JPS62242851A - 信号遅延装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は信号遅延装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、電気信号を所定の時間ｉａ！延させる信号遅延装
置としては、電気機械変換器（以下「トランスデユーサ
」と略記する）により電気信号を超音波信号に変換し、
該超音波を伝播媒体中を伝播させ所定の時間遅延させた
後再びトランスデユーサにより電気信号に変換して出力
する超音波遅延装置や、ＣＯＤやＢＢＤ淳を用いた半導
体遅延装置、コンデンサやコイルを組み合わせて構成し
た電磁遅延装置等が知られている。

［発明の解決しようとする問題点］ 上述した従来知られている信号遅延装置ではいずれも　
１００ＭＨｚないし２００ＭＨｚ程度の高周波信号を遅
延させるのが困難であった。即ち、超音波遅延装置は、
特に高周波用に設計されたものでもせいぜいａ１０ＭＨ
ｚ程度の周波数までしか実用化されておらず、また、広
帯域の信号を遅延させることが困難であり、半導体遅延
ｖｔ置は高周波信号を転送させると電力消費量が大きく
なり、電磁遅延装置は、分布定数回路となってしまうた
めの設計の難しさ、飛び込み信号や飛び出し信号等の対
策が必要となること等の難点があった。

本発明は以上の様な従来の信号遅延装置の欠点を解消す
るためになされたものであり、低消費電力で広帯域の高
周波信号を遅延させることが可能な新しい信号遅延装置
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］ 本発明になる信号遅延装置は、音響信号を伝播させる伝
播媒体と、該伝播媒体の一表面に取り付けられた電気機
械変換器と、該電気機械変換器に電気信号を印加する電
気信号印加手段と、前記伝播媒体に光を入射せしめる光
入射手段と、該光入射手段から前記伝播媒体へ入射し該
伝播媒体中又は該伝播媒体表面の音響信号により回折さ
れた回折光を光電変換器に入射せしめ得る導光手段とを
備えて成り、前記電気信号印加手段により前記電気機械
変換器に印加された電気信号が該電気機械変換器により
音響信号に変換され、前記伝播媒体中及び／又はその表
面を伝播し、前記光入射手段から該伝播媒体に入射した
光が前記音響信号により回折され、前記導光手段を経て
前記光電変換器により再び電気信号として出力されるに
要する時間だけ前記電気信号を遅延せしめることを特徴
とするものである。

［作用］ 電気信号印加手段からトランスデユーサに電気信号が印
加されると該電気信号はトランスデユーサにより音響信
号に変換され伝播媒体中及び／又はその表面を伝播する
。光入射手段から該伝播媒体に入射された光は、該伝播
媒体中又は該伝播媒体の表面の音響信号により回折され
る。この回折光の回折分離角は、入射光の波−長及び伝
播媒体の屈折率が一定である場合には、音響信号の波長
に逆比例するので、一定の波長入０の音響信号を用いた
場合には伝播媒体への入射光は一定の回折分離角で回折
される。この回折光は導光手段によって光電変換器に導
かれ該光電変換器によって電気信号に変換される。

トランスデユーサに印加された久方電気信号は以上の経
路を経て光電変換器から出方されるまでに、各構成要素
毎に少しずつ遅延せしめられる。特に、伝播媒体中を音
響信号として伝播する時間は、他の構成要素での信号遅
延時間に比して特に大きな信号遅延をもたらす、即ち。

トランスデユーサに印加された電気信号は、実質上、伝
播媒体のトランスデユーサ取り付は位置から光入射位置
まで音響信号が伝播するに要する時間だけ遅延せしめら
れて光電変換器から出力される０本発明の信号遅延装置
は、この様な現象を利用して信号遅延装置として構成し
たものである。

