超音波映像装置の映像作成方法
【課題】 従来の走査方式と同じサンプリングピッチおよび走査範囲の設定で、従来の走査方式では検出できなかった隠れた欠陥等を検出できる超音波映像装置の映像作成方法を提供する。
【解決手段】 この超音波映像装置の映像作成方法では、被検体１３に超音波を発射しそのエコーを入射するプローブ１１を、主走査方向、副走査方向に送って走査動作させる。この映像作成方法は、走査範囲とサンプリングピッチを指定する第１段階と、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの＋１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第２段階と、副走査方向の送り移動回数がｎ回になったところで、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの−１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第３段階とを備える。
【解決手段】 この超音波映像装置の映像作成方法では、被検体１３に超音波を発射しそのエコーを入射するプローブ１１を、主走査方向、副走査方向に送って走査動作させる。この映像作成方法は、走査範囲とサンプリングピッチを指定する第１段階と、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの＋１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第２段階と、副走査方向の送り移動回数がｎ回になったところで、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの−１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第３段階とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波映像装置の映像作成方法に関し、特に、従来の走査範囲の設定では隠れて検出できなかった欠陥等を同じサンプリングピッチや走査範囲で検出可能にした超音波映像装置の映像作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の機械走査式超音波映像装置では、一般的に図１０に示すように、例えば平板形状の被検体１０１の上で、矩形の観察領域を形成するようにプローブ（超音波探触子）１０２が走査動作（二次元走査や円筒面的走査）を行うことにより、観察領域の映像を作成するためのデータを集める。プローブ１０２の先部からは超音波１０３が出射され、また被検体１０１の観察領域から反射されたエコー超音波がプローブ１０２の先部に入射される。図１０で、１０４はプローブ１０２から出射された集束ビーム状態の超音波１０３の照射点の走査軌跡を示す。プローブ１０２は、図示しない走査機構によって走査動作を行う。プローブ１０２による走査動作は、走査軌跡１０４から明らかなように、方向Ａで示す主走査方向の動き（主走査動作）と、方向Ｂで示す副走査方向の動き（副走査動作）とからなる。主走査方向Ａの動きでは所定のサンプリングピッチでプローブ１０２を動かして一定の間隔で測定データを取得し（サンプリング動作）、副走査方向Ｂの動きでは予め設定された送りピッチでプローブ１０２を送る。かかる主走査方向Ａの動きと副走査方向Ｂの動きが交互に行われることにより、例えばジグザグの走査軌跡１０４が形成され、全体として矩形の観察領域が形成される。
【０００３】
上記の超音波映像装置による映像を作成するための方法として、本出願人は先に下記の特許文献１に記載された映像作成方法を提案した。この超音波映像装置の映像作成方法は、測定範囲におけるプローブの走査動作について、副走査方向の送りピッチの設定を容易化し、必要に応じて適切な高い精度の測定映像を得ることができ、さらに全体として映像作成時間を短縮できる方法である。
【特許文献１】特開平９−５４０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の超音波映像装置の映像作成方法は、一般的に、試料表面における測定のための走査範囲の設定に関して、主走査方向において測定点（サンプリング点）を決めるためのサンプリングピッチを適当に設定し、副走査方向において送りピッチを適当に設定することにより実行される。この場合において、従来の映像作成方法の測定点の設定の仕方によれば、多数の主走査方向のそれぞれの走査開始位置は主走査方向の上で同じ位置であり、各測定点の主走査方向の上で同じ位置に設定されている。従ってこのような従来の走査範囲の設定では、上記サンプリングピッチをどのように適切に設定したとしても、線状の欠陥が副走査方向に平行な方向に生じかつ測定点の間に位置するときには、当該欠陥を検出することは不可能である。すなわち、従来の走査方式による映像作成方法では、設定された測定点に対して隠れた欠陥等が存在することになり、当該欠陥等を検出することができないという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、従来の走査方式と同じサンプリングピッチおよび走査範囲の設定であっても、従来の走査方式では検出できなかった隠れた欠陥等を検出できる超音波映像装置の映像作成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る超音波映像装置の映像作成方法は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【０００７】
第１の本発明（請求項１に対応）に係る超音波映像装置の映像作成方法は、被検体に対して超音波を発射し当該被検体からのエコー（反射された超音波）を入射するプローブを、主走査方向および副走査方向に交互に送って走査動作させ、エコーに係る信号に基づいて主走査方向での測定データを取得して映像を作成する方法であり、主走査方向の動作ではサンプリングピッチが設定され、このサンプリングピッチに基づいて上記測定データを得るためのサンプリング動作が行われ、副走査方向の動作では送りピッチが設定され、これにより副走査方向に送り動作が行われる。上記において、当該映像作成方法は、測定すべき走査範囲とサンプリングピッチを指定する第１段階と、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの＋１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第２段階と、副走査方向の送り移動回数がｎ回になったところで、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの−１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第３段階と、指定された走査範囲の測定で第２段階と第３段階を繰り返す第４段階とを備える。
【０００８】
上記第１の本発明では、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの＋１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第２段階と、副走査方向の送り移動回数がｎ回になったところで、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの−１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第３段階を設けることにより、例えば測定点の間で線状の欠陥が副走査方向に平行な方向に生じていたとしても、当該欠陥を確実に検出することが可能となる。
【０００９】
第２の本発明（請求項２に対応）に係る超音波映像装置の映像作成方法は、上記の第１の方法において、好ましくは、指定された走査範囲で生じた測定データ欠損部の測定データを補間演算処理で生成することを特徴とする。
【００１０】
第３の本発明（請求項３に対応）に係る超音波映像装置の映像作成方法は、上記の第１の方法において、好ましくは、指定された走査範囲を基準にして、主走査方向の測定範囲を、走査開始位置側または走査終了位置側でサンプリングピッチの２倍の距離だけ拡張し、測定データ欠損部を生じさせないことを特徴とする。
【００１１】
