JPH0123751B2 - - Google Patents

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JPH0123751B2
JPH0123751B2 JP10367183A JP10367183A JPH0123751B2 JP H0123751 B2 JPH0123751 B2 JP H0123751B2 JP 10367183 A JP10367183 A JP 10367183A JP 10367183 A JP10367183 A JP 10367183A JP H0123751 B2 JPH0123751 B2 JP H0123751B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
azimuth angle
level
phased array
azimuth
gain
Prior art date
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Expired
Application number
JP10367183A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS60382A (en
Inventor
Keiki Yamaguchi
Shinichi Sano
Yasuto Takeuchi
Tooru Shimazaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Healthcare Japan Corp
Original Assignee
Yokogawa Medical Systems Ltd
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Publication of JPH0123751B2 publication Critical patent/JPH0123751B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/523Details of pulse systems
    • G01S7/526Receivers
    • G01S7/529Gain of receiver varied automatically during pulse-recurrence period

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する分野〕 本発明は、超音波映像装置等に適用できる方位
角適応型フエーズド・アレイ・ソーナーに関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to an azimuth adaptive phased array sonar that can be applied to ultrasound imaging devices and the like.

〔従来技術〕[Prior art]

従来より、複数個の振動子(以下エレメントと
いう)を配列してなるアレイ探触子を使用し、こ
れを位相駆動することによつてセクタ走査を行
い、所望の範囲に超音波を送受波するフエーズ
ド・アレイ・ソーナーはよく知られている。
Conventionally, an array probe consisting of multiple transducers (hereinafter referred to as elements) is used, which is phase-driven to perform sector scanning and transmit and receive ultrasonic waves in a desired range. Phased array sonar is well known.

ところで、フエーズド・アレイ・ソーナーにお
いては、方位角θ(探触子の中心軸からの超音波
ビームの振れ角)が大きくなるとゲインが極端に
低下する。その要因は、探触子のアパーチユアが
斜めに見え実質的なアパーチユアサイズが減少す
ること、エレメント個々の指向性も方位角θが大
となるにつれて悪化すること、アレイ探触子前面
に接合して用いるレンズや整合層などを含めた音
響システムに収差があることなどである。
By the way, in a phased array sonar, as the azimuth angle θ (the deflection angle of the ultrasonic beam from the central axis of the probe) increases, the gain decreases extremely. The reasons for this are that the aperture of the probe appears oblique and the actual aperture size decreases, that the directivity of each element worsens as the azimuth angle θ increases, and that it is attached to the front of the array probe. This is due to the presence of aberrations in the acoustic system, including the lenses and matching layers used in the process.

それ故、方位角θが増大するに連れて受信機側
のゲインを上げざるを得ないが、それでもなお信
号品位の低下(S/N、アーテイフアクト、分解
能、ダイナミツクレンジ等の悪化)を避けること
はできない。
Therefore, as the azimuth angle θ increases, the gain on the receiver side has to be increased, but the signal quality still deteriorates (deterioration of S/N, artifact, resolution, dynamic range, etc.). It cannot be avoided.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上述のような方位角θととも
に起る画像品位の低下を防ぎ、しかも有用な情報
は出来るだけ漏さず抽出して表示することができ
るような方位角適応型フエーズド・アレイ・ソー
ナーを提供することにある。
An object of the present invention is to provide an azimuth-adaptive phased array that can prevent the deterioration of image quality that occurs with the azimuth angle θ as described above, and can extract and display as much useful information as possible.・The purpose is to provide sonar.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

このような目的を実現するために、本発明で
は、方位角の増大に対応して受信機側のゲインを
増加させると共にリジエクシヨンレベルも方位角
の増大に対応して高くするようにしたことを特徴
とする。
In order to achieve this purpose, the present invention increases the gain on the receiver side in response to an increase in the azimuth angle, and also increases the rejexion level in response to an increase in the azimuth angle. It is characterized by

