JPH1164496A

JPH1164496A - 音響映像装置

Info

Publication number: JPH1164496A
Application number: JP9217350A
Authority: JP
Inventors: Uji Kaiho; 宇治海法
Original assignee: OKI SYSTEC TOKAI KK; Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: OKI SYSTEC TOKAI KK; Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 1999-03-05
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: JP3450161B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズによる結像作用とＭＯＳスイッチ部に
よる一括読み出しを利用することにより、装置規模を大
幅に縮小でき、しかも、リアルタイムに音響映像を得る
ことができる音響映像装置を提供する。【解決手段】音響映像装置において、音の透過性が良
く、音速が媒体と異なる材料を整形してなる音響レンズ
１と、ターゲット（物体）Ａからの発生音が前記音響レ
ンズ１によって結像され、音響映像の強度に応じた電荷
が誘起される２次元超音波受波器アレイ２と、この２次
元超音波受波器アレイ２に結合されたＭＯＳスイッチ部
３を有する２次元音響センサ４と、この２次元音響セン
サ４に接続されるＴＶ信号変換部５と、このＴＶ信号変
換部５に接続される表示部６とを設けるようにしたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光の代わりに音波
を用いて、光の届かない水中などの観測を行う音響映像
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の先行技術として
は、例えば、（１）本願発明者による「音響映像ソー
ナ」日本音響学会誌４７巻１号（１９９１）ｐ６３〜６
９に開示されるものがあった。従来、この種の音響映像
装置は、図９に示すようなブロック構成をしており、水
中部１０１には送受波器アレイ部１０２、受波処理部１
０３、送波処理部１０４などを有し、水中ケーブル１０
５を介して接続される操作部１０６、その操作部１０６
の電源部１０７、表示部１０８などを有している。

【０００３】この例では４８ｃｈの送波器１０２Ａから
超音波パルスを送信し、対象物体からの反射信号を６４
ｃｈの受波器１０２Ｂによって受信し、受信信号をｃｈ
毎に増幅、位相検波、ＡＤ変換した後、ビームフォーミ
ング、スキャンコンバージョン回路（信号処理）部分１
０６Ａにより、光学系でのレンズによる結像作用をデジ
タル演算により置き換えて実施し、計算された映像情報
を表示メモリ部１０６Ｂに一時記憶し、これをＴＶ信号
に変換し、ＣＲＴモニタ（表示部）１０８に出力してい
る。なお、映像再生は、画素の一点毎に焦点合わせをデ
ジタル計算で行っている。

【０００４】（２）また、第２文献として、「半導体セ
ンサ光学宮尾亘朝倉書店ｐｐ６９〜７３」に開示
されるものがあった。この文献によれば、可視光画像セ
ンサについての説明がなされている。このような画像セ
ンサでは、ホトダイオードなどの光電変換素子を２次元
配列し、レンズ系によって対象物体の映像を配列面に結
ばせ、この映像の明るさに応じて誘起される電荷を、Ｍ
ＯＳ形ＸＹ走査センサ、ＣＣＤ画像センサ等によって走
査して読み取り、ＴＶの映像信号に変換するようにして
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
献（１）に示すような音響映像装置において、得られる
独立した画素の数は、受波素子の個数にほぼ等しくなる
という関係があるため、高解像度の映像をつくるために
は、数万から数十万という非常に多くの素子数を必要と
する。

【０００６】また、ここでは、回路規模を減らすために
開口合成という手法を使い、送波器数×受波器数の画素
数を得ているが、この場合は、一枚の画面を得るのに複
数回の送波が必要になり、リアルタイム性が損なわれる
という別な課題が生じる。このため、この多数の素子か
らの信号をどのように取り出すかが大きな課題となる。