なお、本発明の信号遅延装置に印加される電気信号とし
ては、上述の音響信号の波長入０に対応する周波数ｆｏ
の信号を搬送波とし、遅延せしめる電気信号を変調信号
とした信号を用いると良い、この場合変調方式としてパ
ルス変調を含む振幅変調方式を用いれば、光電変換器か
ら変調信号振幅に比例した振幅の電気信号が出力される
。また、変調方式として周波数変調方式を用いれば、回
折光は、上述の音響信号の波長λ０に対応する回折分離
角θ０を中心として、周波数変調信号の周波数偏移幅に
対応した角度内で回折分離角が変化する。従って光電変
換器としてラインセンサーを用いれば、変調信号に対応
した出力信号が該ラインセンサーから得られる。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す平面図である０図にお
いて、音響信号を伝播させる伝播媒体ｌは、モリブデン
酸鉛等の単結晶板又はガラス板等により構成され、その
−表面には、ニオブ酸リチウム等の単結晶やセラミック
ス等からなるトランスデユーサ２が、図示しない電極を
介して取り付けられている。該トランスデユーサ２上の
電極にはリード線３が取り付けられ、図示しないこの信
号遅延装置の蓋体に設けられた入力端子４に接続されて
いる。該入 力端子４及びリード線３等は、前記トランスデユーサ２
への電気信号印加手段を形成する。

該入力端子４には、変調信号入力端子５を有し搬送波発
振器６が接続された変調回路７が接続される。該変調回
路７は、振幅変調回路であっても周波数変調回路であっ
ても良い。

Ｈｅ−Ｈｅレーザ等からなる光源８から発せられた光を
集光する集光レンズ９が２本発明の信号遅延装置の前記
不図示の蓋体内に設けられ、光入射手段を構成する。な
お、光入射手段は集光レンズに限定されることはなく、
光ファイバー等であっても良いし、蓋体中に単に光入射
のための穴を設けたものでも良い。

該集光レンズ９によりビーム径を絞られた入射光１０は
伝播媒体ｌ中に入射し、該伝播媒体１中を伝播する音響
信号により回折され、その一部が回折光１１となる。該
回折光１１を集光する集光レンズ１２が不図示の蓋体内
に設けられ導光手段を構成する。なお、導光手段は、光
ファイバー等であっても良いし、蓋体中に単に回折光を
射出するための穴を設けたものであっても良い、更に、
伝播媒体ｌを伝播する音響信号は、該伝播媒体ｌ中のみ
に存在するバルク波であっても良いし、表面で反射する
拡散成分を含む通常の超音波であっても良いし、伝播媒
体ｌの表面のみを伝播する弾性表面波であっても良い。

音響信号が弾性表面波である場合には、入射光１０は伝
播媒体ｌの表面に入射させることを要する。

集光レンズでビーム径を絞られた回折光は、ビンフォト
ダイオードやフォトマルチプライアー等からなる光電変
換器１３により電気信号に変換され出力される。変調回
路７として周波数変調回路を用いた場合には、回折光１
１が所定の回折分離角の範囲内で振られるため、光電変
換器１３としては、ＣＣＤ等を用いたライセンサ−を用
いる必要があり、また、集光レンズ１２もある程度の振
れ幅内の入射光を集光し得る大口径、大曲率半径のもの
を用いる必要がある。

本実施例において、入力端子４から入力された電気信号
は、リード線３を経てトランスデユーサ２に印加され、
音響信号に変換され、伝播媒体１中を伝播する。一方光
源８から発生され集光レンズ９によりビーム径を絞られ
た入射光１０は、前記伝播媒体１中の音響信号によりモ
の一部が回折され、回折光１１となる。該回折光１１は
、集光レンズ１２でビーム径を絞られ、光電変換器１３
により再び電気信号に変換されて出力される。この場合
に、トランスデユーサ２から入射光ｌＯが音響信号によ
り回折される位置までの距離を見、音響信号の速さをＶ
とすると。

