JP2003215113A - 超音波映像装置 - Google Patents
超音波映像装置Info
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Abstract
調整のしやすい透過法を実現する超音波映像装置を提供
する。 【解決手段】 上側超音波探触子15と下側超音波探触
子16の間に試料37を置き、試料37を2つの超音波
探触子15,16でXY方向に走査することにより試料
内部の欠陥を映像化する透過型の超音波映像装置であ
り、X軸スキャナ18に移動自在に設けられかつ上側超
音波探触子15を備える上部アーム部材17と、X軸ス
キャナ27による移動方向に平行に設けられたリニアガ
イド31と、リニアガイド31に移動自在に取り付けら
れかつ下側超音波探触子16を備えた下部アーム部材2
1と、上側超音波探触子15と下側超音波探触子16が
上下で対向する位置になるように、上部アーム部材17
と下部アーム部材21を連結する連結部材31とから構
成される。
Description
し、特に、高速で高精度な走査が可能な透過型の超音波
映像装置に関するものである。
は、1本の超音波探触子を用いた反射法と、2本の対向
する超音波探触子を用いた透過法がある。反射法の概念
図を図3に示す。発信器100から出たパルス信号S1
0は超音波探触子101で超音波に変換され、水を媒質
として試料103中に超音波(超音波ビームの形状パタ
ーン)102が入射される。試料103から反射された
超音波による反射エコーを再び超音波探触子101で電
気信号S11に変換し受信器104で受信し、試料10
3の表面からの反射エコーによる信号R1あるいは試料
103の中からの反射エコーによる信号R2をスキャナ
の位置情報を基に画像化する。
100から出たパルス信号S10は超音波探触子101
で超音波に変換され、水を媒質として試料103中に超
音波102が入射される。試料103中を透過してきた
超音波102による信号を下側の超音波探触子105で
電気信号S12に変換し、受信器104で受信して、試
料103を透過した超音波による信号T1をスキャナの
位置情報を基に画像化する。
ャナ部の構成例を図5に示す。(A)は正面図、(B)
はY軸ステージより上側部分の側面図である。スキャナ
部(走査機構)106は、台座(測定ステージ)107
の上に載せられる。スキャナ部106は、下より、Y軸
スキャナ108、Z軸スキャナ109、X軸スキャナ1
10で構成されている。Y軸スキャナ108、Z軸スキ
ャナ109、X軸スキャナ110のそれぞれは、図示し
ないコンピュータ(PC等)により制御されるステッピ
ングモータM1,M2等により移動動作を行うようにな
っている。X軸スキャナ110には、上部アーム111
が、前面に設けたX軸方向の2本のレール110aに沿
って移動できるように取り付けられており、その上部ア
ーム111の下端には超音波探触子112が取り付けら
れている。2つの超音波探触子を用いた透過法での測定
の際にはネジ留め部113とネジ留め部114によりア
ーム115を介して下側の超音波探触子116が固定さ
れている。試料117は、台座107上に設置された水
槽118内の水120の中で薄いアクリルプレート11
9で形成された台の上に置かれている。
明する。まず、測定用の試料117を水槽118中のア
クリルプレート119の上に図示しない治具により固定
する。次に、図示しないコンピュータによりステッピン
グモータM1,M2等を駆動するか、あるいは、手動に
より、X軸スキャナ110とY軸スキャナ108とZ軸
スキャナ109を動作させ、それぞれの移動ステージを
移動させ、試料117の上側に上側超音波探触子112
が位置し、試料117の下側に下側超音波探触子116
が位置するようにセットする。水槽118内には予めが
水120が入っており、上側超音波探触子112と下側
超音波探触子116は水中に水没した状態にセットされ
る。
に上側超音波探触子112で反射法により測定し、試料
117中の欠陥に超音波探触子112の焦点を合わせ、
上側の超音波探触子112の高さを決める。その状態で
受信器104への配線を透過法用に下側超音波探触子1
16につなぎ替える。その後、発信器100と受信器1
04を駆動し、発信器100から電気信号を発信させ、
上側超音波探触子112から超音波を水中に導入し、試
料117に超音波を照射し、試料を透過した超音波を下
側超音波探触子116により検出し電気信号に変換し、
