JPH10501614A - 超音波フィールドの走査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、超音波フィールドの走査方法及び装置に関する。従来公知の方法は、あらゆる方向から非放射（返送）された超音波を受波することができるためには、多数の変換器を必要としていた。本発明の開発により、この多数の超音波変換器の個数を、種々異なる方向から伝送された超音波を種々異なった長さに伝搬経路を延長する手段を使用するようにして、１つ、又は少数に減らすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 超音波フィールドの走査方法及び装置 本発明は、超音波フィールドの走査方法及び装置に関する。 超音波フィールドの走査は（例えば、超音波フィールドの効率の検査用、又は 、対象の表面及び表面近傍の構造の検出用の装置で使用されるような）、従来、 受波変換器（トランスジューサ）を介して行われており、この受波変換器は、被 測定対象から返送された超音波を電気信号に変換して、評価のために転送する。 超音波源の効率に応じて、又は、被検対象の構造に依存して、放射乃至後方散乱 されて、反射された超音波の強度が変化するので、あらゆる方向から返送された 超音波を受波することができるためには、多数の変換器（トランスジューサ）を 使用する必要がある。その際、多数の受波変換器を、１ｍｍの直径のオーダーで 約２５０個、円形に配設して初めて、放射乃至返送された超音波を測定して表示 することが充分にできるようになるのである。 公知の装置では、変換器が多数必要なので、その構成が複雑で、コスト高であ り、その結果、この理由で、超音波フィールドの走査用の装置を量産製造するの には適していない。 そのため、本発明の課題は、使用される受波変換器の個数を減らすことができ る手段を提供することにある。 本発明によると、請求の範囲１記載のように構成することが提案される。それ によると、超音波は、該超音波の音響伝搬時間を種々異なった選定量に延長する 各手段に伝送され、超音波は、本来、媒体内部で発生されるか、又は、反射、乃 至、拡散されて、種々異なった各出口個所で受波され、それから、種々異なった 長さの各伝搬経路で、順次１つ、又は、少数の変換器（受波トランスジューサー ）に伝送される。その際、超音波領域内では、種々異なる方向からの各超音波が 伝搬されて、その音響伝搬時間を延長する種々異なる各伝搬経路を通って、この 各超音波を、時間的に順次連続して１つ、又は、少数の変換器に伝送することが できるという事実が利用されている。 このようにして、受波変換器の個数を著しく減らすことができる。 このように、それぞれ各方向から伝送される各超音波の伝搬経路を延長するこ とは、種々の手段で行うことができる。種々異なる各方向から伝送される超音波 は、媒体乃至対象（超音波を放射する）に対して種々異なった距離で、種々異な った個所に配設された１セットのミラー状反射体によって、この超音波が種々異 なった長さの音響伝搬時間で１つ、又は、少数の変換 器に戻されるようにして受波される。他の手段としては、受波変換器を、種々異 なる音響伝搬時間を生じる導波管を介して、超音波フィールドの走査すべき各個 所と結合することがある。 ミラー状反射体の配置構成に基づく方法を実行する装置では、ミラー状反射体 が、それぞれ超音波フィールドの、走査すべき個所に対向して位置していて、超 音波が受波変換器に、種々異なった音響伝搬時間でミラー状反射体を介して伝送 されるように、空間的に分布されて配向されている。導波管を使用する際、超音 波は、走査すべき個所で受波手段を介して導波管内に伝送され、１つ以上の受波 変換器に評価のために伝送される。種々異なる音響伝搬時間は、種々異なる長さ の同形式の各導波管か、又は、長さは同じだが、音響伝搬時間が時間単位当たり 種々異なっている各導波管によって達成することができる。音響伝搬時間が種々 異なった各導波管は、超音波を先ず同じ長さの導波管に伝送してから、次に、順 次連続して共通のチャネルに伝送するようにして得ることもできる。 ミラー状反射体又は導波管を流体媒体内に設けることができる。