测定频率可变超声波影像装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种测定频率可变超声波影像装置。在通过超声波使被检体的内部构造可视化的情况下，能够选择最佳的频率。超声波影像装置具备：具备向被检体发送超声波，接收回波作为接收信号的压电元件的超声波探头；在预定的扫描位置对超声波探头进行扫描的X轴扫描仪和Y轴扫描仪；将接收信号的频率控制为与扫描位置对应的预定频率的频率控制部；对接收信号进行信号处理的信号处理部以及根据信号处理部的输出信号生成预定频率的超声波图像的图像生成部。频率控制部通过突发波发送器产生预定频率的突发信号，输出到超声波探头的压电元件，由此产生预定频率的超声波。
【专利说明】测定频率可变超声波影像装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及通过超声波测定使被检体的内部可视化的超声波影像装置。
【背景技术】
[0002]以往，在通过超声波来调查有无半导体、集成电路等的缺陷(剥离、空隙)中使用机械地二维扫描单一焦点型的超声波传感器的方法。该检查方法通过单一焦点型的超声波传感器进行以作为检查对象物的所述构造物内的检查对象部位为焦点的超声波的收发，对从检查对象部位反射的回波(超声波)进行门(gate)处理，求出该回波的强度信息、时间信息。将求出的所述回波的信息映射到二维空间，由此能够生成检查图像信息，根据该检查图像信息能够调查有无缺陷。
[0003]在专利文献I中，关于目的记载了“容易且准确地检测被检物体内的缺陷”，关于结构，记载了“在向被检物体M发送突发波，接收回波的变换器I上连接用于产生突发波，放大回波的收发器2，在其后方连接有用于从回波中取出任意期间的回波的门电路3。另外，在门电路3上连接正的比较器4、负的比较器5、正的峰值保持器6、负的峰值保持器7，将它们的输出输入到控制装置9。在正的比较器4和负的比较器5中向延迟电路8输入开始超过预先设定的基准值的回波中最早的时刻，在大致一个周期的时间后关闭门电路3”。
[0004]另外，近年来，也使用应用了阵列型的超声波传感器的超声波检查方法。阵列型的超声波传感器是将多个压电振动元件排列成一列的传感器。延长元件驱动的时间，向与预定的扫描位置对应的压电振动元件发送以及从其接收超声波，由此可以使向检查对象部位发送的超声波会聚而连成焦点，通过在各压电振动元件的排列的法线方向配置透镜或在曲面上进行压电振动兀件的排列，可以与单一焦点型超声波传感器一样地使超声波会聚在一点地进行收发。
[0005]在专利文献2的课题中记载了 “提供一种通过一次检查即可高精度地检查在被检体中的不同深度位置发生的缺陷的超声波检查方法”，在解决手段中记载了 “在声透镜2上与被检体10相对地配置设置有由多个振动元件3a组成的阵列振动器3的超声波探针I。在不同的深度位置设定声透镜的焦点Fa和通过将阵列振动器进行电子会聚而成的焦点Fb，以便分别与被检体中的各检查面一致，针对各检查面同时执行缺陷检查。在判定出存在缺陷的情况下，使得上述两个焦点一致，并且与被判定出存在缺陷的检查面一致地再次进行缺陷检查”。
[0006]在阵列型超声波传感器中，可以对多个压电振动元件进行电子扫描，因此可以比通过单一焦点型超声波传感器的机械扫更迅速地进行超声波检查。
[0007]在专利文献3的课题中记载了“提供一种可以简化振荡器结构，使发送波从脉冲信号平滑地变化为突发波信号，在测定时可以根据需要，在不产生干扰的范围内利用突发波信号的超声波影像装置及其测定方法。”，在解决手段中记载了“通过发送波信号驱动超声波探头14，产生超声波16并对被检体18照射该超声波，通过超声波探头检测从被检体返回的反射波，将其变换为接收波信号，根据接收波信号进行图像显示处理，在显示装置上显示被检体的预定的检查部位的图像的超声波影像装置。作为输出发送波信号的手段，仅具备输出突发波信号的突发波振荡器12，该突发波振荡器输出的突发波信号的最少波数为I以下。通过控制器15控制从突发波振荡器输出的信号的波数”。
[0008]在专利文献3的段落0017中，作为发明的目的记载了 “提供一种可以简化产生发送波的振荡器的电路部分的结构，使发送波从脉冲信号平滑地变化为突发波信号，在测定时根据需要在不发生干扰的范围内可以利用突发波信号，可以缩小频带，降低衰减的影响，进行高分辨率的测定以及影像生成的超声波影像装置。”。但是，在专利文献3中，关于与测定对象相符的最佳的频率的选择，没有任何记载。
