JPH0421148B2 - - Google Patents

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JPH0421148B2
JPH0421148B2 JP28420886A JP28420886A JPH0421148B2 JP H0421148 B2 JPH0421148 B2 JP H0421148B2 JP 28420886 A JP28420886 A JP 28420886A JP 28420886 A JP28420886 A JP 28420886A JP H0421148 B2 JPH0421148 B2 JP H0421148B2
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JP
Japan
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signal
transmission
time
frequency
target object
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JP28420886A
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Japanese (ja)
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JPS63138288A (en
Inventor
Masao Igarashi
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Publication of JPH0421148B2 publication Critical patent/JPH0421148B2/ja
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  • 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C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 irradiates a target object using an acoustic pulse signal, and images the reflection intensity on a cross section of the target object from the reflected signal from the target object. The present invention relates to an audiovisual device that obtains a frontal image (also referred to as a visual image or a C-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5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YA軸方向に直線配列され
た直線アレイである。
FIG. 5 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 YA - axis direction.

第6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. 6 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7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軸を断面4上におく直角座標系、5j,iは断
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軸及
びYA軸に関する方向余弦角である。
FIG. 7 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 the orthogonal coordinate system with the origin O B and the X and Y axes on the cross section 4, 5 j,i are the subdivision planes on the cross section 4, and 6 is the above O A and the subdivision plane 5
The straight lines θ x,j and θ y,i that connect the lines 6 are the directional cosine angles of the straight line 6 with respect to the X A axis and the Y A axis, respectively.

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
(θxj、θy,i)にある断面4上の小分割5を画素とし
て得ている。
In the cross-fan beam scanning method, a fan beam whose main axis direction is θ y,i is transmitted, and a reflected signal of the transmitted signal from the cross section 4 of the target object is received as a fan beam whose main axis direction is θ x,j. As a result, subdivisions 5 on the cross section 4 in the directions (θ xj , θ y,i ) are obtained as pixels.

第8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、1
2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. 8 is a detailed explanatory diagram of the fan beam, where 7 is a horizontal beam pattern of a transmission beam;
Θ x is the beam width of the beam pattern 7, 8 is the vertical beam pattern of the transmit beam, 9 is the main axis of the beam pattern, 10 is the horizontal beam pattern of the receive beam, 11 is the main axis of the beam pattern, 1
2 is the vertical beam pattern of the receiving beam, Θ Y
is the beam width of the beam pattern.

前記第7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. 7 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. If the beam width of the vertical beam pattern 8 is Δθ y , approximately 2Θ Y /Δθ y transmissions are required.

第9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、13
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軸上
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。
FIG. 9 is a geometric explanatory diagram showing in more detail the method of visualizing the reflection intensity on the cross section 4, and 13
is the surface irradiated by the i-th transmitting fan beam whose principal axis direction is θ y, i, 14 is the surface covered by the j-th receiving fan beam whose principal axis direction is θ x,j , 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 =RsinΘ ) η B = R·sinΘ Y R·Θ Y (4) Δx B = R·sinΔθ x R·Δθ x (5) Δy B = R·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 the Z A axis, and ξ B /R≪1 and η B /R≪1
Assume that

θy,i方向への1回の送信により、51,i,52,i
…,5KR,i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/ΔyB
Y/Δθy回の送信を必要とする。
With one transmission in the θ y,i direction, 5 1,i , 5 2,i ,
..., 5 KR pixels of KR,i can be obtained, and in order to image the entire section 4, KT2η B /Δy B
Y /Δθ y transmissions are required.

従つて、送信の時間間隔をτd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・τd秒 (7) の時間を要することになる。
Therefore, if the time interval of transmission is τ d seconds, it will take at least T=KT·τ d seconds (7) to image the entire cross section 4.

次に第10図は上記文献に示されている送信回
路部の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は遅
延付加器、241,242,…,24MTは送信増幅
器、251,252,…,25MTは送信マツチング
回路であり、tT,iは第i番目の送信信号の送信時
刻、DTは送信信号の時間幅、P(t)は時間幅DT
の送信信号(時間幅DTのバルス信号)、P1(t),
P2(t),…,PMT(t)は遅延付加器23の出力
信号である。
Next, FIG. 10 is a functional block diagram of the transmission circuit section shown in the above-mentioned document, in which 20 is an oscillator, 21 is a modulator, 22 is a transmission controller, 23 is a delay adder, 24 1 , 24 2 , ..., 24 MT is a transmission amplifier, 25 1 , 25 2 , ..., 25 MT is a transmission matching circuit, t T,i is the transmission time of the i-th transmission signal, D T is the time width of the transmission signal, P (t) is the time width D T
transmission signal (pulse signal with time width DT ), P 1 (t),
P 2 (t), . . . , P MT (t) are output signals of the delay adder 23.

第10図のオシレータ20は中心周波数fTのキ
ヤリヤ信号を発生し、変調器21は時刻tT,iにお
いて時間幅DTのパルス信号P(t)を発生する。
変調器21は、送信制御器22によつて制御さ
れ、時刻tT,i及び時間幅DTは送信制御器22より
時間幅DTのパルス信号DTとして与えられる。送
信制御器22はまた、前記送信フアンビームの鉛
直主軸方向θy,iを選択信号θy,iとして遅延付加回路
23に出力する。ここで[x]はxに関するタイ
ミング又はパルス信号を、(x)はxに関する選
択信号を表すものとする。遅延付加器23は主軸
方向がθy,iの送信フアンビームを形成するに必要
な時間遅延又は位相遅延を、送波器アレイ2の各
素子21,22,…,2MTに対応して、前記信号P
(t)に付加し、P1(t),P2(t),…,PMT(t)
を発生する。
The oscillator 20 in FIG. 10 generates a carrier signal with a center frequency f T , and the modulator 21 generates a pulse signal P(t) with a time width D T at time t T,i .
The modulator 21 is controlled by a transmission controller 22, and the time t T,i and the time width DT are given by the transmission controller 22 as a pulse signal DT having a time width DT . The transmission controller 22 also outputs the vertical principal axis direction θ y,i of the transmission fan beam to the delay adding circuit 23 as a selection signal θ y,i . Here, [x] represents a timing or pulse signal regarding x, and (x) represents a selection signal regarding x. The delay adder 23 applies a time delay or a phase delay necessary to form a transmission fan beam whose main axis direction is θ y,i to each element 2 1 , 2 2 , ..., 2 MT of the transmitter array 2. Then, the signal P
(t), P 1 (t), P 2 (t),..., P MT (t)
occurs.