〔実施例〕〔Example〕

以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。ア
レイ探触子1は64個のエレメントで構成され、送
受信・ビーム偏向部2に接続される。送受信・ビ
ーム偏向部2は走査制御データ発生部3からの走
査制御信号に基づいてアレイ探触子1を駆動し、
このとき検出されるエコー信号を次段に送出する
構成となつている。エコー信号の受信処理ライン
は、送受信・ビーム偏向部2の出力を増幅する対
数増幅器4と、検波器5と、可変ゲインアンプ6
と、可変フイルタ7と、出力段アンプ8とを直列
的に接続して構成される。出力段アンプ8の出力
はCRT9に与えられる。音線番号決定部10は
クロツク信号(送受信トリガ)に基づいて音線番
号を決定し、音線番号信号を走査制御データ発生
部3及び受信制御データ発生部11に出力する。
受信制御データ発生部11は、音線番号に関連し
て決定される制御信号を可変ゲインアンプ6、可
変フイルタ7及び偏向制御部12それぞれに出力
する。このとき、可変ゲインアンプ6へのバイア
ス信号(リジエクシヨンレベル制御信号)のみ
が、D/A変換器13を介してアナログ信号に変
換される。偏向制御部12はクロツク信号によ
り、タイミングをとりながら音線番号に基づく偏
向信号をX及びYの各偏向回路14及び15それ
ぞれに出力する。X及びYの各偏向回路14及び
15の偏向信号はCRT9のX偏向コイル及びY
偏向コイルそれぞれに与えられる。
The present invention will be explained in detail below using the drawings. The array probe 1 is composed of 64 elements and is connected to the transmitter/receiver/beam deflector 2. The transmission/reception/beam deflection unit 2 drives the array probe 1 based on the scan control signal from the scan control data generation unit 3.
The configuration is such that the echo signal detected at this time is sent to the next stage. The echo signal reception processing line includes a logarithmic amplifier 4 that amplifies the output of the transmitter/receiver/beam deflector 2, a detector 5, and a variable gain amplifier 6.
, a variable filter 7, and an output stage amplifier 8 are connected in series. The output of the output stage amplifier 8 is given to the CRT 9. The sound ray number determination section 10 determines the sound ray number based on the clock signal (transmission/reception trigger), and outputs the sound ray number signal to the scanning control data generation section 3 and the reception control data generation section 11.
The reception control data generating section 11 outputs a control signal determined in relation to the sound ray number to the variable gain amplifier 6, the variable filter 7, and the deflection control section 12, respectively. At this time, only the bias signal (rejection level control signal) to the variable gain amplifier 6 is converted into an analog signal via the D/A converter 13. The deflection control section 12 outputs a deflection signal based on the sound ray number to each of the X and Y deflection circuits 14 and 15 while keeping timing according to a clock signal. The deflection signals of the X and Y deflection circuits 14 and 15 are sent to the X deflection coil and Y deflection coil of the CRT 9.
given to each deflection coil.

以上の構成において、可変ゲインアンプ6の入
出力特性、即ち、ゲイン及びリジエクシヨンレベ
ルは、受信制御データ発生部11から方位角(音
線番号)に応じて出力されるゲイン制御信号及び
バイアス信号によつて決定される。第1図はその
特性を示したものである。今、アレイ探触子の方
位角|θ|に対する感度低下は第1図イの曲線
のようになる。そこで、この感度低下を補償する
ように、可変ゲインアンプ6のゲインを曲線の
ように方位角|θ|の増大とともに大きくしてゆ
く。同時に、ゲイン増加により上昇したノイズフ
ロアに見合うだけのリジエクシヨンレベルを同図
ロに示すように変化させる。ゲインとリジエクシ
ヨンレベルの差が|θ|に対して常にほぼ一定と
なるようにするのが好ましい。
In the above configuration, the input/output characteristics of the variable gain amplifier 6, that is, the gain and relocation level, are determined by the gain control signal and bias signal output from the reception control data generation section 11 according to the azimuth (acoustic ray number). determined by. Figure 1 shows its characteristics. Now, the decrease in sensitivity of the array probe to the azimuth angle |θ| is as shown by the curve in Figure 1A. Therefore, in order to compensate for this decrease in sensitivity, the gain of the variable gain amplifier 6 is increased as the azimuth angle |θ| increases like a curve. At the same time, the rejiexion level is changed to match the noise floor raised by the increase in gain, as shown in FIG. It is preferable that the difference between the gain and the rejexion level is always approximately constant with respect to |θ|.

