JPS592341B2 - 実時間型超音波影像装置の解像力改善装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、改良された解像力を有する超音波影像システ
ムに関する。

特に、理想的超音波探査信号をシミュレートするための
方法で反響電気信号を補償する数学的方法およびその実
施態様について記述する。その結果生じる影像形成は、
どんな距離でも表面から離れた位置の工作物内部に存在
する欠陥又は他の音響的不連続点に対して集束する。超
音波パルス・エコー法により工作物を試験する時、工作
物内部に存在する欠陥（音響的不連続性）の位置をつき
とめる事ができる精度は制約される。

超音波エネルギの探査ビームの有限な巾は欠陥の深さ位
置に対する不明確さの原因となり、探査ビームの発散は
欠陥の横方向位置を不明確にする。市販の超音波装置は
十分な深度の解像力を有するが、これは超音波探査パル
スの持続時間が、強く制動されたテスト・プローブおよ
び十分な帯域巾を有する増巾器により十分に短くなつて
いるためである。然し、物理的特性は横方向で超音波エ
ネルギ探査ビームの鋭さを制約する。小径のプローブは
プローブの直前に鋭いビームを与えるが、ビームは距離
が遠くなる程非常に発散する。対照的に、もし大径のテ
スト・プローブを用いると、遠距離における発散度は非
常に減少するが、テスト・プローブの直前でのビーム巾
は非常に広くなる。実際においては、この短所は屡々集
束音ビームの使用により克服される。

予め定めた集束距離内では、このビームは欠陥の横方向
位置を正確に決定する程鋭いが、集束距離の前後におい
てはビーム巾は非集束ビームの場合より大きくなる。こ
のような効果は、Ｂ走査法による面状影像法（表示）（
Ｓｕｒｆａｃｅ−１１ｋｅｐｉｃｔ０ｒｉａ１ｒｅｐｒ
ｅｓｅｎｔａ−ＴｉＯｎ）が必要な場合に特に不利とな
る（１９６９年スプリンガ一・ヴアーラグ（ニューヨー
ク）によるＪ＆Ｈ・クラウトクレマ一（Ｋｒａｕｔｋｒ
ａｍｅｒ）著の「材料の超音波試験法」（書藉）の２３
５３章参照）。この影像法は、集束プローブを用いる時
は、横方向においては非常に不明瞭であるが集束距離に
対応する水平方向の帯に沿つてのみ鮮明に描かれる。本
発明によれば、前記の如き欠点は従来の方法により最初
に焦点の合わない影像を形成する事により回避される。

第２のステツプとして、既知の、あるいは容易に決定で
きるビーム巾を以下に述べる数学的方法により理想的な
鋭いビームに縮少して、プローブから離れたあらゆる距
離で工作物の非常に鮮明な画像を生じさせる。以下の記
述においては、実際に証明されたある数学的方法につい
て更に詳細に説明する。

理解を容易にするために、本方法は単一線のみによるＢ
走査画像について説明する。もしＢ走査像全体が改善さ
れるならば、こｋに述べる方法を一線毎に反復する。更
に、実時間で数学的方法を実施できる特に設計されたコ
ンピユータについて説明する。この特徴は、心臓の鼓動
と同期して変化する実時間Ｂ走査表示を観察する必要が
ある医療診断分野に本発明を応用する場合に特に重要で
ある。この要件は、演算が行われている間の余分の時間
の利用を妨げる。従つて、本発明の主な目的は、検査さ
れる対象の実時間の集束表示を与えるための特に設計さ
れたコンピユータを含む超音波走査システムの提供にあ
る。

本発明の別の目的は、トランスジユーサ・プローブの特
性と比例する反響電気信号を補償するための特殊設計さ
れたコンピユータの提供にある。

本発明の他の目的は、プローブから離れたあらゆる距離
で集束される影像を生じるよう理想的プローブをシミユ
レートするための方法および装置の提供にある。本発明
の他の目的については、以下の記述を添付図面に関して
読めば更に明瞭となるであろう。

特に第１Ａ図においては、プローブから一定の距離に置
かれた３つの点状反射源を有する工作物が示される。電
気音響プローブ１（トランスジユーサ）は、付勢される
と、工作物に超音波探査ビームを送出し、工作物内部に
位置する探査ビームを遮断する音響的不連続点（欠陥部
）から生じる反響信号を受取る。横方向変位の関数とし
ての反響パルスの振巾のグラフが第１Ｂ図に示される。
探査信号のビーム巾が有限なため、このカーブは第１Ｃ
図に示される望ましい理想的状態のグラフと対比される
如く明瞭に描写されない。１個の隔離された点状反射源
を記録する事により側方の不明瞭さを測定する事はでき
る。

この後者の試験の結果はプローブ１の音響ビームの輪郭
である。本発明は、第１Ｂ図の形態のカーブを試験プロ
ーブのビームの輪郭が既知であるか事前の試験で測定さ
れる、第１Ｃ図の理想的グラフに変換するための数学的
方法に関する。実際においては、第１Ｂ図のグラフは連
続的なカーブとはならず第２Ａ図に示す如き一連の不連
続な反響パルス振巾値Ｆｉとなる。