[0009]关于针对被检体内部的可视化最佳的超声波的频率，根据构成被检体的材质而不同。因此，在使用单一焦点型的超声波传感器和阵列型的超声波传感器的任意一种的情况下，必须设定与材质对应的最佳的超声波的频率。
[0010]但是，以往，根据超声波传感器(超声波探头)固定可测定的超声波的频率。因此，为了变更超声波的频率，必须更换一直使用的超声波传感器(超声波探头)。并且，在以往的超声波传感器(超声波探头)中，也无法连续的变更超声波的频率来进行测定，来比较这些超声波图像的质量。
[0011]专利文献1:日本特开平5-232092号公报
[0012]专利文献2:日本特开平11-304769号公报
[0013]专利文献3:日本特开2003-107059号公报
【发明内容】
[0014]本发明涉及在通过超声波使被检体的内部构造可视化的情况下，能够选择最佳的频率的超声波影像装置。
[0015]为了解决上述课题，在本发明的权利要求1中记载的发明中，提供一种测定频率可变超声波影像装置，其具备:超声波探头，其具备向被检体发送超声波，接收从所述被检体反射、散射、折射的超声波，输出接收信号的压电元件；扫描仪，其在预定的扫描位置对所述超声波探头进行扫描；频率控制部，其将所述接收信号的频率控制为与所述扫描位置对应的预定频率；信号处理部，其对所述接收信号进行信号处理；以及图像生成部，其根据所述信号处理部的输出信号生成所述预定频率的超声波图像。
[0016]关于其他的单元，在用于实施发明的实施方式中进行说明。
[0017]根据本发明，可以提供一种在通过超声波使被检体的内部构造可视化的情况下，可以选择最佳的频率的超声波影像装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是表示第一实施方式的超声波影像装置的概要结构图。
[0019]图2是表示第一实施方式的超声波影像装置的扫描方法的图。
[0020]图3是表示第一实施方式的发送频率的变更方法的图。
[0021]图4是表示第一实施方式的超声波影像装置的动作例的图。
[0022]图5是表示第一实施方式的频率可变图像的生成处理的图。
[0023]图6是表示第一实施方式的频率可变图像的例子的图。[0024]图7是表示第二实施方式的超声波影像装置的概要结构图。
[0025]图8是表示第二实施方式的频率可变图像的生成处理的图。
[0026]图9是表示第三实施方式的超声波影像装置的概要结构图。
[0027]图10是表不第二实施方式的最佳频率调整处理的图。
[0028]图11是表不第二实施方式的图像化处理的图。
[0029]符号说明
[0030]10U0AU0B超声波影像装置(测定频率可变超声波影像装置)；2超声波探头；21编码器；30压电元件；50、50A、50B影像显示装置；51扫描控制部；52、52A频率控制部；53定时控制部；54图像生成部；55最佳频率调整处理部(频率最佳化部);56对比度计算部(频率最佳化部)；60、60A收发装置；61突发波发送器；62脉冲波发送器；63开关；64放大器；65A/D转换器；66信号处理部；67带通滤波器(频率控制部)70机械控制装置(扫描仪);71X轴扫描仪(扫描仪)；72Y轴扫描仪(扫描仪)；100水槽；110水；120被检体；120s表面；120f测定边界面；130频率可变图像【具体实施方式】
[0031]以后，参照各图详细说明用于实施本发明的实施方式。
[0032](第一实施方式的结构)
[0033]图1是表示第一实施方式的超声波影像装置的概要结构图。
[0034]第一实施方式的超声波影像装置10 (测定频率可变超声波影像装置)通过控制要发送的超声波的频率，控制作为回波的接收波的频率。在第一实施方式中，在收发装置60中具备突发波(burst wave)发送器61和开关63，将该突发信号输出到压电元件30，由此可以改变压电元件30发送的超声波的频率fx。
[0035]超声波影像装置10具备:进行超声波的收发的超声波探头20 ;对该超声波影像装置10进行集中控制并显示超声波影像的影像显示装置50 ;在与超声波探头20之间输入输出电信号的收发装置60 ;对超声波探头20进行机械式扫描的X轴扫描仪72和Y轴扫描仪72 ;控制X轴扫描仪72和Y轴扫描仪72的机械控制装置70。将超声波探头20配置成由X轴扫描仪72和Y轴扫描仪72支承，浸在充满水槽100的水110中，使压电元件30与被检体120对置。
