(57)【要約】【課題】アレイ探触子を容易、迅速、かつ正確に水平調整を行うことができる超音波映像装置およびそのアレイ探触子水平調整方法を提供する。【解決手段】  アレイ探触子１０５の両端近傍から２つの超音波ビームＢ１，Ｂｎを出力し、受信した超音波信号の時間差からアレイ探触子１０５の傾斜度（水平度補正量）を正確に算出し、その水平度補正量に基づいて回転駆動部１１４によりアレイ探触子１０５の水平調整を容易に行う。アレイ探触子１０５の水平調整は自動的に行うように構成することもできるし、調整作業者に対して警告を与えることにより手動で行うように構成することもできる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電素子を少なくとも１次元に配列して成るアレイ探触子を備え、前記アレイ探触子を試料に対して電子的および機械的に走査させて前記試料を測定する超音波映像装置において、
装置本体に前記アレイ探触子を回転自在に取り付ける回転式取付け部と、
前記アレイ探触子をそのアレイ探触子開口面が試料台の台面を基準に水平になるように調整する時、前記アレイ探触子における前記複数の圧電素子のうちの少なくとも２箇所の圧電素子群から超音波ビームを出力させる超音波駆動信号送信指示手段と、
前記少なくとも２箇所の圧電素子群の各々から出力された前記超音波ビームの反射波を受信して少なくとも２つの反射信号を取得し、前記各反射信号の到達時間の差から傾斜度を演算する傾斜度演算手段と、
前記傾斜度演算手段から出力される前記傾斜度に基づき水平度補正量を演算する補正量演算手段と、
を備えることを特徴とする超音波映像装置。
【請求項２】
前記回転式取付け部に取り付けられた前記アレイ探触子の傾斜度を変える回転駆動部と、
前記補正量演算手段から出力される前記水平度補正量に基づき前記回転駆動部を駆動制御して前記アレイ探触子の傾斜姿勢を水平にする姿勢調整手段と、
を備えることを請求項１記載の超音波映像装置。
【請求項３】
前記補正量演算手段から出力される前記水平度補正量に基づき傾斜姿勢に係る警告を知らせる警告手段を備えることを特徴とする請求項１記載の超音波映像装置。
【請求項４】
前記アレイ探触子の前記複数の圧電素子は１次元配列であり、前記少なくとも２箇所の圧電素子群のうちの２箇所の圧電素子群は列の両端近傍のそれぞれに配置される圧電素子群であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波映像装置。
【請求項５】
複数の圧電素子を少なくとも１次元に配列して成るアレイ探触子を備え、前記アレイ探触子を試料に対して電子的および機械的に走査させて前記試料を測定する超音波映像装置に適用されるアレイ探触子水平調整方法であって、
前記アレイ探触子をそのアレイ探触子開口面が試料台の台面を基準に水平になるように調整する時、前記アレイ探触子における前記複数の圧電素子のうちの少なくとも２箇所の圧電素子群から超音波ビームを出力させるステップと、
前記少なくとも２箇所の圧電素子群の各々から出力された前記超音波ビームの反射波を受信して少なくとも２つの反射信号を取得するステップと、
前記各反射信号の到達時間の差から傾斜度を演算するステップと、
前記傾斜度に基づき水平度補正量を演算するステップと、
を含むことを特徴とする超音波映像装置のアレイ探触子水平調整方法。
【請求項６】
前記アレイ探触子は装置本体に回転式取付け部により回転自在に取り付けられ、かつ回転駆動部により前記アレイ探触子の傾斜度は任意に変えられるように構成され、
さらに前記補正量演算手段から出力される前記水平度補正量に基づき前記回転駆動部を駆動制御して前記アレイ探触子の傾斜姿勢を水平にするステップを有することを特徴とする請求項５記載の超音波映像装置のアレイ探触子水平調整方法。
【請求項７】
前記水平度補正量に基づき傾斜姿勢に係る警告を知らせるステップを有することを特徴とする請求項５記載の超音波映像装置のアレイ探触子水平調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波映像装置およびそのアレイ探触子水平調整方法に関し、特に、多数の圧電素子を配列して成るアレイ探触子を備え、超音波ビームを電子的に高速走査する超音波映像装置、および当該超音波映像装置におけるアレイ探触子を水平に調整するアレイ探触子水平調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
完成製品の目視では確認することができない内部の不具合を検査したり、使用中の製品に発生する劣化や疲労等の異常が無いことを定期的に検査したりするために、超音波による非破壊検査が利用されることがある。例えば、特許文献１の開示されるような一般的な超音波映像装置として、複数の圧電素子を一列に配置したアレイ探触子から検査を行う試料に超音波を出力し、試料から反射する超音波信号を受信して画像データとして出力するものがある。このような超音波映像装置について、図１５〜図１８を参照して説明する。
【０００３】
図１５は従来の超音波映像装置の構成を示す斜視図である。図１５に示す従来の超音波映像装置１００は、スキャナ台１０１、水１０２が注入・供給されて試料（被検体）１０３を設置する水槽１０４、複数の圧電素子を一列に配置したアレイ探触子１０５、スキャナ１０６、プローブホルダアーム１０７、プローブホルダ１０８、Ｘ軸スキャナ１０９、Ｙ軸スキャナ１１０を備え、さらに図１６に示された制御部１１１、入力装置１１２、表示装置１１３から構成される。