【０００７】従来の方法では、受波素子の１ｃｈ毎に、
増幅、位相検波、ＡＤ変換を行うための回路を必要とす
るため、非常に大規模化するという欠点があった。ま
た、映像再生は、デジタル計算で１点毎に行うため、計
算量も膨大なものとなり、映像再生速度が制限され、リ
アルタイム性に問題が生じ、また演算装置の規模も増大
するという欠点がある。

【０００８】以上のような欠点があるため、従来の音響
映像は解像度が低く、像再生速度が遅く、しかも大規模
なものになってしまっていた。更に、上記文献（２）で
は、映像再生はレンズにより空間的に行われ、さらに、
光電素子アレイにより変換されたｃｈ毎の受信信号は、
ＭＯＳスイッチによるＸ−Ｙ走査機能、ＣＣＤによる電
荷転送機能により、大量のデータを容易に読み出すこと
ができるため、非常に小型で高解像度な映像装置を構成
できることになる。ただし、光電素子を用いた光学セン
サであるため、光の届かない水中などでは当然使用でき
ないというやむを得ない欠点があった。

【０００９】本発明は、上記問題点を除去し、レンズに
よる結像作用とＭＯＳスイッチ部による一括読み出しを
利用することにより、装置規模を大幅に縮小することが
でき、しかも、リアルタイムに音響映像を得ることがで
きる音響映像装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、〔１〕音響映像装置において、音の透過性が良く、音速
が媒体と異なる材料を整形してなる音響レンズと、ター
ゲットからの発生音が前記音響レンズによって結像さ
れ、音響映像の強度に応じた電荷が誘起される２次元超
音波受波器アレイと、この２次元超音波受波器アレイに
結合されたＭＯＳスイッチ部又はＣＣＤ回路部を有する
２次元音響センサと、この２次元音響センサに接続され
るＴＶ信号変換部と、このＴＶ信号変換部に接続される
表示部とを設けるようにしたものである。

【００１１】〔２〕音響映像装置において、超音波送信
回路に接続された送波器と、この送波器からの超音波信
号が照射されるターゲットと、音の透過性が良く、音速
が媒体と異なる材料を整形してなる音響レンズと、前記
ターゲットからの反射波が前記音響レンズによって結像
され、音響映像の強度に応じた電荷が誘起される２次元
超音波受波器アレイと、この２次元超音波受波器アレイ
に結合されたＭＯＳスイッチ部又はＣＣＤ回路部を有す
る２次元音響センサと、この２次元音響センサに接続さ
れるＴＶ信号変換部と、このＴＶ信号変換部に接続され
る表示部とを設けるようにしたものである。

【００１２】〔３〕上記〔２〕記載の音響映像装置にお
いて、前記超音波送信回路から連続波を送信するように
したものである。〔４〕上記〔２〕記載の音響映像装置において、前記超
音波送信回路からパルスを送信し、この送信から設定し
た時間後に開く受信ゲート、距離計測回路を加え、指定
した距離範囲のみを選択的に映像化するようにしたもの
である。

【００１３】〔５〕上記〔２〕記載の音響映像装置にお
いて、３系統以上の前記超音波送信回路と、前記２次元
超音波受波器アレイに異なる周波数に応答する共振特性
を持たせた、前記２次元音響センサを３系統以上用い、
夫々の出力をＲＧＢ信号に対応させてカラーＴＶ信号に
変換し、カラー表示部に表示するようにしたものであ
る。

【００１４】〔６〕上記〔５〕記載の音響映像装置にお
いて、前記超音波送信回路からパルスを送信し、この送
信から設定した時間後に開く受信ゲート、距離計測回路
を加え、設定した距離範囲のみを選択的に疑似カラー映
像化するようにしたものである。〔７〕上記〔５〕記載の音響映像装置において、送波パ
ルスの周波数を送波ごとに３種変えて１枚ずつ画面を作
り、夫々の画面をＲＧＢに対応させ、３枚の連続する画
面を時間方向に移動積分させることにより、疑似カラー
を得るようにしたものである。