[0036]超声波探头20具备检测该超声波探头20的扫描位置的编码器21，将电信号和超声波信号互相转换的压电兀件30。压电兀件30是单一焦点型的超声波传感器。
[0037]影像显示装置50具备:控制超声波探头20的扫描位置的扫描控制部51 ;控制超声波频率的频率控制部52 ;控制超声波的收发定时的定时控制部53 ;生成超声波图像的图像生成部54。
[0038]收发装置60具备:生成突发波的电信号的突发波发送器61 ;生成脉冲波的电信号的脉冲波发送器62 ;开关63 ;对超声波探头20接收到的接收信号进行放大的放大器64 ;将该接收信号从模拟信号转换为数字信号的A/D转换器65 ;对该接收信号进行信号处理的信号处理部66。
[0039]扫描控制部5以可进行输入输出的方式与机械控制装置70 (扫描仪)连接。扫描控制部51通过机械控制装置70、X轴扫描仪72和Y轴扫描仪72 (扫描仪)控制超声波探头20的扫描位置，并从机械控制装置70接收超声波探头20的当前的扫描位置信息。
[0040]机械控制装置70的输出侧与X轴扫描仪72和Y轴扫描仪72连接。在机械控制装置70上连接超声波探头20的编码器21的输出侧。机械控制装置70通过编码器21的输出信号，检测超声波探头20的扫描位置，通过X轴扫描仪72和Y轴扫描仪72进行控制，以便成为指示超声波探头20的扫描位置。机械控制装置70从扫描控制装置51接收超声波探头20的控制指示，并且应答超声波探头20的扫描位置信息。
[0041]定时控制部53根据从扫描控制部51取得的超声波探头20的扫描位置信息，向收发装置60输出超声波的收发定时信号(信息)，向频率控制部52输出超声波的频率信息。
[0042]频率控制部52根据定时控制部53输出的超声波的频率信息，指示向突发波发送器61输出预定脉冲数的预定频率的突发波。
[0043]突发波发送器61根据频率控制部52输出的信号，向压电元件30输出预定脉冲数的预定频率的突发波。
[0044]脉冲波发送器62根据定时控制部53输出的定时信号，向压电元件30输出脉冲波。
[0045]开关63根据定时控制部53的输出信号，针对向压电元件30输出突发波和脉冲波中的哪一个进行切换。
[0046]压电元件30，在压电膜的两面分别安装电极，由ZnO、陶瓷、含氟聚合物等构成。压电元件30通过在两电极间施加电压，从该压电膜发送超声波。进而，压电元件30将该压电膜接收到的回波(接收波)转换为在所述两电极间发生的电压即接收信号。放大器64对该接收信号进行放大后作为输出信号Vout来输出。A/D转换器64将该放大后的该接收信号从模拟信号转换为数字信号。
[0047]信号处理部66对接收信号进行信号处理。信号处理部66通过定时控制部53输出的门脉冲Vgate，仅切出接收信号的预定期间。信号处理部66向图像生成部54输出预定期间的接收信号的振幅信息，或者预定期间的接收信号的时间信息。
[0048]图像生成部54根据信号处理部66的输出信号生成预定频率的超声波图像。
[0049](超声波影像装置的动作)
[0050]参照图1说明超声波影像装置10的一系列动作。
[0051]扫描控制部51在+X方向扫描超声波探头20取得一行的像素。扫描控制部51如果检测到超声波探头20位于X方向的端部，则使超声波探头20在+Y方向移动预定间距，然后在-X方向扫描，取得一行的图像。扫描控制部51重复该过程，进行预定范围的扫描。
[0052]影像显示装置50的定时控制部53从扫描控制部51取得超声波探头20在X方向和Y方向的扫描位置信息，根据Y方向的扫描位置信息，向频率控制部52指示频率，根据X方向的扫描位置信息向收发装置60指示超声波的发送，并且输出用于对接收信号进行信号处理的门脉冲Vgate。
[0053]收发装置60通过开关63对突发波发送器61输出的突发信号和脉冲波发送器62输出的脉冲信号进行切换，向超声波探头20输出信号。进而，收发装置60通过放大器64对超声波探头20接收到的回波(接收波)的接收信号进行放大，然后，通过A/D转换器65转换为数字信号。信号处理部66根据从定时控制部53输入的门脉冲Vgate，对接收信号(数字信号)进行信号处理，并输出到影像显示装置50。