【０００４】
アレイ探触子１０５は、水槽１０４に設置された試料１０３に超音波を出力し、試料１０３から反射する超音波信号を受信するものである。水槽１０４に注入される水１０２は、アレイ探触子１０５から出力された超音波を試料１０３に効率良く伝播させるための媒体である。アレイ探触子１０５から出力される超音波は、水１０２を介在して、試料１０３に到達する。
【０００５】
スキャナ１０６は、アレイ探触子１０５が取り付けられるプローブホルダアーム１０７、プローブホルダアーム１０７を支持するプローブホルダ１０８、アレイ探触子１０５を図中のＸ軸方向に移動を案内するＸ軸スキャナ１０９、Ｘ軸スキャナ１０９を図中のＹ軸方向に移動を案内するＹ軸スキャナ１１０から構成される。アレイ探触子１０５をＸ軸スキャナ１０９により図中のＸ軸方向に移動させたり、Ｙ軸スキャナ１１０により図中のＹ軸方向に移動させたりしながら、当該アレイ探触子１０５により試料１０３に対して超音波を出力する。
【０００６】
制御部１１１は、超音波映像装置１００の全体を統括して制御するものである。入力装置１１２は、例えばキーボードやボタン等を備えたものであって、検査を行う測定条件や検査モード等を設定するものである。表示装置１１３は、例えばＬＣＤディスプレイ等のモニタであって、検査結果画像や測定条件、検査モード等を表示するものである。
【０００７】
図１６は、従来の超音波映像装置の制御部の構成を示すブロック図である。図１６に示されるように制御部１１１は、マイクロプロセッサ２０１、制御データバス２０２、電子走査ユニット２０３、スキャナ制御部２０４、制御インタフェイス２０５、探傷器（パルサ／レシーバ等）２０６、Ａ／Ｄ変換処理部２０７、画像メモリ２１０、表示処理部２１１、メモリ２０８から構成される。
【０００８】
マイクロプロセッサ２０１は制御部１１１の全部を統括して制御するものであり、制御データバス２０２は制御部１１１の各部から出力される制御信号およびデータを送受信するものである。
【０００９】
電子走査ユニット２０３は、アレイ探触子１０５に対して、一列に配置される複数の圧電素子の一方の端から他方の端に順番に超音波を出力して、試料１０３を電子的に走査する（電子走査）という制御を行うものである。またスキャナ制御部２０４は、Ｘ軸スキャナ１０９およびＹ軸スキャナ１１０を移動させ、アレイ探触子１０５により試料を機械的に走査する（機械走査）という制御を行うものである。制御インタフェイス２０５は、探傷器２０６、電子走査ユニット２０３、およびスキャナ制御部２０４を制御するものであり、探傷器２０６からの駆動信号の送信動作、アレイ探触子１０５による走査を開始または停止する指示や、アレイ探触子１０５を任意の位置に移動させる指示を出力するものである。電子走査と機械走査とに基づき、反射信号として、電子走査ユニット２０３から出力される信号は、探傷器２０６により増幅処理やフィルタリング処理等を行なわれ、Ａ／Ｄ変換処理部２０７でアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【００１０】
メモリ２０８は、機械走査プログラム２０８ａ、電子走査プログラム２０８ｂ、測定条件等設定プログラム２０８ｃを記憶するものであり、これらのプログラムには、上述した機械走査や電子走査等の制御を行ったり、測定条件や検査モード等を設定したり、Ａ／Ｄ変換処理部２０７から出力される信号を２次元画素に変換したりするものである。
【００１１】
入力インタフェイス２０９は、入力装置１１２から入力される入力データを制御部１１１の各部に出力するものである。また画像メモリ２１０は２次元画素に変換された画像データを一時的に記憶するものであり、表示処理部２１１は画像メモリ２１０に記憶される画像データを表示装置１１３のデータ形式に変換して出力するものである。
【００１２】
図１７は、アレイ探触子１０５による電子走査を説明するための模式図である。図１７（ａ）に示すアレイ探触子１０５の圧電素子３０１−１〜３０１−ｎのうち、圧電素子３０１−１〜３０１−６の各々から超音波を発生させ、これらを収束して超音波ビームＢ１として出力する。続いて、図１７（ｂ）に示すアレイ探触子１０５の圧電素子３０１−２〜３０２−７の各々から超音波を発生させ、これらを収束して超音波ビームＢ２として出力する。このように、超音波を出力する圧電素子を電子的に１つずつ順番にシフトさせていき、超音波ビームを出力することにより、図１７（ｃ）に示すように電子走査範囲Ｌを図中のＸ軸方向に高速に走査する。
【００１３】
図１８は、アレイ探触子１０５による電子走査と機械走査を説明するための模式図である。図１８に示す試料の走査範囲４０１のうち、最初に走査範囲４０２−１を上述したように超音波ビームＢ１から順番に超音波ビームＢｎまで順番に電子走査する。この時、超音波ビームＢ１から超音波ビームＢｎまで、各超音波ビーム間をピッチ間隔ＰＸで電子走査する。走査範囲４０２−１の電子走査が終了すると、超音波ビームのピッチ間隔ＰＹだけアレイ探触子１０５をＹ軸方向に移動（機械走査）して、走査範囲４０２−２を同様の方法で電子走査する。このように、電子走査と機械走査とを繰り返しながら、図中のＹ軸方向を走査範囲４０２−ｍまで走査する。
【００１４】
