JPH0560734A - マトリクス切り換え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マトリクス回路での入力線と出力線との接続
数を、スイッチ選択及びタイミング信号の印加の仕方で
選択できるようにしたい。 【構成】 マトリクス回路の斜め方向のスイッチ列に制
御信号線を接続し、この制御信号線の選択を、スイッチ
及びタイミング信号の印加の仕方によって行うようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子走査形超音波検査
装置での走査切り換え、メモリのアドレス切り換え、表
示回路の素子の切り換え等に使用して好適なマトリクス
切り換え装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マトリクス回路は、縦×横がｎ×ｍの線
路（一方が入力線、他方が出力線）と、この全交点に設
けたクロスポイントスイッチとより成り、ＯＮしたクロ
スポイントスイッチにつながる縦と横との入出力線線路
を連結させることとしている。マトリクス回路は、電子
走査形超音波検査装置やメモリ、表示回路等に数多く使
用されている。電子走査形超音波検査装置では、複数の
超音波信号を１つの焦点に集束するようにした、遅延時
間を利用した焦点集束法の中で使われる。

【０００３】図１６に８×８のマトリクス回路４及び切
り換え回路３０を示す。切り換え回路３０は、８個の入
力線Ａ〜Ｈと８個の出力線ａ〜ｂとの連結内容を自動更
新する機能を持つ、プリント板である。マトリクス交点
に表示の○印や△印の記号は、クロスポイントスイッチ
である。斜め方向毎の同一信号は同時に駆動されるスイ
ッチ列であり、全部で１５列存在する。各スイッチ列
は、接続線Ｌ₁〜Ｌ₁₅でつながる。但し、端部スイッチ
（Ｈ−ａ交点、Ａ−ｈ交点）はスイッチが１個の故に接
続線はないが説明の都合上存在するものとする。更に、
１５個の接続線Ｌ₁〜Ｌ₁₅には１５個の制御信号線が連
結され、制御端子〜につながる。

【０００４】例えば、黒マル印のＡ−ａ交点〜Ｈ−ｈ交
点は同時に選択され、白マル印のＡ−ｃ交点〜Ｆ−ｈ交
点、Ｇ−ａ交点、Ｈ−ｂ交点は、黒マル印とは別の時刻
で同時に選択される。これらの選択を決定するのが端子
〜に加えるタイミング信号Ｔ₁〜Ｔ₈である。タイミ
ング信号Ｔ₁〜Ｔ₈は、Ｔ₁→Ｔ₂→…Ｔ₈→Ｔ₁→Ｔ₂…の
如くシーケンシャルに発生し、Ｔ₁では黒マル印のスイ
ッチを選択して同時にＯＮにし、Ｔ₂では上三角印（△
印）のスイッチを選択して同時にＯＮする。このスイッ
チＯＮによる連結は以下の如くなる。 （１）Ｔ₁印加 Ａ−ａ、Ｂ−ｂ、Ｃ−ｃ、…、Ｈ−ｈの連結を作り出
す。 （２）Ｔ₂印加 Ｂ−ａ、Ｃ−ｂ、Ｃ−ｄ、…、Ｈ−ｇ、Ａ−ｈの連結を
作り出す。 （３）Ｔ₃印加 Ｃ−ａ、Ｄ−ｂ、Ｅ−ｃ、…、Ｈ−ｆ、Ａ−ｇ、Ｂ−ｈ
の連結を作り出す。… … … … … … … …
… … … … （４）Ｔ₈印加 Ｈ−ａ、Ａ−ｂ、Ｂ−ｃ、…、Ｇ−ｈの連結を作り出
す。 このように、Ｔ₁〜Ｔ₈をシーケンシャルに印加すること
によって、Ａ〜Ｈとａ〜ｈとの相互の８個の連結状態が
次々に更新してゆく。

