JPH0421147B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0421147B2
JPH0421147B2 JP28420786A JP28420786A JPH0421147B2 JP H0421147 B2 JPH0421147 B2 JP H0421147B2 JP 28420786 A JP28420786 A JP 28420786A JP 28420786 A JP28420786 A JP 28420786A JP H0421147 B2 JPH0421147 B2 JP H0421147B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
transmission
target object
frequency
cross
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP28420786A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63138287A (en
Inventor
Masao Igarashi
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.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP28420786A priority Critical patent/JPS63138287A/en
Publication of JPS63138287A publication Critical patent/JPS63138287A/en
Publication of JPH0421147B2 publication Critical patent/JPH0421147B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、音響パルス信号を用いて対象物体を
照射し、該対象物体からの反射信号から該対象物
体の断面上の反射強度を映像化し、正面像(ビジ
ユアル映像又はモード像ともいう)を得る音響映
像装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention illuminates a target object using an acoustic pulse signal, and visualizes the reflection intensity on a cross section of the target object from the reflected signal from the target object. , relates to an audiovisual device that obtains a frontal image (also referred to as a visual image or a mode image).

(従来の技術) 従来、この種の装置は例えば「沖研究開発
Vol.50、No.1、第57頁〜62頁、昭和58年6月」に
開示されているものがある。
(Prior art) Conventionally, this type of equipment has been used, for example, in "Oki R&D"
Vol. 50, No. 1, pp. 57 to 62, June 1981.

第6図は該文献に示されているクロスフアンビ
ーム走査音響映像装置の送受波器アレイの外観図
であり、1は送受波器アレイの筐体、2は送波器
アレイ、3は受波器アレイ、XA、YA、ZAは送受
波器アレイ面上に原点OA及びX、Y軸をおく直
角座標系である。文献に示されている送波器アレ
イはYA軸方向に直線配列された直線アレイであ
り、受波器アレイはXA軸方向に直線配列された
直線アレイである。
FIG. 6 is an external view of the transducer array of the cross-fan beam scanning audiovisual device shown in the document, where 1 is the housing of the transducer array, 2 is the transmitter array, and 3 is the receiver. The transducer array, X A , Y A , Z A is a rectangular coordinate system with the origin O A and the X, Y axes placed on the transducer array surface. The transmitter array shown in the literature is a linear array arranged linearly in the YA - axis direction, and the receiver array is a linear array arranged linearly in the XA - axis direction.

第7図は送波器アレイ2と受波器アレイ3のよ
り詳細な配列を示す図であり、21,22,…,2
MTは各々送波器素子、31,32,…,3MTは各々
受波器素子であり、MTは送波器素子数、MRは
受波器素子数である。送波器アレイ2及び受波器
アレイ3の配列間隔は各々、鉛直(YA)方向の
視野角と送信信号の周波数及び水平(XA)方向
の視野角と送信信号の周波数によつて決められ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a more detailed arrangement of the transmitter array 2 and the receiver array 3, with 2 1 , 2 2 ,..., 2
MT is a transmitter element, 3 1 , 3 2 , . . . , 3 MT is a receiver element, MT is the number of transmitter elements, and MR is the number of receiver elements. The array spacing of the transmitter array 2 and receiver array 3 is determined by the viewing angle in the vertical (Y A ) direction and the frequency of the transmitted signal, and the viewing angle in the horizontal (X A ) direction and the frequency of the transmitted signal. It will be done.

第8図は、上記文献に示されているクロスフア
ンビーム走査音響映像装置の映像形成方式を示す
幾何的説明図であり、4は対象物体を(XA
YA)面と平行に切る断面、XB、YBは原点OB及び
X、Y軸を該断面4上におく直角座標系、5j,i
断面4上の小分割面、6は前記OAと該小分割面
5とを結ぶ直線、θx,jとθy,iは各々該直線6のXA
及びYA軸に関する方向余弦角である。該クロス
フアンビーム走査法では、ビーム主軸方向がθy,i
のフアンビームを送信し、対象物体の断面4上か
らの該送信信号の反射信号を主軸方向θx,jのフア
ンビームで受信することにより、方向(θx,j
θy,i)にある断面4上の小分割5を画素として得
ている。
FIG. 8 is a geometric explanatory diagram showing the image forming method of the cross fan beam scanning audio-visual apparatus shown in the above-mentioned document, and 4 shows the target object (X A ,
Y A ) A cross section cut parallel to the plane, X B and Y B are rectangular coordinate systems with the origin O B and the X and Y axes on the cross section 4, 5 j,i are subdivision planes on the cross section 4, and 6 is The straight lines θ x,j and θ y,i connecting the O A and the subdivision plane 5 are the directional cosine angles of the straight line 6 with respect to the X A axis and the Y A axis, respectively. In the cross-fan beam scanning method, the main axis direction of the beam is θ y,i
The direction (θ x ,j ,
The subdivisions 5 on the cross section 4 located at θ y,i ) are obtained as pixels.

第9図は、該フアンビームの詳細な説明図であ
り、7は送信ビームの水平方向ビームパターン、
Θxはビームパターン7のビーム幅、8は送信ビ
ームの鉛直方向ビームパターン、9は該ビームパ
ターンの主軸、10は受信ビームパターンの水平
方向ビームパターン、11は該ビームパターンの
主軸、12は受信ビームの鉛直方向ビームパター
ン、ΘYは該ビームパターンのビーム幅である。
FIG. 9 is a detailed explanatory diagram of the fan beam, where 7 is a horizontal beam pattern of a transmission beam;
Θ The vertical beam pattern of the beam, Θ Y is the beam width of the beam pattern.

前記第8図に示す、断面4上からの反射信号の
強度の分布は、該送信フアンビームと受信フアン
ビームのクロス点である画素5の集合として求め
られる。上記文献に示されるクロスフアンビーム
走査法では、断面4上の反射強度分布をすべて映
像化するためには、前記送信フアンビームによつ
て該断面4を照射することが必要であり、該フア
ンビームの鉛直方向ビームパターン8のビーム幅
をΔθyとすると、およそ2ΘY/Δθy回の送信が必要
となる。
The intensity distribution of the reflected signal from the cross section 4 shown in FIG. 8 is obtained as a set of pixels 5 that are the cross points of the transmit fan beam and the receive fan beam. In the cross-fan beam scanning method shown in the above-mentioned document, in order to image the entire reflection intensity distribution on the cross-section 4, it is necessary to irradiate the cross-section 4 with the transmitted fan beam, and the fan beam If the beam width of the vertical beam pattern 8 is Δθ y , approximately 2Θ Y /Δθ y transmissions are required.

