JPH0394743A - 反射性ターゲットを音響的に局部化するための方法および装置 - 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】 発明の背景 発明の分野 この発明はターゲットを局部化し、環境の音響インピー
ダンスと著しく異なる音響インピーダンスを有するター
ゲットに、音響波（「音響」は可聴周波数範囲の制限な
しで、広い意味で理解される）を集束するための方法お
よび装置に関する。

このようなターゲットは、海の環境における固体物体ま
たは水本体の底部の沈澱物、地球表面に近い空洞を含む
。しかし、この発明は金属、合或材料およびセラミック
のような種々の材料における傷、欠点および異質性の検
出および局部化だけでなく、人間組織、特に腎臓、分泌
小胞、膀胱および尿道の結石を局部化および破壊するの
に使用するために特に適する。

先行技術 結石部分に集束される超音波フィールドを発生するよう
に、トランスミッタが付勢された長方形または円形状の
トランスデューサアレイである超音波発生装置を含む砕
石術装置は既に知られている。

人間組織の音響異質性のため、たとえばＸ線によって得
られた結石の形状寸法的位置の知識は、結石に対する正
確な集束をもたらすために、トランスデューサを付勢す
るパルス間の時間遅延またはこれらのトランスデューサ
の間隔の分布を決定するには十分ではない。結果として
、焦点がしばしば約ＩＣｍ２である比較的広いビームを
使用しなければならない。結石を破壊するのに十分なエ
ネルギ密度を得るために、煩雑で高価である強力なソー
スが使用されなければならない。さらに精密に中央づけ
ることが欠けると、加熱によって結石付近の組織を損う
かもしれず、特に結石はそれを局部化したときと破壊ビ
ームを与えるときでは移動しているかもしれないからで
ある。

この問題は、トランスデューサアレイによってエコーグ
ラフの画像を形成するための手段をさらに含む砕石術装
置を使用することによって克服できるように思えるかも
しれない（ＵＳ−Ａ−４，５２６，１６８）。しかし、
実際に、検出された結石への集束に対応するのと同じ遅
延の分布で付勢バルスを異なるトランスデューサに与え
ることは、有限の寸法および不規則であるかもしれない
形を有する結石に全エネルギを集中させないので、付加
的手段はこの問題を解決しない。

この発明の目的は、結石のような高い反射率のターゲッ
トに超音波ビームを正確に集束するための方法および装
置を与え、超音波ビームを与えるトランスデューサのア
レイとターゲットの間のインターフエイスの形が何であ
れ、多分に破壊する目的のために、波面のターゲット自
身の形および位置への自己適合を与えることである。

そのため、この発明は、オブチックスで使用される位相
共役鏡といくらか類似していることにより、「位相共役
音波増幅」と呼ぶことができる技術を使用する。この技
術によって、ターゲット（たとえば受取るビームを反射
する結石）から分散する入射超音波から始まって、正反
対の経路を辿る収斂波が形成され、あり得る歪は補償さ
れる。

このため、発散波は検出器のアレイに受取られ、受取ら
れた信号はその形およびその時間分布に関して適時に逆
転（ｒｅｖｅｒｓｅ）され（すなわち時間的分布の変化
の法則は逆転され、起こる順番も逆転され）、このよう
に逆転された信号はアレイに与えられる。

ほとんどの場合、ターゲットは２次的ソースを構成し、
これはそこに与えられる波ビームを反射または散乱させ
る。ターゲットはたとえば：照射トランスデューサアレ
イから受取られたビームを反射する石、造影剤を染込ま
せた小さいサイズの腫瘍（超音波温熱療法を行なうこと
が可能となる）、固体物体における欠陥、表面近くの地
面内の小さいサイズの空洞、を含んでもよい。

ターゲットが求められると予想されるゾーンに対する最
初の照射が、後者の境界を示し、これはそのまわりと非
常に異なる音響インピーダンスを有し、２次的ソースと
して現われる。

結果として、この発明に従った工程が与えられ、次のス
テップを含む： （ａ）　　検出するべきターゲットを含むゾーンに、集
束されていないビームを照射する；（ｂ）　　アレイの
トランスデューサによって送られたエコー信号の形およ
び位置を個々にストアする （ｃ）　　逆転された信号を得るために、信号の時間的
分布と形を逆転させ、前記逆転された信号をそれぞれの
トランスデューサに与える。

