JPH10332648A - ボリューム構造によって反射、送信又は屈折した波を表わす信号をこの構造を調査及び分析するために処理する方法及び装置 - Google Patents
ボリューム構造によって反射、送信又は屈折した波を表わす信号をこの構造を調査及び分析するために処理する方法及び装置Info
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- JPH10332648A JPH10332648A JP10109848A JP10984898A JPH10332648A JP H10332648 A JPH10332648 A JP H10332648A JP 10109848 A JP10109848 A JP 10109848A JP 10984898 A JP10984898 A JP 10984898A JP H10332648 A JPH10332648 A JP H10332648A
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Abstract
(57)【要約】
対象物（Ｏ）の構造を調査分析するために、本発明によ
る方法は、前記構造への少なくとも１つの入射波の送
信、複数の独立している検出素子（Ｄ１、Ｄｎ）によ
る、前記構造によって再送信された波の受信；フィール
ドメモリ（ＭＣ）の中の検出素子によって供給されたデ
ータのデジタル化の後の記憶；対象物（Ｏ）の各ポイン
ト（Ｐｉｊ）に関して、前記ポイント（Ｐｉｊ）から来
る波に対応する、検出素子（Ｄ１、Ｄｎ）によって検知
された信号によるフィールドメモリの中の占められた位
置の計算；その後の、フィールドメモリの読取、各ポイ
ント（Ｐｉｊ）に対応するメモリ位置に含まれているす
べての値の加算；からなり、該加算の結果に修正率
（Ｋ）を掛けることによって得られる前記ポイント（Ｐ
ｉｊ）から来る波の重要性を表わす値（Ｖｐ）を得る。
る方法は、前記構造への少なくとも１つの入射波の送
信、複数の独立している検出素子（Ｄ１、Ｄｎ）によ
る、前記構造によって再送信された波の受信；フィール
ドメモリ（ＭＣ）の中の検出素子によって供給されたデ
ータのデジタル化の後の記憶；対象物（Ｏ）の各ポイン
ト（Ｐｉｊ）に関して、前記ポイント（Ｐｉｊ）から来
る波に対応する、検出素子（Ｄ１、Ｄｎ）によって検知
された信号によるフィールドメモリの中の占められた位
置の計算；その後の、フィールドメモリの読取、各ポイ
ント（Ｐｉｊ）に対応するメモリ位置に含まれているす
べての値の加算；からなり、該加算の結果に修正率
（Ｋ）を掛けることによって得られる前記ポイント（Ｐ
ｉｊ）から来る波の重要性を表わす値（Ｖｐ）を得る。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明はボリューム構造を調査分析する目
的で該ボリューム構造によって反射され、送信されある
いは屈折された波を表わす信号を処理する方法及び装置
に関する。本発明は、音響測深機器などの機器、非破壊
テストする器具、ソナーあるいはレーダ機器の製造にも
適用され得る。
的で該ボリューム構造によって反射され、送信されある
いは屈折された波を表わす信号を処理する方法及び装置
に関する。本発明は、音響測深機器などの機器、非破壊
テストする器具、ソナーあるいはレーダ機器の製造にも
適用され得る。
【０００２】
【従来技術】このタイプの従来の装置は、検査されるべ
き媒体又は環境へ入射波を送信する送信手段、および該
送信手段（ｈｏｍｏｄｙｎｅシステム）の全てあるいは
部分を用いて、入射波が遭遇した構造によって反射され
た入射波を受信する受信手段を通常用いる。さらに、受
信手段によって受信された信号を変形しおよび処理して
ユーザによって用いられ得る形、例えば、反射さるべき
入射波を生ずる障害物の位置探索を可能にする画像の形
にする他の手段が用いられる。
き媒体又は環境へ入射波を送信する送信手段、および該
送信手段（ｈｏｍｏｄｙｎｅシステム）の全てあるいは
部分を用いて、入射波が遭遇した構造によって反射され
た入射波を受信する受信手段を通常用いる。さらに、受
信手段によって受信された信号を変形しおよび処理して
ユーザによって用いられ得る形、例えば、反射さるべき
入射波を生ずる障害物の位置探索を可能にする画像の形
にする他の手段が用いられる。
【０００３】これらの結果を得るために最も広く用いら
れる方法は、所定の方向へのパルスの発射を含むプロセ
スに従うパルス波を用いること、エコーの戻りの検知、
発射と受信との間の経過時間を測定すること、及び当該
エコーを生成した障害物の距離すなわち位置の推定、か
らなっている。この発射プロセスは所定の走査法則によ
って、異なる方向のために繰り返される。
れる方法は、所定の方向へのパルスの発射を含むプロセ
スに従うパルス波を用いること、エコーの戻りの検知、
発射と受信との間の経過時間を測定すること、及び当該
エコーを生成した障害物の距離すなわち位置の推定、か
らなっている。この発射プロセスは所定の走査法則によ
って、異なる方向のために繰り返される。
【０００４】一旦、この走査が実行されたならば、通常
の表示装置によって画像を生成することが出来、この画
像は、エコーによって検知されかつその位置も知られて
いる障害物を示す。このようなタイプの装置の多くは、
いわゆる“シーケンシァル”な方法を用い、これによっ
て、移動ビームによって線走査によってボリューム構造
が調査される。換言すれば、調査する線走査ラインが発
射（ショット）毎に異なるのである。
の表示装置によって画像を生成することが出来、この画
像は、エコーによって検知されかつその位置も知られて
いる障害物を示す。このようなタイプの装置の多くは、
いわゆる“シーケンシァル”な方法を用い、これによっ
て、移動ビームによって線走査によってボリューム構造
が調査される。換言すれば、調査する線走査ラインが発
射（ショット）毎に異なるのである。
【０００５】このような方法によって、調査（探索）ビ
ームの断面大きさやパルス周波数の増加によって調査速
度は増加する。しかし乍ら、ビーム断面大きさは必要と
される空間解像度によって制限される一方、パルス周波
数は、全ての戻りビームがプルーブ(Probe)に戻るまで
に必要な時間によって制限される。例えば、3mmの解像
度でアルミナ板上の１mm径のきずを検出しようとする場
合、ビーム径は２mmを越えることは難しく、パルス周波
数は反射現象を考慮すれば1000Hzより低くなければなら
ない。
ームの断面大きさやパルス周波数の増加によって調査速
度は増加する。しかし乍ら、ビーム断面大きさは必要と
される空間解像度によって制限される一方、パルス周波
数は、全ての戻りビームがプルーブ(Probe)に戻るまで
に必要な時間によって制限される。例えば、3mmの解像
度でアルミナ板上の１mm径のきずを検出しようとする場
合、ビーム径は２mmを越えることは難しく、パルス周波
数は反射現象を考慮すれば1000Hzより低くなければなら
ない。
【０００６】このような条件の下では、表面探索速度
は、１秒当り、２mm×２mm×1000=4000mm2すなわち１秒
当り４／1000thsであり、これは毎時14.4m2に相当す
る。製造ラインの終端においては、このような速度は、
製造速度をスローダウンさせる程遅く、複数の設備を並
列動作させる必要性を生ずる。他の用途（パイプ検査、
軌道レール、等）においては、このような限定は、より
大きな問題となって来る。
は、１秒当り、２mm×２mm×1000=4000mm2すなわち１秒
当り４／1000thsであり、これは毎時14.4m2に相当す
る。製造ラインの終端においては、このような速度は、
製造速度をスローダウンさせる程遅く、複数の設備を並
列動作させる必要性を生ずる。他の用途（パイプ検査、
軌道レール、等）においては、このような限定は、より
大きな問題となって来る。
【０００７】このような欠点を克服するために、探査対
象に向って、好ましくは、１つの波長より小なるサイズ
の発信／受信ユニットの複数からなるネットワークから
なるプルーブによって生成されて比較的大なる断面の平
面波を発射することが提案されている。なお、これらの
発信／受信ユニットは同時にトリガされる。受信の観点
から、各発信／受信ユニットは、独立して動作し、その
受信領域に存在するビームを遮断する障害物から戻って
来た波を別々に受信する。デジタル化の後、これらのユ
ニットによって供給されたデータは、メモリに蓄積さ
れ、書込み動作とは反対の方向に読み出される。
象に向って、好ましくは、１つの波長より小なるサイズ
の発信／受信ユニットの複数からなるネットワークから
なるプルーブによって生成されて比較的大なる断面の平
面波を発射することが提案されている。なお、これらの
発信／受信ユニットは同時にトリガされる。受信の観点
から、各発信／受信ユニットは、独立して動作し、その
受信領域に存在するビームを遮断する障害物から戻って
来た波を別々に受信する。デジタル化の後、これらのユ
ニットによって供給されたデータは、メモリに蓄積さ
れ、書込み動作とは反対の方向に読み出される。
【０００８】次いで、読取り信号は、反射（戻り）波の
フィールドを再構成する装置に供給される。この装置
は、上記したプルーブの発信／受信ユニットの分布構造
と同様な分布構造に従って分布した複数の発信ユニット
からなっている。これらの読取り信号は、発信／受信ユ
ニットによる書込み信号のメモリへの伝達に対応してこ
れらの発信ユニットに供給される。
フィールドを再構成する装置に供給される。この装置
は、上記したプルーブの発信／受信ユニットの分布構造
と同様な分布構造に従って分布した複数の発信ユニット
からなっている。これらの読取り信号は、発信／受信ユ
ニットによる書込み信号のメモリへの伝達に対応してこ
れらの発信ユニットに供給される。
【０００９】この再構成装置の目的は、補助的環境の下
で、反射波フィールドを再生して、入射波の波長及びプ
ルーブ素子の大きさに応じた解像度によって対象物の画
像を生成することである。入射波が超音波である場合に
は、最も簡単な解法は光学的に透明な環境の下で画像を
形成しシュリーレン（Schlieren)の方法によってそれを
観察することである。
で、反射波フィールドを再生して、入射波の波長及びプ
ルーブ素子の大きさに応じた解像度によって対象物の画
像を生成することである。入射波が超音波である場合に
は、最も簡単な解法は光学的に透明な環境の下で画像を
形成しシュリーレン（Schlieren)の方法によってそれを
観察することである。
【００１０】しかしながら、この方法は工業的用途には
直ちに用いることが出来ない。更にこれはリニアでなく
高周波成分をなくすことが不可能である。他の方法にお
いては、画像が第３のプルーブによって受信され、読取
り周波数が調整されて、構造すなわち対象物の画像がこ
のプルーブに対応する信号が到達するときに合うように
なされる。
直ちに用いることが出来ない。更にこれはリニアでなく
高周波成分をなくすことが不可能である。他の方法にお
いては、画像が第３のプルーブによって受信され、読取
り周波数が調整されて、構造すなわち対象物の画像がこ
のプルーブに対応する信号が到達するときに合うように
なされる。
【００１１】この装置は経験上非常に複雑であり、非常
に広い帯域のプルーブを必要とする。更に、３つの連続
するプルーブを通過することによって信号が劣化してし
まう。更に発信波が曲がったり或いは円形である場合に
は困難が生ずる。
に広い帯域のプルーブを必要とする。更に、３つの連続