【０００５】一方、図１７は、８×８のマトリクス回路
４をそのまま用い、切り換え回路３０の代わりに別の切
り換え回路３１を用いて、縦と横との６個の入力線Ａ〜
Ｆと出力線ａ〜ｆとを連結させる例である。マトリクス
回路４の８つの縦、横の線路（端子）の中で２個はそれ
ぞれ空線路（端子）として扱って始めから除外し、選択
対象としては扱わないようにしてある点が１つの特徴で
ある。従って、クロスポイントスイッチも、その空端子
に接続されるものは、ＯＮの対象にはなり得ない。図で
は、このＯＮの対象になり得ないスイッチは、特に記号
表示法は採用していない。更に、タイミング信号を印加
する端子も〜の６個でよく、右端部の２個は使用し
ない。このマトリクス回路での連結は、端子〜に印
加するタイミング信号Ｔ₁、Ｔ₂、…、Ｔ₆で行われ、以
下となる。 （１）Ｔ₁印加 Ａ−ａ、Ｂ−ｂ、…、Ｆ−ｆの連結を作り出す。 （２）Ｔ₂印加 Ｂ−ａ、Ｃ−ｂ、…、Ｆ−ｅ、Ａ−ｆの連結を作り出
す。 （３）Ｔ₃印加 Ｃ−ａ、Ｄ−ｂ、…、Ｆ−ｄ、Ａ−ｅ、Ｂ−ｆの連結を
作り出す。… … … … … … … … … … （４）Ｔ₆印加 Ｆ−ａ、Ａ−ｂ、…、Ｅ−ｆの連結を作り出す。 以上の図１７は６×６の選択例であったが、この他に５
×５、４×４、２×２等の各種の選択例も存在する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これら各種の選択例を
実現するには、マトリクス回路は、すべて同一のもので
よいが、切り換え回路の構成が各々の選択例毎に異な
る。このことを図１６、図１７の例で説明する。図１６
と、図１７とを対比するに、８×８の選択例と６×６の
選択例とは、どのタイミング端子にタイミング信号を加
えるかの違い（８×８では右第１番のタイミング端子を
開始点として、Ｔ₁〜Ｔ₈を印加、６×６では右第３番目
のタイミング端子を開始点としてＴ₁〜Ｔ₆を印加）とも
みることができ、この点では、８つのタイミング端子の
選択法によって８×８、６×６等の各種の組合せを実現
できるはずであり、同一切り換え回路が使用できるはず
となる。しかし、図１６と図１７とでは、タイミング端
子とクロスポイントスイッチとの接続法は異なる。例え
ば、図１６の端子はスイッチ接続ラインＬ₇、Ｌ₁₀と
につながっているのに対して、この端子に相当する位
置の図１７の端子は接続ラインＬ₇、Ｌ₁とにつながっ
ている。図１６の端子はスイッチ接続ラインＬ₅とＬ₉
とにつながっているのに対して、この端子に相当する
位置の図１７の端子は接続ラインＬ₅とＬ₁₀とにつな
がっている。

【０００７】従って、各種の選択法を実現するには、同
一マトリクス回路に対して、タイミング端子の接続法が
異なることになり、実際上は、同一マトリクス回路に対
して、それぞれの選択法に結線された８×８用のプリン
ト板３０、６×６用のプリント板３１を用意しておき、
使用時に、マトリクス回路に接続するやり方をとってい
た。以上は超音波の例であったが、メモリのアドレス切
り換えや表示回路の表示素子の切り換えでも同様な問題
がある。

【０００８】本発明の目的は、各種の選択例を１個のプ
リント板で可能にしてなるマトリクス切り換え装置を提
供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、一方向に配列
された複数の入力線と、該入力線と交叉して他方向に配
列された複数の出力線と、該入力線と出力線との各交叉
部分で入力線と出力線との接・断を行うクロスポイント
スイッチと、より成るマトリクス回路において、上記ク
ロスポイントスイッチの切り換え信号を伝達する制御信
号線と、上記入力線と出力線との接続数を任意に変える
べく、該制御信号線に切り換え信号を選択的に供給する
制御手段と、より成る（請求項１）。

【００１０】更に、本発明は、一方向に配列されたＭ個
の入力線と、該入力線と交叉して他方向に配列されたＭ
個の出力線と、該入力線と出力線との各交叉部分で入力
線と出力線との接・断を行うクロスポイントスイッチ
と、より成るマトリクス回路において、斜め方向毎にク
ロスポイントスイッチ列を同時駆動する、スイッチ列毎
に設けた（２Ｍ−１）個のスイッチ接続線と、スイッチ
接続線に連結された（２Ｍ−１）個の制御信号線と、該
（２Ｍ−１）個の制御信号線の中の、端部から中央にか
けてのＭ個の制御信号線に連結した、Ｍ個の切り換え信
号線と、上記（２Ｍ−１）個の制御信号線と上記Ｍ個の
切り換え信号線との接・断交点部に設置した接・断スイ
ッチと、選択する入出力線接続数Ｎ（１≦Ｎ≦Ｍ）で定
まるタイミング信号を発生する手段と、該接続数Ｎ対応
の接・断スイッチをオンする手段と、上記タイミング信
号を、上記（２Ｍ−１）個の制御信号線の中の端部から
中央にかけてのＭ個の制御信号線に選択的に印加する手
段と、より成る（請求項２）。

【００１１】更に本発明は、一方向に配列されたＭ個の
入力線と、該入力線と交叉して他方向に配列されたＭ個
の出力線と、該入力線と出力線との各交叉部分で入力線
と出力線との接・断を行うクロスポイントスイッチと、
より成るマトリクス回路において、斜め方向毎にクロス
ポイントスイッチ列を同時駆動する、スイッチ列毎に設
けた（２Ｍ−１）個のスイッチ接続線と、該（２Ｍ−
１）個のスイッチ接続線に連結された（２Ｍ−１）個の
制御信号線と、（２Ｍ−１）個の制御信号線の中の端部
から中央にかけてのＭ個の制御信号線と中央直後から他
方の端部にかけての（２Ｍ−１）個の制御信号線とを、
選択する入出力線接続数Ｎ（１≦Ｎ≦Ｍ）で定まる対応
関係のもとでジャンパ線で接続可能な、（２Ｍ−１）個
の制御信号線に設けたピンホールと、上記接続数Ｎで定
まるタイミング信号を発生する手段と、該タイミング信
号を、上記（２Ｍ−１）個の制御信号の中の端部から中
央にかけてのＭ個の制御信号線に選択的に印加する手段
と、より成る（請求項３）。