第３の本発明によって、測定範囲における主走査方向の走査開始位置側または走査終了位置側のデータ欠損部においても、測定データを得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、超音波映像装置の映像作成方法で、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの＋１／ｎの間隔でずらしながら走査を行い、また副走査方向の送り移動回数がｎ回になったところで、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの−１／ｎの間隔でずらしながら走査を行うようにしたため、従来の走査方式と同じサンプリングピッチおよび走査範囲の設定であっても、従来の走査方式では検出できなかった隠れた欠陥等を検出できる。また本発明によれば、プローブ走査の仕方に関して、検出能力を上げるために不必要にサンプリングピッチを細かく設定する必要はなく、欠陥検出のための観察時間を短縮し、さらに少ないデータで効率よく欠陥を捕らえることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明による映像作成方法を実施する超音波映像装置のシステム構成を示す。プローブ（超音波探触子）１１は走査機構１２に取り付けられる。走査機構１２は、ＸＹＺ移動機構を内蔵し、プローブ１１を三次元的に動作させる働きを有する。プローブ１１は、走査機構１２によって被検体１３の観察領域を二次元的に走査する。走査機構１２は走査制御装置１４により制御され、さらに走査制御装置１４は画像処理装置１５によって制御される。より詳しくは、後述されるように、画像処理装置１５内のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１８が、メモリ２０に備えた平面走査プログラム、補間処理プログラムを読出して実行することにより、走査制御装置１４、走査機構１２を通して、プローブ１１の動作に関して必要な制御が行われる。
【００１５】
またプローブ１１は、超音波探傷器１６に電気的に関連付けられる。超音波探傷器１６は、パルサ、レシーバ、ピーク値検出回路等を内蔵し、プローブ１１に対して所定の測定周期でパルス信号を送る。プローブ１１は、超音波探傷器１６から与えられたパルス信号に基づいてパルス状の超音波ビームを発生し、これを被検体１３に対して出射し、被検体１３での反射で生じたエコー（超音波）を入射し、パルス信号に対応するエコー信号を生成し、超音波探傷器１６に対し出力する。被検体１３は、走査機構１２に設けられた水槽内に設置される。超音波探傷器１６は、出力したパルス信号に対応するエコー信号を受信し、それを増幅し、その中から必要なピーク値を検出して、Ａ／Ｄ変換装置１７に送出する。Ａ／Ｄ変換装置１７は、得られたピーク値のアナログ信号を高い周波数でサンプリングしてそのアナログ値を、例えば、８ビット、２５６段階でディジタル値に変換し、画像処理装置１５のマイクロプロセッサ１８が処理できる入力データ値にしてバス１９に送出する。
【００１６】
バス１９には、マイクロプロセッサ１８の他に、キーボード（図示せず）、各種プログラムやデータを記憶したメモリ２０、画像メモリ２１、操作装置２２が接続される。メモリ２０の内部には、平面走査プログラム２３、補間処理プログラム２４が格納され、さらにパラメータ記憶領域２５が設けられる。画像メモリ２１は、画像処理装置１５の外部に設けられたディスプレイ２６に接続され、内部に格納した画像データをディスプレイ２６に供給して表示動作を行わせる。上記操作装置２２は、視野、走査範囲、サンプリングピッチ、送りピッチ等の走査測定に必要なパラメータを、測定者が入力するためのインターフェースである。上記の平面走査プログラム２３、補間処理プログラム２４の各内容は、以下の動作説明の中で明らかにされる。
【００１７】
図２と図６を参照して本発明に係る映像作成方法の第１の実施形態を説明する。この映像作成方法では、データ取得のための測定時のプローブの主走査方向における走査開始位置の設定の仕方に特徴がある。図２はプローブを走査動作させる際の制御の仕方のフローチャート（パド(Pad)図）を示し、図６は被検体１３の表面上での走査範囲における走査動作を行うプローブの動き（移動軌跡）を示している。
【００１８】
図２において、被検体１３の或る領域を測定する場合、プローブ１１は、その先端が当該領域に対向するように配置され、図１０に示されるように上記領域を好ましくは矩形の形状にて平面走査する。プローブ１１の平面走査は、上記の平面走査プログラム２３を実行することによって行われる。プローブ１１で被検体１３を平面走査し超音波によって形状等の測定を行うにあたって、例えば測定者は、操作装置２２を使用して、焦点合せ、矩形の走査範囲（測定視野）Ｒ１、主走査方向におけるサンプリングピッチＳｐ、副走査方向における送りピッチなどの各種パラメータを入力し、それらの設定・指定を行う（ステップＳ１１）。
【００１９】
図６では、指定された走査範囲Ｒ１、主走査ライン番号１〜１２，…で示される各主走査ライン、主走査方向におけるサンプリングピッチＳｐ、プローブ１１から出射された超音波ビームの入射スポット３１が示されている。サンプリングピッチＳｐは例えば１２０μｍであり、入射スポット３１のスポット径は例えば６０μｍである。
【００２０】
なお、主走査方向のサンプリングピッチＳｐ（測定を行うための一定間隔）は、通常、マイクロプロセッサ１８によって装置の仕様から決まる最も細かい値が自動的に設定される。また測定者が、当該サンプリングピッチＳｐを設定することもできる。こうして、平面走査プログラム２３と、上記のごとく設定された各種パラメータを用いてプローブ１１の走査動作が制御される。
【００２１】
さらに、この第１の実施形態の走査方法では、図６に示された走査開始位置ずらし量Ｓが設定される（ステップＳ１２）。「走査開始位置」は、図６に示した主走査ライン番号１〜１２，…の各主走査方向における左端の最初の入射スポットの位置を意味している。「走査開始位置ずらし量Ｓ」とは、主走査ラインが番号１から番号２等に順に移行するにつれて、図６に示すごとく、所定量（Ｓ）だけ右側にずらすための当該ずらし量を意味している。走査開始位置ずらし量Ｓの大きさは、サンプリングピッチＳｐとの関係で決まり、０≦Ｓ＜Ｓｐの条件を満たすように設定される。走査開始位置ずらし量Ｓは例えば３０μｍである。
【００２２】
次には、ずらし回数Ｓｎが算出される（ステップＳ１３）。ずらし回数Ｓｎは、Ｓｎ＝Ｓｐ÷Ｓの式によって算出される。この実施形態の例ではＳｎは４となる。また反対に、走査開始位置ずらし量Ｓは、サンプリングピッチＳｐを、設定したずらし回数Ｓｎで割ることにより設定される。
【００２３】
次に、ステップＳ１４ではカウンタ（Ｃｎｔ）が０にセットされ、ステップＳ１５では主走査移動時の走査開始位置のずらし方向（Ｄｉｒ）が１にセットされ、さらにステップＳ１６では主走査移動のための走査ライン番号（Ｌｎ）が１にセットされる。上記の変数Ｄｉｒを１にセットすることは、各主走査方向の移動で走査開始位置のずらし方向を指定することを意味する。以上により、被検体１３の表面で平面走査を行うための各種変数の初期条件が設定される。
【００２４】
次のステップＳ１７に基づき、マイクロプロセッサ１８によって平面走査プログラム２３を起動し、走査機構１２を駆動して、被検体１３の上でプローブ１１を平面走査させ、走査範囲Ｒ１の測定を行う。この平面走査において、ステップＳ１７では、走査ライン番号Ｌｎが走査ライン数を超えたか否かが判定される。走査ライン番号Ｌｎが走査ライン数を超えたときには、走査範囲Ｒ１についての平面走査が完了したものとして、平面走査プログラムは終了する。ステップＳ１７で、走査ライン番号Ｌｎが走査ライン数と一致するまでの間、走査範囲Ｒ１での平面走査および測定・表示が継続し、下記のステップＳ１８〜Ｓ２７が繰り返し実行される。
【００２５】
ステップＳ１８は、主走査方向の走査移動の回数をカウントするためのカウンタＣｎｔが前述したずらし回数Ｓｎ（この実施形態の場合では「４」）に到ったか否かを判定するためのステップである。
【００２６】
ステップＳ１８で、上記カウンタＣｎｔが４未満である場合、すなわちＣｎｔが０〜３である場合には、０〜３の各々においてステップＳ２１〜Ｓ２７が実行される。ステップＳ２１では、走査ライン番号Ｌｎが１であるか否かが判定される。走査ライン番号Ｌｎが１のときにはステップＳ２２で新しい走査開始位置Ｓｓには初期設定時の走査開始位置が設定される。走査ライン番号Ｌｎが１以外の場合にはステップＳ２３で、新しい走査開始位置Ｓｓは、「Ｓｓ＝Ｓｓ＋（Ｓ×Ｄｉｒ）」として算出され、ステップＳ２４ではＣｎｔが１だけ増加される。ステップＳ２５では、当該主走査ラインに関して主走査方向の走査がサンプリングピッチでＳｐで実行される。次のステップＳ２６では走査ライン番号Ｌｎが１だけ増加される。最後のステップＳ２７では、走査・測定が完了した当該主走査ラインに関してのデータ表示がディスプレイ２６において実行される。
