JPH04227240A

JPH04227240A - 音響信号受信装置

Info

Publication number: JPH04227240A
Application number: JP3104844A
Authority: JP
Inventors: Iii John D Larson; ジョン・デー・ラーソン・サード
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1991-04-10
Publication date: 1992-08-17
Also published as: EP0451517B1; DE69119136T2; EP0451517A1; DE69119136D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数の受信器で受ける音
響信号の処理と各受信器間でこの信号を受ける際の時間
のずれの補償に関する。

【０００２】

【従来の技術】音響的画像化には一般に１〜１０ＭＨｚ
の範囲の周波数を有する超音波信号を用いて、隣接する
物体から反射される波、あるいはかかる物体を透過した
あるいはかかる物体から回折した波を受け取ることによ
って、かかる物体の画像を提供する。このような結像法
の１つに２次元超音波心臓検査法があり、これには、送
出された波の通路内にある各物体から反射され物体と間
隔を置いて隣接して配置された受信器アレーによって受
信されるエコー波からの物体の再構成が用いられる。

【０００３】音響インピーダンスＺ１　＝ρ１　ｖ１　
（ρ１　およびｖ１　はそれぞれ第１媒体中の質量密度
および伝搬速度である）を有する第１の媒体中の波が第
２の媒体に垂直入射するとき、その入射波はこの面から
ｒ＝（Ｚ２　−Ｚ１　）／（Ｚ２　＋Ｚ１　）で与えら
れる振幅反射係数で部分的に反射される。この反射は入
射角によって変わる。人体の柔軟な組織内では、この反
射係数は−１０ｄＢ（脂肪−筋肉間）から約−２３ｄＢ
（腎臓−ひ臓間）までのばらつきがある。これは１％以
下の低レベル反射に対応し、したがって音響エネルギー
の大半は界面を透過し、その透過する物体のさらに先に
ある構造物の画像化に利用可能である。骨と筋肉の界面
では約４０％（−４ｄＢ）の反射係数を有する比較的大
きな反射が起こり得る。この場合、エネルギーの約半分
だけが透過し、より深部にある構造物の画像化に利用可
能である。

【０００４】人体の器官、組織等の比較的柔軟な構造物
の音響結像におけるもう１つの問題点は、特定の人体組
織中の波の伝搬には周波数に強く依存する減衰係数を有
する減衰が伴うことである。すなわち、波がかかる媒体
中を伝搬するとき、その強さＩは、伝搬距離Ｚが増大す
るにつれて、Ｉ＝Ｉ０　　　ｅｘｐ［−２αｚ］　　（１）の関係に
したがって初期値Ｉ０　から減少していく。ここで、減
衰係数αは波の周波数ｆでほぼ線形に増大する。すなわち、α（ｆ）＝α０　＋α１　ｆ、ここで、α１
　＝０．１〜１ｄＢ／ｃｍ−ＭＨｚである。したがって
、たとえば、柔軟な組織中を２０ｃｍ進んだ後の３ＭＨ
ｚの音響波の強さはその初期の強さのレベルより６０ｄ
Ｂ（１０−６の係数）低い。また、この強さがｆ＝１０
ＭＨｚに増大した場合、この音響ビームはその初期の強
さのレベルを２００ｄＢ下回る。このため、１〜５ＭＨ
ｚ程度のさらに低い周波数の音響波が人体の深部にある
構造物の画像化に用いられ、ｆ＝１０ＭＨｚのより高い
周波数の音響波が人体の表面に近い構造物の画像化に用
いられる。

【０００５】１〜１０ＭＨｚの公称周波数を有する波の
人体中の伝搬速度は様々な人体の器官に対して、１．４
１×１０５　から１．５９×１０５　ｃｍ／秒の範囲に
あり、この範囲内では、周波数には強く依存しない。１
．５４×１０５　ｃｍ／秒の、人体中の波の伝搬速度ｖ
ｂ　の平均値がモデリングの目的に用いられることが多
い。４．０８×１０５　ｃｍ／秒の伝般速度と人体中の柔軟
な器官や組織のものの約５倍の特性インピーダンスを有
する骨が、この平均値の使用に対する例外である。

