JPS6058569A - 指向性受波ビ−ムの形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） この発明は、複数個の超音波振動子を配列して谷振動子
の受波信号を合成して％に方向に指向性全治する受波ビ
ームを形成し、かつ指向性受波ビームの指向方向を時Ｕ
的に変化させる装置に関する。

出願人はこの狼の装置として特１１１４昭５７−１２１
４３９号ケ提供した。この装置は、複数個配列した超音
波振動子の受波悟号葡各々の受波信号毎に用意した混合
伯刊とそれぞれ別個に混合し、混合信号の加麹−出力中
から％別の周波成分を抽出するものである。そして、混
合信号の各々を特定の位相関係に保ちながら連動して位
相を変化させることにより、上記抽出される周波信号を
指向性受波ビームとして検出し、かつ指向性受波ビーム
の指回方回を時ｆ”ｉ＋的に変化させるものである。

（発明の目的） との発明は、出願人が提供した上ＮＬ装匝（特願昭５７
−１２１４３９号）をさらに発展させて、指向性受波ビ
ームの指向角を鋭くすることを目的とする。

一般に、複数個の超音波振動子を配列して谷振動子の受
波信号を合成して指向性受波ビームを形成する場合、受
波ビームの指向角は振動子の配列長によって決定され、
配列長を長くするに従って指向角が鋭くなる。

この発明は、振動子の配列長を変えることなく等１曲的
に２倍の配列長の振動子を用いて受鼓ビームを形成した
場合と同じ指向角の受鼓ビームを形成することを目的と
する。

（発明の構成及び動作） 第１図において、Ｚｌ乃至Ｚ、は超音波振動子全示し・
間隔ｄ毎に７個の振動子を配列した例を示す。

超音波振動子２□乃主２．の谷受汲悟匈は削１σ増巾器
Ｐ１乃至Ｐ、の各々によって増巾される。そして、前置
増ｉｊ器Ｐ１乃至Ｐ、の出力は混会回路Ｍｕ乃至Ｍ□、
へ導かれると同時に、混合回路Ｍｔｌ乃至ＭＦへも導か
れる。

混合回路Ｍ１１乃致１．の谷々は、前置増巾器Ｐ□乃至
Ｐ、の各出力とラッチ回路１０１乃至１０７から送出さ
れる矩形波列とを混合する。又、混合回路Ｍ４乃至Ｍ７
の各々はラッチ回路２０１乃至２０７から送出される矩
形波夕１」とを各々混合する。

混合回路ＭＨ乃到０．並ひにＭｌ乃至Ｍｇ２の出力はそ
れぞれの位相が混合信号の位相によって影暢される。

従って、ラッテ回路１０１乃至１０７するいは２０１乃
至２０７から送出される矩形波列の位相を変化塾せるこ
とによシ前置増中器Ｐ１乃至Ｐ７から送出される超音波
振動子Ｚｌ乃至Ｚ、の受波信号を等測的に移相させるこ
とかできる。従って、ラッチ回路１０１乃至１０７から
送出される矩形波列のそれぞれの位相を特定の位相関係
に設定することにより、超音波振動子Ｚ□乃至Ｚ、の受
波１６号を特定方向に対して等位相波曲全形成させるこ
とができる。例えは、止部方向に対してθ方向に等位相
波向を形成する場合、超音波振動子Ｚ１乃至Ｚγの谷受
波伯月の位相會２ｎπ −−）　ｄｓ石θ　（ｎ　＝　１．２．３−−）だけ移
相すれはよい。すなわち、超音波振動子Ｚ４に対して超
音波振動子Ｚ８の受波信号は２π スー　ｄ由θ だけ遅相し、超音波振動子Ｚ、の受波信号は４π 一λ　ｄ　ｇｉｎ　” たけ遅相すればよい。又、超音波振動子Ｚ６の受波１５
号は ２π 一シーｄ　ｓｉｎθ たけ位相を進め、さらに、超音波振動子Ｚ、の受波１百
号は ４π 一λ−ｄ　ｓｉｎθ たけ位相を進めればよい。

従って、ラッチ回路１０１乃至１０７から送出される矩
形波列の位相を ｎｄ −］−画θ づつ順に異ならせることにより、超音波振動子Ｚ１乃至
Ｚテの谷受波伯号をθ方間に等位相波曲を形成させるこ
とができる。

第２図の矩形波列ａハキｇはラッチ回路１０１乃全１０
７から送出される矩形波列を示し、位相が２π Ｔｄ　ｓｉｎθ つつ胆に異なる。

混合回路Ｍ、１乃至ＭＬ７の混合出力は加算回路３にお
いて加算された後、フィルター４に導かれて特定周波の
へ号が抽出される。従って、フィルター４からはθ方向
の等位相波面の受波信号が送出される。そして、等位相
波面の方向θは、特願昭５７−１２１４３９号でｈ原町
したごとく、矩形波列ａ乃至ｇの位相を制御することに
よシ、＃ｒ′ｉＦｌの範囲角内において時間的に変化さ
せられる。

