特開 2024-34413 超音波映像装置及びそのためのプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024034413

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】超音波映像装置及びそのためのプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/06 20060101AFI20240306BHJP

【ＦＩ】

G01N29/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022138631

(22)【出願日】2022-08-31

(71)【出願人】

【識別番号】000243364

【氏名又は名称】本多電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114605

【弁理士】

【氏名又は名称】渥美 久彦

(72)【発明者】

【氏名】朝倉 幸弘

【テーマコード（参考）】

2G047

【Ｆターム（参考）】

2G047AA06

2G047AA09

2G047AC10

2G047BB01

2G047BB06

2G047BC09

2G047CA01

2G047DA01

2G047DA02

2G047DA03

2G047EA12

2G047GH06

(57)【要約】

【課題】Ｂモード画像に基づいて所望とする深さ位置のＣモード画像を容易に表示することができる超音波映像装置を提供する。
【解決手段】この超音波映像装置１１は、検査対象物１への超音波の送受信に基づいてＡモード画像Ｇ１、Ｂモード画像Ｇ２及びＣモード画像Ｇ３を生成し、それらを表示画面５２ａ上に並べて同時に表示しうる。境界面位置算出手段５４ａは、材料層２、３、４同士の境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を算出する。境界面可視化手段５４ｂは、境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を示すマーカー画像Ｌ１、Ｌ２を生成する。境界面可視化手段５４ｂは、マーカー画像Ｌ１をＢモード画像Ｇ２上にて境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置に対応する位置に重畳し、境界面Ｋ１、Ｋ２を可視化する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の材料層を積層した構造を有する検査対象物を対象とし、前記検査対象物への超音波の送受信に基づいて生成したＡモード画像、Ｂモード画像及びＣモード画像を表示画面上に並べて同時に表示しうる超音波映像装置であって、
前記材料層同士の境界面の深さ位置を算出する境界面位置算出手段と、
前記境界面の深さ位置を示すマーカー画像を生成し、そのマーカー画像を前記Ｂモード画像上にて前記境界面の深さ位置に対応する位置に重畳することで、前記境界面を可視化する境界面可視化手段と
を備えたことを特徴とする超音波映像装置。

【請求項2】

前記境界面位置算出手段は、前記検査対象物への超音波の送受信によって取得した対象物表面の位置情報と、前記材料層ごとの厚さ及び物性値に関する情報とに基づき、前記境界面の深さ位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の超音波映像装置。

【請求項3】

前記対象物表面を起点として前記超音波が前記材料層を通過するのに要する時間を求め、その求めた通過所要時間と前記材料層の厚さ及び音速とから、前記境界面の深さ位置を算出することを特徴とする請求項２に記載の超音波映像装置。

【請求項4】

前記境界面可視化手段は、前記境界面の深さ位置を示すカラーのマーカーライン画像を生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波映像装置。

【請求項5】

前記境界面の深さ位置を含む所定範囲に前記Ｃモード画像を得るためのゲートを設定し、前記ゲートの設定範囲を表すゲート画像を生成し、そのゲート画像を前記Ｂモード画像上にて前記マーカーライン画像を跨ぐように重畳するゲート自動設定表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の超音波映像装置。

【請求項6】

複数の材料層を積層した構造を有する検査対象物を対象とし、前記検査対象物への超音波の送受信に基づいて生成したＡモード画像、Ｂモード画像及びＣモード画像を表示画面上に並べて同時に表示しうる超音波映像装置を作動させるためのプログラムであって、プロセッサに、
前記材料層同士の境界面の深さ位置を算出する境界面位置算出ステップと、
前記境界面の深さ位置を示すマーカー画像を生成するマーカー画像生成ステップと、
生成した前記マーカー画像を前記Ｂモード画像上にて前記境界面の深さ位置に対応する位置に重畳するマーカー画像重畳ステップと
を実行させるためのプログラム。

【請求項7】

前記境界面位置算出ステップは、
前記検査対象物への超音波の送受信によって対象物表面の位置情報を取得する表面情報取得ステップと、
前記材料層ごとの厚さ及び物性値に関する情報を取得する材料層情報取得ステップと、
前記表面情報取得ステップ及び前記材料層情報取得ステップにより取得した情報に基づき、前記境界面の深さ位置を算出する深さ位置算出ステップと
を含む
ことを特徴とする請求項６に記載のプログラム。

【請求項8】

前記深さ位置算出ステップでは、前記対象物表面を起点として前記超音波が前記材料層を通過するのに要する時間を求め、その求めた通過所要時間と前記材料層の厚さ及び音速とから、前記境界面の深さ位置を算出することを特徴とする請求項７に記載のプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波映像装置及びそのためのプログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、超音波を利用して検査対象物の内部の様子を映像化する超音波映像装置がよく知られている。この種の超音波映像装置では、検査対象物への超音波の送受信に基づいて、各種モードの超音波画像が生成される。これらの超音波画像は、通常、１つの表示画面上に並べて同時に表示されるようになっている。例えば、特許文献１に記載の超音波映像装置では、Ｂモード画像（断層画像）及びＣモード画像（所定深さの平面画像）を生成して、表示画面上に並べて同時に表示している。また、特許文献２に記載の超音波映像装置では、Ａモード画像（反射波形の画像）及びＢモード画像を生成して、表示画面上に並べて同時に表示している。例えば、複数の材料層を積層した構造を有する検査対象物を対象とした場合、超音波映像装置を用いることで材料層同士の境界面の状態（剥離の有無など）を検出可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平４－３２８４６０号公報