[0054]影像显示装置50将扫描控制部51取得的扫描位置的信息设为像素位置，将收发装置60进行信号处理后的接收信号的信息设为像素的亮度信息，将被检体120的内部构造图像化来进行显示。表示被检体120的内部的超声波图像可以是基于接收信号的振幅信息的图像，也可以是基于接收信号在预定振幅以上的时间的信息的图像。
[0055]图2是表示第一实施方式的超声波影像装置的扫描方法的图。
[0056]在此，作为超声波影像装置10的一部分仅表示了 X轴扫描仪71、Y轴扫描仪72以及超声波探头20。
[0057]X轴扫描仪71使Y轴扫描仪72在±Χ方向移动，Y轴扫描仪72使超声波探头20在土Y方向移动。
[0058]超声波探头20是圆筒形，在前端部具有压电元件30 (图1)，还具备编码器21 (图1)。超声波探头20被浸在充满水槽100的水110中，与被检体120在其上部Z方向上隔开预定距离相对地配置。
[0059](第一实施方式的动作)
[0060]图3 (a)、(b)是表示第一实施方式的发送频率的变更方法的图。
[0061]图3 (a)是频率fl[Hz]的突发信号的一例。
[0062]收发装置60输出频率f I [Hz]，脉冲数为3的突发信号(电信号)。压电元件30通过该电信号输出频率fl [Hz]脉冲数为3的超声波信号。由此，收发装置60控制超声波的频率，因此可以控制将超声波转换为电信号后的接收信号的频率。
[0063]图3 (b)是频率f2[Hz]的突发信号的例子。
[0064]收发装置60输出频率f2[Hz]脉冲数为6的突发信号(电信号)。压电元件30通过该电信号输出频率f2[Hz]脉冲数为6的超声波信号。由此，收发装置60控制超声波的频率，因此可以控制将超声波转换为电信号后的接收信号的频率。
[0065]图4 (a)?(C)是表示第一实施方式的超声波影像装置的动作例的图。
[0066]图4 (a)是表示超声波影像装置10的超声波探头20和被检体120的图。
[0067]被检体120具备表面120s和测定边界面120f。在从超声波探头20发送超声波时，通过表面120s和测定边界面120f进行反射来生成回波，再次通过超声波探头20的压电元件30来接收。
[0068]图4 (b)是表示压电元件30的输出电压的超声波和回波的关系的图。图的横轴表示通用的时刻。图的纵轴表示通过放大器64对压电元件30的传感器信号进行放大后的输出信号Vout的电压。
[0069]时刻O的三个脉冲是用于向超声波探头20发送超声波的突发波。
[0070]时刻ts的三个脉冲是与超声波探头20接收到的回波对应的接收信号。该回波是通过所述表面120s反射的波。
[0071]时刻tf的三个脉冲是与超声波探头20接收到的回波对应的接收信号。该回波是通过所述测定边界面120f反射的波。
[0072]图4 (C)是表示用于提取回波的门脉冲Vgate的图。图的横轴表示通用的时刻。图的纵轴表示门脉冲Vgate的电压。
[0073]门脉冲Vgate在时刻tl?t2导通，在时刻tl以前和时刻t2关断。取出图4(b)表示的压电源30的输出信号Vout中的门脉冲Vgate为导通时的信号，取出该信号的振幅，由此，可以使测定边界面120f的状态可视化。
[0074](基于超声波图像的检查方法)[0075]适当地参照图1，说明第二实施方式的影像显示装置的动作。
[0076]在进行被检体120的超声波检查时，操作员将被检体120设置在水槽100的底部。
[0077]操作员，为了明确成为被检体120的目的的测定边界面120f，取得基于脉冲信号的超声波图像。
[0078]操作员参照基于脉冲信号的被检体120的超声波图像，确认测定边界面120f的回波间隔，设定突发信号的波数η、频率fx、以及使门脉冲Vgate导通的定时。如果突发信号的波数η过多，则Z方向的分辨率可能降低，如果波数η过小，则超声波的频率成分可能包含希望的频率成分以外的成分。突发信号的频率fx越高，使超声波的焦点越小，可以提高图像的分辨率，但是，有可能因为水110和被检体120内部的衰减，导致图像的信噪比恶化。
[0079]操作员还可以将输出给超声波探头20的信号从脉冲信号切换为突发信号，进行图5所示的频率可变图像130的生成处理，根据该频率可变图像130决定最佳频率fo。
[0080]操作员取得基于所决定的最佳频率fo的突发信号的超声波图像，作为被检体120的测定边界面120f的最佳超声波图像，评价该被检体120的内部的缺陷等。