第10図には、断面4上の反射強度を映像化す
る方法をより詳細に示す幾何的説明図であり、1
3は主軸方向がθy,iの第i番目の送信フアンビー
ムで照射される面、14は主軸方向がθx,jの第j
番目の受信フアンビームでカバーされる面であ
り、 yB,i=R・sinθy,iR・θy,i (1) xB,j=R・sinθx,jR・θx,j (2) ξB=R・sinΘXR・ΘX (3) ηB=R・sinΘYR・ΘY (4) ΔxB=R・sinΔθxR・Δθx (5) ΔyB=R・sinΔθyR・Δθy (6) である。ただし、RはOAとOB間の距離、Δθx
Δθyは各々受信フアンビームと送信フアンビーム
のビーム幅である。ここでは、原点OBはZA上に
あると仮定し、かつξB/R≪1及びηB/R≪1で
あると仮定する。θy,i方向への1回の送信により、
j,i,5j,z,…,5j,KRのKR個の画素を得ること
ができ、断面4上をすべて映像化するためには
KT2ηB/ΔyBY/Δθy回の送信を必要とす
る。従つて、送信の時間間隔をτP秒とすれば、断
面4上をすべて映像化するためには、少なくと
も、 T=KT・τP秒 (7) の時間を要する。
FIG. 10 is a geometric explanatory diagram showing in more detail the method of visualizing the reflection intensity on the cross section 4.
3 is the surface irradiated by the i-th transmitting fan beam whose principal axis direction is θ y,i , and 14 is the j-th surface whose principal axis direction is θ x,j .
This is the surface covered by the th reception fan beam, and y B,i = R・sinθ y,i R・θ y,i (1) x B,j = R・sinθ x,j R・θ x,j ( 2 ) ξ B = R sinΘ _ sinΔθ y R·Δθ y (6). However, R is the distance between O A and O B , and Δθ x and Δθ y are the beam widths of the receiving fan beam and the transmitting fan beam, respectively. Here, it is assumed that the origin O B is on Z A , and that ξ B /R<<1 and η B /R<<1. With one transmission in the θ y,i direction,
In order to obtain KR pixels of 5 j,i , 5 j,z , ..., 5 j,KR , and visualize the entire section 4,
KT2η B /Δy BY /Δθ y transmissions are required. Therefore, if the time interval of transmission is τ P seconds, it will take at least T=KT·τ P seconds (7) to image the entire cross section 4.

次に第11図は、上記文献に示されているクロ
スフアンビーム走査音響映像装置の送信回路部の
方式を示す機能ブロツク図であり、20はオシレ
ータ、21は変調器、22は送信制御器、23は
入力端子、24は出力端子、25は送信遅延付加
器、261,262,…,26MTは各々送信増幅
器、271,272,…,27MTは各各送信整合回
路である。
Next, FIG. 11 is a functional block diagram showing the system of the transmission circuit section of the cross-fan beam scanning audio-visual apparatus disclosed in the above-mentioned document, in which 20 is an oscillator, 21 is a modulator, 22 is a transmission controller, 23 is an input terminal, 24 is an output terminal, 25 is a transmission delay adder, 26 1 , 26 2 , ..., 26 MT are transmission amplifiers, and 27 1 , 27 2 , ..., 27 MT are transmission matching circuits. .

オシレータ20は周波数fTの連続波を発生し、
変調器21は、送信制御器22から入力され、時
刻tT,iに始まりtT,i+DTに終る時間幅DTの変調信号
[DT]に応じて、中心周波数fT、時間幅DTのパル
ス信号P(t)を出力する。送信遅延付加器25
は該パルス信号P(t)に、位相遅延又は時間遅
延を与え、送波器アレイ2の素子数MTと同じ数
だけの信号P1(t),P2(t),…,PMT(t)を出
力。第m番目の素子2nに対応した信号Pn(t)
は、該素子2nの位置座標と、送信制御器22か
ら出力され前記送信ビーム8の主軸方向θy,iの選
択信号(θy,i)から決められる。各信号P1(t),
P2(t),…,PMT(t)は、送信増幅器261,2
2,…,26MTで増幅され、送信整合回路27
,272,…,27MTでインピーダンスマツチン
グ等をとられた後各送波器素子212,…,2MT
に供給され、該信号は音響信号に変換されて放射
される。該各素子212,…,,2MTから放射さ
れた音響信号は伝搬媒質内で相互干渉することに
より、前記第9図に示すような、送信ビームパタ
ーン8を形成することになる。なお、入力端子2
3は、送信制御器22から出力される送信タイミ
ング信号DTを出力する時刻tT,iの間隔を決めるた
めに反射継続時間の推定値τ^Vを送信制御器22に
入力する端子である。この場合、送信時刻TT,i-1
とtT,iとの間隔の最小値は、反射継続時間と対象
物体断面4までの往復伝搬時間から決められる。
また、出力端子24は、前記変調器21に出力し
たと同じ送信タイミング信号DTを出力する端子
である。
Oscillator 20 generates a continuous wave of frequency f T ,
The modulator 21 modulates the center frequency f T and the time width according to a modulation signal [D T ] inputted from the transmission controller 22 and having a time width D T starting at time t T,i and ending at t T ,i +D T . A pulse signal P(t) of D T is output. Transmission delay adder 25
gives a phase delay or a time delay to the pulse signal P(t), and generates the same number of signals P 1 (t), P 2 (t), ..., P MT ( Output t). Signal P n (t) corresponding to m-th element 2 n
is determined from the position coordinates of the element 2 n and a selection signal (θ y,i ) output from the transmission controller 22 in the principal axis direction θ y, i of the transmission beam 8. Each signal P 1 (t),
P 2 (t),..., P MT (t) are transmission amplifiers 26 1 , 2
6 2 ,..., 26 MT and amplified by the transmission matching circuit 27
1 , 27 2 ,..., 27 MT After impedance matching etc. are performed, each transmitter element 2 1 2 2 ,..., 2 MT
The signal is converted into an acoustic signal and radiated. The acoustic signals radiated from each of the elements 2 1 2 2 , . . . , 2 MT interfere with each other within the propagation medium, thereby forming a transmission beam pattern 8 as shown in FIG. 9 above. In addition, input terminal 2
3 is a terminal for inputting the estimated value τ^ V of the reflection duration to the transmission controller 22 in order to determine the interval of time t T,i at which the transmission timing signal D T is output from the transmission controller 22. . In this case, the transmission time T T,i-1
The minimum value of the interval between and t T,i is determined from the reflection duration and the round trip propagation time to the target object cross section 4.
Further, the output terminal 24 is a terminal that outputs the same transmission timing signal DT that is output to the modulator 21.

第12図は、上記文献に示されているクロスフ
アンビーム走査音響映像装置の受信回路部を示す
機能ブロツク図であり、301,302,…,30
MTは前置増幅器、311,312,…,31MRは受
信ゲート回路、32は受信制御器、331,33
,…,33MRは直交復調器、34は基準信号発
生器、351,352,…,35MRはサンプリング
回路、36は受信ビームフオーマ、37は入力端
子、8は入力端子、39は出力端子である。前置
増幅器301,302,…,30MRは前記受波器ア
レイ3の各受波器素子31,32,…,3MRとで受
信した出力信号を適正なレベルまで増幅し、受信
ゲート回路311,312,…,31MRは該増幅さ
れた各信号を、受信制御器32から出力される受
信タイミング信号DRにより指示される時間幅DT
にわたつて、直交復調器331,332,…,33
MRに出力する。受信制御器32は、送信制御器2
2の出力端子24から出力され、入力端子37に
入力される前記送信タイミング信号DT及び入力
端子38から入力される対象物体断面までの前記
距離R及び音速Cから、受信ゲート回路311
312,…,31MRを開く時刻tR,i及び時間幅DR
決め、時刻tR,i+DRで終る受信タイミング信号DR
を出力する。直交復調器331,332,…,33
MRは受信ゲート回路311,312,…,31MR
ら出力される各信号を、基準信号発生器34から
出力される周波数fRの基準信号を用いて直交復調
し、複素エンベロープ信号S〜1(t),S〜2(t)…