図中のＹ軸方向を全て走査し終わると、機械走査によりアレイ探触子１０５をＸ軸方向に機械走査して、走査範囲４０３−ｍを電子走査する。続いて、機械走査によりアレイ探触子１０５をＹ軸方向に移動して、走査範囲４０３−１まで順番に電子走査する。走査範囲４０３−１の電子走査が終了したならば、上述した同様の方法で、機械走査によりアレイ探触子１０５をＸ軸方向に機械走査して、試料の走査範囲４０１を全て走査する。アレイ探触子１０５を、図中に示す矢印４０４−１、矢印４０４−２、矢印４０４−３、矢印４０４−４の順番で、電子走査と機械走査とを交互に繰り返しながら、試料の走査範囲４０１を走査する。
【特許文献１】特許第３０２５６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したような超音波映像装置のアレイ探触子１０５は、メンテナンスや交換等により取り外すことがあるため、取り付け時にアレイ探触子１０５の下部の開口面部分と、水槽１０４の内側底面（試料が置かれる試料台の台面に相当）とが水平になるように、アレイ探触子１０５の傾きを調整できるような機構になっている。そして、アレイ探触子１０５から任意の超音波ビームを切り換えながら出力して、モニタでその波形画像を見ながら、調整作業者が手動でアレイ探触子１０５が水平になるように調整を行っている。
【００１６】
ところが、調整作業者が手動でアレイ探触子１０５の調整を行うため、アレイ探触子１０５が水平に取り付けられていないことがあった。アレイ探触子１０５の下部の開口面部分と試料１０３を配置する水槽１０４の内側底部とが互いに水平になるように調整されていないと、アレイ探触子１０５の圧電素子３０１−１〜３０１−ｎの両端では、水槽１０４との距離が顕著に異なることになり、超音波の到達時間に遅れが生じ、正しい検査結果画像を得ることができなかった。超音波は伝播していくと共に次第に減衰していくので、検査結果画像の明瞭度が低下する原因の一つになっていた。またアレイ探触子１０５が正確に水平に調整されていないと、超音波が試料１０３に入射する角度にずれが生じるため、受信した超音波波形の乱れが発生して正確な検査結果画像を得ることができなかった。
【００１７】
さらに、大きな試料を取り扱うような超音波映像装置では、スキャナの幅が数メートルの距離になるため、調整用の波形が表示されるモニタと作業者との距離とが離れ、モニタの波形を確認しづらかったり、また調整作業者が超音波ビームを切り換える操作を行う際に、アレイ探触子と操作部との間を往復しなければならないため、調整作業の効率が非常に悪く、アレイ探触子を正確に調整することが困難であった。
【００１８】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、１次元配列等のアレイ探触子を容易、迅速、かつ正確に水平調整を行うことができる超音波映像装置およびそのアレイ探触子水平調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る超音波映像装置およびそのアレイ探触子水平調整方法は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【００２０】
第１の超音波映像装置（請求項１に対応）は、複数の圧電素子を少なくとも１次元に配列して成るアレイ探触子を備え、アレイ探触子を試料に対して電子的および機械的に走査させて試料を測定する超音波映像装置において、装置本体にアレイ探触子を回転自在に取り付ける回転式取付け部と、アレイ探触子をそのアレイ探触子開口面が試料台の台面、例えば水槽の内側内面等を基準に水平になるように調整する時、アレイ探触子における複数の圧電素子のうちの少なくとも２箇所の圧電素子群（複数の圧電素子の意味である。または１つの圧電素子であってもよい。）から超音波ビームを出力させる超音波駆動信号送信指示手段と、少なくとも２箇所の圧電素子群の各々から発射された超音波ビームの反射波を受信して少なくとも２つの反射信号を取得し、各反射信号の到達時間の差から傾斜度を演算する傾斜度演算手段と、傾斜度演算手段から出力される傾斜度に基づき水平度補正量を演算する補正量演算手段と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
上記の構成によれば、超音波駆動信号送信指示手段により少なくとも２つの超音波ビームを出力させ、傾斜度演算手段が各反射信号の到達時間の差から傾斜度を演算し、補正量演算手段が水平度補正量を演算するため、回転式取付け部に取り付けられたアレイ探触子の水平度補正量を正確に求めることが可能となる。
【００２２】
第２の超音波映像装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、回転式取付け部に取り付けられたアレイ探触子の傾斜度を変える回転駆動部と、補正量演算手段から出力される水平度補正量に基づき回転駆動部を駆動制御してアレイ探触子の傾斜姿勢を水平にする姿勢調整手段と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
上記の構成によれば、回転駆動部は回転式取付け部に取り付けられたアレイ探触子の傾斜度を変えられるようになっており、姿勢調整手段はアレイ探触子の傾斜姿勢を水平になるように回転駆動部を駆動制御するため、自動でアレイ探触子の傾斜姿勢を水平に調整することが可能となる。
【００２４】