送信増幅器241,242,…,24MTは、遅延
付加器23の出力信号P1(t),P2(t),PMT(t)
を増幅し、送信マツチング回路251,252
…,25MTで同調及びインピーダンスマツチング
等をとつた後、送波器アレイ2の各素子21,2
,…,2MTに該信号を出力する。各素子21,2
,…,2MTから適正な時間遅延又は位相遅延を
受けた信号が送信されると、前記第8図に示すよ
うな鉛直主軸方向θy,iの送信フアンビーム8が成
形されることになる。
The transmission amplifiers 24 1 , 24 2 , ..., 24 MT receive the output signals P 1 (t), P 2 (t), P MT (t) of the delay adder 23
and transmission matching circuits 25 1 , 25 2 ,
..., 25 After performing tuning and impedance matching with MT , each element 2 1 , 2 of the transmitter array 2
2 ,...,2 Output the signal to MT . Each element 2 1 , 2
2 ,...,2 When a signal with an appropriate time delay or phase delay is transmitted from the MT , a transmission fan beam 8 with the vertical principal axis direction θ y,i as shown in FIG. 8 is formed. Become.

第11図は、遅延付加器23の詳細を示す機能
ブロツク図であり、26は変調器21の出力端
子、27は送信制御器22の出力端子、231
232,…,23MTは各々遅延付加回路、281
282,…,28MTは送信増幅器241,242
…,24MTの入力端子である。
FIG. 11 is a functional block diagram showing details of the delay adder 23, in which 26 is the output terminal of the modulator 21, 27 is the output terminal of the transmission controller 22, 23 1 ,
23 2 ,..., 23 MT are delay adding circuits, 28 1 ,
28 2 ,..., 28 MT are transmission amplifiers 24 1 , 24 2 ,
..., 24 MT input terminal.

入力端子26から入力されるる周波数fTのパル
ス信号P(t)は、遅延付加回路231,232
…,23MTによつて、送波器アレイ2の各素子2
,22,…,2MTの位置座標と、入力端子27か
ら入力される方位選択信号θy,iによつて決まる時
間遅延又は位相遅延を受け、出力端子281,2
2,…,28MTに信号P1(t),P2(t),…,PMT
(t)として出力される。
The pulse signal P(t) of frequency f T inputted from the input terminal 26 is sent to the delay adding circuits 23 1 , 23 2 ,
..., 23 By MT , each element 2 of the transmitter array 2
1 , 2 2 , ..., 2 The output terminals 28 1 , 2 receive a time delay or phase delay determined by the position coordinates of the MTs and the orientation selection signal θ y,i input from the input terminal 27 .
8 2 ,...,28 MT has signals P 1 (t), P 2 (t),..., P MT
(t).

第12図は上記文献で示されている受信回路の
機能ブロツク図であり、301,302,…,30
MRは各々前置増幅器、331,312,…,31MR
はゲート回路、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、35は受信ビームフオーマ、36は出力端
子、tR,iはゲート回路311,312,…,31MR
開く時刻、DRは該ゲート時間幅、S 1(t),S 2
(t),…,S MT(t)は直交復調器331,332
…,33MRの出力信号、Φi,jは前記ビームフオー
マ35の出力である。
FIG. 12 is a functional block diagram of the receiving circuit shown in the above -mentioned document.
MR is a preamplifier, 33 1 , 31 2 , ..., 31 MR
is a gate circuit, 32 is a reception controller, 33 1 , 33
2 ,...,33 MR is an orthogonal demodulator, 34 is a reference signal generator, 35 is a receiving beamformer, 36 is an output terminal, tR ,i is the time when the gate circuit 31 1 , 31 2 ,..., 31 MR is opened, D R is the gate time width, S ~ 1 (t), S ~ 2
(t), ..., S ~ MT (t) are orthogonal demodulators 33 1 , 33 2 ,
..., 33 The output signal of MR , Φ i,j is the output of the beamformer 35.

受波器アレイ3の各素子31,32,…,3MR
各出力信号は前置増増幅器301,302,…,3
MRで適正なレベルまで増幅された後、ゲート回
路311,312,…,31MRを通つて、直交復調
器331,332,…,33MRに入力される。ゲー
ト回路311,312,…,31MRは受信制御器3
2から出力される時刻情報tR,iにおいて時間幅DR
のパルス信号DRに応じて時間幅DRの間だけ受信
ゲートを開き、前置増幅器301,302,…,3
MRの出力信号を直交復調器331,332,…,
33MRに出力する。
Each output signal of each element 3 1 , 3 2 , ..., 3 MR of the receiver array 3 is sent to a preamplifier 30 1 , 30 2 , ..., 3
After being amplified to an appropriate level by 0 MR , the signal is input to orthogonal demodulators 33 1 , 33 2 , . . . , 33 MR through gate circuits 31 1 , 31 2 , . . . , 31 MR . Gate circuits 31 1 , 31 2 ,..., 31 MR is reception controller 3
In the time information t R,i output from 2, the time width D R
The reception gate is opened only during the time width D R according to the pulse signal D R of the preamplifiers 30 1 , 30 2 , ..., 3
The output signal of 0 MR is sent to orthogonal demodulators 33 1 , 33 2 ,...,
33 Output to MR .

基準信号発生器34は、直交復調器331,3
2,…,33MRの基準信号となる、周波数fR
信号を出力する。対象物体からの反射信号のドツ
プラシフトによる周波数変位がそれほど大きくな
いとき、fR=fTに選ばれる。
The reference signal generator 34 includes orthogonal demodulators 33 1 , 3
3 2 ,..., 33 Outputs a signal with frequency f R , which serves as a reference signal for MR . When the frequency displacement due to Doppler shift of the reflected signal from the target object is not so large, f R =f T is selected.

直交復調器331,332,…,33MTは、ゲー
ト回路311,312,…,31MTの出力信号の直
交エンベロープ信号、すなわち、複素エンベロー
プの実部と虚部に相当する信号成分を求め、受信
ビームフオーマ35に出力する。実部SI,n(t)、
虚部SQ,n(t)の信号のペアを、複素信号S n(t)
=SI,n(t)+jSQ,n(t)で表わすとすると、直交
復調器331,332,…,33MTは各々該複素信
号S 1(t),S 2(t),S MT(t)を出力し、受

ビームフオーマ35は該複素信号に対して、時間
遅延又は位相遅延補償を行うことにより、主軸方
向がθx,jの受信フアンビーム10を形成し、該ビ
ームの出力信号Φi,jを出力端子36に出力する。
The orthogonal demodulators 33 1 , 33 2 , ..., 33 MT generate orthogonal envelope signals of the output signals of the gate circuits 31 1 , 31 2 , ..., 31 MT , that is, signal components corresponding to the real part and imaginary part of the complex envelope. is determined and output to the receiving beamformer 35. Real part S I,n (t),
The pair of signals with imaginary part S Q,n (t) is transformed into a complex signal S ~ n (t)
= S I,n (t) + jS Q,n (t), the orthogonal demodulators 33 1 , 33 2 , ..., 33 MT receive the complex signals S ~ 1 (t), S ~ 2 (t), respectively. ), S ~ MT (t), and the reception beamformer 35 performs time delay or phase delay compensation on the complex signal to form a reception fan beam 10 with the principal axis direction θ x,j , The output signal Φ i,j of the beam is output to the output terminal 36 .