S MR(t)を出力する。実際の複素エンベロープ
信号S n(t)は、同相(実部)信号SI,n(t)と
直交(虚部)信号SQ,n(t)の2つの信号の組と
して出力される。
FIG. 12 is a functional block diagram showing the receiving circuit section of the cross-fan beam scanning audio-visual apparatus shown in the above-mentioned document.
MT is a preamplifier, 31 1 , 31 2 , ..., 31 MR is a reception gate circuit, 32 is a reception controller, 33 1 , 33
2 ,...,33 MR is a quadrature demodulator, 34 is a reference signal generator, 35 1 , 35 2 ,..., 35 MR is a sampling circuit, 36 is a receiving beamformer, 37 is an input terminal, 8 is an input terminal, 39 is an output It is a terminal. The preamplifiers 30 1 , 30 2 , ..., 30 MR amplify the output signals received by the respective receiver elements 3 1 , 3 2 , ..., 3 MR of the receiver array 3 to an appropriate level, The reception gate circuits 31 1 , 31 2 , . . . , 31 MR transmit the amplified signals in a time width DT specified by the reception timing signal DR output from the reception controller 32 .
over the orthogonal demodulators 33 1 , 33 2 ,..., 33
Output to MR . The reception controller 32 is the transmission controller 2
From the transmission timing signal DT outputted from the output terminal 24 of 2 and inputted to the input terminal 37, and the distance R and the sound speed C inputted from the input terminal 38 to the target object cross section, the reception gate circuit 31 1 ,
31 2 ,...,31 Determine the time t R,i and time width D R to open the MR , and receive timing signal D R ending at time t R,i +D R
Output. Orthogonal demodulator 33 1 , 33 2 ,..., 33
The MR orthogonally demodulates each signal output from the reception gate circuits 31 1 , 31 2 , ..., 31 MR using a reference signal of frequency f R output from the reference signal generator 34 to generate a complex envelope signal S ~ 1 (t), S~ 2 (t)…

Output S ~ MR (t). The actual complex envelope signal S ~ n (t) is output as a set of two signals: an in-phase (real part) signal S I,n (t) and a quadrature (imaginary part) signal S Q,n (t). .

第13図は、直交復調器33nの詳細な機能ブ
ロツク図であり、40は受信ゲート回路31n
ら受信信号が入力される入力端子、411,412
は基準信号発生器34から基準信号cos2πfRt及
びsin2πfRtが入力される入力端子、421,422
は掛算器、431,432は低域通過フイルタ、4
1442は出力端子である。受信ゲート回路31
から出力された信号は、基準信号発生器34か
ら出力される2つの基準信号cos2πfRt及び
sin2πfRtを各々掛算器421,422で積がとら
れ、その結果は各々低域通過フイルタ431,4
2を通され、不要な高域成分を除去されること
により、前記複素エンベロープ信号を表わす2つ
の信号の組SI,n(t)とSQ,n(t)が各々出力端子
441,442に出力される。
FIG. 13 is a detailed functional block diagram of the orthogonal demodulator 33 n , in which 40 is an input terminal into which a received signal is input from the receiving gate circuit 31 n , 41 1 , 41 2
are input terminals 42 1 , 42 2 to which the reference signals cos2πf R t and sin2πf R t are input from the reference signal generator 34;
is a multiplier, 43 1 and 43 2 are low-pass filters, 4
4 1 44 2 are output terminals. Reception gate circuit 31
The signal output from n is the two reference signals cos2πf R t and
sin2πf R t is multiplied by multipliers 42 1 and 42 2 , respectively, and the results are passed through low-pass filters 43 1 and 4, respectively.
3 2 and removing unnecessary high-frequency components, the two signal sets S I,n (t) and S Q,n (t) representing the complex envelope signal are respectively output to the output terminal 44 1 , 44 2 .

サンプリング回路351,352,…,35MR
第m番目のサンプリング回路35nは、直交復調
器33nから出力される信号の組SI,n(t)とSQ,n
(t)を、一定の時間きざみΔTでサンプリング
し、該サンプリングされた信号を受信ビームフオ
ーマに出力する。
The m-th sampling circuit 35 n of the sampling circuits 35 1 , 35 2 , .
(t) at a constant time step ΔT, and outputs the sampled signal to the receiving beamformer.

受信ビームフオーマ36は、サンプリング回路
351,352,…,35MRから入力される複素エ
ンベロープS 1(t),S 2(t),…,S MR(t)

サンプリング信号に対してビームフオーミング操
作をほどこし、受信制御回路32から出力される
受信ビーム方向選択信号θx,jに応じて、主軸方向
がθx,jの前記受信ビーム10のような受信ビーム
を形成する。該ビームフオーマの出力φi,jは、前
記対象物体の断面4上の方向(θx,j,θy,i)の小分
割された画素5の強度として出力端子39に出力
される。該φi,jをi=1、…、KR、j=1、…、
KTに対して得ることにより、対象物体の断面4
上を映像化することができる。
The reception beamformer 36 receives complex envelopes S ~ 1 (t), S ~ 2 (t),..., S ~ MR ( t ) input from the sampling circuits 351, 352,..., 35MR .
A beamforming operation is performed on the sampling signal of the receiving beam 10 in which the principal axis direction is θ x,j according to the receiving beam direction selection signal θ x,j output from the receiving control circuit 32. form a beam. The output φ i,j of the beamformer is outputted to the output terminal 39 as the intensity of the subdivided pixels 5 in the directions (θ x,j , θ y,i ) on the cross section 4 of the target object. Let the φ i,j be i=1,..., KR, j=1,...,
By obtaining for KT, the cross section of the target object 4
The above can be visualized.

第14図は前記ビームフオーマ36の詳細な機
能ブロツク図であり、451,452,…45MR
サンプリング回路351,352,…35MRから出
力される信号が入力される入力端子、461,4
2,…46MRは遅延補償器、47は前記受信制
御器32から出力される(θx,j)が入力される入
力端子、48は加算器、49は絶対値算出器、4
7は出力端子である。サンプリング回路35n
ら入力される複素エンベロープ信号S n(t)は、
第m番目の受波器素子3nの位置座標と受信制御
器32から入力されるる受信ビーム方向選択信号
θx,jとで決まる位相遅延補償又は時間遅延補償を、
遅延補償器46nで受け、各遅延補償器の出力は
加算器48で加え合わされ、複素ビーム出力信号
を得る。絶対値算出器49は該複素ビーム出力信
号の絶対値を算出し、ビーム出力の強度φi,jを出
力端子47に出力する。
FIG. 14 is a detailed functional block diagram of the beamformer 36, where 45 1 , 45 2 ,...45 MR are input terminals into which signals output from the sampling circuits 35 1 , 35 2 ,...35 MR are input; 1,4
6 2 ,...46 MR is a delay compensator, 47 is an input terminal to which (θ x,j ) outputted from the reception controller 32 is input, 48 is an adder, 49 is an absolute value calculator, 4
7 is an output terminal. The complex envelope signal S ~ n (t) input from the sampling circuit 35 n is
Phase delay compensation or time delay compensation determined by the position coordinates of the m-th receiver element 3 n and the reception beam direction selection signal θ x,j input from the reception controller 32,
It is received by a delay compensator 46 n , and the outputs of each delay compensator are added together by an adder 48 to obtain a complex beam output signal. The absolute value calculator 49 calculates the absolute value of the complex beam output signal and outputs the beam output intensity φ i,j to the output terminal 47 .

