特許 6712908 液中可視化装置及び液中可視化方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6712908

(24)【登録日】2020年6月4日

(45)【発行日】2020年6月24日

(54)【発明の名称】液中可視化装置及び液中可視化方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 15/89 20060101AFI20200615BHJP

   G01N 29/24 20060101ALI20200615BHJP

   G01N 29/265 20060101ALI20200615BHJP

   G01S 7/521 20060101ALI20200615BHJP

【ＦＩ】

   G01S15/89 B

   G01N29/24

   G01N29/265

   G01S7/521 Z

【請求項の数】10

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-118187(P2016-118187)

(22)【出願日】2016年6月14日

(65)【公開番号】特開2017-223510(P2017-223510A)

(43)【公開日】2017年12月21日

【審査請求日】2019年1月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 勇人

(72)【発明者】

【氏名】河野 尚幸

(72)【発明者】

【氏名】平野 克彦

【審査官】 山崎 仁之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−１１０９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−０９２６５９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実公昭４９−０４６６９５（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 国際公開第２００８／０６８９３２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ １５／８９

Ｇ０１Ｎ ２９／２４

Ｇ０１Ｎ ２９／２６５

Ｇ０１Ｓ ７／５２１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に満たす媒質によってミラー機能を有する表面の曲率が一定でない媒質封入ミラーと、
前記媒質封入ミラーを回転するミラー回転機構と、
前記ミラー回転機構を制御する制御部と、
前記媒質封入ミラーを介して液体中へ超音波ビームを送信するとともに、前記媒質封入ミラーを介して前記液体中の物体からの反射波を受信する超音波センサと、
前記超音波センサで受信した反射波の情報に基づいて画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部で生成した画像を表示する表示部と、を備える
ことを特徴とする液中可視化装置。

【請求項2】

前記媒質封入ミラーにはミラー機能を有効にする媒質を封入しており、前記媒質封入ミラーを超音波ビームが入射しない位置に配置して、前記媒質封入ミラーのミラー機能を無効化した場合に、前記画像生成部が詳細視画像を生成し、
前記制御部が前記ミラー回転機構を制御して前記媒質封入ミラーを回転し、前記媒質封入ミラーのミラー機能を有効化して前記超音波ビームの指向角が拡大した場合、前記画像生成部が第１の粗視画像を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の液中可視化装置。

【請求項3】

前記制御部が前記ミラー回転機構を制御して、前記媒質封入ミラーの回転角度をさらに変更し、前記超音波ビームの指向角を拡大させた状態で、超音波ビームの送受信方向を変更した場合、前記画像生成部が第２の粗視画像を生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の液中可視化装置。

【請求項4】

前記液中可視化装置は、さらに、前記媒質封入ミラーの内部に満たす媒質を入れ替える媒質入替装置を有し、
前記制御部が前記媒質入替装置により前記媒質封入ミラーのミラー機能を無効化した場合、前記画像生成部が詳細視画像を生成し、
前記制御部が前記媒質入替装置により前記媒質封入ミラーのミラー機能を有効化して前記超音波ビームの指向角が拡大した場合、前記画像生成部が第１の粗視画像を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の液中可視化装置。

【請求項5】

前記制御部が前記ミラー回転機構を制御して、前記媒質封入ミラーを回転し、前記超音波ビームの指向角を拡大させた状態で、超音波ビームの送受信方向を変更した場合、前記画像生成部が第２の粗視画像を生成する
ことを特徴とする請求項４に記載の液中可視化装置。

【請求項6】

前記液中可視化装置は、さらに、前記媒質封入ミラーの内部に満たす媒質を入れ替える媒質入替装置を有し、
前記制御部は、前記媒質封入ミラーの内部に第１の媒質を満たして前記媒質封入ミラーのミラー機能を無効化した場合に、前記画像生成部が詳細視画像を生成し、
前記媒質封入ミラーの内部に第２の媒質を満たして前記媒質封入ミラーの反射機能を有効化して前記超音波ビームの指向角が拡大した場合に、前記画像生成部が粗視画像を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の液中可視化装置。

【請求項7】

前記超音波センサは、一方向に配列された複数の圧電素子を有し、前記圧電素子の配列方向に超音波ビームを電子走査し、
前記媒質封入ミラーは、表面の曲率が一定でない形状の容器で構成され、前記容器の内部に媒質を満たしており、
前記圧電素子の配列方向と前記容器の軸が平行となるように、かつ、前記超音波センサから前記媒質封入ミラーへ送信する超音波ビームの軸線が前記容器の軸と交わらないように配置された
ことを特徴とする請求項１に記載の液中可視化装置。

【請求項8】

媒質封入ミラーを介して超音波センサから液体中へ超音波ビームを送信し、前記媒質封入ミラーを介して前記液体中の物体からの反射波を前記超音波センサで受信し、前記超音波センサで受信した反射波の情報に基づいて画像を生成し、生成した画像を表示する液中可視化装置の液中可視化方法であって、
前記液中可視化装置は、前記媒質封入ミラーにはミラー機能を有効にする媒質を封入しており、前記媒質封入ミラーを超音波ビームが入射しない位置に配置して、前記媒質封入ミラーのミラー機能を無効化した場合に詳細視画像を生成し、ミラー回転機構を制御して前記媒質封入ミラーを回転し、前記媒質封入ミラーのミラー機能を有効化して前記超音波ビームの指向角が拡大した場合、第１の粗視画像を生成する
ことを特徴とする液中可視化方法。

【請求項9】

前記液中可視化装置は、前記ミラー回転機構を制御して、前記媒質封入ミラーの回転角度をさらに変更し、前記超音波ビームの指向角を拡大させた状態で、超音波ビームの送受信方向を変更した場合、第２の粗視画像を生成する
ことを特徴とする請求項８に記載の液中可視化方法。

【請求項10】

内部に満たす媒質によってミラー機能を有する表面の曲率が一定でない媒質封入ミラーと、前記媒質封入ミラーを回転するミラー回転機構とを有し、前記媒質封入ミラーを介して超音波センサから液体中へ超音波ビームを送信し、前記媒質封入ミラーを介して前記液体中の物体からの反射波を前記超音波センサで受信し、前記超音波センサで受信した反射波の情報に基づいて画像を生成し、生成した画像を表示する液中可視化装置の液中可視化方法であって、
前記液中可視化装置は、記媒質封入ミラーの内部に満たす媒質によって前記媒質封入ミラーのミラー機能を無効化した場合に、詳細視画像を生成して表示し、前記媒質封入ミラーの内部に満たす媒質によって前記媒質封入ミラーのミラー機能を有効化して超音波ビームの指向角を拡大した場合に、粗視画像を生成する
ことを特徴とする液中可視化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体中の物体を可視化する液中可視化装置及び液中可視化方法に関する。