【0004】

【特許文献2】特開２００６－３２２９００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、材料層同士の境界面についてのＣモード画像を得たい場合、装置のユーザは、Ｂモード画像を見ながら、目的とする境界面を探し出し、Ｂモード画像上に枠状のゲートを設定する必要がある。しかしながら、多層化や薄層化する傾向にある検査対象物からの反射信号には、多くの信号が含まれており、必要とする信号が埋もれやすい。それゆえ、Ｂモード画像に基づいて材料の境界面を正確に判別するためには、従来、慣れや経験が必要とされていた。従って、不慣れな者にとってはＣモード画像を得る際のゲートを適切に設定できず、所望とする深さ位置のＣモード画像を表示できないという問題があった。

【0006】

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｂモード画像に基づいて所望とする深さ位置のＣモード画像を容易に表示することができる超音波映像装置及びそのためのプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の材料層を積層した構造を有する検査対象物を対象とし、前記検査対象物への超音波の送受信に基づいて生成したＡモード画像、Ｂモード画像及びＣモード画像を表示画面上に並べて同時に表示しうる超音波映像装置であって、前記材料層同士の境界面の深さ位置を算出する境界面位置算出手段と、前記境界面の深さ位置を示すマーカー画像を生成し、そのマーカー画像を前記Ｂモード画像上にて前記境界面の深さ位置に対応する位置に重畳することで、前記境界面を可視化する境界面可視化手段とを備えたことを特徴とする超音波映像装置をその要旨とする。

【0008】

従って、請求項１に記載の発明によれば、境界面位置算出手段が材料層同士の境界面の深さ位置を算出し、その算出結果に基づいて境界面可視化手段が境界面の深さ位置を示すマーカー画像を生成しかつＢモード画像上に重畳する。その結果、複数の材料層の境界面が可視化されて判別しやすくなる。このため、経験や慣れがなくても所望とする深さ位置のＣモード画像を表示することができ、また、超音波による画像解析を容易かつ正確に行うことができるようになる。

【0009】

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記境界面位置算出手段は、前記検査対象物への超音波の送受信によって取得した対象物表面の位置情報と、前記材料層ごとの厚さ及び物性値に関する情報とに基づき、前記境界面の深さ位置を算出することをその要旨とする。

【0010】

請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記対象物表面を起点として前記超音波が前記材料層を通過するのに要する時間を求め、その求めた通過所要時間と前記材料層の厚さ及び音速とから、前記境界面の深さ位置を算出することをその要旨とする。

【0011】

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記境界面可視化手段は、前記境界面の深さ位置を示すカラーのマーカーライン画像を生成することをその要旨とする。

【0012】

請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記境界面の深さ位置を含む所定範囲に前記Ｃモード画像を得るためのゲートを設定し、前記ゲートの設定範囲を表すゲート画像を生成し、そのゲート画像を前記Ｂモード画像上にて前記マーカーライン画像を跨ぐように重畳するゲート自動設定表示手段をさらに備えることをその要旨とする。

【0013】

請求項６に記載の発明は、複数の材料層を積層した構造を有する検査対象物を対象とし、前記検査対象物への超音波の送受信に基づいて生成したＡモード画像、Ｂモード画像及びＣモード画像を表示画面上に並べて同時に表示しうる超音波映像装置を作動させるためのプログラムであって、プロセッサに、前記材料層同士の境界面の深さ位置を算出する境界面位置算出ステップと、前記境界面の深さ位置を示すマーカー画像を生成するマーカー画像生成ステップと、生成した前記マーカー画像を前記Ｂモード画像上にて前記境界面の深さ位置に対応する位置に重畳するマーカー画像重畳ステップとを実行させるためのプログラムをその要旨とする。

【0014】

従って、請求項６に記載の発明によれば、境界面位置算出ステップにより、材料層同士の境界面の深さ位置が算出された後、マーカー画像生成、重畳ステップにより、境界面の深さ位置を示すマーカー画像が生成されかつＢモード画像上に重畳される。その結果、複数の材料層の境界面が可視化されて判別しやすくなる。このため、経験や慣れがなくても所望とする深さ位置のＣモード画像を表示することができ、また、画像解析を容易かつ正確に行うことができるようになる。