元来は非常に低いエコーは各逆転で増幅係数を与えるこ
とによって、漸進的に増幅されてもよい。

ゾーンをステップ（ａ）の間照射するために、別個の手
段よりも、アレイのいくつかのまたはすべてのトランス
デューサが使用される。

環境の平均反射率よりも高い反射率を有する求められる
ターゲットが関係するゾーンの最初の照射の後、ステッ
プ（ｂ）および（ｃ）を含むシーケンスを繰返すことに
よって、この方法は反復を使ってもよい。エコーの各時
間逆転は、高い反射率のターゲットによって反射された
エネルギと局部的凸凹によって反射または散乱されたエ
ネルギとの間の比率を高める。

処理の最後のステップは最終的音波面の記録および／ま
たは表示を含んでもよい。しかし、この発明の方法が組
織における石を破壊するために使われていると、このよ
うな破壊は超音波エネルギを同じアレイで、また｛よ高
い量のエネルギを送るためにより適する他のアレイで集
束することによって行なってもよい。どちらの場合も、
破壊ビームの波面は記録および／または表示された波面
を再現する。最終の波面が一旦記録されると、受取られ
てディジタルフォームでストアされる信号の２次的ロー
ブを無視しつつ、数回の反復の後アレイの各トランスデ
ューサによって返されて受取られた最初の最大の時間分
布だけを使って、この時間分布を考慮して破壊トランス
デューサアレイを付勢することができる。各信号の最大
および時間的分布におけるその位置の識別は何ら問題を
起こさない、なぜならその目的のために、現在商業的に
入手可能であるアナログまたはディジタル相関器を使っ
て、周知のディジタル技術が存在するからである。しか
しいくつかの場合、１対の信号の間の相互相関を評価す
ることによって、考慮するべき時間遅延関数を決定する
のが有利であるかもしれない。

別の解決は、破壊目的のために、局部化エレクトロニク
スと性質が異なるが局部化の間ストアされた情報を受取
るエレクトロニクスを使用することにあり、同じトラン
スデューサアレイが局部化および破壊のために使われる
。

最後のシーケンスのステップ（ｃ）の間、局部化の際に
伝送されるエネルギがあるいは低いかもしれないのに、
結石を破壊する目的が得られるべきであるのなら、結石
の破壊が起こるような増幅利得が適用される。

上記で説明された処理は波形のターゲットの形に対する
漸進的自己適合を達戊することに注目するのは重要であ
り、トランスデューサに与えられる信号の時間的分布、
および信号の形は最終的に結石の正確な形を反映する。

前記で説明した処理は超音波ビームを、或る環境におい
て最大の反射率を有するターゲットに、（またはターゲ
ットが互いに関して間隔がとられているのなら複数個の
強く反射するターゲットに、）集束するのを可能にする
。このような集束は、表示目的のために使われるとき、
より少ない反射率を有するターゲットを「消し」、最大
の反射率のターゲット（または複数のターゲット）によ
ってマスクされる。強く反射するターゲットが検出およ
び局部化されてから、より少ない反射率を有し、最初の
集束処理の際は主要ターゲットによってマスクされたタ
ーゲットを検出および局部化するのが有益かもしれない
。その目的のため、上記で規定した最初の集束シーケン
スの後に、以下のステップを含む付加的シーケンスを含
む処理が与えられる： （ａ〕）　前に局部化されたターゲットを含むゾーンに
、集束されていない波ビームを照射する：（ｂ１）　ア
レイのトランスデューサによって受取られたエコー信号
を集めてストアし、前記エコー信号の形および時間的位
置を個々にストアする； （ｂ２）　上記で規定される最後のステップ（ｂ）でア
レイの各トランスデューサによって受取られてストアさ
れたエコー信号を、ステップ（ｂ１）の間で得られたス
トアされたエコー信号から個々に減算する； （ｃ１）　さらに逆転された信号を受取るために、減算
の結果の分布時間および形を逆転させて、前記のさらに
逆転された信号をそれぞれのトランスデューサに与える
。

ステップ（ｂ１）および（ｃ１）を繰返すことによって
、動作の最初のシーケンスの間に局部化されたターゲッ
トよりもすぐに低い反射率レベルのターゲットを検出し
、その位置を決定することができる。