【背景技術】

【0002】

河川や海洋などの水中、あるいは、タンクやプールなどの構造物の内部に満たされた液体中には、自然物又は人工物が存在し、その位置や形状を観測したい場合がある。しかし、液体に濁りがある場合は、光学カメラなどによって液体中の物体を観察することが困難である。また、液体の濁りの程度が少なくても、遠距離の観測を行いたい場合がある。このような場合において、光と比べて透過性が高い超音波を用いた可視化技術が適用される。

【0003】

この超音波可視化技術においては、超音波センサから液体中へ超音波ビームを送信し、液体中の物体からの反射波を超音波センサで受信し、超音波センサで受信した反射波の情報（詳細には、反射波の強度や伝搬時間）に基づいて画像を生成し、生成した画像を表示する（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、超音波センサからペンシル状の超音波ビームを送信するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２６８１９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

例えば超音波センサからペンシル状の超音波ビームを送信した場合（言い換えれば、ビームの指向角が比較的小さい場合）は、詳細視画像を生成して表示する（詳細視機能）。この機能により、液体中の物体の位置や形状を細かく観測することが可能である。一方、例えば超音波センサから拡散レンズを介してファン状の超音波ビームを送信した場合（言い換えれば、ビームの指向角が比較的大きい場合）は、粗視画像を生成して表示する（粗視機能）。この機能により、液体中の物体の位置や形状を大まかに観測することが可能である。したがって、両方の機能を兼ね備えれば、状況に応じて使い分けることが可能である。

【0006】

しかし、構造物の内部が狭い空間である場合、特に、構造物の内部に満たされた液体中に物体が存在して狭い空間である場合は、液体中で移動させるプローブの大きさに制約が生じる。そのため、例えば詳細視用の超音波センサと粗視用の超音波センサ及び拡散レンズをプローブに搭載できず、詳細視機能と粗視機能を兼ね備えることが困難である。さらに広い範囲を観測するために、超音波センサの視野を変更する際に超音波センサ本体を動かす必要が有り、超音波センサ本体を動かす装置も大型になるため、視野変更により広い範囲を観測することも困難である。

【0007】

本発明の目的は、プローブの大型化を抑制しつつ、詳細視機能と粗視機能を兼ね備え、粗視機能の視野変更が可能な液中可視化装置及び液中可視化方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するために、本発明の液中可視化装置は、内部に満たす媒質によってミラー機能を有する表面の曲率が一定でない媒質封入ミラーと、媒質封入ミラーを回転するミラー回転機構と、ミラー回転機構を制御する制御部と、媒質封入ミラーを介して液体中へ超音波ビームを送信するとともに、媒質封入ミラーを介して液体中の物体からの反射波を受信する超音波センサと、超音波センサで受信した反射波の情報に基づいて画像を生成する画像生成部（例えば、コントローラ５１）と、画像生成部で生成した画像を表示する表示部と、を備えることを特徴とする。

【0009】

媒質封入ミラーにはミラー機能を有効にする媒質を封入しており、媒質封入ミラーを超音波ビームが入射しない位置に配置して、媒質封入ミラーのミラー機能を無効化した場合に、画像生成部が詳細視画像を生成し、制御部がミラー回転機構を制御して媒質封入ミラーを回転し、媒質封入ミラーのミラー機能を有効化して超音波ビームの指向角が拡大した場合、画像生成部が第１の粗視画像を生成する。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、プローブの大型化を抑制しつつ、粗視機能と詳細視機能を兼ね備え、粗視機能の視野変更が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施形態における液中可視化装置の構成を表すブロック図である。

【図2】第１の実施形態におけるプローブの移動形態の具体例を表す斜視図であり、（ａ）は多関節型アームを利用する場合、（ｂ）は遠隔操作ビークルを利用する場合である。

【図3】第１の実施形態における超音波センサと媒質封入ミラー及びミラー回転機構の構造を表すＸＹ平面図である。

【図4】第１の実施形態における超音波センサと媒質封入ミラー及びミラー回転機構の構造を表すとともに動作を説明するＸＺ平面図であり、（ａ）は媒質封入ミラーのミラー機能を無効化した状態、（ｂ）は媒質封入ミラーの反射機能を有効化した状態、（ｃ）は媒質封入ミラーを回転させて視野を変更した状態である。

【図5】第１の実施形態における超音波センサの構造を表す斜視図である。

【図6】第１の実施形態における媒質封入ミラーの構造を表す斜視図及びＸＺ断面図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はモータの接続側を示す図、（ｃ）は軸受の接続側を示す図である。

【図7】第１の実施形態における動作手順の一例を表すフローチャートである。

【図8】第１の実施形態における粗視モードの実施例を説明するためのＸＺ平面図である。

【図9】図８の粗視モードの実施例で得られた波形データを表す図である。

【図10】第１の実施形態における粗視画像の一例を表す図である。

【図11】第１の実施形態における詳細視モードの実施例を説明するためのＸＺ平面図である。

【図12】第１の実施形態における詳細視画像の一例を表す図である。

【図13】第１の実施形態における詳細視モードの他の実施例を説明するためのＸＺ平面図である。

【図14】第１の実施形態における詳細視画像の他の例を表す図である。

【図15】媒質入替装置の変形例の構造を表すＸＺ平面図である。

【図16】第２の実施形態における液中可視化装置の構成を表すブロック図である。

【図17】第２の実施形態における超音波センサと媒質封入ミラー及びミラー回転機構の構造を表すＸＹ平面図である。

【図18】第２の実施形態における超音波センサと媒質封入ミラー及びミラー回転機構の構造を表すとともに動作を説明するＸＺ平面図であり、（ａ）は媒質封入ミラーのミラー機能を無効化した状態、ｂ）は媒質封入ミラーの反射機能を有効化した状態、（ｃ）は媒質封入ミラーを回転させて視野を変更した状態である。

【図19】第２の実施形態における媒質封入ミラーの構造を表す斜視図及びＸＺ断面図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はモータの接続側を示す図である。