受信器104により受信する。この受信した信号を輝度
の強弱あるいは、色の変化等に変換して図示しないディ
スプレイ等に表示する。このディスプレイ上の表示に基
づいて、焦点や測定範囲を定めるために、下側超音波探
触子116の高さを調整する。
は、ネジ留め部114をゆるめてアーム115を手動で
動かすことにより、調整する。この調整により適当な透
過信号が得られるようになったら、その位置でネジ留め
を固定する。この状態でX軸スキャナ110、Y軸スキ
ャナ108をステッピングモータM1等により移動する
ことにより走査し、測定することにより図示しないディ
スプレイ上に輝度変化あるいは色変化として表示する。
また、受信器104からの信号をコンピュータに取り込
んでデータを記憶すると同時にディスプレイ上に表示す
るようにしてもよい。
法による測定の際には、アーム115を取り外し、下側
超音波探触子116を取り外し、また、上側超音波探触
子112からの電気信号を受信器104により受信する
ようにして測定を行うことができる。
図6に示す。図6において、図5と同様に、(A)は正
面図、(B)はY軸ステージより上側部分の側面図であ
る。スキャナ部以外は図5で示した装置と同様であるの
で、スキャナ部以外の説明は省略する。図6において、
図5で説明した要素と同一の要素には同一の符号を付し
ている。スキャナ部121は、下側より、Y軸スキャナ
122、X軸スキャナ123、Z軸スキャナ124で構
成されている。2つの超音波探触子を用いた透過法での
測定の際にはZ軸スキャナ124のガイド下部にアーム
125を介して取り付けられた下側超音波探触子126
を使用する。このとき、下側超音波探触子126は、上
下方向には固定されているため、上側超音波探触子12
7を上下動させても下側の超音波探触子126は上下動
しない。
1の透過型超音波映像装置によれば、下側超音波探触子
116の高さの調整において、ネジ留め部114をゆる
めてアーム115を移動することによって下側超音波探
触子116を調整する必要がある。調整の結果、上側超
音波探触子112と下側超音波探触子116の距離が離
れた状態になる場合がある。その状態では、Z軸スキャ
ナ109を上下に移動したときに下側の超音波探触子1
16が試料117や水槽118に接触してしまうことが
あり、試料117の破損やアクリルプレート119の破
損、下側超音波探触子116の破損を招くという問題が
起きる。
像装置によれば、上記の問題を解決できる。すなわち、
下側超音波探触子126は固定されているので、上側超
音波探触子127を上下動させても下側超音波探触子1
26は上下せず、下側超音波探触子126が試料117
や水槽118に接触するのを防止できる。しかしなが
ら、XY方向に走査を行った場合、X軸スキャナ123
に重量の大きなZ軸スキャナ124が取り付けられてい
るため、Z軸スキャナ124が負荷となり、スキャナ部
121やアーム部125にねじれが生じてしまうことが
あり、高速、高精度な走査が難しくなるという問題が生
じる。この問題を解決するためには、二組のX軸スキャ
ナとY軸スキャナを設け、各組のX軸スキャナとY軸ス
キャナによって上側超音波探触子と下側超音波探触子を
別々に支える方法も考えられるが、構造が複雑になると
いう問題が生じる。
め、簡単な構造で、高速で高精度な走査と、高さ調整の
しやすい透過法を実現する超音波映像装置を提供するこ
とにある。
超音波映像装置は、上記の目的を達成するために、次の
ように構成される。
は、上側超音波探触子と下側超音波探触子の間に試料を
置き、試料を2つの超音波探触子でXY方向に走査する
ことにより試料内部の欠陥を映像化する透過型の超音波
映像装置であり、X軸スキャナにX軸方向にて移動自在
に取り付けられかつ上側超音波探触子を備える上部アー
ム部材と、X軸スキャナによる移動方向に平行に設けら
れたリニアガイドと、リニアガイドに移動自在に取り付
けられかつ下側超音波探触子を備えた下部アーム部材
と、上側超音波探触子と下側超音波探触子が上下で対向
した位置になるように、上部アーム部材と下部アーム部
材を連結する連結部材と、から成ることで特徴づけられ
る。
イドにX軸方向と平行な方向に移動自在に取り付けられ
た下部アーム部材と、X軸スキャナにX軸方向に移動自
在に取り付けられた上部アーム部材を連結ピン等の連結
部材で関係づけるようにしたため、下部アーム部材の先
端に設けた下側超音波探触子と、上部アーム部材に設け
た上側超音波探触子とが、対向する位置を保ちながら、