第13図は、直交復調器331,332,…,3
MTの第m番目の直交復調器の詳細を示す機能ブ
ロツク図であり、37は前記第m番目のゲート回
路31nの出力端子、381と382は掛算器、3
1と392は基準信号発生器34の出力端子、4
1と402は低域通過フイルタ、411と412
直交復調器33nの出力端子である。入力端子3
7から入力される信号は、基準信号発生器34か
ら出力される周波数fRの直交信号cos2πfRtと
sin2πfRtとの積をとられ、各々低域通過フイル
タ401と402に入力される。低域通過フイルタ
は前記エンベロープの実部SI,n(t)と虚部SQ,n
(t)を求めるために、適正な低域信号のみを通
すフイルタであり、直交復調器33nの出力端子
には該信号SI,n(t)とSQ,n(t)が出力される。
FIG. 13 shows orthogonal demodulators 33 1 , 33 2 , ..., 3
3 is a functional block diagram showing details of the m-th orthogonal demodulator of MT , 37 is an output terminal of the m-th gate circuit 31 n , 38 1 and 38 2 are multipliers, and 3
9 1 and 39 2 are output terminals of the reference signal generator 34, 4
0 1 and 40 2 are low-pass filters, and 41 1 and 41 2 are output terminals of the orthogonal demodulator 33 n . Input terminal 3
The signal input from 7 is the orthogonal signal cos2πf R t of frequency f R output from the reference signal generator 34.
sin2πf R t and input to low-pass filters 40 1 and 40 2 , respectively. The low-pass filter divides the real part S I,n (t) and imaginary part S Q,n of the envelope.
(t), it is a filter that passes only appropriate low-frequency signals, and the signals S I,n (t) and S Q,n (t) are output to the output terminal of the orthogonal demodulator 33 n . Ru.

第14図は、受信ビームフオーマ35の詳細を
示す機能ブロツク図であり、421,422,…,
42MRは直交復調器331,332,…,33MR
出力端子、431,432,…,43MRは遅延補償
回路、45は加算器、46は絶対値算出器、47
は受信ビームフオーマの出力端子、44は受信制
御器32の出力端子である。直交復調器331
332,…,33MRの出力信号S 1(t),S 2(t)

…,S MT(t)は、受信制御器32から出力され
る受信フアンビーム10の主軸方向情報θx,j及び
受波器アレイ3の各素子1,32,…,3MRの位置
座標とで決まる時間遅延補償又は位相補償を受け
た後、加算器45で加算され、該加算器出力であ
る複素信号の絶対値が絶対値算出器46で求めら
れる。該絶対値Φi,jは前記対象物体の断面4の画
素5j,iとなる。
FIG. 14 is a functional block diagram showing details of the receiving beamformer 35, 42 1 , 42 2 ,...,
42 MR is the output terminal of the orthogonal demodulator 33 1 , 33 2 ,..., 33 MR , 43 1 , 43 2 ,..., 43 MR is the delay compensation circuit, 45 is the adder, 46 is the absolute value calculator, 47
is an output terminal of the reception beamformer, and 44 is an output terminal of the reception controller 32. Orthogonal demodulator 33 1 ,
33 2 ,...,33 MR output signal S ~ 1 (t), S ~ 2 (t)

..., S ~ MT (t) is the principal axis direction information θ x,j of the reception fan beam 10 output from the reception controller 32 and the position of each element 1 , 3 2 , ..., 3 MR of the receiver array 3 After receiving time delay compensation or phase compensation determined by the coordinates, the signals are added by an adder 45, and the absolute value of the complex signal which is the output of the adder is determined by an absolute value calculator 46. The absolute value Φ i,j becomes the pixel 5 j,i of the cross section 4 of the target object.

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

(1) 送信信号に同一の周波数fTの信号を用いてい
るため、送信の繰返し周期を短くとることがで
きず、したがつて対象物体の一つの断面の映像
を形成するのに時間がかかり過ぎる。
(1) Since signals with the same frequency f T are used for the transmission signals, it is not possible to shorten the transmission repetition period, and therefore it takes time to form an image of one cross section of the target object. Pass.

(2) クロスフアンビーム走査法は、ハードウエア
の小型化を目的としたものであり、送信信号を
多周波化しようとすると、ハードウエアが増大
し、本来の目的である小型化が達成できない。
(2) The purpose of the cross-fan beam scanning method is to miniaturize the hardware, and if the transmission signal is made to have multiple frequencies, the hardware will increase and the original objective of miniaturization cannot be achieved.

第15図は、従来の方法の上記問題点(1)を詳
細に示す説明図であり、50は送信信号の送信
時刻を表すタイミング図、501は第i番目の
送信信号、502は第i+1番目の第1の送信
信号、503は第i+1番目の第2の送信信号、
51は第i番目の送信信号の反射信号を表す時
間対振幅図、52は前記第i+1番目の第1の
送信信号502に対する受信ゲート回路のタイ
ミングを表すタイミング図、521は該ゲート
回路が開くタイミング、53は前記第i+1番
目の第2の送信信号503に対する受信ゲート
回路のタイミングを表すタイミング図、531
は該ゲート回路が開くタイミングである。ま
た、反射信号51の中の511は対象物体の特
定の断面4からの反射信号部分、512は前記
ゲートを開く時間512に受信される反射信号
部分、513は前記ゲートを開く時間513に受
信される反射信号部分である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing the above-mentioned problem (1) of the conventional method in detail, where 50 is a timing diagram representing the transmission time of the transmission signal, 50 1 is the i-th transmission signal, and 50 2 is the i-th transmission signal. The i+1th first transmission signal, 50 3 is the i+1th second transmission signal,
51 is a time vs. amplitude diagram representing the reflected signal of the i-th transmission signal; 52 is a timing diagram representing the timing of the reception gate circuit for the i+1-th first transmission signal 50 2 ; 53 is a timing diagram showing the timing of the reception gate circuit for the i+1-th second transmission signal 50 3 , 53 1
is the timing at which the gate circuit opens. Further, in the reflected signal 51, 51 1 is a reflected signal portion from a specific cross section 4 of the target object, 51 2 is a reflected signal portion received at the time 51 2 when the gate is opened, and 51 3 is the time when the gate is opened. This is the reflected signal portion received by 513 .