ラッチ回路１０１乃至１０７は記憶回路５の記憶データ
ーをラッチすることによシ矩形波夕ＩＪ　ａ乃至ｇを送
出する。すなわち、％顧昭５７−１２１４３９号で祝明
したように、記憶回路５は、超音波振動子２゜乃至Ｚ、
の配列数に対応して７ビツトの出力端を有し、各ビット
出力は同数の記憶借地を肩し、谷訛憶査地の記憶データ
ーが同時に脱出される。そして、各々の記憶帯地は２進
値の記憶チータールあらかじめ書込まれておシ、カウン
ター６の＝１ｂ姐に対応する記憶帯地の記憶データーが
読出式れる。

その結果、ラッチ回路１０１乃至１０７からは第２図ａ
乃至ｇに示す矩形波列が送出される。この矩形波列ａ乃
至ｇは、記憶回路５に１込む記憶チーターによって位相
を任意に設定し、かつ、変化させることができる。従っ
て、カウンター６の計数佃に対応して記憶回路５の記憶
データーを脱出′１−とき、４ｆ願昭５７−１２１４３
９号と同様にして、矩形波列ａ乃至ｇの位相を制御する
ことにより、超晋仮受波器Ｚ１乃至Ｚ、によって形成さ
れる等位相波面の方向θを変化させることができる。こ
の等位相波曲、従って受波ビームの指向方向θはカウン
ター６の計数値変化とともに変化する。なお、カウンタ
ー６はクロックパルス源７のパルス列か分周回路８を介
して導かれて計数動作を行う。又、分周回路８の人力パ
ルスと出力パルスによってラッチパルス生成回路９がラ
ッチパルスを生成し、このラッチパルスによってラッチ
回路１０１乃至１０７がラッチ動作を行う結果、第２図
ａ乃至ｇの矩形波列音送出する。ラッチ回路１０１乃至
１０７のラッチ動作は、特願昭５７−１２１４３９号で
説明したように、矩形波列ａ乃至ｇを内溝に生成するた
めのものである。

以上の結果、フィルター４からは一方向に指向性を弔し
、かつ、その指向方向がカウンター６の計数１１変化と
共に変化する指向性受波ビーム１８号が送出される。

他方、混合回路Ｍ２１乃至Ｍ４はラッチ回路２０１乃至
２０７から送出される矩形波列とそれぞれ混合Ｍｆｌｌ
−を行い、各々の混合出力は加算回路１０で加算された
後フィルター１１へ導かれて特定の周波成分か抽出され
る。ラッチ回路２０１乃至２０７は記憶回路２０１乃至
２０７の記憶データーをラッチすることにより、第２図
ａ乃至ｇと同様な矩形波列を送出する。そして、記憶回
路１２はカウンター１３の計数値によって記憶回路１２
はカウンター１３の計数Ｉ巳によって記憶データーが読
出され、記憶回路１２並ひにカウンター１３は記憶（ロ
）路５、カウンター６と同４ホに動作する。従って、フ
ィルター１１は、フィルター４と同様に、一方向に指向
性を有し、その指向方ＩＩ】」かカウンター１３の計数
値と共に変化する指向性受波ビームが送出される。

上記から明らかなように、フィルター４から送れる指向
性受波ビームの指向方向はカウンター１３の計数値に対
応する。カウンター６と１３は込情器１９のトリ力パル
スによって計数値がリセットされる。このとき、カウン
ター１３はそのｈ１°鮎１＋ｉｔかプリセットＮ路１４
のプリセット数１直にフ゛リセット塾れる。従って、カ
ウンター６と１３はプリセット回路１４のプリセット数
値だけ異った数イｌ！を保ちながら計数動作を行う。従
って、フィルター４の指向性受波ビームとフィルター１
１の指向性愛ン反ビームもプリセット回路１４の設定数
値に対応する角展たり指向方向が異なる。

第３図は、ある瞬時におけるフィルター４と１１の送出
する指向性受波ビームの特性図を示し、Ａはフィルター
４の指向性受波ビームを示し、Ｂはフィルター１１の指
向性受波ビームを示す。

指向性受波ビームＡはθ、方向を指向し、指向性受波ビ
ームＢは勾だけ異なるθ、方向金指指向る。

この相異角Δψは上記から明らかなようにプリセット回
路１４の設定数値に対応する。

フィルター４と１１の指向性受波ビームＡ、Ｂは乗算回
路１５へ導かれて、各受波ビームの乗算出力か送出され
る。従って、乗算回路１５は、第３図Ｃに下すように、
指向性受波ビームＡとＢの共通領域の受波ビームを送出
する。

第３図において、指向性受波ビームＡあるいはＢの指向
角、すなわち指向特性の半減全角αは、第１図における
超音波振動子Ｚｌ乃至２．の配列長によって決定される
。それに対しで、乗算出力Ｃ１１−Ｌ受波ビームＡとＢ
の共通領域を取り出し、その共通領域は上記説明したよ
うにプリセット回路１４の設定数値によって任意に設定
できる。従って、乗算回路１５からは、第３図００よう
に、指向性受波ビームＡあるいはＢの指向角αに比して
鋭い指向角βで表わされる受波ビームを等測的に送出す
ることができる。