【0015】

請求項７に記載の発明は、請求項６において、前記境界面位置算出ステップは、前記検査対象物への超音波の送受信によって対象物表面の位置情報を取得する表面情報取得ステップと、前記材料層ごとの厚さ及び物性値に関する情報を取得する材料層情報取得ステップと、前記表面情報取得ステップ及び前記材料層情報取得ステップにより取得した情報に基づき、前記境界面の深さ位置を算出する深さ位置算出ステップとを含むことをその要旨とする。

【0016】

請求項８に記載の発明は、請求項７において、前記深さ位置算出ステップでは、前記対象物表面を起点として前記超音波が前記材料層を通過するのに要する時間を求め、その求めた通過所要時間と前記材料層の厚さ及び音速とから、前記境界面の深さ位置を算出することをその要旨とする。

【発明の効果】

【0017】

以上詳述したように、請求項１～８に記載の発明によると、Ｂモード画像に基づいて所望とする深さ位置のＣモード画像を容易に表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明を具体化した実施形態の超音波映像装置を示す概略構成図。

【図2】実施形態の超音波映像装置の電気的構成を示すブロック図。

【図3】実施形態の超音波映像装置の表示画面を示す写真。

【図4】実施形態の超音波映像装置の動作を説明するためのフローチャート。

【図5】実施形態の超音波映像装置の動作を説明するためのフローチャート。

【図6】実施形態の超音波映像装置の動作を説明するためのフローチャート。

【図7】表示装置に表示されたＢモード画像を示す写真。

【図8】表示装置に表示されたＢモード画像を示す写真。

【図9】表示装置に表示されたＢモード画像を示す写真。

【図10】表示装置に表示されたＢモード画像を示す写真。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を具体化した実施形態の超音波探傷映像装置（ＳＡＴ）１１を図１～図１０に基づき詳細に説明する。

【0020】

図１は、実施形態の超音波探傷映像装置１１を示す概略構成図である。図１に示されるように、本実施形態の超音波探傷映像装置１１は、超音波を用いて検査対象物１の内部の様子を映像化して非破壊で観察するための装置であって、スキャナ部２１とＰＣ（パーソナルコンピュータ）５１とによって構成されている。なお、図１では本体部とディスプレイとが一体のＰＣ５１を示したが、本体部とディスプレイとが別体のＰＣ５１を用いて装置を構成しても勿論よい。

【0021】

スキャナ部２１は、ベース２２、水槽５、移動機構部３０、超音波プローブ２７等を備えている。水槽５は平板状のベース２２の上面中央部に支持されている。水槽５には水などの超音波伝達媒体Ｗ１が溜められており、その中には検査対象物１が浸漬されている。本実施形態では、複数の材料層２、３、４を積層した構造を有する積層体を検査対象物１としている。検査対象物１の例としては、半導体（樹脂パッケージ、セラミックパッケージ、ＩＣチップ、リードフレーム等）を挙げることができる。この超音波探傷映像装置１１は、複数の材料層２、３、４における境界面Ｋ１、Ｋ２の剥離（層間剥離）、クラック、ボイドなどを検出する。なお、半導体以外に、セラミック製品、金属溶接製品、ロウ付け製品などにおける境界面Ｋ１、Ｋ２の剥離等を検出しても勿論よい。

【0022】

ベース２２上には移動機構部３０が設置されている。水槽５の左右両側には、Ｙ軸方向に沿って延びる一対のレール２６が敷設されている。一対のレール２６上には、Ｙ軸移動機構２４がＹ軸方向に移動可能に案内支持されている。Ｙ軸移動機構２４は、略コ字状に形成されたＺ軸移動機構２５をＺ軸方向に移動可能に支持している。Ｚ軸移動機構２５は、Ｘ軸移動機構２３をＸ軸方向に移動可能に支持している。Ｘ軸移動機構２３は水槽５の上方に位置するように構成されており、Ｘ軸移動機構２３の下面には超音波プローブ２７が下向きに取り付けられている。

【0023】

超音波プローブ２７は、下端に圧電素子からなる超音波振動子２８を備えている。超音波振動子２８の下面にはロッド２９が接続されている。そのロッド２９の先端側は、検査対象物１の真上に配置された状態で超音波伝達媒体Ｗ１に浸漬される。超音波振動子２８が発した超音波は、ロッド２９及び超音波伝達媒体Ｗ１を介して検査対象物１に伝達される。

【0024】

超音波振動子２８は、圧電素子からなり、１０ＭＨｚ～１４０ＭＨｚ程度（本実施例では５０ＭＨｚ）の超音波を発生する。超音波振動子２８は、発生した超音波を検査対象物１に向けて照射（送信）した後、検査対象物１から返ってくる反射波を受信する。

【0025】

図２は、本実施形態の実施形態の超音波探傷映像装置１１の電気的構成を示すブロック図である。

【0026】

図２に示されるように、スキャナ部２１は、超音波プローブ２７、移動機構部３０、パルス発生回路３１、送受波分離回路３３、受信回路３４、検波回路３５、Ａ／Ｄ変換回路３６、I／Ｆ回路３７、コントローラ３９、エンコーダ４０等を備えている。