このように方位角に関連してゲインを変化させ
つつ、しかも方位角に関連して変化するレベルで
リジエクシヨンしつつアレイ探触子からの受波信
号を受信機側で受信処理すれば、方位角θが大き
い部分の対象物に対しても有用な情報をより多く
採取することができ、表示画像もノイズ分の少な
い良質の画像が保証される。
In this way, if the received signal from the array probe is received and processed on the receiver side while changing the gain in relation to the azimuth, and also rejiggering at a level that changes in relation to the azimuth, the azimuth It is possible to collect more useful information even for objects where θ is large, and a high-quality display image with less noise is guaranteed.

一方、CRT表示などにおいて、上述のように
処理された受信信号(エコー信号)と表示の輝度
レベルとの関係(プロセシングカーブあるいはγ
特性)を第2図に示すように方位角θに関連して
変化するようにしたものとしてもよい。すなわ
ち、|θ|に応じて勾配およびエコーレベル軸と
の交点を大きくしてゆくことでコントラストの維
持を図るようにしてもよい。
On the other hand, in CRT displays, etc., the relationship between the received signal (echo signal) processed as described above and the brightness level of the display (processing curve or γ
The characteristic) may be changed in relation to the azimuth angle θ as shown in FIG. That is, the contrast may be maintained by increasing the gradient and the intersection with the echo level axis according to |θ|.

なお、この場合のエコーレベル軸との交点l1
よびl2が前記リジエクシヨンのレベルに相当す
る。
Note that the intersection points l 1 and l 2 with the echo level axis in this case correspond to the resiexion level.

更に、γ補正曲線も|θ|に応じて変えるよう
にしてもよい。
Furthermore, the γ correction curve may also be changed depending on |θ|.

また、上述のようにγ特性を変化させるように
した場合において、|θ|が大きい部分では勾配
が急峻となるためコントラストが強すぎ画面がギ
ラギラして見にくくなる。これを防止するため
に、例えば第3図に示すような回路構成によつ
て、スムージングを施すのが望ましい。第3図に
おいて、上述の信号処理の施されたエコー信号を
一旦可変ローパスフイルタ31を通した後CRT
33ドライブ用のビデオアンプ32に入力する。
可変ローパスフイルタ31は|θ|に関連した制
御電圧(受信機内に設けられたコントローラ(図
示せず)などから与えられる)によつてその周波
数特性が第4図の如く変化するようになつてい
て、|θ|の増大とともにビデオ信号のスムージ
ングを強化し、画面のギラギラ表示を抑えてい
る。
Further, when the γ characteristic is changed as described above, the gradient becomes steep in the portion where |θ| is large, so the contrast is too strong and the screen becomes glare and difficult to see. In order to prevent this, it is desirable to perform smoothing using a circuit configuration as shown in FIG. 3, for example. In FIG. 3, the echo signal that has been subjected to the above-mentioned signal processing is once passed through a variable low-pass filter 31, and then the CRT
The signal is input to the video amplifier 32 for the 33 drive.
The variable low-pass filter 31 has its frequency characteristics changed as shown in FIG. 4 by a control voltage related to |θ| (given from a controller (not shown) installed in the receiver, etc.). , |θ| increases, video signal smoothing is strengthened, and screen glare is suppressed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、方位角
に応じて受信機側でゲインとリジエクシヨンレベ
ルを適宜に調節することにより、方位角に起因す
る画像品位の低下を防ぐことができる。
As described above, according to the present invention, by appropriately adjusting the gain and rejudgement level on the receiver side according to the azimuth, it is possible to prevent image quality from deteriorating due to the azimuth.