【図20】第２の実施形態における動作手順の一例を表すフローチャートである。

【図21】第２の実施形態における粗視モード及び詳細視モードの実施例を説明するためのＸＺ平面図であり、（ａ）は粗視モードの説明図であり、（ｂ）（ｃ）は、詳細視モードの説明図である。

【図22】媒質封入ミラーの変形例を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態における液中可視化装置の構成を表すブロック図である。図２は、第１の実施形態におけるプローブの移動形態の具体例を表す斜視図であり、（ａ）は多関節型アームを利用する場合、（ｂ）は遠隔操作ビークルを利用する場合である。図３は、第１の実施形態における超音波センサと媒質封入ミラー及びミラー回転機構の構造を表すＸＹ平面図である。図４は、第１の実施形態における超音波センサと媒質封入ミラー及びミラー回転機構の構造を表すとともに動作を説明するＸＺ平面図であり、（ａ）は媒質封入ミラーのミラー機能を無効化した状態、（ｂ）は媒質封入ミラーの反射機能を有効化した状態、（ｃ）は媒質封入ミラーを回転させて視野を変更した状態である。図５は、第１の実施形態における超音波センサの構造を表す斜視図である。図６は、第１の本実施形態における媒質封入ミラーの構造を表す斜視図及びＸＺ断面図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はモータの接続側を示す図、（ｃ）は軸受の接続側を示す図である。

【0013】

図１に示す本実施形態の液中可視化装置８０は、プローブ１０と、媒質入替装置２０と、ミラー回転装置３０と、送受信装置４０と、計算機５０とを備えている。プローブ１０は、超音波センサ１１、媒質封入ミラー１２、ミラー回転機構１８を有する。ミラー回転機構１８は、媒質封入ミラー１２に図示しないエンコーダを備えたモータ１５、軸受１６（図３参照）、シャフト１７（図３参照）により構成される。媒質入替装置２０は、媒質封入ミラー１２にチューブ２１，２２を介し接続されている。ミラー回転装置３０は、ミラー回転機構１８のモータ１５に配線接続された接続されたモータ制御部３１を備えている。送受信装置４０は、超音波センサ１１に配線接続されている。計算機５０は、媒質入替装置２０及びミラー回転装置３０と送受信装置４０に配線接続されている。送受信装置４０は、パルサ４１、レシーバ４２、波形合成部４３、遅延制御部４４、及びメモリ４５を備えている。計算機５０は、コントローラ５１及び表示部５２を備えている。なお、ミラー回転装置３０、送受信装置４０とを含んで構成される制御部７０を有していてもよい。

【0014】

プローブ１０は、例えば図２（ａ）で示すように多関節型のアーム６１の先端に取り付けられるか、あるいは、例えば図２（ｂ）で示すように遠隔操作ビークル６２に搭載されて、構造物３００の内部に満たされた液体Ｗ（本実施形態では水）の中を移動する。そして、例えば液体Ｗの中にはブロック３０１Ａ，３０１Ｂや配管３０２Ａ，３０２Ｂが存在しており、それらの位置や形状を観測するようになっている。なお、媒質入替装置２０、ミラー回転装置３０、送受信装置４０、及び計算機５０は、地上に設置されている。

【0015】

図５に示す超音波センサ１１は、アレイ型であって、一方向に配列された複数の圧電素子１３を有している。各圧電素子１３は、送受信装置４０のパルサ４１からの駆動信号（パルス電圧）によって発振し、媒質封入ミラー１２を介して液体Ｗの中へ超音波を送信する。また、各圧電素子１３は、媒質封入ミラー１２を介して液体Ｗの中の物体からの反射波を受信し、波形信号に変換して送受信装置４０のレシーバ４２に出力する。そして、各圧電素子１３の超音波の送受信タイミングを変化させることにより、圧電素子１３の配列方向（Ｙ方向）に超音波ビーム１００の電子走査を行うようになっている。

【0016】

なお、本実施形態では、セクタ式電子走査（詳細には、ＸＹ面において、超音波ビーム１００（図３参照）の始点を固定しつつ、ビームの送受信方向を変更する走査）を行っているが、リニア式電子走査（詳細には、ＸＹ面において、超音波ビーム１００の送受信方向を固定しつつ、ビームの始点を変更する走査）を行ってもよい。

【0017】

図１に示す送受信装置４０の遅延制御部４４は、計算機５０のコントローラ５１からの指令に応じて、パルサ４１及び波形合成部４３へ、超音波ビーム１００の送受信方向に対応する遅延パターンを順次出力するようになっている。

【0018】

パルサ４１は、遅延制御部４４からの遅延パターンに基づき、超音波センサ１１の各圧電素子１３へ駆動信号を出力するとともに、各駆動信号の出力タイミング（すなわち、各圧電素子１３の超音波の送信タイミング）を変化させる。これにより、超音波ビーム１００の送信方向を制御する。

【0019】

レシーバ４２は、超音波センサ１１の各圧電素子１３からの波形信号を入力する。波形合成部４３は、遅延制御部４４からの遅延パターンに基づき、各波形信号の入力タイミング（すなわち、各圧電素子１３の超音波の受信タイミング）を変化させて合成する。これにより、超音波ビームの受信方向を制御する。そして、合成信号に対し所定の処理（詳細には、アナログ信号からデジタル信号への変換処理等）を行って波形データを取得する。波形データは、反射波の強度と伝搬時間の組み合わせからなるデータである。

【0020】

遅延制御部４４は、波形合成部４３で取得した波形データを、ＸＹ面における超音波ビーム１００の送受信方向と関連付けて、メモリ４５に収録するとともに、計算機５０のコントローラ５１に出力する。このとき同時に媒質入替装置２０から媒質送出有無のデータとミラー回転装置３０から媒質封入ミラー１２の角度データもコントローラ５１に出力され、波形データと媒質の有無及びミラー角度が関連付けられる。

【0021】

コントローラ５１は、ＸＹ面における超音波ビーム１００の送受信方向と波形データに基づいて画像を生成する。詳細には、例えば、反射波の強度を、画素の色調で示すとともに、超音波ビーム１００の送受信方向と反射波の伝搬時間に基づいてマッピングしたセクタ画像を生成する。そして、生成した画像を表示部５２に表示させるようになっている。セクタ画像と測定位置との関係は、媒質の有無とミラーの角度によって決定される超音波ビーム１００の送受信方向により関連付けられる。なお、前述したコントローラ５１の画像生成機能は、特許請求の範囲に記載の画像生成部を構成する。