【0027】

移動機構部３０は、上記のとおり、Ｘ軸移動機構２３、Ｙ軸移動機構２４及びＺ軸移動機構２５を備えており、特にＸ軸移動機構２３及びＹ軸移動機構２４によりＸＹ平面にて二次元走査を行う。これらの機構は、それぞれの軸方向へ移動するための駆動力を与えるモータ４１、４２、４３を有している。これらのモータ４１、４２、４３としては、例えばステッピングモータやリニアモータなどが使用される。各モータ４１、４２、４３にはコントローラ３９が電気的に接続されており、このコントローラ３９の駆動信号に応答してモータ４１、４２、４３が駆動される。

【0028】

また、本実施形態においては、Ｘ軸移動機構２３に対応してエンコーダ４０が設けられ、エンコーダ４０によりＸ軸移動機構２３の走査位置が検出される。具体的には、走査範囲を３００個×３００個の測定点に分割した場合、１回のＸ軸方向の走査が３００分割される。そして、各測定点の位置がエンコーダ４０によって検出されＰＣ５１に取り込まれる。ＰＣ５１はそのエンコーダ４０の出力に同期して駆動制御信号を生成し、その駆動制御信号をＣＰＵ５４に供給する。ＣＰＵ５４は、この駆動制御信号に基づいてモータ４１を駆動する。また、ＣＰＵ５４は、エンコーダ４０の出力信号に基づきＸ軸方向の１ラインの走査が終了した時点でモータ４２を駆動して、Ｙ軸移動機構２４をＹ軸方向に１個分移動させる。

【0029】

ＣＰＵ５４は、駆動制御信号に同期してトリガ信号を生成してパルス発生回路３８に供給する。これにより、パルス発生回路３８において、そのトリガ信号に同期したタイミングで励起パルスが生成される。その励起パルスが送受波分離回路３３を介して超音波振動子２８に供給される結果、超音波振動子２８から超音波が送信される。

【0030】

超音波振動子２８は、送受波兼用であるため、検査対象物１からの超音波の反射波を受信して電気信号に変換する。そして、その反射波の信号は、送受波分離回路３３を介して受信回路３４に供給される。受信回路３４は、信号増幅回路を含んで構成されていて、反射波の信号を増幅して検波回路３５に出力する。

【0031】

検波回路３５は、検査対象物１からの反射波信号を検出するための回路であり、図示しないゲート回路を含んで構成されている。本実施形態の検波回路３５は、超音波振動子２８で受信した反射波信号のなかから、必要な信号のみを抽出する。そして、検波回路３５で抽出された反射波信号は、Ａ／Ｄ変換回路３６に供給されてＡ／Ｄ変換された後、I／Ｆ回路３７に入力される。I／Ｆ回路３７は、ＰＣ５１との間で信号の授受を行うためのインターフェースである。デジタル化された反射波信号は、I／Ｆ回路３７を介してＰＣ５１側に転送される。なお、コントローラ３９及びエンコーダ４０もI／Ｆ回路３７に電気的に接続されており、これらの出力信号はI／Ｆ回路３７を介してＰＣ５１側に転送される。

【0032】

ＰＣ５１は、表示装置５２、I／Ｆ回路５３、ＣＰＵ５４（中央処理装置）、メモリ５５、記憶装置５６及び入力装置５７を備え、それらはバス５８を介して相互に通信可能に接続されている。

【0033】

ＣＰＵ５４は、メモリ５５を利用して制御プログラムを実行し、システム全体を統括的に制御する。制御プログラムとしては、移動機構部３０による二次元走査を制御するためのプログラム、Ａ、Ｂ、Ｃ各モードの画像を生成表示するためのプログラムなどが含まれる。なお、ＣＰＵ５４とは別に例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：デジタル信号プロセッサ）を設けて、そこでＣＰＵ５４が行っている信号処理の一部を行わせてもよい。

【0034】

I／Ｆ回路５３は、スキャナ部２１との間で信号の授受を行うためのインターフェースである。Ｉ／Ｆ回路５３は、超音波振動子２８に制御信号（コントローラ３９への駆動制御信号）を出力したり、超音波振動子２８からの転送データを入力したりする役割を果たすものである。なお、超音波振動子２８との間で信号の授受を行う場合には、上記のような物理的なインターフェースに限定されることはなく、無線インターフェースを用いても勿論よい。

【0035】

表示装置５２は、例えば、液晶、プラズマ、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等のモニタディスプレイである。表示装置５２は、カラー表示、モノクロ表示を問わずに使用できるが、カラー表示であることが望ましい。この表示装置５２は、検査対象物１への超音波の送受信に基づいて生成したＡモード画像Ｇ１、Ｂモード画像Ｇ２及びＣモード画像Ｇ３を表示画面５２ａ上に並べて同時に表示可能とする装置である。図１、図３に示されるように、本実施形態では画面左側にＡモード画像Ｇ１、画面中央にＢモード画像Ｇ２、画面右側にＣモード画像Ｇ３を配置している。