導波管は、固 体内にも設けることができる。 図には、本発明の方法を実行することができる装置が略示されている。その際 ： 図１には、１セットのミラー状反射体を用いて伝搬経 路を延長する装置が示されており、 図２には、種々の長さに選定された導波管の略図が示されており、 図３には、図２の実施例の変形実施例が示されている。 図１には、種々異なって配設された１セットのミラー状反射体を用いて超音波 の伝搬経路を延長する装置が示されている。参照数字１で、超音波送波器が示さ れている。この送波器１から放射された超音波は、例えば、対象に装備すること もできるガラス製のプレート２上に入射される。この、対象に装備されたプレー トから、このプレート乃至対象のそれぞれの点から伝送された超音波が、ミラー 状反射体３及び４に導かれて、そこで、順次連続して受波変換器５の方に反射さ れる。従って、超音波は、送波器１からプレート２及びミラー状反射体３を介し て受波器５の方に伝送されて、更に、ミラー状反射体４を介して受波器５の方に も伝送される。この、それぞれの場合で、伝搬経路は異なっている。 この各ミラー状反射体は、常に、媒体又は対象の走査すべき各点、つまり、超 音波フィールドが走査されるべき各点に対向して配設されている。 図２には、導波管を用いた実施例が示されている。媒体２１（例えば、何らか の対象に装備されたプレートであり得る）から放射された超音波は、この媒体２ １に設けられた受波手段２３に伝送され、従って、それに結合された導波管ａ− ｈに伝送される。この導波管は、種々異なる長さに選定されており、つまり、種 々異なる音響伝搬時間を有している。この図から分かるように、ａが最も短い導 波管であり、ｈが最も長い導波管である。各導波管は、指紋の検出の際には、そ の長さが有利には１ｍの差異を有するようにする必要があることが分かる。つま り、導波管ｂは、導波管ａよりも１ｍ長くて、導波管ｃは、導波管ｂよりも１ｍ 長い、等である。導波管は、全て、受波変換器２２に連通している。各導波管に 約１ｍの差異があれば、前述のような実施例の場合、それぞれの各方向から伝送 された各超音波をそれぞれ異ならせて変換器２２に伝送してから、相応の信号を 送出するのには、充分である。このようにして、種々異なる方向から返送された 超音波は、相互に別個に評価される。それぞれの導波管の長さの差異は、それぞ れ検出すべき種々異なる対象に適合させることができる。種々異なる長さの導波 管を設ける代わりに、同じ長さであるが、時間単位当たりの音響伝搬時間が種々 異なっている導波管を用いることもできる。この種々異なった音響伝搬時間は、 横断面が比較的大きい導波管又は種々異なる材料製の導波管によって達成するこ とができる。 図３には、図２の変形実施例が示されている。その際、媒体３１から放射され た超音波は、種々異なった 方向に配設されている受波手段３３を介して同じ長さの導波管３６に伝送される 。導波管３６は、順次連続して共通の導波管３４に連通しており、導波管３４は 、受波変換器３２に結合されている。それぞれの導波管３６の各連通結合個所３ ５相互間の間隔は、それぞれの導波管３６の各信号が、相応の信号を送出するよ うにするために、相互に別個に順次連続して変換器３２に伝送されるように選定 されている。 図１，２，３の実施例は、液体、例えば、水の中に設けることもできる。 図２及び３の導波管は、液体が充填された細管又は通常のような被覆体又は固 体材、例えば、ガラス又は金属から形成することが出来ることが分かる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年３月１３日 【補正内容】 音響伝搬時間が種々異なった各導波管は、超音波を先ず同じ長さの導波管に伝送 してから、次に、順次連続して共通のチャネルに伝送するようにして得ることも できる。 ミラー状反射体又は導波管を流体媒体内に設けることができる。導波管は、固 体内にも設けることができる。 図には、本発明の方法を実行することができる装置が略示されている。その際 ： 図１には、１セットのミラー状反射体を用いて伝搬経路を延長する装置が示され ており、 図２には、種々の長さに選定された導波管の略図が示されており、 図３には、図２の実施例の変形実施例が示されている。 