より小さい反射のターゲットを検出する上記で規定され
た処理は簡単であるが制限がある。最初のシーケンスの
間の最も反射するターゲットの最後の局部化はｎ回の伝
送受信シーケンス（ｎは１より典型的に大きい整数）で
もたらされ、トランステューサの転送機能は各シーケン
スの際にエコー信号を修正する。累積された歪による摂
動影響を取除くため、最も反射する物体の波面を表わす
エコー信号が減算される前に、ステップ（ｂ１）はトラ
ンスデューサによって受取られたエコー信号にｎ回のた
たみ込み演算（ｃｏｎｖｏ　ｌｕ　ｔ　ｉｏｎ　　ｏｐ
ｅｒａｔｉｏｎ）を施す付加的フエーズを含むことがで
き、各々は伝送受信シーケンスに対応する。

最初の反射された波面にｎ回のたたみ込み演算を行なう
よりむしろ、ストアされた波面に対してｎ回の非たたみ
込み（ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔ　ｉｏｎ）演算を行なうこ
とが可能である。

この発明は上記で規定された処理を実現するための装置
を与え、それはトランスデューサアレイと、各トランス
デューサアレイに関連した処理チャネルを備え、Ａ／Ｄ
変換器、メモリ手段、メモリ手段によって制御されるプ
ログラム可能電力トランスミッタ、および前記メモリ手
段にストアされる分布の逆転である時間分布に従ってト
ランスミッタを付勢するための手段を含む。

装置は、観測ゾーンのエコーを発するターゲットを表示
するために、エコーグラフ手段で補償されてもよい。エ
ネルギが後で集束されるターゲットは、たとえば後で使
用するためのトランスデューサをいくつかだけ選ぶこと
によって選択することができる。

この配列のため、トランスデューサに与えられるエネル
ギは今までよりもはるかに良い状態で使用される。特に
、結石が小さければ、焦点は回折によって許される最小
に減ずることができ、それはＩＭＨｚの超音波周波数で
は数平方ミリメートルである。時間の逆転は起こり得る
位置づけエラーを調整するので、トランスデューサがア
レイで正確に位置づけられる必要はない。

この発明は非制限的例示によって与えられる特定実施例
の次の説明からよりよく理解されるであろう。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図ないし第３図で示されるように、この発明の方法
の実現は、超音波位相共役鏡技術によって、２次的ソー
スを構成するターゲットから始まって、ターゲット上に
集束される超音波圧力場を形或することを必要とする。

ターゲットはたとえば人間の組織で破壊されるべき石で
あるかもしれない。それは固体部における欠陥であって
もよい。

第１ステップの間、ターゲット１０が局部化されるべき
ゾーンは店い集束されないビームで照射される（第１図
）。ビームは超音波トランスデューサ１、２、・・・　
１１・・・、ｎのアレイ１２によって与えることができ
、これは次のステップでも使用される。トランスデュー
サは２次元アレイ１２で一般に分布されるが、図面では
より簡単にするために直線に、すなわち１−次元のアレ
イに分布されるトランスデューサを示す。超音波エネル
ギによってターゲットを破壊するのに必要であるときに
形状寸法的事前集束を与えるように、アレイは平坦また
は窪んでいてもよい。トランスデューサは従来的構造で
あり、圧電セラミックウェハとして形威されてもよい。

砕石術のために約５００ｋＨｚの中央共振周波数を有す
るトランスデューサを使用するのがしばしば有利である
。医療使用のため、窪んだ表面なら３から６の波長で間
隔があけられているトランスデューサを、平坦表面の場
合は１から４の波長で間隔があけられているトランスデ
ューサをアレイに含んでもよい。アレイは破壊するべき
結石に対して１００から２００ミリメートルの距離に置
かれるように典型的に設計されてもよい。

アレイ１２は現在周知の一般的構造の１つを有してもよ
いので、それをさらに説明する必要はない。

アレイがターゲット１０の方向に集束されていないビー
ムを送るように整形および分布された信号でトランスデ
ューサを付勢するために、アレイ１２には第１の回路１
４が伴ない、表面からの反射によってターゲットは２次
的ソースを構成する。

