JPS63138288A - 音響映像化方法 - Google Patents

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】 （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、該対象物体の断面トの
反射強度を映像化し、正面像（ビジュアル映像又はＣモ
ード像ともいう）を１１６ｆｆ讐映像装置に関するもの
である。

（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、ｌ、第５７　（（〜６２頁、昭和５８年６
月」に開示されているものがある。

第５図は、該文献に示されているクロスファンビーム走
ｆｆｆ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、Ｙ＾、ＺＡは送受波器アレイ而」二に
原点ＯＡｇＬ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情方向に直線配列さ
れた直線アレイであり、受波器アレイはＸＡ軸方向に直
線配列された直線アレイである。

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、２３，２□、・”＋　２ＭＴは各
々送波器素子、３、．３２．・”　＋　３ＭＲ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
によって決められる。

第７図は、上記文献に示されているクロスファンビーム
走査Ｍ−Ｗ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、Ｘ　８．Ｙ、は原点ＯＲ及びＸ、Ｙ軸を断面４上
におく直角座標系、５Ｊ、１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θ
９．．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。

該クロスファンビーム走査法では、ビーム主軸方向がθ
Ｖ、　ｉのファンビームを送信し、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のファ
ンビームで受信することにより、方向（θＭ、、ｊ＋θ
ｙ５．）にある断面４上の小分割５を画素として１！ｔ
ている。

第８図は、該ファ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、θ８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
ームの水トド方向ビームパターン、１１は該ビームパタ
ーンの主軸、１２は受イ１１ビームの鉛直方向ビームパ
ターン、θ７は該ビームパターンのビーム幅である。

前記第７図に示す、断面４上からの反射イエ号の強度の
分布は、該送信ファンビームと受（２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ァ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
ァンビームによって断面４を照射することが必要であり
、該ファンビームの鉛直方向ビームパターン８のビーム
幅をΔθ、とすると、およそ２θＹ／Δθ２回の送信か
必要となる。

第９図には、断面４ト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は寸軸方向がθ
ｙ１の第１番目の送信ファンビームで照射される面、１
４は主軸方向がθｘ、Ｊの第ｊ番１１の受信ファンビー
ムでカバーされる面であり、ｙｎ、、＝Ｒ−ｓｉｎθｙ
、　ｉ　Ｐ＃　Ｒ’θｙ、　＋　　（＋）Ｘｎ、、＋＝
Ｒ＊ｓｉｎθｘ、　ｊ　七Ｒ・θ、、ｊ　　（２）ξ、
＝Ｒ−ｓｉｎθｘモＲ・θＸ（３）ｙ７．、＝Ｒ−ｓｉ
ｎθ、ｆ〜Ｒ−０７（４）Δｘ＋１＝Ｒ−ｓｉｎΔθ、
１杷Ｒ・Δθｘ（５）Δｙｎ＝Ｒ−ｓｉｎΔθ２〜Ｒ−
Δθｙ（６）である。ただし、ＲはＯＡとＯｎ間の距離
、Δθ８とΔθつは各々受信ファンビームと送信ファン
ビームのビーム幅である。ここでは、原点０８はＺＡ軸
トにあると仮定し、かつξＩｌ／Ｒ（１及びηｎ／Ｒ（
ｔであると仮定する。

θ７．．方向への１回の送信により、５．、、．５□、
１゜・”　＋　５　ＫＲ，ｉのにＲ個の画素を得ること
ができ、断面４Ｆをすべて映像化するためにはＫ　Ｔ　
”１＝　２ηｎ／ΔｙＲ龜２θＶ／Δθ７回の送信を必
要とする。

従って、送イ４１の時間間隔を１４秒とすれば、断＋ｒ
ｔｉ　４１−をすべて映像化するためには、少なくとも
、 Ｔ二にＴ・１４秒　　　　　　　（７）の時間を要する
ことになる。

次に第１θμｍは上記文献に示されている送信回路の機
能ブロック図であり、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、２４Ｉ。

２４２、−．２４．、は送信増幅器、２５．．２５２．
−．２５ＭＴは送イエマツチング回路であり、ｔ、、、
ｉは第ｉ番計１の送信イ１人号の送信時刻、Ｄ７は送信
１８号の時間幅、Ｐ（Ｌ）は時間幅ｐ７の送信信号（時
間幅Ｄ７のバルスイ、１号）　、　　ＰＩ（Ｌ）、　Ｐ
２（Ｌ）、−、ＰＭＴ（ｔ）は遅延付加器２３の出力信
号である。

