JPH0421147B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、音響パルス信号を用いて対象物体を
照射し、該対象物体からの反射信号から該対象物
体の断面上の反射強度を映像化し、正面像（ビジ
ユアル映像又はモード像ともいう）を得る音響映
像装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の装置は例えば「沖研究開発
Vol.50、No.１、第57頁〜62頁、昭和58年６月」に
開示されているものがある。

第６図は該文献に示されているクロスフアンビ
ーム走査音響映像装置の送受波器アレイの外観図
であり、１は送受波器アレイの筐体、２は送波器
アレイ、３は受波器アレイ、X_A、Y_A、Z_Aは送受
波器アレイ面上に原点O_A及びＸ、Ｙ軸をおく直
角座標系である。文献に示されている送波器アレ
イはY_A軸方向に直線配列された直線アレイであ
り、受波器アレイはX_A軸方向に直線配列された
直線アレイである。

第７図は送波器アレイ２と受波器アレイ３のよ
り詳細な配列を示す図であり、２₁，２₂，…，２
_ＭＴは各々送波器素子、３₁，３₂，…，３_MTは各々
受波器素子であり、MTは送波器素子数、MRは
受波器素子数である。送波器アレイ２及び受波器
アレイ３の配列間隔は各々、鉛直（Y_A）方向の
視野角と送信信号の周波数及び水平（X_A）方向
の視野角と送信信号の周波数によつて決められ
る。

第８図は、上記文献に示されているクロスフア
ンビーム走査音響映像装置の映像形成方式を示す
幾何的説明図であり、４は対象物体を（X_A、
Y_A）面と平行に切る断面、X_B、Y_Bは原点O_B及び
Ｘ、Ｙ軸を該断面４上におく直角座標系、５_j,iは
断面４上の小分割面、６は前記O_Aと該小分割面
５とを結ぶ直線、θ_x,jとθ_y,iは各々該直線６のX_A軸
及びY_A軸に関する方向余弦角である。該クロス
フアンビーム走査法では、ビーム主軸方向がθ_y,i
のフアンビームを送信し、対象物体の断面４上か
らの該送信信号の反射信号を主軸方向θ_x,jのフア
ンビームで受信することにより、方向（θ_x,j、
θ_y,i）にある断面４上の小分割５を画素として得
ている。

第９図は、該フアンビームの詳細な説明図であ
り、７は送信ビームの水平方向ビームパターン、
Θ_xはビームパターン７のビーム幅、８は送信ビ
ームの鉛直方向ビームパターン、９は該ビームパ
ターンの主軸、１０は受信ビームパターンの水平
方向ビームパターン、１１は該ビームパターンの
主軸、１２は受信ビームの鉛直方向ビームパター
ン、Θ_Yは該ビームパターンのビーム幅である。

前記第８図に示す、断面４上からの反射信号の
強度の分布は、該送信フアンビームと受信フアン
ビームのクロス点である画素５の集合として求め
られる。上記文献に示されるクロスフアンビーム
走査法では、断面４上の反射強度分布をすべて映
像化するためには、前記送信フアンビームによつ
て該断面４を照射することが必要であり、該フア
ンビームの鉛直方向ビームパターン８のビーム幅
をΔθ_yとすると、およそ2Θ_Y／Δθ_y回の送信が必要
となる。

