JPH07294500A - 超音波映像検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高分解能の測定に必要とされるような高い周波
数を用いなくても高分解能の測定を簡単に行うことがで
きるバースト波による超音波映像検査装置を提供するこ
とにある。 【構成】同じ焦点型のプローブを用い、バースト波の切
出しパルスを基準として同じプローブをパルス波で駆動
することで、バースト波の最初のピークとパルス波の最
初のピークとの誤差が欠陥エコーの発生位置のずれ量に
なる。このずれ量を考慮してバースト波測定のゲート位
置を設定し、パルス波測定で得たゲート幅や測定位置を
基準としてバースト波測定でゲート位置や幅、測定位置
を設定するので、ぼほバースト波半サイクル程度のピー
クのずれ誤差の範囲に欠陥波の発生位置を抑え込むこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波映像検査装置
に関し、詳しくは、高分解能の測定に必要とされるよう
な高い周波数を用いなくても済み、簡単な操作で高分解
能の超音波測定映像を得ることができるような超音波映
像検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波測定装置の１つである超音波映像
検査装置は、試料（被検体）の内部をＢスコープ像やＣ
スコープ像の映像として表示することが可能である。よ
り鮮明な映像を採取するために、この種の映像装置は、
プローブの音響特性や媒体、試料内部でのそのときの温
度による音速等の各種の測定条件を入力し、それに応じ
て試料内の所望の深さ位置にプローブの焦点を設定する
焦点合わせ作業やゲート位置、ゲート幅の設定が必要で
ある。

【０００３】超音波映像検査装置でＩＣを検査をする場
合には、半導体チップとリードフレームとの接合面測定
のように、肉厚の薄い試料の界面映像を高分解能で得る
必要がある。そのためには、共振周波数の高い狭帯域の
プローブを使用して高い周波数の増幅特性が優れた超音
波探傷器を使わねばならないが、このほかに、プローブ
の焦点合わせとゲート位置，ゲート幅とを適正に設定
し、かつ、できるだけ狭いゲート幅のゲートを設定する
ことが要求される。

【０００４】高分解能の超音波映像探査装置は、その分
解能が高くなればなるほど高価であり、また、その測定
操作には熟練を要する。これとは別に、高い周波数を使
用せずに分解能を上げる超音波映像検査装置もある。こ
れは、試料表面エコーと試料界面エコーとの干渉波を利
用するほか、レンズエコーと試料エコーとの干渉波を利
用することも多い。この場合、測定に使用する超音波は
パルス波ではなく、バースト波（連続波）になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】バースト波を使用する
超音波映像検査装置は、高い周波数を使用しないことか
ら価格は比較的安価であるが、オシロスコープ等を使用
して試料からの反射波形（Ａスコープ像）を観察した場
合に、後述する図６の(b) に示すように試料表面エコー
と試料界面エコーが一連の連続波のように観察される関
係で、焦点合わせやゲート位置の設定が非常に難しく、
熟練者でなければ扱えない。

【０００６】例えば、適正な測定映像を採取するための
ゲート設定は、パルス波を使用する場合のように、試料
界面エコーを操作者が識別して定めるのではなく、一連
のバースト波において、ゲート位置を少しずつずらして
いき、最も分解能の良い映像が得られるゲート設定値を
試行錯誤を繰り返して、選択することになる。ゲート幅
についても同様である。さらに、探触子−試料間距離に
ついても、少しずつ距離を変化させて、最も分解能の良
い映像となる位置を、やはり試行錯誤を繰り返すことで
求めなければならない。

【０００７】このような作業の繰り返しをできるだけ避
けるには、あらかじめ、低分解能の映像を得るパルス波
発信器を使用した超音波検査装置によって試料界面映像
を求めておき、この時のゲート位置，ゲート幅，試料−
探触子間距離を記録しておいた後、バースト波を使用す
る超音波検査装置に対して、既に記録してある、前記ゲ
ート位置，ゲート幅，試料−探触子間距離を設定する。
しかし、これは、２台の測定装置を用いなければなら
ず、低分解能のパルス波の測定装置で得たゲート位置，
ゲート幅，試料−探触子間距離が必ずしも適正なもので
はなく、目安程度であり、バースト波の測定装置で調整
操作に時間がかかり、測定操作が全体が煩雑になる。

【０００８】また、この煩雑さを少しでも少なくすため
に、たとえ、両者を１つの測定装置に組み込み、パルス
波で粗い測定をし、バースト波の測定へと切り換えるよ
うにしたとしても、バースト波とパルス波とは波形自体
が異なり、その検出原理も相違することから同様の問題
が残る。この発明の目的は、高分解能の測定に必要とさ
れるような高い周波数を用いなくても高分解能の測定を
簡単に行うことができるバースト波による超音波映像検
査装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、この発明の超音波映像検査装置は、パルス発
信器とバースト波発信器とを有し、パルス発信器の出力
パルス波の周波数とバースト波発信器のバースト波の周
波数とを共振帯域に含む焦点型の超音波探触子（以下プ
ローブ）を用い、パルス波での測定のときに、その起動
信号をバースト波発信器のバースト波の切出しパルスあ
るいはこれに同期する信号を用いてパルス発信器を駆動
し、プローブに送信パルスを加えて測定を行い、プロー
ブの試料に対する最適な測定位置と最適なゲート位置と
最適なゲート幅とをメモリに記憶し、バースト波測定の
ときに、測定位置に前記プローブを位置決めして、メモ
リに記憶された前記のゲート位置を基準としてゲート位
置を設定し、メモリに記憶された前記のゲート幅を基準
としてゲート幅を設定して、切出しパルスにより切出し
たバースト波によりプローブを駆動して超音波測定を行
うものである。

【００１０】

【作用】このように、同じ焦点型のプローブを用い、バ
ースト波の切出しパルスを基準として同じプローブをパ
ルス波で駆動しているので、駆動信号の発生からプロー
ブまでの伝送条件がパルス波の場合とバースト波の場合
とでほとんど差がなくなる。そこで、バースト波の最初
のピークとパルス波の最初のピークとの誤差が欠陥エコ
ーの発生位置のずれ量になる。このずれ量を考慮してバ
ースト波測定のゲート位置を設定すれば、パルス波測定
で得たゲート幅や測定位置をそのまま用いてもほとんど
ずれることはなく、バースト波の切出しパルスを基準と
しているので、ぼほバースト波半サイクル程度のピーク
のずれ誤差の範囲に欠陥波の発生位置を抑え込むことが
できる。

【００１１】これにより、バースト波測定での調整範囲
が限定され、そのままのバースト波測定でも、ほぼ最適
な画像あるいはこれに近い測定画像を得ることができ
る。なお、パルス波側の同期パルスあるいは送信パルス
を基準にして切出しパルスを生成し、その後にバースト
波を切出したときには、パルス波側の同期パルスあるい
は送信パルスと、バースト波を切出す前の連続波とは位
相的な同期が採れないため、切出されたバースト波の最
初のピークの位置は、バースト波を切出す前の連続波の
１周期分の時間範囲だけ、ずれ誤差となっていまい、パ
ルス波とバースト波の最初のピーク位置をバースト波半
サイクル程度のピークのずれ量の範囲に抑えることはで
きない。

【００１２】

【実施例】図１は、この発明の一実施例の超音波映像検
査装置のブロック図であり、図２は、その焦点合わせ等
の設定処理とバースト波測定処理のフローチャート、図
３は、その焦点合わせの説明図、図４（ａ），（ｂ）は
エコー波形とゲート幅との関係を示す説明図、図５は、
バースト波切出しパルスに同期したパルス波の発生とバ
ースト波との関係の説明図、図６（ａ），（ｂ）は、パ
ルス波の測定におけるゲート位置とゲート幅とバースト
波測定におけるゲート位置とゲート幅との関係の説明図
である。図１において、２０は、超音波映像検査装置で
あって、１は、ＸＹＺ移動機構を有するその走査機構で
ある。焦点型のプローブ３は、この走査機構１に取付ら
れていて試料１７をＹ方向に主走査をし、Ｘ方向に副走
査をする。

【００１３】超音波映像検査装置２０は、このＸＹ走査
によりそれぞれの測定点でＡスコープ像が得られる測定
値を得て、これに基づいてＢスコープ像の表示データや
Ｃスコープ像の表示データを生成してＢスコープ像やＣ
スコープ像の画像を表示する。なお、この実施例におけ
る試料１７は、ＩＣ等の電子部品であり、表面からある
深さ位置ｄｆに具体的な検査対象面とされるリードフレ
ームの面やＩＣチップとこれが接着されるセラミックス
の基板（あるいは台）との接合面が存在している（図３
参照）。