第２Ｂ図における予期された理想的な記録も又一連の振
巾値Ｂｋとなる。もし更にプローブ１のビーム輪郭が予
備試験において測定されるならば、この値は一連の振巾
Ｐｉｋとなり、これにより記号１は単一点の試験反射源
の位置を、又ｋはこの試験におけるプローブの位置を示
す。第２Ｃ図はこのようなＰｉｋ列を示し、反射源位置
はｉ＝１０にあるものと仮定する。もしこのテストにお
いて反射源が別の位置を有するもの、例えばｉ＝８とす
れば、列＆峠仕号ｋにおける２のシフトを除いて同じと
なる。即ち、ＰｌＯ，ｋ＝Ｐ８，ｋ＋２。このＰｉｋ列
は下記の形の行列の各項を構成する。即ち、その結果こ
の行列は単一のＰｖ値の列により一義的に表現できる。

Ｐｉｋｆ）Ｐｖに対する関係は下記により求められる。
即ち、もし通常のプローブを走査のために使用すれば、
ビームの輪郭は対称となり、この事はＰ，ｖ＝Ｐ＋ｖで
ある事を意味する。

もし角度付プローブを使用すれば、これは妥当しない。
下式におぃては、この非対称形のビーム輪郭が考えられ
る。本開示は、第１Ｂ図（２Ａ図）の表示がビームの輪
郭の理想的グラフ１Ｃ（２Ｂ）のコンポリユーシヨンで
ある。

即ち、以上の事は、もし第１Ａ図の事例が単独に隔離さ
れた点状反射源を含むならば実際に妥当する。

もし第３Ａ図に示す形態の長形の反射源の存在する場合
、反射源は縁部のみからの反響により示される事が知ら
れる。このような効果は第２式に従つていない。従つて
、第３Ａ図の長形の反射源のグラフは第３Ｂ図により示
される如くである。以下に説明するデコンポリユーシヨ
ン法を用いて理想的なグラフが得られ、この結果は第３
Ｃ図のカーブの如く示される。反射源の始まりと終りは
このグラフに強調されるが、このような強調は反射源の
寸法が計測される時利点となる。第２式における数値ｆ
（ｘ）（測定値）、ｐ（ｘ）（輪郭）およびｂ（ｘ）（
理想的記録）が一連の振巾の数値として求められれば、
第２式のコンポリユーシヨン積分は一連の一次方程式に
変る。

即ち、即ち第１式を用いて 第３式および第３ａ式において、ＰｉｋとＰｖは予備試
験から知る事ができ、又数値Ｂｋは未知とする。

これ等の数値を見出すためには下記の逆の数式系を解か
ねばならない。即ち、一 −１ 第４式においては、行列Ｄｌ，の各元は逆行列Ｐｌ，の
各元である。

Ｐｉｋ行列を反転する時、Ｐｉｋ元の数は無限である事
がわかる。行列を反転するためのソフトウエア・プログ
ラムがあるが、所要の計算時間が重要である。

この計算は、有限行列で無限のＰｉｋ行列を近似させる
事により行われなければならない。正確を期すためこの
計算は多元の行列で行われねばならない。この問題を克
服するためには、下記の計算法を用いて成功した。第４
式は又予備試験の測定の間輪郭グラフの計算に使用する
事もできる。

この場合、第４式は、行列Ｐｉｋは第１式に示される特
殊な形態を有し、又対応する逆行列も同じ形態を有する
事が知られている。従つて、行列Ｄｌｘは数列Ｄｖに整
理する事ができる。即ち、Ｄｌ，＝Ｄｖ但し、ｖ＝ｋ−
１従つて、第４式から下記の如く導かれる。一Ｎ，・・
・−１，０，１・・・＋Ｎ（第６式）もし値ｖ力叶分に
大きれば、Ｐｖは音波ビームの有限の巾のため零になろ
うとする。

経験によればＤｖは同じ規則に従う事が知られている。
従つて、第６式の無限系は下記の形態の有限系で置換が
できる。即ち、これは、２Ｎ＋１が未知の元である２Ｎ
＋１式系である。

この式において、計算時間を短くするためには、Ｎは出
来るだけ小さくなければならないが、もしＮが小さすぎ
ると、Ｂｖのグラフは第４Ｂ図に示す如く歪みが生じる
。

もしこのような歪んだグラフが生じたら、値Ｎはもつと
大きい値が選ばれねばならない。ビームの輪郭が対象形
の場合には、Ｐ，ｖ＝２ィで第７式は下記の如くになる
。即ち、この系はＮ＋１式のみを含む。