[0081]图5是表示第一实施方式的频率可变图像的生成处理的图。
[0082]当开始频率可变图像130的生成处理时，在步骤SlO?S22中，影像显示装置50针对全部频率fl?f6重复进行处理。
[0083]在步骤Sll中，影像显示装置50的扫描控制部51针对预定的Y方向的扫描范围(行)进行重复。该预定的Y方向的扫描范围是针对各频率的Y方向的行数。
[0084]在步骤S12中，影像显示装置50的扫描控制部51判断是否是Y方向的奇数行。如果该判断条件成立(是)，则扫描控制部51进行步骤S13的处理，如果判断条件不成立(否)，则进行步骤S14的处理。
[0085]在步骤S13中，影像显示装置50的扫描控制部51在+X方向扫描超声波探头20，进行步骤S15的处理。
[0086]在步骤S14中，影像显示装置50的扫描控制部51在-X方向扫描超声波探头20。
[0087]在步骤S15中，影像显示装置50的扫描控制部51判断X方向位置。如果在X方向位置达到预定位置之前，则扫描控制部51重复步骤S15的判断，如果X方向位置为预定的像素位置，则进行步骤S16的处理，如果X方向位置是X方向的末端，则进行步骤S19的处理。
[0088]在步骤S16，影像显示装置50的定时控制部53进行控制，以便收发该频率的超声波。即，定时控制部53进行控制，以便经由频率控制部52和突发波发送器61，输出该频率的突发信号，将开关63切换到突发波发送器61的输出侧，将该突发信号输出到压电元件30。由此，压电元件30发送该频率的超声波，接收该频率的回波(反射波)，转换为接收信号。接收信号通过放大器64被放大，通过A/D转换器65转换为数字信号，被输入到信号处理部
66ο
[0089]在步骤S17，收发装置60的信号处理部66对接收信号进行信号处理。信号处理部66根据门脉冲Vgate取出接收信号，将该接收信号的振幅信息，或者该接收信号开始预定值的振动时的时间信息输出到图像生成部54。
[0090]在步骤S18中，影像显示装置50的图像生成部54计算该位置的像素，返回到步骤S12的处理。[0091]在步骤S19中，影像显示装置50的扫描控制部51使超声波探头20在+Y方向移动预定间距。
[0092]在步骤S20中，影像显示装置50的扫描控制部51判断是否针对预定Y方向的扫描范围(行)进行了重复。如果该判断条件不成立，则扫描控制部51返回步骤Sll的处理。
[0093]在步骤S21中，影像显示装置50判断是否针对全部的频率Π?f6进行了重复，如果该判断条件不成立，则影像显示装置50返回到步骤SlO的处理。
[0094]在步骤S22中，影像显示装置50以可对比的方式，在频率可变图像130上显示超声波的各频率和在各频率扫描而得的图像行。
[0095]图6是表示第一实施方式的频率可变图像的例子的图。图的右方向表示+X方向。图的下方向表不+Y方向。
[0096]超声波影像装置10将输出到压电元件30的信号设定为频率fl的突发波。进而，超声波影像装置10使超声波探头20移动到右上部，然后在+X方向即图的右方向扫描。超声波影像装置10，如果检测出超声波探头20的位置是+X方向的末端，则使超声波探头20在Y方向移动预定间距，然后在-X方向即图的左方向扫描。超声波影像装置10将该过程重复预定次数，取得预定Y行的像素，由此，取得频率fl的图像部分。
[0097]超声波影像装置10将输出到压电元件30的信号设定为频率f2的突发波，取得预定的Y行的像素，由此取得频率f2的图像部分。以下，超声波影像装置10对频率f3?f6重复进行该处理。
[0098]频率可变图像130从上向下依次具备:在频率fl进行检测的区域、在频率f2进行检测的区域、在频率f3进行检测的区域、在频率f4进行检测的区域、在频率f5进行检测的区域、在频率f6进行检测的区域。在各频率进行检测的区域的右侧用记号表示进行检查的频率。
[0099]根据图6，可知在这些区域中，在通过频率f3进行检查的区域得到了最好的图像。在图6的情况下，设定频率f3，再次对该被检体120进行图像化，由此可以在短时间内生成最好的图像。
[0100](第一实施方式的效果)
[0101]在以上说明的第一实施方式中，具有下面的(A)?(C)的效果。
[0102](A)超声波影像装置10通过使用了单一的超声波探头20的一次测定，可以取得改变了超声波的频率的图像。
[0103](B)超声波影像装置10可以阶段性地改变频率，可视化为一个图像。由此，操作员可以视觉判断用于检查的最佳的频率fo。