実際、回路１４はすべてのトランスデューサを位相に合
わせて駆動させる短いパルスの発生器であってもよい。

トランスデューサの特別なアレイまたはトランスデュー
サのいくつかは、全部のアレイ１２の代わりにこのステ
ップで使用してもよい。

この方法の第２のステップの間、トランスデューサ上、
・・・　１１・・・、ｎが受取るエコーは電気信号に変
換され、信号の形および時間分布的それぞれの位置は回
路１６（第２図）によってストアされ、これは第４図に
関して説明される構造を有してもよい。第２Ａ図は、ト
ランスデューサを付勢する電気信号が短いパルスである
とき（第１図）に、異なるトランスデューサの出力で現
われるかもしれない電気信号の一般的形および時間分布
を示す。

次のステップの間、ストアされた信号は、信号の時間的
分布および形の逆転の後、受信アレイ１２のトランスデ
ューサを付勢する信号の発生のために使用される（第３
図）。トランスデューサが直線の応答を有するおよび／
または放出と受信で同じ応答特性を有する限り、アレイ
１２の付勢からもたらされる帰還波面はターゲット１０
に集束され、おそらく不均等質である媒体１８を通る退
出経路に現われる歪は帰路の歪によって正確に補償され
る（第２図）。アレイ１２によって拾われた発散超音波
（第２図）は、正確に集束された収斂波を発生するため
に使われる（第３図）。

ターゲット１０ははるかに低い反射率を与える媒体にあ
る限り、今説明した第３のステップは信号の非常に高い
増幅で行なうことができ、トランスデューサによって送
られる電気信号と、回路１６によってそこに与えられる
電気信号の間の増幅利得ｇは、たとえば結石であるター
ゲットを破壊するために必要な音響エネルギを与えるた
めに、１０５ほど高いことがある。

いくつかの場合、検出されまたおそらく破壊されるべき
主要結石は、より弱いエコーを引き起こすより小さい大
きさの石を伴なうことがある。より弱いエコーが検出さ
れてオペレータによって選択できるように、回路１６は
超音波エコーグラフ装置で現在使われている種類の従来
的ディスプレイ手段を伴なうことができる。すると、オ
ペレータに提示されるＢスキャン画像で、オペレータは
逆転および増幅したいと思う波面を選択することができ
る。たとえば、オペレータはシーケンサに作用すること
によって回路１６の時間選択ゲートを限定することがで
き、異なるトランスデューザグループに対して異なる時
間ゲートまたはウィンドウを選択することができる。

オペレータによる選択は、反復処理を使用することによ
ってしばしば避けることができる。最初の反転の後、タ
ーゲットに対して非常に増幅された破壊収斂波を伝送す
る代わりに、新しい低カエコーが発生され、それが検出
される。「スタンバイモード」または「待機モード」と
呼ぶことができる期間の間、シーケンスの各反復では、
重要ではないエコーは漸進的に削除され、最も高い反射
率を有するターゲットの波面のみがストアされて残る。

スタンバイモードの後、アレイ１２のトランスデューサ
からの最後の伝送は、必要なときにターゲットを破壊す
るために大きく増幅されてもよい。

回路１６は第４図で概略的に示される構或を有すること
ができ、そこではトランスデューサナンバーｉと関連し
て、単一のチャネル２０が示される。各チャネルはサン
プルホールド回路またはサンブラ２２を含んで、タイマ
２６によって定められかつエコーがすべてのトランスデ
ューサによって受取られる（第２Ａ図）ための十分な持
続期間Ｔを有する時間間隔の間、クロック２４の周波数
（一般に３から１０ＭＨｚ）で、トランスデューサｉに
よって受取られた信号のアナログサンプルを送る。サン
プラ２２にはＡ／Ｄ変換器２８が続く。８ビットにわた
るディジタル化がエコーの動力学を満足に表わすのに一
般的に十分である。各々がサンプルを表わすバイトは、
時間Ｔの間受取られるすべてのサンプル（第２Ａ図）を
ストアするのに十分な容量を有するＬＩＦＯメモリ３０
にストアされる。時間逆転は時間Ｔの間のみ受取られる
信号に対して行なわれる。

タイマ２６は、発生器１４によってトランスデューサが
付勢された後の所与の時間の後でサンプリングを開始す
るようになっている。適切な時間は伝搬媒体の超音波の
速度の知識から簡単に計算することができる。

