JPH0123751B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する分野〕 本発明は、超音波映像装置等に適用できる方位
角適応型フエーズド・アレイ・ソーナーに関する
ものである。

〔従来技術〕

従来より、複数個の振動子（以下エレメントと
いう）を配列してなるアレイ探触子を使用し、こ
れを位相駆動することによつてセクタ走査を行
い、所望の範囲に超音波を送受波するフエーズ
ド・アレイ・ソーナーはよく知られている。

ところで、フエーズド・アレイ・ソーナーにお
いては、方位角θ（探触子の中心軸からの超音波
ビームの振れ角）が大きくなるとゲインが極端に
低下する。その要因は、探触子のアパーチユアが
斜めに見え実質的なアパーチユアサイズが減少す
ること、エレメント個々の指向性も方位角θが大
となるにつれて悪化すること、アレイ探触子前面
に接合して用いるレンズや整合層などを含めた音
響システムに収差があることなどである。

それ故、方位角θが増大するに連れて受信機側
のゲインを上げざるを得ないが、それでもなお信
号品位の低下（Ｓ／Ｎ、アーテイフアクト、分解
能、ダイナミツクレンジ等の悪化）を避けること
はできない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述のような方位角θととも
に起る画像品位の低下を防ぎ、しかも有用な情報
は出来るだけ漏さず抽出して表示することができ
るような方位角適応型フエーズド・アレイ・ソー
ナーを提供することにある。

〔発明の概要〕

このような目的を実現するために、本発明で
は、方位角の増大に対応して受信機側のゲインを
増加させると共にリジエクシヨンレベルも方位角
の増大に対応して高くするようにしたことを特徴
とする。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。ア
レイ探触子１は64個のエレメントで構成され、送
受信・ビーム偏向部２に接続される。送受信・ビ
ーム偏向部２は走査制御データ発生部３からの走
査制御信号に基づいてアレイ探触子１を駆動し、
このとき検出されるエコー信号を次段に送出する
構成となつている。エコー信号の受信処理ライン
は、送受信・ビーム偏向部２の出力を増幅する対
数増幅器４と、検波器５と、可変ゲインアンプ６
と、可変フイルタ７と、出力段アンプ８とを直列
的に接続して構成される。出力段アンプ８の出力
はCRT９に与えられる。音線番号決定部１０は
クロツク信号（送受信トリガ）に基づいて音線番
号を決定し、音線番号信号を走査制御データ発生
部３及び受信制御データ発生部１１に出力する。
受信制御データ発生部１１は、音線番号に関連し
て決定される制御信号を可変ゲインアンプ６、可
変フイルタ７及び偏向制御部１２それぞれに出力
する。このとき、可変ゲインアンプ６へのバイア
ス信号（リジエクシヨンレベル制御信号）のみ
が、Ｄ／Ａ変換器１３を介してアナログ信号に変
換される。偏向制御部１２はクロツク信号によ
り、タイミングをとりながら音線番号に基づく偏
向信号をＸ及びＹの各偏向回路１４及び１５それ
ぞれに出力する。Ｘ及びＹの各偏向回路１４及び
１５の偏向信号はCRT９のＸ偏向コイル及びＹ
偏向コイルそれぞれに与えられる。

以上の構成において、可変ゲインアンプ６の入
出力特性、即ち、ゲイン及びリジエクシヨンレベ
ルは、受信制御データ発生部１１から方位角（音
線番号）に応じて出力されるゲイン制御信号及び
バイアス信号によつて決定される。第１図はその
特性を示したものである。今、アレイ探触子の方
位角｜θ｜に対する感度低下は第１図イの曲線
のようになる。そこで、この感度低下を補償する
ように、可変ゲインアンプ６のゲインを曲線の
ように方位角｜θ｜の増大とともに大きくしてゆ
く。同時に、ゲイン増加により上昇したノイズフ
ロアに見合うだけのリジエクシヨンレベルを同図
ロに示すように変化させる。ゲインとリジエクシ
ヨンレベルの差が｜θ｜に対して常にほぼ一定と
なるようにするのが好ましい。