[0104](C)操作员可以容易地判断最优的频率fo。因此，超声波影像装置10可以在短时间内生成使用了该最佳的频率fo的分辨率高的图像。
[0105](第二实施方式的结构)
[0106]图7是表示第二实施方式的超声波图像显示装置的概要的结构图。
[0107]第二实施方式的超声波影像装置IOA对接收信号进行带通滤波器67的处理，取出预定频率成分。
[0108]第二实施方式的超声波影像装置IOA具有与第一实施方式的超声波影像装置10(图1)不同的影像显示装置50A、收发装置60A，除此以外结构相同。[0109]第二实施方式的影像显示装置50A具有与第一实施方式的影像显示装置50 (图1)不同的频率控制部52A。将扫描控制部51的输出侧与频率控制部52A连接。在频率控制部52A的输出侧上连接有后述的收发装置60A的带通滤波器67。
[0110]频率控制部52A将接收信号的频率控制为与超声波探头20的扫描位置对应的预
定频率。
[0111]第二实施方式的收发装置60A与第一实施方式的收发装置60不同，不具备突发波发送器61和开关63，而具备带通滤波器67。在带通滤波器67上连接有A/D转换器65的输出侧。在带通滤波器67的输出侧连接有信号处理部66。在带通滤波器67上还连接有频率控制部52A的输出侧。带通滤波器67将接收信号的通频带控制为与超声波探头20的扫描位置对应的预定频带，由此将接收信号的频率控制为预定频率。
[0112](第二实施方式的动作)
[0113]适当地参照图7，说明第二实施方式的影像显示装置的动作。
[0114]在进行被检体120的超声波检查时，操作员与第一实施方式一样将被检体120设置在水槽100的底部。
[0115]操作员与第一实施方式一样，为了明确成为被检体120的目的的测定边界面120f，取得基于脉冲信号的超声波图像。此时，将带通滤波器67设定为使全部频率通过。
[0116]操作员，参照基于脉冲信号的被检体120的超声波图像，确认测定边界面120f的回波间隔，设定使门脉冲Vgate导通的定时，还设定接收信号的通频带的频率fl?f6。
[0117]操作员还进行图8所示的频率可变图像130的生成处理，根据该频率可变图像130决定最佳频率fo。
[0118]操作员取得基于所决定的最佳的频率fo的超声波图像，设为被检体120的测定边界面120f的最佳的超声波图像，评价该被检体120的内部的缺陷等。
[0119]图8是表示第二实施方式的频率可变图像的生成处理的图。
[0120]在开始频率可变图像130的生成处理后，步骤SlO?S15的处理与图5所示的步骤SlO?S15的处理一样。
[0121]在步骤S16 A中，影像显示装置50的定时控制部53进行控制，以便收发脉冲波的超声波。即，定时控制部53进行控制，以便经由脉冲波发送器62，向压电元件30输出脉冲信号。由此，压电元件30发送具有宽频带的频率的超声波，接收该超声波的回波，转换为接收信号。接收信号通过放大器放大，通过A/D转换器65转换为数字信号，并被输入到带通滤波器67。
[0122]在步骤S17A中，收发装置60的带通滤波器67根据频率控制部52A的输出信号，对接收信号施加将该频率设定为通频带的带通滤波处理。信号处理部66根据门脉冲Vgate，对带通滤波器67处理后的接收信号进行信号处理。由此，影像显示装置50可以控制接收信号的频率。
[0123]步骤S18?S22的处理与第一实施方式的步骤S18?S22的处理(图5) —样。
[0124](第二实施方式的效果)
[0125]在以上说明的第二实施方式中，具有以下的(D)那样的效果。
[0126](D)通过带通滤波器67控制接收信号的通频带，因此，不设置突发波发送器61等新的硬件也可以得到频率可变图像130。[0127](第三实施方式的结构)
[0128]图9是表示第三实施方式的超声波图像装置的概要结构图。
[0129]第三实施方式的超声波影像装置IOB自动地判断最佳的超声波的频率fo，取得基于该频率fo的超声波图像。
[0130]第三实施方式的超声波影像装置IOB具备与第一实施方式的超声波影像装置10(图1)不同的影像显示装置50B，除此以外结构相同。
[0131]第三实施方式的影像显示装置50B除了第一实施方式的影像显示装置50 (图1)夕卜，还具备计算超声波图像的对比度值的对比度计算部56和最佳频率调整处理部55，除此以外结构相同。