第１０図には、断面４上の反射強度を映像化す
る方法をより詳細に示す幾何的説明図であり、１
３は主軸方向がθ_y,iの第ｉ番目の送信フアンビー
ムで照射される面、１４は主軸方向がθ_x,jの第ｊ
番目の受信フアンビームでカバーされる面であ
り、 y_B,i＝Ｒ・sinθ_y,iＲ・θ_y,i (1) x_B,j＝Ｒ・sinθ_x,jＲ・θ_x,j (2) ξ_B＝Ｒ・sinΘ_XＲ・Θ_X (3) η_B＝Ｒ・sinΘ_YＲ・Θ_Y (4) Δx_B＝Ｒ・sinΔθ_xＲ・Δθ_x (5) Δy_B＝Ｒ・sinΔθ_yＲ・Δθ_y (6) である。ただし、ＲはO_AとO_B間の距離、Δθ_xと
Δθ_yは各々受信フアンビームと送信フアンビーム
のビーム幅である。ここでは、原点O_BはZ_A上に
あると仮定し、かつξ_B／Ｒ≪１及びη_B／Ｒ≪１で
あると仮定する。θ_y,i方向への１回の送信により、
５_j,i，５_j,z，…，５_j,KRのKR個の画素を得ること
ができ、断面４上をすべて映像化するためには
KT2η_B／Δy_B2Θ_Y／Δθ_y回の送信を必要とす
る。従つて、送信の時間間隔をτ_P秒とすれば、断
面４上をすべて映像化するためには、少なくと
も、 Ｔ＝KT・τ_P秒 (7) の時間を要する。

次に第１１図は、上記文献に示されているクロ
スフアンビーム走査音響映像装置の送信回路部の
方式を示す機能ブロツク図であり、２０はオシレ
ータ、２１は変調器、２２は送信制御器、２３は
入力端子、２４は出力端子、２５は送信遅延付加
器、２６₁，２６₂，…，２６_MTは各々送信増幅
器、２７₁，２７₂，…，２７_MTは各各送信整合回
路である。

オシレータ２０は周波数f_Tの連続波を発生し、
変調器２１は、送信制御器２２から入力され、時
刻t_T,iに始まりt_T,i＋D_Tに終る時間幅D_Tの変調信号
［D_T］に応じて、中心周波数f_T、時間幅D_Tのパル
ス信号Ｐ（ｔ）を出力する。送信遅延付加器２５
は該パルス信号Ｐ（ｔ）に、位相遅延又は時間遅
延を与え、送波器アレイ２の素子数MTと同じ数
だけの信号P₁（ｔ），P₂（ｔ），…，P_MT（ｔ）を出
力。第ｍ番目の素子２_nに対応した信号P_n（ｔ）
は、該素子２_nの位置座標と、送信制御器２２か
ら出力され前記送信ビーム８の主軸方向θ_y,iの選
択信号（θ_y,i）から決められる。各信号P₁（ｔ），
P₂（ｔ），…，P_MT（ｔ）は、送信増幅器２６₁，２
６₂，…，２６_MTで増幅され、送信整合回路２７
_１，２７₂，…，２７_MTでインピーダンスマツチン
グ等をとられた後各送波器素子２₁２₂，…，２_MT
に供給され、該信号は音響信号に変換されて放射
される。該各素子２₁２₂，…，，２_MTから放射さ
れた音響信号は伝搬媒質内で相互干渉することに
より、前記第９図に示すような、送信ビームパタ
ーン８を形成することになる。なお、入力端子２
３は、送信制御器２２から出力される送信タイミ
ング信号D_Tを出力する時刻t_T,iの間隔を決めるた
めに反射継続時間の推定値τ^_Vを送信制御器２２に
入力する端子である。この場合、送信時刻T_T,i-1
とt_T,iとの間隔の最小値は、反射継続時間と対象
物体断面４までの往復伝搬時間から決められる。
また、出力端子２４は、前記変調器２１に出力し
たと同じ送信タイミング信号D_Tを出力する端子
である。