【００１５】〔８〕上記〔２〕〜〔７〕記載のいずれか
１項記載の音響映像装置において、前記音響レンズと前
記２次元音響センサを液体を満たした弾力のある袋内に
収納し、物体に密着できるような構造にするようにした
ものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実
施例を示す音響映像装置の概略構成図、図２はその音響
映像装置の２次元音響センサの構成図であり、図２
（ａ）はその２次元音響センサの概略平面図、図２
（ｂ）はその２次元音響センサのＡ部拡大回路図であ
る。なお、この実施例では、パッシブな音響映像装置の
実施例を示している。

【００１７】図１に示すように、この音響映像装置は、
音響レンズ１、２次元受波器アレイ２とＭＯＳ（金属酸
化膜半導体：ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒ）スイッチ部３からなる２次元音響センサ
部４、ＴＶ信号変換部５、表示部６から構成されてい
る。ここで、音響レンズ１は、音の透過性が良く、音速
が媒体と異なる材料を整形することにより、光学レンズ
と原理的には全く同様に従来技術で実現することができ
る。

【００１８】２次元音響センサ部４は、圧電素子などの
音響−電気変換素子を配列した２次元受波器アレイ２と
ＭＯＳスイッチ部３から構成される。ＭＯＳスイッチ部
３は、図２に示すように、ダイオード１４とその信号を
出力するＭＯＳＦＥＴ１３を１画素とするセンサ素子を
マトリックス状に並べて、Ｘ軸スキャナ１１とＹ軸スキ
ャナ１２で左上の画素から順次パルス電圧をかけて、各
センサの音響信号を読み出していく。

【００１９】この２次元受波器アレイ２自体は圧電素子
等を並べる従来技術で実現することができる。また、Ｍ
ＯＳスイッチ部３及びＴＶ信号変換部５は、従来技術で
示した文献（２）に開示されるものと同様であり、容易
に実現できる。以下、この実施例の音響映像装置の動作
について説明する。音を発生しているターゲット（発音
物体）Ａが存在するときは、このような構成によって、
音源の発生音圧分布を映像化することができる。

【００２０】図１に示すように、ターゲットＡからの発
生音は、音響レンズ１によって、２次元受波器アレイ２
面に結像される。このとき、２次元受波器アレイ２面に
は音響映像の強度に応じた電荷が誘起される。この電荷
は、図２（ｂ）に示すように、２次元受波器アレイ２に
ダイオード１４を介して結合されたＭＯＳスイッチ部３
のゲート容量に蓄積される。

【００２１】ＭＯＳスイッチ部３にパルスを印加する
と、その部分だけが導通し、蓄積された電荷が読み出さ
れる。パルスをＸ軸スキャナ１１、Ｙ軸スキャナ１２で
各々スキャンすることによって、２次元配列された圧電
素子１５からの信号を次々に読み取ることができる。順
次読み出された信号は、ＴＶ信号変換部５でＴＶ信号に
変換され、表示部６で音響映像として表示される。

【００２２】ＭＯＳスイッチ部３及びその駆動、読み出
し、ＴＶ信号変換技術は、上記文献（２）に示される、
従来技術で実現することができる。ターゲット（物体）
Ａが音を発生している場合、この実施例により、物体上
の音圧分布、すなわち音響映像をＴＶ画面上に映し出す
ことができる。このように、第１実施例によれば、従来
の音響映像装置〔文献（１）〕でのｃｈ毎に電気回路を
持たせる方法に比べ、音響レンズによる結像作用とＭＯ
Ｓスイッチ部による一括読み出しを利用しているので、
大幅に装置規模を縮小することができ、しかもリアルタ
イムに音響映像を得ることができる。