[0132]最佳频率调整处理部55控制扫描控制部51等，评价被检体120的超声波图像，自动检测超声波的最佳的频率fo，取得该检测出的频率fo的超声波图像。
[0133]对比度计算部56计算所取得的超声波图像的对比度值。对比度值是将最大白色亮度值除以黑色亮度值而得到的值。最佳频率调整处理部55将各超声波图像的对比度值最高的图像判断为最佳图像，自动检测此时的超声波的频率fo。
[0134](第三实施方式的动作)
[0135]适当地参照图7，说明第三实施方式的影像显示装置的动作。
[0136]在进行被检体120的超声波检查时，操作员将被检体120设置在水槽100的底部。
[0137]操作员为了明确作为被检体120的目的的测定边界面120f，与第一实施方式一样，取得基于脉冲信号的超声波图像。
[0138]操作员与第一实施方式一样，参照基于脉冲信号的被检体120的超声波图像,确认测定边界面120f的回波间隔，设定使门脉冲Vgate导通的定时，还设定突发信号的频率η和频率Π?f6。如果突发信号的波数η过多时，则有可能Z方向的分辨率降低，如果波数过少，则有可能超声波的频率成分包含所希望的频率成分以外的成分。突发信号的频率fl?f6越闻，超声波的焦点越变小，可以提闻图像的分辨率，但是，由于被检体120的内部的衰减，图像的信噪比有可能恶化。
[0139]操作员还将输出到超声波探头20的信号从脉冲信号切换为突发信号，进行图10所示的最佳频率调整处理，取得被检体120的测定边界面120f的最佳的超声波图像，评价该被检体120的内部的缺陷等。
[0140]图10是表不第二实施方式的最佳频率调整处理的图。
[0141]当开始最佳频率调整处理时，在步骤S30?S33中，超声波影像装置10B的最佳频率调整处理部55针对全部频率进行重复。在此，全部的频率是在该处理中作为调整范围的频率的全部。
[0142]在步骤S31中，超声波影像装置10B进行基于该频率的局部区域的图像化处理(图11)。由此，超声波影像装置10B可以生成基于该频率的超声波图像。该局部区域例如是图像中央部的宽度的1/4且高度的1/4的区域。超声波影像装置10B仅将局部区域图像化，检测最佳的频率fo，因此可以在短时间内判定最佳的频率fo。
[0143]在步骤S32中，超声波影像装置10B的对比度计算部56计算基于该频率的超声波图像的对比度值。
[0144]在步骤S33中，超声波影像装置10B的最佳频率调整处理部55判断是否针对全部频率进行了重复。如果该判断条件不成立，则最佳频率调整处理部55返回步骤S30的处理。
[0145]在步骤S34中，超声波影像装置IOB的最佳频率调整处理部55确定得到最高对比度值的图像的频率。最佳频率调整处理部55通过对比度计算部56评价各超声波图像的对比度值，以使对比度值最大化的方式使超声波的频率最佳化。
[0146]在步骤S35中，超声波影像装置IOB的最佳频率调整处理部55进行基于所确定的频率的全部区域的图像化处理(图11)，结束图10的处理。
[0147]图11是表不第二实施方式的图像化处理的图。
[0148]图3的实施方式的图像化处理是在步骤S31和步骤S35中，通过超声波影像装置IOB的最佳频率调整处理部55调用的处理。在步骤S31中，最佳频率调整处理部55指定全部图像的一部分区域作为图像化对象，进行该图像化处理。在步骤S35中，最佳频率调整处理部55指定全部图像为图像化对象，进行该图像化处理。
[0149]当开始图像化处理时，在步骤SllB?步骤S20B中，超声波影像装置IOB针对所指定的Y方向的扫描范围(行)重复处理。在此，所指定的Y方向是通过上位处理(步骤S31、S35)指定的范围。
[0150]步骤S12?S19的处理与第一实施方式的步骤S12?S19的处理相同。
[0151]在步骤S20B中，超声波影像装置IOB判断是否针对所指定的Y方向的扫描范围(行)重复了处理。如果该判断条件不成了，则超声波影像装置IOB返回步骤SllB的处理。
[0152]在步骤S23中，超声波影像装置IOB的图像生成部54根据计算出的全部的像素，生成超声波图像，结束图11的处理。在此，全部的像素是通过该图像化处理的上位处理指定的全部的像素。
[0153](第三实施方式的效果)
[0154]在以上说明的第三实施方式中，具有下面的(E)、(F)的效果。