第１２図は、上記文献に示されているクロスフ
アンビーム走査音響映像装置の受信回路部を示す
機能ブロツク図であり、３０₁，３０₂，…，３０
_ＭＴは前置増幅器、３１₁，３１₂，…，３１_MRは受
信ゲート回路、３２は受信制御器、３３₁，３３
_２，…，３３_MRは直交復調器、３４は基準信号発
生器、３５₁，３５₂，…，３５_MRはサンプリング
回路、３６は受信ビームフオーマ、３７は入力端
子、８は入力端子、３９は出力端子である。前置
増幅器３０₁，３０₂，…，３０_MRは前記受波器ア
レイ３の各受波器素子３₁，３₂，…，３_MRとで受
信した出力信号を適正なレベルまで増幅し、受信
ゲート回路３１₁，３１₂，…，３１_MRは該増幅さ
れた各信号を、受信制御器３２から出力される受
信タイミング信号D_Rにより指示される時間幅D_T
にわたつて、直交復調器３３₁，３３₂，…，３３
_ＭＲに出力する。受信制御器３２は、送信制御器２
２の出力端子２４から出力され、入力端子３７に
入力される前記送信タイミング信号D_T及び入力
端子３８から入力される対象物体断面までの前記
距離Ｒ及び音速Ｃから、受信ゲート回路３１₁，
３１₂，…，３１_MRを開く時刻t_R,i及び時間幅D_Rを
決め、時刻t_R,i＋D_Rで終る受信タイミング信号D_R
を出力する。直交復調器３３₁，３３₂，…，３３
_ＭＲは受信ゲート回路３１₁，３１₂，…，３１_MRか
ら出力される各信号を、基準信号発生器３４から
出力される周波数f_Rの基準信号を用いて直交復調
し、複素エンベロープ信号Ｓ〜₁（ｔ），Ｓ〜₂（ｔ）…
，
S^〜 _MR（ｔ）を出力する。実際の複素エンベロープ
信号S^〜 _n（ｔ）は、同相（実部）信号S_I,n（ｔ）と
直交（虚部）信号S_Q,n（ｔ）の２つの信号の組と
して出力される。

第１３図は、直交復調器３３_nの詳細な機能ブ
ロツク図であり、４０は受信ゲート回路３１_nか
ら受信信号が入力される入力端子、４１₁，４１₂
は基準信号発生器３４から基準信号cos2πf_Rｔ及
びsin2πf_Rｔが入力される入力端子、４２₁，４２₂
は掛算器、４３₁，４３₂は低域通過フイルタ、４
４₁４４₂は出力端子である。受信ゲート回路３１
_ｎから出力された信号は、基準信号発生器３４か
ら出力される２つの基準信号cos2πf_Rｔ及び
sin2πf_Rｔを各々掛算器４２₁，４２₂で積がとら
れ、その結果は各々低域通過フイルタ４３₁，４
３₂を通され、不要な高域成分を除去されること
により、前記複素エンベロープ信号を表わす２つ
の信号の組S_I,n（ｔ）とS_Q,n（ｔ）が各々出力端子
４４₁，４４₂に出力される。

サンプリング回路３５₁，３５₂，…，３５_MRの
第ｍ番目のサンプリング回路３５_nは、直交復調
器３３_nから出力される信号の組S_I,n（ｔ）とS_Q,n
（ｔ）を、一定の時間きざみΔTでサンプリング
し、該サンプリングされた信号を受信ビームフオ
ーマに出力する。

受信ビームフオーマ３６は、サンプリング回路
３５₁，３５₂，…，３５_MRから入力される複素エ
ンベロープS^〜 ₁（ｔ），S^〜 ₂（ｔ），…，S^〜 _MR（ｔ）
の
サンプリング信号に対してビームフオーミング操
作をほどこし、受信制御回路３２から出力される
受信ビーム方向選択信号θ_x,jに応じて、主軸方向
がθ_x,jの前記受信ビーム１０のような受信ビーム
を形成する。該ビームフオーマの出力φ_i,jは、前
記対象物体の断面４上の方向（θ_x,j，θ_y,i）の小分
割された画素５の強度として出力端子３９に出力
される。該φ_i,jをｉ＝１、…、KR、ｊ＝１、…、
KTに対して得ることにより、対象物体の断面４
上を映像化することができる。