【００２３】水中で潜水艦などの音源の探知などに用い
る他、空中でもノイズ発生源の特定などの用途に用いる
ことができる。また、２次元受波器アレイの信号読み取
り部として、ＭＯＳスイッチ部の代わりにＣＣＤの電荷
転送機能を用いてもよい。従来の文献（２）のＣＣＤ画
像センサにおいて、ホトダイオードを圧電素子とダイオ
ードの組合せに置き換えることにより、ＭＯＳスイッチ
部の場合と全く同様に光学センサを音響センサに変更す
ることができ、読み出し回路の規模を、大幅に縮小でき
ることになる。

【００２４】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図３は本発明の第２実施例を示す音響映像装置の概
略構成図である。なお、この実施例では、連続波送波に
よる、アクティブな映像装置を示している。また、第１
実施例と同じ部分には同じ符号を付している。この図に
示すように、この音響映像装置は、送波回路２１、送波
器２２、音響レンズ１、２次元受波器アレイ２とＭＯＳ
スイッチ部３からなる２次元音響センサ部４、ＴＶ信号
変換部５、表示部６から構成されている。

【００２５】以下、この実施例の音響映像装置の動作に
ついて説明する。自から発音しないターゲット（物体）
Ｂに対しては、送波回路２１からの超音波信号をターゲ
ット（物体）Ｂに照射し、ターゲット（物体）Ｂからの
反射波により映像化する。送波回路２１からなる信号発
生器から電気信号を発生し、増幅した後、送波器２２に
よって電気−音響変換して、超音波信号を発生する。

【００２６】超音波信号が、ターゲット（物体）Ｂに向
かって、照射されると、ターゲット（物体）Ｂにより反
射される。この反射波を、音響レンズ１によって、２次
元受波器アレイ２面に結像し、以下、第１実施例と全く
同じように映像化する。送信信号は、連続波とするが、
周波数は、単一周波数の送波によって、特定周波数での
応答を見る他、周波数を振ることにより、複数周波数の
反射応答の和としての映像をみることの二つの方法が考
えられる。

【００２７】このように、第２実施例によれば、第１実
施例のターゲット（発音物体）Ａを対象とするのと異な
り、ターゲット（発音しない物体）Ｂの外部から連続波
を照射し、その物体からの反射波を利用して映像化する
ようにしたので、自から発音しない物体についても映像
化することができる。従来よりも、高速化、小形化でき
ることは第１実施例と同様である。

【００２８】また、周波数が単一であると、物体面に分
布する無数の反射点からの反射信号の位相干渉により、
ニュートンリングがランダム化されたような干渉縞がで
き、画質を劣化させるが、電荷の蓄積期間に周波数を変
化させれば、複数の周波数の応答が平均化されるため、
干渉縞が薄められ、安定した映像が得られるという利点
がある送波器を複数設置し、異なる角度から、複数の周
波数で照射する応用でも、同様の効果が得られる。

【００２９】また、音響レンズによる結像作用は、時間
遅延を用いたものであり、従来主流であった位相補正方
式とは異なり、周波数の依存性がないので、周波数が変
化しても焦点の位置は変化せず、複数周波数をそのまま
重ね合わせることができる。次に、本発明の第３実施例
について説明する。図４は本発明の第３実施例を示す音
響映像装置の概略構成図である。なお、この実施例で
は、パルス送波による、アクティブな映像装置を示して
いる。また、上記実施例と同じ部分には同じ番号を付し
ている。

【００３０】この図に示すように、この音響映像装置
は、送波回路３１、送波器３２、音響レンズ１、２次元
受波器アレイ２とＭＯＳスイッチ部３とからなる２次元
音響センサ４、ＴＶ信号変換部５、表示部６から構成さ
れる。以下、この実施例の音響映像装置の動作について
説明する。自から発音しないターゲット（物体）Ｂに対
して、超音波パルス信号を照射し、その反射波により映
像化する。