第１Ｏ図のオシレータ２０は中心周波数ｆ７のキャリヤ
１．１号を発生し、変調器２１は時刻ｊ　’ｒ、　ｉに
おいて時間幅ＤＴのパルス＜ｓ　ｓｓ−ｐ　（ｔ）を発
生する。変調器２１は、送イエ：し制御器２２によって
制御され、時と１１ｔ・７，１及び時間幅ＤＴは送信−
制御器２２より時間幅ＤＴのパルス（ＩＥ号［Ｄ□１と
してｌ＞−えられる。送信制御器２２はまた、前記送信
ファンビームの鉛直主軸方向θ７．．を選択信号（θ９
．．）としてｄ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０９口の送信ファ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２１．２□ｍ　””　ｒ　２　ＭＴに対応して、＋
ｊｆ記信号Ｐ（し）に付加し、ｐｔ（ｔ）、　　Ｐ２（
Ｌ）、　””ＰＭＴ（Ｌ）を発生する。

送信増幅器２４　、．２４□＋””＋”ＭＴは、遅延付
加器２３の出力信号ｐ　Ｉ（ｔ）　、　Ｐ　２　（ｔ）
　、−Ｐ　ＭＴ（Ｌ）を増幅し、送信マツチング回路２
５１，２５２−”’　、２５ＭＴで同調及びインピーダ
ンスマツチング等をとった後、送波器アレイ２の各素子
２．，２２．一、２Ｍアに該信号を出力する。各素子２
．，２２．・”＋　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、餌記第８図に示すよ
うな鉛直主軸方向θ９，１の送信ファンビーム８が成形
されることになる。

第Ｈ図は、遅延付加器２３の詳細を示す機能ブロック図
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ｆ、２３．．２３２．−．２３ＭＴは各
々遅延付加回路、２Ｂ　、　、　２８２　、　・・・、
　２８ＭＴは送信増幅器２４＋、２４２．・”、２４　
ＭＴの入力端子である。

入力端子２６から人力される周波数ｆアのパルスｆ工号
Ｐ（Ｌ）は、遅延付加回路２：ｌ、、２３□、−，２：
ｌ　、、によって、送波器アレイ２の容素７−２１＋２
２＋””＋２ＭＴの位置座標と、入力端子２７から人力
される方位選択信号（θ、１）によって決まる時間遅延
又は位相遅延を受け、出力端子２８．．２Ｂ□、−，２
８Ｍ、にイル号ｐ＋（ｔ）、　ｐ２（ｔ）、−、ＰＭＴ
（Ｌ）として出力される。

第１２図は上記文献で示されている受信回路の機能プロ
ｙり図であり、３ｏ、、：ｔｏ２．−、：ｔｏ　ｗＪｆ
各’／　＋ｉｆ置増幅器、　：１１．．３１２．−．３
１□はゲート回路、３２は受信制御器、：１３　、．３
３□Ｓ−”＋”３　ｈ＠ＩＩは直交復調器、３４はＪ＾
準信号発生器、３５は受信ビームフォーマ、３６は出力
端子、ｊ　＋１．　＋はゲート回路：ｌｌ＋　、３１２
ｓ”　、：ｌｌＭＲを開く時刻、ＤＲは該ゲート時間幅
、５ｔ（Ｌ）。

：１３　ＭＲの出力信号、Φ＋、Ｊは＋？ｆ記ビームフ
ォーマ３５の出力である。

受渡器アレイ３の各素子３１１３２１””１３Ｍ１ｌの
各出力信号は前置増幅器：ｌＯ，、：１０２．・”、３
０Ｍ１ｌで適正なレベルまで増幅された後、ゲート回路
：ｌＩ、、３１２゜・−、：ｌｌＭＲを通って、直交復
調器３３＋、３：１２．・・・、：ｌ：ｌ　Ｍｌｌに人
力される。ゲート回路３１１．：ｌＩ２＋””　、：］
ｌＩＭＲは受に制御器３２から出力される時刻情報ｊｒ
＋、＋において時間幅ＤＲのパルス信号［Ｄ　Ｒ１に応
じて時間幅Ｄ□の間だけ受信ゲートを開き、装置増幅器
：ＩＯ，，３０□、・−，３０□の出力信号を直交復調
器３３１゜３３□、−，３３□に出力する。