【００１２】本発明のマトリクス回路は、超音波検査装
置における超音波ビームの送受信時に使用するマトリク
ス回路とする（請求項４）。

【作用】本発明によれば、入力線と出力線との接続数を
任意に変えるべく、制御信号線に切り換え信号を選択的
に供給する（請求項１〜３）。更に本発明によれば、マ
トリクス回路のクロスポイントスイッチの他に、斜め方
向のスイッチ列を選択するための接・断スイッチを設け
て、このスイッチの選択により入力線と出力線との接続
数を任意に変更できる（請求項２、３）。更に本発明に
よれば、入力線と出力線との接続数を、制御信号線の組
合せによって可変化させておくことにより、接・断スイ
ッチの切り換えと合わせて組合せを選ぶことによって、
入力線と出力線との接続数を任意に変更できる（請求項
２）。更に本発明によれば、ピンホールとジャンパー線
とを利用して、入力線と出力線との接続数を任意に変更
できる（請求項３）。更に本発明によれば、超音波検査
装置での送受信に用いるマトリクス回路の、切り換えに
使用可能である（請求項４）。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の切り換え装置の実施例図であ
る。本実施例の切り換え装置は以下の構成より成る。 マトリクス回路４…このマトリクス回路は、Ｍ＝８とし
た場合での図１６で示したマトリクス回路と同一構成の
ものであり、８個の入力線Ａ〜Ｈと８個の出力線ａ〜ｈ
とその交点の接・断を行うクロスポイントスイッチ５と
より成る。更に、斜め方向のスイッチ列を結ぶ接続線
（ライン）Ｌ₁〜Ｌ₁₅を設けている点も図１６と同じで
ある。 プリント板３２…マトリクス回路４の入出力線接続線数
を選択制御するものであり、１５本（Ｍで表現すると
（２Ｍ−１）本）の接続線に連結された１５本の制御信
号線と７本（Ｍで表現すると（Ｍ−１）本）切り換え信
号線Ｒ₉〜Ｒ₁₅、信号線ＲとＲ₉〜Ｒ₁₅との接・断交点部
に設置したクロスポイントスイッチ３２Ａより成る。７
本の切り換え信号線Ｒ₉〜Ｒ₁₅は、１５本の制御信号線
Ｒの中で、図左端部から中央までの７本の信号線Ｒ₁〜
Ｒ₇に連結した信号線であり、この７本の信号線Ｒ₉〜Ｒ
₁₅は、信号線Ｒ₁〜Ｒ₇に対して交叉する方向に配列して
ある（尚、信号線Ｒ₉〜Ｒ₁₅も制御信号線であるが、１
５本の縦方向の信号線Ｒに対して横方向に配列されたも
のであり、これを便宜上切り換え信号線と称した）。制
御信号線Ｒの中で端部から中央にかけての８本の制御信
号線Ｒ₁〜Ｒ₈は、外部端子〜に接続されている。制
御信号線Ｒと切り換え信号線Ｒ₉〜Ｒ₁₅とは、図の様な
２８個のクロスポイントスイッチ３２Ａ（接・断スイッ
チ）で接・断制御されるようになっている。２８個のク
ロスポイントスイッチ３２Ａの設置位置は、マトリクス
回路４の入出力線接続線対応位置である。

【００１５】これらの制御信号線Ｒ₁〜Ｒ₈と切り換え信
号線Ｒ₉〜Ｒ₁₅及びクロスポイントスイッチ３２Ａとの
結線関係を以下に示す。 制御信号線Ｒ₈…外部端子に直接に接続され、スイッ
チ３２Ａを介して切り換え信号線Ｒ₉、Ｒ₁₀、Ｒ₁₁に間
接に接続されて、マトリクス回路のスイッチ接続ライン
Ｌ₁に連結する線路である。 信号線Ｒ₇、Ｒ₁₅…外部端子に直接に共通に接続さ
れ、更に、信号線Ｒ₇は接続ラインＬ₂に連結され且つス
イッチ３２Ａを介してＲ₉、Ｒ₁₀、Ｒ₁₁に間接に接続さ
れ、信号線Ｒ₁₅はスイッチ３２Ａを介して間接に接続ラ
インＬ₁₅（スイッチそのものである）に連結される線路
である。 信号線Ｒ₆、Ｒ₁₄…外部端子に直接に共通に接続さ
れ、且つ信号線Ｒ₆は接続ラインＬ₃に連結され且つスイ
ッチ３２Ａを介してＲ₉、Ｒ₁₀に間接に接続され、信号
線Ｒ₁₄はスイッチ３２Ａを介して間接に接続ライン
Ｌ₁₃、Ｌ₁₄に連結される線路である。 信号線Ｒ₅、Ｒ₁₃…外部端子に直接に共通に接続さ
れ、更に信号線Ｒ₅は接続ラインＬ₄に連結され且つスイ
ッチ３２Ａを介して信号線Ｒ₉、Ｒ₁₀に間接に接続さ
れ、信号線Ｒ₁₃はスイッチ３２Ａを介して接続ラインＬ
₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃に間接に連結される。