以上、示した様に、クロスフアンビーム走査法
等の開口合成法によ映像形成方式を用いれば、送
波器素子数と受波器素子数の総和MT++MR以
上の独立な画素を得られ、従つてMT+MRを小
さく選べるのでハードウエアを小型化できるとい
う利点がある。
As shown above, by using an image forming method using an aperture synthesis method such as a cross-fan beam scanning method, it is possible to obtain independent pixels with a total number of MT++MR or more of the number of transmitter elements and receiver elements. The advantage is that the hardware can be made smaller because MT+MR can be chosen smaller.

(発明が解決しようとす問題点) しかしながら、文献に示されている上記方法で
は、以下の問題点がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above methods disclosed in the literature have the following problems.

狭帯域ないわゆるコヒーレントな信号の反射
信号を用いて映像を形成するので、映像にスペ
ツクル雑音が現われ易い。
Since an image is formed using a reflected signal of a narrow band so-called coherent signal, speckle noise is likely to appear in the image.

信号を広帯域化しようとすると、サンプリン
グ回路351,352,…,35MRのサンプリン
グ周波数が増大するとともに、送波器アレイ2
の送波器素子で発生するいわゆるキヤビテーシ
ヨン等により、充分高い音圧レベルの音響信号
を送信できない。
When trying to widen the signal band, the sampling frequency of the sampling circuits 35 1 , 35 2 , ..., 35 MR increases, and the transmitter array 2 increases.
Due to so-called cavitation, etc., occurring in the transmitter element, it is not possible to transmit an acoustic signal with a sufficiently high sound pressure level.

送信信号の繰返し間隔τPをτPτV−τRかつτP
>τR(ただし、τVは反射信号の継続時間、τR
対象物体の断面4までの音波の往復伝搬時間
2R/C)に選ぶ必要がある。従つて、τRと比
べて反射継続時間τVが長い場合又は往復伝搬時
間τRが長い場合には、前記(7)式で与えられる映
像形成時間が増大し、速い映像形成ができなく
なる。
Let the repetition interval τ P of the transmitted signal be τ P τ V −τ R and τ P
>τ R (where τ V is the duration of the reflected signal, and τ R is the round-trip propagation time of the sound wave to the cross section 4 of the target object
2R/C). Therefore, if the reflection duration time τ V is longer than τ R or if the round-trip propagation time τ R is longer, the image forming time given by equation (7) increases, making it impossible to form a fast image.

1回の送信の反射信号に対する映像形成の処
理時間τSと比べ、前記繰返し時間τPが大きくな
ると、映像形成部の待ち時間が増大し、映像形
成処理中むだ時間が生ずる。
When the repetition time τ P becomes larger than the processing time τ S for forming an image for a reflected signal of one transmission, the waiting time of the image forming section increases, and dead time occurs during the image forming process.

本発明は、以上述べた、映像にスペツクル雑
音が現われ易い、広帯域化するとサンプリング
周波数が増大するとともに、高い音圧レベルの信
号を送信し難い、送信繰返し時間間隔を短くと
れないので映像形成に時間がかかる、映像形成
処理において待ち時間が増増大し易い、という問
題点を解決し、スペツクル雑音の少ない映像が形
成できるとともに、高速な映像形成を可能とする
音響映像装置を提供することを目的とする。
The present invention addresses the above-mentioned problems in which speckle noise tends to appear in images, the sampling frequency increases when the band is widened and it is difficult to transmit signals with high sound pressure levels, and the transmission repetition time interval cannot be shortened, so it takes time to form images. The purpose of the present invention is to solve the problem that waiting time tends to increase and increase in image forming processing, and to provide an audio-visual device that can form images with less speckle noise and can form images at high speed. do.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、音響パルス信号を送信し、該パルス
信号の対象物体からの反射信号を受信し、ビーム
フオーミング操作により対象物体の断面上の強度
分布を得、この際送信ビームの方向を、前記パル
ス信号を送信する毎に変化させることにより、対
象物体の断面全体を照射して、対象物体の断面に
おける正面像を得る音響映像装置に係る。
(Means for Solving the Problems) The present invention transmits an acoustic pulse signal, receives a reflected signal of the pulse signal from a target object, and obtains an intensity distribution on a cross section of the target object by beamforming operation. The present invention relates to an audio-visual apparatus that irradiates the entire cross section of a target object and obtains a frontal image of the cross section of the target object by changing the direction of the transmission beam each time the pulse signal is transmitted.

本発明は上記音響映像装置において、以下の構
成要素を具備して構成される。
The present invention provides the audio-visual apparatus described above, which includes the following components.

第1に、送信パルス信号の周波数をN種類に多
周波化する。第2に、送信パルス信号の送信時間
間隔τPを映像形成に要する時間τSに近い値にと
る。第3に、反射信号を復調する直交復調器の基
準信号の周波数をN種類に多周波化するととも
に、送信パルス信号の周波数に対応して選択す
る。第4に、対象物体の断面上を、同一面を異な
るNP個の周波数の信号でNP回照射する。第5
に、該NP回の照射に対応する反射信号のNP個の
受信ビーム出力を平均化する。
First, the frequency of the transmission pulse signal is multiplied into N types. Second, the transmission time interval τ P of the transmission pulse signal is set to a value close to the time τ S required for image formation. Thirdly, the frequency of the reference signal of the orthogonal demodulator that demodulates the reflected signal is multi-frequencyized into N types, and selected in accordance with the frequency of the transmission pulse signal. Fourth, on the cross section of the target object, the same surface is irradiated N P times with signals of N P different frequencies. Fifth
Next, the N P received beam outputs of the reflected signals corresponding to the N P irradiations are averaged.

(作用) 第1番目の送信パルス信号はN種類の周波数
fT,1,fT,2,…,fT,Nの中から選択された1つの周
波数fT,1を有する。この送信パルス信号は対象物
体で反射され、反射信号として受信される。この
反射信号は直交復調器に供給される(この際、反
射信号はゲート回路で所定の時間間隔の受信パル
ス信号として直交復調器に供給される)。直交復
調器はN種類の周波数fR,1,fR,2,…,fRNの中から
送信パルス信号の周波数fT,1に対応した周波数fR,1
(例えば、fR,1=fT,1)を選択し、受信パルス信号
を復調する。復調された信号はビームフオーミン
グ操作により受信ビーム出力として出力される。
(Function) The first transmission pulse signal has N types of frequencies.
It has one frequency f T, 1 selected from f T,1 , f T,2 , ..., f T,N . This transmitted pulse signal is reflected by the target object and received as a reflected signal. This reflected signal is supplied to the orthogonal demodulator (at this time, the reflected signal is supplied to the orthogonal demodulator as a received pulse signal at a predetermined time interval by a gate circuit). The orthogonal demodulator selects a frequency f R, 1 corresponding to the frequency f T,1 of the transmitted pulse signal from among N types of frequencies f R,1 , f R,2 , ..., f RN .
(for example, f R,1 = f T,1 ) and demodulate the received pulse signal. The demodulated signal is output as a received beam output by beamforming operation.