【００１４】走査機構１は、スキャン制御装置２により
制御され、スキャン制御装置２は、インタフェース８を
介して画像処理・制御装置１１により制御される。プロ
ーブ３は、超音波探傷器４に接続されている。超音波探
傷器４は、切換回路４１と、パルサー４２、バースト波
発信器４３、受信信号増幅回路４４とからなる。この回
路は、切換回路４１によりパルサー４２の出力と、バー
スト波発信器４３の出力とが切換えられるようになって
いて、この切換信号は後述する画像処理・制御装置１１
からの制御信号を受けて行われる。また、パルサー４２
の駆動パルスＤ（同期パルス）は、バースト波発信器４
３に設けられた切出しパルス発生回路４３ａから受け
る。

【００１５】画像処理・制御装置１１は、測定周期に応
じた繰り返しパルスＰＲＦの制御信号を発生してバース
ト波発信器４３の切出しパルス発生回路４３ａに加え
る。また、パルス波により測定を行うときには、さらに
切出しパルス発生回路４３ａとパルサー４２とを動作さ
せるエネーブル信号をこれらに加える。バースト波によ
り測定を行うときには、バースト波発信器４３とを動作
させるエネーブル信号を送出する。なお、切出しパルス
発生回路４３ａは、繰り返しパルスＰＲＦの同期した切
出しパルスＰＲＦＳを発生する（図５参照）。

【００１６】まず、パルス波により焦点位置とゲート幅
を得る測定から説明する。画像処理・制御装置１１によ
り切換回路４１が切換えられてパルサー４２にプローブ
３が接続され、切出しパルス発生回路４３ａとパルサー
４２とが動作状態になる。そして、切出しパルスＰＲＦ
Ｓに応じて同期パルスＤ（図５参照）が生成されて切出
しパルス発生回路４３ａからパルサー４２が加えられ
る。それに応じてその送信端子から切換回路４１を経て
プローブ３に所定の測定周期でパルス信号が送られてプ
ローブ３が駆動される。このとき発生した送信波Ｔ（図
４，図５参照）に対して試料１７から得られるエコーを
プローブ３が電気信号に変換し、この変換された電気信
号をプローブ３からエコー受信信号として受信信号増幅
回路４４の受信端子で受ける。それが受信信号増幅回路
４４で増幅され、さらに検波され、得られた信号がピー
ク検出回路５や時間計測回路６に送出される。

【００１７】ピーク検出回路５は、検波されたエコー受
信信号から所定の位置にゲートをかけて必要なエコー部
分のピーク値を検出し、これをＡ／Ｄ変換回路７に出力
する。ピーク検出回路５には、ゲート位置調整回路５ａ
が設けられていて、バースト波の測定の際に設定された
ゲート位置を遅らせる調整をする（これについては後述
する）。なお、ゲート位置は、インタフェース８を介し
て画像処理・制御装置１１から受けた設定信号による。
ピーク検出回路５は、この設定信号に応じて、例えば、
カウントスタート信号あるいは表面エコーを検出してそ
こから所定の時間をカウントをすることでゲートを設定
する。なお、カウントスタート信号は、画像処理・制御
装置１１から送出される。

【００１８】時間計測回路６は、パルス波発信や表面エ
コー検出後の経過時間を計測する回路であり、測定デー
タごとに表面エコーからあるいはカウントスタート信号
からデータ測定までの経過時間を求め、これをインター
フェイス８を介して画像処理・制御装置１１に送出す
る。Ａ／Ｄ変換回路７は、画像処理・制御装置１１から
の制御信号に応じて得られたピーク値のアナログ信号
を、例えば、８ビット２５６段階でデジタル値に変換す
る。このデジタル値を画像処理・制御装置１１のマイク
ロプロセッサ（ＭＰＵ）９が処理できるように入力デー
タとしてバス１４に送出する。

【００１９】以上の構成において超音波映像検査装置２
０は、通常の測定状態にあっては、例えば、プローブ３
は、Ｙ方向に１ライン走査後にＸ方向にピッチ送りさ
れ、Ｙ方向に先とは逆方向に走査する、いわゆるＹ方向
での往復走査により試料１７をＸＹ平面上で走査する。
この走査で所定のピッチで割り当てられる各測定点ごと
にピーク検出回路５でピーク値が検出され、それをデジ
タル値の形でＭＰＵ９が取込む。ＭＰＵ９は、これらピ
ーク値のデータを各測定点に対応して順次メモリ１０に
記憶していく。

【００２０】また、後述する焦点合わせのための測定で
は、ＸＹ平面走査におけるＸ方向あるいはＹ方向の１ラ
インの走査に応じてＺ方向の走査も加えて行い、深さ方
向（Ｚ方向）に傾斜する、ここで言う傾斜走査を行う。
この傾斜走査の具体例については後述する。なお、ＭＰ
Ｕ９が測定データをメモリ１０に記憶する場合には、各
測定点に対応する識別情報を記憶したエリアをメモリ１
０に設けておき、識別情報に対応して各測定点から得ら
れた測定データ等を記憶するようにすることができる。

【００２１】さて、バス１４には、マイクロプロセッサ
９のほかに、操作パネル（図示せず）、各種プログラム
やデータを記憶したメモリ１０、画像メモリ１２、ディ
スプレイ１３等が接続されている。そして、ディスプレ
イ１３には、タッチスクリーン１５が画面に装着されて
いる。このタッチスクリーン１５は、タッチスクリーン
インタフェース１６を介してバス１４に接続されてい
る。そこで、そのタッチ位置が割り込み処理によりＭＰ
Ｕ９に読込まれる。このタッチスクリーン１５は、この
発明における選択された表示映像部分の画面上における
位置情報を与える入力装置の具体例の１つである。

【００２２】ここで、メモリ１０には、斜面走査プログ
ラム１０ａ、平面走査プログラム１０ｂ、焦点合わせプ
ログラム１０ｃ、音速演算プログラム１０ｄ、ゲート演
算設定プログラム１０ｅ、表示処理プログラム等の各種
プログラムが、格納されている。そして、そのパラメー
タ記憶領域１０ｆには、傾斜走査関数Ｚｓ＝ｆ（ｘ），
Ｚｓ＝ｆ（ｙ）等が記憶されている。

【００２３】斜面操作プログラム１０ａは、特に初期位
置指定がなされていないときにはプローブの初期位置設
定が行われる。これがＭＰＵ９により実行されると、Ｍ
ＰＵ９は、あらかじめ操作パネルから入力されたプロー
ブ３の焦点距離と試料１７との位置関係（通常、所定の
水槽の底部に試料１７は配置されているので、その厚み
等が操作パネルから入力されることでこの位置関係が決
定される。）に応じて測定開始点において、まず、試料
１７の表面直下に焦点が位置付けられるようにプローブ
３のＺ座標位置（高さ）を算出してプローブ３を位置決
めする（図３の位置Ａ参照）。

【００２４】特別に位置設定があった場合には、それに
従ってプローブ３がＺ方向で位置付けられるが、そのよ
うな場合を除いてこの位置が傾斜走査の基準位置（初期
位置）になる。そして、ＭＰＵ９は、測定開始とともに
Ｙ方向（又はＸ方向）の測定点の更新に応じて測定点の
Ｙ方向（又はＸ方向）の座標位置から前記の傾斜走査関
数Ｚｓ＝ｆ（ｙ）（又はＺｓ＝ｆ（ｘ））に従って演算
を行い、Ｚ座標の位置座標Ｚｓを算出する。さらに、Ｍ
ＰＵ９は、Ｙ方向（又はＸ方向）の走査とともにこのＺ
座標の算出結果に応じてＺ方向に走査する傾斜走査の制
御を行う。このときにプローブ３が位置付けられるＺ方
向の座標は、先の傾斜走査関数により算出された値で決
定されることになる。

【００２５】なお、以下においてはＹ方向の走査に応じ
て深さ方向の走査を行う場合の例を中心として説明す
る。Ｘ方向の走査に応じて深さ方向の走査を行う場合も
同様であり、このときには傾斜走査関数がＺｓ＝ｆ
（ｘ）になるだけであって、実質的な相違はないのでこ
れについては説明を割愛する。ここで、傾斜走査関数ｆ
（ｙ）が一次関数のときには、Ｙ方向の座標更新に対応
して所定のピッチでＺ方向（高さ方向）にプローブ３が
移動する。その結果、通常は、Ｙ方向の走査に応じてプ
ローブ３は、試料１７に対して所定のピッチで接近して
いくことになる。このことにより試料１７は、側面から
みて傾斜した平面走査をプローブ３により受ける。