1つの送信信号501に対して、一般に継続
時間τsの反射信号が得られる。第15図で示す
ように、第i番目の送信信号501の送信時刻
tT,iから、対象物体の特定の断面4からの反射
信号が得られるまでにかかる時間をτR、該tT,i
ら第i+1番目の送信信号の送信時刻tT,i+1まで
の時間をτとすると、第ti+1番目の送信信号に
対応して前記受信ゲート回路を開く時刻tR,i+1
およそ tR,i+1=tT,i+1+τR =tT,i+τ+τR (8) となり、第1番目の送信時刻のτ+τR後であ
る。したがつて、時間τを充分長くとらないで
502のようにτ1であるとすると、第15図の
タイミング図52に示すように、ゲートを開く
時間521に、本来不必要である1回前第i番
目の送信信号の反射信号部分512を受信して
しまい、これが第i+1番目の送信信号の反射
信号の雑音となり、生成する映像の質を劣化さ
せてしまう。
For one transmitted signal 50 1 , a reflected signal of duration τ s is generally obtained. As shown in FIG. 15, the transmission time of the i-th transmission signal 50 1
From t T,i , the time required to obtain a reflected signal from a specific cross section 4 of the target object is τ R , from t T,i to the transmission time t T,i+1 of the i+1th transmitted signal. Letting the time τ be the time t R,i+1 at which the reception gate circuit opens in response to the t i+ 1th transmission signal is approximately t R,i+1 = t T,i+1 + τ R =t T,i +τ+τ R (8), which is τ+τ R after the first transmission time. Therefore, if the time τ is not long enough and τ 1 is set to 50 2 , as shown in the timing diagram 52 of FIG. The reflected signal portion 51 2 of the previous i-th transmitted signal is received, and this becomes noise in the reflected signal of the i+1-th transmitted signal, deteriorating the quality of the generated video.

このような、現象を避けるためには、第i番
目送信時刻tT,iと第i+1番目送信時刻tT,i+1
での時間τを、503のように充分長い時間τ2
に選び、およそτ2+τRτsとなるようにする必
要がある。
In order to avoid such a phenomenon, the time τ between the i-th transmission time t T,i and the i+1-th transmission time t T,i+1 must be set to a sufficiently long time τ 2 such as 50 3 .
It is necessary to choose the value so that it is approximately τ 2R τ s .

更に、第15図には示していないが、第i番
目の送信信号の反射信号を受信するためにゲー
トを開く間に、第i+1番目の送信信号の反射
信号を受信しないようにするためには、一般に
ττRなるように選ぶ必要がある。
Furthermore, although not shown in FIG. 15, in order to avoid receiving the reflected signal of the i+1th transmitted signal while opening the gate to receive the reflected signal of the i-th transmitted signal, , generally it is necessary to choose such that ττ R.

したがつて、一般に、送信信号の繰返し時間
間隔τPとしてはおよそ τPτS−τRかつτPτR (9) とすることが必要であり、例えばτs=100m秒、
τR=10m秒(対象物断面4までの距離Rがおよ
そ7.5m)とすすると、τP90m秒となり、た
とえ対象物断面までの距離が短くとも、繰返し
時間間隔τPを短くとれないという問題がある。
Therefore, in general, the repetition time interval τ P of the transmitted signal needs to be approximately τ P τ S −τ R and τ P τ R (9), for example, τ s = 100 msec,
If τ R = 10 msec (distance R to object cross section 4 is approximately 7.5 m), τ P becomes 90 msec, which means that even if the distance to the target cross section is short, the repetition time interval τ P cannot be shortened. There's a problem.

本発明は、以上述べた(1)送信繰返し時間間隔を
短くとれないため、映像形成に時間がかかる、(2)
多周化しようとするハードウエアが増大する、と
いう問題点を解決し、送信繰返し時間間隔を反射
信号継続時間や対象物体断面まで距離には無関係
に選べるようにし、かつハードウエアの増大を伴
わない優れた装置を提供することを目的とする。
The present invention has the following advantages: (1) Since the transmission repetition time interval cannot be shortened, it takes time to form an image; (2)
This solves the problem of increasing hardware when trying to increase the number of circuits, allows the transmission repetition time interval to be selected regardless of the reflected signal duration or the distance to the cross section of the target object, and does not involve an increase in hardware. Our aim is to provide superior equipment.

(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 problem) 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 a beamforming operation. In this case, the present invention relates to an audio-visual apparatus that irradiates the entire cross section of the target object by changing the direction of the transmission beam each time the pulse signal is transmitted, thereby obtaining a front image of the cross section of the target object.

本発明は、このような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 such an audio-visual device,
It is configured with 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。
First, the frequency of the transmission pulse signal is multiplied into N types.

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と周波数の種類Nと反射信
号の反射継続時間とから決定する。
Second, the transmission time interval τ P of the transmission pulse signal is
It is determined from the time required for image formation, the frequency type N, and the reflection duration of the reflected signal.

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。
Thirdly, the frequency of the reference signal of the orthogonal demodulator that demodulates the reflected signal is multi-frequencyized into N types, and
Select according to the frequency of the transmitted pulse signal.

(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,i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幅の受信パルス
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,i(例
えば、fT,i=fR,i)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,i 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 of a predetermined time width by a gate circuit). The orthogonal demodulator selects a frequency f R , i (for example, f T ,i = f R,i ) and demodulate the received pulse signal. The demodulated signal is output as a received beam output by beamforming operation.