【０００６】２つあるいはそれ以上の器官あるいは組織
の界面が人体内で音響的に画像化されるとき、これらの
物体の、波の発生源あるいは送出装置からの距離が異な
る場合、反射された波は異なる時間に、また信号受信機
のアレーの向きを規定する中央線に対して異なる方向で
受信器に到達する。これは少なくとも２つの結果をもた
らす。まず、任意の１つの物体から入ってくる波は平面
状ではなく、受信器のアレーに対して非ゼロの入射角を
なす方向から到達する可能性がある。次に、２つの離れ
た物体から発生する２つの入射波は一般に異なる時間に
、異なる入射角、異なる形状で到達する。当該分野の他
の研究者は動的集束を用いて、受信器アレー中の各受信
器に、ある入射波の到達する方向に相当する可変の時間
遅延を与えることが多い。２つのこのような波が時間的
に十分分離されている場合、１つの受信器アレーに関す
る１組の時間遅延は、第１の入射波の到着と第２の入射
波の到着との間の時間に第２の時間遅延の組に替えるこ
とができる。このことは、ＢｒｏｏｋｎｅｒがＳｃｉｅ
ｎｔｉｆｉｃ　　Ａｍｅｒｉｃａｎ（１９８５年１月）
９４−１０２ページの“Ｐｈａｓｅｄ　　Ａｒｒａｙ　
　Ｒａｄａｒ”で論じている。

【０００７】この方法の１例が音響的画像化装置に関し
Ｐｅｒｉｎｇに発行された米国特許第４，１１６，２２
９号に開示されている。ある与えられた受信器あるいは
トランシーバあるいは変換器に関わる時間遅延はマスタ
ー遅延線のタップによって設定される第１の大きな時間
遅延要因と、１組の制御可能なスイッチによって制御さ
れる第２のより小さな漸増する時間遅延とに分解される
。総時間遅延には第１および第２の時間遅延要因が含ま
れ、漸増的な時間遅延はスイッチを用いて所定の時間に
変えることができる。同様な考え方がＭａｓｌａｋに発
行された米国特許第４，１４０，０２２号に開示されて
おり、ここでは波の位相を調整することによって集束を
行う。局部発振器の位相を変化させるミクサーが信号中
の集束位相変化を行う。

【０００８】米国特許第３，８６９，６９３号でＪｏｎ
ｅｓが変換器の線形のアレーに対して非ゼロの入射角（
垂直と仮定する）で到達する平面波用のビームスキャナ
を開示している。変換器は波先の到着を異なる時間に個
々に感知する。各変換器には次のものを含む複数構成遅
延線が設けられる。（１）最上部の変換器から最下部の
変換器に線形のアレーに沿って１つ移動するとき、累進
的に増大する固定時間遅延Δｔ１　を導入する第１の成
分、（２）それぞれが上から下へ１つ移動するとき、減
少する同じ時間遅延Δｔ’２　を導入する、Δｔ’２　
　　Δｔ１　を備えた７つの時間遅延成分からなる第１
のグループ、（３）それぞれΔｔ”２　／２、Δｔ”２
　／４、およびΔｔ”２　／８の時間遅延を導入する３
つの時間遅延成分からなる第２のグループ。第１および
第２の時間遅延成分のグループは、変換器に到達する信
号に対して、和Δｔｃ　＝ＭΔｔ’２　＋（ｍ１　／２
＋ｍ２　／４＋ｍ３　／８）Δｔ”２　（Ｍ＝０，１，
２，・・・，７；ｍ１　，ｍ２　，ｍ３は独立にそれぞ
れ０あるいは１）によって与えられる量の結合時間遅延
を提供するのに用いられる。ある変換器に導入される正
味時間遅延を得るには、結合時間遅延Δｔｃ　に固定時
間遅延Δｔ１　を結合しなければならない。ある変換器
に導入される正味時間遅延は連続的ではなく、結合時間
遅延Δｔｃ　の４つの整係数Ｍ，ｍ１　，ｍ２　，ｍ３
　の選択に対応する６４の別個の値を有する。