【００１６】信号線Ｒ₄、Ｒ₁₂…外部端子に直接に共
通に接続され、更に信号線Ｒ₄は接続ラインＬ₅に連結さ
れ且つスイッチ３２Ａを介して信号線Ｒ₉に間接に接続
され、信号線Ｒ₁₂はスイッチ３２Ａを介して接続ライ
ン、Ｌ₉〜Ｌ₁₂に間接に連結されている。 信号線Ｒ₃、Ｒ₁₁…外部端子に直接に共通に接続さ
れ、更に信号線Ｒ₃は接続ラインＬ₆に連結され且つスイ
ッチ３２Ａを介して信号線Ｒ₉に間接に接続され、信号
線Ｒ₁₁はスイッチ３２Ａを介して接続ラインＬ₂、
Ｌ₁₅、Ｌ₁、Ｌ₉、Ｌ₁₀、Ｌ₁₁に間接に連結されている。 信号線Ｒ₂、Ｒ₁₀…外部端子に直接に共通に接続さ
れ、信号線Ｒ₂は接続ラインＬ₇に連結され、信号線Ｒ₁₀
はスイッチ３２Ａを介して接続ラインＬ₄、Ｌ₁₃、Ｌ₃、
Ｌ₁₄、Ｌ₂、Ｌ₁₅、Ｌ₁、Ｌ₉、Ｌ₁₀に間接に連結されて
いる。 信号線Ｒ₁、Ｒ₉…外部端子に直接に共通に接続され、
信号線Ｒ₁は接続ラインＬ₈（スイッチそのもの）に連結
され、信号線Ｒ₉はスイッチ３２Ａを介して接続ライン
Ｌ₆〜Ｌ₁、Ｌ₉、Ｌ₁₁〜Ｌ₁₅に間接に連結されている。

【００１７】以上の切り換え回路３２は、２８個のスイ
ッチ３２Ａの選択的なＯＮにより、８×８、７×７、６
×６、…、２×２のすべての選択が自在に可能な構成で
あり、図２は、８×８の選択例を示す。８×８りの選択
では、図２に示す通り、スイッチ３２Ａの中で右端部の
スイッチＳ₁〜Ｓ₇の７個のスイッチをＯＮにする。この
結果は図１６と実質的に同一外部回路構成となり、端子
〜にＴ₁〜Ｔ₈を次々に加えることによって、図１６
と同一選択手順で８×８の選択がなされる。

【００１８】図３は６×６の選択例を示す。この選択で
は、図３に示す通り、５個のスイッチＳ₈〜Ｓ₁₂をＯＮ
にする。この結果は、図１７と実質的に同一外部構成と
なり、端子〜にＴ₁〜Ｔ₆を次々に加えることによっ
て、図１６と同一選択手順で６×６の選択がなされる。

【００１９】図４は２×２の選択例を示す。この選択で
は、スイッチＳ₁₃のみをＯＮとする。この状態で、端子
に信号Ｔ₁を加えるとＢ−ａ、Ａ−ｂの連結がなされ
る。次で端子に信号Ｔ₂を加えると、Ａ−ａ、Ｂ−ｂ
の連結がなされる。尚、信号Ｔ₁印加時には、スイッチ
Ｓ₁₃のＯＮか否かは関係ない故に、Ｔ₁印加時にはＳ₁₃
をＯＦＦにしておき、Ｔ₂印加時のみＳ₁₃をＯＮにして
もよい。以上の各８×８、６×６、２×２の選択例は、
図５に示すように、マトリクス回路に対して、右側から
左側への選択例であったが、外部回路の結果の仕方によ
っては図６に示すように左側から右側への選択例も可能
である。図７には、図６を実現する実施例を示す。この
実施例は、図１の実施例と対称形の故に、詳細は省略す
るが、同様な個数選択が可能であることは明らかであろ
う。

【００２０】図１８に他の実施例を示す。図１と異なる
所は、切り換え回路４０であり、その他の部分はまった
く同じ構成となっている。本実施例の切り換え回路４０
内にはピンホール４０Ａを３５ケ所に設けてある。ここ
で言うピンホールとは、ジャンパー線（渡り線）の先端
に取り付けたピン（オス側）を自由にぬきさしできるメ
ス側のピン穴を指す。（もちろんジャンパー線の先端が
メス側ピン（凹）の場合は、４０Ａはオス側（凸）ピン
となる。）