【００２７】
以上のごとくして、図６に示す走査ライン番号１〜５の各主走査方向に関して、図示されるごとき走査・測定が実行される。走査ライン番号１〜５の各主走査方向の走査移動では、その左側が走査を開始する位置として設定され、かつ左端に位置する走査開始位置が、走査開始位置ずらし量Ｓだけ右側ずれた状態で走査移動が行われている。
【００２８】
図６に示すごとく主走査方向の走査で走査開始位置をずらし量Ｓだけ左側から右側にずらすことは、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチＳｐの＋１／４の間隔（＋Ｓ）でずらしながら走査を行うことを意味している。
【００２９】
次にステップＳ１８でカウンタＣｎｔが４になった場合には、ＹＥＳと判定され、ステップＳ１９，Ｓ２０が実行される。ステップＳ１９はカウンタＣｎｔを０にリセットするステップであり、ステップＳ２０は変数Ｄｉｒが、最初に設定された値「１」に対し「−１」を掛けることにより「−１」にセットされる。この後において、上記のステップＳ１８，Ｓ２１〜Ｓ２７が実行される。
【００３０】
ステップＳ１９によって図６に示す次の走査ライン番号５〜９の主走査方向についての走査・測定が行われることになる。またステップＳ２０によって、走査ライン番号５〜９の主走査方向の走査・測定で、図６に示すごとく走査開始位置が右側から左側に走査開始位置ずらし量Ｓだけずらされることになる。
【００３１】
以上のごとくして、図６に示す走査ライン番号５〜９の各主走査方向に関して、図示されるごとき走査・測定が実行される。走査ライン番号５〜９の各主走査方向の走査移動では、その左側が走査を開始する位置として設定され、かつ左端に位置する走査開始位置が、走査開始位置ずらし量Ｓだけ左側ずれた状態で走査移動が行われている。
【００３２】
図６に示すごとく主走査方向の走査で走査開始位置をずらし量Ｓだけ右側から左側にずらすことは、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチＳｐの−１／４の間隔（−Ｓ）でずらしながら走査を行うことを意味している。
【００３３】
上記の第１実施形態に係る映像作成方法によれば、主走査方向におけるサンプリングピッチＳｐを一定に保持したまま走査開始位置をずらし量Ｓだけ順次にずらしていくため、被検体１３の表面上で副走査方向に平行な方向にて線状の欠陥が生じていたとしても、当該欠陥を少なくとも４本の主走査方向のうちのいずれかの走査で検出することができる。これにより、従来では隠れていて検出できなかった欠陥を確実に検出することができる。
【００３４】
次に、図３と図７を参照して本発明に係る映像作成方法の第２の実施形態を説明する。図３は前述の図２と同様な図であり、図７は前述の図６と同様な図である。図３と図７において、第１実施形態の図２と図６で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３５】
第２実施形態による映像作成方法では、第１実施形態の場合と同様に、データ取得のための測定時のプローブの主走査方向における走査開始位置の設定の仕方に特徴がある。さらに第２実施形態では、第１実施形態と比較して、各主走査方向の走査・測定における走査開始位置が、奇数の主走査ライン番号の主走査ラインでは左側になり、偶数の主走査ライン番号の主走査ラインでは左側になるという特徴を有している。
【００３６】
図７に示されるごとく、主走査ライン番号１〜５については、主走査方向における走査での走査開始位置が、左側から右側へ走査開始位置ずらし量Ｓだけ順次にずらされる。ただし、走査開始位置は、奇数番号の主走査ラインと偶数番号の主走査ラインでは反対になり、走査方向が逆向きになるので、ジグザグの走査移動軌跡が形成される。同様に、次の主走査ライン番号５〜９については、主走査方向における走査での走査開始位置が、右側から左側へ走査開始位置ずらし量Ｓだけ順次にずらされる。この場合にも、走査開始位置は、奇数番号の主走査ラインと偶数番号の主走査ラインでは反対になり、走査方向が逆向きになって、ジグザグの走査移動軌跡が形成される。
【００３７】
第２実施形態に係る映像作成方法における上記の走査移動を、図３のフローチャ−トとで見てみる。ステップＳ１１〜Ｓ２４，Ｓ２６〜Ｓ２７は第１実施形態における対応するステップと同じである。これらのステップの説明は第１実施形態での説明を援用することとする。またステップＳ３１〜Ｓ３５は、第２実施形態の係る映像作成方法の固有の処理ステップとして追加されたものである。
【００３８】
ステップＳ３１は、主走査移動時に走査開始位置のずらし方向に係る前述の変数Ｄｉｒを１にセットすると共に、新たな変数Ｓｄｉｒを作り、当該変数Ｓｄｉｒを１にセットする。変数Ｓｄｉｒは走査開始位置を左端にするかまたは右端にするかを決める変数である。
【００３９】
ステップＳ３２では、各種走査方向での走査に関して、新しい走査終了位置Ｓｅを設定する。新しい走査終了位置Ｓｅは、Ｓｓ＋（Ｓｄｉｒ×主走査方向の走査幅）として設定される。さらに次のステップＳ３３では、主走査方向に関して走査開始位置から走査終了位置までの１ライン分の走査が実行される。これにより１本の主走査方向の走査が実行される。
【００４０】
ステップＳ３４では、新しい走査開始位置Ｓｓに新しい走査終了位置Ｓｅを設定することで次の主走査方向での走査における基準位置が変更される。
【００４１】
さらに次のステップＳ３５では、変数ＳｄｉｒについてＳｄｉｒ＝Ｓｄｉｒ×−１の演算が行われ、変数Ｓｄｉｒが１から−１または−１から１に変換される。
【００４２】
上記のごとく新たなステップＳ３１〜Ｓ３５を追加することにより、図７に示すごとき走査方向が主走査ラインごとに逆向きになる走査が実行される。この場合の走査においても、第１実施形態の場合と同様に、走査ライン番号１〜５では各走査開始位置が順次に左側から右側へずらし量Ｓごとずらされ、走査ライン番号５〜９では各走査開始位置が順次に右側から左側にずらし量Ｓごとずらされる。
【００４３】
上記の第２実施形態に係る映像作成方法によっても、主走査方向を交互に逆向きに変えながら、主走査方向におけるサンプリングピッチＳｐを一定に保持したまま走査開始位置をずらし量Ｓだけ順次にずらしていくため、被検体１３の表面上で副走査方向に平行な方向にて線状の欠陥が生じていたとしても、当該欠陥を少なくとも４本の主走査方向のうちのいずれかの走査で検出することができる。これにより、従来では隠れていて検出できなかった欠陥を確実に検出することができる。
【００４４】
次に、図４と図８を参照して本発明に係る映像作成方法の第３の実施形態を説明する。図４は前述の図２と同様な図であり、図８は前述の図６と同様な図である。図４と図８において、第１実施形態の図２と図６で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４５】
第３実施形態による映像作成方法では、第１実施形態の場合と同様に、データ取得のための測定時のプローブの主走査方向における走査開始位置の設定の仕方に特徴がある。さらに第３実施形態では、走査範囲Ｒ１で走査終了位置の領域側および非測定箇所での補間処理を行って映像化範囲を拡大するという特徴を有している。
【００４６】
図８に示されるごとく、指定された走査範囲Ｒ１に関して、主走査ライン番号１〜５については、主走査方向における走査での走査開始位置が、左側から右側へ走査開始位置ずらし量Ｓだけ順次にずらされる。また次の主走査ライン番号５〜９については、主走査方向における走査での走査開始位置が、右側から左側へ走査開始位置ずらし量Ｓだけ順次にずらされる。これを繰り返して走査範囲Ｒ１について走査・測定を行う。
【００４７】
さらに第３実施形態による映像作成方法では、走査・測定で得られた測定データに基づいて補間処理を行い、ディスプレイ２６での測定画像の出力では映像化範囲Ｒ２で画像表示を行うようにした点に特徴がある。図８において、実線の円３１は超音波ビームの入射スポットであり、超音波ビームを照射して測定を行う箇所を示す。破線の円３２は補間処理でデータを取得する箇所を示している。
【００４８】
第３実施形態に係る映像作成方法における上記の走査移動を、図４のフローチャートで見てみる。ステップＳ１１〜Ｓ２４は第１実施形態における対応するステップと全く同じである。これらのステップの説明は第１実施形態での説明を援用することとする。第３実施形態では、最後にステップＳ４１が追加されている。このステップ４１は測定データを用いて補間演算を行い、これによって得たデータと本来の測定データを用いて表示処理を行うステップである。この補間演算は、前述した補間処理プログラム２４によって実行される。