【0036】

ここで、Ａモード画像Ｇ１（Ａスコープ画像）は、超音波振動子２８における受信音圧と超音波の伝播時間とを直角座標にとって表した波形の画像である。Ａモードによると、検査対象物１内の異常発生部位の反射音圧や、検査対象物１の対象物表面６０からの深さを把握しやすいという特徴がある。

【0037】

Ｂモード画像Ｇ２（Ｂスコープ画像）は、Ａモードの波形を輝度変調して線で表し、超音波振動子２８の検査対象物１上におけるＸ軸方向の位置(一次元)と音波伝播時間とを直角座標にとって表した断層画像である。Ｂモードによると、走査線下の異常発生部位の分布状態、存在、深さが表示されるので、深さ方向の内部構造を直感的に把握しやすいという特徴がある。

【0038】

Ｃモード画像Ｇ３（Ｃスコープ画像）は、超音波振動子２８の検査対象物１におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の所定深さ位置(二次元)を直角座標にとって表した平面画像である。Ｃモードによると、異常発生部位の平面的な広がりの分布が把握しやすいという特徴がある。なお、Ｃモード画像Ｇ３は、あらかじめ設定されたゲートの範囲に基づいて表示される。ゲートの深さ位置を変化させることにより、異常発生部位の深さ方向変化を知ることができる。

【0039】

入力装置５７は、タッチパネル、マウス、キーボード、ポインティングデバイス等の入力ユーザインタフェースであって、ユーザからの要求や指示、パラメータの入力に用いられる。

【0040】

記憶装置５６は、磁気ディスク装置や光ディスク装置などのＨＤＤ（ハードディスクドライブ）や、ＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）であり、各種の制御プログラム及び各種のデータを記憶している。メモリ５５は、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）やＲＯＭ（リードオンリーメモリ）を含み、超音波画像生成のためにあらかじめ取得された反射波形や、それに基づく各種の計算結果などを一時的に保存する。ＣＰＵ５４は、入力装置５７による指示に従い、プログラムやデータを記憶装置５６からメモリ５５へ転送し、それを逐次実行する。なお、ＣＰＵ５４が実行するプログラムとしては、メモリカード、フレキシブルディスク、光ディスクなどの記憶媒体に記憶されたプログラムや、通信媒体を介してダウンロードしたプログラムでもよく、その実行時には記憶装置５６にインストールして利用する。

【0041】

本実施形態においてＣＰＵ５４は、境界面位置算出手段５４ａ、境界面可視化手段５４ｂ、ゲート自動設定表示手段５４ｃとして機能する。境界面位置算出手段５４ａは、材料層２、３、４同士の境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を算出する。境界面可視化手段５４ｂは、境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を示すマーカー画像を生成する。境界面可視化手段５４ｂは、さらにそのマーカー画像をＢモード画像Ｇ２上にて境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置に対応する位置に重畳することで、境界面Ｋ１、Ｋ２を可視化する。本実施形態の境界面可視化手段５４ｂは、上記マーカー画像として、カラーのマーカーライン画像Ｌ１、Ｌ２を生成する。ゲート自動設定表示手段５４ｃは、境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を含む所定範囲にＣモード画像Ｇ３を得るためのゲートを設定し、ゲートの設定範囲を表すゲート画像６１、６２を生成する。また、ゲート自動設定表示手段５４ｃは、そのゲート画像６１、６２をＢモード画像Ｇ２上にてマーカーライン画像Ｌ１、Ｌ２を跨ぐように重畳する。

【0042】

次に、本実施形態の超音波探傷映像装置１１において、プロセッサであるＣＰＵ５４が実行する演算処理について、図４～図６のフローチャートを用いて説明する。

【0043】

ここでは前提作業として、検査対象物１の材料層２、３ごとの厚さ及び物性値に関する情報とをメモリ５５にあらかじめ記憶させておく。例えば、第１の材料層２が既知の金属Ａからなり、第２の材料層３が既知の金属Ｂからなる場合、金属Ａの厚さ（ｍｍ）、金属Ａを進行する超音波の音速（ｍｍ／ｓｅｃ）、金属Ｂの厚さ（ｍｍ）、金属Ｂを進行する超音波の音速（ｍｍ／ｓｅｃ）、を記憶させておく。なお、これらはいずれも既知のパラメータである。既知パラメータの入力は、ユーザ自らが行ってもよく、あるいは所定のプログラムにより自動的に行ってもよい。