基準信号発生器３４は、直交復調器３３．、：ｌ：］□
ｍ＋ａ。

３３ＭＲの基準信号となる、周波数ｆＲの信号を出力す
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、ｆｌＩ＝ｆＴに選
ばわる。

直交復調器３：ｌＩ　、：ｌ：１２．”　、３３　ＭＴ
は、ゲート回路：ｌＩ＋　、：１１２．””　、３１　
ＭＴ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
、受信ビームフォーマ３５に出力する。実部Ｓ　１１（
１：）、虚部Ｓ　ｏ、　−（Ｌ）の（＋ｉ１号のベアを
、複素信号Ｓ　、、（Ｌ）　＝　Ｓ　＋、　−（Ｌ）　
＋　ｊｓｏ、ｍ（し）で表わすとすると、直交復調ｉ：
］：ｌ、、：ｌ：１２゜−，３３Ｍ、は各々該複素信号
ｓ＋（ｔ）、　５２（Ｌ）、−。

５ｖＴ（’ｒ）を出力し、受信ビームフォーマ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の受信ファンビームｌＯ
を形成し、該ビームの出力信号Φｉ、ｊを出力端ｒ−３
６に出力する。

第１３図は、直交復調器３３＋　、：１３２．・”　、
３３　ＭＴの第ｍ番１１の直交復調器の詳細を示す機能
ブロック図であり、３７は前記第ｍ番１１のゲート回路
３１１の出力端ｒ−１：１８Ｉト３＋１２４Ｌ掛算器、
：１９　＋　ト３９２　ハ基準発生器３４の出力端子、
４０．と４０２は低域通過フィルタ、４１．と４１２は
直交復調器３３１の出力端ｆである。入力端γ−：３７
から人力される信号は、Ｊ、（生信号発生器３４から出
力される周波数ｆ　Ｈの直交信号ｃ　ｏ　ｓ　２πＦ　
、、　Ｌと５ｉｎ２πＦ　、、　Ｌとの積をとられ、各
々低域通過フィルタ４０．と４０２に人力される。低域
通過フィルタは前記複素エンベロープの実部Ｓ１．１（
Ｌ）と虚部Ｓ。、、、（１，）を求めるために、適正な
低域信号のみを通すフィルタであり、直交復調器３３１
の出力端（’　ニハＪ：信号Ｓ　＋、　−（Ｌ）　トＳ
　ｏ、　−（Ｌ）力出力される。

第１４図は、受信ビームフォーマ：１５の詳細を示す機
能ブロック図であり、４２．、４２□、−，４２□は直
交復調器３：ｌ＋　、３：１２．””　、３：１ＭＲの
出力端子、４：ｌ、、４３□。

−，４３ＭＲは遅延補償回路、４５は加算器、４６は絶
対値算出器、４７は受信ビームフォーマの出力端子、４
４は受信制御器３２の出力端子である。直交復調器３３
、、　：ｌ：ｌ□、−，３３□の出力信号５ｌ（Ｌ）、
　５２（Ｌ）。

−、Ｓ□（１，）は、受信制御器３２から出力される受
信ファンビームＩＯの主軸方向情報θＸ＋ｊ及び受波器
アレイ３の各素子３１．３□、・”　＋　３　ＭＨ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。

註絶対値Φｉ＋Ｊは前記対象物体の断面４の画素５　Ｊ
　＊　＋　となる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしなから、文献に示されている上記方法では、以下
の問題点があった。

（１）］送信信に同一の周波数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
たがっ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。

（２）クロスファンビーム走査法は、ハードウェアの小
型化を［１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、ハードウェアが増大し、本来のＬｌ的で
ある小型化が達成できない。

第１５図は、従来の方法の上記問題点（＋）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、５０．は第１番目の送信信号、５０□は第ｉ
＋１番［ｉ＋の第１の送信１８号、５０３は第ｉ＋１番
口の第２の送信信号、５１は第１番目の送（１’ｌ　ｆ
ｌｉ号の反射信号を表す時間対振幅図、５２は前記第ｉ
＋１番１１の第１の送信信号５０□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、５２、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に対する受イーシゲート回路のタイ
ミングを表すタイミング図、５３、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５１．
は対象物体の特定の断面４からの反射４８号部分、５１
２は前記ゲートを開く時間５１２に受信される反射信号
部分、５１．は前記ゲートを開く時間５１３に受信され
る反射４３号部分である。