するプルーブを通過することによって信号が劣化してし
まう。更に発信波が曲がったり或いは円形である場合に
は困難が生ずる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的は
上記した従来技術における欠点を克服することである。
上記した従来技術における欠点を克服することである。
【００１３】
【発明の概要】上記した如きプロセスにおいては、探索
さるべき対象物の各点が，波を生じ、この波がプルーブ
に対する各点の位置及び各素子の放射パターンに応じた
特性を有する双曲線アークの形に分布したフィールドメ
モリアドレス内に記憶されるという原理に基づいてい
る。なお、この双曲線はプルーブに対して位置する点に
ついては２つの漸近線に理論上近接する。
さるべき対象物の各点が，波を生じ、この波がプルーブ
に対する各点の位置及び各素子の放射パターンに応じた
特性を有する双曲線アークの形に分布したフィールドメ
モリアドレス内に記憶されるという原理に基づいてい
る。なお、この双曲線はプルーブに対して位置する点に
ついては２つの漸近線に理論上近接する。
【００１４】プルーブと観察さるべき部分との間に液体
リレーが配置される場合（含浸による制御 ）、蓄積さ
るべき波は双曲線では必ずしもない曲線上に分布する。
なんとなれば、波の経路が異なる伝搬媒体の間において
屈折するが故により複雑であるからである。同様な現象
が、観察さるべき物質が伝搬速度の観点から均一ではな
い場合に生ずる。この“双曲線”なる術語は、本明細書
においては、これらの曲線を一般的に示す術語として用
いられる。
リレーが配置される場合（含浸による制御 ）、蓄積さ
るべき波は双曲線では必ずしもない曲線上に分布する。
なんとなれば、波の経路が異なる伝搬媒体の間において
屈折するが故により複雑であるからである。同様な現象
が、観察さるべき物質が伝搬速度の観点から均一ではな
い場合に生ずる。この“双曲線”なる術語は、本明細書
においては、これらの曲線を一般的に示す術語として用
いられる。
【００１５】本発明による方法は、一方において、探索
さるべき対象物の各点について、該各点によって反射し
た波についてのデータを蓄積したフィールドメモリにお
けるアドレスを読み取ってこれを計算する行程を含んで
おり、他方において、各分布法則に従って該フィールド
メモリを再読取りして対象物の対応する点による反射波
に関するデータを得る行程、及び各点に対応するデータ
について演算をしてその結果を得る行程を含んでいる。
さるべき対象物の各点について、該各点によって反射し
た波についてのデータを蓄積したフィールドメモリにお
けるアドレスを読み取ってこれを計算する行程を含んで
おり、他方において、各分布法則に従って該フィールド
メモリを再読取りして対象物の対応する点による反射波
に関するデータを得る行程、及び各点に対応するデータ
について演算をしてその結果を得る行程を含んでいる。
【００１６】該フィールドメモリの全てのライン、すな
わち、受信領域によって伝送された信号に関するデータ
を含む領域が並列に再読み取りされ、その値が数学的操
作によって処理される。この数学的操作としては、例え
ば、ディジタル形式の直接的加算或いはＤ−Ａ変換後の
アナログ形式での加算であり、これによって値Ｖｐを生
成する。もし信号が対数的増幅を施されたものであるな
らば、この加算は元の信号の掛け算に対応する。
わち、受信領域によって伝送された信号に関するデータ
を含む領域が並列に再読み取りされ、その値が数学的操
作によって処理される。この数学的操作としては、例え
ば、ディジタル形式の直接的加算或いはＤ−Ａ変換後の
アナログ形式での加算であり、これによって値Ｖｐを生
成する。もし信号が対数的増幅を施されたものであるな
らば、この加算は元の信号の掛け算に対応する。
【００１７】この値Ｖｐは画像メモリに挿入され、この
画像メモリはフィールドメモリ読取り法則（例えば双曲
線）に対応する点の複数を含んでおり、そのパラメータ
は各点の座標に依存している。実時間において各点につ
いての読取り法則を計算するには時間がかかるので、こ
の計算は予めなされており、この計算の結果が該フィー
ルドメモリの各ラインに対応したアドレスメモリ内に蓄
積されている。
画像メモリはフィールドメモリ読取り法則（例えば双曲
線）に対応する点の複数を含んでおり、そのパラメータ
は各点の座標に依存している。実時間において各点につ
いての読取り法則を計算するには時間がかかるので、こ
の計算は予めなされており、この計算の結果が該フィー
ルドメモリの各ラインに対応したアドレスメモリ内に蓄
積されている。
【００１８】この読取りプロセスは次のようになされ
る。すなわち、該画像メモリの各点について、対応する
座標が並列にアドレスメモリの全てに伝送される。この
アドレスメモリは直ちに、並列に、各フィールドメモリ
ラインのアドレスを供給し、対応する読取り法則（例え
ば双曲線）を生成せしむる。対応する値Ｖｐは前記点の
アドレスにおいて該画像メモリに蓄積される。
る。すなわち、該画像メモリの各点について、対応する
座標が並列にアドレスメモリの全てに伝送される。この
アドレスメモリは直ちに、並列に、各フィールドメモリ
ラインのアドレスを供給し、対応する読取り法則（例え
ば双曲線）を生成せしむる。対応する値Ｖｐは前記点の
アドレスにおいて該画像メモリに蓄積される。
【００１９】この方法によれば、分析さるべき対象物の
点に対応するフィールドメモリアドレスが並列に読み取
られる場合品質の良い画像が素早く得られる。しかしな
がら、波を反射する対象物の多数の点が検知素子の数よ
りも非常に多い場合は、得られた画像において、対象物
によって反射されたフィールドがアンダーサンプリング
されるという事実の故に欠陥が表れる。理論的に言え
ば、超音波パルスは常にいくつかの振動を含んでおり、
信号は交互に正及び負となり、その結果、連続する成分
はゼロである。このような条件の下では、探索さるべき
対象物の所与の点に対応するフィールドメモリ読取りア
ドレスはこの点から反射される波に対応する信号を含む
アドレスの双曲線分布に正確には対応しないならばこれ
らの読取りアドレスは加算値がゼロの正及び負データを
順に含んでいることが容易に示される。しかしながら、
これは以下の条件が充足される場合にのみ厳密には正し
い。
点に対応するフィールドメモリアドレスが並列に読み取
られる場合品質の良い画像が素早く得られる。しかしな
がら、波を反射する対象物の多数の点が検知素子の数よ
りも非常に多い場合は、得られた画像において、対象物
によって反射されたフィールドがアンダーサンプリング
されるという事実の故に欠陥が表れる。理論的に言え
ば、超音波パルスは常にいくつかの振動を含んでおり、
信号は交互に正及び負となり、その結果、連続する成分
はゼロである。このような条件の下では、探索さるべき
対象物の所与の点に対応するフィールドメモリ読取りア
ドレスはこの点から反射される波に対応する信号を含む
アドレスの双曲線分布に正確には対応しないならばこれ
らの読取りアドレスは加算値がゼロの正及び負データを
順に含んでいることが容易に示される。しかしながら、
これは以下の条件が充足される場合にのみ厳密には正し
い。
【００２０】すなわち、 １、検出素子が十分に多数であって、互いに近接してい
ること（空間サンプリング）、及び ２、サンプリング周波数が超音波周波数に対して高く、
十分な数のサンプリングレベルを得られること（時間的
サンプリング）である。
ること（空間サンプリング）、及び ２、サンプリング周波数が超音波周波数に対して高く、
十分な数のサンプリングレベルを得られること（時間的
サンプリング）である。
【００２１】そうでなければ、探索さるべき構造物の空
き領域における点についてゼロでない値が得られる。か
かる問題を解決する方法としては、検出素子の数を増や
しそれらを互いに近接させることであるが、このような
解決方法によれば大型で高価な装置となり、その結果、
多数の検出素子を必要とするマトリックスプルーブを用
いることが出来なくなり、従って非常に強力なメモリを
用いることも出来なくなる。
き領域における点についてゼロでない値が得られる。か
かる問題を解決する方法としては、検出素子の数を増や
しそれらを互いに近接させることであるが、このような
解決方法によれば大型で高価な装置となり、その結果、
多数の検出素子を必要とするマトリックスプルーブを用
いることが出来なくなり、従って非常に強力なメモリを
用いることも出来なくなる。
【００２２】このような問題を救済するために本発明
は、対象物の各点によって反射された波に対応する分布
法則に従ってフィールドメモリから読み取られたデータ
についてなされた演算結果についての補正係数（率）を
与えることを提案する。この重み付け係数はフィールド
メモリから読み取られた非ゼロ値の数とこれらの非ゼロ
値の理論的最大数の間の関係の関数として変化する。
は、対象物の各点によって反射された波に対応する分布
法則に従ってフィールドメモリから読み取られたデータ
についてなされた演算結果についての補正係数（率）を
与えることを提案する。この重み付け係数はフィールド
メモリから読み取られた非ゼロ値の数とこれらの非ゼロ
値の理論的最大数の間の関係の関数として変化する。
【００２３】よりよい結果を得るために、各検出素子は
非常に解放された放射パターンを有するものでなければ
ならず、このことは該検出素子が非常に小さいサイズで
なければならず、好ましくは１波長よりも小さいことを
示唆する。しかしながら、素子数が少ない場合、トータ
ルの受信領域が非常に小さくなり、感度が損なわれ、そ
れによって実行さるべき分析と両立しなくなる可能性が
ある。
非常に解放された放射パターンを有するものでなければ
ならず、このことは該検出素子が非常に小さいサイズで
なければならず、好ましくは１波長よりも小さいことを
示唆する。しかしながら、素子数が少ない場合、トータ
ルの受信領域が非常に小さくなり、感度が損なわれ、そ
れによって実行さるべき分析と両立しなくなる可能性が
ある。
【００２４】本発明によれば、該検出素子は１波長より
も大なるサイズであってもよく、各検出素子はその開口
を大きくする手段を備え、この手段は小さいレンズ又は
球形キャップによって構成することが出来る。
も大なるサイズであってもよく、各検出素子はその開口
を大きくする手段を備え、この手段は小さいレンズ又は
球形キャップによって構成することが出来る。
【００２５】
【実施例】図１に示された装置は、物体の非破壊モニタ
や医療用映像のために、パルス反射を用いた超音波装置
に用いられ得る。この装置は小なる大きさ（１ｍｍ）で
あって、例えば128個の複数の送信／受信ユニットＤ1な
いしＤｎからなるリニアストリップからなるプルーブ１
を用いている。このプルーブ1は送信及び受信の両方に
用いられる。
や医療用映像のために、パルス反射を用いた超音波装置
に用いられ得る。この装置は小なる大きさ（１ｍｍ）で
あって、例えば128個の複数の送信／受信ユニットＤ1な
いしＤｎからなるリニアストリップからなるプルーブ１
を用いている。このプルーブ1は送信及び受信の両方に
用いられる。
【００２６】ユニットＤ1ないしＤｎの各々は一方にお
いて、プリアンプＡ及びＡ／ＤコンバータＣＡＮ を介
して領域（zone）、この場合、フィールドメモリＭＣの
各ラインＬ1……Ｌｎに接続され、他方において、互い
に逆方向に接続された２つのダイオード２及び３を介し
て発振器Ｅに接続されている。このダイオード２及び３
は、例えば１ボルトより小さい値の導通閾値を有してい