第１４図は前記ビームフオーマ３６の詳細な機
能ブロツク図であり、４５₁，４５₂，…４５_MRは
サンプリング回路３５₁，３５₂，…３５_MRから出
力される信号が入力される入力端子、４６₁，４
６₂，…４６_MRは遅延補償器、４７は前記受信制
御器３２から出力される（θ_x,j）が入力される入
力端子、４８は加算器、４９は絶対値算出器、４
７は出力端子である。サンプリング回路３５_nか
ら入力される複素エンベロープ信号S^〜 _n（ｔ）は、
第ｍ番目の受波器素子３_nの位置座標と受信制御
器３２から入力されるる受信ビーム方向選択信号
θ_x,jとで決まる位相遅延補償又は時間遅延補償を、
遅延補償器４６_nで受け、各遅延補償器の出力は
加算器４８で加え合わされ、複素ビーム出力信号
を得る。絶対値算出器４９は該複素ビーム出力信
号の絶対値を算出し、ビーム出力の強度φ_i,jを出
力端子４７に出力する。

以上、示した様に、クロスフアンビーム走査法
等の開口合成法によ映像形成方式を用いれば、送
波器素子数と受波器素子数の総和MT＋＋MR以
上の独立な画素を得られ、従つてMT＋MRを小
さく選べるのでハードウエアを小型化できるとい
う利点がある。

（発明が解決しようとす問題点） しかしながら、文献に示されている上記方法で
は、以下の問題点がある。

狭帯域ないわゆるコヒーレントな信号の反射
信号を用いて映像を形成するので、映像にスペ
ツクル雑音が現われ易い。

信号を広帯域化しようとすると、サンプリン
グ回路３５₁，３５₂，…，３５_MRのサンプリン
グ周波数が増大するとともに、送波器アレイ２
の送波器素子で発生するいわゆるキヤビテーシ
ヨン等により、充分高い音圧レベルの音響信号
を送信できない。

送信信号の繰返し間隔τ_Pをτ_Pτ_V−τ_Rかつτ_P
＞τ_R（ただし、τ_Vは反射信号の継続時間、τ_Rは
対象物体の断面４までの音波の往復伝搬時間
2R／Ｃ）に選ぶ必要がある。従つて、τ_Rと比
べて反射継続時間τ_Vが長い場合又は往復伝搬時
間τ_Rが長い場合には、前記(7)式で与えられる映
像形成時間が増大し、速い映像形成ができなく
なる。

１回の送信の反射信号に対する映像形成の処
理時間τ_Sと比べ、前記繰返し時間τ_Pが大きくな
ると、映像形成部の待ち時間が増大し、映像形
成処理中むだ時間が生ずる。

本発明は、以上述べた、映像にスペツクル雑
音が現われ易い、広帯域化するとサンプリング
周波数が増大するとともに、高い音圧レベルの信
号を送信し難い、送信繰返し時間間隔を短くと
れないので映像形成に時間がかかる、映像形成
処理において待ち時間が増増大し易い、という問
題点を解決し、スペツクル雑音の少ない映像が形
成できるとともに、高速な映像形成を可能とする
音響映像装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、音響パルス信号を送信し、該パルス
信号の対象物体からの反射信号を受信し、ビーム
フオーミング操作により対象物体の断面上の強度
分布を得、この際送信ビームの方向を、前記パル
ス信号を送信する毎に変化させることにより、対
象物体の断面全体を照射して、対象物体の断面に
おける正面像を得る音響映像装置に係る。

本発明は上記音響映像装置において、以下の構
成要素を具備して構成される。

第１に、送信パルス信号の周波数をＮ種類に多
周波化する。第２に、送信パルス信号の送信時間
間隔τ_Pを映像形成に要する時間τ_Sに近い値にと
る。第３に、反射信号を復調する直交復調器の基
準信号の周波数をＮ種類に多周波化するととも
に、送信パルス信号の周波数に対応して選択す
る。第４に、対象物体の断面上を、同一面を異な
るN_P個の周波数の信号でN_P回照射する。第５
に、該N_P回の照射に対応する反射信号のN_P個の
受信ビーム出力を平均化する。

