(57)【要約】      （修正有）【課題】１枚の静止画像の中に位置の異なる複数のきずを同時に表示可能にする超音波検査方法およびその装置を提供する。【解決手段】超音波検査において、被検査体のモデルを用意するステップＳ１０１と、超音波の計測条件を設定・入力するステップＳ１０２と、前記超音波の反射波を探触子で受信するステップＳ１０３と、前記反射波の波形信号を用いて逆伝搬静止画像群を作成するステップＳ２１２と、入射波の波形信号を用いて順伝搬静止画像群を作成するステップＳ２１３と、前記順伝搬静止画像群と前記逆伝搬静止画像群とを組み合わせ、前記きずの位置を表示した単一静止画像を作成するステップＳ２１４と、を有し、前記逆伝搬解析ステップＳ２１２または前記順伝搬解析ステップＳ２１３は、前記被検査体の入射面と反対側の表面からの反射波の影響を抑制するための反射波処理サブステップＳ２１２ｃを含む。【選択図】図３
2019132798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を利用して被検査体の内部のきずを位置標定する超音波検査方法であって、
前記被検査体のモデルを用意する被検査体モデル用意ステップと、
前記超音波の計測条件を設定・入力する計測条件入力ステップと、
前記計測条件に沿って探触子を制御して前記超音波の入射波を前記被検査体の入射面から内部に送信し該入射波の反射波を前記探触子で受信する超音波計測ステップと、
前記反射波の波形信号を用いて前記モデル上で逆伝搬解析を行って逆時系列に並んだ逆伝搬静止画像群を作成する逆伝搬解析ステップと、
前記入射波の波形信号を用いて前記モデル上で順伝搬解析を行って時系列に並んだ順伝搬静止画像群を作成する順伝搬解析ステップと、
前記順伝搬静止画像群と前記逆伝搬静止画像群とを組み合わせる演算処理を行って前記きずの位置を表示した単一静止画像を作成する順伝搬／逆伝搬合体演算処理ステップと、を有し、
前記逆伝搬解析ステップまたは前記順伝搬解析ステップは、前記被検査体における前記入射面と反対側の表面からの反射波の影響を抑制するための反射波処理サブステップを含む、ことを特徴とする超音波検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波検査方法において、
前記順伝搬／逆伝搬合体演算処理ステップは、
前記順伝搬静止画像群の各静止画像と前記逆伝搬静止画像群の各静止画像とを時間起点を揃えたかたちでアダマール積をとることによって演算処理静止画像群を作成する演算処理静止画像群作成サブステップと、
前記演算処理静止画像群の総和をとることによって前記単一静止画像を作成する合体処理サブステップと、を含むことを特徴とする超音波検査方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の超音波検査方法において、
前記逆伝搬解析ステップは、前記反射波の波形信号を時間反転して時間反転波形信号を作成する時間反転波形信号作成サブステップを含み、該時間反転波形信号に基づいて前記逆伝搬解析を行うものであり、
前記順伝搬解析ステップは、前記超音波の入射波の波形信号を作成する入射波形信号作成サブステップを含み、作成した入射波形信号に基づいて前記順伝搬解析を行うものである、ことを特徴とする超音波検査方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超音波検査方法において、
前記反射波処理サブステップは、前記逆伝搬解析ステップにおいて、前記逆伝搬静止画像群に対して三次元高速フーリエ変換を行って前記逆時系列の波の進行方向と逆方向のベクトル成分を有する波を選択的に除去した反射波選択逆伝搬静止画像群を作成するサブステップであり、
前記順伝搬／逆伝搬合体演算処理ステップの前記演算処理は、前記逆伝搬静止画像群として前記反射波選択逆伝搬静止画像群を用いて、該反射波選択逆伝搬静止画像群と前記順伝搬静止画像群とを組み合わせる演算処理である、ことを特徴とする超音波検査方法。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超音波検査方法において、
前記反射波処理サブステップは、前記順伝搬解析ステップにおいて、前記入射波の波形信号を該入射波の進行方向または逆方向に所定量オフセットさせたオフセット入射波形信号を作成するサブステップであり、
前記順伝搬解析ステップは、前記入射波の波形信号として前記オフセット入射波形信号を用いて時系列に並んだオフセット順伝搬静止画像群を作成するステップであり、
前記順伝搬／逆伝搬合体演算処理ステップの前記演算処理は、前記順伝搬静止画像群として前記オフセット順伝搬静止画像群を用いて、該オフセット順伝搬静止画像群と前記逆伝搬静止画像群とを組み合わせる演算処理であり、
前記順伝搬／逆伝搬合体演算処理ステップは、前記オフセット順伝搬静止画像群を用いた前記演算処理で得られる単一静止画像のオフセットを解消するために、当該単一静止画像を前記所定量オフセットの半分量でシフトするオフセット解消サブステップを含む、ことを特徴とする超音波検査方法。
【請求項６】
超音波を利用して被検査体の内部のきずを位置標定する超音波検査装置であって、
前記超音波の計測条件および解析条件を入力すると共に解析結果を出力する入出力部と、
前記計測条件に沿って探触子を制御して前記超音波の入射波を前記被検査体の入射面から内部に送信し該入射波の反射波を受信する計測制御部と、
前記被検査体のモデル、前記計測条件、前記解析条件、前記反射波の波形信号、前記入射波の波形信号および解析に基づく画像を記憶するデータ記憶部と、
前記入射波の波形信号および前記反射波の波形信号を前記被検査体のモデル上で前記解析条件に沿って解析処理する波形信号解析処理部と、を具備し、
前記波形信号解析処理部は、
前記反射波の波形信号を用いて逆時系列に並んだ逆伝搬静止画像群を作成する逆伝搬解析、前記入射波の波形信号を用いて時系列に並んだ順伝搬静止画像群を作成する順伝搬解析、および前記被検査体における前記入射面と反対側の表面からの反射波の影響を抑制するための反射波処理を行う伝搬解析機構と、
前記順伝搬静止画像群および前記逆伝搬静止画像群を組み合わせて前記きずの位置を表示した単一静止画像を作成する順伝搬／逆伝搬合体演算処理を行う演算処理機構と、を有することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波検査装置において、
前記順伝搬／逆伝搬合体演算処理は、前記順伝搬静止画像群の各静止画像と前記逆伝搬静止画像群の各静止画像とを時間起点を揃えたかたちでアダマール積をとることによって演算処理静止画像群を作成するアルゴリズムと、前記演算処理静止画像群の総和をとることによって前記単一静止画像を作成するアルゴリズムと、を含むことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項８】
請求項７に記載の超音波検査装置において、
前記データ記憶部は、前記被検査体のモデル、前記計測条件および前記解析条件を記憶する計測解析条件記憶機構と、
前記反射波の波形信号、該反射波の波形信号を時間反転して作成した時間反転波形信号および前記入射波の波形信号を記憶する波形信号記憶機構と、
前記解析に基づく画像として、前記逆伝搬静止画像群、前記順伝搬静止画像群、前記演算処理静止画像群および前記単一静止画像を記憶する画像データ記憶機構と、を有することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波検査装置において、
前記伝搬解析機構の前記反射波処理は、前記逆伝搬静止画像群に対して三次元高速フーリエ変換を行って、前記入射波の進行方向と逆方向のベクトル成分を有する波を選択的に除去した反射波選択逆伝搬静止画像群を作成するアルゴリズムを含み、
前記画像データ記憶機構は、前記反射波選択逆伝搬静止画像群を記憶する領域を更に有し、
前記演算処理機構の前記順伝搬／逆伝搬合体演算処理は、前記逆伝搬静止画像群として前記反射波選択逆伝搬静止画像群を用いて、該反射波選択逆伝搬静止画像群と前記順伝搬静止画像群とを組み合わせる演算処理を行うアルゴリズムを含む、ことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の超音波検査装置において、
前記伝搬解析機構の前記反射波処理は、前記入射波の波形信号を該入射波の進行方向または逆方向に所定量オフセットさせたオフセット入射波形信号を作成するアルゴリズムを含み、
前記伝搬解析機構の前記順伝搬解析は、前記オフセット入射波形信号を用いて時系列に並んだオフセット順伝搬静止画像群を作成するアルゴリズムを含み、
前記波形信号記憶機構は、前記オフセット入射波形信号を記憶する領域を有し、
前記画像データ記憶機構は、前記オフセット順伝搬静止画像群を記憶する領域を有し、
前記演算処理機構の前記順伝搬／逆伝搬合体演算処理は、前記順伝搬静止画像群として前記オフセット順伝搬静止画像群を用いて、該オフセット順伝搬静止画像群と前記逆伝搬静止画像群とを組み合わせる演算処理を行うアルゴリズムと、当該演算処理で得られる単一静止画像のオフセットを解消するために、当該単一静止画像を前記所定量オフセットの半分量でシフトするアルゴリズムとを含む、ことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項１１】
請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載の超音波検査装置において、
前記波形信号解析処理部は、前記被検査体のモデルを作成する被検査体モデル作成機構を更に有することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項１２】
請求項６から請求項１１のいずれか一項に記載の超音波検査装置において、
前記計測制御部は、前記探触子の前記超音波の送受信を制御する探触子制御機構と、受信した前記反射波を波形信号化する波形信号化機構と、前記探触子の位置検知およびスキャン操作を担う探触子駆動機構と、を有することを特徴とする超音波検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非破壊検査技術に関し、特に、超音波を利用して被検査体の内部のきずを位置標定する超音波検査方法、および該方法を実施するための超音波検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大型の構造物（例えば、橋梁、電力プラント）の健全性管理を目的として、構造物の部材の内部損傷を広範囲で精度よく検知可能な非破壊検査システムの重要性が高まっている。そのような非破壊検査システムでの探傷検査方法の一つとして、超音波検査（UT）がある。
【０００３】
超音波検査は、振動子を内蔵する探触子（超音波プローブとも言う）を被検査体に当てて超音波（例えば1〜5 MHz）を入射し、そのエコーを該探触子で受信する検査方法である。このとき、被検査体の内部にきずが無い場合は入射波が入射面と反対側の被検査体表面（しばしば底面／裏面）でエコーが生じ、被検査体の内部にきずが有る場合は当該きずで先にエコーが生じるため、エコーの受信を解析処理・画像化することによってきずの有無や位置を検査することができる。