る。
いて、プリアンプＡ及びＡ／ＤコンバータＣＡＮ を介
して領域（zone）、この場合、フィールドメモリＭＣの
各ラインＬ1……Ｌｎに接続され、他方において、互い
に逆方向に接続された２つのダイオード２及び３を介し
て発振器Ｅに接続されている。このダイオード２及び３
は、例えば１ボルトより小さい値の導通閾値を有してい
る。
【００２７】従って、発振器Ｅが100ボルトＡＣ程度の
高さの電圧を供給して発信動作をなすときは全ての発信
／受信ユニットＤ1ないしＤ9に対応するダイオード２及
び３が十分に導通し短絡回路として作用し、その結果全
てのユニットＤ1ないしＤｎが並列にこの発振器Ｅによ
って励起され従って平面波を生成する。逆に、受信の場
合、各ユニットＤ1ないしＤ9は独立に動作して接続され
たプリアンプＡをトリガする。実際、ユニットによって
検出された信号は非常に弱い信号（数十ミリボルト）で
ある。
高さの電圧を供給して発信動作をなすときは全ての発信
／受信ユニットＤ1ないしＤ9に対応するダイオード２及
び３が十分に導通し短絡回路として作用し、その結果全
てのユニットＤ1ないしＤｎが並列にこの発振器Ｅによ
って励起され従って平面波を生成する。逆に、受信の場
合、各ユニットＤ1ないしＤ9は独立に動作して接続され
たプリアンプＡをトリガする。実際、ユニットによって
検出された信号は非常に弱い信号（数十ミリボルト）で
ある。
【００２８】この構成は、発信回路からプリアンプＡを
分離することによって入力ノイズを減少させる面におい
ても有利である。各プリアンプＡは対応するＡ／Ｄコン
バータＣＡＮをトリガし、ディジタル化信号が、クロッ
クＣＫによって駆動されるカウンタＣＲによってアドレ
ス指定されたアドレスメモリＭＡによって供給される書
込みアドレスにおいてフィールドメモリＭＣのラインＬ
1ないしＬｎにおいて蓄積される。このカウンタＣＲお
よびこのクロックＣＫはアドレスメモリＭＡ及びフィー
ルドメモリＭＣに共通である。フィールドメモリＭＣに
おける書込み動作において、Ｌ1ないしＬｎはカウンタ
ＣＲによって直接的に並列にアドレスされる。又、これ
らは独立にアドレス指定されてプルーブ素子の特別な構
成がビームを発信するようにさせることも出来る。書込
み動作において用いられるメモリ位置の数Ｎｏは、例え
ば512、1024等の２のべき数から選ばれる。
分離することによって入力ノイズを減少させる面におい
ても有利である。各プリアンプＡは対応するＡ／Ｄコン
バータＣＡＮをトリガし、ディジタル化信号が、クロッ
クＣＫによって駆動されるカウンタＣＲによってアドレ
ス指定されたアドレスメモリＭＡによって供給される書
込みアドレスにおいてフィールドメモリＭＣのラインＬ
1ないしＬｎにおいて蓄積される。このカウンタＣＲお
よびこのクロックＣＫはアドレスメモリＭＡ及びフィー
ルドメモリＭＣに共通である。フィールドメモリＭＣに
おける書込み動作において、Ｌ1ないしＬｎはカウンタ
ＣＲによって直接的に並列にアドレスされる。又、これ
らは独立にアドレス指定されてプルーブ素子の特別な構
成がビームを発信するようにさせることも出来る。書込
み動作において用いられるメモリ位置の数Ｎｏは、例え
ば512、1024等の２のべき数から選ばれる。
【００２９】例えば数Ｎｏが512に等しいとき、フィー
ルドメモリの位置ゼロないし511が書き込まれる。この
書込み動作の直後において、メモリＬ1ないしＬｎがカ
ウンタＣＲのビット１０によって制御されるフリップフ
ロップされるＢによって読み取り位置にスイッチされ
る。
ルドメモリの位置ゼロないし511が書き込まれる。この
書込み動作の直後において、メモリＬ1ないしＬｎがカ
ウンタＣＲのビット１０によって制御されるフリップフ
ロップされるＢによって読み取り位置にスイッチされ
る。
【００３０】512以降のアドレスからアドレスメモリＭ
ＡがカウンタＣＲによってアドレス指定されて、フィー
ルドメモリのラインＬ1ないしＬｎに読み込まれるべき
位置のアドレスが同時に供給され、形成さるべき画像の
各点Ｐ'ijの値が決定される。アドレスメモリＭＡに含
まれるアドレスは演算されて、アドレス指定されたメモ
リ位置が所定の曲線に従う（双曲線読取り）。
ＡがカウンタＣＲによってアドレス指定されて、フィー
ルドメモリのラインＬ1ないしＬｎに読み込まれるべき
位置のアドレスが同時に供給され、形成さるべき画像の
各点Ｐ'ijの値が決定される。アドレスメモリＭＡに含
まれるアドレスは演算されて、アドレス指定されたメモ
リ位置が所定の曲線に従う（双曲線読取り）。
【００３１】同時にアドレス512以降からカウンタＣＲ
がメモリＭｉ（図２）の位置Ｐ'ijをアドレス指定す
る。このメモリＭｉの各点Ｐ'11ないしＰ'nmが探索さる
べき対象物Ｏの、Ｐ11ないしＰnmに対応せしめられて、
この“画像”メモリＭｉが走引されて対象物Ｏの画像が
形成される。これらの点Ｐ'11ないしＰ'nmの各々につい
て演算が実行されて、発射されたフィールドの形状、デ
ィジタル化周波数、音の速度、プルーブに対する対象物
の相対的位置を考慮して、反射超音波パルスによってフ
ィールドメモリのラインＬ1ないＬｎによって占有され
る位置が決定される。よって、画像メモリMiの点Ｐ'ij
に対応する対象物の位置Ｐijについて、ハッチングによ
って示された双曲線に従ってフィールドメモリＭＣにお
いて占有される位置が形成される。
がメモリＭｉ（図２）の位置Ｐ'ijをアドレス指定す
る。このメモリＭｉの各点Ｐ'11ないしＰ'nmが探索さる
べき対象物Ｏの、Ｐ11ないしＰnmに対応せしめられて、
この“画像”メモリＭｉが走引されて対象物Ｏの画像が
形成される。これらの点Ｐ'11ないしＰ'nmの各々につい
て演算が実行されて、発射されたフィールドの形状、デ
ィジタル化周波数、音の速度、プルーブに対する対象物
の相対的位置を考慮して、反射超音波パルスによってフ
ィールドメモリのラインＬ1ないＬｎによって占有され
る位置が決定される。よって、画像メモリMiの点Ｐ'ij
に対応する対象物の位置Ｐijについて、ハッチングによ
って示された双曲線に従ってフィールドメモリＭＣにお
いて占有される位置が形成される。
【００３２】もし、プルーブ１が対象物に直接接触して
いる場合は、ディジタル化動作は送信と同時に開始され
得る。また、音響リレイを用いる場合は、この音響リレ
イ内を伝搬する前進及び戻りに等しい時間だけディジタ
ル動作の開始を遅らせることが出来る。異なるメモリに
読み込まれた値（例えばPijに対して双曲線Ｈ上に位置
するメモリラインのセルに含まれる値）が加算回路Ｓに
おいて加算され、メモリＭｉの選択された位置（例えば
位置Ｐ'ij）に送られる。
いる場合は、ディジタル化動作は送信と同時に開始され
得る。また、音響リレイを用いる場合は、この音響リレ
イ内を伝搬する前進及び戻りに等しい時間だけディジタ
ル動作の開始を遅らせることが出来る。異なるメモリに
読み込まれた値（例えばPijに対して双曲線Ｈ上に位置
するメモリラインのセルに含まれる値）が加算回路Ｓに
おいて加算され、メモリＭｉの選択された位置（例えば
位置Ｐ'ij）に送られる。
【００３３】図１に対して示された回路は次の関係式を
充足する。すなわち、
充足する。すなわち、
【００３４】
【数１】
【００３５】ここで、Ａk,lはフィールドメモリＭＣの
ラインＬkの位置ｌに蓄積されるサンプル値を示し、ｆ
ij（ｋ）は、Ｐijに対応する双曲線上に位置するフィー
ルドメモリのラインＬ1ないしＬｎのサンプル位置を示
す。既に述べた如くメモリＭｉに含まれるデータは異な
る用途に用いられ得る。
ラインＬkの位置ｌに蓄積されるサンプル値を示し、ｆ
ij（ｋ）は、Ｐijに対応する双曲線上に位置するフィー
ルドメモリのラインＬ1ないしＬｎのサンプル位置を示
す。既に述べた如くメモリＭｉに含まれるデータは異な
る用途に用いられ得る。
【００３６】すなわち、それらは、通常のタイプの観察
スクリーンＶ上に画像を形成するために用いられ得る。
これらのデータは、又、例えば、非破壊テストにおいて
検知される欠陥のタイプの識別及び記録をなすロジック
回路によって処理されることも可能である。アドレス指
定メモリＭＡは一度にしかもすべてプログラムされた読
込み専用タイプ（ＲＯＭ、ＰＲＯＭ）であってもよい。
しかしながら、動作の速度及び柔軟性の両方の観点か
ら、一旦搭載された後に再プログラム可能なメモリ例え
ばＥＰＲＯＭまたはＲＡＭタイプであることが好まし
い。
スクリーンＶ上に画像を形成するために用いられ得る。
これらのデータは、又、例えば、非破壊テストにおいて
検知される欠陥のタイプの識別及び記録をなすロジック
回路によって処理されることも可能である。アドレス指
定メモリＭＡは一度にしかもすべてプログラムされた読
込み専用タイプ（ＲＯＭ、ＰＲＯＭ）であってもよい。
しかしながら、動作の速度及び柔軟性の両方の観点か
ら、一旦搭載された後に再プログラム可能なメモリ例え
ばＥＰＲＯＭまたはＲＡＭタイプであることが好まし
い。
【００３７】このプログラミングは動作開始の際に行う
ことが出来る。また、予備的な演算を検索条件及び用い
られるプルーブのモデルの関数として小さいコンピュー
タによってなすことが出来る。また、データが予め計算
されディスクまたはＰＲＯＭ上に蓄積され得る。そし
て、それらの結果が順に従来の方法によってメモリＭＡ
に転送される。この転送は非常に素早く（数秒間）なす
ことが出来る。
ことが出来る。また、予備的な演算を検索条件及び用い
られるプルーブのモデルの関数として小さいコンピュー
タによってなすことが出来る。また、データが予め計算
されディスクまたはＰＲＯＭ上に蓄積され得る。そし
て、それらの結果が順に従来の方法によってメモリＭＡ
に転送される。この転送は非常に素早く（数秒間）なす
ことが出来る。
【００３８】アドレス指定メモリＭＡにおけるアドレス
の計算方法について図２を参照しつつ以下に説明する。
ここで、検出ユニットＤｉの垂直上方であってプルーブ
から距離ｄの位置にある、Pijを取り上げる。この点Pij
は画像メモリＭｉの点Ｐ'ijに対応せしめられ、カウン
タＣＲからアドレスが与えられる。ここで、文字ｘが点
Pijの垂直上方の検知ユニットＤｉからの現在考慮して
いる検知ユニットＤ2の距離を表わすこととし、文字ｃ
を対象物媒体中の音の速度を表わすものとする。
の計算方法について図２を参照しつつ以下に説明する。
ここで、検出ユニットＤｉの垂直上方であってプルーブ
から距離ｄの位置にある、Pijを取り上げる。この点Pij
は画像メモリＭｉの点Ｐ'ijに対応せしめられ、カウン
タＣＲからアドレスが与えられる。ここで、文字ｘが点
Pijの垂直上方の検知ユニットＤｉからの現在考慮して
いる検知ユニットＤ2の距離を表わすこととし、文字ｃ
を対象物媒体中の音の速度を表わすものとする。
【００３９】ここで、プルーブ１から発射された波が平
面であり、プルーブ１の表面に対して垂直に伝搬するこ
とと仮定すると、パルスが点Pijによって反射された後
に検知ユニットＤ2に達するに要する時間ｔ（ｘ）は、P
ijに達するように発射された波によって必要とされる時
間すなわちｄ／ｃ＋{Pij及びユニットＤ2の間を伝搬す
る波によって必要とする時間すなわち（（ｘ2＋ｄ2）の
平方根）／ｃ}に等しい。
面であり、プルーブ１の表面に対して垂直に伝搬するこ
とと仮定すると、パルスが点Pijによって反射された後
に検知ユニットＤ2に達するに要する時間ｔ（ｘ）は、P
ijに達するように発射された波によって必要とされる時
間すなわちｄ／ｃ＋{Pij及びユニットＤ2の間を伝搬す