（作用） 第１番目の送信パルス信号はＮ種類の周波数
f_T,1，f_T,2，…，f_T,Nの中から選択された１つの周
波数f_T,1を有する。この送信パルス信号は対象物
体で反射され、反射信号として受信される。この
反射信号は直交復調器に供給される（この際、反
射信号はゲート回路で所定の時間間隔の受信パル
ス信号として直交復調器に供給される）。直交復
調器はＮ種類の周波数f_R,1，f_R,2，…，f_RNの中から
送信パルス信号の周波数f_T,1に対応した周波数f_R,1
（例えば、f_R,1＝f_T,1）を選択し、受信パルス信号
を復調する。復調された信号はビームフオーミン
グ操作により受信ビーム出力として出力される。

次に、第２番目の送信パルス信号はＮ種類の周
波数の中から選択された１つの周波数f_T,2を有す
る。この第２番目のパルス信号の送信時間間隔τ_P
は、１番目の送信パルス信号の映像形成に要する
時間τ_Sに近い値にとる。この第２番目の送信パル
ス信号の方向は、第１番目の送信パルス信号の方
向と同一である。このようにして送信された第２
番目の送信パルス信号は、第１番目の送信パルス
信号と同様に処理される。次に送出される第３番
目の送信パルス信号はf_T,3の周波数を有し、その
方向はN_Pの値に応じて決定される。例えばN_P＝
２のときは第３番目の送信パルス信号は第１、２
番目の送信パルス信号と異なる方向に送信される
が、N_P≧３のときは第１、２番目の送信パルス
信号と同一の方向に送信される。以下、上記作用
を繰返し、対象物体の断面上を、同一面を異なる
N_P個の周波数の信号でN_P回照射する。これに対
応して得られたN_P個の受信ビーム出力は平均化
される。これにより、音響映像が形成される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は、本発明の第１の実施例を示す機能ブ
ロツク図であつて、２０₁，２０₂，…，２０_Nは
各々オシレータ、５０はマルチプレクサ、５１は
送信制御器、５２は入力端子、５３は入力端子、
３４₁，３４₂，…，３４_Nは各々基準信号発生器、
５４は受信制御器、５５はマルチプレクサ、５６
は平滑器、５７は出力端子である。第１図に示す
実施例は、前記周波数領域平均数N_Pを入力端子
５２からマニユアルにより入力するとともに、前
記送信繰返し時間隔τ_Pを、前記送信毎の映像形成
処理時間τ^で決めるる場合の実施例である。

マルチプレクサ５０は、Ｎ個のオシレータ２０
_１，２０₂，…，２０_Nから出力される信号を、送
信制御器５１から入力される送信周波数選択信号
f_T,1に応じて１つを選択する。Ｎ個のオシレータ
２０₁，２０₂，…，２０_Nは各々f₁，f₂，…，f_Nの
周波数の信号を出力する。マルチプレクサ５０の
出力信号は、前記第１１図で示したと同様に、変
調器２１において送信制御器から入力される送信
タイミング信号D_Tで変調され、中心周波数f_T,i、
時間幅D_Tのパルス信号Ｐ（ｔ）が発生される。

第２図は、該Ｐ（ｔ）の時間波形であり、f_T,1＝
f₁，f_T,2＝f₂，…，f_T,N＝f_Nに選び、以下これの繰
返しとなるように前記送信周波数選択信号f_T,iを
選んだ場合の例である。送信制御器５１は該送信
用周波数選択信号f_T,1及び送信タイミング信号D_T
を出力する他、入力端子５２から入力される周波
数領域平均数N_Pに応じて、所望の方向に前記送
信ビーム８が形成されるように、送信ビーム方向
選択信号θ′_y,iを送信遅延付加器２５に出力する。
第ｉ番目の送信ビームの主軸方向θ′_y,iは、異なる
送信周波数でかつN_P回だけ対象物体の断面４上
の同同一面を照射するように選ばれる。