【００２６】試料１７が２つの近接した接合面１７ａ，
１７ｂを有している場合を例にとって、図３を参照しな
がらこれについて詳述すると、基準位置のときには試料
表面に焦点が合っており（位置Ａ）、徐々に焦点位置が
下がって、接合面１７ａに合い（位置Ｂ）、接合面１７
ｂに合い（位置Ｃ）、さらに試料１７の内部に焦点が移
る（位置Ｄ）。また、位置Ｂにおけるエコー波形とゲー
トとの関係を図４（ａ）に示し、位置Ｃにおけるエコー
波形とゲートとの関係を図４（ｂ）に示す。ここに、Ｔ
は打ち出し波、Ｓは表面エコー、Ｆａは接合面１７ａか
らの反射エコー、Ｆｂは接合面１７ｂからの反射エコ
ー、Ｇ，Ｇ’はゲートであり、これらは時間軸ｔに沿っ
て示されている。

【００２７】そして、焦点合わせプログラム１０ｃは、
タッチスクリーン１５により指定されたディスプレイ１
３の画面上のＸ座標の位置からそれに最も近い測定点
（表示画像の画素と測定点とが１対１で対応するときに
は、その画素が指定されることでそれが測定位置に一致
することになる。）を割り出してプローブ３の走査上の
Ｚ座標を前記の傾斜走査関数ｆ（ｘ）から得て、その位
置にプローブ３を位置決めする処理をする。

【００２８】平面走査プログラム１０ｂは、通常の二次
元走査プログラムであり、ＭＰＵ９がこのプログラムを
実行することでＭＰＵ９は、プローブ３のＺ座標（高
さ）が設定されるとその高さ（Ｚ座標）を固定にしたま
まＹ方向に所定のピッチで主走査をし、Ｘ方向に副走査
をする。なお、斜面走査プログラム１０ａも平面走査プ
ログラム１０ｂもＸ方向、Ｙ方向の測定ピッチはあらか
じめ設定された距離で行われる。Ｙ方向の測定ピッチ
は、Ｘ方向の測定ピッチと同じである場合もあれば、そ
れより粗い場合もある。

【００２９】音速演算プログラム１０ｅは、傾斜走査に
より測定されたデータとこれについて時間計測回路６に
より計測された時間から試料１７の音速を算出するプロ
グラムである。図３と図４を参照しつつ具体的な一例を
あげると、試料１７の表面に合焦点での水距離と接合面
１７ａに合焦点での水距離との差ｄｚ、試料１７の内部
での焦点深さの差ｄｆ、試料の音速Ｃ１７、水の音速Ｃ
ｗの間に、プローブの振動子径に較べ焦点距離が十分大
きい場合には（Ｃ１７／Ｃｗ）と（ｄｚ／ｄｆ）とがほ
ぼ等しくなるという関係があることを利用して音速を算
出する方法等がある。なお、前記の場合、プローブ３の
焦点距離は既知である。

【００３０】これは、通常は付帯条件も満足されること
からこれらを等置し、さらに表面エコーＳから接合面１
７ａまでの経過時間ｔｓｆが（２×ｄｆ／Ｃ１７）であ
ることを利用して、その式を変形する。すると、音速Ｃ
１７は（２×Ｃｗ×ｄｚ／ｔｓｆ）の平方根として求め
られる。

【００３１】なお、経過時間ｔｓｆは、時間計測回路６
を用いて計測されるが、超音波測定ともに常時計測して
記憶しておき後から対応する値を取り出して用いてもよ
いし、計測すべき位置等が指定されてから計測してもよ
い。また、これは、点線で示すように、特定の時間カウ
ント開始信号ＳＴから計測されてもよい。なお、この場
合の時間カウント開始信号ＳＴは、画像処理・制御装置
１１から与えられる。そして、この経過時間ｔｓｆから
表面波Ｓからのゲート位置の時間ｔP が欠陥波Ｆａを含
む範囲で設定される。この設定は、ｔP ＝ｔｓｆ−ｔa
（ただし、ｔaは設定値）として自動的に計算されても
よいし、操作パネルからの操作でマニュアル的に時間値
ｔa が調整されてゲート位置ｔP が選択されてもよい。

【００３２】ゲート演算設定プログラム１０ｅは、ゲー
トＧ，Ｇ’等（図４参照）の幅等を算出するプログラム
である。試料１７の音速が不明のときには広い幅にゲー
トが設定され（ゲートＧ’）、試料１７の音速の確定後
には狭い幅にゲートが設定される（ゲートＧ）。音速が
確定すれば正確な屈折率が算出できるので、試料の内部
における焦点位置が正確に予測できる。そして、焦点位
置が正確に予測できれば、ゲート幅が狭くても焦点位置
を逃すことなく確実に測定を行うことができる。そこ
で、操作パネル（図示せず）からの入力に応じて狭いゲ
ート幅のうちから最適なゲート幅Ｇが算出されて選択さ
れる。さらに、パルス波による測定で得られた表面波Ｓ
からのゲート位置ｔP についても調整する必要があると
きには、最適なゲート位置ｔP が算出される。さらに、
このようなゲート位置ｔP あるいは算出前の前記の設定
したゲート位置ｔP に対してバースト波の立上がり時間
を基準とするゲート設定位置，時間ｔを算出し、これと
パルス波の遅れ時間Δｔ分引いた値ｔ−Δｔをバースト
波で測定する際のゲート位置としてパラメータ記憶領域
１０ｆの所定の領域に記憶する。なお、時間ｔは、同期
パルスＤの立ち上がりからの表面波Ｓまでの時間値と表
面波Ｓからのゲート位置ｔの和として与えられるが、前
記のカウントスタート信号ＳＴを基準としてもよい。ま
た、この時間ｔは、時間計数回路６により同期パルスＤ
あるいはカウントスタート信号ＳＴを基準として接合面
１７ａまでを時間カウントして得てもよく、また、表面
波までの時間値に時間ｔP を加算して得てもよい。

【００３３】ここで、パルス波測定とバースト波測定と
の関係について説明すると、図５に示す切出しパルスＰ
ＲＦＳ（(a) 参照）によりバースト波Ｂ（(b) 参照）、
例えば１００ＭＨｚが切出されるとすると、このパルス
ＰＲＦＳの立ち上がりに同期して生成された同期パルス
Ｄ（(c) 参照）がパルスサー４２に加えられてパルサー
が駆動され、送信パルスＴ（(d) 参照）が発生する。こ
の場合の送信パルスＴの立上がりタイミングとバースト
波Ｂの立ち上がりタイミングとのずれ量が前記のΔｔ
（(e) 参照）である。バースト波Ｂとパルス波Ｔのプロ
ーブ３までの伝送路が等しいので、パルス波測定により
得られたゲート位置とバースト波測定により必要なゲー
トＧの位置とのずれ量は、−Δｔであり、バースト波測
定のゲート位置は、パルス波測定のゲート位置よりΔｔ
手前に来る（(f) 参照）。

【００３４】なお、パルス波測定でのゲート位置の時間
値は、通常、パルス波の発生から計測される場合もある
が、同期信号Ｄを基準として一定時間のΔｄだけ遅れた
カウントスタートパルスでカウントが開始されることも
ある。一方、バースト波測定でのゲート位置の時間値
は、パルスＰＲＦＳの立ち上がりが基準となる。このよ
うな場合には、Δｄ−Δｔ分だけゲート位置の時間値が
短くなるので、バースト波測定のときには、ゲート位置
をΔｄ−Δｔ分だけ遅延させることになる。したがっ
て、バースト波測定でのゲート位置を遅延させるか、早
めるかは、パルス波測定とバースト波測定とのゲート位
置の設定関係に依存する。そして、ここでの多少のずれ
調整は、ゲート位置調整回路５ａによる。

【００３５】このゲート位置は、例えば、数十μsec 程
度であり、前記のゲート位置調整は、μseのオーダであ
る。これに対して、ゲート幅は、十数〜数十ｎsec であ
る。また、バースト波は、前記の場合１００ＭＨｚを例
としてパルス波との立上がり関係を説明しているが、使
用周波数は、１０ＭＨｚから２００ＭＨｚ程度であっ
て、バースト波の波数は、数サイクルから十数サイクル
である。したがって、バースト波の使用周波数を変化さ
せた場合には、ピークの位置がパルス波測定の位置に対
して半サイクル程度ずれるが、このずれ量は、ゲート位
置調整回路５ａにより調整すればよい。