【０００９】第１の変換器から送出され、第２の変換器
で受け取られる信号の時間遅延は、この２つの変換器の
間に伸長する圧電要素の挿入によって導入することがで
きる。Ｓｃｈａｆｆｔに発行された米国特許第３，５３
７，０３９号では、電界を横方向に加えて第１の変換器
から第２の変換器へ信号を搬送する圧電材料のねじり振
動の時間遅延を制御している。

【００１０】Ａｌｔｅｒに発行された米国特許第４，３
４２，９７１号では、横方向電界を加えることによって
、第１および第２の変換器の間に挿入された圧電要素の
長さを変え、２つの変換器の間で送出される信号に対す
る制御可能な時間遅延を提供している。この方法はＪｏ
ｓｈｉに発行された米国特許第４，４０１，９５６号で
も開示されている。これらの特許のすべてにおいて、圧
電要素に加えられた電界によって導入される可変時間遅
延は、最大でも電界の加えられていない圧電要素による
時間遅延の数パーセントである。

【００１１】従来技術で時間遅延を提供する手段が明確
に開示される場合、これらの装置はかなり大型で電子的
に複雑であり、したがって可変時間遅延を提供すること
のできる受信器の数はあまり多くない。このような可変
時間遅延を提供する手段は開示されないことが多い。

【００１２】０°から９０°までの入射角について、入
射波の適切なサンプリングを提供するためには、アレー
中の受信器には、（アンダー）サンプリングのナイキス
ト理論によれば、入射波の中心周波数に対応する波長の
半分以下の間隔をおかなければならない。中心周波数と
してｆ＝５ＭＨｚが選択され、伝搬速度をｖ＝１．５４
×１０５　と仮定すると、受信器の間隔はλ／２＝ｖ／
２ｆ＝１５４μｍ以下でなければならない。適度な数Ｎ
＝１００のこのような受信器を有する１次元のアレーに
は、これらの受信器がすべてほぼリニアに配列され、約
１．５ｃｍの距離で均一に間隔をおいて配置されること
が必要である。Ｎ＝１０４　のこのような受信器を有す
る２次元アレーについては、この多数の受信器を面積約
２．２５ｃｍ２　の矩形、あるいは同様の形状の中に位
置させなければならない。これは先の論文で論じた可変
時間遅延を有する受信器には実施不可能と思われる。

【００１３】各受信器で生成された信号中に制御可能な
可変の時間遅延を導入することを可能とし、多数のこの
ような受信器を受信器アレーを表す非常に短い長さある
いは狭い領域内に配置することを可能にする音響画像化
装置が必要とされる。このような受信器はまた、この装
置によって画像化される２つの異なる物体に対応する２
つの入射音響波を適切に識別しうるようにするために、
好適にはある任意の１つの受信器における時間遅延をマ
イクロ秒以下のオーダーの時間内に変えることを可能に
しなければならない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、音響
信号受信器のアレーが入射音響波を受け取る時間の差異
を補償する装置及び方法を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】これらの要望は、複数の
非常に小さな信号受信器からなり、その受信器で受け取
った信号に個別に決定された時間遅延を導入し、その時
間遅延を所定時間に１マイクロ秒以下の時間間隔で変え
る、各受信器に接続された時間遅延手段を有する装置に
よって満足される。この時間遅延は大きな、あるいは大
まかな時間遅延要素と細かい時間遅延要素を含み、１つ
の大まかな時間遅延は複数の受信器に作用し、所定の時
間で変えることができる。各細かな時間遅延は１つ、あ
るいは２、３の受信器に固有のものであり、大まかな時
間遅延要素が変更される時間と無関係に所定の時間に変
更することもできる。受信器からの時間遅延された信号
は、かかる信号の和を形成するための信号加算手段に受
け取られ、信号検出器がこの和を受け取り、たとえば陰
極線ターミナルのスクリーン上のグラフといったなんら
かの形の電気信号として提供する。ある与えられた受信
器での細かな時間遅延は、そこで受け取った信号を、変
換器の２つの縦方向の端部に配置した１対の電気／機械
エネルギー変換器を有する１つの長さの圧電結晶を介し
て伝搬することによって発生することができる。