る波によって必要とする時間すなわち（（ｘ2＋ｄ2）の
平方根）／ｃ}に等しい。
【００４０】すなわち、
【００４１】
【数２】
【００４２】書込み周波数が文字ｆによって表示され、
書込み動作が超音波の発射と同時に開始される場合、反
射信号はＸ軸上の位置ｆ・ｔ（ｘ）の位置にあるフィー
ルドメモリＭＣのセルに蓄積される。値f・ｔ（ｘ）は
読み取り動作において用いられるメモリＭＡに書き込ま
れる。
書込み動作が超音波の発射と同時に開始される場合、反
射信号はＸ軸上の位置ｆ・ｔ（ｘ）の位置にあるフィー
ルドメモリＭＣのセルに蓄積される。値f・ｔ（ｘ）は
読み取り動作において用いられるメモリＭＡに書き込ま
れる。
【００４３】発射波がプルーブに垂直に伝搬しない場合
（傾斜入射サンプリングの場合）又は発射波が平面でな
い場合（扇形サンプリングの場合の円形波の場合）、演
算は殆ど同様になされるが、点Pijに発射波が到達する
に要する時間のみが変化する。この時間の長さはｄのみ
ならずプルーブ１の点Pijの横方向の相対位置に依存す
る。発射波が傾斜している場合この時間長さは横方向位
置Ｘｐの関数として直線的に変化し、発射波によって点
Pijに達するまでの時間は、
（傾斜入射サンプリングの場合）又は発射波が平面でな
い場合（扇形サンプリングの場合の円形波の場合）、演
算は殆ど同様になされるが、点Pijに発射波が到達する
に要する時間のみが変化する。この時間の長さはｄのみ
ならずプルーブ１の点Pijの横方向の相対位置に依存す
る。発射波が傾斜している場合この時間長さは横方向位
置Ｘｐの関数として直線的に変化し、発射波によって点
Pijに達するまでの時間は、
【００４４】
【数３】
【００４５】ここでθはプルーブ１の法線に対する発射
ビームの角度を表わしている。プルーブ１によって生成
された波が連続波もしくは反連続波であるか或いは対象
物全体をカバーするに十分な周期の波列の形状である場
合各点は事実上メモリＭＣのラインの全ての位置に蓄積
され得る周期の反射波を生じ、異なる点に対応するデー
タは互いに重なり合っている。
ビームの角度を表わしている。プルーブ１によって生成
された波が連続波もしくは反連続波であるか或いは対象
物全体をカバーするに十分な周期の波列の形状である場
合各点は事実上メモリＭＣのラインの全ての位置に蓄積
され得る周期の反射波を生じ、異なる点に対応するデー
タは互いに重なり合っている。
【００４６】これらのメモリの１つの“スライス”が、
このスライスが双曲線の最大のものを含むに十分に厚い
場合、対象物に対応する全てのデータを含む。この単一
のスライスの読取りは、理論的に、対象物の像を再形成
するに十分である。この読取りは、読み取られる双曲線
の形状を徐々に変化させることによって或いは所与の距
離にある領域上に“フォーカシング(focusing)”するこ
とによって達成される。
このスライスが双曲線の最大のものを含むに十分に厚い
場合、対象物に対応する全てのデータを含む。この単一
のスライスの読取りは、理論的に、対象物の像を再形成
するに十分である。この読取りは、読み取られる双曲線
の形状を徐々に変化させることによって或いは所与の距
離にある領域上に“フォーカシング(focusing)”するこ
とによって達成される。
【００４７】この信号は、次いで、得られるべき種々の
データのより良い弁別を可能にするために多数のレベル
においてディジタル化される。電子回路の簡略化のため
に、メモリＭＣが書込み動作の間において順にアドレス
指定されて、再読取りが並列に実行されるようにするこ
とが出来る。この場合、ただ１つのプリアンプ及びただ
１つのＡ／Ｄコンバータが必要なだけである。
データのより良い弁別を可能にするために多数のレベル
においてディジタル化される。電子回路の簡略化のため
に、メモリＭＣが書込み動作の間において順にアドレス
指定されて、再読取りが並列に実行されるようにするこ
とが出来る。この場合、ただ１つのプリアンプ及びただ
１つのＡ／Ｄコンバータが必要なだけである。
【００４８】これによって、取り込速度が著しく減少す
るものの、解像度は高く維持される。このような方法
は、速度が優先されない場合には有効である。更に又こ
れらの２つの解決方式すなわちメモリー群への並列書込
み及びこれらのメモリー群の順次アドレス指定すること
の組み合わせをすることも可能である。上記した例にお
いては、超音波信号が検知の前に、従って、高周波レベ
ルにて記憶される。サンプリング周波数は超音波周波数
の少なくとも３倍に等しくなければならない。例えば、
３ＭＨｚの超音波に対して１０ＭＨｚである。
るものの、解像度は高く維持される。このような方法
は、速度が優先されない場合には有効である。更に又こ
れらの２つの解決方式すなわちメモリー群への並列書込
み及びこれらのメモリー群の順次アドレス指定すること
の組み合わせをすることも可能である。上記した例にお
いては、超音波信号が検知の前に、従って、高周波レベ
ルにて記憶される。サンプリング周波数は超音波周波数
の少なくとも３倍に等しくなければならない。例えば、
３ＭＨｚの超音波に対して１０ＭＨｚである。
【００４９】よって、鋼板における２０cm深さの探査が
必要な場合、発射から戻りへの伝搬に要する最大時間は
約６０μ秒であり、６mm／μｓの速度で各ライン毎のサ
ンプル数は600ポイントである。100ライン画像のために
は、600×100＝60,000ポイントの計算が必要である。こ
の場合は、加算に続くメモリ読取り動作だけの演算であ
る。
必要な場合、発射から戻りへの伝搬に要する最大時間は
約６０μ秒であり、６mm／μｓの速度で各ライン毎のサ
ンプル数は600ポイントである。100ライン画像のために
は、600×100＝60,000ポイントの計算が必要である。こ
の場合は、加算に続くメモリ読取り動作だけの演算であ
る。
【００５０】最近の回路技術によれば、この動作はμ秒
の100分の１内に達成され得る。よって、全体画像は60,
000／100＝600μ秒内に演算され得る。フィールドの記
憶の為には６０μ秒が必要であり、トータルの取り込時
間は1,000Ｈｚ以上の画像レートの場合660μ秒に等し
い。このレートが不十分な場合以下のいくつかの方法に
よって速度を速くすることが出来る。すなわち、（ａ）
フィールドメモリを分割して並列読取りをすることの
出来るいくつかのサブメモリに分割すること、（ｂ）
有用なデータを含むメモリ領域のみを選択して処理する
こと、である。
の100分の１内に達成され得る。よって、全体画像は60,
000／100＝600μ秒内に演算され得る。フィールドの記
憶の為には６０μ秒が必要であり、トータルの取り込時
間は1,000Ｈｚ以上の画像レートの場合660μ秒に等し
い。このレートが不十分な場合以下のいくつかの方法に
よって速度を速くすることが出来る。すなわち、（ａ）
フィールドメモリを分割して並列読取りをすることの
出来るいくつかのサブメモリに分割すること、（ｂ）
有用なデータを含むメモリ領域のみを選択して処理する
こと、である。
【００５１】ここで、注意さるべきことは、超音波がし
ばしば、いくつかの極性変化を含む短いパルスの形であ
ることである。従って、これらの極性変化をよぎるいく
つかの読み取り双曲線を用いることが有利でありえる。
もし超音波パルスが短くてかつただ１つの極性変化を含
む場合、１つの双曲線が正の極性変化を再読取りする為
に用いられ、かつ反周期に対応する距離における負極性
の再読取りをなす為に用いられ得る。Ｐｐ及びＰｍがこ
れらの再読取り動作の後に得られる値であるならば、値
Ｐ＝Ｐｐ−Ｐｍが記録される。この方式はＳ／Ｎ比及び
システムの解像度をともに向上させる。この２つの読取
りは順に行われ、速度が遅くなるが、２つのメモリー群
を用いて並列処理されることも有り得る。
ばしば、いくつかの極性変化を含む短いパルスの形であ
ることである。従って、これらの極性変化をよぎるいく
つかの読み取り双曲線を用いることが有利でありえる。
もし超音波パルスが短くてかつただ１つの極性変化を含
む場合、１つの双曲線が正の極性変化を再読取りする為
に用いられ、かつ反周期に対応する距離における負極性
の再読取りをなす為に用いられ得る。Ｐｐ及びＰｍがこ
れらの再読取り動作の後に得られる値であるならば、値
Ｐ＝Ｐｐ−Ｐｍが記録される。この方式はＳ／Ｎ比及び
システムの解像度をともに向上させる。この２つの読取
りは順に行われ、速度が遅くなるが、２つのメモリー群
を用いて並列処理されることも有り得る。
【００５２】本発明による方法は、順次処理的な方法に
対して数々の利点を有する。すなわち、 速度：順次的な方法を用いた場合の３×３mmに比較し
て、例えば100×５mmの如きかなり広い領域について各
ショット（発射）によって探索できる。
対して数々の利点を有する。すなわち、 速度：順次的な方法を用いた場合の３×３mmに比較し
て、例えば100×５mmの如きかなり広い領域について各
ショット（発射）によって探索できる。
【００５３】探索速度が順次的処理の方法に対して５０
あるいは100倍にすることが出来る。これは相当な高速
化である。システムのかかる速度は、３次元画像または
ドップラ画像等の種々の応用を可能にする。マトリック
スプルーブを用いれば３次元画像が容易に得られる。こ
の場合、従来のマトリックスプルーブが多数の素子を含
んでいる故、回路が非常に複雑になる。しかし乍ら、か
かる素子数はこれらの素子をプルーブの表面に亘ってラ
ンダムに分布させることによって減少させることが出
来、不要ローブを重要なこととすることなく素子の間隔
をより広くすることが出来る。リニアなプルーブを用い
た場合、一対のショット毎に切断面を移動させることに
よって連続した面を素早く記録することが出来る。100
Ｈｚの移動速度によって1000枚の切断面を１０分の１秒
において記憶することが出来る。こうして得られたメモ
リーは３次元画像を得る為あるいは何れかの面の切断面
像を得る為に用いられる。
あるいは100倍にすることが出来る。これは相当な高速
化である。システムのかかる速度は、３次元画像または
ドップラ画像等の種々の応用を可能にする。マトリック
スプルーブを用いれば３次元画像が容易に得られる。こ
の場合、従来のマトリックスプルーブが多数の素子を含
んでいる故、回路が非常に複雑になる。しかし乍ら、か
かる素子数はこれらの素子をプルーブの表面に亘ってラ
ンダムに分布させることによって減少させることが出
来、不要ローブを重要なこととすることなく素子の間隔
をより広くすることが出来る。リニアなプルーブを用い
た場合、一対のショット毎に切断面を移動させることに
よって連続した面を素早く記録することが出来る。100
Ｈｚの移動速度によって1000枚の切断面を１０分の１秒
において記憶することが出来る。こうして得られたメモ
リーは３次元画像を得る為あるいは何れかの面の切断面
像を得る為に用いられる。
【００５４】ドップラ画像については、本発明による方
法のドップラ画像の応用は連続する画像が比較できると
いうことに基づいている。高周波数信号が記憶されるの
で、２つの画像間のわずかな相違も検知でき（例えば引
き算によって）かつ表示されるのである。 解像度：本発明による装置は、非常に高い開口数によっ
て動作する。実際上、空間的解像度は２つの値すなわち
波長および素子の大きさの大きい方によってのみ制限さ
れる。すなわち、上記した例においてはこれらの値の大
きい方は波長であり、すなわち２mmである。１０ＭＨｚ
の周波数においては、これらの値の大きい方は素子の大
きさ例えば１mmである。
法のドップラ画像の応用は連続する画像が比較できると