【００４９】
上記のごとく新たなステップＳ４１を追加することにより、図８に示すごとき映像化範囲Ｒ２で画像を作成・表示することができる。この場合にも、走査範囲Ｒ１での走査動作では、第１実施形態の場合と同様に、走査ライン番号１〜５では各走査開始位置が順次に左側から右側へずらし量Ｓごとずらされ、走査ライン番号５〜９では各走査開始位置が順次に右側から左側にずらし量Ｓごとずらされる。
【００５０】
上記の第３実施形態に係る映像作成方法によっても、主走査方向におけるサンプリングピッチＳｐを一定に保持したまま走査開始位置をずらし量Ｓだけ順次にずらしていくため、被検体１３の表面上で副走査方向に平行な方向にて線状の欠陥が生じていたとしても、当該欠陥を少なくとも４本の主走査方向のうちのいずれかの走査で検出することができ、これにより従来では隠れていて検出できなかった欠陥を確実に検出することができる。さらに補間処理演算を組みわせることにより、さらに精度の高い測定画像を表示することができる。
【００５１】
次に、図５と図９を参照して本発明に係る映像作成方法の第４の実施形態を説明する。図５は前述の図２と同様な図であり、図９は前述の図６と同様な図である。図５と図９において、第１実施形態の図２と図６で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５２】
第４実施形態による映像作成方法では、第１実施形態の場合と同様に、データ取得のための測定時のプローブの主走査方向における走査開始位置の設定の仕方に特徴がある。さらに第４実施形態では、走査範囲Ｒ１で走査開始位置側の領域を拡大し非測定箇所での補間処理を行いかつ画像範囲の切り出しを行って映像化範囲を拡大するという特徴を有している。
【００５３】
図９に示されるごとく、指定された走査範囲Ｒ１に関して、主走査ライン番号１〜５については、主走査方向における走査での走査開始位置が、左側から右側へ走査開始位置ずらし量Ｓだけ順次にずらされる。また次の主走査ライン番号５〜９については、主走査方向における走査での走査開始位置が、右側から左側へ走査開始位置ずらし量Ｓだけ順次にずらされる。これを繰り返して走査範囲Ｒ１について走査・測定を行う。
【００５４】
さらに第４実施形態による映像作成方法では、走査開始位置の領域側を拡大し走査・測定で得られた測定データに基づいて補間処理を行い、ディスプレイ２６での測定画像の出力では拡大した走査範囲Ｓａで画像表示を行うようにした点に特徴がある。図９において、実線の円３１は超音波ビームの入射スポットであり、超音波ビームを照射して測定を行う箇所を示す。破線の円３２は補間処理でデータを取得する箇所を示している。
【００５５】
第４実施形態に係る映像作成方法における上記の走査移動を、図５のフローチャートで見てみる。ステップＳ１１〜Ｓ２４は第１実施形態における対応するステップと全く同じである。これらのステップの説明は第１実施形態での説明を援用することとする。第４実施形態では、ステップＳ１６とステップＳ１７の間にステップＳ５１が設けられ、さらに最後にステップＳ５２が追加されている。ステップＳ５１は、主走査方向に関して新しい走査範囲Ｓａを設定する。当該走査範囲Ｓａは、Ｓａ＝走査範囲（Ｒ１）＋サンプリングピッチで設定される。またステップ５２は測定データを用いて補間演算を行い、これによって得たデータと本来の測定データを用いて走査範囲の切り出しを行い表示処理を行うステップである。この補間演算は前述した補間処理プログラム２４によって実行される。
【００５６】
上記のごとく新たなステップＳ５１，Ｓ５２を追加することにより、図９に示すごとき拡大した走査範囲Ｓａに含まれる測定データ等で画像を作成・表示することができる。この場合にも、走査範囲Ｓａでの走査動作では、第１実施形態の場合と同様に、走査ライン番号１〜５では各走査開始位置が順次に左側から右側へずらし量Ｓごとずらされ、走査ライン番号５〜９では各走査開始位置が順次に右側から左側にずらし量Ｓごとずらされる。
【００５７】
上記の第４実施形態に係る映像作成方法によっても、主走査方向におけるサンプリングピッチＳｐを一定に保持したまま走査開始位置をずらし量Ｓだけ順次にずらしていくため、被検体１３の表面上で副走査方向に平行な方向にて線状の欠陥が生じていたとしても、当該欠陥を少なくとも４本の主走査方向のうちのいずれかの走査で検出することができ、これにより従来では隠れていて検出できなかった欠陥を確実に検出することができる。さらに補間処理演算を組みわせることにより、さらに精度の高い測定画像を表示することができる。加えて、走査開始位置の領域側の測定を精密に行うことにより、より精度の高い画像を得ることができる。
【００５８】
前述の各実施形態における走査・測定では、超音波ビームに関してその中心部と周縁部では、検出信号のレベルが異なる。従って、入射スポット３１の間における検出できない欠陥等の検出では、通常、超音波ビームの入射スポットの大きさを考慮してサンプリングピッチやずらし量が決定される。また前述の各実施形態における走査・測定は、通常、粗い検査に利用され、このため、欠陥等の有り・無しの判断に使用できる程度でよい。
【００５９】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさ、材質、および配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、超音波映像装置による被検体の測定およびその映像作成で、従来の走査範囲の設定では隠れて検出できなかった欠陥等を同じサンプリングピッチや走査範囲で検出可能にすることに利用される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の映像作成方法が実施される超音波映像装置のシステム構成を示す構成図である。
【図２】本発明に係る映像作成方法の第１実施形態のプローブ走査の移動工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る映像作成方法の第２実施形態のプローブ走査の移動工程を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る映像作成方法の第３実施形態のプローブ走査の移動工程を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る映像作成方法の第４実施形態のプローブ走査の移動工程を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態による映像作成方法のプローブ走査に基づくプローブ測定点の移動軌跡を示す平面図である。
【図７】第２実施形態による映像作成方法のプローブ走査に基づくプローブ測定点の移動軌跡を示す平面図である。
【図８】第３実施形態による映像作成方法のプローブ走査に基づくプローブ測定点の移動軌跡を示す平面図である。
【図９】第４実施形態による映像作成方法のプローブ走査に基づくプローブ測定点の移動軌跡を示す平面図である。
【図１０】従来の超音波映像装置で実施される試料表面での平面走査の状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１１ プローブ
１２ 走査機構
１３ 被検体
１５ 画像処理装置
１６ 超音波探傷器
１８ マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）
２０ メモリ
２３ 平面走査プログラム
２４ 補間処理プログラム
２５ パラメータ記憶領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波映像装置の映像作成方法に関し、特に、従来の走査範囲の設定では隠れて検出できなかった欠陥等を同じサンプリングピッチや走査範囲で検出可能にした超音波映像装置の映像作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の機械走査式超音波映像装置では、一般的に図１０に示すように、例えば平板形状の被検体１０１の上で、矩形の観察領域を形成するようにプローブ（超音波探触子）１０２が走査動作（二次元走査や円筒面的走査）を行うことにより、観察領域の映像を作成するためのデータを集める。プローブ１０２の先部からは超音波１０３が出射され、また被検体１０１の観察領域から反射されたエコー超音波がプローブ１０２の先部に入射される。図１０で、１０４はプローブ１０２から出射された集束ビーム状態の超音波１０３の照射点の走査軌跡を示す。プローブ１０２は、図示しない走査機構によって走査動作を行う。プローブ１０２による走査動作は、走査軌跡１０４から明らかなように、方向Ａで示す主走査方向の動き（主走査動作）と、方向Ｂで示す副走査方向の動き（副走査動作）とからなる。主走査方向Ａの動きでは所定のサンプリングピッチでプローブ１０２を動かして一定の間隔で測定データを取得し（サンプリング動作）、副走査方向Ｂの動きでは予め設定された送りピッチでプローブ１０２を送る。かかる主走査方向Ａの動きと副走査方向Ｂの動きが交互に行われることにより、例えばジグザグの走査軌跡１０４が形成され、全体として矩形の観察領域が形成される。