コンピユータの試運転の結果は第４Ａ図に示され、Ｆ，
列の軌跡と共にＦ，＝ＥｘｐＫ２／４の形の全曲率をと
るものと仮定されるビームの輪郭を示す。

Ｆ７＝ＰＶであれば、数列Ｄｖ（グラフ４Ｂの右側に表
示）がＮ＝６とした第７ａ式から算出された。第７式は
、ソフトウエア・プログラム１００３／ＭＡ３を有する
Ｗａｎｇ７ＯＯ型コンピユータを用いて解かれた。第４
Ｂ図の数列Ｄｖは、第４Ａ図の数列Ｆ，と共に第４式の
助けを借りるデコンポリユーシヨンの後、数列Ｂｉを得
る。数列Ｂｉは、第４Ｂ図の左側にプロツトされている
。第４Ｂ図は、ｉ＝０、１、・・・・・・６に対しては
計算が正しいが、ｉ＝±８において最大値があり、６以
下に対しては振動する事を示している。

第７ａ式においてＮが１２以上に増加する（図示せず）
と、このリンギング干渉（Ｒｉｎｇｉｎｇｉｎｔｅｒｆ
ｅｒｅｎｃｅ）は消滅する。これ以上の演算時間を要す
事なく第４Ｂ図のリンギング干渉を減少させる別の可能
性を第４Ｃ図に示す。

このコンピュータの運転においては、第７ａ式において
ｉ＝１が削除されてその代りに数１＝７が加えられナら
これ等の式は前例におけると同じ演算時間で解を得た。
この場合の数列Ｄｖは第４Ｃ図の右側に表示され、左側
にはデコンポリユーシヨン数列が示される。この方法で
（これ以上の数式の計算を必要とせずに）リンギング干
渉パターンが消滅する事が判るであろう。横方向の解像
力は最良の状態とは云えないが、本法を用いない場合（
第４Ａ図と比較）よりも遥かに良くなつている。従来技
術においては、デコンポリユーシヨン問題については別
の解決が得られるが、そのいずれも非常に多くの演算時
間を必要とする。

例えば、ＴＩＤレポートＮＱｌ８，３Ｏ４においてＲ・
コールド（ＧＯｌｄ）は相互近似法を示している。何人
かの者は、ビーム輪郭Ｐ（ｘ）のフーリエ変換Ｐ（ξ）
の計算および逆フーリエ変換１／Ｐ（ξ）による再変換
を推奨する。その結果得たＤＯＯ値は前述の数列Ｄｖに
対応する。本方法は、コンピユータ演算時間が少くてす
むデコンポリユーシヨンのための解法を提供するもので
ある。

以下に説明する実時間医療用超音波送査装置に使用する
時、演算時間は十分に節減される。図示の如く（第１Ａ
図参照）試験プローブを試験すべき対象（患者）に沿つ
て緩やかに移動させる事によりＢ走査表示が生じ、第５
図の装置は陰極線管のスクリーン上に対象を適正に描写
させる。

多くの類似の方法が公知であり、使用に際してはその全
てが基本的操作を示し、第５図に示した構造に従うもの
である。本文に記述する「デコンポリユーシヨン法」は
このような用法にも変換が可能である。最も重要な変更
点は、例えば、複数個の（通常１００個）近接位置に離
間されたトランスジユーサ素子が機械的運動を行う単一
のプローブの代りに直線状の列に配置される直列状トラ
ンスジユーサ・プローブの使用である。第５図のトラン
スジユーサ５９を機械的に位置させる代りに、通常ステ
ツプ・ジエネレータ５８ａとスイツチング装置５８ｂを
有する電子式スイツチング装置がレシーバ増巾器５１と
送出パルス発生器５２と試験プローブ走査列５９ａ，５
９ｂ，５９ｃ等の間にそれぞれ結合されて列の各素子を
順次作動させる。スイツチング装置はクロツク発生器５
４により制御される。更に重要な変更点は、試験プロ一
ブ５９が移動運動を行わずに角度的な揺動動作を行うセ
クター・走査を含む事である。この他の変更点は、当業
者には周知の如く、機械的なプローブ運動がプローブに
与えられる電子ビーム走査により置換され、プローブが
ビームの運動の間静止状態を維持する事を可能にする方
法である。第５図の回路の作用モードは一般に全ての実
施態様に適合する。クロツク発生器５４は、送出パルス
発生器５２に対すると共にクロツク発生器５４と同期し
て作用する掃引発生器５５に対するタイミング・パルス
を生じる。反復周波数は、一般に５００Ｈｚと２０ＫＨ
ｚの範囲内にあり、典型的な反復周波数は約１ＫＨｚで
ある。掃引発生器５５は、垂直方向の時間軸に沿つて陰
極線管５７のスクリーン上で信号を明瞭にさせる。位置
決定装置５８、最も簡単な事例としてはポテンシヨメー
タが試験プローブ５９に機械的に結合されている。この
ように、対象の表面即ちＸ軸に沿う試験プローブの横方
向運動は、対象の表面に沿うプローブの位置に対応する
陰極線管５１Ｋ伝達される。増巾器５１は、プローブ５
９Ｖｃより受取られる反響信号を増巾し、周知の如くビ
デオ増巾器５６を介して陰極線管５７の輝度制御電極に
増巾された電子信号を与える。本発明によれば、以下に
説明する如く、増巾器からの順次の反響信号Ｆ，ＶＣデ
コンポリューシヨン作用を与えるためにデータ処理装置
５３が直列に接続されている。直線状列を用いる実施態
様は第５Ａ図に示されている。