いうことに基づいている。高周波数信号が記憶されるの
で、２つの画像間のわずかな相違も検知でき（例えば引
き算によって）かつ表示されるのである。 解像度：本発明による装置は、非常に高い開口数によっ
て動作する。実際上、空間的解像度は２つの値すなわち
波長および素子の大きさの大きい方によってのみ制限さ
れる。すなわち、上記した例においてはこれらの値の大
きい方は波長であり、すなわち２mmである。１０ＭＨｚ
の周波数においては、これらの値の大きい方は素子の大
きさ例えば１mmである。
【００５５】再現性：本発明による装置の感度はプルー
ブの下にある障害物の位置の関数として非常に僅かに変
化する。そして、フィールドが平面波の形で発射され
る。さらに、位置の関数としての感度変化は計算するこ
とが出来、従って、プルーブに対する各対象物の正確な
位置が分かっているので修正が可能である。
ブの下にある障害物の位置の関数として非常に僅かに変
化する。そして、フィールドが平面波の形で発射され
る。さらに、位置の関数としての感度変化は計算するこ
とが出来、従って、プルーブに対する各対象物の正確な
位置が分かっているので修正が可能である。
【００５６】また、本発明による装置は、伝搬波のエッ
ジの形がどのようなもの（平面、傾斜面あるいは円筒
状）の場合でも動作可能である。何れの場合も読み取ら
れた双曲線形状はそれらの位置関数として計算されるこ
とが必要である。しかしながら、対象物Ｏの反射点の数
が検知素子Ｄｉの数すなわちフィールドメモリＭＣのラ
インLiの数より非常に多い場合、反射フィールドがアン
ダーサンプリングされて対象物Ｏの空き領域に対応する
点において非ゼロ値が得られるので欠陥が生じ得る。
ジの形がどのようなもの（平面、傾斜面あるいは円筒
状）の場合でも動作可能である。何れの場合も読み取ら
れた双曲線形状はそれらの位置関数として計算されるこ
とが必要である。しかしながら、対象物Ｏの反射点の数
が検知素子Ｄｉの数すなわちフィールドメモリＭＣのラ
インLiの数より非常に多い場合、反射フィールドがアン
ダーサンプリングされて対象物Ｏの空き領域に対応する
点において非ゼロ値が得られるので欠陥が生じ得る。
【００５７】よって、図３に示したように、対象物Ｏ
の、Ｐijが双曲線波を反射し、この波がフィールドメモ
リＭＣの異なるラインLiにおけるロケーションAi（ｉは
１からＮ−１のうちの１つである。）において発見され
る。もし読み取られた双曲線Ｈ１がフィールドメモリに
書き込まれた双曲線Aiに一致するときは、像点に対応す
る値（このメモリにおいて読み取られた値の合計に等し
い）は最大である。対象物Ｏの空き領域に存在する故に
波を反射しない点を考慮すると、対応する読取り双曲線
はこの対象物の点によって反射された波に対応する別の
読取り双曲線の値をよぎることが出来る。よって、図３
において、双曲線Ｈには点Ａj及びＡｋにおいて双曲線
Ｈ１に交差する。対象物の空き領域の点について計算さ
れた値は双曲線Ｈ２に対応し、ゼロではない、画像メモ
リMiにおいて低い振幅の不要点を得ることが出来、これ
が得られる画像の品質を低減させる。
の、Ｐijが双曲線波を反射し、この波がフィールドメモ
リＭＣの異なるラインLiにおけるロケーションAi（ｉは
１からＮ−１のうちの１つである。）において発見され
る。もし読み取られた双曲線Ｈ１がフィールドメモリに
書き込まれた双曲線Aiに一致するときは、像点に対応す
る値（このメモリにおいて読み取られた値の合計に等し
い）は最大である。対象物Ｏの空き領域に存在する故に
波を反射しない点を考慮すると、対応する読取り双曲線
はこの対象物の点によって反射された波に対応する別の
読取り双曲線の値をよぎることが出来る。よって、図３
において、双曲線Ｈには点Ａj及びＡｋにおいて双曲線
Ｈ１に交差する。対象物の空き領域の点について計算さ
れた値は双曲線Ｈ２に対応し、ゼロではない、画像メモ
リMiにおいて低い振幅の不要点を得ることが出来、これ
が得られる画像の品質を低減させる。
【００５８】この欠点を救済するために、プルーブ１の
受信ユニットの数をより多くし互いに近接させることが
出来、従ってサンプリング周波数を高くすることが出来
る。しかしながら、この解決方法は非常に高価であり、
マトリックスプルーブを用いることを困難にする。本発
明によれば、加算回路Ｓの出力において得られる値に対
して修正係数を付加するだけでよく、この修正係数は対
応する読み取られた双曲線によって交差されるフィール
ドメモリMCのラインLiにおいて読み取られた非ゼロ値の
数Nrと該読み取られた双曲線によって交差されるフィー
ルドメモリセルの数に対応する理論的最大値Ntとの関係
に等しいコヒーレンスの係数の関数として変化する。し
かしながら、実際上、小さい大きさの或いは特定の位置
を占めるある障害物が弱い波を反射することがあり、こ
のような場合、コヒーレンスの係数は１より小となり得
る。
受信ユニットの数をより多くし互いに近接させることが
出来、従ってサンプリング周波数を高くすることが出来
る。しかしながら、この解決方法は非常に高価であり、
マトリックスプルーブを用いることを困難にする。本発
明によれば、加算回路Ｓの出力において得られる値に対
して修正係数を付加するだけでよく、この修正係数は対
応する読み取られた双曲線によって交差されるフィール
ドメモリMCのラインLiにおいて読み取られた非ゼロ値の
数Nrと該読み取られた双曲線によって交差されるフィー
ルドメモリセルの数に対応する理論的最大値Ntとの関係
に等しいコヒーレンスの係数の関数として変化する。し
かしながら、実際上、小さい大きさの或いは特定の位置
を占めるある障害物が弱い波を反射することがあり、こ
のような場合、コヒーレンスの係数は１より小となり得
る。
【００５９】図４は図１に示された回路の他の実施例を
示しており、この原理を応用し得るのである。図４にお
いては、比較器Ｃ１、Ｃ２、Ｃｎが、各々、フィールド
メモリのラインＬｉ及び加算回路Ｓの間のリンクバスに
接続しており、読取りの値がゼロか否かを判定する。こ
の目的の為には、より重要度の低いビットの１またはそ
れ以上のものが無視され得る。比較器出力は抵抗R１、R
２、Rnを備えたアナログ積算回路に供給される。この積
算回路の出力電圧はゼロではないデータ或いはゼロ近傍
にないデータを含むフィールドメモリＭＣのラインＬｉ
の数Ｎｒに比例する。この出力電圧は別の比較器７の一
方の入力に供給され、この比較器７の他の入力はポテン
シォメータＰによって調整され得る基準電圧源Ｖｒに接
続されている。比較器７の出力はゲート６を制御し、ゲ
ート６は図１に示された画像メモリMiのようなユーザ回
路に向う加算回路Ｓの出力を有効にし或いは無効にす
る。従って、抵抗を備えた積算回路の出力電圧が基準電
圧Ｖｒを越えたとき、比較器７は電圧を供給し、これに
よってゲート６を開かしめる。
示しており、この原理を応用し得るのである。図４にお
いては、比較器Ｃ１、Ｃ２、Ｃｎが、各々、フィールド
メモリのラインＬｉ及び加算回路Ｓの間のリンクバスに
接続しており、読取りの値がゼロか否かを判定する。こ
の目的の為には、より重要度の低いビットの１またはそ
れ以上のものが無視され得る。比較器出力は抵抗R１、R
２、Rnを備えたアナログ積算回路に供給される。この積
算回路の出力電圧はゼロではないデータ或いはゼロ近傍
にないデータを含むフィールドメモリＭＣのラインＬｉ
の数Ｎｒに比例する。この出力電圧は別の比較器７の一
方の入力に供給され、この比較器７の他の入力はポテン
シォメータＰによって調整され得る基準電圧源Ｖｒに接
続されている。比較器７の出力はゲート６を制御し、ゲ
ート６は図１に示された画像メモリMiのようなユーザ回
路に向う加算回路Ｓの出力を有効にし或いは無効にす
る。従って、抵抗を備えた積算回路の出力電圧が基準電
圧Ｖｒを越えたとき、比較器７は電圧を供給し、これに
よってゲート６を開かしめる。
【００６０】基準電圧Ｖｒは、プルーブ１に対する対象
物Ｏの対応する点の位置の関数として変化し得る。従っ
て、解析さるべき点の位置の関数としてこの電圧を変化
させるようにプログラミングすることは有利である。よ
って、この電圧は、対象物Ｏの各点についての非ゼロ値
を含むべきフィールドメモリのラインＬｉの理論上の最
大値の関数として変化し得る。
物Ｏの対応する点の位置の関数として変化し得る。従っ
て、解析さるべき点の位置の関数としてこの電圧を変化
させるようにプログラミングすることは有利である。よ
って、この電圧は、対象物Ｏの各点についての非ゼロ値
を含むべきフィールドメモリのラインＬｉの理論上の最
大値の関数として変化し得る。
【００６１】実際上、Ｎｔの0.6ないし0.8倍に等しく基
準電圧値Ｖｒが選ばれるのが好ましい。別の好ましい実
施例においては、比較器７及びゲート6によって構成さ
れるオールオアナシング閾値装置が比Ｎｒ／Ｎｔの関数
として加算回路Ｓの出力により緩やかな修正を加える装
置に置換され得る。
準電圧値Ｖｒが選ばれるのが好ましい。別の好ましい実
施例においては、比較器７及びゲート6によって構成さ
れるオールオアナシング閾値装置が比Ｎｒ／Ｎｔの関数
として加算回路Ｓの出力により緩やかな修正を加える装
置に置換され得る。
【００６２】図５は、比Ｎｒ／Ｎｔの関数として与えら
れる修正係数Ｋの値を表わすいくつかの可能性のある曲
線を示している。曲線Ｆ1は図4によって示される回路に
対応している。曲線Ｆ２は修正係数が比Ｎｒ／Ｎｔに比
例する場合を示し、曲線Ｆ３は比Ｎｒ／Ｎｔの関数とし
て指数関数的に変化する係数Ｋに対応している。このよ
うな修正を得る為に、比較器７及びゲート６はＮｒ及び
Ｎｔの値を考慮した伝達関数を有する回路によって置換
されなければならない。
れる修正係数Ｋの値を表わすいくつかの可能性のある曲
線を示している。曲線Ｆ1は図4によって示される回路に
対応している。曲線Ｆ２は修正係数が比Ｎｒ／Ｎｔに比
例する場合を示し、曲線Ｆ３は比Ｎｒ／Ｎｔの関数とし
て指数関数的に変化する係数Ｋに対応している。このよ
うな修正を得る為に、比較器７及びゲート６はＮｒ及び
Ｎｔの値を考慮した伝達関数を有する回路によって置換
されなければならない。
【００６３】上記したアナログ回路は、勿論、完全なデ
ィジタル回路によって置換され得ることは当然である。
取り込み速度は、解析さるべき対象物Ｏの方向における
プルーブ１によって発射されるサンプリングパルスの周
波数に依存しており、このサンプリングパルスの周波数
は発射されてから対象物Ｏから最も遠い障害物を経て戻
る過程の所要時間によって制限されるということに注意
すべきである。
ィジタル回路によって置換され得ることは当然である。
取り込み速度は、解析さるべき対象物Ｏの方向における
プルーブ１によって発射されるサンプリングパルスの周
波数に依存しており、このサンプリングパルスの周波数
は発射されてから対象物Ｏから最も遠い障害物を経て戻
る過程の所要時間によって制限されるということに注意
すべきである。
【００６４】従って、非常に遠い（数ｋｍ）対象物を目
指した水中音響波の場合は、出射から戻りまでの過程の
所要時間は数秒にも達するのである。図６および7はこ
の現象を示している。図６においては、受信素子Ｄ１を
含むプルーブ１が示されており、このプルーブは２つの
点Ｐ１及びＰ２を含む目的物に対して波を発射し、プル
ーブ１に向ってエコーすなわち反射波が戻ってくる。こ
れらの素子に対応して、プルーブ１の素子Ｄｉによって
発射されかつ受信されるパルスのタイミングの関数とし
てカーブが示されている。発射パルスＥ１には、Ｐ１及
