JPS609312B2 - 電子光学的相関システム - Google Patents

電子光学的相関システム

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JPS609312B2
JPS609312B2 JP50128447A JP12844775A JPS609312B2 JP S609312 B2 JPS609312 B2 JP S609312B2 JP 50128447 A JP50128447 A JP 50128447A JP 12844775 A JP12844775 A JP 12844775A JP S609312 B2 JPS609312 B2 JP S609312B2
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JP
Japan
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signal
correlation
correlation function
mask
signals
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JP50128447A
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English (en)
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JPS5166844A (ja
Inventor
ロナルド・ヤン・ゲルク
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OPUTEISHE IND DE ODE DERUFUTO NV
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OPUTEISHE IND DE ODE DERUFUTO NV
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06EOPTICAL COMPUTING DEVICES
    • G06E3/00Devices not provided for in group G06E1/00, e.g. for processing analogue or hybrid data
    • G06E3/001Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements
    • G06E3/005Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements using electro-optical or opto-electronic means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明を次の順序で説明する。
a 産業上の利用分野 b 従来技術 c 本発明の目的 d 発明の概要 e 実施例 e‐1送信信号、受信信号及び相関関数(第1図)e‐
2第1の実施例(第2図及び第3図)e‐3第2の実施
例(第4図) e‐4第3の実施例(第5図) e−5第4の実施例(第6図) f 本発明の効果 a 〔産業上の利用分野〕 発明は、2つの信号を電子光学的に相関せしめるための
システムに関する。
b 〔従来技術〕 このようなシステムは、発信された測定信号と戻ってく
るエコー信号とを相関によって比較するために用いられ
得る。
医療分野では、上記のような手法が例えばエコーグラフ
イー(echography)に適用され、そこでは患
者の体内に超音波の音響パルス又は波東(wavepa
cket)を透過させ、患者の1又は2以上の器官によ
って反射された信号を受信する。
同機の手法は、水中・電波探知システムでも行なわれる
。今、1つの信号、例えば送信信号をg(t)とし、別
の信号、例えば受信信号をf(t)とすれば、相関関数
ぐ(す)は次式で表わされる。
め(7>=ノ章言裏f(t)gくt−7)dtここでは
、7はf(t)とg(t)の間の時間的なずれを表わす
。一般に、相関関数は、ェンベロープ検出 (envelopedetection)のような慣用
技術によって得られた信号よりも明確な信号を与える。
例えば、エコーグラフイーにおいて、超音波信号を患者
の体内に送り、ある器官によって反射された信号を受信
し、これらの信号の相関関数を得たとする。信号を送っ
た時から相関関数のピーク値までの時間から、超音波送
受信装置からその器官までの間隔を知ることができる。
相関関数を求めると、比較的ノイズの多い環境において
も正確に上記間隔を知ることができる。更に、相関関数
を用いると、反射された信号をより正確に識別すること
ができる。従って、反射される信号の特性を知ることが
できれば、ある器官によって反射された信号かあるいは
他の器官によって反射された信号かを識別すること、更
には、健康な器官によって反射された信号かあるいは病
気の器官によって反射された信号かを識別することも可
能である。しかしながら、これまで相関関数を求めるに
は、丁のとり得る全ての値について相互にずれている2
つの信号を連続的に掛け合せて積分しなければならない
ので「相関関数を求めることは困難であった。
これらの操作は複雑な計算方法を必要とし、相関関数を
計算したとしてもかなり長い時間がかかるので、この関
数は直ちに利用できるものではない。c 〔本発明の目
的〕 本発明は、短時間で上記相関関数を得ることができる新
たなシステムを提供することである。