【００２１】図１９は図１８の切り換え回路の部分の拡
大図である。３５ケ所の各ピンホール４０Ａに記号をつ
け、順次説明をする。まず、入出力信号線数＝８の場合
を考える。前の実施例では、図２の場合に相当する。７
本のジャンパー線を使用し、ＳとＳ８，ＵとＵ８，Ｖと
Ｖ８，ＷとＷ８，ＸとＸ８，ＹとＹ８，ＺとＺ８をそれ
ぞれ接続することにより、図２の結線と等しくなるた
め、同じ動作が可能となる。

【００２２】次に入出力信号線数＝６の場合（図３に相
当）は、５本のジャンパー線を使用して、ＳとＳ６，Ｕ
とＵ６，ＶとＶ６，ＷとＷ６，ＸとＸ６をそれぞれ接続
することにより、図３の結線と同じになる。他の入出力
信号線数の場合も同様に接続すれば良く、２〜８の全ケ
ースに付いて下表に一覧する。

【表１】 尚、入出力信号線数＝Ｎとすると使用するジャンパー線
数は（Ｎ−１）である。

【００２３】以上に説明したジャンパー線により、入出
力信号線数を変える方法は、図１の方法に較べて安価に
製作できる。その理由を以下に述べる。図１の切り換え
回路３２の部分をプリント基板で構成する場合、縦に走
る信号線を表面に配線し、横に走る信号線を裏面に配線
する必要がある。これに対し、図１８の切り換え回路４
０の場合は縦に走る信号線のみであるため、片面印刷の
基板で製作可能となる。しかし、反面入出力信号線数を
ジャンパー線で変えるために手動にせざるをえない。
（図１の場合は自動設定可能である。）なお、本実施例
では、４０Ａをぬきさし可能なピンホールとしたが、単
にプリント基板のスルーホールでも良く、この場合は、
ジャンパー線の半田付けとなる。

【００２４】電子走査型超音波検査装置での走査切り換
え例を図８に示す。アレイ探触子１０は、１２８個の振
動子１０より成り、１２８個の振動子１０は、１０
（１）〜１０（１２８）で示してある。１２８個の振動
子１０は、同時励振の振動子数は８個とし、この８個の
振動子で１本のビーム形成を行わせるものとする。８個
の振動子は、左側から右側に沿って次々に選択され、全
部で１２１本のビーム形成が１２８個の振動子１０によ
って可能となる。この振動子選択及び超音波放射の駆動
電圧の印加制御を行うのが制御回路１１である。８個毎
の振動子選択例及び手順は図９に示すように下記とな
る。但し、図９でＡＰはアレイ振動子ピッチ，ＳＰはサ
ンプルピッチ，Ｂ₁〜Ｂ₁₂₁はビーム，Ｆ₁〜Ｆ₁₂₁は焦点
位置を示す。 第１ビームＢ₁…１０（１）〜１０（８） 第２ビームＢ₂…１０（２）〜１０（９） 第３ビームＢ₃…１０（３）〜１０（１０） … … … … … … … … … 第１２１ビームＢ₁₂₁…１０（１２１）〜１０（１２
８） 第１ビーム形成のための８個の振動子１０（１）〜１０
（８）の駆動例を図１０に示す。遅延回路１２（１）〜
１２（８）には、パルス電圧Ｐが入力し、その遅延時間
Ｄ₁〜Ｄ₈に応じて遅延されたパルス電圧Ｐ₁〜Ｐ₈が発生
する。振動子１０（１）〜１０（８）はＰ₁〜Ｐ₈によっ
て励振され一定焦点位置に集束する超音波ビームを放出
する。遅延時間Ｄ₁〜Ｄ₈は、ビームの焦点決定用に供
し、焦点ＦのビームＢを得たい場合にはその焦点位置Ｆ
に、８個の振動子から放射された超音波が同一時刻に到
達するように、遅延時間Ｄ₁〜Ｄ₈を与える。焦点Ｆ′の
ビームを得たい場合には同様に、位置Ｆ′に、８個の振
動子から放射された超音波が同一時刻に到達するよう
に、遅延時間Ｄ₁〜Ｄ₈を与える。この焦点距離によって
定まる遅延時間は、一般に遅延パターンと呼ばれてい
る。