【０００３】
上記の超音波映像装置による映像を作成するための方法として、本出願人は先に下記の特許文献１に記載された映像作成方法を提案した。この超音波映像装置の映像作成方法は、測定範囲におけるプローブの走査動作について、副走査方向の送りピッチの設定を容易化し、必要に応じて適切な高い精度の測定映像を得ることができ、さらに全体として映像作成時間を短縮できる方法である。
【特許文献１】特開平９−５４０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の超音波映像装置の映像作成方法は、一般的に、試料表面における測定のための走査範囲の設定に関して、主走査方向において測定点（サンプリング点）を決めるためのサンプリングピッチを適当に設定し、副走査方向において送りピッチを適当に設定することにより実行される。この場合において、従来の映像作成方法の測定点の設定の仕方によれば、多数の主走査方向のそれぞれの走査開始位置は主走査方向の上で同じ位置であり、各測定点の主走査方向の上で同じ位置に設定されている。従ってこのような従来の走査範囲の設定では、上記サンプリングピッチをどのように適切に設定したとしても、線状の欠陥が副走査方向に平行な方向に生じかつ測定点の間に位置するときには、当該欠陥を検出することは不可能である。すなわち、従来の走査方式による映像作成方法では、設定された測定点に対して隠れた欠陥等が存在することになり、当該欠陥等を検出することができないという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、従来の走査方式と同じサンプリングピッチおよび走査範囲の設定であっても、従来の走査方式では検出できなかった隠れた欠陥等を検出できる超音波映像装置の映像作成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る超音波映像装置の映像作成方法は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【０００７】
第１の本発明（請求項１に対応）に係る超音波映像装置の映像作成方法は、被検体に対して超音波を発射し当該被検体からのエコー（反射された超音波）を入射するプローブを、主走査方向および副走査方向に交互に送って走査動作させ、エコーに係る信号に基づいて主走査方向での測定データを取得して映像を作成する方法であり、主走査方向の動作ではサンプリングピッチが設定され、このサンプリングピッチに基づいて上記測定データを得るためのサンプリング動作が行われ、副走査方向の動作では送りピッチが設定され、これにより副走査方向に送り動作が行われる。上記において、当該映像作成方法は、測定すべき走査範囲とサンプリングピッチを指定する第１段階と、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの＋１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第２段階と、副走査方向の送り移動回数がｎ回になったところで、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの−１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第３段階と、指定された走査範囲の測定で第２段階と第３段階を繰り返す第４段階とを備える。
【０００８】
上記第１の本発明では、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの＋１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第２段階と、副走査方向の送り移動回数がｎ回になったところで、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの−１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第３段階を設けることにより、例えば測定点の間で線状の欠陥が副走査方向に平行な方向に生じていたとしても、当該欠陥を確実に検出することが可能となる。
【０００９】
第２の本発明（請求項２に対応）に係る超音波映像装置の映像作成方法は、上記の第１の方法において、好ましくは、指定された走査範囲で生じた測定データ欠損部の測定データを補間演算処理で生成することを特徴とする。
【００１０】
第３の本発明（請求項３に対応）に係る超音波映像装置の映像作成方法は、上記の第１の方法において、好ましくは、指定された走査範囲を基準にして、主走査方向の測定範囲を、走査開始位置側または走査終了位置側でサンプリングピッチの２倍の距離だけ拡張し、測定データ欠損部を生じさせないことを特徴とする。
【００１１】
第３の本発明によって、測定範囲における主走査方向の走査開始位置側または走査終了位置側のデータ欠損部においても、測定データを得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、超音波映像装置の映像作成方法で、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの＋１／ｎの間隔でずらしながら走査を行い、また副走査方向の送り移動回数がｎ回になったところで、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチの−１／ｎの間隔でずらしながら走査を行うようにしたため、従来の走査方式と同じサンプリングピッチおよび走査範囲の設定であっても、従来の走査方式では検出できなかった隠れた欠陥等を検出できる。また本発明によれば、プローブ走査の仕方に関して、検出能力を上げるために不必要にサンプリングピッチを細かく設定する必要はなく、欠陥検出のための観察時間を短縮し、さらに少ないデータで効率よく欠陥を捕らえることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明による映像作成方法を実施する超音波映像装置のシステム構成を示す。プローブ（超音波探触子）１１は走査機構１２に取り付けられる。走査機構１２は、ＸＹＺ移動機構を内蔵し、プローブ１１を三次元的に動作させる働きを有する。プローブ１１は、走査機構１２によって被検体１３の観察領域を二次元的に走査する。走査機構１２は走査制御装置１４により制御され、さらに走査制御装置１４は画像処理装置１５によって制御される。より詳しくは、後述されるように、画像処理装置１５内のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１８が、メモリ２０に備えた平面走査プログラム、補間処理プログラムを読出して実行することにより、走査制御装置１４、走査機構１２を通して、プローブ１１の動作に関して必要な制御が行われる。
【００１５】
またプローブ１１は、超音波探傷器１６に電気的に関連付けられる。超音波探傷器１６は、パルサ、レシーバ、ピーク値検出回路等を内蔵し、プローブ１１に対して所定の測定周期でパルス信号を送る。プローブ１１は、超音波探傷器１６から与えられたパルス信号に基づいてパルス状の超音波ビームを発生し、これを被検体１３に対して出射し、被検体１３での反射で生じたエコー（超音波）を入射し、パルス信号に対応するエコー信号を生成し、超音波探傷器１６に対し出力する。被検体１３は、走査機構１２に設けられた水槽内に設置される。超音波探傷器１６は、出力したパルス信号に対応するエコー信号を受信し、それを増幅し、その中から必要なピーク値を検出して、Ａ／Ｄ変換装置１７に送出する。Ａ／Ｄ変換装置１７は、得られたピーク値のアナログ信号を高い周波数でサンプリングしてそのアナログ値を、例えば、８ビット、２５６段階でディジタル値に変換し、画像処理装置１５のマイクロプロセッサ１８が処理できる入力データ値にしてバス１９に送出する。
【００１６】