この実施態様においては、プローブ５９は、クロツク周
波数５４と同期する電子スイツチ５８ｂＶＣより順次付
勢される列状の素子５９ａ，５９ｂ，５９ｃ等で置換さ
れる。位置決定装置５８は、各素子の順次のスイツチン
グ作用と同期してはしご状出力電圧信号を与えるはしご
状発生器５８ａと置換され、前記信号は陰極線管５７の
Ｘ軸の制御のために使用される。前述の他の諸機能は第
５図に示したものと同じである。以下の記述は、本発明
を包含する機能を実施するのに必要なデータ・プロセサ
５３に関する。

以下の記述を簡単にするため、Ｂ走査法を行うためには
６４個の素子を有する第５Ａ図の列状プローブを用いる
ものとし、これ等の素子は相互に１．５６離間されて全
長で１００園となるものとする。他のパラメータに関し
ては次の如く仮定する。即ち、陰極線管のスクリーン５
７は１００ｒｗＬ×１００ｒ１ｒ１ｎの寸法を有するＢ
走査表示を示し、表示はｙ方向（時間軸）に沿つて１コ
ラム当り６４枚の画像単位に分割される。従つて、垂直
方向の解ΔＹは、１００／６４＝１．５６ｍに制限され
る。もし更に良い解像力が必要とされるならば、更に微
細な分割を行わねばならない。下記の数字データは典型
的なパラメータを示す。例えば、音響速度Ｃ＝５９００
ｍ／Ｓｅｃ（５．９ｗｒ！ｖ／μＳｅｃ）を有する鋼の
工作物の走査を行うものとすれば、プロセサ５３の入力
は、２Ｘ△Ｙ／Ｃ＝０．５３μＳｅｃ（深さ増分の２倍
を横断するため信号に要する伝播時間）毎に新らたな巾
の数値Ｆｋを与えられる。

市販の比較的安価な小型の処理用コンピユータではこの
短い時間間隔においては式４におけるＢｉの数を計算す
る事ができない。従つて、デコンポリユーシヨン問題は
これ迄実時間では解決する事ができなかつた。然し、も
し実時間操作の必要がなければ、この問題は、アナログ
／デイジタル・コンバータを介して増巾器５１からプロ
セサのコア・メモリーに記憶させるため順次与える事に
よりマイクロプロセサを用いて容易に解決できる。

このステツプはＦ，値に対して０．５３μＳｅｃ以内で
実施され、このためこれ以上のバツフア記憶装置が不要
となる。試験中得たＤｖ値はコア・メモリーの別の部分
で記憶される。以降のプログラム・シーケンスにおいて
は、値Ｂｉが式４のＦｋとＤｖの値を用いて計算されて
記憶される。その後、ｂ１の記憶は順次質疑され、デイ
ジタル／アナログ・コンバータを経てビデオ増巾器５６
に接続される。

ビデオ増巾器５６からの出力信号は陰極線管の書込み用
電極に与えられる。数列Ｄｖに関しては、各深さ増分に
対して、即ちＢ走査表示の各１．５６調部分に対しては
、ＤｖＫ対する新らたな値を得なければならない事が判
るであろう。

然し、経験の示す処では、各々の４つの深さ増分に対し
て、即ち例えば４×１．５６ｒｆｉ！ｎ：リリリ：６．
２５―毎に新らたな数列Ｄｖを得る事により測定時間を
短縮する事ができる。従つて、予備試験操作中の測定時
間およびコンピユータの記憶容量が節減できる。この事
実は、以下の述べる実時間解法に利用できる。更に、い
くつかの市販のＢ走査表示装置においては、対数利得特
性を有するプリアンプ５１を使用する事を述べねばなら
ない。この特徴は、対数増巾器が比例増巾器よりも大き
なダイナミツク・レンジを有するために有利である。対
数増巾器からの出力信号は巾の数列Ｆ，ではなく対数Ｆ
ｋである。コンピュータはこの数値を再びＦ，＝１０１
あｇｆｋに変換しなければならず、これは殆んど全ての
プロセスのコンピユータに使用可能な適当なソフトウエ
ア・プログラムで可能である。演算時間を節減するため
には、本例において！亀数列Ｄｖの代りに数列１０ｇｄ
ｖを、又積Ｄｖｆｋを求める代りに和１０ｇｄｖ＋１０
ｇｆｋを求め、次にこの和を変換する方が有利である。
この方法ではコンピユータ使用時間が短くなる。又、以
下に述べる実時間操作のための特殊なプロセサがこの計
算短略法を部分的に用いる方法で操作される。市販のプ
ロセス・コンピユータの計算時間が長くなる理由は、こ
れ等のコンピユータが遂次操作用に設計されている事、
即ち式４に関して乗算および和が時間的に遂次行われる
事にある。以下の記述においては、第６図に示される各
デイジタル・コンピユータと第７図に示されるアナログ
・コンピユータについて記述され、その各々は並列即ち
同時に式４に必要とされる計算を行う。従つて、必要な
計算時間は０．３μＳｅｃ以下で、式４は実時間で解を
得る事ができる。両方のコンピユータは市販の構成要素
からなり、第７図のアナログ・コンピユータは若干安価
であるが、第６図のデイジタル・コンピユータは非常に
長期にわたり安定性を有する利点を有する。第６図にお
いて、対数増巾器５１からの１０ｇｆｋの巾値はデイジ
タル・コンピユータのアナログ／デイジタル・コンバー
タ６１により８ビツトの２進ワードに変換される。