びＰ２によって反射された受信パルスＲ１１及びＲ１２
が対応している。もし次のパルスＥ２が、点Ｐによって
送り返されるパルスＲ１２がプルーブによって受信され
る前にプルーブから発射された場合、このパルスＲ１２
はパルスＥ２の後に点Ｐ１によって送り返された受信パ
ルスＲ２１と混合する。
指した水中音響波の場合は、出射から戻りまでの過程の
所要時間は数秒にも達するのである。図６および7はこ
の現象を示している。図６においては、受信素子Ｄ１を
含むプルーブ１が示されており、このプルーブは２つの
点Ｐ１及びＰ２を含む目的物に対して波を発射し、プル
ーブ１に向ってエコーすなわち反射波が戻ってくる。こ
れらの素子に対応して、プルーブ１の素子Ｄｉによって
発射されかつ受信されるパルスのタイミングの関数とし
てカーブが示されている。発射パルスＥ１には、Ｐ１及
びＰ２によって反射された受信パルスＲ１１及びＲ１２
が対応している。もし次のパルスＥ２が、点Ｐによって
送り返されるパルスＲ１２がプルーブによって受信され
る前にプルーブから発射された場合、このパルスＲ１２
はパルスＥ２の後に点Ｐ１によって送り返された受信パ
ルスＲ２１と混合する。
【００６５】従って、対象物の全ての点によって戻され
る波が次のパルスの発射までに戻るまで待たなければな
らない。そうでないと、いくつかの連続するパルスから
のエコーすなわち戻りパルスが受信素子Ｄｉのレベルに
おいて互いに混合されてしまう危険がある。実際、上記
した解決方法はこの現象を克服することを可能にする。
上記した如く、解析さるべき対象物の各反射点は双曲線
型の波を送り返し、この波は後にフィールドメモリＭＣ
において発見されるのである。
る波が次のパルスの発射までに戻るまで待たなければな
らない。そうでないと、いくつかの連続するパルスから
のエコーすなわち戻りパルスが受信素子Ｄｉのレベルに
おいて互いに混合されてしまう危険がある。実際、上記
した解決方法はこの現象を克服することを可能にする。
上記した如く、解析さるべき対象物の各反射点は双曲線
型の波を送り返し、この波は後にフィールドメモリＭＣ
において発見されるのである。
【００６６】図７はフィールドメモリＭＣのラインＬｉ
を示しており、これらのライン上に、点Ｐ１及びＰ２に
よって各々反射せしめられて図６におけるパルスＲ２１
およびＲ１２に各々対応する双曲線波Ｈ１及びＨ２が重
畳される。これらの双曲線波は非常に異なる曲線を有す
ることが分かる。本発明はこの現象を用いて、発射周期
を高くするのであり、この点について、回折さるべき対
象物Ｏの各点がその点の位置に関わらずフィールドメモ
リの単一読取り双曲線に対応していることに注意すべき
である。
を示しており、これらのライン上に、点Ｐ１及びＰ２に
よって各々反射せしめられて図６におけるパルスＲ２１
およびＲ１２に各々対応する双曲線波Ｈ１及びＨ２が重
畳される。これらの双曲線波は非常に異なる曲線を有す
ることが分かる。本発明はこの現象を用いて、発射周期
を高くするのであり、この点について、回折さるべき対
象物Ｏの各点がその点の位置に関わらずフィールドメモ
リの単一読取り双曲線に対応していることに注意すべき
である。
【００６７】このような構成は、波の伝搬所要時間が長
くかつ受信エコーの数が制限される例えば水中音響装置
の如き場合に特に有益である。勿論、マトリックスプル
ーブの場合、対象物の点において送り返された波を検知
する素子によって受信された値を含むフィールドメモリ
アドレスは双曲線表面の回転上に分布しているのであ
る。
くかつ受信エコーの数が制限される例えば水中音響装置
の如き場合に特に有益である。勿論、マトリックスプル
ーブの場合、対象物の点において送り返された波を検知
する素子によって受信された値を含むフィールドメモリ
アドレスは双曲線表面の回転上に分布しているのであ
る。
【００６８】本発明の実施例である装置は、構造物の立
体分析を高速の取り込み速度によって実行することを可
能にするのである。この解決方法をさらに向上させる為
に検知素子が非常に開いた放射パターンを有することが
望まれ、これはプルーブ１の検知素子Ｄｉが非常に小さ
いサイズであることを通常は意味し、この大きさは好ま
しくは波長よりも小さいのが好ましい。素子数が少ない
場合、プルーブ１のトータルの受信領域も小さく、感度
損失が非常に不利である。この欠点を救済する為に、本
発明は波長よりも大きな検知素子を用いることを提案す
る。これは小さいレンズ又は球形のキャップ状素子を用
い、素子の大きさや感度を変えることなく素子の開口を
増大させる。
体分析を高速の取り込み速度によって実行することを可
能にするのである。この解決方法をさらに向上させる為
に検知素子が非常に開いた放射パターンを有することが
望まれ、これはプルーブ１の検知素子Ｄｉが非常に小さ
いサイズであることを通常は意味し、この大きさは好ま
しくは波長よりも小さいのが好ましい。素子数が少ない
場合、プルーブ１のトータルの受信領域も小さく、感度
損失が非常に不利である。この欠点を救済する為に、本
発明は波長よりも大きな検知素子を用いることを提案す
る。これは小さいレンズ又は球形のキャップ状素子を用
い、素子の大きさや感度を変えることなく素子の開口を
増大させる。
【００６９】よって、図８（ａ）において示されるよう
に、検知素子Ｄｉは20度以下の開口αを有している。も
しレンズ又は球形キャップ１１が素子に付加されると、
図8（ｂ）で示したようにこの開口α’は著しく増大す
る（120度以上）。このような解決方法は、マトリック
スプルーブを低コストによって製造することを可能にす
る。図９は本発明によるかかるプルーブの実施例を示し
ている。このプルーブ１’は矩形発射表面を有し、この
発射表面にランダムに分布した限られた数の発信及び検
知素子Ｄｉを有している。
に、検知素子Ｄｉは20度以下の開口αを有している。も
しレンズ又は球形キャップ１１が素子に付加されると、
図8（ｂ）で示したようにこの開口α’は著しく増大す
る（120度以上）。このような解決方法は、マトリック
スプルーブを低コストによって製造することを可能にす
る。図９は本発明によるかかるプルーブの実施例を示し
ている。このプルーブ１’は矩形発射表面を有し、この
発射表面にランダムに分布した限られた数の発信及び検
知素子Ｄｉを有している。
【００７０】さらに、許容し得る解像度及び十分な検知
感度をもって拡大したセクタ（例えば60度）をカバーせ
んとする場合、波の発射はセクタ全部において成されね
ばならずかつ高い出射パワーを必要とする。その為に
は、1つの操作が連続するショットを発射することによ
り成されねばならない。しかしながら、長距離の水中音
響波の場合は、操作の為の非常に長い取り込み時間を必
要とし、このことは、高速移動ターゲットの検知を企図
する場合は重大なハンディキャップとなる。
感度をもって拡大したセクタ（例えば60度）をカバーせ
んとする場合、波の発射はセクタ全部において成されね
ばならずかつ高い出射パワーを必要とする。その為に
は、1つの操作が連続するショットを発射することによ
り成されねばならない。しかしながら、長距離の水中音
響波の場合は、操作の為の非常に長い取り込み時間を必
要とし、このことは、高速移動ターゲットの検知を企図
する場合は重大なハンディキャップとなる。
【００７１】しかしながら、現行の長距離プルーブは狭
いビームを発射しかつプルーブの異なる素子間の位相シ
フトに作用することによってこのビームを角度移動させ
る超音波トランスジューサマトリックスを用いている。
本発明による解決方法は、狭いビームの連続的発射をな
すこと及び各発射の間における前記ビームの方向を修正
して問題のセクタの全部をカバーすることを含んでい
る。
いビームを発射しかつプルーブの異なる素子間の位相シ
フトに作用することによってこのビームを角度移動させ
る超音波トランスジューサマトリックスを用いている。
本発明による解決方法は、狭いビームの連続的発射をな
すこと及び各発射の間における前記ビームの方向を修正
して問題のセクタの全部をカバーすることを含んでい
る。
【００７２】受信の場合、プルーブ素子によって検知さ
れた信号は、上記した如く、ディジタル化されてフィー
ルドメモリの各ラインに蓄積される。発射から戻りまで
の距離はプルーブの大きさに比して非常に長いので、障
害物に対応するデータは直線によって近似され得る双曲
線アークに沿ってフィールドメモリ内に分布する。
れた信号は、上記した如く、ディジタル化されてフィー
ルドメモリの各ラインに蓄積される。発射から戻りまで
の距離はプルーブの大きさに比して非常に長いので、障
害物に対応するデータは直線によって近似され得る双曲
線アークに沿ってフィールドメモリ内に分布する。
【００７３】ここで、これらの直線の傾斜は、対応する
障害物が検知された発射ビームの方向に依存しているこ
とに注意すべきである。よって、フィールドメモリを再
読取りすることによって障害物が検知された方向を正確
に識別することが可能である。 通常のプルーブは発信
及び受信のレベルにおいて方向性を有する。従って、か
かるプルーブを用いる場合、所与の方向に発射されたパ
ルスのエコーの全てが戻るまでプルーブの方向を変えな
いで待つ必要がある。しかしながら、上記したプルーブ
は狭いビームを発射するものの非常に狭い角度において
エコーを受信することが出来る。このような条件の下で
は、パルスの発射をパルスの発射から戻りまでの行程に
必要とする時間に依存しない高い周波数にて繰り返すこ
とができる。例えば、100ｋＨｚの周波数にて動作し、
３ｍ幅及び５０ｃｍ高さのプルーブ及び200個のトラン
スジューサ素子を含むプルーブを用いるｋｍ範囲のソー
ナを考える。かかるプルーブは200分の１ラジアンすな
わち水平方向0.6度及び垂直方向3.6度のビームを発射す
る。既に述べた如く、音響レンズを各素子の前に配置し
てその分散を増大させることが出来る。
障害物が検知された発射ビームの方向に依存しているこ
とに注意すべきである。よって、フィールドメモリを再
読取りすることによって障害物が検知された方向を正確
に識別することが可能である。 通常のプルーブは発信
及び受信のレベルにおいて方向性を有する。従って、か
かるプルーブを用いる場合、所与の方向に発射されたパ
ルスのエコーの全てが戻るまでプルーブの方向を変えな
いで待つ必要がある。しかしながら、上記したプルーブ
は狭いビームを発射するものの非常に狭い角度において
エコーを受信することが出来る。このような条件の下で
は、パルスの発射をパルスの発射から戻りまでの行程に
必要とする時間に依存しない高い周波数にて繰り返すこ
とができる。例えば、100ｋＨｚの周波数にて動作し、
３ｍ幅及び５０ｃｍ高さのプルーブ及び200個のトラン
スジューサ素子を含むプルーブを用いるｋｍ範囲のソー
ナを考える。かかるプルーブは200分の１ラジアンすな
わち水平方向0.6度及び垂直方向3.6度のビームを発射す
る。既に述べた如く、音響レンズを各素子の前に配置し
てその分散を増大させることが出来る。
【００７４】かかるソーナを用いた場合、発射ビームの
方向は、プルーブ素子から発射される信号の電子的位相
シフトによって、プルーブに対して垂直な軸に対して−
Δθから＋Δθ度の間において変化する角度だけ変化さ
せることが出来る。もし、１ｍ秒の発射毎の後にビーム
の出射方向が0.5度だけ修正され、すなわち、Ｖｂ＝0.5
度／ｍｓの操作速度によって修正される場合、探索さる
べきセクタは、Δθが例えば４５度に等しいとすれば、
180ｍｓ内に完全に走査され得る。
方向は、プルーブ素子から発射される信号の電子的位相