【0022】

本実施形態の要部である媒質封入ミラー１２は、図６に示すように、ＸＺ平面の断面が半楕円形状の筒容器で構成されている。この容器は、音響インピーダンスが液体Ｗとほぼ同じである合成樹脂で形成されている。本実施形態では、水の音響インピーダンス（音速１４８０ｍ／ｓ×密度１０００ｋｇ／ｍ３程度）とほぼ同じ音響インピーダンスを有する、例えば架橋ポリスチレン等で形成されている。そして、プローブ１０を液体Ｗの中に投入した場合に容器の外側が液体Ｗで満たされることから、容器自体にミラー機能が無く、容器の内部に満たす媒質によってミラー機能を得るようになっている。

【0023】

なお、媒質封入ミラー１２は、圧電素子１３の配列方向（言い換えれば、超音波ビーム１００の走査方向）と図３に示す媒質封入ミラー１２の長辺がＹ軸と平行となるように、かつ、超音波センサ１１から媒質封入ミラー１２へ送信する超音波ビーム１００の軸線Ｌが楕円の中心ＥＯ又は回転軸の中心ＲＯと交わらないように配置されている。すなわち、超音波ビーム１００は、媒質封入ミラー１２の曲面に入射するように配置されている（図４（ａ）参照）。

【0024】

図１に示す媒質入替装置２０は、媒質封入ミラー１２の内部に満たす媒質を入れ替えるためのものである。詳細には、例えば、チューブ２１を介して液体Ｗの音響インピーダンスとほぼ同じ音響インピーダンスを有する媒質Ｍａ（本実施形態では水）を送出・吸引する媒質送出吸引機構２３（詳細には、例えばポンプ等）と、チューブ２２を介して液体Ｗの音響インピーダンスと著しく異なる（詳細には、桁数が異なる程度の）音響インピーダンスを有する媒質Ｍｂ（本実施形態では空気）を送出・吸引する媒質送出吸引機構２４（詳細には、例えば圧縮機等）とを有している。

【0025】

ミラー回転装置３０は、媒質封入ミラー１２を回転させるためのものである。媒質封入ミラーのＸＺ面の両側面には、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、モータ１５を接続する穴１２Ａとチューブ２１、２２を接続する穴１２Ｂ，１２Ｃと軸受を接続する穴１２Ｄが設けられている。モータ制御部３１は、媒質封入ミラーの角穴に接続されたモータ１５、軸受１６、シャフト１７で構成されるミラー回転機構１８を制御して、媒質封入ミラーを所定の角度に回転させる。モータ１５とシャフトは図示しないプローブ１０本体に固定されている。

【0026】

そして、図４（ａ）で示すように、媒質封入ミラー１２の内部に媒質Ｍａを満たした場合は、容器と媒質Ｍａの音響インピーダンスがほぼ同じであるから、媒質封入ミラー１２のミラー機能を無効化する。これにより、超音波センサ１１からの超音波ビーム１００を透過して直進させるとともに、ミラー透過後の超音波ビーム１００Ａの指向角φａ（詳細には、超音波ビームの走査方向に直交するＸＺ面におけるビームの指向角）を維持する。なお、本実施形態では、超音波センサ１１に音響ミラー１４を取り付けることにより、超音波ビーム１００Ａの指向角φａを調整している。

【0027】

図６で示したＸＺ平面が半楕円形状について、さらに説明する。図４（ａ）には、楕円の中心ＥＯが長軸ＭＡＡと短軸ＭＩＡの交点となる楕円のうち、下半分の半楕円を利用している。符号１０８は媒質封入ミラー１２の回転軸を示す。ここでは、実際に超音波の経路を計算した寸法で作図しており、回転軸の中心ＲＯと楕円の中心ＥＯが一致していない場合を示している。

【0028】

なお、図４（ａ）に示す楕円は、長軸ＭＡＡの長さを２ａ、短軸ＭＩＡの長さを２ｂとし、ｘｙ平面上の２次元直交座標系で、原点ＥＯが長軸ＭＡＡと短軸ＭＩＡの交点となる楕円は代数的に次のように書ける。

ｘ^２/ａ^２＋ｙ^２/ｂ^２＝１ （１）

また、曲率半径ｒは、

ｒ＝ａ^２ｂ^２（ｘ^２/ａ^４＋ｙ^２/ｂ^４）^３/２ （２）

となる。

【0029】

一方、図４（ｂ）で示すように、媒質封入ミラー１２の内部に媒質Ｍｂを満たした場合は、容器と媒質Ｍｂの音響インピーダンスが著しく異なるから、媒質封入ミラー１２の反射機能を有効化する。これにより、超音波センサ１１からの超音波ビーム１００と媒質Ｍｂの外周面の曲率（言い換えれば、容器の内周面の曲率）の交点における超音波ビーム１００の入射角と外周面の曲率に応じて反射して進行方向を変えるとともに、ミラー反射後の超音波ビーム１００Ｂの指向角φｂを拡大する（φｂ＞φａ）。

【0030】

さらに、図４（ｃ）で示すように、図４（ｂ）と同様に媒質封入ミラー１２の内部に媒質Ｍｂを満たし、媒質封入ミラー１２の反射機能を有効化した状態で、ミラー回転装置３０のモータ制御部３１がミラー回転機構１８を制御して媒質封入ミラー１２を回転する。これにより、超音波センサ１１からの超音波ビーム１００と媒質Ｍｂの外周面の曲率（言い換えれば、容器の内周面の曲率）の交点における超音波ビーム１００の入射角と外周面の曲率に応じて反射して進行方向を変えるとともに、ミラー反射後の超音波ビーム１００Ｃの指向角φｃを拡大する（φｃ＞φａ）。図４（ｂ）と図４（ｃ）では、超音波ビーム１００の入射角と媒質Ｍｂの外周面の曲率の条件が異なるので、ミラー反射後の拡大した超音波ビームの送受信方向と指向角も異なる。このように、ミラーの曲率を楕円のように変化させることにより、ミラーの回転角度に応じて、超音波ビームの送受信方向と指向角を変更することができ、プローブを動かさずに観測範囲を拡大することができる。本実施例では、ミラー表面形状として楕円筒面を一例に説明したが、ミラー表面の曲率は、ミラーの回転角度における超音波ビームの送受信方向と指向角の条件により変更してもよい。