次に、第i+1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,i+1
有する。この第i+1番目の送信パルス信号の送
信時間間隔τPは第1番目の送信パルス信号に係る
反射信号による映像形成に要する時間と、周波数
の種類Nと、第1番目の送信パルスに係る反射信
号の反射継続時間とから決定される。以下、同様
に作用して、対象物体の音響映像化が行われる。
Next, the i+1-th transmission pulse signal has one frequency f T,i+1 selected from N types of frequencies. The transmission time interval τ P of the i+1th transmission pulse signal is the time required for image formation by the reflected signal related to the first transmission pulse signal, the frequency type N, and the reflected signal related to the first transmission pulse. It is determined from the reflection duration of . Thereafter, the target object is converted into an audiovisual image by the same operation.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照にして説
明する。
(Example) An example of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図及び第2図は本発明の一実施例を示す機
能ブロツク図である。第1図において、201
202,…,20Nは各々オシレータ、60はマル
チプレクサ、61は送信制御器、62は入力端
子、63は出力端子である。第2図において、3
1,342,…,34Nは各々基準信号発生器、
64はマルチプレクサ、65は受信制御器、66
及び67は受信制御器65の入力端子である。な
お、前記第10図及び第12図と同一の機能ブロ
ツクを表すものは、同一番号を付している。
1 and 2 are functional block diagrams showing one embodiment of the present invention. In Figure 1, 20 1 ,
20 2 , . . . , 20 N are oscillators, 60 is a multiplexer, 61 is a transmission controller, 62 is an input terminal, and 63 is an output terminal. In Figure 2, 3
4 1 , 34 2 ,..., 34 N are reference signal generators, respectively;
64 is a multiplexer, 65 is a reception controller, 66
and 67 are input terminals of the reception controller 65. It should be noted that the same functional blocks as in FIGS. 10 and 12 are given the same numbers.

第1図において、N個のオシレータ201,2
2,…,20Nは互いに異なる周波数fT,1、fT,2
…、fT,Nの信号を発生し、マルチプレクサ60は、
送信制御器61から出力される周波数指令信号
fT,iに応じ、前記fT,1、fT,2、…、fT,Nの中から1つ
の周波数の信号を選択し、変調器21に出力す
る。
In FIG. 1, N oscillators 20 1 , 2
0 2 ,...,20 N are mutually different frequencies f T,1 , f T,2 ,
..., f T,N signals, and the multiplexer 60 is
Frequency command signal output from transmission controller 61
According to f T,i , a signal of one frequency is selected from among the f T,1 , f T,2 , . . . , f T,N and output to the modulator 21 .

送信制御器61は第i−1番目の送信信号の反
射信号を受信後、該反射受信信号を用いる映像形
成に必要な時間TS,i-1の予測値T^S,i-1を求め、該
T^S,i-1と前記異なる周波数の数N及び入力端子6
2から入力されると前記反射信号の継続時間τsの
予測値τ^sとから、第i番目の送信信号の送信時刻
tT,iを求め、時間幅DTのパルス信号[DT]を変換
器21に出力する。また、該送信時刻tT,iはタイ
ミング信号[tT,i]として出力端子62に出力さ
れる。送信制御器61はまた、第i番目の送信信
号の中心周波数fT,1の選択信号fT,iをマルチプレク
クサ60及び出力端子63に出力すると共に、第
i番目送信信号の前記送信フアンビーム8の主軸
方向θy,iの選択信号θy,iを前記遅延付加器23に出
力する。
After receiving the reflected signal of the i-1th transmitted signal, the transmission controller 61 calculates a predicted value T^ S,i-1 of the time T S ,i-1 required for image formation using the reflected received signal. , applicable
T^ S,i-1 and the number N of different frequencies and input terminal 6
2, the transmission time of the i-th transmission signal is determined from the predicted value τ^s of the duration τs of the reflected signal.
t T,i is determined, and a pulse signal [D T ] with a time width D T is output to the converter 21. Further, the transmission time t T,i is outputted to the output terminal 62 as a timing signal [t T,i ]. The transmission controller 61 also outputs the selection signal f T,i of the center frequency f T,1 of the i-th transmission signal to the multiplexer 60 and the output terminal 63, and also outputs the selection signal f T,i of the center frequency f T,1 of the i-th transmission signal, and A selection signal θ y,i in the principal axis direction θ y,i of No. 8 is output to the delay adder 23 .

第3図へ、送信制御器61のより詳細な構成例
を示す機能ブロツク図であり、71は映像形成時
間予測器、72は映像形成時間の累化器、73及
び74はレジスタ、75はレジスタ74の入力端
子、76は時間間隔算出器、77は比較器、78
はダウンカウンタ、79はクロツク発生器、80
はパルス発生器、81はN進カウンタ、82は
KT進カウンタ、83,84,85,86は出力
端子である。
FIG. 3 is a functional block diagram showing a more detailed configuration example of the transmission controller 61, in which 71 is a video formation time predictor, 72 is a video formation time accumulator, 73 and 74 are registers, and 75 is a register. 74 input terminal, 76 a time interval calculator, 77 a comparator, 78
is a down counter, 79 is a clock generator, 80
is a pulse generator, 81 is an N-ary counter, and 82 is a
The KT base counter 83, 84, 85, and 86 are output terminals.

第3図の映像形成時間予測器71は第i−1番
目の送信信号の反射信号に対する映像形成に必要
な前記時間TS,i-1の予測値T^S,i-1を求め、映像形成
時間の累加器72は、異なる周波数の数Nに応じ
て、連続するN個の送信信号の反射信号に対する
映像形成必要時間の累積 τ^=i-1k=i-N T^S,K を算出する。ただし、送信信号はN個の異なる中
心周波数のパルス信号列の繰返しで与えられるも
のと仮定する。すなわち、連続したN個のパルス
信号列には、同一中心周波数のパルス信号がない
ものと仮定する。
The image forming time predictor 71 in FIG . The formation time accumulator 72 calculates the cumulative time required for image formation for the reflected signals of N consecutive transmitted signals according to the number N of different frequencies . calculate. However, it is assumed that the transmission signal is given by repeating a pulse signal train having N different center frequencies. That is, it is assumed that there are no pulse signals having the same center frequency in the N consecutive pulse signal trains.

レジスタ73,74は各々前記τ^、τ^sを記録し、
比較器77は該記録されたτ^とτ^sを比較してその
結果を時間間隔算出器76に出力する。時間間隔
算出器76は比較器77の出力結果に応じて、次
のようなtT,i-1からtT,iまでの時間間隔τP,iを次のよ
うに算出する。
Registers 73 and 74 record the τ^ and τ^s, respectively,
The comparator 77 compares the recorded τ^ and τ^s and outputs the result to the time interval calculator 76. The time interval calculator 76 calculates the time interval τ P,i from t T,i-1 to t T, i as follows, according to the output result of the comparator 77.