１つの送信信号５０．に対して、一般に継続時間で３の
反射信号が得られる。第１５図で示すように、第１番目
の送信信号５０．の送信時刻ｊ　Ｔ　＋　＋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τ□、該ｔＴ＋＋から第ｉ＋１番口の送信信
号の送信時刻上↑、１＋１までの時間をτとすると、第
七。＋１番【］の送信信号に対応して前記受信ゲート回
路を開く時刻Ｅ　Ｒ＋ｉ＋１はおよそ ｊ　Ｈ＋　ｉ□＝ｔＴ＋＋＋ｔ　十で□＝を丁、１＋で
＋τＲ（８） となり、第ｉ番ｌ］の送信時刻のτ十でＲ１＆である。

したがって、時間τを充分長くとらないで５０２のよう
にで１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１：１の送信信号の反射１１１号部分
５１２を受信してしまい、これが第ｉ＋１番［１の送信
信号の反射信号の′雑肝となり、生成する映像の質を劣
化させてしまう。

このような、現象を避けるためには、第ｉ番Ｌ１送イ、
ζ時刻ｔＴ＋ｉと第ｉ＋１番目送信時刻ｊ　Ｔ＋ｉ４１
までの時間τを、５０３のように充分長い時間τ２に選
び、およそτ２＋τｎ≧τ３となるようにする必要があ
る。

史に、第１５図には示していないが、第１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１」の送信信号の反射信号を受信しないようする
ためには、一般にて〉τ□なるように選ぶ必要がある。

したがって、一般に、送信信号の繰返し時間間隔τ３．
としてはおよそ τｐ　＞τ８−τ、ｌかっτＰ〉τＲ（９）！　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ヘノとするこ
とが必要であり、例えばτ８＝ｌＯＯｍ秒、τ、＝ＩＯ
ｍ秒（対象物断面４までの距ｆｉＲがおよそ７．５　ｍ
）とすると、τ、＞９０ｍ秒となり、たとえ対象物断面
までの距離が短くとも、繰返し時間間隔で２を短くとれ
ないという問題がある。

本発明は、以上述べた（Ｉ）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）　Ｓ固
化しようとするとハードウェアが増大する、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
対象物体断面までの距離には無関係に選べるようにし、
かつハードウェ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。

（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ォーミング操作
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、対象物体の曲面を照射して対象物体の正面
像を得る音響映像装置に係る。

本発明は、このようなＦｆｇ映像装置において、以ドの
構成要素を其備して構成される。

第１に、送信パルス信号の周波数をＮ種類に多周波化す
る。

第２に、送信パルス信号の送信時間間隔て１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。

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。

（作用） 第１番目の送（２パルス信号はＮ種類の周波数ｆＴ、　
ｌ　＋　ｆＴ、２　＊　””＋　ｆｔ、Ｈｌの中から選
択された１つの周波数ｆ７．１を有する。この送信パル
ス４３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ｇ器はＮ種
類の周波数ｆ　Ｒ，Ｉ　＋ｆＲ，２＋　”’　＋　　ｆ
Ｒ，Ｈの中から送信パルス信号の周波数ｆ　Ｔ、　ｉに
対応した周波数ｔｎ＝（例えば、ｆ　７．１　＝　ｆ　
Ｒ，ｔ　）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ォーミング操作により受信ビーム
出力として出力される。

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、ｉ４１を有する
。この第ｉ＋１番目の送信パルス信号の送信時間間隔て
１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
送信パルス信号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。

（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。

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示す機能ブロッ
ク図である。第１図において、２０１゜２０２、−、２
０．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、３４１　、３４゜。

−，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１Ｏ図及び第１２図と
同一の機能ブロックを表すものは、同一番号を付してい
る。

第１図において、Ｎ個のオシレータ２０．　、２０２゜
−、２０，は互いに異なる周波数ｆＴ、　ｌ　＋　　ｆ
Ｔ、２　＊・”、ｆＴ、Ｎの５５号を発生し、マルチプ
レクサ６０は、送信制御器旧から出力される周波数指令
信号（ｆｖ、１）に応じ、前記ｆＴ、　ｌ　＋　　ｆＴ
、２　＋　　＋ｆ　Ｔ、　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。