d 〔発明の概要〕本発明に従うと「上記の目的が、1
つの信号の振幅変化の連続表示を形成するための手段と
「別の信号の振幅変化を表示する幾何学的形状を有する
少なくとも1つのマスキング手段と、該マスキング手段
を介して連続表示を観察し、その信号を積分するための
手段とから成ることを特徴とする、電子光学的に2つの
信号を相関せしめるためのシステムを提供することによ
って達成される。
e 〔実施例〕次に添付図面を参照して本発明の実施例
について詳細に説明する。
e‐1送信信号、受信信号及び相関関数(第1図)第1
図は、2つの信号、即ち送信信号g(t)及び受信信号
f(t)これらの相関関数◇(7)とを表わす。
例えば、g(t)は医療エコーグラフィーや水中電波探
知機に用いられる超音波の電気的な表示であり、f(t
)は受信された信号である。e‐2第1の実施例(第2
図及び第3図)まず、第2図及び第3図を参照して、本
発明の第1の実施例に従うシステムを説明する。
信号f(t)は、電子ビーム2の輝度を変調するために
陰極線管1に印加される。電子ビーム2は、それぞれ水
平偏向板3及び垂直偏向板4に印加されたcos の
t及びsin の tで表わされる余弦波状及び正弦波
状の電圧によって円形状に偏向せしめられる。従って、
スクリーン5上には円形の光トラック(lighttr
ack)が形成され、このトラックはスクリーンの燐光
によって信号f(t)の輝度分布を短時間維持する。ま
たスクリーン5上にf(t)の負の部分も再生するため
に、DC成分がf(t)に加えられる。残光は、波東f
(t)又はその適切な部分が一時的に保持されるように
一定の値を有することが好ましい。陰極線管1のスクリ
ーン5上の像は、対物レンズ6を介してイメージ増強管
(imageintensifiertu戊)8のフオ
ト・カソード7上に再生される。
この増強管8は垂直偏向コイル9及び水平偏向コイル1
0を具備し、これらのコイルには、各々陰極線管1の垂
直偏向板4及び水平偏向板3に印加された電圧に対応す
る正弦波状及び余弦波状の電流が流れている。このよう
にして、陰極線管1のスクリーン5上を移動する点は、
イメージ増強管8のアノードil上に、このアノードの
中心に位置した定点として再生され「輝度が変化する燐
光のトラックはこの中心点から出発し、そして角周波数
のでこの点の回りを回る弧状の光トラック12としてア
ノード11上に再生される。第3図は、アノード11の
外側に設置された回転対称相関マスク13を示す。
このマスクの半径方向の光の透過は、g(t)に対応し
ている。g(t)は正と負の値を持つことが可能である
が、光の負の透過はあり得ないので、マスク13は0以
上の平均透過率を持たねばならない。この相関マスクは
、発信される波東の形に基づいて公知の写真技術によっ
て製造され得る。f(t)の表示である光トラック12
は、g(t)の表示に従って上記の方法で透過される。
透過された光信号は、必要に応じてDCを除去された後
に、f(t一7)・g(t)に比例する形となる。これ
は、相関関数の理論からわかるように、穣f(t)・g
(t一丁)と同じ結果を与える。更に第2図のシステム
は、相関マスク13の後方に設置された増倍型光電管(
photomultipliertゆe)14を具備し
、この管14は相関関数に関する領域に渡って積分を行
なう。
即ち、この糟倍型光電管14は、マスクを介して、信号
f(t)の連続表示を観察し、その観察信号を積分する
手段を構成する。増倍型光電管の代わりに、別の光検出
器を使用してもよい。増倍型光電管の出力端15には、
相関関数◇(7)及びDC電圧成分から成る信号が以上
の方法で生成されるが、そのDC電圧成分はもはや興味
のないものである。上述のシステムに於いて、マスク1
3は発信信号g(t)に対応している。
しかし、いくつかの特有の反射を検出することができる
ように、発信信号とは異なる関数に対応するマスクを使
用することも可能である。異なった組織はそれ特有の反
射をすることが医療ェコグラフィーから知られており、
これはまた組織偏差(tissusdeviation
s)もそれ特有の反射をすることを意味する。
各々が特有の反射に対応する複数個の相関マスクが使用
できる時には、例えば、イメージ増強器の後方に相関マ
スクを順次配置することにより、既知の偏差を検出する
ことができる。最終的に得られる相関関数の振幅は、存
在する偏差を示す。e‐3第2の実施例(第4図) 次に、第4図を参照して、本発明の第2の実施例に従う
システムを説明する。
この具体例では、入力信号が増幅器4川こよって正の部
分と負の部分とに分割されるので、光の強度変化として
入力信号の負の部分も再生することができるようにDC
電圧成分を加える必要がない。相関は、適切な相関マス
クを備えたプッシュ・プル相関システム内で遂行される
。このプッシュ・プル相関システムは、第2図に従うシ
ステム2つから成り、入力端には入力増幅器40が付加
され、出力端には再結合増幅器41が付加されている。
そして得られる相関関数め(7)にはDC成分が付加さ
れていない。これは、フオトン・ノイズが最も低いとい
う利点を有する。e‐4第3の実施例(第5図) 次に第5図及び第6図を参照して、第3の実施例に従う
システムを説明する。
まず、第5図は、ドップラー式検出に通した相関システ
ムを示す。その操作は次の通りである。音波の方向の速
度成分を有する、器管又は対象物への超音波の反射によ
って、受信波東は時間的にやや長くなるか又は短かくな
る。受信信号が入力端に印加されると、システム内に備
えられた2つの相関マスク52,53によってドップラ
ー変位(Dopplerdisplacement)を