【０００４】
例えば、特許文献１（特開2014-062758）には、ガイド波を用いて曲がり部を有する被検査体の欠陥を検出する非破壊検査方法であって、前記被検査体の検査範囲を複数の検査領域に分割する第１のステップと、該第１のステップで分割された前記検査領域へ到達可能な歪みを補償した送信波形を算出する第２のステップと、該第２のステップで算出された前記送信波形を送信して反射波形を受信する第３のステップと、前記検査領域内に解析領域を設定して解析領域に該当する伝搬時間の空間波形を算出する第４のステップと、該第４のステップで算出された前記検査領域内の解析領域の空間波形を合成して検査画像を合成する第５のステップと、該第５のステップで得られた前記検査領域の検査画像を合成して検査画像を得る第６のステップからなる非破壊検査方法が、開示されている。
【０００５】
特許文献１によると、曲がり部を有する配管を検査する場合であっても、ガイド波の歪みを補償するステップを設けることによって、直管部、曲げ内、曲げ以降の全ての範囲を一括して欠陥分布画像を得ることができ、その画像に配管周方向の感度誤差が生じにくくなる、とされている。特許文献１の技術は、１次元方向（長さ方向）におけるきずの位置標定を精度よく行うことができると考えられる。
【０００６】
ただし、２次元方向や３次元方向におけるきずの位置標定を特許文献１の技術で行おうとすると極めて複雑な計算が必要になり、長大な計算時間を要するまたは解の算出が不能という問題が生じる場合が考えられる。
【０００７】
一方、２次元方向や３次元方向における超音波検査の効率向上や精度向上の観点から、近年では、超音波フェーズドアレイを用いた探傷検査方法が注目されている。例えば、特許文献２（特開2010-266414）には、フェーズドアレイを用いた超音波探傷法において、前記フェーズドアレイの各受信素子で得られたＡスコープ波形信号に対し、所定の数式で表される影響関数の逆数を乗じて各信号の振幅を補正し、補正後の前記Ａスコープ波形信号に開口合成処理を行うことによりＢスコープ画像を構築することを特徴とするフェーズドアレイ開口合成処理方法が、開示されている。
【０００８】
特許文献２によると、各受信素子で得られたＡスコープ波形信号に対して所定の影響関数の逆数を乗じることにより、受信したＡスコープ波形信号を拡散減衰のない一定エコー強度に補正できる。そして、この補正後のＡスコープ波形信号を用いて開口合成処理することにより、探触子からの距離が拡大しても超音波の減衰による検出感度の低下が抑制され、明瞭な指示がえられる、とされている。すなわち、厚肉試験体の深い位置にあるきずや欠陥であっても、浅い位置のそれらと同等の感度で検出できる、とされている。
【０００９】
ここで、開口合成（AS）法とは、複数の振動子を利用してエコーの波形を受信し、受信した波形の反射源となり得る軌道を波形毎に求め、各軌道上に当該波形の波高値を重ね合わせることで、反射源を画像化する手法である。被検査領域の性状がきず以外の領域で一様である場合（言い換えると、音響的に均質な組織形態の中にきずが存在する場合）、開口合成法によって求めたきずの位置と実際のきずの位置とは良い一致を示すことが知られている。
【００１０】
ただし、被検査領域の中に音響的に不均質な組織形態の領域を含む場合（例えば、溶接部のように組織形態が明確に他と異なる領域を含む場合）、当該音響的に不均質な領域は超音波の伝搬特性や反射特性に対する影響が大きいため、従来の開口合成法では、解析で求めたきずの位置と実際のきずの位置とがずれ易いという弱点を有する。
【００１１】
また、音響的不均質領域における超音波の伝搬特性・反射特性を考慮した上で解析を行おうとすると、従来の開口合成法では、極めて複雑な計算が必要になり長大な計算時間を要する、または計算が複雑過ぎて解の算出が困難という問題が生じる。例えば、N個の振動子を含む超音波フェーズドアレイ探触子を用いて被検査領域を1000×1000のメッシュで画像化しようとした場合、伝搬経路および伝搬時間を求める計算回数は、全ての振動子で同時に送信し各々の振動子で受信した波形を用いるとすれば、N×106回必要になる。さらに、当該超音波フェーズドアレイ探触子を被検査体上でスキャンさせて探傷検査する場合、例えばスキャン前後の探触子位置と被検査体の表面形状が相対的に異なると、計測位置毎にその計算が必要になる。
【００１２】
上記のような音響的不均質領域を含む場合の問題の対策として、例えば、特許文献３（WO 2014/167698 A1）の技術が報告されている。特許文献３には、超音波を用いて被検査体を検査する超音波検査方法において、収録した超音波波形から第一の探傷画像を作成するステップと、収録した超音波波形を時間反転した波形を入力として、前記被検査体への超音波の伝搬を解析する第一の伝搬解析モデルを作成するステップと、前記第一の伝搬解析モデル上で伝搬解析を実施した結果から第二の探傷画像を作成するステップを有することを特徴とする超音波検査方法が、開示されている。また、前記第一の探傷画像から有意な反射信号を掲出するステップと、前記有意な反射信号から各超音波送信位置までのそれぞれの超音波の伝搬時間を求める第二の伝搬解析を実施するステップと、前記伝搬時間より各超音波送信位置における遅延時間情報を求めるステップとを更に有する超音波検査方法が、開示されている。
【００１３】
なお、下記の特許文献４（WO 2015/092841 A1）および非特許文献１（M. Ruzzeneの学術論文）については後述する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１４−０６２７５８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６６４１４号公報
【特許文献３】国際公開第２０１４／１６７６９８号
【特許文献４】国際公開第２０１５／０９２８４１号
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】M. Ruzzene, “Frequency-wavenumber domain filtering for improved damage visualization”, Smart Materials & Structures, 16 (6), 2116-2129, 2007。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献３によると、被検査体／被検査領域が音響的不均質領域を含む場合であっても、欠陥位置を高精度にかつ検査時間を短縮して実施することが可能になる、とされている。特許文献３の技術は、きずの位置標定の解析プロセスにおいて、収録した超音波波形を時間反転した波形を入力として、被検査体への超音波の伝搬を解析する第一の伝搬解析モデルを作成すること（超音波計測波形を時間反転して被検査体モデル上で数値解析すること、逆伝搬解析と称す）が重要なポイントとなっており、従来技術の問題点を解決する優れた技術の一つと考えられる。
【００１７】
特許文献３の技術では、解析結果として、超音波の伝搬の様子が時系列に並んだ複数枚の静止画像（静止画像群）が得られる。そして、該静止画像群をアニメーション（動画）として再生し、きずに起因するエコーが伝搬していく様子を観察することにより、きずの位置や大きさを標定することができる。
【００１８】
しかしながら、静止画像群を動画として再生・観察してきずの位置や大きさを判断する方法は、きずの位置標定にあたって必ず動画観察の時間を要するという弱点があった。言い換えると、きず位置標定の解析結果を直接的に１枚の静止画像で表示することが困難という弱点があった。例えば、探触子からの距離が異なる複数のきずが存在する場合（すなわち、伝搬時間の異なるきずが複数ある場合）、それぞれのきずが異なるページの静止画像に表示されるため、１枚の静止画像の中に一緒に表示することが困難となる。
【００１９】
また、動画を再生・観察してきずを判断する方法は、きず位置標定に観察者の主観が影響し易いという不確実性の弱点があった。
【００２０】
ここで、解析結果として得られた静止画像群を全て重ね合わせて１枚の静止画像を合成した場合、超音波の伝搬軌跡（入射波の軌跡およびエコーの軌跡）が帯状に描画されることになるため、きず位置が不明瞭になり易いという問題が生じる。特に、探触子からの距離が異なる複数のきずが存在する場合、探触子に近い側の位置にあるきずは、探触子に遠い側の位置にあるきずへの伝搬軌跡に埋もれ易く判別困難になるという別の問題が生じる。
【００２１】
加えて、超音波検査では、入射面と反対側の被検査体表面のエコー（以降、裏面エコーと称する場合がある）がきず位置標定の解析において障害になることがある。これは、裏面エコーの方が、通常、被検査体内部のきずによるエコー（以降、きずエコーと称する場合がある）よりも波高が高い（エコー強度が強い）ためである。裏面エコーの影響については後述する。
【００２２】
上記のような事情から、本発明の目的は、被検査体の内部のきずの位置標定を行う超音波検査において、従来の逆伝搬解析での利点を活かしながら従来技術の弱点を克服して、１枚の静止画像の中に位置の異なる複数のきずを同時に表示可能にする超音波検査方法、および該方法を実施するための超音波検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
（I）本発明の一態様は、超音波を利用して被検査体の内部のきずを位置標定する超音波検査方法であって、
前記被検査体のモデルを用意する被検査体モデル用意ステップと、
前記超音波の計測条件を設定・入力する計測条件入力ステップと、
前記計測条件に沿って探触子を制御して前記超音波の入射波を前記被検査体の入射面から内部に送信し該入射波の反射波を前記探触子で受信する超音波計測ステップと、
前記反射波の波形信号を用いて前記モデル上で逆伝搬解析を行って逆時系列に並んだ逆伝搬静止画像群を作成する逆伝搬解析ステップと、
前記入射波の波形信号を用いて前記モデル上で順伝搬解析を行って時系列に並んだ順伝搬静止画像群を作成する順伝搬解析ステップと、
前記順伝搬静止画像群と前記逆伝搬静止画像群とを組み合わせる演算処理を行って前記きずの位置を表示した単一静止画像を作成する順伝搬／逆伝搬合体演算処理ステップと、を有し、
前記逆伝搬解析ステップまたは前記順伝搬解析ステップは、前記被検査体における前記入射面と反対側の表面からの反射波の影響を抑制するための反射波処理サブステップを含む、ことを特徴とする超音波検査方法を提供するものである。
【００２４】
本発明は、上記の超音波検査方法（I）において、以下のような改良や変更を加えることができる。
（i）前記順伝搬／逆伝搬合体演算処理ステップは、前記順伝搬静止画像群の各静止画像と前記逆伝搬静止画像群の各静止画像とを時間起点を揃えたかたちでアダマール積をとることによって演算処理静止画像群を作成する演算処理静止画像群作成サブステップと、前記演算処理静止画像群の総和をとることによって前記単一静止画像を作成する合体処理サブステップとを有する。