このように方位角に関連してゲインを変化させ
つつ、しかも方位角に関連して変化するレベルで
リジエクシヨンしつつアレイ探触子からの受波信
号を受信機側で受信処理すれば、方位角θが大き
い部分の対象物に対しても有用な情報をより多く
採取することができ、表示画像もノイズ分の少な
い良質の画像が保証される。

一方、CRT表示などにおいて、上述のように
処理された受信信号（エコー信号）と表示の輝度
レベルとの関係（プロセシングカーブあるいはγ
特性）を第２図に示すように方位角θに関連して
変化するようにしたものとしてもよい。すなわ
ち、｜θ｜に応じて勾配およびエコーレベル軸と
の交点を大きくしてゆくことでコントラストの維
持を図るようにしてもよい。

なお、この場合のエコーレベル軸との交点l₁お
よびl₂が前記リジエクシヨンのレベルに相当す
る。

更に、γ補正曲線も｜θ｜に応じて変えるよう
にしてもよい。

また、上述のようにγ特性を変化させるように
した場合において、｜θ｜が大きい部分では勾配
が急峻となるためコントラストが強すぎ画面がギ
ラギラして見にくくなる。これを防止するため
に、例えば第３図に示すような回路構成によつ
て、スムージングを施すのが望ましい。第３図に
おいて、上述の信号処理の施されたエコー信号を
一旦可変ローパスフイルタ３１を通した後CRT
３３ドライブ用のビデオアンプ３２に入力する。
可変ローパスフイルタ３１は｜θ｜に関連した制
御電圧（受信機内に設けられたコントローラ（図
示せず）などから与えられる）によつてその周波
数特性が第４図の如く変化するようになつてい
て、｜θ｜の増大とともにビデオ信号のスムージ
ングを強化し、画面のギラギラ表示を抑えてい
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、方位角
に応じて受信機側でゲインとリジエクシヨンレベ
ルを適宜に調節することにより、方位角に起因す
る画像品位の低下を防ぐことができる。

更に、γ特性ないしγ補正曲線を方位角に応じ
て変化させることにより、画像のコントラストを
望ましい状態に維持することができる。

また、スムージング処理を施すようにした場合
にはあまりに強すぎるコントラストは自動的に弱
められ、見易い画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を説明するための図、第
２図はγ特性を示す図、第３図はスムージング処
理を行う場合の要部構成図、第４図は可変ローパ
スフイルタの特性を説明するための図、第５図は
本発明の一実施例を示す構成図である。 ３１……可変ローパスフイルタ、３２……ビデ
オアンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の振動子を配列してなるアレイ探触子
   を使用し、これを移送駆動することによつてセク
   タ走査を行うフエーズド・アレイ・ソーナーにお
   いて、セクタ走査における音線番号に対応して作
   成される制御信号によつて、方位角に対応して受
   信機内のゲインおよびリジエクシヨンレベルを変
   えつつアレイ探触子からのエコー信号を受信処理
   し、該処理の施されたエコー信号が画像表示され
   るように構成されたことを特徴とする方位角適応
   型フエーズド・アレイ・ソーナー。 ２ 前記ゲインおよびリジエクシヨンレベルは方
   位角の増大に応じて増加するようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の方位角適応
   型フエーズド・アレイ・ソーナー。 ３ 前記画像表示に際し、エコーレベルと表示の
   輝度レベルとの関係を方位角に応じて変えるよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の方位角適応型フエーズド・アレイ・ソーナ
   ー。 ４ 画像表示するエコー信号に施すスムージング
   が方位角に応じて強化されるようにして過度のコ
   ントラストを抑止するようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の方位角適応型フエ
   ーズド・アレイ・ソーナー。