X軸スキャナによってX軸方向に移動させられる。これ
により透過法により試料を測定することができる。また
X軸スキャナは、Z軸方向に移動できるように、Z軸ス
キャナに取り付けられているので、上側超音波探触子の
みの高さ位置を変えることができ、Z軸スキャナによる
移動動作で上側超音波探触子と下側超音波探触子の間の
間隔を自由に変えることができる。またZ軸スキャナを
動作させても下側超音波探触子のZ軸方向の位置は変化
しないので、Z軸スキャナを上下に移動したときに下側
の超音波探触子が試料や水槽に接触してしまうことがな
く、簡単な構造で、高速で高精度な走査と、高さ調整が
しやすくなる。
は、上記の構成において、好ましくは連結部材は取り外
し自在であり、反射法による測定が可能であることで特
徴づけられる。
が取り外し自在であるため、透過法での測定で用いる装
置を簡単な変更を行うことで、反射法での測定に用いる
ことができる。
添付図面に基づいて説明する。
像装置の代表的な実施形態を説明する。図1は本実施形
態の超音波映像装置の正面図であり、図2はY軸ステー
ジより上側部分の側面図である。超音波映像装置は、図
に示すごとく、走査動作を可能するスキャナ部11と台
座12と水槽13と試料台14と上側超音波探触子15
と下側超音波探触子16とモータM1,M2等とを備え
ている。超音波映像装置は、さらに、図3および図4で
示した前述の発信器100と受信器104と図示しない
コンピュータ等によって構成された制御装置と映像表示
部を備えている。
つの対向する上側超音波探触子15と下側超音波探触子
16を、当該位置関係を保ったままで、X軸とY軸の各
方向に自在に移動させるものである。またスキャナ部1
1によるZ軸方向の移動に関しては、上側超音波探触子
16のみを移動させる。スキャナ部11は、上部アーム
部材17とX軸スキャナ18とZ軸スキャナ19とY軸
スキャナ20と下部アーム部材21を備えている。上部
アーム部材17は、下方先端部22に上側超音波探触子
15を固定し、上部に上部アーム支持部材23を有し、
上部アーム支持部材23より下方の部分24にピン固定
部25を有している。上記Y軸スキャナ20は、台座1
2の上に設けられ、Y軸方向への走査移動を可能にする
駆動機構である。Z軸スキャナ19はY軸スキャナ20
の移動部上に設けられ、Z軸方向の移動動作を可能する
駆動機構である。Xスキャナ18はZ軸スキャナ19の
移動部に取り付けられ、X軸方向の走査移動を可能にす
る駆動機構である。
17がX軸方向に直線的に自在に移動するように上部ア
ーム支持部材23が連結される第1のガイド部(例えば
2本のレール)26を有するX軸スキャナ前面部27
と、X軸スキャナ前面部27とは反対側にX軸スキャナ
支持部材28を有している。
8がZ軸方向に直線的に自在に移動するようにX軸スキ
ャナ支持部材28が関係づけられる第2のガイド部(例
えば2本のレール部材)29を有するZ軸ステージ30
を備えている。
前面部27に設けた第1のガイド部26と平行になるよ
うに設けられたリニアガイドである第3のガイド部31
を備え、Y軸方向に直線的に自在に移動するようにY軸
ステージ32を備えている。Y軸ステージ32上にZ軸
スキャナ19が固定されている。またY軸ステージ32
は、台座12に設けられたガイド部(例えば2本のレー
ル部材)33の上を移動する。
に下部超音波探触子16が固定され、上部に下部アーム
支持部材34とピン係合部35を有している。下部アー
ム支持部材34は、第3のガイド部31と、例えばスラ
イド関係のごとく、X軸方向に直線的に自在に移動する
ように関係づけられている。上記ピン係合部35は、下
部アーム支持部材34および下部アーム部材21におい
て例えば上下方向に貫通された孔部として形成されてい
る。
は、下方向に向かって延設されたピン36が固定されて
いる。このピン36は、ピン係合部35の孔部に挿入さ
れた状態に保持されている。上部アーム部材17と下部
アーム部材21は、上側超音波探触子15と下側超音波
探触子16が上下位置にて対向した位置になるように、
ピン36によって関係づけられている。ピン36は、X
軸方向の移動に関してピン固定部25とピン係合部35
を連結する連結部材となる。またこの連結部材であるピ
ン36はピン係合部35から自由に取り外すことができ
る。
の支持台となるものであり、また、水槽13を内側空間
に設置するようになっている。モータM1,M2は、ス
テッピングモータ等であり、コンピュータ等で駆動制御