【００３１】送波回路３１からなる信号発生器からパル
ス電気信号を発生し、増幅した後、送波器３２によって
電気−音響変換して、超音波パルス信号を発生する。第
２実施例と同様に、送波信号がターゲットＢに向かって
照射されると、ターゲットＢにより反射され、この反射
波が音響レンズ１によって、２次元受波器アレイ２面に
結像される。結像された映像を蓄積する時に、送信後、
一定時間後から、一致時間幅だけ蓄積して終了させる。
つまり、送波回路３１とＴＶ信号変換部５とは同期をと
るように伝送路３３を有する。こうすると、一定時間後
に到達した反射波、すなわち一定距離の物体の映像だけ
を選択的に得ることができる。

【００３２】このように、第３実施例によれば、第２実
施例は連続波を照射しているのに対し、パルス波を用い
て一定距離の物体の映像だけを映像化することができる
ので距離計測が可能となる。更に、受信時間を変化させ
れば、それに対応した距離に位置する物体の映像だけが
得られ、その物体までの距離が分かる。

【００３３】また、送波毎に周波数を変えたり、パルス
内を周波数変調したり、複数の音源から同時に多周波を
送波するなどして、多周波を積分するような応答方法も
考えられる。次に、本発明の第４実施例について説明す
る。図５は本発明の第４実施例を示す音響映像装置の概
略構成図である。なお、この実施例では、人体などの内
部をみるための映像装置の構成を示している。また、上
記実施例と同じ部分には同じ符号を付して、その説明は
省略する。

【００３４】この図に示すように、この音響映像装置
は、シリコン油５１等の液体を満たしたゴム袋５２など
を物体としての人体の腹部等に密着させ、ゴム袋５２内
に音響レンズ１、２次元受波器アレイ２とＭＯＳスイッ
チ部３とからなる２次元音響センサ４が設置される。そ
して、別途、送波回路４１が接続される送波器４２を人
体に密着させて送波する。２次元受波器アレイ２以降の
構成は上記第２実施例と同様である。

【００３５】以下、この実施例の音響映像装置の動作に
ついて説明する。送波器４２から超音波を送波し、体内
の臓器Ｃからの反射波を捕らえて音響レンズ１により２
次元受波器アレイ２面に結像させる。それ以降は、第２
〜３実施例と同様であり、送波器４２は複数でも良く、
周波数も可変にして良い。このように第４実施例によれ
ば、体内の臓器Ｃ等を映像化することができる。

【００３６】また、従来の超音波診断装置が、断層像し
か表示できないのに対し、リアルタイムに正面像を得る
ことができる。なお、超音波の特質として、Ｘ線に比
べ、軟物質の映像化に優れ、また安全性が高いので、医
療用に好適である。更に、土中などの不透明物体の映像
化などにも同様に応用が可能である。次に、本発明の第
５実施例について説明する。

【００３７】図６は本発明の第５実施例を示す音響映像
装置の概略構成図である。この図に示すように、この音
響映像装置は、３個の送波信号発生器６１と、３個の送
波器６２、３個の音響レンズ６３と、共振特性を持ち、
単一の周波数に感度を持つ受波器アレイ（周波数選択回
路を含む）６４からなる受信部を３系統持ち、夫々の応
答をＴＶ信号のＲＧＢ信号に対応させた、カラーＴＶ信
号変換部６５と、カラー合成部６６とカラー映像表示部
６７とから構成されている。

【００３８】このように、図３に示す送波回路を３つ並
べた、ｆ₁〜ｆ₃の異なる周波数で同時連続送波する。
前記ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃に対応した共振特性を持った受波
器アレイ６４で受波し、周波数分離し、その出力を各々
ＴＶ信号に変換する。次に、前記ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃に対
応した出力をＲ，Ｇ，Ｂ信号に対応させ、カラー合成
し、カラー映像表示部６７に表示することができる。

【００３９】この実施例では、３個の送波信号発生器
と、３個の送波器、３個の音響レンズと、共振特性を持
ち、単一の周波数に感度を持つ受波器アレイとＭＯＳス
イッチ部を組み合わせた受信部を３系統持ち、夫々の応
答をＴＶ信号のＲＧＢ信号に対応させた、カラーＴＶ信
号変換部からなる。次に、この実施例の音響映像装置の
動作について説明する。