送イ、１制御器６１は第ｉ−１番１１の送信信号の反射
イバ号を受信後、該反射受信（ＩＥ号を用いる映像形成
へ に必要な時間Ｔ、、、−，の予測値Ｔ、、、−，を求め
、＋ｊ＆　Ｔ　Ｓ、　ｉ　−１と前記穴なる周波数の数
Ｎ及び入力端ｆ−６２から人力される前記反射信号の継
続時間τ８のｒ測値τ８とから、第１番１．１の送信信
号の送信時刻ｊＴ、ｉを求め、時間幅ＤＴのパルス信号
［Ｄ７］を変調器２１に出力する。また、藷送信時ＩＩ
　ｔ　Ｔ、　、はタイミング信号［ｔ、ｒ、、］として
出力端子６２に出力される。送信制御器６１はまた、第
１番目の送イ３信号の中心周波数ｆ。、、の選択信号（
ｒｖ、ｔ）をマルチプレクサ６０及び出力端ｒ−６３に
出力すると共に、第ｉ番１１送信信号の而記送信ファン
ビーム８の主軸方向θｙ、ｉの選択信号（θ９１．）を
前記遅延付加器２３に出力する。

第３図は、送イ８制御器６１のより詳細な構成例を示す
機能ブロック図であり、７１は映像形成時間予測器、７
２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はクロッ
ク発生器、８０はパルス発生器、旧はＮ進カウンタ、８
２はにＴ進カウンタ、８３．８４．８５．８６は出力端
子である。

第３図の映像形成時間−を側番７１は第ｉ−１番［１の
送信信号の反射４’Ｓ号に対する映像形成に必要な△ 首記時間Ｔｓ、、−，のｐ測値Ｔ、、、−、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個の送信イエ号の反射信号に対する映像
形成心安時間の累積　　□ に＝ｉ−Ｎ 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縁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。

レジスタ１３．７４は各々前記令、令ｓを記録し、比較
器７７は該記録された９と９ｇ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ｊＴ、ｉ−１
からｔＴ、ｉまでの時間間隔て１１．１を次のように算
出する。

△ ■量≧令、のとき、τＰ、　ｉ　＝Ｔ　Ｌ　＋−１■や
く９８のとき、 τ、、、＝Ｔ、、、−、＋　（４，−令）Ｌ記算出され
た時間間隔情報τ１，１は、ダウンカウンタ７８の初期
値としてセットされ、ダウンカウンタ７Ｂは第ｉ−１番
１］の送信時刻ｔＴ、ｉ−１にカウントを開始し、カウ
ント値が零値になったら、第ｉ番１１送信時刻を示すタ
イミング信号［ｔＴ、ｉｌを出力端子８３に出力する。

パルス発生器８０はダウンカウンタ７８の時刻ｔＴｌに
おけるタイミング出力で立ち上がる時間幅Ｄ７のパルス
信号［Ｄ、ｒｌを発生し、出力端Ｔ−８４に出力する。

Ｎ進カウンタ旧及び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ック入力とするカウン
タであり、Ｎ進カウンタ旧の出力は第１番［１の送信周
波数ｆ７．．の選択信号（ｆＴ、ｉ）として出力端子１
３５に出力され、ＫＴ進カウンタ８２の出力は第１番１
゛１の送信ファンビーム８の主軸方向θア、１の選択イ
エ号（θＹ、ｉ）として出力端「・８６に出力される。

出力端子８：１の送（１ｉタイミング信号［ｔＴ、ｔ］
は、前記第１し１の出力端子６３に出力され、出力端（
−ｓｑノパルス４Ａ　号［Ｄ　７］　ハ変；Ａ　”ＩＳ
　２１　ニ出力される、また、出力端ｆ−８５の周波数
選択信号（ｆＴ、ｉ）は＋１ｉｒ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ｒ−８６の方位選択信号（θ７．１）は首記遅
延付加器２３に出力される。

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ｒ−６６に接続され、受（ｉ”＋制御器６５に首
記第ｉ番１１送信タイミング［ｔ’ｒ、ｔ］と第１番１
１送信（４号の周波数選択信号（ｆｒ、）を人力する。