次に、第2番目の送信パルス信号はN種類の周
波数の中から選択された1つの周波数fT,2を有す
る。この第2番目のパルス信号の送信時間間隔τP
は、1番目の送信パルス信号の映像形成に要する
時間τSに近い値にとる。この第2番目の送信パル
ス信号の方向は、第1番目の送信パルス信号の方
向と同一である。このようにして送信された第2
番目の送信パルス信号は、第1番目の送信パルス
信号と同様に処理される。次に送出される第3番
目の送信パルス信号はfT,3の周波数を有し、その
方向はNPの値に応じて決定される。例えばNP
2のときは第3番目の送信パルス信号は第1、2
番目の送信パルス信号と異なる方向に送信される
が、NP≧3のときは第1、2番目の送信パルス
信号と同一の方向に送信される。以下、上記作用
を繰返し、対象物体の断面上を、同一面を異なる
NP個の周波数の信号でNP回照射する。これに対
応して得られたNP個の受信ビーム出力は平均化
される。これにより、音響映像が形成される。
Next, the second transmission pulse signal has one frequency f T,2 selected from N types of frequencies. The transmission time interval τ P of this second pulse signal
is set to a value close to the time τ S required to form an image of the first transmission pulse signal. The direction of this second transmission pulse signal is the same as the direction of the first transmission pulse signal. The second sent in this way
The th transmission pulse signal is processed in the same way as the first transmission pulse signal. The third transmission pulse signal sent out next has a frequency of f T,3 , and its direction is determined according to the value of N P. For example, N P =
2, the third transmission pulse signal is the first and second transmission pulse signal.
It is transmitted in a different direction from the first transmission pulse signal, but when N P ≧3, it is transmitted in the same direction as the first and second transmission pulse signals. Hereafter, repeat the above action to move the same plane on the cross section of the target object in different directions.
Irradiate N P times with signals of N P frequencies. The N P received beam outputs obtained correspondingly are averaged. This forms an audiovisual image.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明の第1の実施例を示す機能ブ
ロツク図であつて、201,202,…,20N
各々オシレータ、50はマルチプレクサ、51は
送信制御器、52は入力端子、53は入力端子、
341,342,…,34Nは各々基準信号発生器、
54は受信制御器、55はマルチプレクサ、56
は平滑器、57は出力端子である。第1図に示す
実施例は、前記周波数領域平均数NPを入力端子
52からマニユアルにより入力するとともに、前
記送信繰返し時間隔τPを、前記送信毎の映像形成
処理時間τ^で決めるる場合の実施例である。
FIG. 1 is a functional block diagram showing a first embodiment of the present invention, in which 20 1 , 20 2 , ..., 20 N are oscillators, 50 is a multiplexer, 51 is a transmission controller, and 52 is an input terminal. , 53 is an input terminal,
34 1 , 34 2 ,..., 34 N are reference signal generators,
54 is a reception controller, 55 is a multiplexer, 56
is a smoother, and 57 is an output terminal. In the embodiment shown in FIG. 1, the frequency domain average number N P is input manually from the input terminal 52, and the transmission repetition time interval τ P is determined by the image forming processing time τ^ for each transmission. This is an example.

マルチプレクサ50は、N個のオシレータ20
,202,…,20Nから出力される信号を、送
信制御器51から入力される送信周波数選択信号
fT,1に応じて1つを選択する。N個のオシレータ
201,202,…,20Nは各々f1,f2,…,fN
周波数の信号を出力する。マルチプレクサ50の
出力信号は、前記第11図で示したと同様に、変
調器21において送信制御器から入力される送信
タイミング信号DTで変調され、中心周波数fT,i
時間幅DTのパルス信号P(t)が発生される。
The multiplexer 50 has N oscillators 20
1 , 20 2 , ..., 20 N as a transmission frequency selection signal input from the transmission controller 51
Select one according to f T,1 . The N oscillators 20 1 , 20 2 , . . . , 20 N output signals of frequencies f 1 , f 2 , . . . , f N , respectively. The output signal of the multiplexer 50 is modulated by the transmission timing signal D T input from the transmission controller in the modulator 21, as shown in FIG. 11, and has a center frequency f T,i ,
A pulse signal P(t) with a time width D T is generated.

第2図は、該P(t)の時間波形であり、fT,1
f1,fT,2=f2,…,fT,N=fNに選び、以下これの繰
返しとなるように前記送信周波数選択信号fT,i
選んだ場合の例である。送信制御器51は該送信
用周波数選択信号fT,1及び送信タイミング信号DT
を出力する他、入力端子52から入力される周波
数領域平均数NPに応じて、所望の方向に前記送
信ビーム8が形成されるように、送信ビーム方向
選択信号θ′y,iを送信遅延付加器25に出力する。
第i番目の送信ビームの主軸方向θ′y,iは、異なる
送信周波数でかつNP回だけ対象物体の断面4上
の同同一面を照射するように選ばれる。
FIG. 2 shows the time waveform of P(t), where f T,1 =
This is an example in which the transmission frequency selection signal f T,i is selected such that f 1 , f T,2 = f 2 , . . . , f T,N = f N and this is repeated thereafter. The transmission controller 51 receives the transmission frequency selection signal f T,1 and the transmission timing signal D T
In addition to outputting the frequency domain average number N P input from the input terminal 52, the transmission beam direction selection signal θ′ y,i is transmitted with a delay so that the transmission beam 8 is formed in a desired direction. Output to adder 25.
The principal axis direction θ′ y,i of the i-th transmission beam is selected so as to irradiate the same plane on the cross section 4 of the target object N P times with different transmission frequencies.

第3図は、対象物体の断面4を角度によつて分
割し、第i番目の送信ビームの主軸θ′y,i及び送信
周波数fT,iと前記NPとの関係を示す図である。第
3図のaはNがN≧2の偶数、かつKTがNの倍
数でNP=2の場合の施例例である。この場合、
例えばθ′y,1=θ′y,2=θy,1、fT,1=f1、fT,2=f2
のよう
に選ばれ、対象物体の断面4のθy,1方向に対応す
る面は周波数f1とf2で2回照射されることになる
る。第3図のbは、NP=Nの場合の実施例であ
る。この場合、例えばθ′y,1=θ′y,2=…=θ′y,N

θy,1、fT,1=f1,fT,2=f2,…,rT,N=fNのように選

れ、対象物体の断面4のθy,1方向に対応する面は
周波数f1,f2,…,fNでN回照射されることにな
る。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the principal axis θ' y,i of the i-th transmission beam, the transmission frequency f T,i , and the above N P by dividing the cross section 4 of the target object by angle. . FIG. 3a shows an example in which N is an even number, N≧2, and KT is a multiple of N, and N P =2. in this case,
For example, θ′ y,1 = θ′ y,2 = θ y,1 , f T,1 = f 1 , f T,2 = f 2
The surface corresponding to the θ y,1 direction of the cross section 4 of the target object is irradiated twice at frequencies f 1 and f 2 . FIG. 3b shows an example in which N P =N. In this case, for example, θ′ y,1 = θ′ y,2 =…=θ′ y,N
=
θ y,1 , f T,1 = f 1 , f T,2 = f 2 , ..., r T,N = f N , which corresponds to the θ y,1 direction of cross section 4 of the target object. The surface will be irradiated N times with frequencies f 1 , f 2 , . . . , f N .

次に第4図は、前記第33図の特殊な場合であ
るNP=1の場合の実施例である。
Next, FIG. 4 shows an example in which N P =1, which is a special case of FIG. 33.

この場合は、前記対象物体の断面上の面は1つ
の周波数で1回しか照射されない。
In this case, the cross-sectional surface of the target object is irradiated only once with one frequency.