[0155](E)超声波影像装置IOB通过超声波图像的对比度值自动地判断是否为最佳的检查图像。由此，可以节省操作员的处理和判断的工时。
[0156](F)通过不依赖于操作员的熟练度的客观的定量指标，可以机械地判断最佳的超声波的频率。
[0157](变形例)
[0158]本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行变更，例如具有下面的(a)?(g)的方式。
[0159](a)上述实施方式是将本发明用于具备单一焦点型的超声波传感器(超声波探头20)的超声波影像装置10、10A、IOB的例子。但是，并不限于此，本发明也可以应用于具备阵列型的超声波传感器(超声波探头20)的超声波影像装置。
[0160](b)上述实施方式，通过超声波探头20发送超声波，接收被检体120反射的回波(超声波)并转换为接收信号。但是，并不限于此，可以设置发送用的超声波探头和接收用的超声波探头，在其中央部配置被检体。由此，接收被检体反射、散射、折射的超声波，转换为接收信号，生成超声波图像。
[0161](C)第三实施方式通过对比度值判断最佳的图像。但是，并不限于此，超声波影像装置10可以具备评价图像的高频成分的高频成分评价部，以使该高频成分最大化的方式使超声波的频率最佳化。[0162](d)成为上述实施方式的超声波影像装置10的对象的被检体120，例如是半导体、集成电路等。但是，并不限于此，本发明可以应用于进行非破坏试验的一般的超声波影像装置、医疗用超声波诊断装置等。
[0163](e)上述实施方式的频率可变图像130是阶段地改变频率取得的超声波图像。但是，并不限于此，超声波影像装置也可以将连续地改变频率而取得的超声波图像作为频率可变图像。
[0164](f)上述实施方式的频率可变图像130在右侧用记号表示频率。但是并不限于此，频率可变图像可以用数值表示频率。
[0165](g)并不限于上述实施方式的频率的可变方法，可以是固定脉冲数，对每个脉冲变更频率的方法，还可以是登录脉冲数和频率的组合，依次选择该组合来变更的方法。由此，可以选择与被检体的材质或结构相符的最佳的频率的变更方法、脉冲与频率的组合。
【权利要求】
1.一种测定频率可变超声波影像装置，其特征在于，具备: 超声波探头，其具备向被检体发送超声波，接收从所述被检体反射、散射、折射的超声波，输出接收信号的压电元件； 扫描仪，其在预定的扫描位置对所述超声波探头进行扫描； 频率控制部，其将所述接收信号的频率控制为与所述扫描位置对应的预定频率； 信号处理部，其对所述接收信号进行信号处理；以及 图像生成部，其根据所述信号处理部的输出信号生成所述预定频率的超声波图像。
2.根据权利要求1所述的测定频率可变超声波影像装置，其特征在于， 所述频率控制部，通过控制所述压电元件发送的超声波的频率来控制所述接收信号的频率。
3.根据权利要求1所述的测定频率可变超声波影像装置，其特征在于， 所述频率控制部，具备向所述压电元件发送所述预定频率的突发信号的突发波发送器。
4.根据权利要求1所述的测定频率可变超声波影像装置，其特征在于， 所述频率控制部通过控制所述接收信号的通频带来控制所述接收信号。
5.根据权利要求2所述的测定频率可变超声波影像装置，其特征在于， 所述频率控制部根据所述扫描位置控制所述超声波的所述预定频率， 所述图像生成部在所生成的所述超声波图像上显示与所述扫描位置对应的所述预定频率。
6.根据权利要求1所述的测定频率可变超声波影像装置，其特征在于， 还具备评价所述被检体的超声波图像，使所述超声波的频率最佳化的最佳频率调制处理部。
7.根据权利要求6所述的测定频率可变超声波影像装置，其特征在于， 所述最佳频率调整处理部具备计算所述被检体的超声波图像的对比度的对比度计算部，以使该对比度最大化的方式使所述超声波的频率最佳化。
8.根据权利要求6所述的测定频率可变超声波影像装置，其特征在于， 所述最佳频率调整处理部具备计算所述被检体的超声波图像的高频成分的高频成分计算部，以使该高频成分最大化的方式使所述超声波的频率最佳化。
【文档编号】G01N29/06GK103575810SQ201310306511
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月19日 优先权日:2012年7月19日
【发明者】梅田雅通, 北见薰, 菅谷夏树, 高田雅文 申请人:株式会社日立电力解决方案