（ii）前記逆伝搬解析ステップは、前記反射波の波形信号を時間反転して時間反転波形信号を作成する時間反転波形信号作成サブステップを含み、該時間反転波形信号に基づいて前記逆伝搬解析を行うものであり、
前記順伝搬解析ステップは、前記超音波の入射波の波形信号を作成する入射波形信号作成サブステップを含み、作成した入射波形信号に基づいて前記順伝搬解析を行うものである。
（iii）前記反射波処理サブステップは、前記逆伝搬解析ステップにおいて、前記逆伝搬静止画像群に対して三次元高速フーリエ変換（3D-FFT）を行って前記逆時系列の波の進行方向と逆方向のベクトル成分を有する波を選択的に除去した反射波選択逆伝搬静止画像群を作成するサブステップであり、
前記順伝搬／逆伝搬合体演算処理ステップの前記演算処理は、前記逆伝搬静止画像群として前記反射波選択逆伝搬静止画像群を用いて、該反射波選択逆伝搬静止画像群と前記順伝搬静止画像群とを組み合わせる演算処理である。
（iv）前記反射波処理サブステップは、前記順伝搬解析ステップにおいて、前記入射波の波形信号を該入射波の進行方向または逆方向に所定量オフセットさせたオフセット入射波形信号を作成するサブステップであり、
前記順伝搬解析ステップは、前記入射波の波形信号として前記オフセット入射波形信号を用いて時系列に並んだオフセット順伝搬静止画像群を作成するステップであり、
前記順伝搬／逆伝搬合体演算処理ステップの前記演算処理は、前記順伝搬静止画像群として前記オフセット順伝搬静止画像群を用いて、該オフセット順伝搬静止画像群と前記逆伝搬静止画像群とを組み合わせる演算処理であり、
前記順伝搬／逆伝搬合体演算処理ステップは、前記オフセット順伝搬静止画像群を用いた前記演算処理で得られる単一静止画像のオフセットを解消するために、当該単一静止画像を前記所定量オフセットの半分量でシフトするオフセット解消サブステップを含む。
【００２５】
（II）本発明の他の一態様は、超音波を利用して被検査体の内部のきずを位置標定する超音波検査装置であって、
前記超音波の計測条件および解析条件を入力すると共に解析結果を出力する入出力部と、
前記計測条件に沿って探触子を制御して前記超音波の入射波を前記被検査体の入射面から内部に送信し該入射波の反射波を受信する計測制御部と、
前記被検査体のモデル、前記計測条件、前記解析条件、前記反射波の波形信号、前記入射波の波形信号および解析に基づく画像を記憶するデータ記憶部と、
前記入射波の波形信号および前記反射波の波形信号を前記被検査体のモデル上で前記解析条件に沿って解析処理する波形信号解析処理部と、を具備し、
前記波形信号解析処理部は、
前記反射波の波形信号を用いて逆時系列に並んだ逆伝搬静止画像群を作成する逆伝搬解析、前記入射波の波形信号を用いて時系列に並んだ順伝搬静止画像群を作成する順伝搬解析、および前記被検査体における前記入射面と反対側の表面からの反射波の影響を抑制するための反射波処理を行う伝搬解析機構と、
前記順伝搬静止画像群および前記逆伝搬静止画像群を組み合わせて前記きずの位置を表示した単一静止画像を作成する順伝搬／逆伝搬合体演算処理を行う演算処理機構と、を有することを特徴とする超音波検査装置を提供するものである。
【００２６】
本発明は、上記の超音波検査装置（II）において、以下のような改良や変更を加えることができる。
（v）前記順伝搬／逆伝搬合体演算処理は、前記順伝搬静止画像群の各静止画像と前記逆伝搬静止画像群の各静止画像とを時間起点を揃えたかたちでアダマール積をとることによって演算処理静止画像群を作成するアルゴリズムと、前記演算処理静止画像群の総和をとることによって前記単一静止画像を作成するアルゴリズムとを含む。
（vi）前記データ記憶部は、前記被検査体のモデル、前記計測条件および前記解析条件を記憶する計測解析条件記憶機構と、前記反射波の波形信号、該反射波の波形信号を時間反転して作成した時間反転波形信号および前記入射波の波形信号を記憶する波形信号記憶機構と、前記解析に基づく画像として、前記逆伝搬静止画像群、前記順伝搬静止画像群、前記演算処理静止画像群および前記単一静止画像を記憶する画像データ記憶機構とを有する。
（vii）前記伝搬解析機構の前記反射波処理は、前記逆伝搬静止画像群に対して三次元高速フーリエ変換を行って、前記入射波の進行方向と逆方向のベクトル成分を有する波を選択的に除去した反射波選択逆伝搬静止画像群を作成するアルゴリズムを含み、
前記画像データ記憶機構は、前記反射波選択逆伝搬静止画像群を記憶する領域を更に有し、
前記演算処理機構の前記順伝搬／逆伝搬合体演算処理は、前記逆伝搬静止画像群として前記反射波選択逆伝搬静止画像群を用いて、該反射波選択逆伝搬静止画像群と前記順伝搬静止画像群とを組み合わせる演算処理を行うアルゴリズムを含む。
（viii）前記伝搬解析機構の前記反射波処理は、前記入射波の波形信号を該入射波の進行方向または逆方向に所定量オフセットさせたオフセット入射波形信号を作成するアルゴリズムを含み、
前記伝搬解析機構の前記順伝搬解析は、前記オフセット入射波形信号を用いて時系列に並んだオフセット順伝搬静止画像群を作成するアルゴリズムを含み、
前記波形信号記憶機構は、前記オフセット入射波形信号を記憶する領域を有し、
前記画像データ記憶機構は、前記オフセット順伝搬静止画像群を記憶する領域を有し、
前記演算処理機構の前記順伝搬／逆伝搬合体演算処理は、前記順伝搬静止画像群として前記オフセット順伝搬静止画像群を用いて、該オフセット順伝搬静止画像群と前記逆伝搬静止画像群とを組み合わせる演算処理を行うアルゴリズムと、当該演算処理で得られる単一静止画像のオフセットを解消するために、当該単一静止画像を前記所定量オフセットの半分量でシフトするアルゴリズムとを含む。
（ix）前記波形信号解析処理部は、前記被検査体のモデルを作成する被検査体モデル作成機構を更に有する。
（x）前記計測制御部は、前記探触子の前記超音波の送受信を制御する探触子制御機構と、受信した前記反射波を波形信号化する波形信号化機構と、前記探触子の位置検知およびスキャン操作を担う探触子駆動機構とを有する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、被検査体の内部のきずの位置標定を行う超音波検査において、従来の逆伝搬解析での利点を活かしながら従来技術の弱点を克服して、１枚の静止画像の中に位置の異なる複数のきずを同時に表示可能にする超音波検査方法、および該方法を実施するための超音波検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】互いに位置の異なる２つのきずを有する被検査体モデル、および該被検査体モデルに対してWO 2014/167698 A1（特許文献３）の技術を用いてきず位置標定の解析を行って得られた静止画像群を全て重ね合わせて合成した単一静止画像である。
【図２】第１実施形態に係る超音波検査装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】第１実施形態の超音波検査におけるプロセスの一例を示すフロー図である。
【図４】被検査体モデルの一例を示す模式図である。
【図５】超音波計測ステップの一例を示す模式図である。
【図６】計測した反射波形信号とその時間反転波形信号との関係を示す模式図である。
【図７】第１実施形態の逆伝搬解析によって得られる逆伝搬静止画像群の一例を示す模式図である。
【図８】第１実施形態の反射波処理によって得られる反射波選択逆伝搬静止画像群の一例を示す模式図である。
【図９】作成した入射波形信号の一例を示す模式図である。
【図１０】第１実施形態の順伝搬解析によって得られる順伝搬静止画像群の一例を示す模式図である。
【図１１】第１実施形態において順伝搬静止画像群の各静止画像と反射波選択逆伝搬静止画像群の各静止画像とを時間起点を揃えたかたちで並べた模式図である。
【図１２】第１実施形態の演算処理静止画像群作成サブステップによって得られる演算処理静止画像群の一例を示す模式図である。
【図１３】第１実施形態の合体処理サブステップによって得られる単一静止画像の一例を示す模式図である。
【図１４】第２実施形態に係る超音波検査装置の概略構成を示す模式図である。
【図１５】第２実施形態の超音波検査におけるプロセスの一例を示すフロー図である。
【図１６】第１実施形態の入射波形信号と第２実施形態のオフセット入射波形信号との関係の一例を示す模式図である。
【図１７】第２実施形態の順伝搬解析によって得られるオフセット順伝搬静止画像群の一例を示す模式図である。
【図１８】探触子に１パルスの電圧を印加した時に発振される超音波の波形（振幅−時間波形）の一例を示す模式図である。
【図１９】第２実施形態においてオフセット順伝搬静止画像群の各静止画像と逆伝搬静止画像群の各静止画像とを時間起点を揃えたかたちで並べた模式図である。
【図２０】第２実施形態のオフセット演算処理静止画像群作成サブステップによって得られるオフセット演算処理静止画像群の一例を示す模式図である。
【図２１】第２実施形態の合体処理サブステップによって得られるオフセット単一静止画像の一例を示す模式図である。
【図２２】第２実施形態のオフセット解消サブステップによって得られる単一静止画像の一例を示す模式図である。
【図２３】第１実施形態の入射波形信号と第３実施形態のオフセット入射波形信号との関係の一例を示す模式図である。
【図２４】第３実施形態の順伝搬解析によって得られるオフセット順伝搬静止画像群の一例を示す模式図である。
【図２５】第３実施形態においてオフセット順伝搬静止画像群の各静止画像と逆伝搬静止画像群の各静止画像とを時間起点を揃えたかたちで並べた模式図である。
【図２６】第３実施形態のオフセット演算処理静止画像群作成サブステップによって得られるオフセット演算処理静止画像群の一例を示す模式図である。
【図２７】第３実施形態の合体処理サブステップによって得られるオフセット単一静止画像の一例を示す模式図である。
【図２８】第３実施形態のオフセット解消サブステップによって得られる単一静止画像の一例を示す模式図である。
【図２９】互いに位置の異なる２つのきずを有する被検査体モデルに対して、本発明に係る超音波検査の波形信号解析プロセスを行った結果の一例を示す図（被検査体モデル図、解析結果出力図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（本発明の基本思想）
前述したように、特許文献３の技術を用いて得られた静止画像群を全て重ね合わせて１枚の静止画像を合成した場合、超音波の伝搬軌跡が帯状に描画されることになるため、きず位置が不明瞭になり易いという問題がある。また、超音波検査では、通常、裏面エコーの方がきずエコーよりもエコー強度が強いため、裏面エコーがきず位置標定の解析において障害になることがある。
【００３０】
その一例を図１に示す。図１は、互いに位置の異なる２つのきずを有する被検査体モデル、および該被検査体モデルに対して特許文献３の技術を用いてきず位置標定の解析を行って得られた静止画像群を全て重ね合わせて合成した単一静止画像である。図１に示したように、２つのきず（きずＡ、きずＢ）からのエコーが、裏面エコーの軌跡に完全に埋もれて全く判別不能になっている。なお、当該静止画像群を動画として再生・観察すれば、２つのきずおよび裏面の位置標定が可能である。