シフトによって、プルーブに対して垂直な軸に対して−
Δθから＋Δθ度の間において変化する角度だけ変化さ
せることが出来る。もし、１ｍ秒の発射毎の後にビーム
の出射方向が0.5度だけ修正され、すなわち、Ｖｂ＝0.5
度／ｍｓの操作速度によって修正される場合、探索さる
べきセクタは、Δθが例えば４５度に等しいとすれば、
180ｍｓ内に完全に走査され得る。
【００７５】しかしながら、次の走査を実行する前に全
てのエコーが受信されるまで待たなければならない。よ
って、海洋環境におけるｄ＝１ｋｍの範囲について、か
かる待ち時間ｔは２×ｄ／Ｖｔの最大値を有する。ここ
でＶｔは海洋環境における音響伝搬速度を表わし、1500
ｍ／ｓの値を有する。従って該最大値は1.33秒である。
安全マージンを見れば、1つの操作は２秒毎に成され得
る。
てのエコーが受信されるまで待たなければならない。よ
って、海洋環境におけるｄ＝１ｋｍの範囲について、か
かる待ち時間ｔは２×ｄ／Ｖｔの最大値を有する。ここ
でＶｔは海洋環境における音響伝搬速度を表わし、1500
ｍ／ｓの値を有する。従って該最大値は1.33秒である。
安全マージンを見れば、1つの操作は２秒毎に成され得
る。
【００７６】ここで２つの障害物を検知する場合を仮定
する。そうすると、第1の障害物は角度θ１＝−４０度
で距離ｒ１＝600ｍにあり、第2の障害物は角度θ２＝＋
４０度の方向で距離ｒ２＝500ｍにある。走査の開始点
が時間ゼロの点であるとすれば、第1障害物は時刻ｔ＝
（θ１＋Δθ）／Ｖｂ＝１０ｍｓにおいて発射され光に
遭遇し、第2の障害物は時刻ｔ２＝（θ２＋Δθ）／Ｖ
ｂ＝170ｍｓに発射されたパルスに遭遇する。
する。そうすると、第1の障害物は角度θ１＝−４０度
で距離ｒ１＝600ｍにあり、第2の障害物は角度θ２＝＋
４０度の方向で距離ｒ２＝500ｍにある。走査の開始点
が時間ゼロの点であるとすれば、第1障害物は時刻ｔ＝
（θ１＋Δθ）／Ｖｂ＝１０ｍｓにおいて発射され光に
遭遇し、第2の障害物は時刻ｔ２＝（θ２＋Δθ）／Ｖ
ｂ＝170ｍｓに発射されたパルスに遭遇する。
【００７７】反射されたパルスがプルーブの中心に達す
るまでに要する時間長は各々２×ｒ１／Ｖｔ＝0.8秒及
び２×ｒ２／Ｖｔ＝0.666ｓである。従って次の到達時
刻が得られる。すなわち、
るまでに要する時間長は各々２×ｒ１／Ｖｔ＝0.8秒及
び２×ｒ２／Ｖｔ＝0.666ｓである。従って次の到達時
刻が得られる。すなわち、
【００７８】
【数４】
【００７９】
【数５】
【００８０】この特別な場合においては、最も近い障害
物に対応するエコーの前に最も遠い障害物に対応するエ
コーが到達することが分かる。受信したエコーの演算回
路による処理の間、異なる発射角に対応する角度にて傾
斜した一連の直線によってフィールドメモリが探索され
る。読取りラインが記録ラインに一致する場合、対応す
る情報は画像メモリＭｉに書き込まれる。よって、画像
メモリに書き込まれる点の座標は直線の傾斜角すなわち
障害物の方向及びメモリ内のラインの位置の関数として
変化し、かかる方向における発信の時刻に対応する時間
シフトによって修正されるのである。
物に対応するエコーの前に最も遠い障害物に対応するエ
コーが到達することが分かる。受信したエコーの演算回
路による処理の間、異なる発射角に対応する角度にて傾
斜した一連の直線によってフィールドメモリが探索され
る。読取りラインが記録ラインに一致する場合、対応す
る情報は画像メモリＭｉに書き込まれる。よって、画像
メモリに書き込まれる点の座標は直線の傾斜角すなわち
障害物の方向及びメモリ内のラインの位置の関数として
変化し、かかる方向における発信の時刻に対応する時間
シフトによって修正されるのである。
【００８１】探索さるべき環境の点Ｐｒ，θに対応する
点Ｐ'ｒ，θの値は次の式によって得られる。すなわ
ち、
点Ｐ'ｒ，θの値は次の式によって得られる。すなわ
ち、
【００８２】
【数６】
【００８３】ここで、Ａk,lはフィールドメモリＭＣの
ラインＬｋの位置ｌに貯えられたサンプルの値であり、
ＣはコンバータＣＡのサンプリング周波数に依存する乗
数である。ｌとｋとの関係が単純なものであるという事
実の故に、画像メモリＭｉ内の点の値を得る為に加算さ
るべきフィールドメモリＭＣ内の蓄積されたサンプルの
アドレスはその画像が画像メモリＭｉにおいて形成され
ているものとして発射角θ及びフィールドメモリのライ
ンｌｋを特定する乗数のテーブル（ｋ×cosθ）の値を
用いることによって計算することが出来る。
ラインＬｋの位置ｌに貯えられたサンプルの値であり、
ＣはコンバータＣＡのサンプリング周波数に依存する乗
数である。ｌとｋとの関係が単純なものであるという事
実の故に、画像メモリＭｉ内の点の値を得る為に加算さ
るべきフィールドメモリＭＣ内の蓄積されたサンプルの
アドレスはその画像が画像メモリＭｉにおいて形成され
ているものとして発射角θ及びフィールドメモリのライ
ンｌｋを特定する乗数のテーブル（ｋ×cosθ）の値を
用いることによって計算することが出来る。
【００８４】画像メモリ内に含まれる画像はセクタ形式
（すなわち極座標：ｒ，θ）によって表示することが出
来、或いは変換処理を施すことによって平行座標によっ
て表示することも出来る。本発明は、又、短距離の探索
（例えば100mm）の場合に生ずる問題をも解決すること
が出来る。
（すなわち極座標：ｒ，θ）によって表示することが出
来、或いは変換処理を施すことによって平行座標によっ
て表示することも出来る。本発明は、又、短距離の探索
（例えば100mm）の場合に生ずる問題をも解決すること
が出来る。
【００８５】プルーブが相当大きな形である場合（100m
mストリップ）、超音波フィールドは発射面の近傍にお
いて非常に歪み、平均強度が減少し検知感度を減少させ
る。この減少は異なる素子について重み付けをした振幅
を与えることによって修正され得るがこの解決方法はい
まだ不完全である。さらに例えば、医療エコー操作或い
はエコグラフィーの場合の如く多数の障害物がある場合
は得られる画像において欠陥が生ずる。
mストリップ）、超音波フィールドは発射面の近傍にお
いて非常に歪み、平均強度が減少し検知感度を減少させ
る。この減少は異なる素子について重み付けをした振幅
を与えることによって修正され得るがこの解決方法はい
まだ不完全である。さらに例えば、医療エコー操作或い
はエコグラフィーの場合の如く多数の障害物がある場合
は得られる画像において欠陥が生ずる。
【００８６】この問題の1つの解決方法は、発信動作を
なすプルーブ素子をスイッチングすることによって発信
面を減少させ、各発信についての発信面の位置をずらす
ことを含んでいる。このことは、移動する探索ビームと
等価なものを形成するのであるが、取り込レートはかな
り減少してしまう。この欠点は互いに干渉しない程度に
十分離れたいくつかのビームを同時に発射して対象物全
体を少ない発射によって走査することによって低減する
ことが出来る。
なすプルーブ素子をスイッチングすることによって発信
面を減少させ、各発信についての発信面の位置をずらす
ことを含んでいる。このことは、移動する探索ビームと
等価なものを形成するのであるが、取り込レートはかな
り減少してしまう。この欠点は互いに干渉しない程度に
十分離れたいくつかのビームを同時に発射して対象物全
体を少ない発射によって走査することによって低減する
ことが出来る。
【００８７】例えば、１０mm幅のビームが1000mm幅のプ
ルーブに用いられる場合、５０％ビーム間のオーバラッ
プとともに２０回の単一ビームショットを行う。２０mm
だけ離れた５本のビームが同時に発射された場合、画像
の形成レートは４分の１になるが４回の発射で十分であ
る。本発明は、改善されたかかる結果を生ずる。この為
に、次のような観察が成される。すなわち、例えば、医
療エコグラフィーにおいては、発射レートが画像処理レ
ートよりもかなり高くされ得る。よって、100mm深さま
での構造を探索する為には、パルスの発射戻り行程の最
大所要時間は２×0.1m／1500ｍ／ｓすなわち0.13msであ
る。人間の体の場合、超音波の吸収が非常に高いので反
射は実際上存在しない。従って、探索波の発射は5000Hz
のレートで実行され、画像の再構成レートは現在の技術
では約1000Hzを越えることができない。
ルーブに用いられる場合、５０％ビーム間のオーバラッ
プとともに２０回の単一ビームショットを行う。２０mm
だけ離れた５本のビームが同時に発射された場合、画像
の形成レートは４分の１になるが４回の発射で十分であ
る。本発明は、改善されたかかる結果を生ずる。この為
に、次のような観察が成される。すなわち、例えば、医
療エコグラフィーにおいては、発射レートが画像処理レ
ートよりもかなり高くされ得る。よって、100mm深さま
での構造を探索する為には、パルスの発射戻り行程の最
大所要時間は２×0.1m／1500ｍ／ｓすなわち0.13msであ
る。人間の体の場合、超音波の吸収が非常に高いので反
射は実際上存在しない。従って、探索波の発射は5000Hz
のレートで実行され、画像の再構成レートは現在の技術
では約1000Hzを越えることができない。
【００８８】それゆえ、大なる容量のフィールドメモリ
ＭＣを用いていくつかの連続するショット（例えば4
回）をこのメモリの各領域について行って得られるサン
プルを記録し、処理を続いて行うことが可能である。こ
れらのフィールドメモリ領域の各々は再構成さるべき画
像の4分の1に対応するデータを含んでいる。従って、そ
れらはより素早く（４つの連続する発射の場合より4倍
早い）速度で処理され得る。
ＭＣを用いていくつかの連続するショット（例えば4
回）をこのメモリの各領域について行って得られるサン
プルを記録し、処理を続いて行うことが可能である。こ
れらのフィールドメモリ領域の各々は再構成さるべき画
像の4分の1に対応するデータを含んでいる。従って、そ
れらはより素早く（４つの連続する発射の場合より4倍
早い）速度で処理され得る。
【００８９】この例においては、データ取得及び処理サ
イクルが２ｍｓ（これは周波数500Ｈｚに対応して通常
は十分である）の間において実行され得る。しかしなが
ら、このレートは2つのフィールドメモリMCを用いるか2
倍の容量を持つ1つのフィールドメモリを用いて2倍にさ
れ得、これによって、あるメモリあるいはその一部を用
いて、サンプルを記憶することが出来る一方、別のメモ
リ或いはそのメモリの別の部分を用いて処理動作をなす
ことが出来るのである。
イクルが２ｍｓ（これは周波数500Ｈｚに対応して通常
は十分である）の間において実行され得る。しかしなが
ら、このレートは2つのフィールドメモリMCを用いるか2
倍の容量を持つ1つのフィールドメモリを用いて2倍にさ
れ得、これによって、あるメモリあるいはその一部を用
いて、サンプルを記憶することが出来る一方、別のメモ
リ或いはそのメモリの別の部分を用いて処理動作をなす
ことが出来るのである。
【図１】 ボリューム構造の探索及び分析の為の装置の
理論的構成を示す図。
理論的構成を示す図。
【図２】 図1に示された装置の動作原理を示す概念
図。
図。
【図３】 フィールドメモリ及び検知素子によって受信
されたエコーのこのメモリ内における双曲線分布を示す
図。
されたエコーのこのメモリ内における双曲線分布を示す
図。
【図４】 図1に示された装置の別の実施例を示す図。
【図５】 本発明による方法によって得られる値に対し
て適用され得る修正係数であって、所与の点からのエコ
ーを受信する検知素子の実際及び理論上の数の間の関係