第３の超音波映像装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、補正量演算手段から出力される水平度補正量に基づき傾斜姿勢に係る警告を知らせる警告手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
上記の構成によれば、警告手段が水平度補正量に基づき傾斜姿勢に係る警告を知らせるため、手動によりアレイ探触子の傾斜姿勢を水平に調整する際も、調整作業者は正確な補正量を知ることが可能となる。
【００２６】
第４の超音波映像装置（請求項４に対応）は、上記の構成において、アレイ探触子の複数の圧電素子は１次元配列であり、少なくとも２箇所の圧電素子群のうちの２箇所の圧電素子群は列の両端近傍のそれぞれに配置される圧電素子群であることを特徴とする。
【００２７】
上記の構成によれば、２箇所の圧電素子群は列の両端近傍のそれぞれに配置される圧電素子群であるため、アレイ探触子の傾斜姿勢を精度良く水平に調整することが可能となる。
【００２８】
第１の超音波映像装置のアレイ探触子水平調整方法（請求項５に対応）は、上記の構成において、複数の圧電素子を少なくとも１次元に配列して成るアレイ探触子を備え、アレイ探触子を試料に対して電子的および機械的に走査させて試料を測定する超音波映像装置に適用されるアレイ探触子水平調整方法であって、アレイ探触子をそのアレイ探触子開口面が試料台の台面を基準に水平になるように調整する時、アレイ探触子における複数の圧電素子のうちの少なくとも２箇所の圧電素子群から超音波ビームを出力させるステップと、少なくとも２箇所の圧電素子群の各々から出力された超音波ビームの反射波を受信して少なくとも２つの反射信号を取得するステップと、各反射信号の到達時間の差から傾斜度を演算するステップと、傾斜度に基づき水平度補正量を演算するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２９】
第２の超音波映像装置のアレイ探触子水平調整方法（請求項６に対応）は、上記の構成において、アレイ探触子は装置本体に回転式取付け部により回転自在に取り付けられ、かつ回転駆動部によりアレイ探触子の傾斜度は任意に変えられるように構成され、さらに補正量演算手段から出力される水平度補正量に基づき回転駆動部を駆動制御してアレイ探触子の傾斜姿勢を水平にするステップを有することを特徴とする。
【００３０】
第３の超音波映像装置のアレイ探触子水平調整方法（請求項７に対応）は、上記の構成において、水平度補正量に基づき傾斜姿勢に係る警告を知らせるステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、調整作業者のスキル、能力、経験に関係することなく、容易、迅速、かつ正確にアレイ探触子の水平調整を行うことができる。アレイ探触子が正確に水平調整されるため、高精度で鮮明な検査結果画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る超音波映像装置を説明する。図１は超音波映像装置の構成を示す斜視図であり、図２は超音波映像装置のアレイ探触子付近の要部の構成を示す正面図であり、図３は超音波映像装置のアレイ探触子付近の要部の構成を示す側面図である。なお本発明の実施形態の説明では、前述した図１５〜図１８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て説明するものとし、重複した説明を省略する。
【００３４】
図１に示す超音波映像装置１０は、図１５に示した従来の超音波映像装置１００の構成に、回転式取付け部１１４、回転駆動部１１５、後述するＬＥＤおよびブザーを設けて構成される。なお、回転式取付け部１１４、回転駆動部１１５、ＬＥＤおよびブザー以外の各部は超音波映像装置１００の構成と同一であるため、これらの各部には図１５と同一の符号を付し、先の説明を援用することとし、ここでは各部の重複説明を省略する。
【００３５】
回転式取付け部１１４は、プローブホルダアーム１０７の先端部分に設けられ、アレイ探触子１０５を取付けるものである。回転駆動部１１５は、回転式取付け部１１４を電動で駆動制御するものである。
【００３６】
図２と図３に示すように、プローブホルダアーム１０７の先端部分に回転式取付け部１１４が設けられる。回転式取付け部１１４には、アレイ探触子１０５の傾斜角度を示すための目盛り１１４ａが設けられており、水平状態を０度として、アレイ探触子１０５の傾斜角度を目盛り１１４ａで確認することができる。回転駆動部１１５は、アレイ探触子１０５を自動で図中に示す矢印１１６の両方向に回転させるように制御する。勿論、回転駆動部１１５の自動制御に限らず手動により回転式取付け部１１４を回転させることも可能である。
【００３７】
ＬＥＤ１１７は、その点灯・消灯状態によって、調整作業者にアレイ探触子１０５が水平調整中であることや、アレイ探触子１０５が傾斜状態であるために水平作業が必要なこと等を報知・警告するものである。またブザー１１８は、電子音等によって、ＬＥＤ１１７と同様に調整作業者に報知・警告するものである。またＬＥＤ１１７およびブザー１１８に限らず、例えばアレイ探触子１０５付近に小型の液晶パネルやスピーカ等を設けても良い。小型の液晶パネルにより案内メッセージを表示したり、スピーカから音声案内等を出力したりすることもできる。
【００３８】
図３に示すようにプローブホルダアーム１０７の先端部分に回転式取付け部１１４が設けられ、プローブホルダアーム１０７の回転式取付け部１１４の反対側部分に回転駆動部１１５が設けられる。