更に、γ特性ないしγ補正曲線を方位角に応じ
て変化させることにより、画像のコントラストを
望ましい状態に維持することができる。
Further, by changing the γ characteristic or the γ correction curve depending on the azimuth angle, it is possible to maintain the contrast of the image in a desired state.

また、スムージング処理を施すようにした場合
にはあまりに強すぎるコントラストは自動的に弱
められ、見易い画像を得ることができる。
Further, when smoothing processing is applied, excessively strong contrast is automatically weakened, making it possible to obtain an image that is easy to see.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の原理を説明するための図、第
2図はγ特性を示す図、第3図はスムージング処
理を行う場合の要部構成図、第4図は可変ローパ
スフイルタの特性を説明するための図、第5図は
本発明の一実施例を示す構成図である。 31……可変ローパスフイルタ、32……ビデ
オアンプ。
Fig. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing γ characteristics, Fig. 3 is a diagram showing the main part configuration when performing smoothing processing, and Fig. 4 is a diagram showing the characteristics of the variable low-pass filter. FIG. 5, which is a diagram for explanation, is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention. 31...Variable low-pass filter, 32...Video amplifier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数個の振動子を配列してなるアレイ探触子
を使用し、これを移送駆動することによつてセク
タ走査を行うフエーズド・アレイ・ソーナーにお
いて、セクタ走査における音線番号に対応して作
成される制御信号によつて、方位角に対応して受
信機内のゲインおよびリジエクシヨンレベルを変
えつつアレイ探触子からのエコー信号を受信処理
し、該処理の施されたエコー信号が画像表示され
るように構成されたことを特徴とする方位角適応
型フエーズド・アレイ・ソーナー。 2 前記ゲインおよびリジエクシヨンレベルは方
位角の増大に応じて増加するようにしたことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の方位角適応
型フエーズド・アレイ・ソーナー。 3 前記画像表示に際し、エコーレベルと表示の
輝度レベルとの関係を方位角に応じて変えるよう
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の方位角適応型フエーズド・アレイ・ソーナ
ー。 4 画像表示するエコー信号に施すスムージング
が方位角に応じて強化されるようにして過度のコ
ントラストを抑止するようにしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第3項記載の方位角適応型フエ
ーズド・アレイ・ソーナー。
[Claims] 1. In a phased array sonar that uses an array probe formed by arranging a plurality of transducers and performs sector scanning by moving and driving the array probe, the sound ray in sector scanning is The echo signal from the array probe is received and processed while changing the gain and rejudgement level in the receiver in accordance with the azimuth, using a control signal created corresponding to the number. An azimuth angle adaptive phased array sonar characterized in that the azimuth angle adaptive phased array sonar is configured to display an image of an echo signal obtained by adjusting the azimuth angle. 2. The azimuth angle adaptive phased array sonar according to claim 1, wherein the gain and redirection level are increased as the azimuth angle increases. 3. The azimuth angle adaptive phased array sonar according to claim 1, wherein the relationship between the echo level and the display brightness level is changed depending on the azimuth angle when displaying the image. 4. The azimuth angle adaptive phased filter according to claim 3, characterized in that the smoothing applied to the echo signal for image display is enhanced according to the azimuth angle to suppress excessive contrast. array sonar.
JP10367183A 1983-06-10 1983-06-10 Azimuth angle adaptive type phased array sonar Granted JPS60382A (en)

Priority Applications (1)

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JP10367183A JPS60382A (en) 1983-06-10 1983-06-10 Azimuth angle adaptive type phased array sonar

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JPS60382A JPS60382A (en) 1985-01-05
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61292581A (en) * 1985-06-20 1986-12-23 Furuno Electric Co Ltd Agc apparatus for underwater detector
JPH0623395B2 (en) * 1988-05-13 1994-03-30 株式会社松村石油研究所 Polishing oil for glass processing

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