【００３１】
本発明者等は、前述した目的を達成すべく超音波検査における計測・解析プロセスを鋭意研究した。その中で、特許文献３で提案された逆伝搬解析に加えて、該逆伝搬解析と同じ被検査体モデル上で順伝搬解析を行い、逆伝搬解析で得られた静止画像群と順伝搬解析で得られた静止画像群とを組み合わせて演算処理することによって、入射波の軌跡およびきずエコーの軌跡をキャンセルできることを見出した。
【００３２】
さらに、裏面エコーの影響を抑制するための解析プロセスも鋭意研究した。その結果、逆伝搬解析ステップまたは順伝搬解析ステップのどちらかおいて、裏面エコーの影響を抑制するための反射波処理を追加することにより、裏面エコーの軌跡をキャンセルできることを見出した。
【００３３】
概略的には、逆伝搬静止画像群に対して三次元高速フーリエ変換（3D-FFT）を行って逆時系列の波の進行方向と逆方向のベクトル成分を有する波を選択的に除去した反射波選択逆伝搬静止画像群を作成し、該反射波選択逆伝搬静止画像群を用いて順伝搬静止画像群と組み合わせる演算処理を行う解析プロセスによって、または入射波の波形信号を該入射波の進行方向または逆方向に所定量オフセットさせたオフセット入射波形信号を用いてオフセット順伝搬静止画像群を作成し、該オフセット順伝搬静止画像群を用いて逆伝搬静止画像群と組み合わせる演算処理を行う解析プロセスによって、裏面エコーの軌跡をキャンセルできることが判った。本発明はこれらの知見に基づいて完成されたものである。
【００３４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明はここで取り上げた実施形態に限定されることはなく、発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、公知技術と適宜組み合わせたり公知技術に基づいて改良したりすることが可能である。
【００３５】
［第１実施形態］
（超音波検査装置）
図２は、第１実施形態に係る超音波検査装置の概略構成を示す模式図である。図２に示したように、第１実施形態の超音波検査装置110は、超音波を利用して被検査体の内部のきずを位置標定する装置であって、大きく分けて、超音波の計測条件および解析条件を入力すると共に解析結果を出力する入出力部40と、入力した計測条件に沿って探触子1を制御して超音波の入射波を被検査体の入射面から内部に送信しエコーを受信する計測制御部10と、計測解析条件、波形信号および画像データを記憶するデータ記憶部20と、波形信号を被検査体モデル上で所定の解析アルゴリズムに沿って解析処理する波形信号解析処理部30と、から構成される。各部の内部構成については、次の超音波検査方法の説明の中で詳述する。
【００３６】
（超音波検査方法）
前述したように、第１実施形態の超音波検査方法は、従来技術の逆伝搬解析で得られた静止画像群に対して3D-FFTを行って逆時系列の波の進行方向と逆方向のベクトル成分を有する波を選択的に除去した反射波選択逆伝搬静止画像群を作成し、逆伝搬解析と同じ被検査体モデル上で入射波の順伝搬解析を行って順伝搬静止画像群を作成し、順伝搬静止画像群と反射波選択逆伝搬静止画像群とを組み合わせる演算処理を行う解析プロセスに大きな特徴がある。以下、第１実施形態の超音波検査装置110を用いた超音波の計測・解析プロセスについて説明する。
【００３７】
図３は、第１実施形態の超音波検査におけるプロセスの一例を示すフロー図である。図３において、被検査体モデル用意ステップ（S101）〜超音波計測ステップ（S103）が超音波計測プロセスであり、解析条件入力ステップ（S211）〜解析結果出力ステップ（S215）が波形信号解析プロセスである。
【００３８】
（１）超音波計測プロセス
被検査体のモデルを用意する被検査体モデル用意ステップS101を行う。本発明で用いる被検査体モデルは、超音波の伝搬現象を数値解析する際に必要な領域・条件を定義したモデルであり、例えば、被検査領域（被解析領域）の形状、音響的性状、それらに基づく境界条件、解析処理に用いる分割メッシュなどを定義したモデルである。
【００３９】
本ステップS101は、例えば、入出力部40の計測解析条件入力機構41で入力した被検査領域に関するデータに基づいて、波形信号解析処理部30の被検査体モデル作成機構31でモデル作成を行うステップである。作成した被検査体モデルは、データ記憶部20の計測解析条件記憶機構21（例えば、計測解析条件記憶機構21の被検査体モデル記憶領域）に記憶される。
【００４０】
被検査体モデルの作成方法や被検査体モデル作成機構は、従来技術の逆伝搬解析および入射波の順伝搬解析に適切な被検査体モデルが得られるかぎり特段の限定はなく、例えば、特許文献４（WO 2015／092841 A1）に記載されたモデル作成方法および装置構成を好適に利用できる。
【００４１】
なお、本発明では、被検査体モデルの作成を超音波検査装置110内部で行う必然性はなく（言い換えると、波形信号解析処理部30の被検査体モデル作成機構31は必須の構成ではなく）、超音波検査装置110とは別体の被検査体モデル作成装置で作成した被検査体モデルのデータを、計測解析条件入力機構41を介して計測解析条件記憶機構21に記憶する方法および装置構成でもよい。
【００４２】
また、技術の理解を容易にするために、以下では、計測条件入力ステップS102の前に被検査体モデル用意ステップS101を行うかたちで説明するが、本発明はその順番に限定されるものではない。言い換えると、被検査体モデル用意ステップS101は、波形信号解析プロセスの前であれば、どのタイミングで行ってもよい。
【００４３】
次に、用意した被検査体モデルまたは被検査領域に関するデータを参照して超音波の計測条件（例えば、超音波の送受信位置、超音波の入射方向、総計測時間、サンプリング間隔、探触子のスキャン）を設定し、該計測条件を計測解析条件入力機構41で入力する計測条件入力ステップS102を行う。入力した計測条件は、計測解析条件記憶機構21（例えば、計測解析条件記憶機構21の計測条件記憶領域）に記憶される。
【００４４】
例えば、ステップS101で用意した被検査体モデルに対し、超音波の送受信位置および入射方向を設定すると、検査しようとする領域（被検査領域）の最遠方部に入射波が到達するのに要する伝搬時間（入射波伝搬時間）を求めることができる。超音波検査はエコーの波形信号を計測・解析する検査方法であることから、総計測時間としては入射波伝搬時間の2倍以上を設定することが好ましい。また、サンプリング間隔Δtは、解析処理の観点から分割メッシュの大きさと合わせる（例えば、分割メッシュ上で隣のメッシュに伝搬する時間とサンプリング間隔とを合わせる）ことが好ましい。
【００４５】
なお、被検査体モデル用意ステップS101をスキップして計測条件入力ステップS102を行う場合（例えば、緊急に超音波計測を行う必要があるような場合）、計測条件入力ステップS102は、被検査領域に関するデータ（例えば、形状データ）を参照して、暫定的に、超音波が被検査領域を十分往復できると思われる時間長さを総計測時間として設定し、可能な範囲で最も短いサンプリング間隔Δtを設定する方法でもよい。
【００４６】
次に、設定した計測条件に沿って、計測制御部10の探触子制御機構11が探触子1を制御して超音波の入射波を被検査体の内部に送信し戻ってくる超音波を探触子1で受信する超音波計測ステップS103を行う。この場合、探触子1で受信する超音波は反射波や散乱波を含むが、本発明では探触子1で受信した超音波を一括して「エコー」と表現する。
【００４７】
探触子1で受信したエコーは、計測制御部10の波形信号化機構12で増幅、周波数フィルタ、Ａ／Ｄ変換されて波形信号化される。波形信号化したエコー（反射波形信号）は、データ記憶部20の波形信号記憶機構22（例えば、波形信号記憶機構22の反射波形信号記憶領域）に記憶される。
【００４８】
本発明で使用する探触子1に特段の限定はなく、単一の振動子を有する探触子であってもよいし、複数の振動子を有するフェーズドアレイ探触子（リニアアレイ探触子、マトリクスアレイ探触子）であってもよい。検査効率の観点からは、フェーズドアレイ探触子を用いる方が望ましい。フェーズドアレイ探触子は、送信する振動子と受信する振動子とを選択できるタイプであってもよいし、選択できないタイプであってもよい。
【００４９】
また、計測制御部10の探触子駆動機構13は、探触子1の位置検知やスキャン操作を担う。被検査体上で探触子1をスキャンさせる場合、探触子1を移動させた後、超音波計測ステップS103を繰り返す。
【００５０】
超音波計測プロセスをより具体的に説明する。図４は、被検査体モデルの一例を示す模式図であり、図５は超音波計測ステップの一例を示す模式図である。図４〜５においては、図面の簡素化および技術理解の容易化の観点から、被検査体の二次元平面内できずが１箇所のみ存在し、１パルスの入射波を送信してそのエコーを受信する例を示した。
【００５１】
被検査体モデル（図４参照）を用意し、超音波の計測条件を設定する。ここでは、メッシュ形状として四角形を選定し、検査しようとする領域の長さ方向（図４中のx方向）を14分割し、幅方向（図４中のy方向）を4分割した被検査体モデルを用意した。
【００５２】
超音波の送受信位置（探触子の設置位置、すなわち入射面）を該被検査体モデルの左端の3節点(0, 1)〜(0, 3)とし（例えば、3振動子を含むリニアアレイ探触子を用い）、超音波の入射方向をx方向とすると、該被検査体モデルの右端の5節点(14, 0)〜(14, 4)（x方向の14メッシュ目）が裏面となる。
【００５３】
振動子間で発振の遅延時間なしの入射波を送信し、メッシュの大きさとサンプリング間隔Δtとを合わせると、入射波伝搬時間として「14×Δt」が求まる。そこで、総計測時間Tとしては「T≧2×14×Δt」となるように設定する。本例では、総計測時間Tを「T＝40×Δt」と設定している。
【００５４】
次に、設定した計測条件に沿って超音波計測を行う。本例では、図５に示したように(5, 1)〜(5, 2)の2節点に亘るきずがあったとする。探触子制御機構11の制御に従って探触子1から被検査体の内部に超音波を入射すると、入射波はきずおよび裏面でそれぞれ反射されて、きずエコーおよび裏面エコーとして探触子1で受信される。
【００５５】
受信されたエコーは、波形信号化機構12で波形信号化されて、図５に示したような反射波形信号として波形信号記憶機構22に記憶される。本例では、(5, 1)〜(5, 2)のきずおよび(14, 0)〜(14, 4)の裏面があることから、「10×Δt」の時間にきずエコーが計測され、「28×Δt」の時間に裏面エコーが計測され、「40×Δt」が計測終了時間となる。
【００５６】
なお、記憶する反射波形信号データは、計測に用いた振動子番号と計測時間とが判別できる形で定義することが好ましい。例えば、反射波形信号データ「φEch(n, t)」は、n番の振動子（探触子1中の振動子の数をNとすると、1≦n≦N）で時間t（総計測時間Tに対して、0≦t≦T）に計測した超音波の波高値を表す。