【００３９】
図４を参照して超音波映像装置１０の制御部１１１の構成を説明する。図４は超音波映像装置１０の制御部１１１の構成を示すブロック図である。
【００４０】
図４に示す制御部１１１は、図１６に示した従来の超音波映像装置１００の制御部１１１のメモリ２０８に水平調整プログラム２０８ｄを追加したものである。なお、水平調整プログラム２０８ｄ以外の各部は従来の制御部１１１の構成と同一であるため、これらの各部には図１６と同一の符号を付して各部の説明を省略する。
【００４１】
この水平調整プログラム２０８ｄは、入力装置１１２に設けられる、例えば「水平調整」ボタンや「初期設定」ボタン等を押下することにより起動される。この水平調整プログラム２０８ｄは、アレイ探触子１０５で受信された超音波信号に基づいて、制御インタフェイス２０５に対して回転駆動部１１５の水平調整指示や水平補正量等を演算して出力するものである。
【００４２】
図５を参照して水平調整プログラム２０８ｄの機能の構成を説明する。図５は水平調整プログラムによって実現される装置構成の機能ブロック図である。
【００４３】
図５に示す水平調整プログラム２０８ｄは、補正制御指示手段５０１、超音波ビーム出力指示手段５０２、時間差算出手段５０３、差分距離算出手段５０４、傾斜度演算手段５０５、水平度補正量演算手段５０６、ブザー出力制御手段５０７、ＬＥＤ表示制御手段５０８から構成される。補正制御指示手段５０１は、データや指示を入出力すると共に、これらのデータや指示を機能各部とやり取りするものである。超音波ビーム出力指示手段５０２は、入力装置１１２から出力される水平調整指示に基づいて、アレイ探触子１０５における複数の圧電素子のうちの２つの圧電素子から超音波ビームを出力するように指示を出力するものである。時間差算出手段５０３は、受信した２つの超音波信号の時間差を算出するものである。差分距離算出手段５０４は、時間差算出手段５０３により算出された時間差からアレイ探触子１０５の傾斜による後述する差分距離Ｄを算出するものである。傾斜度演算手段５０５は、差分距離算出手段５０４により算出された差分距離Ｄからアレイ探触子１０５の傾斜度を算出するものである。水平度補正量演算手段５０６は傾斜度演算手段５０５により演算された傾斜度から水平度補正量を算出するものである。またブザー出力制御手段５０７はブザー１１８から出力されるブザー音出力を制御するものであり、ＬＥＤ表示制御手段５０８はＬＥＤ１１７の点灯を制御するものである。
【００４４】
図６を参照して、アレイ探触子１０５の傾斜度を算出する方法を説明する。図６はアレイ探触子１０５の傾斜度を算出方法を示す模式図であり、図７はアレイ探触子１０５が水平状態である時の波形状態を示す模式図であり、図８はアレイ探触子１０５が傾斜状態である時の波形状態を示す模式図である。
【００４５】
図６に示すアレイ探触子１０５は水平状態を基準（０［度］）とすると、図中の右方向にθ［度］傾斜している。電子走査範囲Ｌの一方の端から出力される超音波ビームＢ１と、他方の端から出力される超音波ビームＢｎとを同時に出力し、水槽１０４の内側底面か（試料が置かれる試料台の台面に相当）ら反射する超音波信号を受信し、受信した時の超音波の時間差に基づいて差分距離Ｄを算出する。この時、アレイ探触子１０５の傾斜度θはｓｉｎθ−１（Ｄ／Ｌ）［θ］の計算式により算出することができる。水平度補正量は、この傾斜度θに等しく、図中の左方向にθ［度］だけ回転させることでアレイ探触子１０５を水平に補正することができる。
【００４６】
図７（ａ）に示すアレイ探触子１０５は水平状態であり、この時、アレイ探触子１０５の超音波ビームＢ１と超音波ビームＢｎを出力して、アレイ探触子１０５で受信した超音波信号により図７（ｂ）に示すような２つの信号波形Ｗ１，Ｗ２が得られる。上段に示す信号波形Ｗ１が超音波ビームＢ１により得られた信号波形であり、下段に示す信号波形Ｗ２が超音波ビームＢｎにより得られた信号波形である。アレイ探触子１０５が水平状態であるため、アレイ探触子１０５の電子走査範囲Ｌの両端と水槽１０４の内側底面までのそれぞれの距離は同じである。このため、２つの超音波ビームＢ１と超音波ビームＢｎにより得られた２つの信号波形に時間のずれが生じず、時間Ｔ１の時に２つの信号波形はピーク値となる。
【００４７】
また図８（ｂ）に示すアレイ探触子１０５は傾斜状態であり、この時、アレイ探触子１０５の超音波ビームＢ１と超音波ビームＢｎを出力して、アレイ探触子１０５で受信した超音波信号により図８（ｂ）に示すような２つの信号波形Ｗ３，Ｗ４が得られる。アレイ探触子１０５が傾斜状態であるため、アレイ探触子１０５の電子走査範囲Ｌの両端と水槽１０４の内側底面までのそれぞれの距離が異なる。このため、超音波ビームＢ１により得られた信号波形Ｗ３は時間Ｔ２の時にピークとなり、上述したアレイ探触子１０５が水平状態であった時の信号波形がピークとなる時間Ｔ１よりも進んだ信号波形となる。また超音波ビームＢｎにより得られた信号波形Ｗ４は時間Ｔ３の時にピークとなり、時間Ｔ１よりも遅れた信号波形となる。超音波ビームＢ１と超音波ビームＢｎとにより得られた２つの信号波形は、時間差ΔＴ＝（時間Ｔ３−時間Ｔ２）が生じる。
【００４８】
図９を参照して、水平調整プログラムによるアレイ探触子の自動水平調整方法を流れを説明する。図９は、アレイ探触子の自動水平調整方法の流れを示すフローチャートである。
【００４９】