第1図において、受信制御器54は、送信制御
器51から入力されるる送信タイミング信号
[DT]と、送信ビーム方向選択信号(θ′y,i)と、
送信周波数選択信号(fT,i)と、周波数領域平均
数NPと、入力端子38から入力される前記対象
象物体の断面4までの距離Rと音速Cから、受信
ゲーート回路311,312,…,31MRを開く始
まりの時刻TR,iと終りの時刻TR,i+DRを与える受
信タイミング信号[DT]を出力するとともに、
基準周波数選択信号fR,iを出力する。また、受信
ビームフオーマ36で形成する受信ビームの主軸
方向を指定する受信ビーム方向選択信号θ′x,jを出
力するとともに、送信制御器51から入力された
前記送信ビーム方向選択信号θ′y,iと周波数領域平
均数NPを適正なタイミングで出力する。マルチ
プレクサ55は、該基準周波数選択信号fR,iに応
じて、前記N個の基準信号発生器341,342
…,34Nの中から1つを選択し、該選択した信
号を直交復調器331,332,…,33MRに出力
する。
In FIG. 1, the reception controller 54 receives a transmission timing signal [D T ] input from the transmission controller 51, a transmission beam direction selection signal (θ' y,i ),
From the transmission frequency selection signal (f T,i ), the frequency domain average number N P , the distance R to the cross section 4 of the target object inputted from the input terminal 38, and the sound speed C, the reception gate circuits 31 1 , 31 2 ,...,31 Outputs a reception timing signal [D T ] that gives the start time T R,i and the end time T R,i +D R of opening the MR ,
A reference frequency selection signal f R,i is output. Further, it outputs a reception beam direction selection signal θ′ x,j that specifies the main axis direction of the reception beam formed by the reception beam former 36, and also outputs the transmission beam direction selection signal θ′ y,i input from the transmission controller 51. and the frequency domain average number N P are output at appropriate timing. The multiplexer 55 selects the N reference signal generators 34 1 , 34 2 ,
..., 34 N , and outputs the selected signal to the orthogonal demodulators 33 1 , 33 2 , ..., 33 MR .

基準信号発生器341,342,…,34Nの周
波数は通常、オシレータ201,202,…,20
の周波数と同じにとられ、f1,f2,…,Nである。
送信時刻tT,iにおける送信周波数tT,iがfnであれば、
受信時刻tR,iにおけ該送信信号の反射信号の直交
復調に用いる基準信号周波数tR,iもfnに選ばれる。
The frequency of the reference signal generators 34 1 , 34 2 , ..., 34 N is usually the same as that of the oscillators 20 1 , 20 2 , ..., 20
N frequencies are taken as f 1 , f 2 , . . . , N.
If the transmission frequency t T,i at transmission time t T,i is f n , then
The reference signal frequency t R,i used for orthogonal demodulation of the reflected signal of the transmitted signal at the reception time t R,i is also selected as f n .

次に、平滑器56は受信ビームフオーマ36か
ら出力される受信ビーム出力φi,jを、受信制御器
54から入力される送信ビーム方向選選択信号
θ′y,iと周波数領域平均数NPの情報に基づいて、i
領域で平均化し、Φk,jを出力端子57に出力す
る。例えば、θy,i=θ′y,i+1=…=θ′y,i+Np-1=θ
y,kとす
れば、該Φk,jは次のように求められる。
Next, the smoother 56 converts the receive beam output φ i,j output from the receive beam former 36 into the transmit beam direction selection signal θ′ y,i input from the receive controller 54 and the frequency domain average number N P . Based on the information i
It is averaged over the area and outputs Φ k,j to the output terminal 57. For example, θ y,i = θ′ y,i+1 =…=θ′ y,i+Np-1 = θ
If y,k , then Φ k,j is obtained as follows.

Φk,j=1/NPi+Np-1n=i φi,j (8) 上記(8)式は、θy,k方向を照射するNP回の送信信
号の反射信号のビーム出力φi,jをNP回にわたつて
平均化することを表わしてい。上記Φk,jをk=
1、2、…、KT、j=1、2、…、KRについ
て求めることにより、前記対象物体の断面4上の
反射強度分布を映像化することができる。
Φ k,j = 1/N Pi+Np-1n=i φ i,j (8) The above equation (8) is the beam of the reflected signal of the transmitted signal N P times that irradiates in the θ y,k direction. This indicates that the output φ i,j is averaged over N P times. The above Φ k,j is k=
1, 2,..., KT, j=1, 2,..., KR, the reflection intensity distribution on the cross section 4 of the target object can be visualized.

なお、送信制御器51から出力される送信タイ
ミング信号[DT]の時間間隔τPの最小値は、送
信信号P(t)として第2図に示すような互いに
異なるN個の中心周波数のパルス信号列の繰返し
であり、NτPτVかつNτPτRと仮定できれば、
送信毎の映像形成に要する処理時間、すなわち第
i番目の送信信号に対応するKR個のビーム出力
φi,1,φi,2,…,φi,KRを得るに要する時間τSによ

て決まる。本実施例では、τSの予測値τ^Sを入力端
子53から入力することにより、送信時間間隔τP
をτPτ^Sに選ぶ場合の例である。
Note that the minimum value of the time interval τ P of the transmission timing signal [ D If it is a repetition of the signal train and we can assume that Nτ P τ V and Nτ P τ R , then
The processing time required to form an image for each transmission, that is, the time required to obtain KR beam outputs φ i,1 , φ i,2 , ..., φ i,KR corresponding to the i-th transmission signal τ S It will be decided. In this embodiment, by inputting the predicted value τ^ S of τ S from the input terminal 53, the transmission time interval τ P
This is an example where τ P τ^ S is selected.

第5図は本発明の第2の実施例の要部を示す機
能ブロツク図であり、60は平均数決定器、61
は入力端子、62はマルチプレクサ50に送信周
波数選択信号fT,iを出力する出力端子、63は変
調器21に送信タイミング信号すなわち変調信号
DTを出力する出力端子、64は送信遅延付加器
25に送信ビーム方向選択信号θ′y,iを出力する出
力端子、65は受信制御器54に前記θ′y,1、DT
fT,i及びNPを出力する出力端子である。
FIG. 5 is a functional block diagram showing the main parts of the second embodiment of the present invention, in which 60 is an average number determiner, 61
is an input terminal, 62 is an output terminal that outputs the transmission frequency selection signal f T,i to the multiplexer 50, and 63 is a transmission timing signal, that is, a modulation signal, to the modulator 21.
An output terminal 64 outputs the transmission beam direction selection signal θ' y,i to the transmission delay adder 25. An output terminal 65 outputs the transmission beam direction selection signal θ' y,i to the reception controller 54 .
This is an output terminal that outputs f T,i and N P.

第5図に示す実施例は、前記周波数領域平均数
NPを自動的に決める場合の実施例であり、平均
数決定器60は、音響映像装置の送受波器アレイ
と対象物体との相対速度V及び反射信号の信号対
雑音比SNRに応じて、適正な周波数領域平均数
NPを決め、該NPを送信制御器51に出力する。
以下の動作は前記第1の実施例と同様である。
In the embodiment shown in FIG. 5, the frequency domain average number
This is an embodiment in which N P is automatically determined, and the average number determiner 60 determines the average number according to the relative velocity V between the transducer array of the audio-visual device and the target object and the signal-to-noise ratio SNR of the reflected signal. Appropriate number of frequency domain averages
NP is determined and outputted to the transmission controller 51.
The following operations are similar to those of the first embodiment.

平均数決定器60によつて決められるNPは、
一般にVが増大するにつれて小さくとられ、
SNRが小さくなるにつれて大きくとられるよう
にする。
N P determined by the average number determiner 60 is
Generally, as V increases, it is taken smaller,
The value is increased as the SNR becomes smaller.