バス１９には、マイクロプロセッサ１８の他に、キーボード（図示せず）、各種プログラムやデータを記憶したメモリ２０、画像メモリ２１、操作装置２２が接続される。メモリ２０の内部には、平面走査プログラム２３、補間処理プログラム２４が格納され、さらにパラメータ記憶領域２５が設けられる。画像メモリ２１は、画像処理装置１５の外部に設けられたディスプレイ２６に接続され、内部に格納した画像データをディスプレイ２６に供給して表示動作を行わせる。上記操作装置２２は、視野、走査範囲、サンプリングピッチ、送りピッチ等の走査測定に必要なパラメータを、測定者が入力するためのインターフェースである。上記の平面走査プログラム２３、補間処理プログラム２４の各内容は、以下の動作説明の中で明らかにされる。
【００１７】
図２と図６を参照して本発明に係る映像作成方法の第１の実施形態を説明する。この映像作成方法では、データ取得のための測定時のプローブの主走査方向における走査開始位置の設定の仕方に特徴がある。図２はプローブを走査動作させる際の制御の仕方のフローチャート（パド(Pad)図）を示し、図６は被検体１３の表面上での走査範囲における走査動作を行うプローブの動き（移動軌跡）を示している。
【００１８】
図２において、被検体１３の或る領域を測定する場合、プローブ１１は、その先端が当該領域に対向するように配置され、図１０に示されるように上記領域を好ましくは矩形の形状にて平面走査する。プローブ１１の平面走査は、上記の平面走査プログラム２３を実行することによって行われる。プローブ１１で被検体１３を平面走査し超音波によって形状等の測定を行うにあたって、例えば測定者は、操作装置２２を使用して、焦点合せ、矩形の走査範囲（測定視野）Ｒ１、主走査方向におけるサンプリングピッチＳｐ、副走査方向における送りピッチなどの各種パラメータを入力し、それらの設定・指定を行う（ステップＳ１１）。
【００１９】
図６では、指定された走査範囲Ｒ１、主走査ライン番号１〜１２，…で示される各主走査ライン、主走査方向におけるサンプリングピッチＳｐ、プローブ１１から出射された超音波ビームの入射スポット３１が示されている。サンプリングピッチＳｐは例えば１２０μｍであり、入射スポット３１のスポット径は例えば６０μｍである。
【００２０】
なお、主走査方向のサンプリングピッチＳｐ（測定を行うための一定間隔）は、通常、マイクロプロセッサ１８によって装置の仕様から決まる最も細かい値が自動的に設定される。また測定者が、当該サンプリングピッチＳｐを設定することもできる。こうして、平面走査プログラム２３と、上記のごとく設定された各種パラメータを用いてプローブ１１の走査動作が制御される。
【００２１】
さらに、この第１の実施形態の走査方法では、図６に示された走査開始位置ずらし量Ｓが設定される（ステップＳ１２）。「走査開始位置」は、図６に示した主走査ライン番号１〜１２，…の各主走査方向における左端の最初の入射スポットの位置を意味している。「走査開始位置ずらし量Ｓ」とは、主走査ラインが番号１から番号２等に順に移行するにつれて、図６に示すごとく、所定量（Ｓ）だけ右側にずらすための当該ずらし量を意味している。走査開始位置ずらし量Ｓの大きさは、サンプリングピッチＳｐとの関係で決まり、０≦Ｓ＜Ｓｐの条件を満たすように設定される。走査開始位置ずらし量Ｓは例えば３０μｍである。
【００２２】
次には、ずらし回数Ｓｎが算出される（ステップＳ１３）。ずらし回数Ｓｎは、Ｓｎ＝Ｓｐ÷Ｓの式によって算出される。この実施形態の例ではＳｎは４となる。また反対に、走査開始位置ずらし量Ｓは、サンプリングピッチＳｐを、設定したずらし回数Ｓｎで割ることにより設定される。
【００２３】
次に、ステップＳ１４ではカウンタ（Ｃｎｔ）が０にセットされ、ステップＳ１５では主走査移動時の走査開始位置のずらし方向（Ｄｉｒ）が１にセットされ、さらにステップＳ１６では主走査移動のための走査ライン番号（Ｌｎ）が１にセットされる。上記の変数Ｄｉｒを１にセットすることは、各主走査方向の移動で走査開始位置のずらし方向を指定することを意味する。以上により、被検体１３の表面で平面走査を行うための各種変数の初期条件が設定される。
【００２４】
次のステップＳ１７に基づき、マイクロプロセッサ１８によって平面走査プログラム２３を起動し、走査機構１２を駆動して、被検体１３の上でプローブ１１を平面走査させ、走査範囲Ｒ１の測定を行う。この平面走査において、ステップＳ１７では、走査ライン番号Ｌｎが走査ライン数を超えたか否かが判定される。走査ライン番号Ｌｎが走査ライン数を超えたときには、走査範囲Ｒ１についての平面走査が完了したものとして、平面走査プログラムは終了する。ステップＳ１７で、走査ライン番号Ｌｎが走査ライン数と一致するまでの間、走査範囲Ｒ１での平面走査および測定・表示が継続し、下記のステップＳ１８〜Ｓ２７が繰り返し実行される。
【００２５】
ステップＳ１８は、主走査方向の走査移動の回数をカウントするためのカウンタＣｎｔが前述したずらし回数Ｓｎ（この実施形態の場合では「４」）に到ったか否かを判定するためのステップである。
【００２６】
ステップＳ１８で、上記カウンタＣｎｔが４未満である場合、すなわちＣｎｔが０〜３である場合には、０〜３の各々においてステップＳ２１〜Ｓ２７が実行される。ステップＳ２１では、走査ライン番号Ｌｎが１であるか否かが判定される。走査ライン番号Ｌｎが１のときにはステップＳ２２で新しい走査開始位置Ｓｓには初期設定時の走査開始位置が設定される。走査ライン番号Ｌｎが１以外の場合にはステップＳ２３で、新しい走査開始位置Ｓｓは、「Ｓｓ＝Ｓｓ＋（Ｓ×Ｄｉｒ）」として算出され、ステップＳ２４ではＣｎｔが１だけ増加される。ステップＳ２５では、当該主走査ラインに関して主走査方向の走査がサンプリングピッチでＳｐで実行される。次のステップＳ２６では走査ライン番号Ｌｎが１だけ増加される。最後のステップＳ２７では、走査・測定が完了した当該主走査ラインに関してのデータ表示がディスプレイ２６において実行される。
【００２７】
以上のごとくして、図６に示す走査ライン番号１〜５の各主走査方向に関して、図示されるごとき走査・測定が実行される。走査ライン番号１〜５の各主走査方向の走査移動では、その左側が走査を開始する位置として設定され、かつ左端に位置する走査開始位置が、走査開始位置ずらし量Ｓだけ右側ずれた状態で走査移動が行われている。
【００２８】
図６に示すごとく主走査方向の走査で走査開始位置をずらし量Ｓだけ左側から右側にずらすことは、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチＳｐの＋１／４の間隔（＋Ｓ）でずらしながら走査を行うことを意味している。
【００２９】
次にステップＳ１８でカウンタＣｎｔが４になった場合には、ＹＥＳと判定され、ステップＳ１９，Ｓ２０が実行される。ステップＳ１９はカウンタＣｎｔを０にリセットするステップであり、ステップＳ２０は変数Ｄｉｒが、最初に設定された値「１」に対し「−１」を掛けることにより「−１」にセットされる。この後において、上記のステップＳ１８，Ｓ２１〜Ｓ２７が実行される。
【００３０】
ステップＳ１９によって図６に示す次の走査ライン番号５〜９の主走査方向についての走査・測定が行われることになる。またステップＳ２０によって、走査ライン番号５〜９の主走査方向の走査・測定で、図６に示すごとく走査開始位置が右側から左側に走査開始位置ずらし量Ｓだけずらされることになる。
【００３１】
以上のごとくして、図６に示す走査ライン番号５〜９の各主走査方向に関して、図示されるごとき走査・測定が実行される。走査ライン番号５〜９の各主走査方向の走査移動では、その左側が走査を開始する位置として設定され、かつ左端に位置する走査開始位置が、走査開始位置ずらし量Ｓだけ左側ずれた状態で走査移動が行われている。
【００３２】
図６に示すごとく主走査方向の走査で走査開始位置をずらし量Ｓだけ右側から左側にずらすことは、主走査方向の走査開始位置を、副走査方向の送り移動時に主走査方向のサンプリングピッチＳｐの−１／４の間隔（−Ｓ）でずらしながら走査を行うことを意味している。
【００３３】
上記の第１実施形態に係る映像作成方法によれば、主走査方向におけるサンプリングピッチＳｐを一定に保持したまま走査開始位置をずらし量Ｓだけ順次にずらしていくため、被検体１３の表面上で副走査方向に平行な方向にて線状の欠陥が生じていたとしても、当該欠陥を少なくとも４本の主走査方向のうちのいずれかの走査で検出することができる。これにより、従来では隠れていて検出できなかった欠陥を確実に検出することができる。
【００３４】
次に、図３と図７を参照して本発明に係る映像作成方法の第２の実施形態を説明する。図３は前述の図２と同様な図であり、図７は前述の図６と同様な図である。図３と図７において、第１実施形態の図２と図６で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３５】