【００２５】図１１は、電子走査型超音波検査装置の全
体構成であり、特に制御回路１１の内部構成を詳述した
図である。 マイクロプロセッサ１３…全体の管理を行うと共に、送
信遅延回路１２、マトリクス回路５０、シフトレジスタ
１７、マトリクス回路１９の制御を行う。 送信遅延回路１２…遅延パターンによって定まる遅延時
間を与える回路であり、図１０の遅延回路１２（１）〜
１２（８）に相当する。図１０では制御回路１１と別個
としたが本例では制御回路１１の一部として扱った。ど
の遅延パターンであるかは焦点位置によって定まり、焦
点位置を与えての遅延パターンの設定は、マイクロプロ
セッサ１３が行う。 マトリクス回路５０…この回路５０は図１のマトリクス
回路４と切り換え回路３２とを含めた回路である。この
回路５０の目的は、１２１本の送信超音波ビームの中か
ら１つの送信超音波ビームを選択するための回路であ
る。但し、この回路５０は、第１ビーム→第２ビーム→
…→第１２１ビームの如くビーム番号順にシーケンシャ
ルに番号更新を行う選択法をとる。送信超音波ビーム選
択とは、前述の如く、８個の振動子として、アレイ探触
子１０の中のどの位置の８個の振動子を選ぶかというこ
とであり、結局この選んだ８個の振動子に送信遅延回路
１２の８個の遅延出力Ｐ₁〜Ｐ₈を与えることでもある。
マトリクス回路５０と遅延回路１２と分配器１５との関
連実施例については図１２に示してある。

【００２６】分配器１５…マトリクス回路５０で選ん
だ、ビーム番号に所属する、アレイ探触子１０の振動子
へ遅延パターンを与えるための、選択回路である。具体
例は図１４、図１５に示す。 送受信回路１６、シフトレジスタ回路１７…マトリクス
回路５０で選んだ、ビーム番号に所属する振動子へ、実
際に遅延パターンに応じた励起電圧を与え、且つその時
の反射波を受診する回路が、送受信回路である。シフト
レジスタ回路１７は、この時の８個の振動子を特定する
ための回路である。この回路１６、１７の具体例は図１
５に示す。 加算器１８…分配器１５と同じ構成であり、異なる点
は、分配器１５の入力が加算器１８では出力となり、分
配器１５の出力が加算器１８では入力となる点である。 マトリクス回路１９…マトリクス回路５０と同じ構成で
あり、加算器１８の場合と同じように、入出力が互いに
逆となる。 波形加算回路２０…８個の振動子からの反射信号を総加
算する回路であり、この加算出力が焦点からの反射信号
として扱われる。

【００２７】図１２は、マトリクス回路５０を中心とす
る回路例である。マトリクス回路５０は、縦×横が８×
８の大きさのマトリクスであり、６４個の全交点は、ス
ィッチで結ばれている。このスィッチ切り換えを行うの
が図１の切り換え回路３２であり、切り換え回路３２の
切り換え制御を行うのがマイクロプロセッサ１３であ
る。但し、図１２では切り換え回路３２は省略してあ
る。縦方向の８本のラインは、送信遅延回路１２の８個
の遅延時間Ｄ₁〜Ｄ₈で遅延された遅延出力Ｐ₁〜Ｐ₈ 対応
の出力端子Ａ〜Ｈと接続し、横方向の８本のラインは分
配器１５の８個の入力端子ａ〜ｈと接続してある。マト
リクス回路１４は、出力端子Ａ〜Ｈと入力端子ａ〜ｈと
の対応関係を選択ビーム番号によって切り換える回路で
ある。具体的に述べると以下となる。 第１ビームＢ₁の場合。 端子Ａ（Ｐ₁）と端子ａ，端子Ｂ（Ｐ₂）と端子ｂ，…，
端子Ｈ（Ｐ₈）と端子ｈとを、互いに接続するように交
点スィッチを選択し、ＯＮする。 第２ビームＢ₂の場合。 端子Ａ（Ｐ₁）と端子ｂ，端子Ｂ（Ｐ₂）と端子ｃ，…，
端子Ｇ（Ｐ₇）と端子ｈ，端子Ｈ（Ｐ₈）と端子ａとを、
互いに接続するように交点スィッチを選択し、ＯＮす
る。

【００２８】第３ビームＢ₃の場合。 端子Ａ（Ｐ₁）と端子ｃ，端子Ｂ（Ｐ₂）と端子ｄ，…端
子Ｆ（Ｐ₆）と端子ｈ，端子Ｇ（Ｐ₇）と端子ａ，端子Ｈ
（Ｐ₈）と端子ｂとを、互いに接続するように交点スィ
ッチを選択し、ＯＮする。以下、第４ビームＢ₄、第５
ビームＢ₅についても次々に１個ずつ端子ａ〜ｈとＡ〜
Ｈとの組合せを変更しながら選択をはかる。図１４で、
□印が第１ビームＢ₁でのＯＮにする交点スィッチであ
り、△印が第２ビームＢ₂でのＯＮにする交点スィッチ
であり、○印が第３ビームＢ₃でのＯＮにする交点スィ
ッチであり、この組合せは上述した通りである。図１３
には、交点スィッチ例を示す。Ａーａの接続のためには
スィッチＳＷ１をＯＮにして、Ｂーｂの接続のためには
ＳＷ２をＯＮにすればよい。