【００１６】２つの平行な電極がこの結晶の１対の側面
に配置され、横方向の電界を提供しており、その瞬時横
方向電界の強度によって、１つの変換器から他の変換器
に向かう、圧電効果によって生成された機械的な波の伝
搬速度が決定される。この２つの電極によつて発生する
電界の強度は１マイクロ秒のオーダーの時間で変えるこ
とができ、したがってこの受信器で受け取った信号に導
入される細かな時間遅延を素早くかつ制御可能に変更す
ることができる。各圧電結晶は２つの電極の間で２００
マイクロメータ以下のオーダーの横方向の幅、あるいは
距離を付し、したがって、結晶中の新しい電界強度の確
立を１マイクロ秒のオーダーの時間間隔で容易に得るこ
とができる。隣接する受信器の間隔は、配列が１次元ア
レーであるか２次元アレーであるかを問わず、λ／２以
下である。ここで、λは入射音響波の中心周波数に関す
る波長である。

【００１７】

【実施例】図１では、平面波１０が受信器１３−ｉ（ｉ
＝１，２，３，…，Ｎ）の１次元アレーを含む平面に対
して入射角θで受信器装置１１に到達する。受信器１３
−ｉの１次元アレーはリニアに配列する、あるいは平面
上の曲線に沿って配列することができる。各受信器１３
−ｉはまず、時刻ｔ１　に入射音響波が存在することを
示す信号を受け取る。個々で到着時間は、ｔ１　＜ｔ２
　＜ｔ３　＜ｔＮ　である。受信器１３−ｉで受け取っ
た信号は第１の搬送線１５−ｉ上を、到達する信号にΔ
Ｔｄ　＝ｔＮ　−ｔ１　の時間遅延を導入することので
きる時間遅延モジュール１７−ｉに送られる。最大時間
遅延ΔＴｄ　は各時間遅延モジュール１７−ｉに対して
同じである。

【００１８】各時間遅延モジュール１７−ｉは０＜Δｔ
＜ΔＴｄ　を満たす独立した時間遅延Δｔを導入するこ
とができる。時間遅延モジュール１７−ｉで導入された
時間遅延は各時間遅延モジュールによって発せられた受
信信号がほぼ同時に発するようにして、初期の時間差ｔ
ｊ　−ｔｉ　（ｉ＜ｊ）が時間遅延モジュール１７−ｉ
および１７−ｊによって導入されるそれぞれの時間遅延
によって正確に補償されるようにすることができる。適
当な時間遅延を導入されて時間遅延モジュール１７−ｉ
によって受け取られた信号は、その後第２の搬送線１９
−ｉ上に発せられる。搬送線１９−１、１９−２、１９
−３、…、１９−Ｎ上を搬送される信号の集合は、これ
らの信号を加算し、この和を表す電気信号を生成する信
号加算／検出装置２１によって受け取られる。この和信
号は次に後続の処理のため、あるいは図形的あるいは数
値的に表現するために第３の搬送線２３上に発せられる
。

【００１９】図１の各時間遅延モジュール１７−ｉ（ｉ
＝１，２，３，…，Ｎ）は本発明によれば、大まかな、
あるいは大きな増分の時間遅延ΔｔＬ　および細かな、
あるいは小さな増分の時間遅延ΔｔＳ　を導入する。こ
こでΔｔＬ　はほぼ５０ｎｓｅｃの倍数であり、ΔｔＳ
　は連続体（値の連続的な範囲を仮定する）上に定義さ
れる、あるいはほぼ１ｎｓｅｃといった小さな時間単位
の倍数である。