【００５７】
（２−１）波形信号解析プロセス
超音波計測の後、図３に示したように、波形信号解析プロセス（S211〜S215）を行う。
【００５８】
まず、逆伝搬解析、反射波処理、順伝搬解析、および順伝搬／逆伝搬合体演算を行うためのアルゴリズムや解析に利用する計測時間などの解析条件を設定・入力する解析条件入力ステップS211を行う。入力した解析条件は、計測解析条件記憶機構21（例えば、計測解析条件記憶機構21の解析条件記憶領域）に記憶される。なお、本ステップS211は、解析プロセスの最初に行ってもよいし、先の計測条件入力ステップS102と同時に行ってもよい。
【００５９】
逆伝搬解析および順伝搬解析のアルゴリズムとしては、それらの解析を適切に行える限り特段の限定はなく、従前の解析アルゴリズム（例えば、有限要素法、有限積分法）を好適に利用できる。順伝搬／逆伝搬合体演算のアルゴリズムとしては、アダマール積（シューア積、要素毎の積とも呼ばれる）および総和を行う。
【００６０】
また、本実施形態の反射波処理のアルゴリズムとしては、逆伝搬解析によって得られる静止画像群に対して3D-FFT（三次元高速フーリエ変換）を利用した反射波処理を行う。3D-FFTを利用した反射波処理は、例えば、非特許文献１（M. Ruzzeneの学術論文）に記載された方法を好適に利用できる。
【００６１】
3D-FFTを利用した反射波処理とは、逆伝搬静止画像群をフーリエ変換し、各波形信号の周波数−波数領域で逆時系列の波の進行方向と逆方向のベクトル成分を有する波を除去した後、逆フーリエ変換を行って時空間領域に戻すという処理である。これにより、逆時系列の波の進行方向のベクトル成分を有する波だけが残った静止画像群（反射波選択逆伝搬静止画像群）が得られる。
【００６２】
なお、解析に利用する計測時間としては、解析精度の向上を意図して先の計測条件入力ステップS102で設定したサンプリング間隔Δt毎の時間データ全てを利用してもよいし、解析時間の短縮を意図してサンプリング間隔Δtの整数倍毎の時間データを選択的に利用してもよい。
【００６３】
（２−１−１）逆伝搬解析プロセス
逆伝搬解析プロセスとして、反射波形信号を用いて被検査体モデル上で逆伝搬解析を行って逆時系列に並んだ逆伝搬静止画像群を作成する逆伝搬解析ステップS212を行う。より詳細には、本実施形態のステップS212は、反射波形信号を時間反転して時間反転波形信号を作成する時間反転波形信号作成サブステップS212aと、該時間反転波形信号に基づいて逆伝搬解析を行って逆伝搬静止画像群を作成する逆伝搬解析サブステップS212bと、該逆伝搬静止画像群に対して3D-FFTを行って逆時系列の波の進行方向と逆方向のベクトル成分を有する波を選択的に除去した反射波選択逆伝搬静止画像群を作成する反射波処理サブステップS212cと、を含むものである。
【００６４】
具体的には、先の超音波計測ステップS103で記憶した反射波形信号データ「φEch(n, t)」を波形信号記憶機構22から読み出し、波形信号解析処理部30の伝搬解析機構32において時間反転波形信号を作成する。作成した時間反転波形信号は、波形信号記憶機構22（例えば、波形信号記憶機構22の時間反転波形信号記憶領域）に記憶される。例えば、時間反転波形信号データを「φInv(n, T−t)」（ただし、1≦n≦N、0≦t≦T）として記憶する。
【００６５】
次に、時間反転波形信号データ「φInv(n, T−t)」、被検査体モデルおよび逆伝搬解析アルゴリズムをそれぞれ波形信号記憶機構22および計測解析条件記憶機構21から読み出し、伝搬解析機構32において逆伝搬解析を行って逆時系列に並んだ逆伝搬静止画像群「{ MRev(n, T−t) }」を作成する。作成した逆伝搬静止画像群は、データ記憶部20の画像データ記憶機構23（例えば、画像データ記憶機構23の逆伝搬静止画像記憶領域）に記憶される。
【００６６】
次に、逆伝搬静止画像群「{ MRev(n, T−t) }」および反射波処理アルゴリズムをそれぞれ波形信号記憶機構22および計測解析条件記憶機構21から読み出し、伝搬解析機構32において3D-FFTを利用した反射波処理を行って逆時系列の波の進行方向と逆方向のベクトル成分を有する波を選択的に除去した反射波選択逆伝搬静止画像群「{ MSel-Rev(n, T−t) }」を作成する。作成した反射波選択逆伝搬静止画像群は、データ記憶部20の画像データ記憶機構23（例えば、画像データ記憶機構23の反射波選択逆伝搬静止画像記憶領域）に記憶される。
【００６７】
なお、本発明で表現する静止画像／静止画像群とは、技術を理解し易くするために測定者／観察者の目線で表現したものであり、ディスプレイ出力や印刷出力した場合の状態を示したものである。ただし、コンピュータの内部における画像データとは、当該画像を構成する各画素の位置データと画素値データ（輝度や色のデータ、本発明では波高値に対応する）とからなる行列データとして演算処理・記憶されていることを理解しておく必要がある。
【００６８】
本実施形態の逆伝搬解析プロセスをより具体的に説明する。図６は、計測した反射波形信号とその時間反転波形信号との関係を示す模式図である。図６に示したように、総計測時間「T＝40×Δt」で、「t＝10×Δt」および「t＝28×Δt」の時間にエコーを受信した反射波形信号を時間反転すると、「T−t＝(40×Δt)−(10×Δt)＝30×Δt」および「T−t＝(40×Δt)−(28×Δt)＝12×Δt」の反転時間にエコーを受信し、終了時間が「T−t＝(40×Δt)−(0×Δt)＝40×Δt」となる時間反転波形信号が得られる。
【００６９】
次に、前述したように、作成した時間反転波形信号（図６参照）を用いて被検査体モデル（図４参照）上で逆伝搬解析を行い、逆時系列に並んだ逆伝搬静止画像群を作成する。本発明での逆伝搬解析とは、基本的に特許文献３（WO 2014/167698 A1）のそれと同様であり、作成した時間反転波形信号が得られるような超音波の伝搬軌跡を求める解析である。言い換えると、作成した時間反転波形信号が得られるようにするには、どのように超音波の波面が進行するのかを求める解析である。
【００７０】
図７は、第１実施形態の逆伝搬解析によって得られる逆伝搬静止画像群の一例を示す模式図である。図７では、技術理解の容易化のため、伝搬する超音波の波面の位置を被検査体モデルの節点上に「きずエコー：●印」および「裏面エコー：△印」で示した。ただし、実際の解析においては、「●印」および「△印」のデータは、波面の位置だけでなく、波面の振幅（波高値）に対応するミーゼス応力や変位量を含むものである。図６〜７を参照しながら、時間反転波形信号と逆伝搬静止画像群との関係を説明する。
【００７１】
時間反転波形信号の反転時間「T−t＝0×Δt 〜 11×Δt」においては、図６で示したようにエコーが観測されないことから、図７の逆伝搬静止画像群においても被検査体モデルの節点上に「●印」および「△印」は存在しない。
【００７２】
時間反転波形信号の次の反転時間「T−t＝12×Δt」において、図６で裏面エコーが観測されるため、図７の逆伝搬静止画像群においても被検査体モデルの節点(0, 1)〜(0, 3)上（探触子の設置位置）に「△印」が表示される。なお、ここで節点(0, 3)のみではなく節点(0, 1)〜(0, 3)の全てで裏面エコーが観測されるとした理由は、一般的に裏面は欠陥よりも十分大きいため、便宜的に波が遅延することなく回り込みが生じると仮定したためである。
【００７３】
次に、時間反転波形信号の反転時間「T−t＝13×Δt 〜 26×Δt」においては、図６でエコーが観測されないけれど（探触子の設置位置では超音波は観測されないけれど）、図７の逆伝搬静止画像群では「△印」が被検査体モデルの内部に向かって（図中の右方向に）進行していく様子が確認される。
【００７４】
そして、時間反転波形信号の反転時間「T−t＝27×Δt 〜 29×Δt」においては、図７の逆伝搬静止画像群で、被検査体モデルの裏面で反射された波が図中の左方向に（探触子の設置位置に向かって）進行していく様子が確認される。本逆伝搬解析において被検査体モデルの裏面で反射された波とは、超音波計測時の入射波を意味する。
【００７５】
次に、時間反転波形信号の反転時間「T−t＝30×Δt」において、図６できずエコーが観測されるため、図７の逆伝搬静止画像群においても被検査体モデルの節点(0, 1)〜(0, 2)上に「●印」が表示され、「△印」の裏面で反射された波は図中の左方向に進行する。
【００７６】
そして、時間反転波形信号の反転時間「T−t＝31×Δt 〜 40×Δt」においては、図６でエコーは観測されない一方で、図７の逆伝搬静止画像群では「●印」が被検査体モデルの右方向に進行し、「△印」が被検査体モデルの左方向に進行していく様子が確認される。
【００７７】
上記のように作成された逆伝搬静止画像群「{ MRev(n, T−t) }」は、前述したように、画像データ記憶機構23に記憶される。
【００７８】
次に、本実施形態の反射波処理を行って得られる反射波選択逆伝搬静止画像群について説明する。図８は、第１実施形態の反射波処理によって得られる反射波選択逆伝搬静止画像群の一例を示す模式図である。図８では、図７の場合と同様に、伝搬する超音波の波面の位置を被検査体モデルの節点上に「きずエコー：●印」および「裏面エコー：△印」で示した。
【００７９】
図８と図７との比較から判るように、時間反転波形信号の反転時間「T−t＝0×Δt 〜 26×Δt」においては、図８の逆伝搬静止画像は、図７のそれと同じである。
【００８０】
一方、時間反転波形信号の反転時間「T−t＝27×Δt 〜 40×Δt」においては、図８の逆伝搬静止画像は、図７のそれと異なっている。具体的には、逆伝搬静止画像群「{ MRev(n, T−t) }」に対して3D-FFTを利用した反射波処理を行うことによって、逆時系列の波の進行方向（図中の右方向）と逆方向のベクトル成分を有する波（図中の左方向へ進行する波）が選択的に除去されていることが判る。
【００８１】
上記のように作成された反射波選択逆伝搬静止画像群「{ MSel-Rev(n, T−t) }」は、前述したように、画像データ記憶機構23に記憶される。
【００８２】
（２−１−２）順伝搬解析プロセス
被検査体モデル上で順伝搬解析を行う。なお、本発明において、順伝搬解析プロセスは逆伝搬解析プロセスの後に行うことに限定されるものではなく、前述した解析条件入力ステップS211の後で、かつ後述する順伝搬／逆伝搬合体演算プロセスS214の前であれば、どのタイミングで行ってもよい。例えば、解析条件入力ステップS211と共に計測条件入力ステップS102と同時に行ってもよい。
【００８３】
順伝搬解析プロセスとして、入射波の波形信号（入射波形信号）を用いて被検査体モデル上で順伝搬解析を行って時系列に並んだ順伝搬静止画像群を作成する順伝搬解析ステップS213を行う。より詳細には、本実施形態のステップS213は、計測制御部10の波形信号化機構12を利用して入射波形信号を作成する入射波形信号作成サブステップS213aと、該入射波形信号に基づいて順伝搬解析を行って順伝搬静止画像群を作成する順伝搬解析サブステップS213bと、を含むものである。