【００３６】さて、前記のような傾斜走査により得られ
た画像は、プローブ３の合焦点部が順方向の走査に伴っ
て次第に深くなる深さ方向に透視した平面画像（ここで
は傾斜画像という）になる。この画像の各画素と走査機
構のＺ軸の座標位置（走査上のＺ座標値）、すなわち、
試料１７とプローブ３との間隔は、前記傾斜関数ｆ
（ｙ）により対応関係が採られている。そこで、先の走
査上のＺ座標は容易に求めることができる。なお、この
Ｚ座標の算出は、傾斜関数ｆ（ｙ）によることなく、各
測定点の測定に対応してプローブ３のＺ座標の位置（高
さ）をメモリ１０に記憶しておいて測定点とプローブ３
の高さとの対応を採ることでもよい。また、測定点が画
素対応のときには、ディスプレイ１３の表示画素に対応
してメモリ１０にプローブ３の高さのデータが記憶され
るようにしてもよい。

【００３７】次に、画像処理・制御装置１１の試料に対
するプローブの高さとゲート幅の設定処理とバースト波
測定について、図２のフローチャートに従って説明す
る。まず、所定のパルス波測定の機能キーが入力された
時点で図２の処理がスタートし、そのステップで操作
パネルからプローブ３の焦点距離と試料１７の厚さ等の
初期情報を入力する。一方、メモリ１０の所定領域には
超音波探傷器４の送信パルスの発生周期やピーク検出回
路５のゲート幅Ｇ’等について、あらかじめ超音波映像
検査装置として最もよく使われる設定値が記憶されてい
る。

【００３８】そこで、このときＭＰＵ９は、それらの設
定データを参照してインタフェース８を介して各種回路
に必要な設定データを設定する。例えば、このとき、ピ
ーク検出のゲート幅は、０．１μｓから数μｓ程度の期
間に設定される。これらの設定値は可変であるが、設定
値を変えなくても機能上、問題はないので、超音波測定
について知識がない限り、広いゲート幅Ｇ’を他の値に
設定変更する必要はない。

【００３９】なお、ここでは、ゲート位置がプローブ３
の焦点位置に合わせて行われ、表面エコーを検出してか
らの時間ｔｐとして設定されるものとする。設定される
時間は、Ｙ方向における傾斜走査の場合には、Ｙ方向の
走査距離に応じて傾斜関数により決定されるＺ座標の各
測定位置を得て、この位置に基づいてプローブ３の焦点
位置を割出してゲート設定のための時間を算出する。ゲ
ート演算設定プログラム１０ｅは、このような処理も行
う。その算出結果ｔｐは、傾斜走査に対応してＭＰＵ９
によりインタフェース８を介してピーク検出回路５に与
えられるとともに、表面波Ｓからの適正なゲート位置ｔ
p としてメモリ１０のパラメータ記憶領域１０ｆの所定
の領域に記憶される。さらにバースト波の測定際のゲー
ト位置として、ゲート位置ｔp から、同期信号Ｄからあ
るいはカウントスタートパルスＳＴからのゲート位置ｔ
を算出し、これからｔ−Δｔを算出してパラメータ記憶
領域１０ｆの所定の領域にバースト波測定の際のゲート
位置として記憶する。

【００４０】次のステップにおいて、測定開始位置
（初期位置）にまずプローブ３が位置付けられる。すな
わち、プローブ３の高さ方向の基準位置としてプローブ
３の焦点がその表面直下に来る距離と等しくなるように
試料１７とプローブ３との間隔が設定される（図３の位
置Ａ参照）。ステップで、操作パネル上の測定開始キ
ーの入力待ちループに入り、走査開始か否かをそのキー
入力により検出する。

【００４１】キーが入力されると、次のステップにお
いて、斜面走査プログラム１０ａが起動され、傾斜走査
測定が開始され、ＭＰＵ９の斜面走査プログラム１０ａ
の実行により試料１７は、Ｙ方向の測定点更新（測定位
置の更新）ともに傾斜走査が行われる。その結果、Ｘ方
向の１ラインの走査が終了するごとにＹ方向に１ピッチ
移動するとともに徐々に試料１７とプローブ３との間隔
が接近して傾斜走査が行われる。

【００４２】このＹ方向における傾斜走査のＸＹ走査に
応じて各測定点に対応して得られたピーク値の多階調の
データは、その都度現在の走査位置のＸＹ座標に応じて
そのＸＹ座標に対応する画像メモリ１２のアドレスに表
示データとして記憶される。画像メモリ１２に記憶され
た表示データは、次にディスプレイ１３のビデオメモリ
に転送され、ディスプレイ１３に内蔵されたコントロー
ラの制御の下にその画像が表示される。このとき表示さ
れている画像は、深さ方向に傾斜走査を行った場合の探
傷映像となっている。

【００４３】ところで、これは、広い幅のゲートＧ’の
下での測定画像であることから、試料１７の内部の２つ
の接合面１７ａ，１７ｂが近接しているような場合に
は、これらからの反射エコーＦａ，Ｆｂが同時にゲート
Ｇ’内に入ってしまい峻別不能となる。このため、この
測定画像では、反射エコーの強い位置Ｂ（図３の接合面
１７ａ参照）は比較的明瞭であるが、肝心の目標とする
位置Ｃ（図３の接合面１７ｂ）は接合面１７ｂからの影
響によってぼんやりしたものとなっている。

【００４４】さて、次のステップにおいて、焦点合わ
せプログラム１０ｃが起動され、オペレータが画面上で
鮮明な表示位置を指定して焦点あわせを行う。本来は目
標とする位置Ｃを指定したいのであるが、位置Ｃがぼん
やりしているので、とりあえず他の鮮明な表示位置例え
ば位置Ｂに対応してタッチスクリーン１５をタッチする
と、ステップに移行する。そして、このタッチによる
割込み信号がインタフェース１６を介してＭＰＵ９に入
力される。その結果、このステップで、ＭＰＵ９は、
焦点合わせ処理を行う。

【００４５】すなわち、ＭＰＵ９は、割込み信号を受け
ると、ディスプレイ１３上に表示された位置Ｂの表示座
標をタッチスクリーン１５からの位置信号から割出し
て、そのＹ座標を抽出し、抽出した測定位置から傾斜関
数ｆ（ｙ）に従って走査上のＺ座標を算出してその位置
にプローブ３を位置決めする。この位置は、メモリ１０
のパラメータ記憶領域１０ｆの所定の位置に記憶され
る。この位置が、位置Ｂに対応する接合面１７ａに対し
てプローブ３の焦点の合った高さ位置である。

【００４６】次のステップで、操作パネル上のキーの
入力待ちループに入り、再度傾斜測定を行うか否かを、
そのキー入力により決定する。接合面１７ａを測定する
場合には既に焦点合わせが済んでいるので再度の傾斜測
定を行う必要はなく、この場合にはステップ（１４）に
移る。また、最初の傾斜走査での映像があまり鮮明でな
く、接合面１７ａの位置が正確でないと思われる場合に
は、再度傾斜測定に入る。今回は、接合面１７ｂを測定
したいので、再度の傾斜測定を行うべく、ステップに
移る。

【００４７】ステップでは、音速演算プログラム１０
ｄが起動される。そして、先ず現在焦点が合わされてい
る接合面１７ａについての経過時間ｔｓｆが計測され
る。次にステップで、音速演算プログラム１０ｄが既
述の方法で試料１７の音速Ｃ１７を算出する。さらに、
ゲート演算設定プログラム１０ｅは、音速Ｃ１７が判明
したことに基づいてゲートを狭い幅の適正な幅のゲート
Ｇに再設定されてメモリ１０のパラメータ記憶領域１０
ｆの所定の位置に記憶される。なお、この場合のゲート
幅は自動設定でなく、操作パネル（図示せず）から入力
することができる。もちろん、設定されたゲート幅は、
パラメータ記憶領域１０ｆの所定の位置に記憶される。
ここでのゲートの幅が狭くも、音速が確定したことによ
り屈折率等も明確になるので焦点位置が正確に予測でき
る。そこで、確実にゲートが焦点位置に対応ずけられ
る。また、ゲートの幅が狭いので、欠陥エコーＦａ，Ｆ
ｂが明瞭に分離される（図４のＧ参照）。