【００２０】図２は、３つの時間遅延モジュール１７−
１、１７−２および１７−３の一実施例を示す。時間遅
延モジュール１７−１は好適には縦の長さＬと横の幅Ｗ
の矩形である圧電結晶３１−１を含み、２つの信号電極
３３−１および３５−１が結晶３１−１の２つの縦方向
の端部に配置されている。２つの制御電極３７−１およ
び３９−１が結晶の２つの横の面に配置され、これらの
電極が隔離され、ほぼ平行であり、互いに対向するよう
になっている。２つの制御電極３７−１および３９−１
は可変電圧源４１−１によって結合されており、２つの
電極の電圧差（３００ボルトまで）が１マイクロ秒のオ
ーダーの時間間隔で高速に変更され、一定の時間間隔の
間、一定電圧差レベルに保持されて所定の時間遅延を発
生するようになっている。第１の信号電極３３−１は接
地されており、第２の信号電極３５−１は一端が内部搬
送線４０−１に接続され、線４０−１の他端で第１のス
イッチ５１−１に接続されている。圧電結晶３１−１、
信号電極３３−１および３５−１、２つの制御電極３７
−１および３９−１、可変電圧源４１−１、および出力
線４０−１によって時間遅延モジュール１７−１の、細
かな、あるいは小さな漸増時間遅延を提供する部分を構
成する。他の時間遅延モジュール１７−２、１７−３、
…、１７−Ｎも同様に構成されている。非ゼロの電界が
結晶３１−１に横方向に加わえられている場合、その結
晶内の音響波の縦方向の伝搬速度は電界の極性を含む横
方向電界の強度にほぼ比例する量だけ変えられる。表１
には、現在入手可能な異なる圧電結晶の関連する圧電パ
ラメータのいくつかを挙げる。適切な材料としては、電
圧依存性の音速を有する圧電気を示す、当業者には周知
のジルコンチタン酸鉛、チタン酸鉛、およびその他の強
誘電性セラミック材料がある。

【００２１】

【表１】

【００２２】横方向の極性を有する圧電結晶中の縦方向
の波の伝搬速度は次の式で与えられる。ｖ＝（ρＳ１１Ｅ　）−１／２　　　　　　　　　　（
２）波が結晶中を距離Ｌだけ縦方向に伝搬するときの周
波数ｆでの位相ずれはφ（度）＝−３６０°（ｆＬ／ｖ
）によって与えられる。波および結晶の変数ｆ、Ｌおよ
びｖの変化による位相ずれのわずかな変化は次のように
なる。 Δφ／φ＝Δｆ／ｆ＋ΔＬ／Ｌ−Δｖ／ｖ　　　　（３
）約ｖ＝３ｋｍ／ｓｅｃのＰＺＴ−５Ａセラミック中の
公称伝搬速度、０．１７６ｃｍ（固定と仮定する）のバ
ーの長さ、およびｆ＝５ＭＨｚの信号周波数に対して、
ｐ＝１０００ｐｓｉの媒体中の波の伝搬は、φ＝１０５
６ｏ　の全位相を経験する。圧力変化Δｐ＝２０００ｐ
ｓｉは−０．１７のわずかなバルクコンプライアンスず
れを発生する。このずれは、　　Δφ／φ＝−Δｖ／ｖ＝Ｓ１１Ｅ　／２Ｓ１１Ｅ　
＝０．０８５　　　　（４）のわずかな位相ずれの変化
に対応する。