タイマ２６は最後のエコーの終わりに続く所定の短時間
τが経過した後で逆転された波面の伝送を起こすように
も適用される。この時間は、媒体またはターゲットの位
置が送出および帰還の間に変わっていないように短い（
たとえば数ミリ秒）ことが実際望ましい。

逆転された波面の伝送のため、各チャネル２ｏはＤ／Ａ
変換器を含み、これはスイッチ３６（増幅器利得制御に
よって置換されてもよい）によってスイッチインまたは
スイッチアウトされることができる高い利得増幅器３４
が続く。スイッチ３６の出力はそれぞれのトランスデュ
ーサｉを駆動させる。

行なうべき連続シーケンスの数は開始の前に手動的にセ
ットすることができる、または各シーケンスは（示され
ていない）スイッチ手段によって手動的にトリガされて
もよい。

第４図で示されるように、各チャネルはさらに増幅器３
８を含み、その利得は増幅器３４のものよりもはるかに
低く、後に減衰器４０が続き、その機能はターゲットの
深さに応答する吸収変化を補償する。減衰器４０の減衰
係数はプログラマ４２によって適時に変えられ、トラン
スデューサアレイとターゲットの間の媒体における負の
吸収指数関数の逆である関数をストアする。タイマ２６
はプログラマ４２の開始のために配列され、時間が経過
すると、増幅器３８による信号出力が受ける減衰の量を
減少させる。

トランスデューサに与えられる瞬時超音波圧力場は式ｐ
（ｘ，ｙ，ｔ）であるチャネルにおいて、結石ｌＯに与
えられる超音波圧力場に対するトランスデューサの寄与
は式ｐ　（ｘ．　　ｙ．　　τ一ｔ）となる。τは任意
の予め定められた瞬間を指定し、これは観測時間範囲の
終わりより後である。

上記で言及したように、第２図および第３図で示される
ステップは最終の高増幅ステップ以前に数回繰返されて
もよい。動作はすべての段階において反復できることに
注目するのは重要である。

最初の「発射」　（第１図）は対象のゾーンを大まかに
照射し、環境の平均反射率よりも高い反射率を有するタ
ーゲットの存在を検出するのを可能にする。エコーの最
初の時間逆転（第２図および第３図）は高い反射率のタ
ーゲットに与えられるエネルギを強め、逆転されたビー
ムは好ましくはこの部分を照射する。連続する反復があ
れば、ビームの自己適合が起こり、ターゲットの反射率
と環境の平均反射率の間の比率が高ければ高いほど速く
なる。波面はターゲットの境界によって示される不連続
に対して最終的に正確に調整される。ターゲットが連続
シーケンスの間移動するなら、時間逆転は圧力場を物体
の新しい実際の位置に適合させる、すなわちエコートラ
ッキングを与える。

この発明の無数の変形は可能である。特に、ディジタル
チャネルではなくアナログを使用することができる。す
ると、人力Ａ／Ｄ変換器、ＬＩＦＯ（一般にＲＡＭ）お
よび出力Ｄ／Ａ変換器は、アナログの形で受取られた波
をストアしてそれを逆転された形で送ることができるア
ナログ回路によって置換される。現在、このような記憶
および逆転を可能にする表面波固体コンポーネントは既
知である。各コンポーネントは特にシリコンサブストレ
ート上に形戊されてもよく、記憶のための第１の表面波
コンポーネント、高周波による変調のためのマルチプラ
イア、および引出すための第２の表面波コンポーネント
を持つ。

ここで説明した方法および装置は超音波エネルギの集中
によって破壊のために最終ステップが与えられるときに
使用できるだけでなく、局部化のみが必要なときにも使
用することができ、破壊は後で同じまたは他の手段で多
分に行なうことができる。

この発明によって与えられる好ましい結果は次の例を考
慮するとより明らかとなる。３２個のトランスミッター
レシーバトランスデューサが、２本のワイヤに対して平
行な軸を有する円筒状セクタに、直線アレイとして分布
され、ワイヤのうちの一方は他方の直径に対して２倍の
直径を有する。