もしこれがＢ走査表示の左上の隅部から開始すれＫＢ走
査の第１のコラムに対する１０ｇｆ，値は遂次コンバー
タ６１に与えられる。これ等の値は６４位置のシフト・
レジスタ６２ａＶＣ与えられる。クロツク発生器６３は
１ステツプにより△ｖ＝０．５３μＳｅｃ毎にシフト・
レジスタをシフトして、６４ステツプの後デイスプレ一
の最初の線に対する値１０ｇｆ０をレジスタ６２ａの最
後の位置に、又レジスタ６２ａの始めにこの線の最後の
セグメントに対する値１０ｇｆ０を生じさせる。発生器
６３からのクロツク・パルスは６ビツトの２進カウンタ
６４において同時にカウントされる。６４番目のステツ
プの後、カウンタは、クロツク発生器６３を停止させ、
かつ別のｆ信号がシフト・レジスタ６２ａに入らないよ
うにするために使用されるオーバ・フロー信号を与える
。

この待機条件は、送出パルス発生器５２に対する新らし
い開始信号がＢ走査表示装置のためのクロツク発生器５
４ＶＣより与えられる迄維持し、この開始信号はＢ走査
表示を構成するための新らたな線の始まりを表示する。
この開始信号は又、カウンタ６４を零にりセツトしてオ
ーバフロー条件を消滅させるのに用いられる。従つて、
クロツク発生器６３は、シフト・レジスタ６２ａ，６２
ｂ，６２ｃ等に対する別の一連のシフト信号を与える。
このプログラムされた休止状態は、Ｂ走査による画像の
送出パルスに対するコンピユータの適正な同期を維持す
るのである。新らたな一連の６４ステツプの最初のクロ
ツク信号の受取りの後、次の線の１０ｇｆ１値はシフト
・レジスタ６２ａの入力側に存在し、最初の線に対する
１０ｇｆ０値はシフト・レジスタ６２ｂの入力側に存在
する。

次の一連の６４ステツプの後、数値１０ｇｆ２、１０ｇ
ｆ１および１０ｇｆ０は各シフト・レジスタ６２ａ，６
２ｂ、および６２ｃの入力側にある。式４を解くために
は、２Ｎ（式７参照）の６４位置のシフト・レジスタを
設けてクロツク６３からの２Ｎ＋最初の６４列のクロツ
ク・パルス信号の開始時に式４に必要とされる１０ｇｆ
ｋの全数値をＦｋが零とならない程度に順次使用可能の
状態にさせねばならない。次に続くクロツク・パルスは
、Ｂ走査表示の２番目、３番目から６４番目の線に至る
対応値を生じる。次の６４ステツプの後、全ての線に対
して順次１０ｇｆ１迄の数列１０ｇｆ２Ｎ＋１が生じ、
これが続行する。シフト・レジスタの出力側で得られる
１０ｇｆｋ値は８ビツトの並列加算器の８つのＡ入力（
Ａｌ，Ａ２・・・・・・Ａ８）に与えられる。これ等加
算器のＢ入力はＲＯＭ６８ａ，６８ｂ，６８ｃ等から信
号を受取る。これ等のＲＯＭは６ビツトのカウンタ６４
の４つの最上位ビツトによりアドレス指定されて４クロ
ツク・パルス毎に新らしいアドレスを生じる。ＲＯＭ６
８ａ，６８ｂ，６８ｃ等は、各アドレス値（１０ｇｄ−
Ｎツ１０ｇｄ−Ｎ＋Ｄ゜゜゜゛゜゜１０ｇＮ）に対して
各１０ｇｄｖ値を出力側で８ビツトの２進ワードの形態
で与えるようプログラムされている。従つて、和１０ｇ
ｄ−、＋１０ｇｆｋ，１０ｇｄ−Ｎ＋１＋１０ｇｆｋ＋
１等は８ビツトの２進ワードの形でアドレス６５ａ，６
５ｂ，６５ｃ等の出力側に与えられる。この値はＲＯＭ
６９ａ，６９ｂ，６９ｅ等に対するアドレスＡとなる。