第３図は、対象物体の断面４を角度によつて分
割し、第ｉ番目の送信ビームの主軸θ′_y,i及び送信
周波数f_T,iと前記N_Pとの関係を示す図である。第
３図のａはＮがＮ≧２の偶数、かつKTがＮの倍
数でN_P＝２の場合の施例例である。この場合、
例えばθ′_y,1＝θ′_y,2＝θ_y,1、f_T,1＝f₁、f_T,2＝f₂
のよう
に選ばれ、対象物体の断面４のθ_y,1方向に対応す
る面は周波数f₁とf₂で２回照射されることになる
る。第３図のｂは、N_P＝Ｎの場合の実施例であ
る。この場合、例えばθ′_y,1＝θ′_y,2＝…＝θ′_y,N
＝
θ_y,1、f_T,1＝f₁，f_T,2＝f₂，…，r_T,N＝f_Nのように選
ば
れ、対象物体の断面４のθ_y,1方向に対応する面は
周波数f₁，f₂，…，f_NでＮ回照射されることにな
る。

次に第４図は、前記第３３図の特殊な場合であ
るN_P＝１の場合の実施例である。

この場合は、前記対象物体の断面上の面は１つ
の周波数で１回しか照射されない。

第１図において、受信制御器５４は、送信制御
器５１から入力されるる送信タイミング信号
［D_T］と、送信ビーム方向選択信号（θ′_y,i）と、
送信周波数選択信号（f_T,i）と、周波数領域平均
数N_Pと、入力端子３８から入力される前記対象
象物体の断面４までの距離Ｒと音速Ｃから、受信
ゲーート回路３１₁，３１₂，…，３１_MRを開く始
まりの時刻T_R,iと終りの時刻T_R,i＋D_Rを与える受
信タイミング信号［D_T］を出力するとともに、
基準周波数選択信号f_R,iを出力する。また、受信
ビームフオーマ３６で形成する受信ビームの主軸
方向を指定する受信ビーム方向選択信号θ′_x,jを出
力するとともに、送信制御器５１から入力された
前記送信ビーム方向選択信号θ′_y,iと周波数領域平
均数N_Pを適正なタイミングで出力する。マルチ
プレクサ５５は、該基準周波数選択信号f_R,iに応
じて、前記Ｎ個の基準信号発生器３４₁，３４₂，
…，３４_Nの中から１つを選択し、該選択した信
号を直交復調器３３₁，３３₂，…，３３_MRに出力
する。

基準信号発生器３４₁，３４₂，…，３４_Nの周
波数は通常、オシレータ２０₁，２０₂，…，２０
_Ｎの周波数と同じにとられ、f₁，f₂，…，_Nである。
送信時刻t_T,iにおける送信周波数t_T,iがf_nであれば、
受信時刻t_R,iにおけ該送信信号の反射信号の直交
復調に用いる基準信号周波数t_R,iもf_nに選ばれる。

次に、平滑器５６は受信ビームフオーマ３６か
ら出力される受信ビーム出力φ_i,jを、受信制御器
５４から入力される送信ビーム方向選選択信号
θ′_y,iと周波数領域平均数N_Pの情報に基づいて、ｉ
領域で平均化し、Φ_k,jを出力端子５７に出力す
る。例えば、θ_y,i＝θ′_y,i+1＝…＝θ′_y,i+Np-1＝θ
_y,kとす
れば、該Φ_k,jは次のように求められる。

Φ_k,j＝１／N_Pi+Np-1 〓ⁿ⁼ⁱ φ_i,j (8) 上記(8)式は、θ_y,k方向を照射するN_P回の送信信
号の反射信号のビーム出力φ_i,jをN_P回にわたつて
平均化することを表わしてい。上記Φ_k,jをｋ＝
１、２、…、KT、ｊ＝１、２、…、KRについ
て求めることにより、前記対象物体の断面４上の
反射強度分布を映像化することができる。

なお、送信制御器５１から出力される送信タイ
ミング信号［D_T］の時間間隔τ_Pの最小値は、送
信信号Ｐ（ｔ）として第２図に示すような互いに
異なるＮ個の中心周波数のパルス信号列の繰返し
であり、Nτ_Pτ_VかつNτ_Pτ_Rと仮定できれば、
送信毎の映像形成に要する処理時間、すなわち第
ｉ番目の送信信号に対応するKR個のビーム出力
φ_i,1，φ_i,2，…，φ_i,KRを得るに要する時間τ_Sによ
つ
て決まる。本実施例では、τ_Sの予測値τ^_Sを入力端
子５３から入力することにより、送信時間間隔τ_P
をτ_Pτ^_Sに選ぶ場合の例である。