τ^≧τ^sのとき、τP,i=T^S,i-1 τ^<τ^sのとき、 τP,i=T^S,i-1+(τ^s−τ^) 上記算出された時間間隔情報τP,iは、ダウンカ
ウンタ78の初期値としてセツトされ、ダウンカ
ウンタ78は第i−1番目の送信時刻tTi-1にカウ
ントを開始し、カウント値が零値になつたら、第
i番目送信時刻を示すタイミング信号[tT,i]を
出力端子83に出力する。
When τ^≧τ^s, τ P,i = T^ S,i-1 When τ^<τ^s, τ P,i = T^ S,i-1 + (τ^s−τ^ ) The time interval information τ P,i calculated above is set as the initial value of the down counter 78, and the down counter 78 starts counting at the i-1th transmission time t Ti-1 , and when the count value reaches zero. When the value is reached, a timing signal [t T,i ] indicating the i-th transmission time is output to the output terminal 83.

パルス発生器80はダウンカウンタ78の時刻
tT,iにおけるタイミング出力で立ち上がる時間幅
DTのパルス信号[DT]を発生し、出力端子84
に出力する。
The pulse generator 80 receives the time of the down counter 78.
The time width of rising timing output at t T,i
It generates a pulse signal [D T ] of D T and outputs it to the output terminal 84.
Output to.

N進カウンタ81及びKT進カウンタ82は、
ダウンカウンタ78のタイミング出力をクロツク
入力とするカウンタであり、N進カウンタ81の
出力は第i番目の送信周波数fT,iの選択信号fT,i
して出力端子85に出力され、KT進カウンタ8
2の出力は第i番目の送信フアンビーム8の主軸
方向θy,iの選択信号θy,iとして出力端子86に出力
される。
The N-ary counter 81 and the KT-ary counter 82 are
This counter uses the timing output of the down counter 78 as a clock input, and the output of the N-ary counter 81 is outputted to the output terminal 85 as the selection signal f T, i of the i-th transmission frequency f T,i, 8
The output of No. 2 is outputted to the output terminal 86 as a selection signal θ y,i in the principal axis direction θ y,i of the i-th transmission fan beam 8 .

出力端子83の送信タイミング信号[tTi]は、
前記第1図の出力端子63に出力され、出力端子
84のパルス信号[DT]は変調器21に出力さ
れる、また、出力端子85の周波数選択信号fT,i
は前記マルチプレクサ60に出力されるととも
に、前記出力端子63に出力される。出力端子8
6の方位選択信号θy,iは前記遅延付加器23に出
力される。
The transmission timing signal [t Ti ] of the output terminal 83 is
The pulse signal [D T ] at the output terminal 84 is output to the output terminal 63 in FIG .
is output to the multiplexer 60 and to the output terminal 63. Output terminal 8
The direction selection signal θ y,i of No. 6 is output to the delay adder 23 .

次に、第1図における出力端子63は、第2図
における入力端子66に接続され、受信制御器6
5に前記第i番目送信タイミングtT,iと第i番目
送信信号の周波数選択信号fT,iを入力する。
Next, the output terminal 63 in FIG. 1 is connected to the input terminal 66 in FIG.
5, the i-th transmission timing t T,i and the frequency selection signal f T,i of the i-th transmission signal are input.

受信制御器65は、該情報tT,i及びfT,i並びに入
力端子67から入力される対象物体断面4までの
距離情報Rとから、受信ゲート回路311,31
,…,31MRのゲートを開く時刻tR,iを求め、時
間幅DRのパルス信号DRを出力する。
The reception controller 65 uses the information t T,i and f T,i and the distance information R to the target object cross section 4 input from the input terminal 67 to determine the reception gate circuits 31 1 , 31
2 ,...,31 Find the time t R,i at which the gate of MR is opened, and output a pulse signal D R with a time width D R.

また、N個の基準信号発生器341,342
…,34MRは互いに異なる周波数fR,1、fR,2,…,
fR,,Nの信号を発生する。通常はfR,i=fT,1、fR,2
fT,2,…,fR,N=fT,Rのように選ばれる。
In addition, N reference signal generators 34 1 , 34 2 ,
…, 34 MR has different frequencies f R,1 , f R,2 , …,
Generate a signal f R,,N . Usually f R,i = f T,1 , f R,2 =
f T,2 ,..., f R,N = f T,R .

マルチプレクサ64は、受信制御器65から出
力される周波数選択信号fR,1に応じて、前記fR,1
fR,2、…、fR,Nの中から対応する1つの周波数の信
号を選択して、直交復調器331,332,33MR
に出力する。
The multiplexer 64 selects the f R,1 ,
A signal with one corresponding frequency is selected from f R,2 ,..., f R,N and the orthogonal demodulators 33 1 , 33 2 , 33 MR
Output to.

第4図は、受信制御器65のより詳細な構成例
を示す機能ブロツク図であり、90は入力端子6
7につながる入力端子、91は受信時間算出器、
92は入力端子、93はカウンタ、94はエンコ
ーダ、951,952,…,95Lは各ダウンカウ
ンタ、96はクロツク発生器、971,972
…,97Lはパルス発生器、98はOR回路、99
は出力端子、100は入力端子、1011,10
2,…,101Lはレジスタ、102はOR回路、
103は出力端子である。
FIG. 4 is a functional block diagram showing a more detailed configuration example of the reception controller 65, and 90 is an input terminal 6.
Input terminal connected to 7, 91 is a reception time calculator,
92 is an input terminal, 93 is a counter, 94 is an encoder, 95 1 , 95 2 , . . . , 95 L is each down counter, 96 is a clock generator, 97 1 , 97 2 ,
..., 97 L is a pulse generator, 98 is an OR circuit, 99
is the output terminal, 100 is the input terminal, 101 1 , 10
1 2 ,...,101 L is a register, 102 is an OR circuit,
103 is an output terminal.

受信時間算出器91は、入力端子90から入力
される、対象物体断面4までの距離Rから、第i
番目送信時間tT,iから受信ゲート回路311,31
,…,31MRを開くまでの時間τRを、τR=R/
C(ただしCは音速)のように算出し、該τR値を
ダウンカウンタ951,952,…,95Lの初期
値入力端子に出力する。
The reception time calculator 91 calculates the i-th
From the th transmission time t T,i , the reception gate circuit 31 1 , 31
2 ,...,31 The time τ R until opening the MR is defined as τ R = R/
C (where C is the speed of sound), and outputs the τ R value to the initial value input terminals of the down counters 95 1 , 95 2 , . . . , 95 L.