【００４８】ステップ（１０）及びステップ（１１）で
は、ステップ及びステップと同様の処理が繰り返さ
れ、再度傾斜測定が行われて斜面の探傷映像が再表示さ
れる。なお、ここでは同一のプログラムを利用するため
に全面を再測定したが、ステップで焦点合わせされた
位置Ｂ以降の部分のみを再測定・再表示してもよい。こ
の場合、プログラムは多少複雑になるが、処理時間が短
縮されて作業効率は良い。そして、この段階で先に指定
されたプローブの高さを第１の焦点位置のとしてメモリ
に記憶しておく。このように、狭い幅のゲートＧの下で
測定され表示された探傷映像は、分解能が向上してい
る、そこで、近接した接合面１７ａ，１７ｂのそれぞれ
が明瞭に表示されている。すなわち、接合面１７ａに対
応した位置Ｂばかりでなく、接合面１７ｂに対応した位
置Ｃにも鮮明な表示が現れる。

【００４９】このように位置Ｂと位置Ｃとが鮮明になっ
たところで、ステップ（１２）及びステップ（１３）に
おいて、ステップと同様にしてタッチスクリーン１５
によりオペレータが画面上で鮮明な表示位置Ｃを指定す
る。これにより表示位置Ｃの焦点あわせ位置がメモリに
記憶される。このとき、最初に表示位置Ｂを測定する場
合には、Ｂの表示位置をタッチすればよい。

【００５０】次ぎのステップ（１４ａ）では、前記の確
定したプローブの位置からこの位置にプローブを位置決
めして図４(b) に示す表面波Ｓからの時間値ｔｓｆを時
間計測回路６から得て、この時間値ｔｓｆから同期信号
ＤあるいはカウントスタートパルスＳＴからのゲート位
置ｔを算出し、さらにバースト波に対するゲート位置ｔ
−Δｔを算出してメモリのパラメータ記憶領域１０ｆに
記憶する。次ぎにステップ（１５ａ）で設定処理終了か
否かの判定をする。ここで、設定処理が終了していると
きには、ｙｅｓ条件が成立してステップ（１６ａ）へと
移りバースト波測定に入る。そうでないときにはｎｏ条
件が成立してステップへと戻る。

【００５１】ステップ（１６ａ）では、測定切換えが行
われて切換回路４１に制御信号が送出され、バースト波
発信器４２が選択される。そして、ステップ（１７ａ）
でバースト波による測定が開始される。この場合のプロ
ーブの高さとゲート幅とは、すでにパルス波による先の
測定において決定された値になる。そして、ゲート位置
としてパラメータ記憶領域１０ｆにおけるｔ−Δｔが読
み出されて各パラメータが設定される。さらに、ゲート
位置は、ゲート位置調整回路５ａなにより調整され、ゲ
ート幅の多少の調整が行われる。なお、ゲート位置ｔ−
Δｔがカウントスタート信号を基準とするときには、切
出しパルスＰＲＦの立上がりタイミングとのずれ量の調
整が行われてゲート位置が設定される。

【００５２】図６は、この場合のバースト波によるゲー
ト位置とパルス波測定によるゲート位置とゲート幅との
関係を示している。(a) は、パルス波測定によるゲート
位置と受信エコーとの関係を示していて、(b) は、バー
スト波測定によるゲート位置と受信エコーとの関係を示
している。バースト波測定におけるゲート位置は、ｔ−
Δｔ＋δ分になっている。ここで、δは、ゲート位置調
整回路５ａによりマニュアル調整された値である。そし
て、この位置は、試料境界面のエコーの位置にあわされ
て、バースト波の干渉波により発生するピーク値が測定
値として画像処理・制御装置１１により平面走査に応じ
て順次採取されていく。このようにして、狭い幅のゲー
ト幅の下でバースト波測定された探傷映像は、高い分解
能のものが得られる。

【００５３】以上説明してきたが、実施例での焦点の合
わせは、タッチスクリーンによっているが、これは、マ
ニュアル調整で得た焦点位置を操作パネルやキーボード
から入力してもよい。また、ゲート位置やゲート幅につ
いても同様にパスル波測定において、マニュアル調整し
た値をそれぞれ入力してバースト波の最適なゲート位置
を算出し、そのゲート幅を設定してもよい。また、実施
例における傾斜関数は、深さ方向であるＺ方向の測定位
置をＸ，Ｙのいずれかの方向の走査に対応して決定する
ものである。傾斜関数は、得られた測定値のＺ方向の位
置と得られた測定値から生成された画面上の表示データ
との対応を採るための関係情報の具体例の１つに過ぎな
い。これは、画面上において選択された映像の位置から
それに対する測定値が採取された深さ方向の位置が割出
せる関係情報であればどのような情報であってもよく、
関数である必要はない。例えば、測定位置座標は、測定
点に対応して設けられた識別情報に対応してテーブル化
されて管理されてもよい。

【００５４】実施例では、Ｘ，Ｙ方向に二次元走査して
平面画像を得ているが、Ｙ方向又はＸ方向へ１ライン走
査した結果の画像が明確であれば、それにより指定する
こともできる。また、試料に対してプローブを接近させ
る場合ばかりではなく、最接近した状態から徐々に離し
ても同じである。なお、Ｘ，Ｙ，Ｚの方向は、試料に対
して相対的に決定されるものであって絶対的なものでは
ない。特に、Ｘ，Ｙの平面走査ではなく、Ｒ，Θの回転
走査でも、この発明は同様に適用可能である。さらに、
Ｘ，Ｙ，Ｚの座標も試料を載置するテーブルとプローブ
との相対的な移動により決定される。さらに、実施例で
は、エコーのピーク値を検出しているが、これは、ピー
クに限定されるものではなく、いわゆるエコーの強弱を
含めて、エコーレベルを検出するものであればよい。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明にあっては、同じ焦点型のプローブを用い、バース
ト波の切出しパルスを基準として同じプローブをパルス
波で駆動することで、バースト波の最初のピークとパル
ス波の最初のピークとの誤差が欠陥エコーの発生位置の
ずれ量になる。このずれ量を考慮してバースト波測定の
ゲート位置を設定し、パルス波測定で得たゲート幅や測
定位置を基準としてバースト波測定でゲート位置や幅、
測定位置を設定するので、ぼほバースト波半サイクル程
度のピークのずれ誤差の範囲に欠陥波の発生位置を抑え
込むことができる。その結果、パルス波測定での試料−
探触子間距離と最適なゲート位置とゲート幅とを測定基
準としてバースト波の測定を行うことによりその調整範
囲を狭くでき、熟練者でなくても、簡単に高解像度の最
適画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、この発明の一実施例の超音波映像検
査装置のブロック図である。