以上、第1図〜第5図に示した実施例は、送受
波器アレイとして、第6図及び第7図に示すよう
なクロスする直線アレイを用いる場合について述
べ、送信ビームパターン及び受信ビームパターン
も第9図に示すよううなフアンビームであるとし
たが、本発明は送信ビームの方向を、送信信号を
送信する毎に変化させることにより対象物体の断
面全体を照射して、対象物体の断面における正面
像を得る、いわゆる開口合成法によつて映像形成
を行なうすべての音響映像装置に適用することが
できる。
The embodiments shown in FIGS. 1 to 5 above describe the case where a crossing linear array as shown in FIGS. 6 and 7 is used as the transducer array, and the transmission beam pattern and reception beam pattern are However, in the present invention, the direction of the transmitted beam is changed each time a transmission signal is transmitted, so that the entire cross section of the target object is irradiated, and the cross section of the target object is The present invention can be applied to all audiovisual devices that form images by the so-called aperture synthesis method, which obtains a frontal image.

(発明の効果) 以上、詳細に説明したように、本発明によれ
ば、 送信信号の周波数をN種類に多周波化し、 送信時間間隔τPを、映像形成に要するτSに近
い値にとり、 直交復調器の基準信号の周波数をN種類に多
周波化し、前記送信信号の周波数に対応して選
択するようにし、 対象物体の断面上を同一面を異なるNP個の
周波数の信号でNP回照射し、 該NP回の照射に対応する反射信号のNP個の
受信ビーム出力を平均化するようにしたので、 以下の効果が得られる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, the frequency of the transmission signal is multi-frequencyized into N types, the transmission time interval τ P is set to a value close to τ S required for image formation, The frequency of the reference signal of the orthogonal demodulator is multi-frequency into N types, and the frequency is selected according to the frequency of the transmission signal, so that the cross section of the target object is covered with signals of N P different frequencies on the same surface . By irradiating the beam twice and averaging the N P received beam outputs of the reflected signals corresponding to the N P irradiations, the following effects can be obtained.

映像形成に要する時間が、往復伝搬時間τR
反射継続時間τVに支配されず、映像形成部の処
理能力できまり、映像形成部の能力を最大限有
効に利用可能となる。
The time required to form an image is not controlled by the round trip propagation time τ R or the reflection duration τ V , but is determined by the processing capacity of the image forming unit, and the capacity of the image forming unit can be used most effectively.

送信周波数の数Nを増やしても、直交復調器
の出力信号の帯域幅を送信周波数が1つの場合
と同じにすることができ、従つて直交復調器の
出力信号のサンプリング周波数もNに無関係に
することができ、受信ビームフオーミングに加
わる負荷を増やすことなく多周波が可能とな
る。
Even if the number N of transmission frequencies is increased, the bandwidth of the output signal of the orthogonal demodulator can be made the same as when there is only one transmission frequency, and therefore the sampling frequency of the output signal of the orthogonal demodulator is also independent of N. This allows multiple frequencies to be used without increasing the load on receive beamforming.

NP≧2に選ぶことにより、映像の周波数領
域にする平均化が可能となり、スペツクル雑音
を減らすことができる。
By selecting N P ≧2, it becomes possible to perform averaging in the video frequency domain, and speckle noise can be reduced.

等価的に広帯域な信号を各周波数毎に分割し
て送信することになるので、送信電力は低くて
良く、従つて送信増幅器の負荷等を低減できる
とともに、送受器素子のキヤブテーシヨンが起
き難い。
Since an equivalently wideband signal is divided and transmitted for each frequency, the transmission power may be low, and the load on the transmission amplifier can be reduced, and cavitation of the handset/receiver element is less likely to occur.

NP≧2に選ぶことにより、周囲難音等によ
る画質劣化を低減できる。
By selecting N P ≧2, it is possible to reduce image quality deterioration due to ambient noise, etc.

送受波器アレイ対象物体間の相対速度や受信
反射信号の信号対雑音比等に従つてNPを選べ
るので、常に最適な映像を得ることが可能とな
る。
Since N P can be selected according to the relative velocity between the objects in the transducer array, the signal-to-noise ratio of the received reflected signal, etc., it is possible to always obtain an optimal image.