【００２３】必要な変化Ｓ１１Ｅ　を発生するために必
要な応力ＴはＴ＝１．３８×１０８　ニュートン／Ｍ２
　である。Ｓ１１Ｅ　の必要な変化を発生するために必
要な電界の強度は次の通りである。　　Ｅ１　＝Ｓ１１Ｅ　Ｔ／ｄ３１　　　　　　＝−（１８．８×１０−１２　）（１．３
８×１０７　）／　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　（１．７１×１０−１０　）　
　　　　　＝１．５１×１０４　ボルト／ｃｍ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　（５）幅Ｗ＝．０１
２７ｃｍの結晶の対応する電圧差は次のようになる。　　Ｖ＝Ｅ１　Ｗ＝１９３ボルト　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（６）これ
は位相ずれの９０°の変化と次の電圧感度係数に対応す
る。　　Δφ／Δｖ＝０．４７°／ボルト　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　（７）１つの圧電結
晶中を進む波に導入される位相ずれの変化、あるいは時
間遅延は、このように２つの電極間の印加電圧差を用い
て制御することができる。１９３ボルトの電圧差のとき
のＶ＝３×１０５　ｃｍ／ｓｅｃの概算伝搬速度、長さ
Ｌ＝０．１７６ｃｍに対する最大時間遅延は次の通りで
ある。（Δｔ）ｍａｘ　＝（Ｌ／ｖ）（−Δｖ／ｖ）／（１＋
Δｖ／ｖ）＝５２ｎｓｅｃ（８）実際の時間遅延Δｔは電極間の電圧差を変えることによ
って、連続的に０から５０ｎｓｅｃまでほぼリニアに変
えることができる。

【００２４】モジュール１７の全時間遅延は細かなスケ
ール、あるいは小さな要素ΔｔＳ　（０≦ΔｔＳ　＜５
０ｎｓｅｃ）と大まかなスケール、あるいは大きな要素
ΔｔＬ　からなり、ΔｔＬ　は２５ｎｓｅｃあるいは５
０ｎｓｅｅといった、ある便利な大きさの時間遅延Δｔ
ｃ　の整倍数ＭΔｔｃ　（Ｍ＝０、１、２、…）である
。ΔｔＳの上限は、結晶材料（したがって伝搬速度ｖ）
と結晶の長さＬの適当な選定によって、無理のない任意
の時間間隔とすることができる。細かなスケールの時間
遅延の分解能は１ｎｓｅｃとすることができ、また必要
であればさらに小さくすることができる。

【００２５】人体中の波の伝搬速度をＶｂ　＝１．５４
×１０５ｃｍ／ｓｅｃとすると、ｆ＝５ＭＨｚの周波数
によって上述のようにλ＝３０８μｍの波長が発生する
。受信器のアレー中の要素間隔がａ＝λ／２＝１５４μｍ
である場合、受信器のアレーを含む平面とほぼ平行に移
動する波先には、１つの受信器から隣接する受信器に移
動するのに約、　　（Δｔｓｐ）ｍａｘ　＝ａ／ｖ＝１／２ｆ＝１００
ｎｓｅｃ　　　　　　　　　　　　（９）の時間間隔を
要し、この向きは図３に示すように９０°の波の入射角
に対応する。より一般的には、θ（０≦θ≦９０°）の
入射角に対して、時間間隔の長さΔｔｓｐは次のように
なる。　　Δｔｓｐ＝（１／２ｆ）ｓｉｎθ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
１０）したがって、θ＝３０°を選択するとΔｔｓｐ＝
５０ｎｓｅｅの時間間隔が発生する。

【００２６】横方向の極性ではなく縦方向の極性を圧電
結晶に用いる場合、波の伝搬速度は次のようになる。　　ｖ＝（ρＳ３３Ｅ　）−１／２　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（１１）式（４）で与えられる圧力変化Δ
ｐ＝２０００ｐｓｉに対する端数の位相ずれは変わらず
、Ｓ３３Ｅ　の変化を生成するのに要する電界強度Ｅ１
　は次のようになる。Ｅ１　＝Ｓ３３Ｅ　Ｔ／ｄ３１＝
１．３２×１０４　ボルト／ｃｍ　　　　　　（１２）
横方向の極性状態に対して、結晶の対応する電圧差Ｖお
よび電圧感度は次のようになる。　　Ｖ＝Ｅ１　Ｗ＝１６７ボルト　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（１３）　　Δφ／ΔＶ＝０．５４Ｏ　／ボルト　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（１４）式（９）で与えられる最大時間遅延（Δ
ｔ）ｍａｘ　は５２ｎｓｅｃのまま変わらない。