カウンタ93は入力端子92から入力される第
i番目送信タイミング信号tT,iによつて更新する
サイクリツクなカウンタであり、エンコーダ94
はカウンタ93の状態をエンコードし、エンコー
ダ94の出力はダウンカウンタ951,952
…,95Lの初期値ロード信号及びカウントスタ
ート信号となるとともに、レジスタ1011,1
012,…,101Lの入力データロード信号とな
る。
The counter 93 is a cyclic counter that is updated by the i-th transmission timing signal t T,i input from the input terminal 92, and the encoder 94
encodes the state of the counter 93, and the output of the encoder 94 is the down counter 95 1 , 95 2 ,
..., 95 L as well as the initial value load signal and count start signal, and the registers 101 1 , 1
01 2 , . . . , 101 L input data load signals.

前記タイミング信号tT,iが入力されるる毎に、
ダウンカウンタ951,952,…,95Lのいず
れか1つが、エンコーダ94の出力に応じて選択
され、受信時間算出器91から入力される初期値
をロードすると同時に、クロツク発生器96のク
ロツクによりカウントを開始する。tT,iの入力時
に選択されるダウンカウンタを95lとすると、95l
はtT,iの入力からτR後に、受信ゲートを開ける時刻
ti,Rを与えるタイミング信号[ti,R]を、パルス発
生器97lに出力し、パルス発生器97lは時間
幅DRのパルス信号DRを発生し、R回路98を通
つて出力端子99に出力される。出力端子99
は、受信ゲート回路311,312,…,31MR
ゲートを開くタイミング信号を与える。
Every time the timing signal t T,i is input,
One of the down counters 95 1 , 95 2 , . Start counting. If the down counter selected when inputting t T,i is 95l, then 95l
is the time when the receiving gate is opened after τ R after the input of t T,i
A timing signal [t i,R ] that provides t i, R is output to the pulse generator 97l, which generates a pulse signal D R with a time width D R , and outputs the pulse signal D R through the R circuit 98 to the output terminal. 99. Output terminal 99
gives a timing signal to open the gates of the receiving gate circuits 31 1 , 31 2 , . . . , 31 MR .

次に、入力端子100から入力される送信信号
周波数の選択信号fT,iは、エンコーダ94の出力
に応じて、レジスタ101Lに、タイミング信号
tT,iの入力時にロードされ記憶される。該記憶さ
れた選択信号fT,iは、パルス信号発生器97lの
パルス継続時間、すなわち受信ゲート路311
312,…,31MRが開いている時間に、OR回路
102を通つて、出力端子103に出力される。
出力端子103から出力される信号は、マルチプ
レクサ60の基準信号周波数の選択信号fR,iとな
る。
Next, the transmission signal frequency selection signal f T,i input from the input terminal 100 is sent to the register 101 L according to the output of the encoder 94 as a timing signal.
It is loaded and stored when t T,i is input. The stored selection signal f T,i corresponds to the pulse duration of the pulse signal generator 97l, i.e. the receiving gate path 31 1 ,
31 2 , ..., 31 are outputted to the output terminal 103 through the OR circuit 102 while the MR is open.
The signal output from the output terminal 103 becomes the selection signal f R,i of the reference signal frequency of the multiplexer 60 .

なお、ダウンカウンタ951,952,…,95
及びレジスタ1011,1012,…,101L
数Lは、受信時間τRの間に入力端子92及び10
0から入力されるタイミング信号tT,i及び周波数
選択信号fT,iの数に依存し、タイミング信号tT,i
時間隔をτPとすると、L≧IIo[τR/τP]となる。
ただし、Io・[x]はxより大きくxに最も近い
整数を表すものとする。
Note that the down counters 95 1 , 95 2 ,..., 95
L and the number L of registers 101 1 , 101 2 , . . .
It depends on the number of timing signals t T,i and frequency selection signals f T,i input from 0, and if the time interval of timing signals t T,i is τ P , then L≧II oRP ].
However, Io · [x] represents an integer larger than x and closest to x.

また、第4に示す構成例では、パルス発生器9
1,972…,91Lから出力されるパルス信号
は同時に2つ以上存在しない。すなわちパルス信
号が重なることはないと仮定している。
Further, in the fourth configuration example, the pulse generator 9
There are no two or more pulse signals output from 7 1 , 97 2 . . . , 91 L at the same time. In other words, it is assumed that the pulse signals do not overlap.

以上、第1図〜第4図に示した実施例は、送受
波器アレイとして、第5図及び第6図に示すよう
なクロスする直線アレイを用いるものと仮定し、
送信ビーム及び受信ビームも第8図に示すような
フアンビームであると仮定したが、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う全ての音
響映像装置に応用することができる。
The embodiments shown in FIGS. 1 to 4 above are based on the assumption that a crossing linear array as shown in FIGS. 5 and 6 is used as the transducer array.
Although it is assumed that the transmit beam and the receive beam are also fan beams as shown in FIG. 8, the present invention irradiates the entire cross section of the target object by changing the direction of the transmit beam each time a transmit signal is transmitted. Thus, 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 in a cross section of a target object.

(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、 送信間隔を、映像形成に要する時間と、前記
周波数の種類Nと、反射継続時間との関係から
合理的に決め、 受信直交復調器用基準信号を、N種類に多周
波化し、送信信号の周波数に対応して選択する
ようにしたので、 対象物体までの距離や反射継続時間で制約され
ることなく、短い間隔で送信信号を送信すること
ができるとともに、周波数に関係なく同一の直交
復調器を用いて、すべての反射波の直交復調がで
き、この結果、ハードウエアを大幅に増大させる
ことなく、音響正面像を高速に得ることが可能と
なる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, the frequency of the transmission signal is multi-frequencyized into N types, and the transmission interval is set according to the time required for image formation and the frequency type N. The reference signal for the reception quadrature demodulator is multi-frequency in N types, determined rationally from the relationship with the reflection duration, and selected according to the frequency of the transmission signal, so the distance to the target object and the reflection duration can be adjusted. Transmission signals can be transmitted at short intervals without being limited by time, and all reflected waves can be orthogonally demodulated using the same orthogonal demodulator regardless of frequency, resulting in less hardware. It becomes possible to obtain an acoustic frontal image at high speed without significantly increasing the size.