トランスデューサと２本のワイヤの間の中間線との距離
は１８ミリメートルであった。テストはトランスデュー
サおよびワイヤが液体に浸漬されて行なわれた。２本の
ワイヤの共通面におけるエネルギ分布は、各「発射」に
対して、２本のワイヤの共通面で移動されかつ超音波圧
力ｐに対して応答するハイドロホンによって測定された
。

音響圧力ｐが縦座標にあり、時間に対してプロットされ
る第５図を参照すると、最初のシーケンスの後（すなわ
ち時間逆転の後の最初の伝送で）、より大きい直径のワ
イヤに向けられたエネルギはより小さい直径のワイヤに
向けられたエネルギよりも大きい。エネルギ量の間の差
は第３のシーケンスの後（曲線３）の第７のシーケンス
で増大され、エネルギの大部分はより大きい直径のワイ
ヤに集中し、他方のワイヤは曲線に現われなくなる。

いくつかは欠点を有する、トランスデューサの直線アレ
イで行なわれた類似したテストは、好ましい結果が保持
されたことを証明し、これはこの発明の補足的利点を構
成する。第６Ａ図を参照すると、先行の例に類似したア
レイのトランスデューサに返されたエコー信号の時間分
布および形が示される。トランスデューサのうちの２個
は欠陥を有する信号を送る。それは１点鎖線の円によっ
て示される。時間逆転はトランスデューサアレイの欠陥
を修正する。アレイの中間面に対して直交の面で動かさ
れたハイドロホンによって送られる音響圧力信号を示す
第６Ｂ図を参照すると、第６Ａ図で現われる欠陥は消え
ており、ターゲットに達する信号は位相が合っている。

上記で示すように、トランスデューサはかなり違う種類
のアレイのノード点で分布されてもよい。

沁７図を参照すると、アレイは球形のキャップ上に、同
心円に沿って分布される１００以上のトランスデューサ
を含む。連続時間逆転による局部化は、アレイにおいて
均等に分布されるトランスデューサのいくつかのみによ
って好ましくは行なわれる。たとえば、ｍ　（ｍは典型
的に５に等しい）のうち１個のトランスデューサのみが
使用される。

局部化のために使用されるトランスデューサには第４図
で示されるように完全なチャネルが設けられている。局
部化のために使われるのではなくターゲットの破壊のた
めにのみ使われる付加的トランスデューサは、最終ステ
ップでのみ付勢される。

それらが付勢される時間およびそれらに与えられる信号
の形は、局部化のために使用される隣接トランスデュー
サに対してストアされる信号の間の補間によって計算さ
れる。結果として、付加的トランスデューサは簡単化さ
れたチャネルの出力に対して接続され、隣接するトラン
スデューサおよび電力増幅器に関連するチャネル２０の
ディジタルーアナログ変換器３２の出力からの人力信号
を受取る補間回路のみを含む。手動的に活性化されるス
イッチ手段は、必要なときに付加的トランスデューサの
付勢を能動化するために使用してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図はこの発明の方法の実現に
おける３つの連続位相を示す一般図である。 第２Ａ図および第３Ａ図はトランスデューサからくる（
第２Ａ図）、およびトランスデューサに与えられる（第
３Ａ図）電気信号の一例を示すタイミング図である。 第４図はこの発明に従った装置におけるトランスデュー
サに関連するチャネルの一般図である。 第５図は１番目、第３番目および第７番目の反復の後の
、この発明の方法の異なる位相でのターゲットの面にお
ける圧力の分布を示す曲線図である（曲線は工、３およ
び７と示される）。 第６Ａ図および第６Ｂ図はターゲットにおける最初のエ
コーの受信で円筒状アレイのトランスデューサによって
送られたエコー信号、および最初の逆転の後にターゲッ
トに与えられる音響圧力場に対するトランスデューサの
寄与を示すタイミング図である。 第７図は砕石術のためにアレイにおけるトランスデュー
サの可能な配列を示す概略等角図である。 図において１０はターゲット、１２はアレイ、１４は第
１の回路、工６は回路、１８は媒体、２０はチャネル、
２２はサンプルホールド回路、２４はクロツク、２６は
タイマ、２８はＡ／Ｄ変換器、３０はＬＩＦＯメモリ、
３４は利得増幅器、３６はスイッチ、３８は増幅器、４
０は減衰器、４２はプログラマである。 図面の浄書 ＋１５ Ｕ ，１５ ２．発明の名称 反射性ターゲットを音響的に局部化するための方法およ
び装置３，補正をする者 事件との関係