【図２】 図２は、その焦点合わせ処理のフローチャー
トである。

【図３】 図３は、その焦点合わせの説明図である。

【図４】 図４（ａ）は位置Ｂにおけるエコー波形の
例、（ｂ）は、位置Ｃにおけるエコー波形の例である。

【図５】 図５は、再表示された映像の例である。

【図６】 図６は、表示された映像の例である。

【符号の説明】

１…走査機構、２…スキャン制御装置、３…プローブ、
４…超音波探傷器、５…ピーク検出回路、５ａ…ゲート
位置調整回路、６…時間計測回路、７…Ａ／Ｄ変換回
路、８…インタフェース、９…マイクロプロセッサ（Ｍ
ＰＵ）、１０…メモリ、１０ａ…傾斜走査プログラム、
１０ｂ…平面走査プログラム、１０ｃ…焦点合わせプロ
グラム、１０ｄ…音速演算プログラム、１０ｅ…ゲート
演算設定プログラム、１０ｆ…パラメータ記憶領域、１
１…画像処理装置、１２…画像メモリ、１３…ディスプ
レイ、１４…バス、１５…タッチスクリーン、１６…タ
ッチスクリーンインタフェース、１７…試料（被検
体）、１７ａ，１７ｂ…接合面、２０…超音波測定装
置、４１…切換回路、４２…パルサー、４３…バースト
波発信器、４４…受信信号増幅回路。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年６月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】超音波測定装置の１つである超音波映像
検査装置は、試料（被検体）の内部をＢスコープ像やＣ
スコープ像の映像として表示することが可能である。よ
り鮮明な映像を採取するために、この種の映像装置は、
プローブの焦点距離等の仕様や媒体、試料内部でのその
ときの温度による音速等の各種の測定条件を入力し、そ
れに応じて試料内の所望の深さ位置にプローブの焦点を
設定する焦点合わせ作業やゲート位置、ゲート幅の設定
が必要である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】例えば、適正な測定映像を採取するための
ゲート設定は、パルス信号を使用する場合のように、試
料界面エコーを操作者が識別して定めるのではなく、一
連のバースト波において、ゲート位置を少しずつずらし
ていき、最も分解能の良い映像（映像からみてきれいな
映像としての分解能を映像分解能という）が得られるゲ
ート設定値を試行錯誤を繰り返して、選択することにな
る。この選択は、特に、比較的幅の狭いゲートを設定し
て高い映像分解能でバースト波測定する場合に難しくな
る。ゲート幅についてもそれは同様である。バースト波
測定では、通常、干渉波全体が入る程度の幅の広いゲー
トを設定する場合には、ゲート幅は問題にならないが、
映像分解能を上げるために、言い換えれば、着目する部
分以外からの影響を除去するために干渉波全体の特定の
部分に着目してその部分を狭い幅のゲートにより抽出す
る必要がある場合には、ゲート幅の設定が難しくなる。
適正なゲート幅を得るには、種々のゲート幅で何回も設
定を行わなければならない。さらに、探触子−サンプル
間距離についても、少しずつ距離を変化させて、最も分
解能の良い映像が得られる位置を、やはり試行錯誤によ
り求めなければならない。その上、適正な映像を得るた
めには、さらに、バースト波の周波数も調整される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】このような作業の繰り返しをできるだけ避
けるには、あらかじめ、低分解能の映像を得るパルス波
発信器を使用した超音波検査装置によって試料界面映像
を求めておき、この時のゲート位置，ゲート幅，試料−
探触子間距離を記録しておいた後、バースト波を使用す
る超音波検査装置に対して、既に記録してある、前記ゲ
ート位置，ゲート幅，試料−探触子間距離を設定する。
しかし、これは、２台の測定装置を用いなければなら
ず、低分解能のパルス波の測定装置で得たゲート位置，
ゲート幅，試料−探触子間距離が必ずしも適正なものに
はならない。なぜなら、第１に使用パルスの周波数が相
違するからである。第２にプローブが相違する。さら
に、送受信の際の信号伝送経路が相違する。そして、焦
点位置によるビーム路程が相違するからである。このよ
うな原因で特に影響を受けるのは、ゲート位置である。
ゲート幅は、順次広いものから狭いものへと選択してい
けばある程度適正なものを求めることができる。プロー
ブ位置についても順次対象に接近させあるいは対象から
遠ざけていけば適正な位置を求めることができる。しか
し、これらは、ゲート位置が適正な位置にあることが前
提になる。そのゲート位置は、検査対象や欠陥の位置に
応じて異なっていて、検査対象が変わる都度求めるなけ
ればならない。その結果、２台の測定装置を用いてもバ
ースト波の測定装置での調整操作に時間がかかり、測定
操作全体は煩雑になる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】このような煩雑さを少しでも少なくすため
に、両者を１つの測定装置に組み込み、パルス波で粗い
測定をし、バースト波の測定へと切り換えることが考え
られる。しかし、たとえそのようにしたとしても、パル
ス波測定のプローブからバースト波測定のプローブへと
プローブの交換がなされることによって、焦点位置やビ
ーム路程、送受信の信号伝送経路が相違することには変
わりなく、さらに、バースト波とパルス波とは波形自体
が異なり、その検出原理も相違することから前記のよう
な調整作業を排除することは難しい。この発明の目的
は、ゲート位置の設定が容易で、高分解能の測定に必要
とされるような高い周波数を用いなくても高分解能の測
定を簡単に行うことができるバースト波による超音波映
像検査装置を提供することにある。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、この発明の超音波映像検査装置は、パルス発
信器と、バースト信号を発生するバースト波発信器と、
パルス発信器の出力パルスの周波数とバースト信号の周
波数とを共振帯域内に含む焦点型の超音波探触子（以下
プローブ）と、このプローブからの受信信号を受ける受
信回路部と、パルス発信器を駆動することで出力パルス
を生成して超音波探触子を駆動し、受信回路部から得ら
れる測定値に応じて検査箇所についての第１のゲート位
置を得て、この第１のゲート位置を補正してバースト波
測定における第２のゲート位置を得てこの位置にゲート
を設定するゲート位置設定手段と、所定のゲート幅の第
２のゲート位置のゲートにおいて所定のゲート幅でバー
スト信号により超音波探触子を駆動して検査箇所を超音
波測定する超音波測定手段とを備えるものである。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】

【作用】例えば、パルス波測定においてバースト波測定
と同じ焦点型のプローブ（バースト波のプローブ）を用
い、バースト信号の切出しパルスを基準としてバースト
波測定のプローブをパルス信号で駆動すると、駆動信号
の発生点からプローブに至るまでの伝送経路を含めた伝
送条件がパルス波測定の場合とバースト波測定の場合と
でほとんど差がなくなる。そこで、欠陥エコー受信信号
における、バースト波の信号の最初のピークとパルス波
の信号の最初のピークとの誤差が欠陥エコーの発生位置
のずれ量になる。このずれ量を考慮してバースト波測定
のゲート位置を設定すれば、パルス波測定でバースト波
測定を見込んで選択した適正なゲート幅やパルス波測定
でのプローブの測定位置（高さ）をそのまま用いてもほ
とんどずれがなく、さらに前記のずれ量を補正しかつバ
ースト波の切出しパルスを基準とすれば、ぼほバースト
波半サイクル程度のピークのずれ誤差の範囲に欠陥エコ
ーの発生位置を抑え込むことができる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】このときの補正すべきずれ量は、パルス波
測定からバースト波測定に切り替えた場合の測定方式の
相違によるずれ量の範囲である。そこで、ゲート位置設
定手段に、例えば、手動によるゲート位置調整回路を設
けてこのずれ量を補正すれば、これにより適正なバース
ト波測定のゲート位置を得ることができる。この場合、
同じプローブのパルス波測定で得られるゲート位置を基
準とすることで、バースト波測定での調整範囲（前記の
補正範囲）が限定されているので、前記のゲート位置調
整回路の調整範囲が狭くでき、その調整がし易い。ま
た、たとえ、そのままバースト波測定したとしても、ほ
ぼ最適な画像あるいはこれに近い測定画像を得ることが
できる。ところで、バースト波の切出しパルスを基準と
してプローブをパルス信号で駆動して、狭いゲート幅で
高い映像分解能の測定を行う場合には、バースト信号の
発生タイミングと駆動パルス信号の発生タイミングのず
れ量（Δｔ）が問題になる。そこで、これをあらかじめ
計測しておき、パルス波測定で得たゲート位置に対して
タイミングずれ量（Δｔ）分だけ補正するようにする。
これにより、狭いパルス幅でより高い映像分解能のバー
スト波測定が可能になる。この場合にバースト波の切出
しパルスではなく、パルス波測定側の同期パルスあるい
は送信パルスを基準にして切出しパルスを生成し、その
後にこの切出しパルスでバースト波をその元になる連続
信号から切出したときには、パルス波測定側の同期パル
スあるいは送信パルスと、バースト信号を切出す前の連
続信号とは位相的な同期が採れていないため、切出され
たバースト信号により発生するバースト波の信号の最初
のピークの位置は、バースト信号を切出す前の連続波の
１周期分の時間範囲だけ、ずれ誤差となっていまい、欠
陥エコー受信信号における、パルス波の信号とバースト
波の信号との最初のピーク位置を前記したバースト波半
サイクル程度のピークのずれ量の範囲に抑えることはで
きない。したがって、その分だけ補正するずれ量が増加
するので、より高い映像分解能で測定するときにはバー
スト波の切出しパルスを基準とした方がよい。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】