【００４０】３個の送波信号発生器から異なる周波数の
信号を発生し、３個の送波器から夫々異なる周波数の超
音波信号を送波する。発生周波数は、受波器アレイの共
振特性と夫々一致させる。物体からの反射波を捕らえ
て、音響レンズにより受波器面に結像させ、夫々ＭＯＳ
スイッチ部で読み出す。このとき受波器の周波数特性か
ら、３つの出力は夫々、特定の周波数に対応した出力と
なる。

【００４１】３個の出力をカラーＴＶ信号変換部のＲＧ
Ｂ信号に夫々対応させると、超音波による疑似的なカラ
ー映像を得ることができる。このように、第５実施例で
は、超音波による疑似的なカラー映像が得られる。ま
た、カラー映像化することにより、物体からの反射特性
に周波数による差があると、色調の変化になって得られ
るため、物体の材質などの細かい差が識別し易くなると
いう光学映像と原理的に同様な効果が得られる。

【００４２】図７は本発明の第６実施例を示す音響映像
装置の概略構成図である。この図に示すように、この音
響映像装置は、３個の送波信号発生器７１と、３個の送
波器７２、３個の音響レンズ７３と、共振特性を持ち、
単一の周波数に感度を持つ受波器アレイ（周波数選択回
路を含む）７４からなる受信部を３系統持ち、夫々の応
答をＴＶ信号のＲＧＢ信号に対応させた、カラーＴＶ信
号変換部７５と、距離ゲート回路７６と、カラー合成部
７７とカラー映像表示部７８とから構成されている。

【００４３】また、送波信号発生器７１と距離ゲート回
路７６とは接続されており、送波信号発生器７１からの
送信タイミング信号が距離ゲート回路７６に送られるよ
うに構成されている。このように、この実施例では、上
記第５実施例に、距離ゲート機能を付加したものであ
る。

【００４４】すなわち、ｆ₁〜ｆ₃の異なる周波数で同
時連続送波する。次に、送波から所望の距離に応じた時
間のみ距離ゲート開くことにより、その距離の物体だけ
をカラー映像化することができる。このように、前記送
波信号発生路からパルスを送信し、該送波から設定した
時間後に開く距離ゲート、距離計測回路を加え、設定し
た距離範囲のみを選択的に疑似カラー映像化することが
できる。

【００４５】図８は本発明の第７実施例を示す音響映像
装置の概略構成図である。この図に示すように、この音
響映像装置は、３個の送波（ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃）信号発
生器８１と、周波数選択回路８２と、送波器８３と、音
響レンズ８４と、受波器アレイ８５からなる受信部を持
ち、距離ゲート回路８６と、カラーＴＶ信号変換部８７
と、送波ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃毎に記憶する画像メモリ８８
（８８−１，８８−２，８８−３）と、カラー合成部８
９と、カラー映像表示部９０とから構成されている。ま
た、送波信号発生器８１と距離ゲート回路８６とは接続
するようにしている。

【００４６】そこで、送波ｆ₁，ｆ₂，ｆ₃のパルスを
時間的に順次送波する。次に、送波ｆ₁を送波した時の
反射信号映像は画像メモリ８８−１に記憶する。送波ｆ
₂を送波した時の反射信号映像は画像メモリ８８−２に
記憶する。送波ｆ₃を送波した時の反射信号映像は画像
メモリ８８−３に記憶する。次いで、送波ｆ₁を送波し
た時の反射信号映像は画像メモリ８８−１に記憶する。