これ等のＲＯＭは、８ビツトの２進ワードとして出力側
の正の値Ｄｖに対して値１０Ａ（＝ｄ−Ｎ−Ｆ，）を生
じるようにプログラムされている。負の値Ｄｖ（即ち、
ｄ−３，ｄ−１，ｄ１，ｄ３，ｄ５・・・・・・）と関
連するＲＯＭに対しては、コンピユータ技法における慣
習として、積Ｄｖｆ，の負の接頭辞を考慮するようプロ
グラムされる。積Ｄｖｆｋを得た後、２Ｎ＋１Ｒ０Ｍ６
９ａ，６９ｂ，６９ｃの出力値は第６図に示す如く８ビ
ツトの並列加算器６６ａ，６６ｂ，６６ｃ等に階段状に
加算され、最後の加算器（第６図の６６ｃ）において値
Ｂｉを１０ｇｆｋの入力値と同期して生じさせ、特に第
１、第２、第３・・・・・・の各コラムに対して６４の
ｂ１値は連続して生じる。出力値Ｂ，は次にデイジタル
／アナログ・コンバータ６７を介してアナログ信号に変
換され、ビデオ増巾器５６に与えられる。

第７図のアナログ・コンピユータ回路は第６図のデイジ
タル・コンピユータ回路と同じ演算原理に従つて作用す
るが、殆んどの必要なデイジタル素子は比較的安価なア
ナログ素子で置換される。

基本的には、増巾器５１は以降の演算過程を最少限度に
するために使用される対数増巾器である。第６図の照合
番号６１に対応するアナログ／デイジタル・コンバータ
は不要である。シフト・レジスタ７０ａ，ｒ０ｂ，７０
ｃ等は第６図に示されたものと同じ機能を提供するが、
つるべの原理（Ｂｕｃｋｅｔ−ＣｈａｉｎＰｒｉｎＣｉ
Ｐｌｅ、例えばＳＡＭ）に基くアナログ・シフト・レジ
スタが用いられる。クロツク７３とプロツク７６の機能
は第６図の場合と同じである。４×８ビツトのＲＯＭ７
７ａ，７７ｂ，７ｌｃ等は、第１、第２、第３等の４つ
の増分の各グループに対する１０ｇｄ−Ｎラ１０ｇｄ−
Ｎ＋１から１０ｇｄＮ迄の１６の値に対してプログラム
されている。

抵抗回路網７１ａ，７１ｂ，７１ｃ等は、回路網８０ａ
，８０ｂ，８０ｃ等と共に和１０ｇｆｋ＋１０ｇｄｖを
得る加算器として作用し、これにより８０ａ，８０ｂ，
８０ｃ等と関連する各抵抗は常に１：２：４：８の比に
あつて、これ等を１０ｇｄｖ値に対するデイジタル／ア
ナログ・コンバータとして同時に作用させる。

増巾器７２ａ，７２ｂ，７２ｃ等は指数電圧利得を有し
１０ｇｆ，＋１０ｇｄｖを以降の計算に必要な積Ｆｋ−
Ｄｖに変換させる。抵抗７１ａ，７１ｂ，７１ｃ・・・
・・・はその特性の高度に指数的な部分において対数増
巾器Ｒ２ａ，７２ｂ，７２ｃを作用させるよう調整され
る。３７６型増巾器に関しては、この範囲は４００乃至
７００ｍＶとなる。

その後、正の添字のある値Ｄｖ（隅数Ｄｖ）を有するこ
れ等の全ての積は一緒に抵抗回路網７８ａに加算される
。負の添字のある値Ｄｖ（奇数Ｄｖ）と関連する積は回
路網Ｒ８ｂにおいて加算される。両方の和は差動増巾器
７９に与えられ、式４に従つて増巾器７９の出力側で値
Ｂｉを生じる差信号を与える。前述の特殊設計の両コン
ピユータにおいては種種の変更および組合せが可能であ
る。

例えば、第６図のシフト・レジスタ６２は７０の如きア
ナログ・レジスタにより置換できる。次に、アナログ／
デイジタル・コンバータ６１はアナログ・シフト・レジ
スタの後で回路に組込まれねばならない。第７図におい
ては比例増巾器はアナログ乗算器で加算回路７１を置換
する事により変更でき、ＲＯＭ７７は１０ｇｄｖの代り
にＤｖを記憶し、増巾器７２は比例増巾器である。プロ
セサ６３の望ましい実施態様における典型的な構成要素
は下記の如くである。