【0044】

まずＣＰＵ５４は、スキャナ部２１を駆動して、検査対象物１に対して超音波の送受信をしながらＸ軸及びＹ軸の２方向にスキャンする初期動作を実行させる（ステップＳ１００）。次にＣＰＵ５４は、ステップＳ１１０に移行して二次元的なスキャンが終了したか否かを判定する。スキャンが終了していないと判定した場合（ステップＳ１１０：Ｎ）、ＣＰＵ５４は、ステップＳ１００に戻り、引き続きスキャナ部２１にスキャンを実行させる。スキャンが終了したと判定した場合（ステップＳ１１０：Ｙ）、ＣＰＵ５４は、ステップＳ１１６に移行してＡモード画像Ｇ１及びＢモード画像Ｇ２を生成し、さらにステップＳ１１８に移行して表示画面５２ａにＡモード画像Ｇ１及びＢモード画像Ｇ２を表示させる。なお、図７はこのときのＢモード画像Ｇ２の一例を示すものである。その後、ＣＰＵ５４は、ステップＳ１２０に移行して所定の境界面位置算出処理を実行する。

【0045】

境界面位置算出処理では、まず、先に行った検査対象物１への超音波の送受信の結果に基づいて、対象物表面６０の位置情報を取得する（ステップＳ１２２）。具体的には、送信時のパルスの所定時間経過後に最初に現れる比較的大きなパルスが対象物表面６０からの反射波であるので、そこを対象物表面６０の位置として定義する。なお、このとき対象物表面６０であることを示す何らかの識別画像を生成し、それをＢモード画像Ｇ２における対象物表面６０の部位に重畳してもよい。表面情報取得ステップを実行した後、ＣＰＵ５４はステップＳ１２４に移行して、材料層情報取得ステップを実行する。材料層情報取得ステップにおいて、ＣＰＵ５４は、材料層２、３ごとの厚さ及び物性値（即ち音速）に関する情報をメモリ５５から読み出して取得する。次にＣＰＵ５４はステップＳ１２６に移行して、深さ位置算出ステップを実行する。深さ位置算出ステップにおいて、ＣＰＵ５４は、表面情報取得ステップ及び材料層情報取得ステップにより取得した情報に基づき、材料層２、３同士の境界面Ｋ１の深さ位置を算出する。具体的には、対象物表面６０を起点として超音波が第１の材料層２を通過するのに要する時間を求め、その求めた通過所要時間と第１の材料層２の厚さ及び音速とから、第１の材料層２と第２の材料層３との境界面Ｋ１（便宜上「第１境界面Ｋ１」とする。）の深さ位置を算出する。なお、第２の材料層３の下にさらに第３の材料層４が存在する場合であっても、同様の手順が適用される。即ち、対象物表面６０を起点として超音波が第１の材料層２を通過するのに要する時間、第２の材料層３を通過するのに要する時間をそれぞれ求める。そして、求めた２つの通過所要時間と、第１の材料層２の厚さ及び音速、第２の材料層３の厚さ及び音速とから、第２の材料層３と第３の材料層４との境界面Ｋ２（便宜上「第２境界面Ｋ２」とする。）の深さ位置を算出する。

【0046】

次にＣＰＵ５４は、ステップＳ１３０に移行してマーカー画像生成ステップを実行し、境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を示すマーカー画像を生成する。本実施形態では、マーカー画像として、カラーのマーカーライン画像Ｌ１、Ｌ２を生成する。次にＣＰＵ５４は、ステップＳ１４０に移行してマーカー画像重畳ステップを実行する。即ち、先に生成したマーカーライン画像Ｌ１、Ｌ２をＢモード画像Ｇ２上にて境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置に対応する位置にそれぞれ重畳する。なお、図８はこのときのＢモード画像Ｇ２の一例を示している。同図では、第１境界面Ｋ１にマーカーライン画像Ｌ１を重畳して表示した状態が示されている。

【0047】

次にＣＰＵ５４は、ステップＳ１５０に移行して、Ｃモード画像Ｇ３を得るためのゲートの算出及び設定を実行する。このときゲートの範囲は、あらかじめ決められた条件に基づいて自動的に設定される。具体的には、ゲートの範囲は、境界面Ｋ１の深さ位置を含む所定範囲（例えば、当該深さ位置を基準として深さ方向に±０．０１ｍｍの範囲）となるように自動的に設定される。

【0048】

次にＣＰＵ５４は、ステップＳ１６０に移行して矩形枠状のゲート画像６１、６２を生成し、さらにステップＳ１７０に移行して表示画面５２ａのＢモード画像Ｇ２上にゲート画像６１、６２を重畳させて表示する。なお、図９はこのときのＢモード画像Ｇ２の一例を示す。同図では、第１境界面Ｋ１に対応したマーカーライン画像Ｌ１を跨ぐようにゲート画像６１が重畳して表示されている。また、図１０はこのときのＢモード画像Ｇ２の別の例を示す。同図では、第１境界面Ｋ１に対応したマーカーライン画像Ｌ１を跨ぐようにゲート画像６１が重畳して表示され、かつ、第２境界面Ｋ２に対応したマーカーライン画像Ｌ２を跨ぐようにゲート画像６２が重畳して表示されている。なお、ゲート画像６１、６２はカラーの画像であることが好ましい。ゲート画像６１、６２の色は、上記のマーカーライン画像Ｌ１、Ｌ２と同じ色であってもよいほか、異なる色であってもよい。また、ゲート画像６１、６２が複数ある場合、それらを同じ色で表示してもよいほか、異なる色で表示してもよい。