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）環境において反射性ターゲットを音響的に局部化
   するための方法であって、 （ａ）検出するべきターゲットを含む環境のゾーンを集
   束されない音響ビームで照射するステップと、 （ｂ）規則的アレイの電気音響トランスデューサによっ
   て送られたエコー信号の形および位置を個々にストアす
   るステップと、 （ｃ）逆転された信号を得るために、エコー信号の時間
   的分布および形を逆転するステップと、（ｄ）前記逆転
   された信号をアレイのそれぞれのトランスデューサに与
   えるためのステップとを含む、方法。
2. （２）ステップ（ａ）の間、前記ゾーンはアレイの前記
   トランスデューサの少なくともいくつかで照射される、
   請求項１に記載の方法。
3. （３）ステップ（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）を含むシ
   ーケンスが数回繰返され、エコー信号はそれらが逆転さ
   れる度に増幅される、請求項１に記載の方法。
4. （４）前記エコー信号の時間的分布は最終ステップ（ｃ
   ）のおわりでストアされる、請求項３に記載の方法。
5. （５）前記エコー信号の最大値の時間的分布は最後のス
   テップ（ｃ）の終わりでストアされる、請求項３に記載
   の方法。
6. （６）前記時間的分布は相互相関処理によって決定され
   る、請求項４に記載の方法。
7. （７）前記ターゲットより低い反射率を有するが、環境
   の平均よりも高い反射率を有する物体を局部化するため
   に、 （ａ１）以前に局部化したターゲットを含む前記ゾーン
   を、集束されない音響波ビームで照射するステップと、 （ｂ１）前記アレイのトランスデューサによって受取ら
   れたエコー信号を集めてストアし、前記エコー信号の形
   および時間的分布の位置を個々にストアするステップと
   、 （ｂ２）アレイの各トランスデューサによって受取られ
   て前記最終ステップ（ｂ）の間ストアされたエコー信号
   を、ステップ（ｂ１）の間に得られたストアされたエコ
   ー信号から個々に減算するステップと、 （ｃ１）さらに逆転された信号を得るために、減算の結
   果の時間的分布および形を逆転するステップと、 （ｄ１）前記さらに逆転された信号を前記アレイのそれ
   ぞれのトランスデューサに与えるステップとをさらに含
   む、請求項４に記載の方法。
8. （８）最も反射性のある物体の波面を表わすエコー信号
   が減算される前に、ステップ（ｂ１）の間トランスデュ
   ーサによって受取られたエコー信号にｎ回のたたみ込み
   演算を施すことをさらに含み、各々は伝送−受信シーケ
   ンスに対応し、■はステップ（ｂ）および（ｃ）のシー
   ケンスの数である、請求項７に記載の方法。
9. （９）環境において音響波反射ターゲットの音響局部化
   のための装置であって、 アレイに分布される複数個の電気音響トランスデューサ
   と、 前記トランスデューサの各々に関連するそれぞれの処理
   チャネルとを含み、これが それぞれのトランスデューサによって受取られたエコー
   信号の波形および時間的発生をストアするための、およ
   び形と時間的発生とが逆転された波を発生するための手
   段と、 逆転された波を増幅し、それをそれぞれのトランスデュ
   ーサに与えるための手段とを有する、装置。
10. （１０）前記アレイはさらに、前記アレイのノード点の
    いくつかにのみ均等に分布されかつ各々が前記処理チャ
    ネルのそれぞれの１個に接続される前記トランスデュー
    サに加えて、前記アレイの残りのノード点に位置づけら
    れる複数個の付加的トランスデューサを含み、前記付加
    的トランスデューサの各々の入力は手段に接続されて、
    それぞれの付加的トランスデューサに、処理チャネルの
    それぞれの１個に接続される前記トランスデューサの隣
    接するものに与えられる信号の時間的発生間の補間によ
    って時間的発生が計算される信号を与える、請求項９に
    記載の装置。
11. （１１）前記環境においてすべてのあり得るターゲット
    を表示するためのエコーグラフ手段と、前記ターゲット
    の選択された１個にエネルギを集束するために前記トラ
    ンスデューサのいくつかのみを選択するための手段とを
    さらに含む、請求項９に記載の装置。