入力装置１１２から自動水平調整指示が行われると、超音波ビーム出力指示手段５０２は電子走査範囲Ｌの一方の端から超音波ビームＢ１と、他方の端から超音波ビームＢｎとを出力するように、補正制御指示手段５０１を介して指示を出力する（ステップＳ６０１）。水槽１０４の内側底面から反射する２つの超音波信号を受信して、時間差算出手段５０３が２つの超音波信号の時間差を算出し（ステップＳ６０２）、差分距離算出手段５０４は時間差算出手段５０３により算出された時間差から差分距離Ｄを算出する（ステップＳ６０３）。傾斜度演算手段５０５は、電子走査範囲Ｌと差分距離Ｄとから傾斜度θを算出する（ステップＳ６０４）。
【００５０】
水平度補正量演算手段５０６は、算出された傾斜度θが許容範囲内（０度を含む−Δθ＜θ＜＋Δθ）でない場合には水平補正を行う必要があると判断し（ステップＳ６０５のＮＯ）、補正制御指示手段５０１を介して、回転駆動部１１５が水平調整を行うように制御インタフェイス２０５に指示を出力する（ステップＳ６０６）。水平度補正量演算手段５０６は、算出された傾斜度θが許容範囲内である場合には水平補正を行う必要が無いと判断し（ステップＳ６０５のＹＥＳ）、処理を終了する。
【００５１】
続いて図１０を参照して、水平調整プログラムによるアレイ探触子の手動水平調整方法を流れを説明する。図１０は、アレイ探触子の手動水平調整方法の流れを示すフローチャートである。
【００５２】
上述した自動水平調整方法と同様に入力装置１１２から手動水平調整指示が行われると、補正制御指示手段５０１は、ブザー出力制御手段５０７とＬＥＤ表示制御手段５０８とに水平調整開始指示を出力する。ブザー出力制御手段５０７は、ブザー１１８からブザー音の出力を開始するように補正制御指示手段５０１を介して指示を出力する（ステップＳ６３１）。またＬＥＤ表示制御手段は、ＬＥＤ１１７を消灯状態から点灯状態にさせるように補正制御指示手段５０１を介して指示を出力する（ステップＳ６３２）。
【００５３】
超音波ビーム出力指示手段５０２は、アレイ探触子１０５から超音波ビームＢ１と超音波ビームＢｎとを出力するように指示を出力し（ステップＳ６３３）、時間差算出手段５０３が２つの超音波信号の時間差を算出し（ステップＳ６３４）、差分距離算出手段５０４は時間差算出手段５０３により算出された時間差から差分距離Ｄを算出する（ステップＳ６３５）。傾斜度演算手段５０５は、電子走査範囲Ｌと差分距離Ｄとから、傾斜度θを算出する（ステップＳ６３６）。
【００５４】
水平度補正量演算手段５０６は、算出された傾斜度θが許容範囲内でない場合にはアレイ探触子１０５が傾斜状態であると判断し（ステップＳ６３７のＮＯ）、ステップＳ６３４に戻り、アレイ探触子１０５が水平状態となるまで処理を繰り返す。そして、水平度補正量演算手段５０６は、算出された傾斜度θが許容範囲内となった場合にはアレイ探触子１０５が水平状態に手動で補正されたと判断し（ステップＳ６３７のＹＥＳ）、補正制御指示手段５０１は、ブザー出力制御手段５０７とＬＥＤ表示制御手段５０８とに水平調整完了指示を出力する。ブザー出力制御手段５０７は、ブザー１１８からブザー音の出力を停止するように補正制御指示手段５０１を介して指示を出力する（ステップＳ６３８）。またＬＥＤ表示制御手段は、ＬＥＤ１１７を点灯状態から消灯状態にさせるように補正制御指示手段５０１を介して指示を出力する（ステップＳ６３９）。
【００５５】
手動によるアレイ探触子１０５の水平調整では、自動による水平調整とは異なり、最初に補正量を算出せずに、随時補正量を算出しながら、水平であることを判定する。またここでは、水平度補正量が許容範囲内となった場合に、ＬＥＤ１１７を消灯し、ブザー１１８のブザー音を停止するように説明したが、水平度補正量が所定の範囲となった場合には、ＬＥＤを点灯から点滅に変えたり、ブザー音を長音から短音に変更することで、手動による水平調整を案内しても良い。またブザーの代わりにスピーカを設けた場合には、「調整中です。右方向にあと５度傾けてください。」等と音声で案内を出力したり、ＬＥＤの代わりに小型ＬＣＤを設ければ、小型ＬＣＤに画像やメッセージ等を表示させて、探触子アレイ１０５の傾斜度を案内することもできる。
【００５６】
なお、複数の圧電素子３０１から発生させた超音波を収束して超音波ビームを出力しているが、超音波を出力する圧電素子３０１の数は、走査精度や検査モード等に合わせて任意の数で良い。また水平調整を行う際にアレイ探触子１０５から出力する２つの超音波ビームは、アレイ探触子１０５の電子走査範囲Ｌの両端に限らず、電子走査範囲Ｌの両端の近傍付近ならば良い。例えば超音波ビームＢ２と超音波ビームＢｎ−１とによって、水平調整を行うこともできる。
また、２つの超音波ビームに限らず、３つ、４つ等、複数の超音波ビームにより傾斜度θを算出するようにしても良い。また、傾斜度θを算出する箇所は１つに限らず、アレイ探触子をＸ方向およびＹ方向にずらして複数の箇所で傾斜度θを算出し、例えばこれらの平均値に基づいて調整を行うようにしても良い。
【００５７】
図１１および図１２を参照して、本発明の第２実施形態に係る超音波映像装置を説明する。図１１はアレイマトリクス用探触子付近の要部の構成を示す正面図であり、図１２はアレイマトリクス用探触子付近の要部の構成を示す側面図である。
【００５８】
図１１に示す第２実施形態に係る超音波映像装置のプローブホルダアーム１０７の先端部分には、アレイ探触子１０５の代わりにアレイマトリクス用探触子１２１が設けられている。さらに、アレイマトリクス用回転駆動部１２３が設けられている。