【実施例】図１は、この発明の一実施例の超音波映像検
査装置のブロック図であり、図２は、その焦点合わせ等
の設定処理とバースト波測定処理のフローチャート、図
３は、その焦点合わせの説明図、図４（ａ），（ｂ）は
エコー波形とゲート幅との関係を示す説明図、図５は、
バースト波切出しパルスに同期したパルス波の発生とバ
ースト波との関係の説明図、図６（ａ），（ｂ）は、パ
ルス波の測定におけるゲート位置とゲート幅とバースト
波測定におけるゲート位置とゲート幅との関係の説明図
である。図１において、２０は、超音波映像検査装置で
あって、１は、ＸＹＺ移動機構を有するその走査機構で
ある。焦点型のプローブ３は、この走査機構１に取付ら
れていて試料１７をＸ方向に主走査をし、Ｙ方向に副走
査をする。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】以上の構成において超音波映像検査装置２
０は、通常の測定状態にあっては、例えば、プローブ３
は、Ｘ方向に１ライン走査後にＹ方向にピッチ送りさ
れ、Ｘ方向に先とは逆方向に走査する、いわゆるＸ方向
での往復走査により試料１７をＸＹ平面上で走査する。
この走査で所定のピッチで割り当てられる各測定点ごと
にピーク検出回路５でピーク値が検出され、それをデジ
タル値の形でＭＰＵ９が取込む。ＭＰＵ９は、これらピ
ーク値のデータを各測定点に対応して順次メモリ１０に
記憶していく。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】試料１７が２つの近接した接合面１７ａ，
１７ｂを有している場合を例にとって、図３を参照しな
がらこれについて詳述すると、基準位置のときには試料
表面に焦点が合っており（位置Ａ）、徐々に焦点位置が
下がって、接合面１７ａに合い（位置Ｂ）、接合面１７
ｂに合い（位置Ｃ）、さらに試料１７の内部に焦点が移
る（位置Ｄ）。また、位置Ｂにおけるエコー波形とゲー
トとの関係を図４（ａ）に示し、位置Ｃにおけるエコー
波形とゲートとの関係を図４（ｂ）に示す。ここに、Ｔ
は打ち出し波、Ｓは表面エコー、Ｆａは接合面１７ａか
らの反射エコー、Ｆｂは接合面１７ｂからの反射エコ
ー、Ｇ，Ｇ’はゲートであり、これらは時間軸ｔｍに沿
って示されている。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】そして、焦点合わせプログラム１０ｃは、
タッチスクリーン１５により指定されたディスプレイ１
３の画面上のＸ座標の位置からそれに最も近い測定点
（表示画像の画素と測定点とが１対１で対応するときに
は、その画素が指定されることでそれが測定位置に一致
することになる。）を割り出してプローブ３の走査上の
Ｚ座標を前記の傾斜走査関数ｆ（ｙ）から得て、その位
置にプローブ３を位置決めする処理をする。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】平面走査プログラム１０ｂは、通常の二次
元走査プログラムであり、ＭＰＵ９がこのプログラムを
実行することでＭＰＵ９は、プローブ３のＺ座標（高
さ）が設定されるとその高さ（Ｚ座標）を固定にしたま
まＸ方向に所定のピッチで主走査をし、Ｙ方向に副走査
をする。なお、斜面走査プログラム１０ａも平面走査プ
ログラム１０ｂもＸ方向、Ｙ方向の測定ピッチはあらか
じめ設定された距離で行われる。Ｙ方向の測定ピッチ
は、Ｘ方向の測定ピッチと同じである場合もあれば、そ
れより粗い場合もある。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】まず、ゲート演算設定プログラム１０ｅ
は、前記の経過時間ｔsf得て、これにより表面エコーＳ
からのゲート位置の時間ｔP を算出して欠陥波Ｆaを含
む範囲にゲートを設定する。ここでの経過時間ｔｓｆ
は、時間計測回路６を用いて計測されるが、超音波測定
ともに常時計測して記憶しておき後から対応する値を取
り出して用いてもよいし、計測すべき位置等が指定され
てから計測してもよい。また、これは、点線で示すよう
に、特定の時間カウント開始信号ＳＴから計測されても
よい。なお、この場合の時間カウント開始信号ＳＴは、
画像処理・制御装置１１から与えられる。そして、前記
の経過時間ｔｓｆから表面波Ｓからのゲート位置の時間
ｔP が欠陥波Ｆａを含む範囲で設定される。この設定
は、ｔP ＝ｔｓｆ−ｔa （ただし、ｔa は設定値）とし
て自動的に計算されてもよいし、操作パネルからの操作
でマニュアル的に時間値ｔa が調整されてゲート位置ｔ
P が選択されてもよい。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】さらに、ゲート演算設定プログラム１０ｅ
は、ゲートＧ，Ｇ’等（図４参照）の幅等を算出する。
試料１７の音速が不明のときには広い幅にゲートが設定
され（ゲートＧ’）、試料１７の音速の確定後には狭い
幅にゲートが設定される（ゲートＧ）。音速が確定すれ
ば正確な屈折率が算出できるので、試料の内部における
焦点位置が正確に予測できる。そして、焦点位置が正確
に予測できれば、ゲート幅が狭くても焦点位置を逃すこ
となく確実に測定を行うことができる。そこで、操作パ
ネルからの値ｔaの入力に応じて狭いゲート幅のうちか
らバースト波測定にとって最適なゲート幅Ｇが欠陥波Ｆ
aあるいは欠陥波Ｆbの位置との関係において算出され
る。さらに、パルス波測定で得られた表面エコーＳから
のゲート位置ｔP についてもバースト波測定として調整
する必要があるときには、選択された前記ゲート幅Ｇと
の関係において最適なゲート位置ｔP が算出される。こ
のように算出されたゲート位置ｔPあるいは前記したよ
うにマニュアルにて調整されて決定されたゲート位置ｔ
Pのいずれかに基づいて、バースト波を発生させる時間
カウントの基準位置あるいはカウントスタート信号ＳT
あるいは同期パルスＳpを基準としたゲート位置である
時間ｔを、水距離と先の音速とを用いて次に算出する。
そして、これとパルス波の遅れ時間Δｔ分引いた値ｔb
＝ｔ−Δｔをバースト波で測定する際のゲート位置ｔb
としてパラメータ記憶領域１０ｆの所定の領域に記憶す
る。なお、時間ｔは、同期パルスＤの立ち上がりからの
表面波Ｓまでの時間値と表面波Ｓからのゲート位置ｔs
の和として与えられるが、図示するように、前記のカウ
ントスタート信号ＳＴを基準としてもよい。また、この
時間ｔは、時間計数回路６により同期パルスＤあるいは
カウントスタート信号ＳＴを基準として接合面１７ａま
でを時間カウントして得てもよく、また、表面波までの
時間値に時間ｔP を加算して得てもよい。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】ここで、パルス波測定とバースト波測定と
の関係について説明すると、図５に示す切出しパルスＰ
ＲＦＳ（(a) 参照）によりバースト波Ｂ（(b) 参照）、
例えば１００ＭＨｚが切出されるとすると、このパルス
ＰＲＦＳの立ち上がりに同期して生成された同期パルス
Ｄ（(c) 参照）がパルスサー４２に加えられてパルサー
が駆動され、送信パルスＴ（(d) 参照）が発生する。こ
の場合の送信パルスＴの立上がりタイミングとバースト
波Ｂの立ち上がりタイミングとのずれ量が前記のΔｔ
（(e) 参照）である。バースト波Ｂとパルス波Ｔのプロ
ーブ３までの伝送路が等しいので、まず、パルス波測定
とバースト波測定での方式の相違によるずれ量を考慮し
なければ、パルス波測定により得られたゲート位置とバ
ースト波測定により必要なゲートＧの位置とのずれ量
は、−Δｔであり、バースト波測定のゲート位置は、パ
ルス波測定のゲート位置よりΔｔ手前に来る（(f) 参
照）。

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】なお、パルス波測定でのゲート位置の時間
値は、通常、パルス波の発生から計測される場合もある
が、同期信号Ｄsを基準として一定時間のΔｄだけ遅れ
たカウントスタートパルスでカウントが開始されること
もある。一方、バースト波測定でのゲート位置の時間値
は、パルスＰＲＦＳの立ち上がりが基準となる。このよ
うな場合には、Δｄ−Δｔ分だけゲート位置の時間値が
短くなるので、バースト波測定のときには、ゲート位置
をΔｄ−Δｔ分だけ遅延させることになる。したがっ
て、バースト波測定でのゲート位置を遅延させるか、早
めるかは、パルス波測定とバースト波測定とのゲート位
置の設定関係に依存する。そして、ここでの多少のずれ
調整は、パルス波測定とバースト波測定での方式の相違
によるずれ量を調整するゲート位置調整回路５ａによ
る。

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】さて、前記のような傾斜走査により得られ
た画像は、プローブ３の合焦点部がＹ方向の副走査に伴
って次第に深くなる深さ方向に透視した平面画像（ここ
では傾斜画像という）になる。この画像の各画素と走査
機構のＺ軸の座標位置（走査上のＺ座標値）、すなわ
ち、試料１７とプローブ３との間隔は、前記傾斜関数ｆ
（ｙ）により対応関係が採られている。そこで、先の走
査上のＺ座標は容易に求めることができる。なお、この
Ｚ座標の算出は、傾斜関数ｆ（ｙ）によることなく、各
測定点の測定に対応してプローブ３のＺ座標の位置（高
さ）をメモリ１０に記憶しておいて測定点とプローブ３
の高さとの対応を採ることでもよい。また、測定点が画
素対応のときには、ディスプレイ１３の表示画素に対応
してメモリ１０にプローブ３の高さのデータが記憶され
るようにしてもよい。