【0049】

次にＣＰＵ５４は、ステップＳ１８０に移行して、自動設定を経て現在表示されているゲートが複数であるか否かを判定する。ゲートが複数ではないと判定した場合、ＣＰＵ５４は、ステップＳ１９０、Ｓ２００を飛ばしてステップＳ２１０に移行する（ステップＳ１８０：Ｎ）。ゲートが複数であると判定した場合、ＣＰＵ５４は、ステップＳ１９０に移行して、複数あるゲートのうちから任意の１つのものを選択することを促す文字等を表示画面５２ａ上に表示する（ステップＳ１８０：Ｙ）。ユーザは、このような文字等の表示を契機として入力装置５７を操作し、１つのゲートを選択する。次にＣＰＵ５４は、ステップＳ２００に移行して、１つのゲートが選択済であるか否かを判定する。ＣＰＵ５４は、１つのゲートが選択済でない場合にステップＳ１９０に戻り（ステップＳ２００：Ｎ）、１つのゲートが選択済である場合にステップＳ２１０に移行する（ステップＳ２００：Ｙ）。

【0050】

次にＣＰＵ５４は、ステップＳ２１０に移行して、選択された１つのゲートの位置がこれで良いか否かをユーザに問う文字等を表示するとともに、ユーザからの応答結果に基づいて判定を行う。ゲートの位置がこれで良いと判定（即ち位置変更の必要なしと判定）した場合、ＣＰＵ５４は、ステップＳ２２０～２４０を飛ばしてステップＳ２５０に移行する（ステップＳ２１０：Ｙ）。ゲートの位置が良くないと判定（即ち位置変更の必要ありと判定）した場合、ＣＰＵ５４は、ステップＳ２２０に移行し、ゲート位置の変更を促す文字等を表示画面５２ａ上に表示する（ステップＳ２１０：Ｎ）。ユーザは、このような文字等の表示を契機として入力装置５７を操作し、ゲート位置を画面上下方向に適宜変更する。次にＣＰＵ５４は、ステップＳ２３０に移行して、ゲートの位置が変更済であるか否かを判定する。ゲート位置変更済であると判定した場合、ＣＰＵ５４はステップＳ２４０に移行する（ステップＳ２３０：Ｙ）。ゲート位置変更済ではないと判定した場合、ＣＰＵ５４はステップＳ２２０に戻り、再びゲートの位置変更を促す（ステップＳ２３０：Ｎ）。

【0051】

ステップＳ２４０においてＣＰＵ５４は、ゲートの位置がこれで良いか否かをユーザに問う文字等を表示するとともに、ユーザからの応答結果に基づいて判定を行う。ゲートの位置が良くないと判定した場合、ＣＰＵ５４は、ステップＳ２２０に戻り、再びゲートの位置変更を促す（ステップＳ２４０：Ｎ）。ゲートの位置がこれで良いと判定した場合、ＣＰＵ５４は、ステップＳ２５０に移行する（ステップＳ２４０：Ｙ）。すると、ＣＰＵ５４はゲート設定範囲についてのＣモード画像を生成し（ステップＳ２５０）、さらにその生成したＣモード画像を表示画面上に表示する（ステップＳ２６０）。

【0052】

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

【0053】

（１）本実施形態の超音波探傷映像装置１１では、検査対象物１への超音波の送受信に基づいて、Ａモード画像Ｇ１、Ｂモード画像Ｇ２及びＣモード画像Ｇ３を生成し、それら画像Ｇ１～Ｇ３を表示画面５２ａ上に並べて同時に表示しうる。この超音波探傷映像装置１１は、境界面位置算出手段５４ａと境界面可視化手段５４ｂとを備えたことを特徴とする。この構成によると、境界面位置算出手段５４ａが材料層２、３、４同士の境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を算出し、その算出結果に基づいて境界面可視化手段５４ｂが境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を示すマーカー画像Ｌ１、Ｌ２を生成しかつＢモード画像Ｇ２上に重畳する。その結果、複数の材料層２、３、４の境界面Ｋ１、Ｋ２が可視化されて判別しやすくなる。このため、経験や慣れがなくても所望とする深さ位置のＣモード画像Ｇ３を表示することができ、また、超音波による画像解析を容易かつ正確に行うことができるようになる。例えば本実施形態においては、検査対象物１である半導体の境界面Ｋ１、Ｋ２にて発生しやすい異常（剥離、クラック、ボイドなど）を精度よく検出することができる。従って、半導体製造時の不良品検査に適した装置を提供することができる。

【0054】

（２）本実施形態では、境界面位置算出手段５４ａとして機能するＣＰＵ５４が、検査対象物１への超音波の送受信によって取得した対象物表面６０の位置情報と、材料層２、３、４ごとの厚さ及び物性値に関する情報とに基づき、境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を算出する。特には、対象物表面６０を起点として超音波が材料層２、３を通過するのに要する時間を求め、その求めた通過所要時間と材料層２、３の厚さ及び音速とから、境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を算出する。この構成によると、境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を容易にかつ正確に算出することができる。