【００５９】
アレイ探触子１０５は一列に配置される複数の圧電素子の一方の端から他方の端に順番に超音波を出力して、試料を電子走査していたのに対して、アレイマトリクス用探触子１２１は、縦方向と横方向とに圧電素子を二次元に配列させたものであり、１列目の電子走査が終了した後、２列目、３列目、．．．、ｎ列目まで電子走査が可能なものである。機械走査を必要とせずに、電子走査のみで広範囲を高速に走査することが可能である。アレイマトリクス用探触子１２１は、回転式取付け部１１４に取り付けられ、アレイマトリクス用探触子１２１を自動または手動で図中に示す矢印１２２の両方向に自在に回転させることができる。
【００６０】
また図１２に示すように、プローブホルダアーム１０７には回転駆動部１１５とは別に、アレイマトリクス用回転駆動部１２３が設けられている。これにより、アレイマトリクス用探触子１２３は、自動または手動で図中に示す矢印１２４の両方向に自在に回転させることができる。アレイマトリクス用回転駆動部１２３は、圧電素子を二次元に配列されているため、図中のＸ軸方向のみならず、Ｙ軸方向にもアレイマトリクス用探触子１２１を回転駆動させて、アレイマトリクス用探触子１２１の水平調整を行う。
【００６１】
図１３を参照して、アレイマトリクス用探触子の水平調整方法を流れを説明する。図１３は、アレイマトリクス用探触子の水平調整方法を示す模式図である。
【００６２】
図１３に示すアレイマトリクス用探触子１２１において、Ｘ軸方向とＹ軸方向に二次元に配列した圧電素子３０１のうち、９つの圧電素子３０１−１〜３０１−９の各々から超音波を発生させ、これらを収束して超音波ビームＢａを出力する。またＸ軸方向の一端から超音波ビームＢｂを出力する。超音波ビームＢａと超音波ビームＢｂを出力して、上述した第１実施形態と同様に受信した２つの超音波信号の時間差によって、Ｘ軸方向の傾斜を補正してＸ軸方向の水平調整を行う。Ｘ軸方向の水平調整が終了したならば、Ｙ軸方向で超音波ビームＢｂとは別の一端から超音波ビームＢｃを出力し、同様の方法で、Ｙ軸方向の水平調整を行う。Ｘ軸方向とＹ軸方向のそれぞれに対して水平調整を順番に行う。なお、ここでは９つの圧電素子３０１−１〜３０１−９から発生させた超音波を収束して超音波ビームを出力しているが、アレイ探触子と同様に超音波を出力する圧電素子３０１の数は任意の数で良い。
【００６３】
図１４を参照して、水平調整プログラムによるアレイマトリクス用探触子の自動水平調整方法を流れを説明する。図１４は、アレイマトリクス用探触子の自動水平調整方法の流れを示すフローチャートである。
【００６４】
入力装置１１２から自動水平調整指示が行われると、まずＸ軸方向の水平調整を行うため、超音波ビーム出力指示手段５０２は超音波ビームＢａと、他方の端から超音波ビームＢｂとを同時に出力するように、補正制御指示手段５０１を介して指示を出力する（ステップＳ６６１）。水槽１０４の内側底面から反射する２つの超音波信号を受信して、時間差算出手段５０３が２つの超音波信号の時間差を算出し（ステップＳ６６２）、差分距離算出手段５０４は時間差算出手段５０３により算出された時間差から差分距離Ｄを算出する（ステップＳ６６３）。傾斜度演算手段５０５は、電子走査範囲Ｌと差分距離Ｄとから、Ｘ軸方向の傾斜度θを算出する（ステップＳ６６４）。
【００６５】
水平度補正量演算手段５０６は、算出された傾斜度θが許容範囲内でない場合にはＸ軸方向の水平補正を行う必要があると判断し（ステップＳ６６５のＮＯ）、補正制御指示手段５０１を介して、回転駆動部１１５が水平調整を行うように制御インタフェイス２０５に指示を出力する（ステップＳ６６６）。水平度補正量演算手段５０６は、算出された傾斜度θが許容範囲内である場合にはＸ軸方向の水平補正を行う必要が無いと判断し（ステップＳ６６５のＹＥＳ）、Ｘ軸方向の水平補正処理を終了する。
【００６６】
Ｘ軸方向の水平補正処理を終了すると、続いて、Ｙ軸方向の水平補正処理を行う。Ｙ軸方向の超音波ビームＢｂと、他方の端から超音波ビームＢｃとを同時に出力するように、指示を出力する（ステップＳ６６７）。２つの超音波信号を受信して、時間差算出手段５０３が２つの超音波信号の時間差を算出し（ステップＳ６６８）、差分距離算出手段５０４は時間差算出手段５０３により算出された時間差から差分距離Ｄを算出する（ステップＳ６６９）。傾斜度演算手段５０５は、Ｙ軸方向の傾斜度θを算出する（ステップＳ６７０）。
【００６７】
水平度補正量演算手段５０６は、算出された傾斜度θが許容範囲内でない場合にはＹ軸方向の水平補正を行う必要があると判断し（ステップＳ６７１のＮＯ）、アレイマトリクス回転駆動部１２３が水平調整を行うように制御インタフェイス２０５に指示を出力する（ステップＳ６７２）。水平度補正量演算手段５０６は、算出された傾斜度θが許容範囲内である場合にはＹ軸方向の水平補正を行う必要が無いと判断し（ステップＳ６７１のＹＥＳ）、Ｙ軸方向の水平補正処理を終了する。
【００６８】
なお、超音波ビームＢａ，Ｂｂ，Ｂｃを出力するために超音波を出力する圧電素子３０１の数はアレイ探触子と同様に任意の数で良い。また水平調整を行う際にアレイマトリクス用探触子１２１から出力する３つの超音波ビームの位置は、アレイ探触子と同様にＸ軸方向、Ｙ軸方向のそれぞれの両端の近傍付近であれば良い。さらに、自動による水平調整のみならず、上述したブザー音とＬＥＤ表示とに基づいてＸ軸方向とＹ軸方向のそれぞれに対して手動で水平調整を行うこともできる。