され、ボールねじ送り機構等に連結され、Y軸スキャナ
20、Z軸スキャナ19での移動部分を移動させる。ま
た、X軸スキャナ18の移動部分は、図示しないリニア
モータM3によって移動する。
になっており、超音波を伝播するための媒質である水を
入れるためのものである。試料台14は、アクリルプレ
ート等からなり、超音波を容易に透過させる材質からで
きている。また試料台14には、通常、試料を固定する
ための治具が取り付けられている。
デューサ等からなり電気信号により超音波を発するもの
である。反射法においては、超音波を発すると共に、反
射してくる超音波を電気信号に変換する働きもする。下
側超音波探触子16は、上側超音波探触子15と同様圧
電膜トランスデューサ等からなり、透過してきた超音波
を受信し、電気信号として出力するものである。
御装置と映像表示部は、従来の装置と同様の装置を用い
る。
用いた透過法での測定方法について説明する。まず、測
定用の試料37を水槽13内の水中のアクリルプレート
14の上に図示しない治具により固定する。次に、コン
ピュータによりステッピングモータM1,M2およびリ
ニアモータM3を駆動するか、あるいは、手動により、
X軸スキャナ18とY軸スキャナ20とZ軸スキャナ1
9を動作させてその移動部を移動し、試料37の上側に
上側超音波探触子15を位置させ、試料37の下側に下
側超音波探触子16が位置するようにセットする。
射法で測定し、試料37中の欠陥に超音波探触子15の
焦点を合わせ、上側の超音波探触子15の高さを決め
る。その状態で受信器104への配線を下側超音波探触
子16に接続し、透過法につなぎ替える。その後、発信
器100と受信器104を作動させ、発信器100から
電気信号を発信させ、超音波探触子15から超音波を水
中に導入し、試料37に超音波を照射し、試料37を透
過した超音波を下側超音波探触子16により検出し電気
信号に変換し、受信器104により受信する。この受信
した信号を輝度の強弱あるいは、色の変化等に変換して
ディスプレイ等に表示する。このディスプレイ上の表示
に基づいて、焦点や測定範囲を定めるために、上側超音
波探触子の位置を微調整する。下側の超音波探触子16
は、受信用に非集束型の探触子を使用し、試料37との
距離も一定の距離とした状態にする。この状態で透過法
の測定を行うことができる。
るようになったら、X軸スキャナ、Y軸スキャナをステ
ッピングモータにより移動することにより走査し、測定
することによりディスプレイ上に輝度変化あるいは色変
化として表示する。また、受信器からの信号をコンピュ
ータに取り込んでデータを記憶すると同時にディスプレ
イ上に表示するようにしてもよい。
法による測定の際には、ピン36とピン係合部35との
係合関係を解除し、上部アーム部材17と下部アーム部
材21の連結関係を解消し、また上側超音波探触子15
からの電気信号を受信器104により受信するようにし
て測定を行うことができる。
は、調整の結果、上側超音波探触子15と下側超音波探
触子16の距離が離れた状態になる場合があるが、リニ
アガイドである第3のガイド部31のY軸ステージ32
の前面から下方へ延びた下部アーム部材21の下方先端
部21aにつけられた下側超音波探触子16が上側超音
波探触子15と対向する位置を保ちながら、Z軸スキャ
ナ19によりそれらの間の間隔を自由に変えることがで
きる。それ故、Z軸スキャナ19を上下に移動させたと
しても、移動するのは上側超音波探触子15だけであ
り、下側超音波探触子16の高さ位置は一定に保持さ
れ、試料37や水槽13に接触してしまうことがない。
また上部アーム部材17に関連する部分は軽量にするこ
とができるため、簡単な構造で、高速で高精度な走査
と、高さ調整がしやすくなる。
キャナ18の移動方向(X軸方向)と平行して新たなリ
ニアガイド(第3のガイド部)31が設けられており、
下部アーム部材21を介して下側超音波探触子16を固
定している。Y軸ステージ32に設けられたリニアガイ
ド31に取り付けられた下部アーム部材21は、上部ア
ーム部材17とピン36によりX軸方向の移動に関して
は連結関係にあるため、同調して動くことができる。ま
たZ軸スキャナ19を動作してZ軸方向の移動を行って
も、下側超音波探触子16は常に同じ高さを保持するこ
とができるため試料37や水槽13と接触することはな
い。
ド31は、Y軸ステージ20の前面に設けたが、前面に
限らず、下面やその他の箇所に設けてもよい。また、調