決定することができる。これらのマスクの一方は、発信
信号に対応するマスクに対して信号をやや長くし、もう
一方のマスクは信号をやや短かくする。このために、イ
メージ増強管8の後方に第2の対物レンズ50が設置さ
れ、この対物レンズ50の後方にはビーム・スプリッタ
51が設置されている。上記の相関マスク52,53は
このビーム・スプリツタの両側に設置され、各マスクの
後方には増倍型光電管54,55が設置されている。増
惜型光電管54によって得られた側定値と増倍型光電菅
55によって得られた測定値との比がドップラー変位、
即ち、移動している対象物の速度を表わしている。実用
上は、イメージ増強器のアノード・スクリーン上の光ト
ラックの輝度減少を補償するために、半径方向に広がっ
たグレーのフィル夕を上記のシステムに備えることがで
きる。
このフィル夕は、イメージ増強器と相関マスクの間に設
置され得る。回転周波数のは、各波東に用いられる陰極
線管のスクリーンの残光と光トラックの長さとによって
決定される。
1回転しても陰極線管の燐光がまだ完全に消えない場合
には、望ましくない効果を有する残留信号が相関関数に
現われる。更に、上記のシステムでは入力信号が円形ト
ラックに沿って陰極線管のスクリーン上に再生される。
しかしながら、別の形のトラック、例えば直線も用いる
ことができる。直線トラックの場合には、それに応じて
相関マスクが適合されねばならない。e‐5第4の実施
例(第6図) 最後に、第6図を参照して、本発明の第4の実施例に従
うシステムを説明する。
第6図の左の図において、1つの信号の連続表示が点6
1によって規定される直線によって示されている。点6
1は上下に延ばされて垂直線60を規定している。垂直
線60の各々においては、その長さに渡って同一の光強
度を有している。第6図の右の図はマスキング手段64
を示し、これはそれぞれ異なった光透過率を有する半径
方向に延びた領域62及び63からなる。第6図の右の
図のマスキング手段64において、その上方部分は、領
域62及び63の間隔が広くなっており、その下方部分
の間隔は狭くなっている。マスキング手段64を介して
、第6図の左の図に示された通りの連続表示を観察し、
マスキング手段64の同一の高さの観察信号を積分する
ことによって、ドップラー変位を知ることができる。f
〔本発明の効果〕 上記した通り、本発明に従うと、マスキング手段を介し
て連続表示を観察し、これを積分することによって、相
関関数を容易に且つ短時間で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、受信信号f(t)及び送信信号g(t)とそ
れらの相関関数の例を示す図。 第2図は、本発明の第1の実施例に従うシステムを示す
図。第3図は、第2図のシステムに使用される相関マス
クを示す図。第4図は、本発明の第2の実施例に従うシ
ステムを示す図。第5図は、本発明の第3の実施例に従
うシステムを示す図。第6図は、本発明の第4の実施例
に従うシステムに使用されるマスキング手段を示す図。
1・・・・・・陰極線管、2・・・・・・電子ビーム、
3,4・・・…偏向板、5……スクリーン、6……対物
レンズ、7……カソード、8……イメージ増強管、9,
10……偏向コイル、11……アノード、12……光ト
ラック、13……相関マスク、14…・・・増倍型光電
管。 グ′)幻 オう1幻 グ212 オム週 グタ凶 ダム′幻

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 1つの信号の振幅変化の連続表示を形成するための
    手段と、別の信号の振幅変化を表示する幾何学的形状を
    有する少なくとも1つのマスキング手段、該マスキング
    手段を介して連続表示を観察し、その信号を積分するた
    めの手段とを具備することを特徴とする、電子光学的に
    2つの信号を相関せしめるためのシステム。
JP50128447A 1974-10-28 1975-10-27 電子光学的相関システム Expired JPS609312B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL7414060 1974-10-28
NL7414060A NL7414060A (nl) 1974-10-28 1974-10-28 Elektro-optische correlator.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5166844A JPS5166844A (ja) 1976-06-09
JPS609312B2 true JPS609312B2 (ja) 1985-03-09

Family

ID=19822349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP50128447A Expired JPS609312B2 (ja) 1974-10-28 1975-10-27 電子光学的相関システム

Country Status (8)

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US (1) US4039815A (ja)
JP (1) JPS609312B2 (ja)
CA (1) CA1046164A (ja)
DE (1) DE2547059C2 (ja)
FR (1) FR2289973A1 (ja)
GB (1) GB1515026A (ja)
NL (1) NL7414060A (ja)
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