第５図は本発明の第２の実施例の要部を示す機
能ブロツク図であり、６０は平均数決定器、６１
は入力端子、６２はマルチプレクサ５０に送信周
波数選択信号f_T,iを出力する出力端子、６３は変
調器２１に送信タイミング信号すなわち変調信号
D_Tを出力する出力端子、６４は送信遅延付加器
２５に送信ビーム方向選択信号θ′_y,iを出力する出
力端子、６５は受信制御器５４に前記θ′_y,1、D_T、
f_T,i及びN_Pを出力する出力端子である。

第５図に示す実施例は、前記周波数領域平均数
N_Pを自動的に決める場合の実施例であり、平均
数決定器６０は、音響映像装置の送受波器アレイ
と対象物体との相対速度Ｖ及び反射信号の信号対
雑音比SNRに応じて、適正な周波数領域平均数
N_Pを決め、該N_Pを送信制御器５１に出力する。
以下の動作は前記第１の実施例と同様である。

平均数決定器６０によつて決められるN_Pは、
一般にＶが増大するにつれて小さくとられ、
SNRが小さくなるにつれて大きくとられるよう
にする。

以上、第１図〜第５図に示した実施例は、送受
波器アレイとして、第６図及び第７図に示すよう
なクロスする直線アレイを用いる場合について述
べ、送信ビームパターン及び受信ビームパターン
も第９図に示すよううなフアンビームであるとし
たが、本発明は送信ビームの方向を、送信信号を
送信する毎に変化させることにより対象物体の断
面全体を照射して、対象物体の断面における正面
像を得る、いわゆる開口合成法によつて映像形成
を行なうすべての音響映像装置に適用することが
できる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれ
ば、 送信信号の周波数をＮ種類に多周波化し、 送信時間間隔τ_Pを、映像形成に要するτ_Sに近
い値にとり、 直交復調器の基準信号の周波数をＮ種類に多
周波化し、前記送信信号の周波数に対応して選
択するようにし、 対象物体の断面上を同一面を異なるN_P個の
周波数の信号でN_P回照射し、 該N_P回の照射に対応する反射信号のN_P個の
受信ビーム出力を平均化するようにしたので、 以下の効果が得られる。

映像形成に要する時間が、往復伝搬時間τ_Rや
反射継続時間τ_Vに支配されず、映像形成部の処
理能力できまり、映像形成部の能力を最大限有
効に利用可能となる。

送信周波数の数Ｎを増やしても、直交復調器
の出力信号の帯域幅を送信周波数が１つの場合
と同じにすることができ、従つて直交復調器の
出力信号のサンプリング周波数もＮに無関係に
することができ、受信ビームフオーミングに加
わる負荷を増やすことなく多周波が可能とな
る。

N_P≧２に選ぶことにより、映像の周波数領
域にする平均化が可能となり、スペツクル雑音
を減らすことができる。

等価的に広帯域な信号を各周波数毎に分割し
て送信することになるので、送信電力は低くて
良く、従つて送信増幅器の負荷等を低減できる
とともに、送受器素子のキヤブテーシヨンが起
き難い。