【0031】

次に、本実施形態の動作及び作用効果について図７〜図１４を参照して説明する。
図７は、第１の実施形態における動作手順の一例を表すフローチャートである。図８は、第１の実施形態における粗視モードの実施例を説明するためのＸＺ平面図である。図９は、図８の粗視モードの実施例で得られた波形データを表す図である。図１０は、第１の実施形態における粗視画像の一例を表す図である。図１１は、第１の実施形態における詳細視モードの実施例を説明するためのＸＺ平面図である。図１２は、第１の実施形態における詳細視画像の一例を表す図である。図１３は、第１の実施形態における詳細視モードの他の実施例を説明するためのＸＺ平面図である。図１４は、第１の実施形態における詳細視画像の他の例を表す図である。

【0032】

まず、図７において、構造物３００（図２参照）の内部に満たされた液体Ｗの中にプローブ１０を投入して観測位置に配置する。観測範囲を図４（ｂ）、図４（ｃ）で示す指向角φｂ、φｃとする。ステップＳ２０１では、例えば図８で示すように、図４（ｂ）に示す条件で媒質封入ミラー１２の内部に媒質Ｍｂを満たして、媒質封入ミラー１２の反射機能を有効化する（粗視モード、指向角φｂ（φｉでｉ＝ｂ））。

【0033】

そして、ステップＳ２０２に進み、プローブ１０の周辺にどのような物体があるかを大まかに観測する。すなわち、超音波センサ１１からの超音波ビームが超音波ビームの入射角と媒質封入ミラー内の媒質Ｍｂの外周面の曲率に応じて反射して進行方向を変え、ミラー反射後の超音波ビーム１００Ｂが構造物３００の底面３０３に向かって送信される。そして、例えば構造物３００の底面３０３及びブロック３０１Ａ，３０１Ｂからの反射波が媒質封入ミラー１２を介して超音波センサ１１で受信される。

【0034】

このとき、前述したように超音波ビーム１００Ｂの指向角φｂが拡大しているため、反射波の伝搬時間にそれぞれ対応して反射波の強度が積算される範囲も拡大している。そして、ＸＹ面における、ある超音波ビームの送受信方向γ（後述の図９参照）において、例えば図９で示すような波形データを取得する。具体的に説明すると、伝搬時間ｔ１未満では、底面３０３からの反射波を受信して、その強度が比較的弱い値（ｂ１〜ｂ２の間の値）となる。伝搬時間ｔ１〜ｔ２の範囲では、ブロック３０１Ａからの反射波を受信して、その強度が比較的強い値（ｂ２〜ｂ３の間の値）となる。伝搬時間ｔ２〜ｔ３の範囲では、反射波を受信しないため、その強度がほぼゼロとなる。伝搬時間ｔ３以上では、底面３０３からの反射波を受信して、その強度が比較的弱い値（ｂ１〜ｂ２の間の値）となる。

【0035】

その後、計算機５０のコントローラ５１は、ＸＹ面における超音波ビームの送受信方向と波形データに基づいて、例えば図１０で示すような粗視画像を生成し、生成した粗視画像を表示部５２に表示させる。図１０の粗視画像には、反射波の強度がｂ２以上である領域６１Ａと、反射波の強度がｂ１未満である領域６２Ａが表われており、ブロック３０１Ａの位置や形状を大まかに観測することができる。また、反射波の強度がｂ２以上である領域６１Ｂと、反射波の強度がｂ１未満である領域６２Ｂが表われており、ブロック３０１Ｂの位置や形状を大まかに観測することができる。

【0036】

そして、ステップＳ２０３に進み、全ての計画範囲の粗視モードによる観測が完了していなければ、ステップＳ２０１に戻り、図４（ｃ）に示すように媒質封入ミラー１２を回転して観測範囲を変更する。例えば、ステップＳ２０１で、粗視モード、指向角φｃ（φｉでｉ＝ｃ）において、処理を繰り返す。こうして、計画範囲の粗視モードによる観測が完了した後、詳細視モードで観測する範囲を決定し、詳細視モードに進む。

【0037】

ステップＳ２０４では、まず、媒質封入ミラーを図４（ｂ）の角度に戻し、媒質送出吸引機構２４により、媒質封入ミラー１２の内部から媒質Ｍｂを吸引するとともに、媒質送出吸引機構２３により、媒質封入ミラー１２の内部へ媒質Ｍａを送り出す。これにより、媒質封入ミラー１２の内部に媒質Ｍａを満たして、媒質封入ミラー１２のミラー機能を無効化する（詳細視モード）。

【0038】

そして、ステップＳ２０５に進み、例えば図１１で示すように、ブロック３０１Ａ，３０１Ｂを細かに観測する。すなわち、超音波センサ１１からの超音波ビームが媒質封入ミラー１２を透過して直進し、ミラー透過後の超音波ビーム１００Ａがブロック３０１Ａ又は３０１Ｂの側面に向かって送信される。そして、ブロック３０１Ａ又は３０１Ｂの側面からの反射波が媒質封入ミラー１２を介して超音波センサ１１で受信される。このとき、前述したように超音波ビーム１００Ａの指向角φａが小さいため、反射波の伝搬時間にそれぞれ対応して反射波の強度が積算される範囲も小さい。

【0039】

その後、計算機５０のコントローラ５１は、ＸＹ面における超音波ビームの送受信方向と波形データに基づいて、例えば図１２で示すような詳細視画像を生成し、生成した詳細視画像を表示部５２に表示させる。図１２の詳細視画像には、反射波の強度がｂ２以上である反射領域６３Ａが表われており、ブロック３０１Ａの位置や形状を細かに観測することができる。また、反射波の強度がｂ２以上である領域６３Ｂが表われており、ブロック３０１Ｂの位置や形状を細かにすることができる。

【0040】

そして、全ての計画範囲の観測が完了していなければ、ステップＳ２０６の判定が満たされず、前述のステップＳ２０４に移行する。なお、全ての計画範囲の観測が完了しているなら、一連の処理を終了する。

【0041】

ステップＳ２０４に移行した場合は、例えば図１３で示す配管３０２Ａ，３０２Ｂ（図２参照）を細かに観測する。すなわち、超音波センサ１１からの超音波ビームが媒質封入ミラー１２を透過して直進し、ミラー透過後の超音波ビーム１００Ａが配管３０２Ａ又は３０２Ｂの側面に向かって送信される。そして、配管３０２Ａ又は３０２Ｂの側面からの反射波が媒質封入ミラー１２を介して超音波センサ１１で受信される。