受イｉ３制御器６５は、該情報ｊＴ、ｉ及びｆ７１．並
びに入力端子６７から人力される対象物体断面４までの
距ｍ情報Ｒとから、受信ゲート回路３１．。

：ｌ＋２　、　＝、　３１ＭＨのゲートを開く時刻ｊ＋
（、＋を求め１時間幅Ｄ８のパルスイ、１号［Ｄ□１を
出力する。

また、Ｎ個の基準イｉ１号発生器３４．，３＋１□、−
、：Ｊ〜ｌ。

は７７ｇいに火なる周波数ｆ１１．　Ｉ　＋　ｆｌｌ、
　２＋””＋　ｆ　＋１．　Ｎの１１を号を発生する。

通常はｆＲ，ｌ　”　ｆＴ、　Ｉ　＋　　ｆ　Ｈ，２＝
ｆ、□＊　””　＋　　ｆＲ，Ｎ　＝　ｆＴ、　Ｒのよ
うに選ばれる。

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，ｌ）に応じて、前記ｆＲ，ｔ　
、ｆｎ、２．　・・・、ｆ□、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１３：］、　。

３３２、−、３：Ｊ□に出力する。

第４図は、受イ８制御器６５のより詳細な構成例を示す
機能ブロック図であり、９０は入力端子６７につながる
入力端子、旧は受信時間算出器、９２は入力端子、９３
はカウンタ、９４はエンコーダ、９５１゜９５□、−、
９５Ｌは各々ダウンカウンタ、９６はクロック発生器、
９７．　、９７□、　””、　９７ｔ、はパルス発生器
、９８はＯＲ回路、９９は出力端子、１００は入力端子
、１０１１．１０１２．　・−・、　ｌ０ＩＬはレジス
タ、１０２はＯＲ回路、１０３は出力端子である。

受信時間算出器旧は、入力端子９０から人力される、対
象物体断面４までの距１１１Ｒから、第ｉ番ｌ］送イ８
時間ｊＴ、ｉから受信ゲート回路：１Ｉｌ１．３１２゜
−、：１１□を開くまでの時間τ８を、τ、＝Ｒ／Ｃ（
ただしＣは？″を速）のように算出し、該τ□値をダウ
ンカウンタ９５．　、９５２　、　ｍ、　９５１．の初
期値入力端ｒ−に出力する。

カウンタ９３は入力端子９２から人力される第ｉ番目送
信タイミング信号［ｔＴ、ｉｌによって更新するサイク
リックなカウンタであり、エンコーダ９４はカウンタ９
３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９５＋　、　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＋０１．、１０１２．−、１０１．の
人力データロード信号となる。

１１η記タイミング信号［ｔＴ、ｉｌが人力される毎に
、ダウンカウンタ９５１　、９５２　、　・・・、　９
５１．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、受信時間算出器旧から入力される初期値を
ロードすると同時に、クロック発生器９６のクロックに
よりカウントを開始する。［ｔＴ、ｉｌの人力時に選択
されるダウンカウンタを９５ｔとすると、９５ノは［ｔ
Ｔ、ｉｌの人力からで８後に、受信ゲートを開ける１侍
刻ｊｉ、Ｒを与えるタイミング信号［ｔｉ、Ｒ］を、パ
ルス発生器９７１に出力し、パルス発生器９７ノは時間
幅ＤＲのパルス信号［ＤＲ］を発生し、ＯＲ回路９８を
通って出力端子９９に出力される。出力端子９９は、受
信ゲート回路３１１゜３１２、−、　：ｌＩ□のゲート
を開くタイミング信号を学える。

次に、入力端子１００から人力される送信４３号周波数
の選択１３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、
ｉｌの人力時にロードされ記憶される。該記憶された選
択信号（ｆＴ、、）は、パルス信号発生器９７乞のパル
ス継続時間、すなわち受信ゲート路：１１＋　、　３１
２　、　・・・、　３１ＭＲが開いている時間に、ＯＲ
回路１０２を通って、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６
０の基準信号周波数の選択信号（ｆＲ，ｉ）となる。

なお、ダウンカウンタ９５＋　、　９５□、−、９５１
，及びレジスタ１０１＋、　＋０１２．　””　、　Ｉ
Ｏ！＋、の数りは、受イエ時間で□の間に入力端子９２
及び１００から人力されるタイミング信号［ｔＴ、ｉｌ
及び周波数選択イ１）号（ｒＴ、ｔ）の数に依存し、タ
イミングイ１）号［ｔＴ＝］の時間隔をτ１とすると、
Ｌ≧ｉ。