即ち、装置のいくつかの望ましぃ実施態様について記述
したが、頭書の特許請求の範囲により規定されるべき本
発明の原理および主旨から逸脱する事なく変更が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は点状反射源を有する工作物の試験装置の立面
図、第１Ｂ図および第１Ｃ図は第１Ａ図におけるプロー
ブにより受取られた信号を示すグラフ、第２Ａ図乃至第
２Ｃ図はビームの輪郭を示すグラフ、第３Ａ図は長形の
反射源を有する工作物の試験装置の立面図、第３Ｂ図お
よび第３Ｃ図は第３Ａ図のプローブにより受取られた信
号を示すグラフ、第４Ａ図乃至第４Ｃ図は本発明に基く
等式の解を示すグラフ、第５図は本発明を実施するため
の装置の電子回路のプロツク図、第５Ａ図は第５図にお
ける回路の一部の望ましい実施例の電子回路のプロツク
図、第６図は本発明を実施するためのデイジタル・プロ
セサの望ましい実施態様の略図、および第７図は本発明
を実施するためのアナログ・プロセサの望ましい実施態
様の略図である。 １・・・・・・プローブ、５１・・・・・・増巾器、５
２・・・・・・送出パルス発生器、５３・・・・・・デ
ータ処理装置、５４・・・・・・クロツク発生器、５５
・・・・・・掃引発生器、５６・・・・・・ビデオ増巾
器、５７・・・・・・陰極線管、５８・・・・・・位置
決定装置、５９・・・・・・試験プローブ、６１・・・
・・・アナログ／デイジタル・コンバータ、６２ａ，６
２ｂ，６２ｃ・・・・・・シフト・レジスタ、６３・・
・・・・クロツク発生器、６４・・・・・・２進カウン
タ、６５ａ，６５ｂ，６５ｃ・・・６６ａ，６６ｂ，６
６ｃ・・・・・・加算器、６７・・・・・・デイジタル
／アナログ・コンバータ、６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６
９ａ，６９ｂ，６９ｃ・・・・・・ＲＯＭ、７０ａ，７
０ｂ，７０ｃ・・・・・・シフト・レジスタ、７１ａ，
１１ｂ，７１ｃ・・・・・・抵抗回路網、７２ａ，７２
ｂ，７２ｃ・・・・・・増巾器、７３・・・・・・クロ
ツク、７７Ａ，７７ｂ，７７ｃ・・・・・・ＲＯＭ、７
８ａ，７８ｂ，７８ｃ・・・・・・抵抗回路網、７９・
・・・・・増巾器、８０ａ，８０ｂ，８０ｃ・・・・・
・回路網。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工作物に音響的に結合される電気音響プローブ装置
   と、前記プローブ装置をして超音波エネルギ探査信号を
   周期的に工作物に送出させ、かつ該工作物からの反響信
   号を受取らせて前記反響信号を電気信号に変換させるた
   め前記プローブ装置に結合される付勢装置と、前記電気
   信号を受取り、該電気信号に応答してディスクリート反
   響振巾信号（ｆｋ）を与えるため前記プローブ装置に結
   合されるレシーバ装置（ｋは整数、各信号ｆｋは工作物
   における深さ増分と比例する）と、前記振巾信号（ｆｋ
   ）を順次受取るため前記レシーバ装置に結合され、前記
   プローブ装置の特性と比例する一連の音響ビーム輪郭値
   （ｄｖ）を記憶し、各記憶されたビーム輪郭値（ｄｖ）
   を振巾信号（ｆｋ）と関連させ、式▲数式、化学式、表
   等があります▼と比例する一連の出力信号ｂｉを与える
   ための、記憶装置を含むプロセサ装置とを設ける事を特
   徴とする実時間型超音波影像装置の解像力を改善する装
   置。 ２ 工作物に対して前記探査信号の軸心を変位するため
   前記プローブ装置に結合される変位装置を有する特許請
   求の範囲１項記載の装置。 ３ 前記プローブ装置が並列状の素子列からなり、前記
   付勢装置が前記各素子に各探査信号を順次送出させる特
   許請求の範囲１項記載の装置。 ４ 前記記憶装置が読出し専用メモリーからなる特許請
   求の範囲１項記載の装置。 ５ 更に、前記一連の出力信号ｂｉを受取りこれに応答
   してビデオ信号を与えるため前記プロセサ装置に結合さ
   れるビデオ増巾装置と、前記ビデオ信号に応答してＢ走
   査表示を行うため前記ビデオ増巾装置に結合されるディ
   スプレイ装置を有する特許請求の範囲１項記載の装置。 ６ 前記レシーバ装置が、前記のディスクリートの各反
   響振巾信号の対数値（ｌｏｇ ｆｋ）と比例する電気信
   号を与えるため対数増巾装置を含み、前記記憶装置がｌ
   ｏｇ ｄｖの値として前記一連の音響ビーム輪郭値を記
   憶する特許請求の範囲１項記載の装置。 ７ 前記プロセサ装置が、 対数値と比例する前記電気信号をディジタル形態に変換
   するため前記対数増巾装置に結合されたアナログ／ディ
   ジタル・コンバータと、クロック・パルスを与えるため