整における透過法と反射法の配線のつなぎ替えは自動で
行うようにすることもできる。さらに、反射法だけで使
用する場合は、連結関係を解除しアーム部材や超音波探
触子を取り外すこともできる。また、本発明は構造が簡
単なため、スキャナ部の3軸構成が同じ反射法の超音波
映像装置であれば、後づけでリニアガイド、連結部であ
るピン(またはシャフト)とアーム部材と、下側超音波
探触子をつけることで実施が可能となる。
れば、次の効果を奏する。
ャナに移動自在に取り付けられかつ上側超音波探触子を
備える上部アーム部材と、X軸スキャナの移動方向に平
行になるように設けられたリニアガイドと、リニアガイ
ドに移動自在に取り付けられかつ下側超音波探触子を備
えた下部アーム部材と、上側超音波探触子と下側超音波
探触子が上下で対向する位置になるように上部アーム部
材と下部アーム部材を連結する連結部材とを設けたた
め、測定する際にZ軸スキャナで上下移動を行っても下
側超音波探触子が試料や水槽に接触してしまうことがな
く、簡単な構造で、高速で高精度な走査を行うことがで
き、さらに上側超音波探触子の高さ調整がしやすい。さ
らに反射法から透過法の切り換えが簡単なため、透過法
の調整が容易となる。
図である。
ステージより上側部分の側面図である。
ャナ部を示す図であり、(A)は正面図、(B)はY軸
ステージより上側部分の側面図である。
スキャナ部を示す図であり、(A)は正面図、(B)は
Y軸ステージより上側部分の側面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 上側超音波探触子と下側超音波探触子の
間に試料を置き、前記試料を前記2つの超音波探触子で
XY方向に走査することにより試料内部の欠陥を映像化
する透過型の超音波映像装置において、 X軸スキャナに移動自在に取り付けられ、前記上側超音
波探触子を備えた上部アーム部材と、 前記X軸スキャナによる移動方向に平行に設けられたリ
ニアガイドと、 前記リニアガイドに移動自在に取り付けられ、前記下側
超音波探触子を備えた下部アーム部材と、 前記上側超音波探触子と前記下側超音波探触子が上下で
対向した位置になるように、前記上部アーム部材と前記
下部アーム部材を連結する連結部材と、 から成ることを特徴とする超音波映像装置。 - 【請求項2】 前記連結部材は取り外し自在であり、反
射法による測定が可能であることを特徴とする請求項1
記載の超音波映像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002018832A JP3822500B2 (ja) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | 超音波映像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002018832A JP3822500B2 (ja) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | 超音波映像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003215113A true JP2003215113A (ja) | 2003-07-30 |
JP3822500B2 JP3822500B2 (ja) | 2006-09-20 |
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ID=27654018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002018832A Expired - Lifetime JP3822500B2 (ja) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | 超音波映像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3822500B2 (ja) |
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2002
- 2002-01-28 JP JP2002018832A patent/JP3822500B2/ja not_active Expired - Lifetime
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