第２実施形態による映像作成方法では、第１実施形態の場合と同様に、データ取得のための測定時のプローブの主走査方向における走査開始位置の設定の仕方に特徴がある。さらに第２実施形態では、第１実施形態と比較して、各主走査方向の走査・測定における走査開始位置が、奇数の主走査ライン番号の主走査ラインでは左側になり、偶数の主走査ライン番号の主走査ラインでは左側になるという特徴を有している。
【００３６】
図７に示されるごとく、主走査ライン番号１〜５については、主走査方向における走査での走査開始位置が、左側から右側へ走査開始位置ずらし量Ｓだけ順次にずらされる。ただし、走査開始位置は、奇数番号の主走査ラインと偶数番号の主走査ラインでは反対になり、走査方向が逆向きになるので、ジグザグの走査移動軌跡が形成される。同様に、次の主走査ライン番号５〜９については、主走査方向における走査での走査開始位置が、右側から左側へ走査開始位置ずらし量Ｓだけ順次にずらされる。この場合にも、走査開始位置は、奇数番号の主走査ラインと偶数番号の主走査ラインでは反対になり、走査方向が逆向きになって、ジグザグの走査移動軌跡が形成される。
【００３７】
第２実施形態に係る映像作成方法における上記の走査移動を、図３のフローチャ−トとで見てみる。ステップＳ１１〜Ｓ２４，Ｓ２６〜Ｓ２７は第１実施形態における対応するステップと同じである。これらのステップの説明は第１実施形態での説明を援用することとする。またステップＳ３１〜Ｓ３５は、第２実施形態の係る映像作成方法の固有の処理ステップとして追加されたものである。
【００３８】
ステップＳ３１は、主走査移動時に走査開始位置のずらし方向に係る前述の変数Ｄｉｒを１にセットすると共に、新たな変数Ｓｄｉｒを作り、当該変数Ｓｄｉｒを１にセットする。変数Ｓｄｉｒは走査開始位置を左端にするかまたは右端にするかを決める変数である。
【００３９】
ステップＳ３２では、各種走査方向での走査に関して、新しい走査終了位置Ｓｅを設定する。新しい走査終了位置Ｓｅは、Ｓｓ＋（Ｓｄｉｒ×主走査方向の走査幅）として設定される。さらに次のステップＳ３３では、主走査方向に関して走査開始位置から走査終了位置までの１ライン分の走査が実行される。これにより１本の主走査方向の走査が実行される。
【００４０】
ステップＳ３４では、新しい走査開始位置Ｓｓに新しい走査終了位置Ｓｅを設定することで次の主走査方向での走査における基準位置が変更される。
【００４１】
さらに次のステップＳ３５では、変数ＳｄｉｒについてＳｄｉｒ＝Ｓｄｉｒ×−１の演算が行われ、変数Ｓｄｉｒが１から−１または−１から１に変換される。
【００４２】
上記のごとく新たなステップＳ３１〜Ｓ３５を追加することにより、図７に示すごとき走査方向が主走査ラインごとに逆向きになる走査が実行される。この場合の走査においても、第１実施形態の場合と同様に、走査ライン番号１〜５では各走査開始位置が順次に左側から右側へずらし量Ｓごとずらされ、走査ライン番号５〜９では各走査開始位置が順次に右側から左側にずらし量Ｓごとずらされる。
【００４３】
上記の第２実施形態に係る映像作成方法によっても、主走査方向を交互に逆向きに変えながら、主走査方向におけるサンプリングピッチＳｐを一定に保持したまま走査開始位置をずらし量Ｓだけ順次にずらしていくため、被検体１３の表面上で副走査方向に平行な方向にて線状の欠陥が生じていたとしても、当該欠陥を少なくとも４本の主走査方向のうちのいずれかの走査で検出することができる。これにより、従来では隠れていて検出できなかった欠陥を確実に検出することができる。
【００４４】
次に、図４と図８を参照して本発明に係る映像作成方法の第３の実施形態を説明する。図４は前述の図２と同様な図であり、図８は前述の図６と同様な図である。図４と図８において、第１実施形態の図２と図６で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４５】
第３実施形態による映像作成方法では、第１実施形態の場合と同様に、データ取得のための測定時のプローブの主走査方向における走査開始位置の設定の仕方に特徴がある。さらに第３実施形態では、走査範囲Ｒ１で走査終了位置の領域側および非測定箇所での補間処理を行って映像化範囲を拡大するという特徴を有している。
【００４６】
図８に示されるごとく、指定された走査範囲Ｒ１に関して、主走査ライン番号１〜５については、主走査方向における走査での走査開始位置が、左側から右側へ走査開始位置ずらし量Ｓだけ順次にずらされる。また次の主走査ライン番号５〜９については、主走査方向における走査での走査開始位置が、右側から左側へ走査開始位置ずらし量Ｓだけ順次にずらされる。これを繰り返して走査範囲Ｒ１について走査・測定を行う。
【００４７】
さらに第３実施形態による映像作成方法では、走査・測定で得られた測定データに基づいて補間処理を行い、ディスプレイ２６での測定画像の出力では映像化範囲Ｒ２で画像表示を行うようにした点に特徴がある。図８において、実線の円３１は超音波ビームの入射スポットであり、超音波ビームを照射して測定を行う箇所を示す。破線の円３２は補間処理でデータを取得する箇所を示している。
【００４８】
第３実施形態に係る映像作成方法における上記の走査移動を、図４のフローチャートで見てみる。ステップＳ１１〜Ｓ２４は第１実施形態における対応するステップと全く同じである。これらのステップの説明は第１実施形態での説明を援用することとする。第３実施形態では、最後にステップＳ４１が追加されている。このステップ４１は測定データを用いて補間演算を行い、これによって得たデータと本来の測定データを用いて表示処理を行うステップである。この補間演算は、前述した補間処理プログラム２４によって実行される。
【００４９】
上記のごとく新たなステップＳ４１を追加することにより、図８に示すごとき映像化範囲Ｒ２で画像を作成・表示することができる。この場合にも、走査範囲Ｒ１での走査動作では、第１実施形態の場合と同様に、走査ライン番号１〜５では各走査開始位置が順次に左側から右側へずらし量Ｓごとずらされ、走査ライン番号５〜９では各走査開始位置が順次に右側から左側にずらし量Ｓごとずらされる。
【００５０】
上記の第３実施形態に係る映像作成方法によっても、主走査方向におけるサンプリングピッチＳｐを一定に保持したまま走査開始位置をずらし量Ｓだけ順次にずらしていくため、被検体１３の表面上で副走査方向に平行な方向にて線状の欠陥が生じていたとしても、当該欠陥を少なくとも４本の主走査方向のうちのいずれかの走査で検出することができ、これにより従来では隠れていて検出できなかった欠陥を確実に検出することができる。さらに補間処理演算を組みわせることにより、さらに精度の高い測定画像を表示することができる。
【００５１】
次に、図５と図９を参照して本発明に係る映像作成方法の第４の実施形態を説明する。図５は前述の図２と同様な図であり、図９は前述の図６と同様な図である。図５と図９において、第１実施形態の図２と図６で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５２】
第４実施形態による映像作成方法では、第１実施形態の場合と同様に、データ取得のための測定時のプローブの主走査方向における走査開始位置の設定の仕方に特徴がある。さらに第４実施形態では、走査範囲Ｒ１で走査開始位置側の領域を拡大し非測定箇所での補間処理を行いかつ画像範囲の切り出しを行って映像化範囲を拡大するという特徴を有している。
【００５３】
図９に示されるごとく、指定された走査範囲Ｒ１に関して、主走査ライン番号１〜５については、主走査方向における走査での走査開始位置が、左側から右側へ走査開始位置ずらし量Ｓだけ順次にずらされる。また次の主走査ライン番号５〜９については、主走査方向における走査での走査開始位置が、右側から左側へ走査開始位置ずらし量Ｓだけ順次にずらされる。これを繰り返して走査範囲Ｒ１について走査・測定を行う。
【００５４】
さらに第４実施形態による映像作成方法では、走査開始位置の領域側を拡大し走査・測定で得られた測定データに基づいて補間処理を行い、ディスプレイ２６での測定画像の出力では拡大した走査範囲Ｓａで画像表示を行うようにした点に特徴がある。図９において、実線の円３１は超音波ビームの入射スポットであり、超音波ビームを照射して測定を行う箇所を示す。破線の円３２は補間処理でデータを取得する箇所を示している。
【００５５】