【００４７】このようにして得られた画像メモリ８８−
１〜８８−３の出力をＲ，Ｇ，Ｂ信号に対応させてカラ
ー合成する。このように、この実施例によれば、送波系
統、受波器系統を１系統とし、広帯域化した応用も考え
られる。この応用では、パルス送信を行い、送信毎に周
波数を変えて映像をつくり、画面毎にＲＧＢに対応さ
せ、３枚の画面を移動積分で足し合わせてカラー映像と
する。

【００４８】また、送波パルスの周波数を送波ごとに３
種変えて１枚ずつ画面を作り、夫々の画面をＲＧＢ信号
に対応させ、３枚の連続する画面を時間方向に移動積分
させることにより、疑似カラーを得ることができる。更
に、異なる周波数に対応するＲＧＢ出力を得るために
は、以下の方法も考えられる。

【００４９】自ら発音する物体に対しては、ここで説明
した方法から信号発生器と送波器を除いたもので映像化
することができ、受信系統だけにした場合、発音場所だ
けではなく、その周波数特性が色調により識別すること
ができる。なお、本発明では、以下のような利用形態を
有する。（１）第１実施例では、パッシブな音響映像装置として
の応用を示した。潜水艦の探知などの発音体の探知装置
として応用される。また、雑音発生源の探知装置として
も応用することができる。

【００５０】（２）第２実施例では、アクティブな音響
映像装置として応用できるので、水中作業ロボット等に
装備され、超音波テレビとして前方監視、水中物体の捜
索、作業の監視等あらゆる用途に用いることができる。（３）第３実施例では、第２実施例と同様に、水中作業
ロボットなどに装備され、超音波テレビとして前方監
視、水中物体の捜索、作業の監視等に用いることがで
き、特に距離計測、測量の必要な場合に有効である。

【００５１】（４）第４実施例では、空中で人体などの
不透明物体に対して応用できるので、医療、土中探査用
などに有効である。（５）第５実施例では、疑似的なカラー映像が得られ、
ターゲットの周波数に対する応答の違いが色合いの差に
なって見えるため、ターゲットの識別に効果があり、水
中での物体捜索、医療応用、雑音源の周波数特性の観測
などで有効となる。

【００５２】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００５３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。（Ａ）音響レンズによる結像作用とＭＯＳスイッチ部に
よる一括読み出しを利用するようにしているので、大幅
に装置規模を大幅に縮小することができ、しかもリアル
タイムに音響映像を得ることができる。

【００５４】（Ｂ）発音物体を対象とするのと異なり、
外部から連続波を照射し、その物体からの反射波を利用
して映像化するようにしたので、自ら発音しない物体に
ついても映像化が可能である。（Ｃ）パルス波を用いて一定距離の物体の映像だけを映
像化できるので距離計測が可能となる。

【００５５】（Ｄ）体内の臓器等を映像化することがで
きる。従来の超音波診断装置が、断層像しか表示できな
いのに対し、リアルタイムに正面像を得ることができ
る。なお、超音波の特質として、Ｘ線に比べ、軟物質の
映像化に優れ、また安全性が高いので、医療用に好適で
ある。更に、土中などの不透明物体の映像化などにも同
様に応用が可能である。

【００５６】（Ｅ）超音波による疑似的なカラー映像が
得られる。また、カラー映像化することにより、物体か
らの反射特性に周波数による差があると、色調の変化に
なって得られるため、物体の材質などの細かい差を識別
し易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す音響映像装置の概略
構成図である。

【図２】本発明の第１実施例を示す音響映像装置の２次
元音響センサの構成図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す音響映像装置の概略
構成図である。