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

第1図は本発明の第1の実施例を示す送信回路
部及び受信回路部の機能ブロツク図、第2図は第
1図の送信信号の波形及び周波数を示す説明図、
第3図は第1図の周波数領域平均数の概念を示す
説明図、第4図は第1図の周波数領域平均数を1
に選んだ場合の概念を示す説明図、第5図は本発
明の第2の実施例を示す機能ブロツク図、第6図
はクロスフアンビーム走査法の送受波器アレイの
外観図、第7図は第6図の送波器アレイ及び受波
器アレイの構成を示す配列図、第8図はクロスフ
アンビーム走査法の原理を示す幾何的説明図、第
9図はクロスフアンビーム走査法における送信ビ
ームパターンと受信ビームパターンを示す図、第
10図はクロスフアンビーム走査法における映像
形成の方法を示す幾何的説明図、第11図は従来
のクロスフアンビーム走査法の送信回路部の方式
を示す機能ブロツク図、第12図は従来のクロス
フアンビーム走査法の受信回路部の方式を示す機
能ブロツク図、第13図は第12図における直交
復調器の詳細を示す機能ブロツク図、及び第14
図は第12図における受信ビームフオーマの詳細
を示す機能ブロツク図であるる。 1……送波器アレイの筐体、2……送波器アレ
イ、21,22,…,2MT……送波器素子、3……
受波器アレイ、31,32,…,3MR……受波器素
子、4……対象物体断面、5……対象物体断面上
の小分割面、7……送信水平方向ビームパター
ン、8……送信鉛直方向ビームパターン、9……
送信鉛直方向ビームパターンの主軸方向、10…
…受信水平方向ビームパターン、11……受信水
平方向ビームの主軸方向、12……受信鉛直方向
ビームパターン、20……オシレータ、201
202,…,20N……オシレータ、21……変調
器、22……送信制御器、25……送信遅延付加
器、261,262,…,26MT……送信増幅器、
271,272,…,27MT……送信整合回路、3
1,302,…,30MR……前置増幅器、311
312,…,31MR……受信ゲート回路、32…
…受信制御器、331,332,…,33MR……直
交復調器、34……基準信号発生器、341,3
2,…,34N……基準信号発生器、351,3
2,…,35MR……サンプリング回路、36…
…受信ビームフオーマ、421,422……掛算
器、431,432……低域通過フイルタ、461
462,…,46MR……遅延補償器、48……加
算器、49……絶対値算出器、50……マルチプ
レクサ、51……送信制御器、54……受信制御
器、55……マルチプレクサ、56……平滑器、
60……平均数決定器。
FIG. 1 is a functional block diagram of a transmitting circuit section and a receiving circuit section showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the waveform and frequency of the transmitting signal in FIG. 1,
Figure 3 is an explanatory diagram showing the concept of the frequency domain average number in Figure 1, and Figure 4 shows the frequency domain average number in Figure 1 as 1.
5 is a functional block diagram showing the second embodiment of the present invention, FIG. 6 is an external view of the transducer array of the cross-fan beam scanning method, and FIG. 7 is an explanatory diagram showing the concept when the method is selected. is an arrangement diagram showing the configuration of the transmitter array and receiver array in Fig. 6, Fig. 8 is a geometric explanatory diagram showing the principle of the cross-fan beam scanning method, and Fig. 9 is a transmission diagram in the cross-fan beam scanning method. A diagram showing a beam pattern and a receiving beam pattern, FIG. 10 is a geometric explanatory diagram showing an image forming method in the cross-fan beam scanning method, and FIG. 11 shows the system of the transmitting circuit section in the conventional cross-fan beam scanning method. FIG. 12 is a functional block diagram showing the method of the receiving circuit section of the conventional cross-fan beam scanning method, FIG. 13 is a functional block diagram showing details of the orthogonal demodulator in FIG. 12, and FIG.
This figure is a functional block diagram showing details of the receive beamformer in FIG. 12. 1... Transmitter array housing, 2... Transmitter array, 2 1 , 2 2 ,..., 2 MT ... Transmitter element, 3...
Receiver array, 3 1 , 3 2 ,..., 3 MR ...Receiver element, 4...Target object cross section, 5...Subdivision plane on target object cross section, 7...Transmission horizontal beam pattern, 8... Transmission vertical beam pattern, 9...
Principal axis direction of transmitting vertical beam pattern, 10...
... Reception horizontal beam pattern, 11 ... Main axis direction of reception horizontal beam, 12 ... Reception vertical beam pattern, 20 ... Oscillator, 20 1 ,
20 2 ,..., 20 N ... oscillator, 21 ... modulator, 22 ... transmission controller, 25 ... transmission delay adder, 26 1 , 26 2 , ..., 26 MT ... transmission amplifier,
27 1 , 27 2 ,..., 27 MT ... Transmission matching circuit, 3
0 1 , 30 2 , ..., 30 MR ... preamplifier, 31 1 ,
31 2 ,...,31 MR ...reception gate circuit, 32...
...Reception controller, 33 1 , 33 2 , ..., 33 MR ... Orthogonal demodulator, 34 ... Reference signal generator, 34 1 , 3
4 2 ,...,34 N ...Reference signal generator, 35 1 ,3
5 2 ,...,35 MR ...sampling circuit, 36...
... Receive beamformer, 42 1 , 42 2 ... Multiplier, 43 1 , 43 2 ... Low pass filter, 46 1 ,
46 2 ,...,46 MR ...delay compensator, 48...adder, 49...absolute value calculator, 50...multiplexer, 51...transmission controller, 54...reception controller, 55...multiplexer , 56... smoother,
60...Average number determiner.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 音響パルス信号を送信し、該パルス信号を対
象物体に照射し、該対象物体からの反射信号を予
め設定した時刻で受信し、ビームフオーミング操
作により、前記パルス信号の送信から受信までの
時間τおよび音波伝搬速度Cによりr=Cτ/2
で決まる距離rにおける前記対象物体の断面上の
前記反射信号の強度分布を得、この際送信ビーム
の方向を前記パルス信号を送信する毎に変化させ
ることにより、対象物体の断面全体を照射し、該
対象物体の距離rの断面における正面像を得る音
響映像装置において、 送信パルス信号の周波数をN種類に多周波化
し、 送信パルス信号の送信時間間隔τpを映像形成
に有する時間τsに近い値にとり、 反射信号を復調する直交復調器の基準信号の周
波数をN種類に多周波化するとともに、送信パル
ス信号の周波数に対応して選択し、 対象物体の断面上を、同一面を異なるNp個の
周波数の信号でNp回照射し、 該Np回の照射に対応する反射信号Np個の受信
ビーム出力を平均化することを特徴とする音響映
像化方法。 2 前記Npを1≦Np≦Nの範囲に設定すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の音響
映像化方法。 3 前記Npを、送受波器アレイと対象物体間の
相対速度情報又は反射信号の信号対雑音比情報に
基づいて選択することを特徴とする特許請求の範
囲第2項に記載の音響映像化方法。
[Claims] 1. Transmit an acoustic pulse signal, irradiate a target object with the pulse signal, receive a reflected signal from the target object at a preset time, and perform a beamforming operation to transform the pulse signal. r=Cτ/2 due to time τ from transmission to reception and sound wave propagation speed C
Obtaining the intensity distribution of the reflected signal on the cross section of the target object at a distance r determined by , and at this time changing the direction of the transmitted beam every time the pulse signal is transmitted, irradiating the entire cross section of the target object, In an audio-visual apparatus that obtains a frontal image of the target object in a cross section at a distance r, the frequency of the transmission pulse signal is multi-frequencyized into N types, and the transmission time interval τp of the transmission pulse signal is set to a value close to the time τs used for image formation. , The frequency of the reference signal of the orthogonal demodulator that demodulates the reflected signal is multi-frequencyized into N types, and the frequency is selected corresponding to the frequency of the transmitted pulse signal, and the cross section of the target object is divided into Np different frequencies on the same surface. 1. An audio-visualization method characterized by emitting Np times with a signal of a certain frequency and averaging the received beam outputs of Np reflected signals corresponding to the Np times of irradiation. 2. The audiovisualization method according to claim 1, wherein the Np is set in a range of 1≦Np≦N. 3. The audio-visualization method according to claim 2, wherein the Np is selected based on relative velocity information between the transducer array and the target object or signal-to-noise ratio information of the reflected signal. .
JP28420786A 1986-12-01 1986-12-01 Acoustic video formation system Granted JPS63138287A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28420786A JPS63138287A (en) 1986-12-01 1986-12-01 Acoustic video formation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28420786A JPS63138287A (en) 1986-12-01 1986-12-01 Acoustic video formation system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63138287A JPS63138287A (en) 1988-06-10
JPH0421147B2 true JPH0421147B2 (en) 1992-04-08

Family

ID=17675548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28420786A Granted JPS63138287A (en) 1986-12-01 1986-12-01 Acoustic video formation system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63138287A (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102038965B1 (en) 2014-11-26 2019-10-31 삼성전자주식회사 Untrasound sensor and object detecting method thereof
JP6770284B2 (en) * 2018-05-21 2020-10-14 Necネットワーク・センサ株式会社 Underwater image sonar noise reduction equipment, noise reduction methods, and noise reduction programs
JP7255178B2 (en) * 2018-12-27 2023-04-11 日本電気株式会社 Sonar device, method and program

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63138287A (en) 1988-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4237737A (en) Ultrasonic imaging system
JP3408284B2 (en) Acoustic imaging apparatus and method
US7833158B2 (en) Methods and apparatus for beamforming applications
US7450470B2 (en) High resolution images from reflected wave energy
JP4931910B2 (en) Ultrasonic imaging device
JPH10506800A (en) Adjustable frequency scanning method and apparatus in ultrasound images
JP2000157548A (en) Method and system for imaging ultrasonic wave scattered body
US4204281A (en) Signal processing system for underwater transducer
JP2003202370A (en) Ultrasonic transmitter-receiver apparatus and scanning sonar
US5090412A (en) Ultrasonic diagnosis apparatus
JPH0421147B2 (en)
JP4698003B2 (en) Ultrasonic diagnostic equipment
JP3561610B2 (en) Ultrasound diagnostic equipment
JP2560624B2 (en) Sonar device
JP3528580B2 (en) Object measuring device
Bae et al. Experimental study of transmit synthetic focusing combined with receive dynamic focusing in B-mode ultrasound imaging systems
JP2720834B2 (en) Acoustic communication device
JPH0421148B2 (en)
JP4246853B2 (en) Ultrasonic diagnostic equipment
EP0140414B1 (en) Improved ultrasound imaging with fm detection
JP3699903B2 (en) Ultrasonic diagnostic equipment
JPS61247960A (en) Echo ultrasonic image display method and device
US4605008A (en) Acoustical imaging system
JP3222653B2 (en) Ultrasonic dispersion compression transmission / reception method and ultrasonic dispersion compression transmission / reception device
JP3191804B2 (en) Acoustic image processing device

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term