第４実施形態に係る映像作成方法における上記の走査移動を、図５のフローチャートで見てみる。ステップＳ１１〜Ｓ２４は第１実施形態における対応するステップと全く同じである。これらのステップの説明は第１実施形態での説明を援用することとする。第４実施形態では、ステップＳ１６とステップＳ１７の間にステップＳ５１が設けられ、さらに最後にステップＳ５２が追加されている。ステップＳ５１は、主走査方向に関して新しい走査範囲Ｓａを設定する。当該走査範囲Ｓａは、Ｓａ＝走査範囲（Ｒ１）＋サンプリングピッチで設定される。またステップ５２は測定データを用いて補間演算を行い、これによって得たデータと本来の測定データを用いて走査範囲の切り出しを行い表示処理を行うステップである。この補間演算は前述した補間処理プログラム２４によって実行される。
【００５６】
上記のごとく新たなステップＳ５１，Ｓ５２を追加することにより、図９に示すごとき拡大した走査範囲Ｓａに含まれる測定データ等で画像を作成・表示することができる。この場合にも、走査範囲Ｓａでの走査動作では、第１実施形態の場合と同様に、走査ライン番号１〜５では各走査開始位置が順次に左側から右側へずらし量Ｓごとずらされ、走査ライン番号５〜９では各走査開始位置が順次に右側から左側にずらし量Ｓごとずらされる。
【００５７】
上記の第４実施形態に係る映像作成方法によっても、主走査方向におけるサンプリングピッチＳｐを一定に保持したまま走査開始位置をずらし量Ｓだけ順次にずらしていくため、被検体１３の表面上で副走査方向に平行な方向にて線状の欠陥が生じていたとしても、当該欠陥を少なくとも４本の主走査方向のうちのいずれかの走査で検出することができ、これにより従来では隠れていて検出できなかった欠陥を確実に検出することができる。さらに補間処理演算を組みわせることにより、さらに精度の高い測定画像を表示することができる。加えて、走査開始位置の領域側の測定を精密に行うことにより、より精度の高い画像を得ることができる。
【００５８】
前述の各実施形態における走査・測定では、超音波ビームに関してその中心部と周縁部では、検出信号のレベルが異なる。従って、入射スポット３１の間における検出できない欠陥等の検出では、通常、超音波ビームの入射スポットの大きさを考慮してサンプリングピッチやずらし量が決定される。また前述の各実施形態における走査・測定は、通常、粗い検査に利用され、このため、欠陥等の有り・無しの判断に使用できる程度でよい。
【００５９】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさ、材質、および配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、超音波映像装置による被検体の測定およびその映像作成で、従来の走査範囲の設定では隠れて検出できなかった欠陥等を同じサンプリングピッチや走査範囲で検出可能にすることに利用される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の映像作成方法が実施される超音波映像装置のシステム構成を示す構成図である。
【図２】本発明に係る映像作成方法の第１実施形態のプローブ走査の移動工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る映像作成方法の第２実施形態のプローブ走査の移動工程を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る映像作成方法の第３実施形態のプローブ走査の移動工程を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る映像作成方法の第４実施形態のプローブ走査の移動工程を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態による映像作成方法のプローブ走査に基づくプローブ測定点の移動軌跡を示す平面図である。
【図７】第２実施形態による映像作成方法のプローブ走査に基づくプローブ測定点の移動軌跡を示す平面図である。
【図８】第３実施形態による映像作成方法のプローブ走査に基づくプローブ測定点の移動軌跡を示す平面図である。
【図９】第４実施形態による映像作成方法のプローブ走査に基づくプローブ測定点の移動軌跡を示す平面図である。
【図１０】従来の超音波映像装置で実施される試料表面での平面走査の状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１１ プローブ
１２ 走査機構
１３ 被検体
１５ 画像処理装置
１６ 超音波探傷器
１８ マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）
２０ メモリ
２３ 平面走査プログラム
２４ 補間処理プログラム
２５ パラメータ記憶領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対して超音波を発射し前記被検体からのエコーを入射するプローブを主走査方向と副走査方向に交互に送って走査動作させ、前記主走査方向におけるサンプリング動作で得られた前記エコーに係る信号に基づいて前記主走査方向での測定データを取得して映像を作成する超音波映像装置の映像作成方法であり、
測定すべき走査範囲とサンプリングピッチを指定する第１段階と、
前記主走査方向の走査開始位置を、前記副走査方向の送り移動時に前記主走査方向の前記サンプリングピッチの＋１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第２段階と、
前記副走査方向の送り移動回数がｎ回になったところで、前記主走査方向の走査開始位置を、前記副走査方向の送り移動時に前記主走査方向の前記サンプリングピッチの−１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第３段階と、
指定された前記走査範囲の測定で前記第２段階と前記第３段階を繰り返す第４段階と、
を備えることを特徴とする超音波映像装置の映像作成方法。
【請求項２】
指定された前記走査範囲で生じた測定データ欠損部の測定データを補間演算処理で生成することを特徴とする請求項１記載の超音波映像装置の映像作成方法。
【請求項３】
指定された前記走査範囲を基準にして、前記主走査方向の測定範囲を、走査開始位置側または走査終了位置側で前記サンプリングピッチの２倍の距離だけ拡張し、測定データ欠損部を生じさせないことを特徴とする請求項１記載の超音波映像装置の映像作成方法。
【請求項１】
被検体に対して超音波を発射し前記被検体からのエコーを入射するプローブを主走査方向と副走査方向に交互に送って走査動作させ、前記主走査方向におけるサンプリング動作で得られた前記エコーに係る信号に基づいて前記主走査方向での測定データを取得して映像を作成する超音波映像装置の映像作成方法であり、
測定すべき走査範囲とサンプリングピッチを指定する第１段階と、
前記主走査方向の走査開始位置を、前記副走査方向の送り移動時に前記主走査方向の前記サンプリングピッチの＋１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第２段階と、
前記副走査方向の送り移動回数がｎ回になったところで、前記主走査方向の走査開始位置を、前記副走査方向の送り移動時に前記主走査方向の前記サンプリングピッチの−１／ｎの間隔でずらしながら走査を行う第３段階と、
指定された前記走査範囲の測定で前記第２段階と前記第３段階を繰り返す第４段階と、
を備えることを特徴とする超音波映像装置の映像作成方法。
【請求項２】
指定された前記走査範囲で生じた測定データ欠損部の測定データを補間演算処理で生成することを特徴とする請求項１記載の超音波映像装置の映像作成方法。
【請求項３】
指定された前記走査範囲を基準にして、前記主走査方向の測定範囲を、走査開始位置側または走査終了位置側で前記サンプリングピッチの２倍の距離だけ拡張し、測定データ欠損部を生じさせないことを特徴とする請求項１記載の超音波映像装置の映像作成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１０１４４０（Ｐ２００７−１０１４４０Ａ）
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９３６２１（Ｐ２００５−２９３６２１）
【出願日】平成１７年１０月６日（２００５．１０．６）
【出願人】（３００００７２８０）日立建機ファインテック株式会社 (52)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月６日（２００５．１０．６）
【出願人】（３００００７２８０）日立建機ファインテック株式会社 (52)
【Ｆターム（参考）】
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