【００８４】
なお、入射波形信号としては、使用する探触子1の中心周波数帯を表すような関数（例えば、メキシカンハット関数、フレンチハット関数）で定義される模擬波形の信号であってもよいし、使用する探触子1が実際に発信する超音波を別途計測して波形信号化したものであってもよい。作成した入射波形信号「φInc(n, t)」は、波形信号記憶機構22（例えば、波形信号記憶機構22の入射波形信号記憶領域）に記憶される。
【００８５】
また、本発明における順伝搬解析は、被検査体の内部にきずがない状態を想定して行う。言い換えると、きずエコーの発生を考慮しないものとする。被検査体上で探触子1をスキャンさせる場合であっても、入射波形信号は同じなので入射波形信号作成ステップS203を繰り返す必要はない。
【００８６】
具体的には、入射波形信号データ「φInc(n, t)」、被検査体モデルおよび順伝搬解析アルゴリズムをそれぞれ波形信号記憶機構22および計測解析条件記憶機構21から読み出し、伝搬解析機構32において順伝搬解析を行って時系列に並んだ順伝搬静止画像群「{ MFor(n, t) }」を作成する。作成した順伝搬静止画像群「{ MFor(n, t) }」は、画像データ記憶機構23（例えば、画像データ記憶機構23の順伝搬静止画像記憶領域）に記憶される。
【００８７】
順伝搬解析プロセスをより具体的に説明する。図９は、作成した入射波形信号の一例を示す模式図であり、図１０は、第１実施形態の順伝搬解析によって得られる順伝搬静止画像群の一例を示す模式図である。図１０では、図７と同様に、伝搬する入射波の波面の位置を被検査体モデルの節点上の「○印」で示した。図９〜１０を参照しながら、入射波形信号と順伝搬静止画像群との関係を説明する。
【００８８】
本発明の順伝搬解析においては、被検査領域の最遠方部（裏面）に入射波が到達するのに要する伝搬時間分を解析すればよい。すなわち、ここでは「t＝0×Δt 〜 14×Δt」を解析すればよい。
【００８９】
まず、入射波形信号の時間「t＝0×Δt」においては、探触子が超音波を発振することから、図９で入射波が観測され、かつ図１０の順伝搬静止画像群においても被検査体モデルの節点(0, 1)〜(0, 3)上（探触子の設置位置）に「○印」が表示される。
【００９０】
そして、入射波形信号の時間「t＝1×Δt 〜 14×Δt」においては、図９で入射波が観測されないけれど（探触子の設置位置では超音波は観測されないけれど）、図１０の順伝搬静止画像群では被検査体モデルの内部に向かって（図中の右方向に）入射波の波面が進行していく様子が確認される。
【００９１】
上記のように作成された順伝搬静止画像群「{ MFor(n, t) }」は、前述したように、画像データ記憶機構23に記憶される。
【００９２】
（２−１−３）順伝搬／逆伝搬合体演算プロセス
次に、本実施形態では、順伝搬／逆伝搬合体演算プロセスとして、順伝搬静止画像群「{ MFor(n, t) }」と反射波選択逆伝搬静止画像群「{ MSel-Rev(n, T−t) }」とを組み合わせる演算処理を行ってきずの位置を表示した単一静止画像を作成する順伝搬／逆伝搬合体演算処理ステップS214を行う。
【００９３】
より詳細には、本ステップS214は、「{ MFor(n, t) }」の各静止画像と「{ MSel-Rev(n, T−t) }」の各静止画像とを時間起点を揃えたかたちでアダマール積をとることによって演算処理静止画像群「{ MOpe(n, t) }」を作成する演算処理静止画像群作成サブステップS214aと、作成した演算処理静止画像群「{ MOpe(n, t) }」の総和をとることによって単一静止画像「MSum(n)」を作成する合体処理サブステップS214bとを含む。
【００９４】
具体的には、順伝搬解析ステップS213で記憶した「{ MFor(n, t) }」、逆伝搬解析ステップS212で記憶した「{ MSel-Rev(n, T−t) }」および演算アルゴリズムを、それぞれ画像データ記憶機構23および計測解析条件記憶機構21から読み出す。波形信号解析処理部30の演算処理機構33において「{ MFor(n, t) }」の各静止画像と「{ MSel-Rev(n, T−t) }」の各静止画像とを時間起点「t＝0×Δt」を揃えたかたちでアダマール積をとることによって演算処理静止画像群「{ MOpe(n, t) }」を作成する。作成した演算処理静止画像群「{ MOpe(n, t) }」は、画像データ記憶機構23（例えば、画像データ記憶機構23の演算処理静止画像記憶領域）に記憶される。
【００９５】
なお、アダマール積とは、同じサイズの行列に対して成分毎に積をとることによって定まる行列を得る演算のことである。また、前述したように、画像データは行列データであることから、「MFor(n, t)」の静止画像を表す行列と「MSel-Rev(n, T−t)」の静止画像を表す行列とのアダマール積をとることが可能であり、得られる行列は演算処理された静止画像「MOpe(n, t)」を表すことになる。数式で表すと式（１）のようになる。
【００９６】
【数１】
2019132798.tif 000003
【００９７】
次に、演算処理静止画像群「{ MOpe(n, t) }」および演算アルゴリズムをそれぞれ画像データ記憶機構23および計測解析条件記憶機構21から読み出し、演算処理静止画像群「{ MOpe(n, t) }」の総和をとることによって単一静止画像「MSum(n)」を作成する。作成した単一静止画像「MSum(n)」は、画像データ記憶機構23（例えば、画像データ記憶機構23の解析結果画像記憶領域）に記憶される。なお、ここでの演算処理を数式で表すと式（２）のようになる。
【００９８】
【数２】
2019132798.tif 000004
【００９９】
最後に、得られた単一静止画像「MSum(n)」を入出力部40の出力機構42で出力する解析結果出力ステップS215を行う。解析結果の出力形式に特段の限定はなく、ディスプレイ出力であってもよいし、印刷出力であってもよいし、他の出力形式であってもよい。
【０１００】
順伝搬／逆伝搬合体演算プロセスをより具体的に説明する。図１１は、第１実施形態において順伝搬静止画像群の各静止画像と反射波選択逆伝搬静止画像群の各静止画像とを時間起点を揃えたかたちで並べた模式図である。
【０１０１】
ここで、時間起点について簡単に説明する。超音波検査は、図９に示したような入射波の送信で始まり、図５に示したようなエコーの受信を確認した後に終わる。総計測時間Tは、入射波伝搬時間の2倍以上が好ましいという制約があるだけなので、ある程度の任意性がある。また、時間反転波形信号は、図６に示したように、計測した反射波形信号の時間軸を反転したものである。そのため、時間反転波形信号における時間原点は、総計測時間Tである。一方、時間反転波形信号における時間終点は、超音波計測の時間始点（すなわち、入射波の発振時間）であり、一点に定まる時間である。これらのことから、本発明では、超音波計測の時間始点（入射波の発振時間、ここでは「t＝0×Δt」）を順伝搬／逆伝搬合体演算プロセスの時間起点と定義する。
【０１０２】
図１１中の左列は、時系列に並べた順伝搬静止画像群であり、右列は、時間起点を揃えるように並べた反射波選択逆伝搬静止画像群である。言い換えると、同じ計測時間「t」同士が対になるように並べたものである。時間起点を揃えたことから、右列の反射波選択逆伝搬静止画像群は、図８に示した反射波選択逆伝搬静止画像群を逆順にしたものとなる。
【０１０３】
図１１において、同じ計測時間「t」における（図中の左右で隣り合う）順伝搬静止画像と反射波選択逆伝搬静止画像とを見比べると、「t＝5×Δt」および「t＝14×Δt」以外の「t＝0×Δt 〜 4×Δt」および「t＝6×Δt 〜 13×Δt」で超音波の波面位置（被検査体モデルの節点上の「●印」、「○印」および「△印」の位置）が互いに異なっていることが判る。波面でない位置（節点上に「●印」、「○印」および「△印」が無い位置）とは、当該位置での画素値データ（波高値に対応する行列の要素）がゼロであることを意味する。
【０１０４】
そして、左右の静止画像対の間でアダマール積をとると（順伝搬静止画像を表す行列と反射波選択逆伝搬静止画像を表す行列とのアダマール積をとると）、波面位置が合致していないもの同士の演算結果（演算処理静止画像）は、全ての節点での画素値データ（波高値に対応する行列の要素）がゼロになる。すなわち、図１２に示すような演算処理静止画像群が作成される。図１２は、第１実施形態の演算処理静止画像群作成サブステップによって得られる演算処理静止画像群の一例を示す模式図である。
【０１０５】
次に、得られた演算処理静止画像群の総和をとると、図１３に示すような単一静止画像が作成される。図１３は、第１実施形態の合体処理サブステップによって得られる単一静止画像の一例を示す模式図である。図１３の単一静止画像は、図５に示したきずを有する被検査体モデルと同じであり、本実施形態の順伝搬／逆伝搬合体演算プロセスによって、きず位置および裏面位置以外の領域での超音波の伝搬軌跡をキャンセルできることが判る。
【０１０６】
［第２実施形態］
（超音波検査装置）
図１４は、第２実施形態に係る超音波検査装置の概略構成を示す模式図である。図１４に示したように、第２実施形態の超音波検査装置120は、第１実施形態の超音波検査装置110と同様に、入出力部40と、計測制御部10と、データ記憶部25と、波形信号解析処理部35と、から構成される。各部の内部構成については、次の超音波検査方法の説明の中で詳述する。
【０１０７】
（超音波検査方法）
前述したように、第２実施形態の超音波検査方法は、順伝搬解析において、入射波の波形信号を該入射波の進行方向または逆方向に所定量オフセットさせたオフセット入射波形信号を作成し、該オフセット入射波形信号を用いてオフセット順伝搬静止画像群を作成し、該オフセット順伝搬静止画像群と従来技術の逆伝搬解析で得られた逆伝搬静止画像群とを組み合わせる演算処理を行った後、得られた単一静止画像のオフセットを解消するために、当該単一静止画像を先の所定量オフセットの半分量でシフトする解析プロセスに大きな特徴がある。以下、第２実施形態の超音波検査装置120を用いた超音波の計測・解析プロセスについて説明する。
【０１０８】
図１５は、第２実施形態の超音波検査におけるプロセスの一例を示すフロー図である。第２実施形態において、被検査体モデル用意ステップ（S101）〜超音波計測ステップ（S103）および解析結果出力ステップ（S215）は、第１実施形態の超音波計測プロセスと同じであり、解析条件入力ステップ（S221）〜順伝搬／逆伝搬合体演算ステップ（S224）の波形信号解析プロセスに第１実施形態との差異がある。よって、波形信号解析プロセスについてのみ説明する。
【０１０９】
（２−２）波形信号解析プロセス