本信号遅延装置による信号遅延時間先は、他の構成要素
による遅延を無視して。

見 ｔ＝−−−一−−−（１） によって求められる。

例えば、伝播媒体ｌ中の音速をＶ　＝　３．８３Ｘ１Ｇ
’　ａｍ／ｓｅｃとして、　３０　ＩＬｓｅｃの遅延時
間を得るためには、（１）式より 故に、　ｉｏ　＝　１０．８９　［ｃ＋ｓｌの長さに音
響信号と入射光の干渉点を設定すれば良い。

この様にして、本発明の信号遅延装置は、０．２〜３０
ｐ、ｓｅｔ程度の遅延時間で、帯域１ｍ！　３０Ｍ〜１
００ＭＨｚ程度の信号の遅延に適している。

なお、上述の伝播媒体ｌを支持台１４上に載置し、該支
持台１４を音響信号の伝播方向（図の矢印方向）に平行
に移動し得る様にすれば、前述の距離文を自由に変える
ことができ、それにより遅延時間を自由に変化させるこ
とができる。

支持台１４の移動をマイクロヘッドにより行えば、遅延
時間の可変精度は０．２７ｎｓｅｃ程度の１８度を得る
ことが可崩である。

第２図は、伝播媒体１の他の形状の実施例を示す平面図
、第３図はその側面図である８本実施例の伝播媒体ｌは
、該伝播媒体１中を伝播する音響信号ＩＢを下方向に折
り曲げて反射せしめる端面１５を有し１反射する前の音
響信号１Ｂと反射した後の音響信号１７とが相互に干渉
し合わないように構成されている。音響信号により回折
せしめられる光は反射する前の音響信号１６の伝播位置
に入射せしめても良いし、反射後の音響信号１７の伝播
位置に入射せしめても良い、なお端面１５は、本実施例
の様に、反射音響信号１７を入射音響信号ＩＢと異なる
方向に反射せしめるように構成しても良いし、粗面化し
て入射音響信号１Ｂを該端面で乱反射するようにしても
良い。

［発明の効果］ 本発明の信号遅延装置は、電気信号を音響信号に変換し
て、伝播媒体中を伝播する音響信号に光信号を干渉させ
、回折光を検出し、前記音響信号が伝播媒体を伝播する
に要する時間を利用して遅延装置として構成したので、
高周波広帯域の信号を遅延せしめることができ、また。

伝播媒体への光入射位置を容易に変更できるので、ｉＭ
延待時間容易に高精度に変更せしめることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は本発
明に用いる伝播媒体の他の実施例を示す平面図、第３図
は第２図の伝播媒体の側面図である。 ｌ　−一一一伝播媒体、２−−−−　トランスデユーサ
、３−一一一リード線、　４−−−一入力端子、９．１
２−−−一集光レンズ、１Ｇ−−−一人射光、１１−−
−一回折光、　１４−−−一支持台、１５−−−一端面
、１８．１？−−−一音響信号。 冷　１　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）音響信号を伝播させる伝播媒体と、該伝播媒体の
   一表面に取り付けられた電気機械変換器と、該電気機械
   変換器に電気信号を印加する電気信号印加手段と、前記
   伝播媒体に光を入射せしめる光入射手段と、該光入射手
   段から前記伝播媒体へ入射し該伝播媒体中又は該伝播媒
   体表面の音響信号により回折された回折光を光電変換器
   に入射せしめ得る導光手段とを備えて成り、前記電気信
   号印加手段により前記電気機械変換器に印加された電気
   信号が該電気機械変換器により音響信号に変換され前記
   伝播媒体中及び／又はその表面を伝播し、前記光入射手
   段から該伝播媒体に入射した光が前記音響信号により回
   折され、前記導光手段を経て前記光電変換器により再び
   電気信号として出力されるに要する時間だけ前記電気信
   号を遅延せしめることを特徴とする信号遅延装置。
2. （２）光入射手段を経て伝播媒体へ入射する光の位置を
   変え得るようにせしめた特許請求の範囲第１項記載の信
   号遅延装置。
3. （３）伝播媒体は、該伝播媒体中及び／又は該伝播媒体
   表面を伝播する音響信号を反射又は減衰せしめる端面を
   有する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の信号遅延
   装置。