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

第1図は本発明に係る音響映像装置の送信回路
部の実施例を示す機能ブロツク図、第2図は本発
明に係る音響映像装置の受信回路部の実施例を示
す機能ブロツク図、第3図は第1図の機能ブロツ
ク図の送信制御器の詳細な実施例を示す機能ブロ
ツク図、第4図は第2図の機能ブロツク図の受信
制御器の詳細な実施例を示す機能ブロツク図、第
5図はクロスフアンビーム走査法の送受波器のア
レイの外観図、第6図は第5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7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8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9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10図は
従来のクロスフアンビーム走査法の送信回路の機
能ブロツク図、第11図は第10図の機能ブロツ
ク図中の遅延付加器の詳細な機能ブロツク図、第
12図は従来のクロスフアンビーム走査法の受信
回路の機能ブロツク図、第13図は第12図の機
能ブロツク図中の直交復調器の詳細な機能ブロツ
ク図、第14図は第12図の機能ブロツク図中の
受信ビームフオーマの詳細な機能ブロツク図、及
び第15図は従来の方法の問題点を示すタイミン
グ図である。 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、21……変調器、20
,202,…,20N……オシレータ、22……
送信制御器、23……遅延付加器、241,24
,…,24MT……送信増幅器、251,252
…,25MT……送信マツチング回路、231,2
2,…,23MT……遅延付加回路、301,30
,…,30MR……前置増幅器、311,312
…,31MR……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、341,342,…,3
N…基準信号発生器、35……受信ビームフオ
ーマ、381,382……掛算器、401,402
…低域通過フイルタ、431,432,…,43MR
……遅延補償回路、45……加算器、46……絶
対値算出器、60……マルチプレクサ、61……
送信制御器、64……マルチプレクサ、65……
受信制御器、71……映像形成時間予測器、72
……映像形成時間の累加器、73,74……レジ
スタ、76……時間間隔算出器、77……比較
器、78……ダウンカウンタ、81……N進カウ
ンタ、82……KT進カウンタ、80……パルス
発生器、91……受信時間算出器、93……カウ
ンタ、94……エンコーダ、951,952,…,
95L……ダウンカウンタ、96……クロツク発
生器、971,972,…,97L……パルス発生
器、98……OR回路、1011,1012,…,
101L……レジスタ、102……OR回路。
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a transmitting circuit section of an audio-visual apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a functional block diagram showing an embodiment of a receiving circuit section of an audio-visual apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a functional block diagram showing a detailed embodiment of the transmission controller in the functional block diagram of FIG. 1; FIG. 4 is a functional block diagram showing a detailed embodiment of the receiving controller in the functional block diagram of FIG. 2; Figure 5 is an external view of the transducer array for the cross-fan beam scanning method, Figure 6 is an arrangement diagram showing the configuration of the transmitter array and receiver array in Figure 5, and Figure 7 is the cross-fan beam scanning method. Figure 8 is a geometric diagram showing the principle of the scanning method. Figure 8 is a diagram showing the transmitting beam pattern and receiving beam pattern in the cross-fan beam scanning method. Figure 9 is a geometric diagram showing the method of image formation in the cross-fan beam scanning method. 10 is a functional block diagram of a transmitting circuit of the conventional cross-fan beam scanning method, FIG. 11 is a detailed functional block diagram of a delay adder in the functional block diagram of FIG. 10, and FIG. 12 is a conventional 13 is a detailed functional block diagram of the orthogonal demodulator in the functional block diagram of FIG. 12, and FIG. 14 is a functional block diagram of the receiving circuit of the crossfan beam scanning method in FIG. FIG. 15 is a detailed functional block diagram of the receive beamformer and a timing diagram showing problems with the conventional method. 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 the target object cross section, 7...Transmission horizontal beam pattern, 8
... Transmission vertical beam pattern, 9 ... Main axis direction of transmission vertical beam, 10 ... Reception horizontal beam pattern, 11 ... Principal axis direction of reception horizontal beam, 12 ... Reception vertical beam pattern, 20 ... ...Oscillator, 21 ...Modulator, 20
1 , 20 2 ,..., 20 N ...Oscillator, 22...
Transmission controller, 23... Delay adder, 24 1 , 24
2 ,...,24 MT ...transmission amplifier, 25 1 , 25 2 ,
..., 25 MT ... Transmission matching circuit, 23 1 , 2
3 2 ,..., 23 MT ...delay addition circuit, 30 1 , 30
2 ,...,30 MR ...preamplifier, 31 1 , 31 2 ,
..., 31 MR ... gate circuit, 32 ... reception controller, 33 1 , 33 2 , ..., 33 MR ... orthogonal demodulator,
34... Reference signal generator, 34 1 , 34 2 ,..., 3
4 N ... Reference signal generator, 35... Reception beam former, 38 1 , 38 2 ... Multiplier, 40 1 , 40 2 ...
...Low pass filter, 43 1 , 43 2 ,..., 43 MR
... Delay compensation circuit, 45 ... Adder, 46 ... Absolute value calculator, 60 ... Multiplexer, 61 ...
Transmission controller, 64... Multiplexer, 65...
Reception controller, 71... Image formation time predictor, 72
...Video formation time accumulator, 73, 74...Register, 76...Time interval calculator, 77...Comparator, 78...Down counter, 81...N-ary counter, 82...KT-ary counter, 80... Pulse generator, 91... Reception time calculator, 93... Counter, 94... Encoder, 95 1 , 95 2 ,...,
95 L ... Down counter, 96... Clock generator, 97 1 , 97 2 ,..., 97 L ... Pulse generator, 98... OR circuit, 101 1 , 101 2 ,...,
101 L ...Register, 102...OR circuit.

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、該N種類の周波数に対応してN個の送信パル
スを時系列送信し、第i−1番目の送信パルスと
第i番目の送信パルスまでの送信時間間隔τp、
iを、第i−1番目の送信パルスの反射信号を用
いて映像形成に要する時間の予測値Ts^、i−1
から算出したN個の反射信号に対する映像形成に
要する時間の予測値の累積τ^ =Ni=1 Ts^、i−1と、各反射信号の反射継続時間 の予測値τs^から τ^≧τs^のとき、 τ^p、i=Ts^、i−1 τ^<τs^のとき、 τp、i=Ts^、i−1+τs^−τ^) と決め、 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ことを特徴と
する音響映像化方法。
[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 device 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 N transmission pulses are transmitted in time series corresponding to the N types of frequencies. , the transmission time interval τp between the i-1st transmission pulse and the i-th transmission pulse,
i is the predicted value Ts^ of the time required for image formation using the reflected signal of the i-1th transmission pulse, i-1
From the cumulative predicted value of the time required to form an image for N reflected signals calculated from τ^ = Ni=1 Ts^, i-1 and the predicted value of the reflection duration of each reflected signal τs^, τ^ When ≧τs^, τ^p, i = Ts^, i-1 When τ^<τs^, τp, i = Ts^, i-1 + τs^-τ^), and orthogonal to demodulate the reflected signal. An audio-visualization method characterized in that the frequency of a reference signal of a demodulator is multi-frequencyized into N types, and the frequency is selected in accordance with the frequency of a transmission pulse signal.
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