【0055】

（３）本実施形態では、境界面可視化手段５４ｂとして機能するＣＰＵ５４が、境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を示すカラーのマーカーライン画像Ｌ１、Ｌ２を生成する。従って、基本的にモノトーンで表示されたＢモード画像Ｇ２に重畳したときに、見やすいマーカーライン画像Ｌ１、Ｌ２とすることができる。また、ライン状の画像であるため、境界面Ｋ１、Ｋ２がある深さ位置に沿って、いわば着色された状態となる。よって、境界面Ｋ１、Ｋ２の存在が感覚的に把握しやすくなるという利点がある。

【0056】

（４）本実施形態の超音波探傷映像装置１１は、さらにゲート自動設定表示手段５４ｃを備えたことを特徴とする。この構成によると、ゲート自動設定表示手段５４ｃとして機能するＣＰＵ５４が、境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を含む所定範囲にＣモード画像Ｇ３を得るためのゲートを設定する。そして、ゲートの設定範囲を表すゲート画像６１、６２を生成し、そのゲート画像６１、６２をＢモード画像Ｇ２上にてマーカーライン画像Ｌ１、Ｌ２を跨ぐように重畳する。この構成によると、ユーザ自身により行われる必要があったゲート設定作業が、かなりの程度まで自動化される。それゆえ、慣れや経験の有無を問わず、Ｃモード画像Ｇ３を得る際のゲートを適切に設定することが可能となる。よって、所望とする深さ位置のＣモード画像Ｇ３を容易にかつ確実に表示することが可能となる。

【0057】

なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。

【0058】

・上記実施形態では、画面左側にＡモード画像Ｇ１、画面中央にＢモード画像Ｇ２、画面右側にＣモード画像Ｇ３を配置したが、これとは異なる配置態様にて３つの画像を配置しても勿論よい。また、上記実施形態では、１台の表示装置５２における同一の表示画面５２ａ上に３つの画像を並べて同時に表示したが、２台の表示装置５２を用いてもよい。この場合、一方の表示装置５２にＡモード画像Ｇ１及びＢモード画像Ｇ２を表示するとともに、同時に他方の表示装置５２にＣモード画像Ｇ３を表示してもよい。

【0059】

・上記実施形態では、所定のプログラムにより、プロセッサであるＣＰＵ５４を境界面位置算出手段５４ａ、境界面可視化手段５４ｂ、ゲート自動設定表示手段５４ｃとして機能させていたが、これに限定されない。例えば、境界面位置算出手段５４ａとして機能する回路、境界面可視化手段５４ｂとして機能する回路、ゲート自動設定表示手段５４ｃとして機能する回路をそれぞれ個別に備えたものとしてもよい。

【0060】

・上記実施形態では、境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を示すマーカー画像として、カラーのマーカーライン画像Ｌ１、Ｌ２を採用したが、これに限定されない。例えば、連続したライン状ではないマーカー画像を採用してもよく、例えば境界面Ｋ１、Ｋ２に沿って複数のドットを並べて配置したマーカー画像などであってもよい。あるいは、境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を示す矢印画像をマーカー画像としてもよい。なお、これらマーカー画像の近傍に、文字情報を付してもよい。

【0061】

・上記実施形態では、Ｃモード画像Ｇ３を得るためのゲートの設定範囲を表す矩形枠状のゲート画像６１、６２を生成、重畳するように構成したが、これに限定されない。例えば、ゲートの設定範囲が分かりやすいものであれば、ゲート画像６１、６２は矩形枠状でなくてもよく、別の形状でも構わない。

【0062】

・上記実施形態では、境界面Ｋ１、Ｋ２の深さ位置を示すマーカー画像をＢモード画像Ｇ２上のみにおいて重畳したが、例えば、同様のマーカー画像をＡモード画像Ｇ１上にも重畳してもよい。

【0063】

・上記実施形態では、二次元スキャンの終了後に、Ａモード画像Ｇ１及びＢモード画像Ｇ２を生成しかつ表示した状態で境界面位置算出処理を実行したが（図４のステップＳ１１０～Ｓ１２０を参照）、これに限定されない。例えば、二次元スキャンの終了後に、Ｂモード画像Ｇ２のみを生成しかつ表示した状態で境界面位置算出処理を実行してもよい。

【符号の説明】

【0064】

１…検査対象物
２、３、４…材料層
１１…超音波映像装置としての超音波探傷映像装置
５２ａ…表示画面
５４ａ…境界面位置算出手段
５４ｂ…境界面可視化手段
５４ｃ…ゲート自動設定表示手段
６０…対象物表面
６１、６２…ゲート画像
Ｇ１…Ａモード画像
Ｇ２…Ｂモード画像
Ｇ３…Ｃモード画像
Ｋ１、Ｋ２…境界面
Ｌ１、Ｌ２…マーカー画像としてのマーカーライン画像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】