N_P≧２に選ぶことにより、周囲難音等によ
る画質劣化を低減できる。

送受波器アレイ対象物体間の相対速度や受信
反射信号の信号対雑音比等に従つてN_Pを選べ
るので、常に最適な映像を得ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す送信回路
部及び受信回路部の機能ブロツク図、第２図は第
１図の送信信号の波形及び周波数を示す説明図、
第３図は第１図の周波数領域平均数の概念を示す
説明図、第４図は第１図の周波数領域平均数を１
に選んだ場合の概念を示す説明図、第５図は本発
明の第２の実施例を示す機能ブロツク図、第６図
はクロスフアンビーム走査法の送受波器アレイの
外観図、第７図は第６図の送波器アレイ及び受波
器アレイの構成を示す配列図、第８図はクロスフ
アンビーム走査法の原理を示す幾何的説明図、第
９図はクロスフアンビーム走査法における送信ビ
ームパターンと受信ビームパターンを示す図、第
１０図はクロスフアンビーム走査法における映像
形成の方法を示す幾何的説明図、第１１図は従来
のクロスフアンビーム走査法の送信回路部の方式
を示す機能ブロツク図、第１２図は従来のクロス
フアンビーム走査法の受信回路部の方式を示す機
能ブロツク図、第１３図は第１２図における直交
復調器の詳細を示す機能ブロツク図、及び第１４
図は第１２図における受信ビームフオーマの詳細
を示す機能ブロツク図であるる。 １……送波器アレイの筐体、２……送波器アレ
イ、２₁，２₂，…，２_MT……送波器素子、３……
受波器アレイ、３₁，３₂，…，３_MR……受波器素
子、４……対象物体断面、５……対象物体断面上
の小分割面、７……送信水平方向ビームパター
ン、８……送信鉛直方向ビームパターン、９……
送信鉛直方向ビームパターンの主軸方向、１０…
…受信水平方向ビームパターン、１１……受信水
平方向ビームの主軸方向、１２……受信鉛直方向
ビームパターン、２０……オシレータ、２０₁，
２０₂，…，２０_N……オシレータ、２１……変調
器、２２……送信制御器、２５……送信遅延付加
器、２６₁，２６₂，…，２６_MT……送信増幅器、
２７₁，２７₂，…，２７_MT……送信整合回路、３
０₁，３０₂，…，３０_MR……前置増幅器、３１₁，
３１₂，…，３１_MR……受信ゲート回路、３２…
…受信制御器、３３₁，３３₂，…，３３_MR……直
交復調器、３４……基準信号発生器、３４₁，３
４₂，…，３４_N……基準信号発生器、３５₁，３
５₂，…，３５_MR……サンプリング回路、３６…
…受信ビームフオーマ、４２₁，４２₂……掛算
器、４３₁，４３₂……低域通過フイルタ、４６₁，
４６₂，…，４６_MR……遅延補償器、４８……加
算器、４９……絶対値算出器、５０……マルチプ
レクサ、５１……送信制御器、５４……受信制御
器、５５……マルチプレクサ、５６……平滑器、
６０……平均数決定器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 音響パルス信号を送信し、該パルス信号を対
   象物体に照射し、該対象物体からの反射信号を予
   め設定した時刻で受信し、ビームフオーミング操
   作により、前記パルス信号の送信から受信までの
   時間τおよび音波伝搬速度Ｃによりｒ＝Cτ／２
   で決まる距離ｒにおける前記対象物体の断面上の
   前記反射信号の強度分布を得、この際送信ビーム
   の方向を前記パルス信号を送信する毎に変化させ
   ることにより、対象物体の断面全体を照射し、該
   対象物体の距離ｒの断面における正面像を得る音
   響映像装置において、 送信パルス信号の周波数をＮ種類に多周波化
   し、 送信パルス信号の送信時間間隔τpを映像形成
   に有する時間τsに近い値にとり、 反射信号を復調する直交復調器の基準信号の周
   波数をＮ種類に多周波化するとともに、送信パル
   ス信号の周波数に対応して選択し、 対象物体の断面上を、同一面を異なるNp個の
   周波数の信号でNp回照射し、 該Np回の照射に対応する反射信号Np個の受信
   ビーム出力を平均化することを特徴とする音響映
   像化方法。 ２ 前記Npを１≦Np≦Ｎの範囲に設定すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の音響
   映像化方法。 ３ 前記Npを、送受波器アレイと対象物体間の
   相対速度情報又は反射信号の信号対雑音比情報に
   基づいて選択することを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の音響映像化方法。