第１実施形態と同様に、逆伝搬解析、反射波処理、順伝搬解析、および順伝搬／逆伝搬合体演算を行うためのアルゴリズムや解析に利用する計測時間などの解析条件を設定・入力する解析条件入力ステップS221を行う。入力した解析条件は、計測解析条件記憶機構21（例えば、計測解析条件記憶機構21の解析条件記憶領域）に記憶される。本ステップS221も、解析プロセスの最初に行ってもよいし、先の計測条件入力ステップS102と同時に行ってもよい。
【０１１０】
第２実施形態の反射波処理のアルゴリズムは、第１実施形態のそれと異なる。本実施形態の反射波処理では、通常の入射波形信号（例えば、第１実施形態と同じ入射波形信号）をベースにして入射波の進行方向または逆方向に所定量オフセットさせたオフセット入射波形信号を作成する。該オフセット入射波形信号が、後の順伝搬解析に用いる入射波形信号となる。
【０１１１】
逆伝搬解析および順伝搬解析のアルゴリズムは、第１実施形態と同様に、従前の解析アルゴリズム（例えば、有限要素法、有限積分法）を好適に利用できる。一方、順伝搬／逆伝搬合体演算のアルゴリズムとしては、アダマール積、総和、および該総和で得られた単一静止画像のシフトを行う。総和で得られた単一静止画像のシフトは、オフセット入射波形信号に起因して生じる単一静止画像のオフセットを解消するための演算アルゴリズムである。
【０１１２】
解析に利用する計測時間としては、第１実施形態と同様に、解析精度の向上を意図して先の計測条件入力ステップS102で設定したサンプリング間隔Δt毎の時間データ全てを利用してもよいし、解析時間の短縮を意図してサンプリング間隔Δtの整数倍毎の時間データを選択的に利用してもよい。
【０１１３】
（２−２−１）逆伝搬解析プロセス
逆伝搬解析プロセスとして、反射波形信号を用いて被検査体モデル上で逆伝搬解析を行って逆時系列に並んだ逆伝搬静止画像群を作成する逆伝搬解析ステップS222を行う。本実施形態のステップS222は、第１実施形態と同じ時間反転波形信号作成サブステップS212aおよび同じ逆伝搬解析サブステップS212bを行えばよい。
【０１１４】
その結果、図７と同様の逆伝搬静止画像群「{ MRev(n, T−t) }」が得られる。得られた逆伝搬静止画像群「{ MRev(n, T−t) }」は、データ記憶部25の画像データ記憶機構27（例えば、画像データ記憶機構27の逆伝搬静止画像記憶領域）に記憶される。
【０１１５】
（２−２−２）順伝搬解析プロセス
順伝搬解析プロセスとして、入射波形信号を用いて被検査体モデル上で順伝搬解析を行って時系列に並んだ順伝搬静止画像群を作成する順伝搬解析ステップS223を行う。より詳細には、本実施形態のステップS223は、第１実施形態と同じ入射波形信号をベースにして入射波の進行方向または逆方向に所定量オフセットさせたオフセット入射波形信号を作成する反射波処理サブステップS223aと、該オフセット入射波形信号に基づいて順伝搬解析を行ってオフセット順伝搬静止画像群を作成する順伝搬解析サブステップS223bとを含むものである。
【０１１６】
なお、所望のオフセット入射波形信号が得られる限り、本実施形態の反射波処理サブステップS223aのアルゴリズムに特段の限定はない。例えば、第１実施形態と同じ入射波形信号を一旦作成した後に該入射波形信号を入射波の進行方向または逆方向に所定量オフセットさせるアルゴリズムでもよいし、入射波の発振時間を仮想的に所定量オフセットさせて入射波形信号を作成するアルゴリズムでもよい。反射波処理サブステップS223aは、例えば、波形信号解析処理部35の伝搬解析機構36でなされる。
【０１１７】
第２実施形態の順伝搬解析プロセスをより具体的に説明する。図１６は、第１実施形態の入射波形信号と第２実施形態のオフセット入射波形信号との関係の一例を示す模式図である。
【０１１８】
図１６に示したように、第１実施形態の入射波形信号では時間「t＝0×Δt」に探触子が超音波を発振しているが、第２実施形態のオフセット入射波形信号では仮想的に時間「t＋s＝(0−2)×Δt」に超音波が発振される。言い換えると、オフセット入射波形信号は、入射波の発振が「s＝−2×Δt」の時間分オフセットされ（「2×Δt」の時間長さで入射波の進行方向と逆方向にオフセットされ）、時間「t＋s＝(16−2)×Δt」に裏面に到達する波形信号となっている。
【０１１９】
設定したオフセット量sは、データ記憶部25の計測解析条件記憶機構21（例えば、計測解析条件記憶機構21の解析条件記憶領域）に記憶され、作成したオフセット入射波形信号「φOff-Inc(n, t＋s)」は、波形信号記憶機構26（例えば、波形信号記憶機構26のオフセット入射波形信号記憶領域）に記憶される。
【０１２０】
本発明の順伝搬解析は、前述したように、被検査領域の裏面に入射波が到達するのに要する伝搬時間分を解析する必要がある。ただし、ここで言う入射波は、仮想的ではない実際の入射波を意味する。よって、図１６の例では「t＋s＝(0−2)×Δt 〜 (16−2)×Δt」の伝搬時間分を解析する。
【０１２１】
次に、伝搬解析機構36を利用してオフセット入射波形信号に基づいた順伝搬解析を行う。図１７は、第２実施形態の順伝搬解析によって得られるオフセット順伝搬静止画像群の一例を示す模式図である。図１７では、図１０と同様に、伝搬する入射波の波面の位置を被検査体モデルの節点上の「○印」で示した。図１６〜１７を参照しながら、オフセット入射波形信号とオフセット順伝搬静止画像群との関係を説明する。
【０１２２】
まず、時間「t＋s＝(0−2)×Δt」に超音波が発振される（図１６参照）。このとき被検査体モデルの節点(0, 1)〜(0, 3)上（探触子の設置位置）には波面が届いていないことから、図１７の時間「t＋s＝(0−2)×Δt 〜 (1−2)×Δt」において被検査体モデル上に「○印」は表示されない。
【０１２３】
次に、時間「t＋s＝(2−2)×Δt」において、被検査体モデルの節点(0, 1)〜(0, 3)に波面が到達することから、該節点上に「○印」が表示される。その後、時間「t＋s＝(3−2)×Δt 〜 (16−2)×Δt」において、被検査体モデルの内部に向かって（図中の右方向に）入射波の波面が進行していく。
【０１２４】
上記のように作成されたオフセット順伝搬静止画像群「{ MOff-For(n, t＋s) }」は、画像データ記憶機構27（例えば、画像データ記憶機構27のオフセット順伝搬静止画像記憶領域）に記憶される。
【０１２５】
ここで、所定量オフセットについて簡単に説明する。図１８は、探触子に１パルスの電圧を印加した時に発振される超音波の波形（振幅−時間波形）の一例を示す模式図である。図１８に示したように、１パルスの電圧印加であっても、通常、複数回の振動（複数個の波）が生じる。この複数個の波の一塊を「波束」と言い、最大振幅の±20％以上の振幅を有する波の個数を「波数」と言う。図１８では波数は「7」になる。また、本発明においては、波数としてカウントされる波の間の最大時間長さ（図中の(1)の波の始点から(7)の波の終点まで）を「波束の長さ」と定義する。
【０１２６】
そして、本実施形態における所定量オフセットsは、波束の長さ以上とすることが好ましい。所定量オフセットsを波束の長さ未満とすると、後工程の順伝搬／逆伝搬合体演算プロセスにおいて解析エラーが生じる可能性が高くなる。所定量オフセットsの上限は、当然のことながら、入射波が被検査領域の裏面に到達するのに要する伝搬時間未満である。
【０１２７】
なお、発振される超音波の波形（特に、波数および波束の長さ）は、使用する超音波検査装置の構成（例えば、探触子、電圧印加の回路構成）に依存することから、あらかじめ計測してデータ記憶部25の計測解析条件記憶機構21（例えば、計測解析条件記憶機構21の計測条件記憶領域）に記憶させておくことが好ましい。
【０１２８】
（２−２−３）順伝搬／逆伝搬合体演算プロセス
次に、本実施形態では、順伝搬／逆伝搬合体演算プロセスとして、オフセット順伝搬静止画像群「{ MOff-For(n, t＋s) }」と逆伝搬静止画像群「{ MRev(n, T−t) }」とを組み合わせる演算処理を行ってきずの位置を表示した単一静止画像を作成する順伝搬／逆伝搬合体演算処理ステップS224を行う。本ステップS224は、波形信号解析処理部35の演算処理機構37でなされる。
【０１２９】
より詳細には、本ステップS224は、「{ MOff-For(n, t＋s) }」の各静止画像と「{ MRev(n, T−t) }」の各静止画像とを時間起点を揃えたかたちでアダマール積をとることによってオフセット演算処理静止画像群「{ MOff-Ope(n, t＋s) }」を作成するオフセット演算処理静止画像群作成サブステップS224aと、作成したオフセット演算処理静止画像群「{ MOff-Ope(n, t＋s) }」の総和をとることによってオフセット単一静止画像「MOff-Sum(n)」を作成する合体処理サブステップS224bと、オフセット単一静止画像「MOff-Sum(n)」のオフセットを解消するために該オフセット単一静止画像に対してオフセット入射波形信号作成時の所定量オフセットの半分量をシフトするオフセット解消サブステップS224cとを含む。
【０１３０】
本実施形態の順伝搬／逆伝搬合体演算プロセスをより具体的に説明する。図１９は、第２実施形態においてオフセット順伝搬静止画像群の各静止画像と逆伝搬静止画像群の各静止画像とを時間起点を揃えたかたちで並べた模式図である。
【０１３１】
オフセット順伝搬静止画像群では、前述したように仮想的ではあるが入射波の発振時間を所定量オフセットさせていることから、時間起点はオフセットした発振時間（ここでは「t＋s＝(0−2)×Δt」）となる。一方、逆伝搬静止画像群では、オフセット操作がないことから、時間起点はオフセットしていない発振時間（すなわち「t＝0×Δt」）となる。
【０１３２】
図１９において、左右で隣り合うオフセット順伝搬静止画像と反射波選択逆伝搬静止画像とを見比べると、「t＋s＝(6−2)×Δt」および「t＋s＝(15−2)×Δt」以外の「t＋s＝(0−2)×Δt 〜 (5−2)×Δt」、「t＋s＝(7−2)×Δt 〜 (14−2)×Δt」および「t＋s＝(16−2)×Δt」で超音波の波面位置（被検査体モデルの節点上の「●印」、「○印」および「△印」の位置）が互いに異なっていることが判る。
【０１３３】
そして、左右の静止画像対の間でアダマール積をとると、波面位置が合致していないもの同士の演算結果（演算処理静止画像）は、全ての節点での画素値データ（波高値に対応する行列の要素）がゼロになる。すなわち、図２０に示すようなオフセット演算処理静止画像群「{ MOff-Ope(n, t＋s) }」が作成される。図２０は、第２実施形態のオフセット演算処理静止画像群作成サブステップによって得られるオフセット演算処理静止画像群の一例を示す模式図である。作成したオフセット演算処理静止画像群「{ MOff-Ope(n, t＋s) }」は、画像データ記憶機構27（例えば、画像データ記憶機構27のオフセット演算処理静止画像記憶領域）に記憶される。
【０１３４】