上記において、プリセット回路１４０設驚数頭は乗算回
路１５の出力として送出される受波ビームＣの特性會考
鳥、して設定すれはよい。すなわち、収冗数値を小さく
するに従って受波ビームＡとＢの共通領域が大きくなる
から、乗算出力ｃｉその指すると受波ビームＡとＢの共
通領域が小きくなるから乗算出力Ｃはその指向角βか鋭
くなる。セーして、設定数値を犬きくするに従って乗算
出力Ｃの出力レベルは小さくなる。

上記のごとくして乗算回路１５から送出される受波出力
（第３図Ｃ）は増巾器１６で増巾された俊表示儲１７へ
送出されて表示される。懺示器１７は例えばブラウン管
懺示ムが用いられ、乗算回路１５の出力によって電子ビ
ームの輝度変調が行われる。

表示器１７は走査器１８によって画素走査が行われ対比
、与８随にそれぞれの受波信号が表示される。

又、走査器１８は送信器１９に基づいて画累走青を行い
、この画紫走食はカウンター６あるいは１３による指向
性党阪ビームの指向方向亥化に同期して行われる。なお
、送信器１９は一定周期毎に送波器２゜から超音波パル
スを送波させる。そして、その反射パルスが超音波パル
スス１乃’ｂ　Ｚｔに受波される。

なお、この場合、送波器２ｏは超音波振動子Ｚ工乃至Ｚ
７を、ｌｋ用ツタ−こともｂ」能である。

（発明の効果） 土ｈピ胱明から明らかなように、超音波振動子の配列長
を長くすることなく指向性受波ビームの指向角を鋭くす
ることかできるから、送受波監の栴造を比較的小さくし
て実用的な装ｋを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示し、第２図はその動作を
説明するだめの波形図、第３図はその受波ビームの特性
を説明するだめの図ケ示す。 Ｚｌ乃至Ｚ、・・・・・・超音波振動子、Ｐ、乃至Ｐ７
・・・・・・’ｆ＞ｕｋ増巾器、Ｍ、１乃至Ｍ１７及び
Ｍｇ２乃至Ｍ、・・・・・・混合回路、１０１乃至１０
７．２０１乃至２０７・・曲・ラッチ回路、３・・・・
・・加算回路、４・・・・・・フィルター、５・・・・
・・ＤＧ仏回路、６・・・・・・カウンター、７・・・
・・・クロックパルス源、８・・・・・・分周回路、９
・・・・・・ラッチパルス生成回路、１゜・・・・・・
加昇回路、１１・・・・・・フィルター、１２・・・・
・・記憶回路、１３・・・・・・カウンター、１４・・
・・・・プリセット回路、１５・・・・・・乗算回路、
１６・・山増巾器、１７・・・・・・表示器、１８・・
・・・・走査器、１９・・・・・・送信器、２ｏ・・・
・・・送波器出願人　古鈎・電気株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１乃至第ｎの超音波振動子を配列して谷超音波振動子
   の受波信号全合成して市定方向の指向性受波ビームを形
   相し、かつ、該受波ビームの指向方向を順次変化させる
   装置において、 上記第１乃至第ｎの超音波振動子の各受波信号と該各受
   波伯号密に導かれる混合周波信号とを各々別個に混合す
   る０組の混合回路で構成される第１の混合回路群と、 該第１混合回路肝に用いられる上記混合周波信号の各々
   を送出する第１の混合周波信号生成回路と、 上記第１の混合回路群の各々の混合出力を互いに加算す
   る第１の加算回路と、 該第１の加算回路の加算出力中から１＃足の周波取分を
   抽出づ−る第１のフィルターと、上記第１乃至第ｎの超
   音波振動子の谷受波伯号と該各受波信号毎に導かれ、か
   つ、上記第１の混合回路群の混合周波信号とは別の混合
   周波１．−ｊ号とを各々別個に混合する第２の混合回路
   群と、該第２の混合回路群に用いられる上記混合周波信
   号の各々を送出する第２の混合周波信号生成回路と、 該第２の混合回路群の各々の混侶出力を互いに加算する
   第２の加算回路と、 該第２の加算回路の加算出力中から％足のん」波成分を
   抽出する第２のフィルターと、 上記第１フイルターの抽出イ百号と第２フイルターの抽
   出信号とを乗算する乗算回路とを其ｉｉｏ　Ｌ、上記第
   １並ひに第２の混合周波信号生成回路は、上記第１乃至
   第ｎの超音波振動子の受波情＋５を一方向に対して等位
   相波曲ケ形成づるように谷々の混合周波信号の位相が決
   定され、かつ、該混合ｊ＾」波信号の位相が上記等位相
   波向の方向を変化させるべく連動して変化するごとく第
   １乃至第ｎの混合周波信号をそれぞれに生成し、さらに
   、第１の混合周波１８号生奴回路によって形成される等
   位相波面と第２の混合筒波信号生成回路によって形成ち
   れる等位相波曲とが若干拍異するごとくなされているこ
   と全特徴とする指向性受波ビームの形成装置。