図１には、種々異なって配設された１セットのミラー状反射体を用いて超音波 の伝搬経路を延長する装置が示されている。参照数字１で、超音波送波器が示さ れている。この送波器１から放射された超音波は、例えば、対象に装備すること もできるガラス製のプレート２上に入射される。この、対象に装備されたプレー トから、このプレート乃至対象のそれぞれの点から伝送された超音波が、ミラー 状反射体３及び４に導かれて、そこで、順次連続して受波変換器５の方に反射さ れる。従って、超音波は、送波器１からプレート２及 びミラー状反射体３を介して受波器５の方に伝送されて、更に、ミラー状反射体 ４を介して受波器５の方にも伝送される。この、それぞれの場合で、伝搬経路は 異なっている。 請求の範囲 １． 媒体内で所定時点で生じる超音波フィールドを受波変換器（５；２２；３ ２）を用いて位置走査する方法において、 媒体（２，２１，３１）から放射された超音波を、該超音波の出口領域から、 該超音波の音響伝搬時間を種々異なって延長する手段によって延長し、それから 、受波変換器（５；２２；３２）に伝送することを特徴とする超音波フイールド の位置走査方法。 ２． ミラー状反射体（３，４）は、超音波フィールドの、走査すべき個所に配 設されていて、空間的に、種々異なる音響伝搬時間の前記ミラー状反射体（３， ４）を介して前記受波変換器（５）に伝送されるように配分且つ配向されている ことを特徴とする請求項１記載の方法を実施する装置。 ３． 受波変換器（２２；３２）は、種々の音響伝搬時間を生じる導波管（ａ， ・・・ｈ；３６，３４）を介して超音波フィールドの走査すべき個所と結合され ていることを特徴とする請求項１記載の方法を実施する装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ，ＰＬ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 媒体内で所定時点で生じる超音波フィールドを受波変換器を用いて位置走 査する方法において、 媒体（２，２１，３１）から放射された超音波を、該超音波の出口領域から、 該超音波の音響伝搬時間を種々異なって延長する手段によって延長し、それから 、受波変換器（５；２２；３２）に伝送することを特徴とする超音波フィールド の位置走査方法。 ２． 所定時点で媒体内で生じる超音波フィールドを、受波変換器（５）を用い て位置走査する装置であり、前記受波変換器（５）にミラー状反射体（３，４） を設け、該ミラー状反射体は、前記超音波フィールドの、走査すべき個所に配設 されていて、前記超音波が、種々異なる音響伝搬時間のミラー状反射体（３，４ ）を介して前記受波変換器（５）に伝送されるように空間的に配分して配向され ていることを特徴とする超音波フィールドの位置走査装置。 ３． 所定時点で媒体内で生じる超音波フィールドを受波変換器（２２；３２） を用いて位置走査する装置であり、前記受波変換器（２２；３２）は、種々の音 響伝搬時間を生じる導波管（ａ，・・・ｈ；３６，３４）を介して超音波フィー ルドの走査すべき個所と結合されていることを特徴とする超音波フィールドの位 置走査装置。 ４． 超音波を、走査すべき個所で、受波手段（２３）を介して導波管（ａ，・ ・・ｈ；３６，３４）に伝送可能であることを特徴とする請求項３記載の装置。 ５． 同じ長さの導波管部（３６）が、受波手段と結合されており、前記導波管 部（３６）の、前記受波手段とは反対側の端が、種々異なる長さ位置にて共通の 導波管（３４）と結合されており、該共通の導波管（３４）の一端は受波変換器 （３２）に結合されていることを特徴とする請求項４記載の装置。 ６． 導波管（ａ，・・・ｈ，３６）は、液体を有していることを特徴とする請 求項３〜５までのいずれか１記載の装置。 ７．導波管（ａ，・・・ｈ；３６，３４）は、固体材料製であることを特徴とす る請求項３〜５までのいずれか１記載の装置。 ８． 受波変換器（５；２２；３２）同様、超音波フィールドに結合された別の 受波変換器を特徴とする請求項２〜５までのいずれか１記載の装置。