【0042】

その後、計算機５０のコントローラ５１は、ＸＹ面における超音波ビームの送受信方向と波形データに基づいて、例えば図１４で示すような詳細視画像を生成し、生成した詳細視画像を表示部５２に表示させる。図１４の詳細視画像には、反射波の強度がｂ２以上である反射領域６４Ａが表われており、配管３０２Ａの位置や形状を細かに観測することができる。また、反射波の強度がｂ２以上である領域６４Ｂが表われており、配管３０２Ｂの位置や形状を細かに観測することができる。

【0043】

以上のように本実施形態においては、媒質封入ミラー１２とミラー回転機構１８とミラー回転装置３０を用いることにより、詳細視機能と粗視機能を兼ね備え、粗視範囲について、プローブを動かさずに変更し、観測範囲を拡大することができる。また、例えば詳細視用の超音波センサと粗視用の超音波センサ及び拡散ミラーを搭載する場合と比べ、プローブの大型化を抑制することができる。

【0044】

なお、第１の実施形態においては、ブロック３０１Ａ，３０１Ｂの粗視画像→ブロック３０１Ａ，３０１Ｂの詳細視画像→配管３０２Ａ，３０２Ｂの詳細視画像の順序で取得する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、配管３０２Ａ，３０２Ｂの詳細視画像→ブロック３０１Ａ，３０１Ｂの粗視画像→ブロック３０１Ａ，３０１Ｂの詳細視画像の順序で取得してもよい。

【0045】

また、第１の実施形態において、媒質入替装置２０は、地上に設置され、媒質封入ミラー１２に比較的長いチューブ２１，２２を介し接続された媒質送出吸引機構２３，２４（詳細には、ポンプや圧縮機等）で構成された場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。

【0046】

図１５は、媒質入替装置の変形例の構造を表すＸＺ平面図である。図１５で示す変形例のように、媒質入替装置２０Ａは、媒質封入ミラー１２に比較的短いチューブ２５Ａ，２５Ｂを介し接続された遮蔽弁２６Ａ，２６Ｂで構成されてもよい。このような変形例においては、媒質封入ミラー１２の内部に液体Ｗより比重が軽い媒質Ｍｂを予め満たして、粗視モードとする。そして、遮蔽弁２６Ａ，２６Ｂを開くことにより、媒質封入ミラー１２の内部から媒質Ｍｂを流出させるとともに、媒質封入ミラー１２の内部に媒質Ｍａとして液体Ｗを流入させる。これにより、粗視モードから詳細視モードに切替える。したがって、本変形例では、粗視モードから詳細視モードへの１度の切替えしかできないものの、媒質入替装置の構成を簡素化することができる。

【0047】

また、第１の実施形態において、媒質封入ミラー１２は、半楕円形状の筒容器で構成された場合を例にとって説明したが、これに限らず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、断面が半楕円形状以外の他の部分楕円形状の容器で構成されてもよい。また、ある角度の範囲に応じて楕円の長軸ＭＡＡ、短軸ＭＩＡ（図４参照）の大きさが異なる、連続的に曲率が異なる曲面形状のミラーを構成してもよい。これらの場合も、前記同様の効果を得ることができる。

【0048】

第１の実施形態の液中可視化装置８０は、媒質封入ミラー１２の内部に満たす媒質を入れ替える媒質入替装置２０を有し、制御部７０が媒質入替装置２０により媒質封入ミラー１２のミラー機能を無効化した場合、画像生成部（例えば、コントローラ５１）が詳細視画像を生成する（図４（ａ）参照）。制御部７０が媒質入替装置２０により媒質封入ミラー１２のミラー機能を有効化して超音波ビームの指向角が拡大した場合、画像生成部が第１の粗視画像を生成する（図４（ｂ）参照）。また、制御部７０がミラー回転機構１８を制御して、媒質封入ミラー１２を回転し、超音波ビームの指向角を拡大させた状態で、超音波ビームの送受信方向を変更した場合、画像生成部が第２の粗視画像を生成する（図４（ｃ）参照）。

【0049】

また、制御部７０は、媒質封入ミラー１２の内部に第１の媒質（例えば、媒質Ｍａ）を満たして媒質封入ミラー１２のミラー機能を無効化した場合に、画像生成部が詳細視画像を生成し（図４（ａ）参照）、媒質封入ミラー１２の内部に第２の媒質（例えば、媒質Ｍｂ）を満たして媒質封入ミラーの反射機能を有効化して超音波ビームの指向角が拡大した場合に、画像生成部が粗視画像を生成する（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。

【0050】

超音波センサ１１は、一方向に配列された複数の圧電素子１３を有し、圧電素子１３の配列方向に超音波ビームを電子走査し（図５参照）、媒質封入ミラー１２は、表面の曲率が一定でない形状の容器で構成され、容器の内部に媒質を満たしている（図４、図６参照）。圧電素子１３の配列方向と容器の軸（例えば、楕円の中心ＥＯを含む軸又は回転軸）が平行となるように、かつ、超音波センサ１１から媒質封入ミラー１２へ送信する超音波ビームの軸線Ｌが容器の軸と交わらないように配置されている（図４（ａ）参照）。

【0051】

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態を、図１６から図２１を参照しつつ説明する。なお、本実施形態においては、第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。

【0052】

図１６は、第２の実施形態における液中可視化装置の構成を表すブロック図である。図１７は、第２の実施形態における超音波センサと表面が楕円筒面である媒質封入ミラー及びミラー回転機構の構造を表すＸＹ平面図である。図１８は、第２の実施形態における超音波センサと媒質封入ミラー及びミラー回転機構の構造を表すとともに動作を説明するＸＺ平面図であり、（ａ）は媒質封入ミラーのミラー機能を無効化した状態、ｂ）は媒質封入ミラーの反射機能を有効化した状態、（ｃ）は媒質封入ミラーを回転させて視野を変更した状態である。図１９は、第２の実施形態における媒質封入ミラーの構造を表す斜視図及びＸＺ断面図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はモータの接続側を示す図である。