【００２９】図１４は分配器１５の構成であり、入力端
子ａ〜ｈに対して、図の如き組合せ方で１２８個の振動
子番号との関係を規定する。即ち、入力端子ａに対して
は、 振動子番号１、９、１７、２５…、１１３、１２１、 入力端子ｂに対しては、 振動子番号２、１０、１８、２６、…、１１４、１２
２、 入力端子ｃに対しては、 振動子番号３、１１、１９、２７、…、１１５、１２
３、… … … … … … … … … … 入力端子ｈに対しては、 振動子番号８、１６、２４、３２、…、１２０、１２
８、 の如く、入力端子ａ〜ｈと振動子番号１〜１２８との対
応ずけ（接続）をなすようにしてある。但し、分配器１
５では、端子ａに対して、１、９、１７、…、１２１の
合計１６個の振動子番号が共通接続となっており、例え
ば遅延時間Ｄ₁のパルスＰ₁が印加されると、これがこの
１６個の対応振動子に同時に共通に印加され、１６個の
振動子が同時に励起されてしまう。端子ｂ〜ｈについて
も同じである。こうした不合理をなくすための回路が図
１５のシフトレジスタ１７である。即ち、シフトレジス
タ１７は選択ビーム番目に応じた８個のビット位置出力
Ｑがオール“１”となる回路であり、分配器１５の８個
の入力端子ａ〜ｈ対応のそれぞれ１６個の中の１つを、
この８個のビット位置出力Ｑ（オール“１”）で選択す
ることとした。

【００３０】図１５に沿って具体的に述べる。図１５で
シフトレジスタ１７は、＃１〜＃１２８の合計１２８ビ
ット長のシフトレジスタである。このレジスタ１７に
は、連続する８ビットにわたってオール“１”となるデ
ータがプリセットされる。プリセット位置は、＃１〜＃
８の位置である。この８ビットオール“１”なるデータ
は、ビーム形成用の８個の振動子選択データである。こ
の振動子選択データは、ビーム番号の更新に応じて１ビ
ットずつビット番号の上位に向かってシフトするように
制御を受ける。即ち、第１ビームＢ₁を選択したい時に
は、プリセットされたビット位置（＃１〜＃８）のまま
で、出力Ｑ₁〜Ｑ₁₂₈を発生させる。この場合Ｑ₁〜Ｑ₈が
オール“１”で、Ｑ₉〜Ｑ₁₂₈がオール“０”となる。第
２ビームＢ₂を選択したい時には８ビットの振動子選択
データを１ビット上位にシフトし、ビット位置（＃２〜
＃９）がオール“１”となり、出力Ｑ₂〜Ｑ₉がオール
“１”、出力Ｑ₁₀〜Ｑ₁₂₈、Ｑ₁がオール“０”となる。
第３ビームを選択したい時には更に１ビットシフトし、
出力Ｑ₃〜Ｑ₁₀がオール“１”、出力Ｑ₁₁〜Ｑ₁₂₈、
Ｑ₁、Ｑ₂がオール“０”となる。以下ビーム番号の更新
に応じて順次シフトしてゆく。尚、シフトレジスタ１７
は、＃１２８のデータが１ビットシフトで、＃１に戻る
ようになっている（いわゆるリング形式）。

【００３１】更に、送受信回路１６は、１２８個の振動
子１０（１）〜１０（１２８）に対応する数へ送受信回
路素子より成り、例えば振動子１０（１）に対応する回
路素子は、送信器Ｔ₁、受信器Ｒ₁、アンドゲートＸ₁よ
り成る。振動子１０（１）選択時には、シフトレジスタ
のＱ₁端子出力が“１”となりアンドゲートＸ₁を開き、
分配器１５の第１番目の出力端子の遅延パルスを通す。
これは、送信器Ｔ₁を経て高圧パルス（又はバースト
波）となり、振動子１０（１）を励振する。試料からの
反射波は、振動子１０（１）で検出され、受信器（Ｑ₁
端子が“１”でＯＮとなる）Ｒ₁で受信され、加算器１
８へと送られる。残りの１２７個の送受信回路素子も同
様構成及び動作をなす。

【００３２】かくして、８個の選択振動子に対して、規
定の焦点となるような遅延パターンに従った励起が行わ
れ、更にこれらの反射信号は総加算されて、１つの反射
信号となり、検査対象として処理・解析に供される。選
択の場合には、マトリクス回路５０の切り換え回路３２
を図３の如くマイクロプロセッサ１３が制御を行えばよ
い。尚、送信用の振動子と受信用の振動子とを一致させ
た例を示したが、不一致の組合せ方もありうる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、マトリクス回路にプリ
ント板等より成る切り換え回路を付加するだけで、入出
力線接続線数の任意の選択が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の切り換え装置の実施例図である。