【図４】本発明の第３実施例を示す音響映像装置の概略
構成図である。

【図５】本発明の第４実施例を示す音響映像装置の概略
構成図である。

【図６】本発明の第５実施例を示す音響映像装置の概略
構成図である。

【図７】本発明の第６実施例を示す音響映像装置の概略
構成図である。

【図８】本発明の第７実施例を示す音響映像装置の概略
構成図である。

【図９】従来の観測ソーナのブロック図である。

【符号の説明】

１，８４音響レンズ２２次元受波器アレイ３ＭＯＳスイッチ部４２次元音響センサ部５ＴＶ信号変換部６表示部１１Ｘ軸スキャナ１２Ｙ軸スキャナ１３ＭＯＳＦＥＴ１４ダイオード１５圧電素子２１，３１，４１送波回路２２，３２，４２，８３送波器３３伝送路５１シリコン油５２ゴム袋６１，７１，８１３個の送波信号発生器６２，７２３個の送波器６３，７３３個の音響レンズ６４，７４，８５受波器アレイ６５，７５，８７カラーＴＶ信号変換部６６，７７，８９カラー合成部６７，７８，９０カラー映像表示部７６，８６距離ゲート回路８２周波数選択回路８８，８８−１，８８−２，８８−３画像メモリＡ，Ｂターゲット（物体）Ｃ人体の臓器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）音の透過性が良く、音速が媒体と異
なる材料を整形してなる音響レンズと、（ｂ）ターゲッ
トからの発生音が前記音響レンズによって結像され、音
響映像の強度に応じた電荷が誘起される２次元超音波受
波器アレイと、該２次元超音波受波器アレイに結合され
たＭＯＳスイッチ部又はＣＣＤ回路部を有する２次元音
響センサと、（ｃ）該２次元音響センサに接続されるＴ
Ｖ信号変換部と、（ｄ）該ＴＶ信号変換部に接続される
表示部とを具備することを特徴とする音響映像装置。
【請求項２】（ａ）超音波送信回路に接続された送波器
と、（ｂ）該送波器からの超音波信号が照射されるター
ゲットと、（ｃ）音の透過性が良く、音速が媒体と異な
る材料を整形してなる音響レンズと、（ｄ）前記ターゲ
ットからの反射波が前記音響レンズによって結像され、
音響映像の強度に応じた電荷が誘起される２次元超音波
受波器アレイと、該２次元超音波受波器アレイに結合さ
れたＭＯＳスイッチ部又はＣＣＤ回路部を有する２次元
音響センサと、（ｅ）該２次元音響センサに接続される
ＴＶ信号変換部と、（ｆ）該ＴＶ信号変換部に接続され
る表示部とを具備することを特徴とする音響映像装置。
【請求項３】請求項２記載の音響映像装置において、
前記超音波送信回路から連続波を送信してなる音響映像
装置。
【請求項４】請求項２記載の音響映像装置において、
前記超音波送信回路からパルスを送信し、該送信から設
定した時間後に開く受信ゲート、距離計測回路を加え、
指定した距離範囲のみを選択的に映像化することを特徴
とする音響映像装置。
【請求項５】請求項２記載の音響映像装置において、
３系統以上の前記超音波送信回路と、前記２次元超音波
受波器アレイに異なる周波数に応答する共振特性を持た
せた、前記２次元音響センサを３系統以上用い、夫々の
出力をＲＧＢ信号に対応させてカラーＴＶ信号に変換
し、カラー表示部に表示することを特徴とする音響映像
装置。
【請求項６】請求項５記載の音響映像装置において、
前記超音波送信回路からパルスを送信し、該送信から設
定した時間後に開く受信ゲート、距離計測回路を加え、
設定した距離範囲のみを選択的に疑似カラー映像化する
ことを特徴とする音響映像装置。
【請求項７】請求項５記載の音響映像装置において、
送波パルスの周波数を送波ごとに３種変えて１枚ずつ画
面を作り、夫々の画面をＲＧＢに対応させ、３枚の連続
する画面を時間方向に移動積分させることにより、疑似
カラーを得ることを特徴とする音響映像装置。
【請求項８】請求項２〜７記載のいずれか１項記載の
音響映像装置において、前記音響レンズと前記２次元音
響センサを液体を満たした弾力のある袋内に収納し、物
体に密着できるような構造にしたことを特徴とする音響
映像装置。