【0053】

図１６に示す第２の実施形態の液中可視化装置８０Ａは、図１に示す第１の実施形態の液中可視化装置８０Ａと比較して、媒質入替装置２０が省略されている。また、図１６に示すプローブ１０Ａの構成は、図１に示すプローブ１０と同様であるが、超音波センサ１１との関係で、配置構成が異なる。詳細は、図１８を参照して後述する。他の構成については同様であるので、説明は省略する。

【0054】

液中可視化装置８０Ａの遅延制御部４４は、波形合成部４３で取得した波形データを、ＸＹ面における超音波ビーム１００の送受信方向と関連付けて、メモリ４５に収録するとともに、計算機５０のコントローラ５１に出力する。このとき同時にミラー回転装置３０から媒質封入ミラー１２の角度データもコントローラ５１に出力され、波形データと媒質の有無及びミラー角度が関連付けられる。

【0055】

コントローラ５１は、ＸＹ面における超音波ビーム１００の送受信方向と波形データに基づいて画像を生成する。詳細には、例えば、反射波の強度を、画素の色調で示すとともに、超音波ビーム１００の送受信方向と反射波の伝搬時間に基づいてマッピングしたセクタ画像を生成する。そして、生成した画像を表示部５２に表示させるようになっている。セクタ画像と測定位置との関係は、ミラーの角度によって決定される超音波ビーム１００の送受信方向により関連付けられる。なお、前述したコントローラ５１の画像生成機能は、特許請求の範囲に記載の画像生成部を構成する。

【0056】

そして、図１８（ａ）で示すように、媒質封入ミラー１２の内部は常に液体Ｗの音響インピーダンスと著しく異なる（詳細には、桁数が異なる程度の）音響インピーダンスを有する媒質Ｍｂ（本実施形態では空気）が満たされている。媒質封入ミラー１２は水平時には超音波ビーム１００がミラー内に入射しないように上方に配置されている。これにより、超音波センサ１１からの超音波ビーム１００を透過して直進させ、超音波ビーム１００Ａの指向角φａ（詳細には、超音波ビームの走査方向に直交するＸＺ面におけるビームの指向角）を維持する。

【0057】

一方、図１８（ｂ）で示すように、媒質封入ミラー１２をミラー回転装置３０のモータ制御部３１がモータ１５を制御して、ミラー回転機構１８により、超音波ビーム１００がミラーに入射するまでミラーを回転させて、媒質封入ミラー１２の反射機能を有効化する。これにより、超音波センサ１１からの超音波ビーム１００と媒質Ｍｂの外周面の曲率（言い換えれば、容器の内周面の曲率）の交点における超音波ビーム１００の入射角と外周面の曲率に応じて反射して進行方向を変えるとともに、ミラー反射後の超音波ビーム１００Ｂの指向角φｄを拡大する（φｄ＞φａ）。

【0058】

図１８（ｃ）で示すように、媒質封入ミラー１２を図１８（ｂ）の状態からさらに回転させる。これにより、超音波センサ１１からの超音波ビーム１００と媒質Ｍｂの外周面の曲率（言い換えれば、容器の内周面の曲率）の交点における超音波ビーム１００の入射角と外周面の曲率の関係が図１８（ｂ）の条件から変化し、超音波ビームの進行方向を変えるとともに、ミラー反射後の超音波ビーム１００Ｃの指向角もφｅに変化する（φｅ＞φａ）。このように、ミラーが水平な状態で超音波ビームが入射しない上方に配置することにより、媒質入替装置により媒質の入れ替えを行わずに、ミラーの回転のみで、超音波ビームの送受信方向と指向角を変更することができ、プローブの構成を簡素化することができる。本実施例では、ミラー表面形状として楕円筒面を一例に説明したが、ミラー表面の曲率は、ミラーの回転角度における超音波ビームの送受信方向と指向角の条件により変更してもよい。

【0059】

すなわち、媒質封入ミラー１２にはミラー機能を有効にする媒質を封入しており、媒質封入ミラー１２を超音波ビームが入射しない位置に配置して、媒質封入ミラーのミラー機能を無効化した場合に、画像生成部（例えば、コントローラ５１）が詳細視画像を生成する（図１８（ａ）参照）。制御部７０がミラー回転機構１８を制御して媒質封入ミラー１２を回転し、媒質封入ミラー１２のミラー機能を有効化して超音波ビームの指向角が拡大した場合、画像生成部が第１の粗視画像を生成する（図１８（ｂ）参照）。また、制御部７０がミラー回転機構１２を制御して、媒質封入ミラー１２の回転角度をさらに変更し、超音波ビームの指向角を拡大させた状態で、超音波ビームの送受信方向を変更した場合、画像生成部が第２の粗視画像を生成する（図１８（ｃ）参照）。

【0060】

次に、本実施形態の動作及び作用効果について説明する。図２０は、本実施形態における動作手順の一例を表すフローチャートである。図２１は、第２の実施形態における粗視モード及び詳細視モードの実施例を説明するためのＸＺ平面図であり、（ａ）は粗視モードの説明図であり、（ｂ）（ｃ）は、詳細視モードの説明図である。

【0061】

まず、構造物３００（図２参照）の内部に満たされた液体Ｗの中にプローブ１０を投入して観測位置に配置する。観測範囲を図１８（ｂ）、図１８（ｃ）で示す指向角φｄ、φｅ（φｉにおいて、ｉ＝ｄ又はｉ＝ｅ）とする。図２０において、ステップＳ２０１Ａでは、例えば図２１（ａ）で示すように、図１８（ｃ）に示す条件で超音波ビームの送受信を行う（粗視モード、指向角φｅ）。

【0062】

そして、ステップＳ２０２に進み、プローブ１０の周辺にどのような物体があるかを大まかに観測する。計算機５０のコントローラ５１は、ＸＹ面における超音波ビームの送受信方向と波形データに基づいて、第１の実施の形態に示す図１０のような粗視画像を生成し、生成した粗視画像を表示部５２に表示させる。このようにして、ブロック３０１Ａとブロック３０１Ｂの位置や形状を大まかに観測することができる。

【0063】

そして、ステップＳ２０３に進み、全ての計画範囲の粗視モードによる観測が完了していなければ、ステップＳ２０１Ａに戻り、図１８（ｂ）に示すように媒質封入ミラーを回転して観測範囲を変更する。こうして、計画範囲の粗視モードによる観測が完了した後、詳細視モードで観測する範囲を決定し、詳細視モードに進む。