の関数としての修正係数の値を特定するカーブの例を示
すグラフ。
て適用され得る修正係数であって、所与の点からのエコ
ーを受信する検知素子の実際及び理論上の数の間の関係
の関数としての修正係数の値を特定するカーブの例を示
すグラフ。
【図６】 検知素子によって発射されかつ受信されるエ
コーであって、プルーブから異なる距離だけ離れた2つ
の点を経たエコーの時間上の分布例を示す図。
コーであって、プルーブから異なる距離だけ離れた2つ
の点を経たエコーの時間上の分布例を示す図。
【図７】 図6において示された2つの点による反射エコ
ーのメモリ内における分布内を示す図。
ーのメモリ内における分布内を示す図。
【図８】 従来例及び本発明によるプルーブ及び検知素
子の放射パターンを示す図。
子の放射パターンを示す図。
【図９】 本発明によるマトリックスプルーブを示す
図。
図。
Claims (25)
- 【請求項１】 環境の構造を探索し解析するために前記
環境もしくは媒体によって反射され伝送されもしくは屈
折せしめられた波を表わす信号を処理する方法であっ
て、前記方法は、 前記構造に少なくとも１つの入射波を発信し、 前記環境内で前記入射波が遭遇した構造から到来する波
を互いに独立な複数の検知素子によって受信し、 前記受信素子から得られるデータのデジタル化の後フィ
ールドメモリに記憶し、 前記フィールドメモリから読み取られた情報から前記環
境の構造の再構成及び／もしくは分析をなし、 さらに、前記方法は、 前記環境の各点について、前記フィールド内で占有され
た位置を前記点から到来する波に対応する検知素子によ
って検知された信号によって少なくとも部分的に予め計
算して、この計算によって得られた位置を前記フィール
ドメモリを読み取る為に用いられるアドレス指定メモリ
に記憶するステップと、次いで、前記フィールドメモリ
を読み取って、各点に対応するメモリ位置に含まれる全
ての値を加算するステップと、を有し、前記点から到来
する波の重要度を表わす値が該加算結果に修正係数を乗
算することによって得られ、当該値が処理されるか若し
くは特定のメモリに蓄積されるかすることを特徴とする
方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法であって、前記フィ
ールドメモリの全てのラインが平行して読み取られ各点
から到来する波の重要性を示す値が、各点の座標に応じ
たパラメータの読取りアドレス指定法則(law)に対応す
る複数の点を含む画像メモリ内に記憶されることを特徴
とする方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の方法であって、前記修正
係数は、ある点について前記フィールドメモリで読み取
られた所定の閾値を越える値の数と前記点について読み
取られた値の全部の数との比の関数として変化すること
を特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の方法であって、前記修正
係数は、前記比の関数としての或る閾値より下回るとき
はゼロであり前記閾値を上回るときは１の値を取ること
を特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項３記載の方法であって、前記修正
係数は、前記比に比例することを特徴とする方法。 - 【請求項６】 請求項３記載の方法であって、前記修正
係数は、前記比の関数として指数関数的に変化すること
を特徴とする方法。 - 【請求項７】 請求項２記載の方法であって、読取りア
ドレス指定法則のいくつかは前記画像メモリの各点に対
応していることを特徴とする方法。 - 【請求項８】 請求項１記載の方法であって、前記入射
波はパルス形状にて発射せしめられることを特徴とする
方法。 - 【請求項９】 請求項１記載の方法であって、前記入射
波は、波の群の形もしくは連続発射の形によって発射せ
しめられ、アドレス指定法則は所定の距離に位置する反
射点を示すように選択されていることを特徴とする方
法。 - 【請求項10】 請求項１記載の方法であって、入射波の
発射及び環境によって反射された波の受信は同一の手段
によって実行されることを特徴とする方法。 - 【請求項11】 請求項９記載の方法であって、前記入射
波の発射及び環境によって反射された波の受信は個別の
手段によって実行されることを特徴とする方法。 - 【請求項12】 請求項１記載の方法であって、前記入射
波のエッジは平面であることを特徴とする方法。 - 【請求項13】 請求項１記載の方法であって、前記入射
波は、方向性があり及び若しくは収束されたビームから
なり、前記ビームは互いに重なり合わず、さらに前記ビ
ームは連続する発射の過程において移動して前記構造の
全体をカバーすることを特徴とする方法。 - 【請求項14】 請求項１記載の方法であって、前記入射
波は、互いに独立な発信／受信ユニットのリニアなネッ
トワークによって生成されることを特徴とする方法。 - 【請求項15】 請求項１記載の方法であって、前記入射
波は、マトリックス上に配置された発信／受信ユニット
によって生成されることを特徴とする方法。 - 【請求項16】 請求項１記載の方法であって、前記入射
波は、ランダムに配置された発信／受信ユニットによっ
て生成されることを特徴とする方法。 - 【請求項17】 請求項１記載の方法であって、伝搬角
度に対応した異なる方向において入射波を連続的にかつ
前記プルーブと前記入射波が遭遇する構造の間の波の発
射及び戻り行程の時間に独立な高い頻度(rate)にて発信
し、前記入射波の各々はその発信の時刻の関数として変
化する各時刻において発信され、前記環境の各点は前記
点から到来する波の重要性を表わす値を与えるフィール
ドメモリ内の個別の位置セットに対応するパルスによっ
てヒット（hit）されることを特徴とする方法。 - 【請求項18】 請求項１記載の方法であって、前記ア
ドレス指定法則は双曲線もしくは擬似双曲線法則である
ことを特徴とする方法。 - 【請求項19】 請求項１記載の方法であって、前記入射
波は、前記検知素子群の大きさに比して遙かに長い距離
に位置する障害物に向けて発射され、前記アドレス指定
法則は前記検知素子群に対する前記障害物の角度位置に
応じた傾斜の直線によって近似され得ることを特徴とす
る方法。 - 【請求項20】 請求項１記載の方法であって、前記検知
素子は発信器でもあり、前記方法は前記検知素子を個別
の群に分布させ、前記群は順次発射の間において順番に
発射するように活性化され、前記素子は受信のためにす
べて活性化され、前記素子によって受信された情報は前
記フィールドメモリの個別の領域に記憶されることを特
徴とする方法。 - 【請求項21】 請求項１記載の方法を実行する装置であ
って、 プルーブを有し、前記プルーブは複数の発信／受信ユニ
ットからなり、前記ユニットの各々は、一方において、
互いに逆方向において接続された２つの導通閾値ダイオ
ードを介して発振器に接続され、他方において、Ａ／Ｄ
コンバータに接続され、前記コンバータの出力はフィー
ルドメモリの書込み入力に接続され、前記フィールドメ
モリの読取りは、カウンタを介したクロックによって駆
動されるアドレス指定メモリによって制御され、前記フ
ィールドメモリの読取り出力は加算器に接続され、前記
加算器の出力は修正手段を介して前記カウンタによって
駆動される画像メモリの書込み入力に接続され前記修正
手段は前記フィールドメモリにおいて読み取られ、かつ
互いに加算された所定の閾値を上回る値の数をカウント
する装置によって駆動されることを特徴とする装置。 - 【請求項22】 請求項２１記載の装置であって、前記発
信／受信ユニットは発射される波の長さを越える大きさ
を有し、各々その開口を増大する手段を有することを特
徴とする装置。 - 【請求項23】 請求項２２記載の装置であって、前記発
信／受信ユニットの開口を増大する手段は、小さなレン
ズもしくは球状キャップであることを特徴とする装置。 - 【請求項24】 請求項２２記載の装置であって、前記発
信／受信ユニットはマトリックス形状に配列され、前記
受信ユニットがこのマトリックス形状内にランダムに分
布していることを特徴としている装置。 - 【請求項25】 請求項２２記載の装置であって、交互に
書き込まれもしくは読み取られる２つのフィールドメモ
リ領域を有し、前記画像メモリ内の画像形成の速度を２
倍にすることを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9704936A FR2762392B1 (fr) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | Procede et dispositif pour le traitement de signaux representatifs d'ondes reflechies, transmises ou refractees par une structure volumique en vue d'effectuer une exploration et une analyse de cette structure |
| FR9704936 | 1997-04-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10332648A true JPH10332648A (ja) | 1998-12-18 |
Family
ID=9506164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10109848A Pending JPH10332648A (ja) | 1997-04-18 | 1998-04-20 | ボリューム構造によって反射、送信又は屈折した波を表わす信号をこの構造を調査及び分析するために処理する方法及び装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6028547A (ja) |
| EP (1) | EP0872742B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10332648A (ja) |
| CN (1) | CN1296723C (ja) |
| CA (1) | CA2234465C (ja) |
| DE (1) | DE69801181T2 (ja) |
| ES (1) | ES2161019T3 (ja) |
| FR (1) | FR2762392B1 (ja) |
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| JP2013156277A (ja) * | 2008-03-31 | 2013-08-15 | Kjtd Co Ltd | 超音波探傷方法とその装置 |
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| DE10123237B4 (de) * | 2001-05-12 | 2005-11-17 | Eads Deutschland Gmbh | Zerstörungsfreie Ultraschall-Prüfmethode zur Schadensdetektion, sowie Prüfeinrichtung zur Durchführung derselben |
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