【００２７】Ｎの隣接する、あるいは連続する受信器の
小グループは、次のように表しうる時間遅延ｔ１　、ｔ
２　、…、ｔＮ　を有する。 Δｔｉ　＝（ΔｔＳ　）ｉ　＋（ΔｔＬ　）ｉ　ここで
、（ΔｔＬ　）１　＝（ΔｔＬ　）２　＝…＝（ΔｔＬ　
）Ｎ　言い換えれば、隣接する、あるいは連続する受信
器のグループは、大まかなスケールの時間遅延要素Δｔ
Ｌ　がすべて同じであり、受信器の時間遅延が時間遅延
に対する小さなスケールの要素ΔｔＳ　においてのみ異
なるようなものを選択することができる。図２でＮ＝３
のとき、これは次のような結合によって実施される。す
なわち、モジュール１７−１のスイッチ５１−１とモジ
ュール１７−２および１７−３の対応するスイッチ、モ
ジュール１７−１のスイッチ５３−１とモジュール１７
−２および１７−３の対応するスイッチ、モジュール１
７−１のスイッチ５５−１とモジュール１７−２および
１７−３の対応するスイッチ、モジュール１７−１のス
イッチ５７−１とモジュール１７−２および１７−３の
対応するスイッチ、モジュール１７−１のスイッチ５９
−１とモジュール１７−２および１７−３の対応するス
イッチである。大まかな時間遅延装置４３−１、４５−
１、４７−１および４９−１はそれぞれ基本的な大まか
な時間遅延ΔｔＣ　を導入するよう配設することができ
、ΔｔＣ　は５０ｎｓｅｃ、１００ｎｓｅｃ、１５０ｎ
ｓｅｃあるいはその他の適宜の数とすることができる。大まかな時間遅延のトータルは、この基本的な大まかな
時間遅延ΔｔＣ　の整倍数ＮΔｔＣ　である。信号線１
９−１、１９−２および１９−３上を伝搬する信号の細
かな時間遅延ΔｔＳ　は、対応する圧電結晶３１−１、
３１−２および３１−３、および関連の電極対によって
導入される。

【００２８】また、図４に示すように、大まかな時間遅
延のサブモジュール６１−１、６３−１、６５−１およ
び６７−１は、ΔｔＣ　、２ΔｔＣ、４ΔｔＣ　および
８ΔｔＣ　のそれぞれの大まかな時間遅延を導入するこ
とができ、したがってこのシステムの大まかな時間遅延
のトータルは図４でＮ＝４のとき次のようになる。　　ΔｔＬ　＝（ｎ／２Ｎ　）Δｔｃ　（ｎ＝０，１，
２，…，２Ｎ　−１）

【００２９】印加される制御電圧
は２値の形態のデジタルステップに構成することができ
る、あるいは連続的なアナログ制御として印加すること
ができる。図２および図４に示す大まかな時間遅延モジ
ュールはそれぞれ、各端部に変換器を有する圧電要素と
することができる、あるいは信号伝搬に固定の時間遅延
を導入する他の装置とすることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、音響信号受信器のアレーが入射音響波を受け
取る時間の差異を１マイクロ秒以上の精度で補償するこ
とができる。また、本発明による受信器アレーは非常に
狭い領域内に配置することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一次元に配置された本発明の全体的配置を示す
平面図である。

【図２】本発明の一実施例による図１の時間遅延手段の
平面図である。

【図３】θ＝９０°に近い入射角で受信器の平面アレー
を横切る波掃引を示す概略図である。

【図４】本発明の別の実施例による図１の時間遅延手段
の平面図である。

【符号の説明】

１３−１、１３−２、…１３−Ｎ：受信器１７−１、１
７−２、…１７−Ｎ：時間遅延モジュール２１：信号加
算／検出装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射信号を受信する受信器のアレーと、前
記受信器の各々に接続され、前記各受信器で受信された
入射信号に、受信後の所定時刻に、前記受信器の相対位
置によって決定されるそれぞれ所定の時間遅延を施す時
間遅延手段と、前記時間遅延手段に接続され、該遅延手
段からの出力信号の和を形成する信号総和手段と、前記
信号総和手段に接続され、該総和手段からの出力を電気
信号として提供する信号検出器と、を備えて成る音響信
号受信装置。