   のクロックと、前記信号ｌｏｇ ｆｋを記憶するための
   前記デイジタル形態の信号を順次受取りシフトするため
   前記コンバータとクロックに結合されるシフト・レジス
   タ装置を有する特許請求の範囲６項記載の装置。 ８ 前記プロセサが、更に、 クロック・パルスを受取り、受取つたクロック・パルス
   数をカウントし、予め定められた数のクロック・パルス
   をカウントした後、各アドレス信号に応答して各数値ｌ
   ｏｇ ｄｖを与えるため前記記憶装置にアドレス信号を
   与えるため前記クロックに結合されるカウント装置と、
   各ｌｏｇ ｆｋ信号と各ｌｏｇ ｄｖ信号の和と比例す
   る和信号を与えるため前記記憶装置とシフト・レジスタ
   装置に結合される加算装置と、前記和信号を受取り、前
   記和信号の各々をｆｋ・ｄｖの形の積信号に変換するた
   め前記加算装置に結合される変換装置と、前記積信号の
   和と比例する前記一連の出力信号を与えるため前記変換
   装置に結合される別の加算装置とを有する特許請求の範
   囲７項記載の装置。 ９ 更に、 前記一連の出力信号をアナログ信号として与えるため前
   記別の加算装置に結合されるアナログ／ディジタル・コ
   ンバータと、前記アナログ信号を受取り、これに応答し
   てビデオ信号を与えるため前記ディジタル／アナログ・
   コンバータに結合されるビデオ増巾装置と、前記ビデオ
   信号を受取り、該ビデオ信号と比例する影像を与えるた
   め前記ビデオ増巾器に結合されるディスプレー装置とを
   有する特許請求の範囲８項記載の装置。 １０ 前記プロセサが、 クロック・パルスを与えるためのクロックと、前記ディ
   スクリートの各反響振巾信号を順次受取りシフトするた
   め前記レシーバ装置およびクロックに結合されるシフト
   ・レジスタ装置と、前記クロック・パルスを受取りカウ
   ントし、予め定められた数のクロック・パルスをカウン
   トした後前記記憶装置にアドレス信号を与えるため前記
   クロックに結合されるカウント装置と、シフトされた各
   信号（ｌｏｇ ｆｋ）と記憶された数値（ｌｏｇ ｄｖ
   ）とを受取り、各積信号ｆｋ・ｄｖを与えるため前記記
   憶装置とシフト・レジスタ装置に結合される対数増巾装
   置と、前記積信号を受取り、前記一連の出力信号を与え
   るため前記対数増巾装置に結合される加算装置とを有す
   る特許請求の範囲６項記載の装置。 １１ 前記加算装置が、 ｖが偶数の整数である前記積信号の和と比例する第１の
   信号を与える装置と、ｖが奇数の整数である前記積信号
   の和と比例する第２の信号を与える装置と、前記第１と
   第２の信号間の差に等しい前記一連の出力信号を与える
   差動増巾装置とを有する特許請求の範囲１０項記載の装
   置。 １２ 更に、 前記一連の出力信号に応答してビデオ信号を与えるため
   前記加算装置に結合されるビデオ増巾装置と、前記ビデ
   オ信号を受取り、該ビデオ信号と比例する影像を与える
   ため前記ビデオ増巾器に結合されるディスプレー装置と
   を有する特許請求の範囲１０項記載の装置。 １３ 前記プロセサが、記憶された各ビーム輪郭数値ｄ
   ｖを複数個の振巾信号ｆｋと関連させる特許請求の範囲
   １項記載の装置。 １４ タイミング・パルスを与えるクロック装置と、前
   記タイミング・パルスに応答してトリガー・パルスを与
   えるため前記クロック装置に結合されるパルス発生装置
   と、超音波エネルギ探査信号を工作物に周期的に送出し
   、これから反響信号を受取つて該反響信号を電気信号に
   変換するため前記トリガー・パルスに応答して付勢され
   るよう前記パルス発生装置に結合される電気音響プロー
   ブ装置と、前記電気信号を受取り、該電気信号に応答し
   てディスクリートの各反響振巾信号（ｆｋ）を与える（
   ｋは整数、各信号ｆｋは工作物の深さ増分と比例する）
   ため前記プローブ装置に結合されるレシーバ装置と、前
   記振巾信号（ｆｋ）を順次受取るための前記レシーバ装
   置に結合され、前記プローブ装置の特性と比例する一連
   の音響ビーム輪郭値（ｄｖ）を記憶し、記憶された各ビ
   ーム輪郭値（ｄｖ）を振巾信号（ｆｋ）に関連させるた
   めの記憶装置を含み、式▲数式、化学式、表等がありま
   す▼に従つて一連の出力信号ｂｉを与えるため連続する
   タイミング・パルス間の時間間隔において作用するよう
   構成される計算装置と、前記一連の出力信号を受取り、
   実時間像として前記出力信号を表示するため前記計算装
   置に結合されるディスプレー装置とを設ける事を特徴と
   する実時間型超音波影像装置。