【0064】

ステップＳ２０４Ａでは、媒質封入ミラーを図１８（ａ）に示す水平の角度に戻し、超音波ビームを直接、液体Ｗ中に送信する（詳細視モード）。

【0065】

そして、ステップＳ２０５に進み、例えば図２１（ｂ）で示すように、ブロック３０１Ａ，３０１Ｂを細かに観測する。すなわち、超音波センサ１１からの超音波ビームが液体Ｗ中を直進し、超音波ビーム１００Ａがブロック３０１Ａ又は３０１Ｂの側面に向かって送信される。そして、ブロック３０１Ａ又は３０１Ｂの側面からの反射波が超音波センサ１１で受信される。このとき、前述したように超音波ビーム１００Ａの指向角φａが小さいため、反射波の伝搬時間にそれぞれ対応して反射波の強度が積算される範囲も小さい。

【0066】

その後、計算機５０のコントローラ５１は、ＸＹ面における超音波ビームの送受信方向と波形データに基づいて、第１の実施の形態に示す図１２で示すような詳細視画像を生成し、生成した詳細視画像を表示部５２に表示させる。このようにして、ブロック３０１Ａとブロック３０１Ｂの位置や形状を細かに観測することができる。

【0067】

そして、全ての計画範囲の観測が完了していなければ、ステップＳ２０６の判定が満たされず、前述のステップＳ２０４Ａに移行する。

【0068】

ステップＳ２０４Ａに移行した場合は、例えば図２１（ｃ）で示すように、配管３０２Ａ，３０２Ｂを細かに観測する。すなわち、超音波センサ１１からの超音波ビームが液体Ｗ中を直進し、超音波ビーム１００Ａが配管３０２Ａ又は３０２Ｂの側面に向かって送信される。そして、配管３０２Ａ又は３０２Ｂの側面からの反射波が超音波センサ１１で受信される。

【0069】

その後、計算機５０のコントローラ５１は、ＸＹ面における超音波ビームの送受信方向と波形データに基づいて、第１の実施の形態に示す図１４で示すような詳細視画像を生成し、生成した詳細視画像を表示部５２に表示させる。このようにして、配管３０２Ａと配管３０２Ｂの位置や形状を細かに観測することができる。

【0070】

最後に、ステップＳ２０６において、全ての計測範囲を観測したならば、一連の処理を終了する。

【0071】

以上のように本実施形態においては、粗視範囲において、プローブを動かさずに変更し、観測範囲を拡大することができる。さらに、媒質封入ミラー１２を水平な状態で超音波ビームが入射しない位置に配置することにより、媒質入替装置により媒質の入れ替えを行わずに、ミラーの回転のみで詳細視機能と粗視機能を変更することができ、プローブの構成を簡素化することができる。

【0072】

なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様にブロック３０１Ａ，３０１Ｂの粗視画像→ブロック３０１Ａ，３０１Ｂの詳細視画像→配管３０２Ａ，３０２Ｂの詳細視画像の順序で取得する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、配管３０２Ａ，３０２Ｂの詳細視画像→ブロック３０１Ａ，３０１Ｂの粗視画像→ブロック３０１Ａ，３０１Ｂの詳細視画像の順序で取得してもよい。

【0073】

また、第２の実施形態においても第１の実施形態と同様に、媒質封入ミラー１２は、断面が半楕円形状の筒容器で構成された場合を例にとって説明したが、これに限らず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、半楕円形状以外の他の部分楕円形状の筒容器で構成されてもよい。また、ある角度の範囲に応じて楕円の長軸ＭＡＡ、短軸ＭＩＡ（図４参照）の大きさが異なる、連続的に曲率が異なる曲面形状のミラーを構成してもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。

【0074】

図２２は、媒質封入ミラーの変形例を表す図である。図２２に示すように媒質封入ミラー１２の曲率を円筒面１２ａと楕円筒面１２ｂで構成される一部の曲率が一定でない形状であってもよい。

【0075】

以上のように構成された本実施形態においても、第１の実施形態と同様、媒質封入ミラーを用いることにより、プローブの大型化を抑制しつつ、粗視機能と詳細視機能を兼ね備えることができる。

【0076】

なお、第１及び第２の実施形態においては、複数の圧電素子１３を有するアレイ型の超音波センサ１１を備えた場合（すなわち、圧電素子１３の配列方向に超音波ビームを電子走査する場合）を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、１つだけの圧電素子１３を有する超音波センサと、この超音波センサを回動又は平行移動させる駆動機構とを備えてもよい。すなわち、圧電素子１３の配列方向に超音波ビームを機械的に走査してもよい。

【0077】

液中可視化装置８０，８０Ａは、内部に満たす媒質によってミラー機能を有する表面の曲率が一定でない媒質封入ミラー１２と、媒質封入ミラー１２を回転するミラー回転機構１８と、ミラー回転機構１８を制御する制御部（例えば、ミラー回転装置３０）と、媒質封入ミラー１２ーを介して液体中へ超音波ビームを送信するとともに、媒質封入ミラー１２を介して液体中の物体からの反射波を受信する超音波センサ１１と、超音波センサ１１で受信した反射波の情報に基づいて画像を生成する画像生成部（例えば、コントローラ５１）と、画像生成部で生成した画像を表示する表示部と、を備える。図１８において、媒質封入ミラー１２を超音波ビームが入射しない位置に配置して、ミラー機能を無効化した場合に、詳細視画像が生成され、媒質封入ミラーを回転し媒質封入ミラーのミラー機能を有効化して、粗視画像が生成される。

【0078】

本実施形態によれば、媒質封入ミラー１２を用いることにより、プローブの大型化を抑制しつつ、粗視機能と詳細視機能を兼ね備えることができ、さらに媒質封入ミラー回転機構を備えることにより媒質封入ミラーを回転させて、拡大した超音波ビームの視野を変更することが可能になる。

【符号の説明】

【0079】

１０，１０Ａ プローブ
１１ 超音波センサ
１２ 媒質封入ミラー
１３ 圧電素子
１８ ミラー回転装置
２０，２０Ａ 媒質入替装置
３０ ミラー回転装置（制御部）
４０ 送受信装置（制御部）
５０ 計算機
５１ コントローラ（画像生成部）
５２ 表示部
７０ 制御部
８０，８０Ａ 液中可視化装置
ＭＡＡ 長軸
ＭＩＡ 短軸
ＥＯ 楕円の中心
ＲＯ 回転軸の中心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】