次に、得られたオフセット演算処理静止画像群の総和をとると、図２１に示すようなオフセット単一静止画像「MOff-Sum(n)」が作成される。図２１は、第２実施形態の合体処理サブステップによって得られるオフセット単一静止画像の一例を示す模式図である。作成したオフセット単一静止画像「MOff-Sum(n)」は、画像データ記憶機構27（例えば、画像データ記憶機構27のオフセット単一静止画像記憶領域）に記憶される。
【０１３５】
図２１のオフセット単一静止画像は、図５に示したきずを有する被検査体モデルと比較すると、きず位置および裏面位置が所定量オフセットの半分量ずつ探触子に近い方向に（図の左方向に）ずれていることが判る。言い換えると、所定量オフセットさせたオフセット順伝搬静止画像群を用いて演算処理を行ったことに起因して、得られた単一静止画像がオフセットしたと言える。
【０１３６】
次に、得られたオフセット単一静止画像のオフセットを解消するために、該オフセット単一静止画像を先の所定量オフセットの半分量でシフトするオフセット解消サブステップS224cを行う。具体的には、合体処理サブステップS224bで記憶した「MOff-Sum(n)」、反射波処理サブステップS223aで記憶した「所定量オフセットs」および演算アルゴリズムを、それぞれ画像データ記憶機構27および計測解析条件記憶機構21から読み出し、演算処理機構37において「MOff-Sum(n)」をシフトする演算処理を行う。
【０１３７】
ここでの所定量オフセットsは、図１６〜１７に示したように入射波の進行方向と逆方向の「s＝2×Δt」時間長さのオフセット（入射波の進行方向に「−2×Δt」時間分のオフセット）である。そして、この所定量オフセットsの半分量（すなわち、「s／2＝1×Δt」時間長さ）で先のオフセット方向と反対方向にきず位置および裏面位置をシフトする。
【０１３８】
図２２は、第２実施形態のオフセット解消サブステップによって得られる単一静止画像の一例を示す模式図である。図２２の単一静止画像は、図５に示したきずを有する被検査体モデルと同じきず位置および裏面位置を示していることが判る。すなわち、本実施形態の順伝搬／逆伝搬合体演算プロセスによって、きず位置および裏面位置以外の領域での超音波の伝搬軌跡をキャンセルできることが確認される。作成した単一静止画像「MSum(n)」は、画像データ記憶機構27（例えば、画像データ記憶機構27の解析結果画像記憶領域）に記憶される。
【０１３９】
［第３実施形態］
第３実施形態は、第２実施形態と対比して、順伝搬解析においてオフセット入射波形信号を作成する際に（反射波処理サブステップの際に）、所定量オフセットsを設定する方向において異なり、他を同じとするものである。よって、第２実施形態と異なる部分のみを説明する。
【０１４０】
（超音波検査方法）
（２−３）波形信号解析プロセス
（２−３−２）順伝搬解析プロセス
第３実施形態の順伝搬解析プロセスを説明する。図２３は、第１実施形態の入射波形信号と第３実施形態のオフセット入射波形信号との関係の一例を示す模式図である。図２３に示したように、第１実施形態の入射波形信号では時間「t＝0×Δt」に探触子が超音波を発振しているが、第３実施形態のオフセット入射波形信号では仮想的に時間「t＋s＝(0＋2)×Δt」に超音波が発振されている。言い換えると、オフセット入射波形信号は、入射波の発振が「s＝2×Δt」の時間分で入射波の進行方向にオフセットされ、時間「t＋s＝(12＋2)×Δt」に裏面に到達する波形信号となっている。
【０１４１】
前述したように、本発明の順伝搬解析おいては、仮想的ではない実際の入射波が被検査領域の裏面に到達するのに要する伝搬時間分を解析する必要がある。よって、図２３の例では「t＋s＝(0＋2)×Δt 〜 (14＋2)×Δt」の伝搬時間分を解析する。
【０１４２】
図２４は、第３実施形態の順伝搬解析によって得られるオフセット順伝搬静止画像群の一例を示す模式図である。図２４では、図１０と同様に、伝搬する入射波の波面の位置を被検査体モデルの節点上の「○印」で示した。図２３〜２４を参照しながら、オフセット入射波形信号とオフセット順伝搬静止画像群との関係を説明する。
【０１４３】
まず、時間「t＋s＝(0＋2)×Δt」に超音波が発振される（図２３参照）。これは、仮想的に被検査体モデルの節点(2, 1)〜(2, 3)上で超音波が発振されたことを意味するため、図２４に示したように当該節点上に「○印」が表示される。その後、時間「t＋s＝(1＋2)×Δt 〜 (11＋2)×Δt」において、被検査体モデルの内部に向かって（図中の右方向に）入射波の波面が進行し、時間「t＋s＝(12＋2)×Δt」に被検査体モデルの裏面に到達する。そして、次の時間「t＋s＝(13＋2)×Δt 〜 (14＋2)×Δt」においては、入射波が裏面で反射され、その波面が被検査体モデルの内部に向かって（図中の左方向に）進行する。
【０１４４】
（２−３−３）順伝搬／逆伝搬合体演算プロセス
第３実施形態の順伝搬／逆伝搬合体演算プロセスを説明する。図２５は、第３実施形態においてオフセット順伝搬静止画像群の各静止画像と逆伝搬静止画像群の各静止画像とを時間起点を揃えたかたちで並べた模式図である。
【０１４５】
オフセット順伝搬静止画像群では、前述したように仮想的ではあるが入射波の発振時間を所定量オフセットさせていることから、時間起点はオフセットした発振時間（ここでは「t＋s＝(0＋2)×Δt」）となる。一方、逆伝搬静止画像群では、オフセット操作がないことから、時間起点はオフセットしていない発振時間（すなわち「t＝0×Δt」）となる。
【０１４６】
図２５において、左右で隣り合うオフセット順伝搬静止画像と反射波選択逆伝搬静止画像とを見比べると、「t＋s＝(4＋2)×Δt」および「t＋s＝(13＋2)×Δt」以外の「t＋s＝(0＋2)×Δt 〜 (3＋2)×Δt」、「t＋s＝(5＋2)×Δt 〜 (12＋2)×Δt」および「t＋s＝(14＋2)×Δt」で超音波の波面位置（被検査体モデルの節点上の「●印」、「○印」および「△印」の位置）が互いに異なっていることが判る。
【０１４７】
そして、左右の静止画像対の間でアダマール積をとると、波面位置が合致していないもの同士の演算結果（演算処理静止画像）は、全ての節点での画素値データ（波高値に対応する行列の要素）がゼロになる。すなわち、図２６に示すようなオフセット演算処理静止画像群「{ MOff-Ope(n, t＋s) }」が作成される。図２６は、第３実施形態のオフセット演算処理静止画像群作成サブステップによって得られるオフセット演算処理静止画像群の一例を示す模式図である。
【０１４８】
次に、得られたオフセット演算処理静止画像群の総和をとると、図２７に示すようなオフセット単一静止画像「MOff-Sum(n)」が作成される。図２７は、第３実施形態の合体処理サブステップによって得られるオフセット単一静止画像の一例を示す模式図である。
【０１４９】
図２７のオフセット単一静止画像「MOff-Sum(n)」は、図５に示したきずを有する被検査体モデルと比較すると、きず位置が所定量オフセットの半分量で探触子から遠い方向に（図の右方向に）ずれ、裏面位置が所定量オフセットの半分量で探触子に近い方向に（図の左方向に）ずれていることが判る。
【０１５０】
ここで、重要なポイントが一つ明らかになった。入射波を進行方向と逆方向にオフセットした第２実施形態では、オフセット単一静止画像においてきず位置および裏面位置が共に探触子に近い方向に（図の左方向に）ずれるが、入射波を進行方向にオフセットした第３実施形態では、きず位置のずれ方向と裏面位置のずれ方向とが反対になることが判る。これは、第３実施形態の順伝搬解析においては、所定量オフセットさせた入射波が時間「t＋s＝(12＋2)×Δt」に被検査体モデルの裏面に到達した後に該裏面で反射されることに起因する（図２４参照）。
【０１５１】
次に、得られたオフセット単一静止画像のオフセットを解消するために、該オフセット単一静止画像を先の所定量オフセットの半分量でシフトするオフセット解消サブステップを行う。上述したように、第３実施形態では、きず位置のずれ方向と裏面位置のずれ方向とが反対になることから、きず位置のシフト方向と裏面位置のシフト方向とが反対になるようにシフトする演算処理を行う。具体的には、きず位置を所定量オフセットsの半分量（すなわち、「s／2＝1×Δt」時間長さ）で先のオフセット方向と反対方向にシフトし、裏面位置を所定量オフセットsの半分量で先のオフセット方向と同じ方向にシフトする。
【０１５２】
図２８は、第３実施形態のオフセット解消サブステップによって得られる単一静止画像の一例を示す模式図である。図２８の単一静止画像「MSum(n)」は、図５に示したきずを有する被検査体モデルと同じきず位置および裏面位置を示していることが判る。すなわち、第３実施形態の順伝搬／逆伝搬合体演算プロセスによっても、きず位置および裏面位置以外の領域での超音波の伝搬軌跡をキャンセルできることが確認される。
【０１５３】
［実験例］
互いに位置の異なる２つのきずを有する被検査体モデル（図１に示したものと同様の被検査体モデル）に対して、本発明の第１実施形態〜第３実施形態に係る超音波検査を行った。その結果、全ての実施形態において同一の解析結果が得られることが確認された。
【０１５４】
図２９は、互いに位置の異なる２つのきずを有する被検査体モデルに対して、本発明に係る超音波検査の波形信号解析プロセスを行った結果の一例を示す図（被検査体モデル図、解析結果出力図）である。図２９に示したように、被検査体モデルにおいて探触子からの距離が異なる複数のきず（きずＡ、きずＢ）を有する場合であっても、本発明の波形信号解析プロセスを行った結果、きず位置および裏面位置以外の領域での超音波の伝搬軌跡をキャンセルでき、かつ１枚の静止画像の中に当該複数のきずを同時に表示できることが確認される。
【０１５５】
上述した実施形態や実験例は、本発明の理解を助けるために説明したものであり、本発明は、記載した具体的な構成のみに限定されるものではない。例えば、実施形態の構成の一部を当業者の技術常識の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成に当業者の技術常識の構成を加えることも可能である。すなわち、本発明は、本明細書の実施形態や実験例の構成の一部について、発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、削除・他の構成に置換・他の構成の追加をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１５６】
110，120…超音波検査装置、1…探触子、10…計測制御部、11…探触子制御機構、
12…波形信号化機構、13…探触子駆動機構、20，25…データ記憶部、
21…計測解析条件記憶機構、22，26…波形信号記憶機構、
23，27…画像データ記憶機構、30，35…波形信号解析処理部、
31…被検査体モデル作成機構、32，36…伝搬解析機構、33，37…演算処理機構、
40…入出力部、41…計測解析条件入力機構、42…出力機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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