【図２】図１の実施例に対する８×８選択例を示す図で
ある。

【図３】図１の実施例に対する６×６選択例を示す図で
ある。

【図４】図１の実施例に対する２×２選択例を示す図で
ある。

【図５】図１の実施例に対する各種選択例を示す図であ
る。

【図６】図５の選択例と逆選択例を示す図である。

【図７】本発明の切り換え装置の他の実施例図である。

【図８】超音波探触子の超音波ビーム選択例を示す図で
ある。

【図９】超音波探触子の超音波ビームと焦点移動例図で
ある。

【図１０】超音波探触子での遅延パターン例を示す図で
ある。

【図１１】超音波検査装置の構成図である。

【図１２】超音波検査装置でのマトリクス回路を中心と
する実施例図である。

【図１３】マトリクス回路での入出力線とクロスポイン
トスィッチとの構成例図である。

【図１４】分配回路の実施例図である。

【図１５】超音波探触子の送受信系統例図である。

【図１６】従来の８×８切り換え装置を示す図である。

【図１７】従来の４×４切り換え装置を示す図である。

【図１８】本発明の切り換え装置の他の実施例図であ
る。

【図１９】図１８の実施例でのスィッチ切り換えを示す
図である。

【符号の説明】

４ マトリクス回路 ５ クロスポイントスィッチ ３２ 切り換え回路 ３２Ａ クロスポイントスィッチ Ｌ₁〜Ｌ₁₅ 接続線（ライン） Ｒ 制御信号線 Ｒ₁〜Ｒ₈ 制御信号線 Ｒ₉〜Ｒ₁₅ 切り換え信号線 Ｔ₁〜Ｔ₈ タイミング信号

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方向に配列された複数の入力線と、該
   入力線と交叉して他方向に配列された複数の出力線と、
   該入力線と出力線との各交叉部分で入力線と出力線との
   接・断を行うクロスポイントスイッチと、より成るマト
   リクス回路において、上記クロスポイントスイッチの切
   り換え信号を伝達する制御信号線と、上記入力線と出力
   線との接続数を任意に変えるべく、該制御信号線に切り
   換え信号を選択的に供給する制御手段と、より成るマト
   リクス切り換え装置。
2. 【請求項２】 一方向に配列されたＭ個の入力線と該入
   力線と交叉して他方向に配列されたＭ個の出力線と、該
   入力線と出力線との各交叉部分で入力線と出力線との接
   ・断を行うクロスポイントスイッチとより成るマトリク
   ス回路において、斜め方向毎にクロスポイントスイッチ
   列を同時駆動する、スイッチ列毎に設けた（２Ｍ−１）
   個のスイッチ接続線と、スイッチ接続線に連結された
   （２Ｍ−１）個の制御信号線と、該（２Ｍ−１）個の制
   御信号線の中の、端部から中央にかけての（Ｍ−１）個
   の制御信号線に連結した、（Ｍ−１）個の切り換え信号
   線と、上記（２Ｍ−１）個の制御信号線と上記（Ｍ−
   １）個の切り換え信号線との接・断交点部に設置した接
   ・断スイッチと、選択する入出力線接続数Ｎ（１≦Ｎ≦
   Ｍ）で定まるタイミング信号を発生する手段と、該接続
   数Ｎ対応の接・断スイッチをオンする手段と、上記タイ
   ミング信号を、上記（２Ｍ−１）個の制御信号線の中の
   端部から中央にかけてのＭ個の制御信号線に選択的に印
   加する手段と、より成るマトリクス切り換え装置。
3. 【請求項３】 一方向に配列されたＭ個の入力線と、該
   入力線と交叉して他方向に配列されたＭ個の出力線と、
   該入力線と出力線との各交叉部分で入力線と出力線との
   接・断を行うクロスポイントスイッチと、より成るマト
   リクス回路において、斜め方向毎にクロスポイントスイ
   ッチ列を同時駆動する、スイッチ列毎に設けた（２Ｍ−
   １）個のスイッチ接続線と、該（２Ｍ−１）個のスイッ
   チ接続線に連結された（２Ｍ−１）個の制御信号線と、
   （２Ｍ−１）個の制御信号線の中の端部から中央にかけ
   てのＭ個の制御信号線と中央直後から他方の端部にかけ
   ての（Ｍ−１）個の制御信号線とを、選択する入出力線
   接続数Ｎ（１≦Ｎ≦Ｍ）で定まる対応関係のもとでジャ
   ンパ線で接続可能な、（２Ｍ−１）個の制御信号線上に
   設けたピンホールと、上記接続数Ｎで定まるタイミング
   信号を発生する手段と、該タイミング信号を、上記（２
   Ｍ−１）個の制御信号の中の端部から中央にかけてのＭ
   個の制御信号線に選択的に印加する手段と、より成るマ
   トリクス切り換え装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２のマトリクス回路は、超
   音波検査装置における超音波ビームの送受信時に使用す
   るマトリクス回路とするマトリクス切り換え装置。