【手続補正１９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】なお、ここでは、ゲート位置がプローブ３
の焦点位置に合わせて行われ、表面エコーを検出してか
らの時間ｔｐとして設定されるものとする。設定される
時間は、Ｙ方向における傾斜走査の場合には、Ｙ方向の
走査距離に応じて傾斜関数により決定されるＺ座標の各
測定位置を得て、この位置に基づいてプローブ３の焦点
位置を割出してゲート設定のための時間を算出する。ゲ
ート演算設定プログラム１０ｅは、このような処理も行
う。その算出結果ｔｐは、傾斜走査に対応してＭＰＵ９
によりインタフェース８を介してピーク検出回路５に与
えられるとともに、表面波Ｓからの適正なゲート位置ｔ
p としてメモリ１０のパラメータ記憶領域１０ｆの所定
の領域に記憶される。さらにバースト波の測定際のゲー
ト位置として、ゲート位置ｔp から、同期信号Ｄsから
あるいはカウントスタートパルスＳＴからのゲート位置
ｔを算出し、これからｔ−Δｔを算出してパラメータ記
憶領域１０ｆの所定の領域にバースト波測定の際のゲー
ト位置として記憶する。

【手続補正２０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４７】ステップでは、音速演算プログラム１０
ｄが起動される。そして、先ず現在焦点が合わされてい
る接合面１７ａについての経過時間ｔｓｆが計測され
る。次にステップで、音速演算プログラム１０ｄが既
述の方法で試料１７の音速Ｃ１７を算出する。さらに、
ゲート演算設定プログラム１０ｅは、音速Ｃ１７が判明
したことに基づいてゲートを狭い幅の次のバーストは測
定に対して適正な幅のゲートＧに再設定されてメモリ１
０のパラメータ記憶領域１０ｆの所定の位置に記憶され
る。なお、この場合のゲート幅は自動設定でなく、バー
スト波測定に適するように操作パネル（図示せず）から
入力することができる。もちろん、設定されたゲート幅
は、パラメータ記憶領域１０ｆの所定の位置に記憶され
る。ここでのゲートの幅が狭くも、音速が確定したこと
により屈折率等も明確になるので焦点位置が正確に予測
できる。そこで、確実にゲートが焦点位置に対応ずけら
れる。また、ゲートの幅が狭いので、欠陥エコーＦａ，
Ｆｂが明瞭に分離される（図４のＧ参照）。

【手続補正２１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５０】次ぎのステップ（１４ａ）では、前記の確
定したプローブの位置からこの位置にプローブを位置決
めして図４(b) に示す表面波Ｓからの時間値ｔｓｆを時
間計測回路６から得て、この時間値ｔｓｆから同期信号
ＤsあるいはカウントスタートパルスＳＴからのゲート
位置ｔを算出し、さらにバースト波に対するゲート位置
ｔ−Δｔを算出してメモリのパラメータ記憶領域１０ｆ
に記憶する。次ぎにステップ（１５ａ）で設定処理終了
か否かの判定をする。ここで、設定処理が終了している
ときには、ｙｅｓ条件が成立してステップ（１６ａ）へ
と移りバースト波測定に入る。そうでないときにはｎｏ
条件が成立してステップへと戻る。

【手続補正２２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５１】ステップ１１６ａでは、そして、ステップ
１１７ａでバースト波による測定が開始される。この場
合のプローブの高さとゲート幅とは、すでにパルス波測
定においてバースト波測定に適するものが決定されてい
る。そして、ゲート位置としてパラメータ記憶領域１０
ｆにおけるｔb（＝ｔ−Δｔ）が読み出されて各パラメ
ータが設定される。さらに、このゲート位置は、手動に
よりゲート位置調整回路５ａによりバースト波測定に最
適な位置になるように調整され、ゲート幅もバースト波
測定に最適なゲート幅になるように多少の調整がさらに
行われる。なお、ゲート位置ｔb（＝ｔ−Δｔ）がカウ
ントスタート信号ＳTを基準とするときには、切出しパ
ルスＰＲＦの立上がりタイミングとのずれ量Δｄの調整
がさらに行われてゲート位置が設定される。ステップ
（１６ａ）では、ＭＰＵ９がバースト波の測定モードに
入り、まず、切換回路４１に制御信号が送出され、パル
ス波測定モードからバースト波測定モードにする切換え
が行われてバースト波発信器４２が選択される。そし
て、ステップ（１７ａ）でバースト波による測定が開始
される。この場合のプローブの高さとゲート幅とは、す
でにパルス波測定においてバースト波測定に適する値が
決定されている。そして、ゲート位置としてパラメータ
記憶領域１０ｆにおけるｔb（＝ｔ−Δｔ）が読み出さ
れて各パラメータが設定される。さらに、ゲート位置
は、手動によりゲート位置調整回路５ａによりバースト
波測定に最適な位置になるように調整され、ゲート幅も
バースト波測定に最適なゲート幅になるように多少の調
整が行われる。なお、ゲート位置ｔ−Δｔがカウントス
タート信号を基準とするときには、切出しパルスＰＲＦ
sの立上がりタイミングとのずれ量Δｄの調整がさらに
行われてゲート位置が設定される。

【手続補正２３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５２】図６は、この場合のバースト波によるゲー
ト位置とパルス波測定によるゲート位置とゲート幅との
関係を示している。(a) は、パルス波測定によるゲート
位置と受信エコーとの関係を示していて、(b) は、バー
スト波測定によるゲート位置と受信エコーとの関係を示
している。バースト波測定におけるゲート位置は、ｔ−
Δｔ＋δ分になっている。ここで、δは、ゲート位置調
整回路５ａによりマニュアル調整された値である。そし
て、この位置は、パルス波測定とバースト波測定とのず
れ量が補正されて位置であって、バースト波測定におけ
るサンプル境界面のエコーの位置にあわされている。そ
の結果、試料境界面のエコーの位置にあわされて、バー
スト波の干渉波により発生するピーク値が測定値として
画像処理・制御装置１１により平面走査に応じて順次採
取されていく。このようにして、狭い幅のゲート幅の下
でバースト波測定された探傷映像は、高い映像分解能の
ものが得られる。そして、狭いパルス幅でゲートを設定
するときには、特に、パルス波測定とバースト波測定と
のゲート位置ずれを補正するゲート位置調整回路５ａが
有効になる。

【手続補正２４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明にあっては、同じ焦点型のプローブを用い、例え
ば、バースト波の切出しパルスを基準として同じプロー
ブをパルス波で駆動することで、欠陥エコー受信信号に
おける、バースト波の信号の最初のピークとパルス波の
信号の最初のピークとの誤差が欠陥エコーの発生位置の
ずれ量になる。このずれ量を、例えば、ゲート位置調整
回路により補正するようにして、バースト波測定のゲー
ト位置を設定し、パルス波測定で得たゲート幅や測定位
置を基準としてバースト波測定でゲート位置や幅、測定
位置を設定するので、ぼほバースト波半サイクル程度の
ピークのずれ誤差の範囲に欠陥波の発生位置を抑え込む
ことができる。その結果、バースト波測定におけるゲー
ト位置の調整範囲を狭くでき、熟練者でなくても、簡単
に高解像度の最適画像を得ることができる。

【手続補正２５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正２６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正２７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

フロントページの続き (72)発明者 島村 忠利 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 西塚 建 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 竹内 健 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パルス発信器とバースト波発信器とを有
   し、前記パルス発信器の出力パルス波の周波数と前記バ
   ースト波発信器のバースト波の周波数とを共振帯域に含
   む焦点型の超音波探触子を用い、パルス波での測定のと
   きに、その起動信号を前記バースト波発信器のバースト
   波の切出しパルスあるいはこれに同期する信号を用いて
   パルス発信器を駆動し、前記超音波探触子に送信パルス
   を加えて測定を行い、前記超音波探触子の試料に対する
   最適な測定位置と最適なゲート位置と最適なゲート幅と
   をメモリに記憶し、前記バースト波測定のときに、前記
   測定位置に前記超音波探触子を位置決めして、前記メモ
   リに記憶された前記ゲート位置を基準としてゲート位置
   を設定し、前記メモリに記憶された前記ゲート幅を基準
   としてゲート幅を設定して、前記切出しパルスにより切
   出した前記バースト波により前記超音波探触子を駆動し
   て前記超音波測定を行うことを特徴とする超音波映像検
   査装置。
2. 【請求項２】前記最適な測定位置は、パルス波による測
   定において傾斜走査することにより得られた測定映像か
   ら選択されるものであり、前記ゲート位置とゲート幅
   は、パルス波による測定においてパルス波の送信位置と
   測定対象となる欠陥波の位置との関係から得られるもの
   である請求項１記載の超音波映像検査装置。