【００６９】
以上の実施形態において、水平調整は水槽の底面となっているが、基準となり得る水平面であれば良いことは言うまでもない。また、ブザー、ＬＥＤによる警告の他、制御パネル上での警告、表示も当然含まれるものである。
さらに、以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさ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ず、また数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。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】
【００７０】
本発明は、各種の試料または被検体の内部の傷の非接触検査に利用され、常に容易に試料台の台面に対してアレイ探触子を水平に保持するのに利用される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る超音波映像装置の第１実施形態の構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る超音波映像装置のアレイ探触子付近の要部の構成を示す正面図である。
【図３】第１実施形態に係る超音波映像装置のアレイ探触子付近の要部の構成を示す側面図である。
【図４】第１実施形態に係る超音波映像装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】水平調整プログラムで実現される装置構成を示す機能ブロック図である。
【図６】アレイ探触子の傾斜度を算出方法を示す模式図である。
【図７】アレイ探触子が水平状態である時の波形状態を示す模式図である。
【図８】アレイ探触子が傾斜状態である時の波形状態を示す模式図である。
【図９】アレイ探触子の自動水平調整方法の手順を示すフローチャートである。
【図１０】アレイ探触子の手動水平調整方法の手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る超音波映像装置のアレイマトリクス用探触子付近の要部の構成を示す正面図である。
【図１２】第２実施形態でのアレイマトリクス用探触子付近の要部の構成を示す側面図である。
【図１３】第２実施形態でのアレイマトリクス用探触子の水平調整方法を示す模式図である。
【図１４】第２実施形態でのアレイマトリクス用探触子の自動水平調整方法の手順を示すフローチャートである。
【図１５】従来の超音波映像装置の構成を示す斜視図である。
【図１６】従来の超音波映像装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図１７】従来の超音波映像装置でのアレイ探触子による電子走査を説明するための模式図である。
【図１８】従来の超音波映像装置でのアレイ探触子による電子走査と機械走査を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０                超音波映像装置
１００              超音波映像装置
１０１              スキャナ台
１０２              水
１０３              試料
１０４              水槽
１０５              アレイ探触子
１０６              スキャナ
１０７              プローブホルダアーム
１０８              プローブホルダ
１０９              Ｘ軸スキャナ
１１０              Ｙ軸スキャナ
１１１              制御部
１１２              入力装置
１１３              表示装置
１１４              回転式取付け部
１１５              回転駆動部
１１７              ＬＥＤ
１１８              ブザー
１２１              アレイマトリクス用探触子
１２３              アレイマトリクス用回転駆動部
【図１】
2009008543.tif 000003
【図２】
2009008543.tif 000004
【図３】
2009008543.tif 000005
【図４】
2009008543.tif 000006
【図５】
2009008543.tif 000007
【図６】
2009008543.tif 000008
【図７】
2009008543.tif 000009
【図８】
2009008543.tif 000010
【図９】
2009008543.tif 000011
【図１０】
2009008543.tif 000012
【図１１】
2009008543.tif 000013
【図１２】
2009008543.tif 000014
【図１３】
2009008543.tif 000015
【図１４】
2009008543.tif 000016
【図１５】
2009008543.tif 000017
【図１６】
2009008543.tif 000018
【図１７】
2009008543.tif 000019
【図１８】
2009008543.tif 000020