［τ、４／τ１．］となる。ただし、Ｉ、、［ｘｌはＸ
より大きくＸに最も近い整数を表すものとする。

また、第４図に示す構成例では、パルス発生器９７、　
、９７２．−・−、９７，、から出力されるパルス信号
は同時に２つ以ト存在しない、すなわちパルス信号が市
なることはないと仮定している。

以」−１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図に示すようなりロスする
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図に示すようなファンビームであると仮定
したか、本発明は、送（＋’Ｅビームの方向を、送信４
１１号を送イ８する１１Ｆに変化させることにより対象
物体全面を照射して、該対象物の正面像を得る、いわゆ
る開［１合成法によって映像形成を行う全てのＩ’ｆＷ
映像装置に応用することができる。

（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、１′Ｉ「記周波数の神類
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、ハードウェア
を大幅に増大させることなく、Ｆｆ響正而面を高速に得
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

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
例を示す機能ブロック図、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ック図、第
３図は第１図の機能ブロック図の送信制御器の詳細な実
施例を示す機能ブロック図、第４図は第２図の機能ブロ
ック図の受信制御器の詳細な実施例を示す機能ブロック
図、第５図はクロスファ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図はクロスファンビ
ーム走査法の原理を示す幾何的説明図、第８図はクロス
ファ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図はクロスファンビーム
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ァンビーム走査法の送信回路の
機能ブロック図、第１１図は？Ｓ１０図の機能ブロック
図中の遅延付加器の詳細な機能ブロック図、第１２（メ
１は従来のクロスファンビーム走査法の受ｆ８回路の機
能ブロック図、第１３図は第１２図の機能ブロック図中
の直交復調器の詳細な機能ブロック図、第１４図は第１
２図の機能ブロック図中の受信ビームフォーマの詳細な
機能ブロック図、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・・・送波器アレイの筺体、 ２・・・送波器アレイ、 ２１、２２　、　・・・、　２ＭＴ””送波器素子、３
・・・受波器アレイ、 ３１．３□、−，３□・・・受波器素子、４・・・対象
物体断面、 ５・・・対象物体断面」二の小分割面、７・・・送イ３
水ゝト方向ビームパターン、８・・・送イ５鉛直方向ビ
ームパターン、９・・・送（１ｉ鉛直方向ビームの主軸
方向、１０−・・受イエ水を方向ビームパターン、＋　
１−・・受イ５水・ト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．−、２ＯＮ　
−・・オシレータ、２２・・・送信制御器、２３−・・
遅延付加器、２４＋　、　２４□　ｌｌｍ−、１４Ｍ　
Ｔ−ａｍ送（４増幅器、２５＋　、　２５□、−、２５
ＭＴｏ＋＋−送信マッチング回路、２：１１　、２３２
　、・・＋、　２３ＭＴ−・・遅延付加回路、：ＩＯ＋
　、　］０２．””、　：ｌＯＭＮ””重置増幅器、”
ｌ　、　３１２　、・−、：ｌＩ、、−・・ゲート回路
、３２−・・受イ３制御器、 ３：ｌ、　、　：］：］２．−．３３ＭＲ−・・直交復
：Ａ器、３４−・・基準信号発生器、 ３４１　、３４２　、　＝、　３４Ｎ　””基準イ８号
発生器、３５−・・受信ビームフォーマ ＩＬ　、３８２−掛算器、 ４０＋　、　４０２−低域通過フィルタ、４３、　、４
３□、−、４：１ＭＲ−・・遅延補償回路、４５・・・
加算器、／１６−・・絶対値算出器、６　Ｑ−・・マル
チプレクサ、６１−・・送信制御器、６４・・・マルチ
プレクサ、６５・・・受（Ｘ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、７　Ｂ−・・ダウンカウンタ、旧・
−Ｎ進カウンタ、８２−・・にＴ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
　、　・・・、　９５１、・・・ダウンカウンタ、９６
−・・クロック発生器、 ９Ｌ　、　９７□、−、９７Ｌ−・・パルス発生器、９
Ｂ−ＯＲ回路、 １０１１、１０１２．　””、　ｌ０ＩＬ””　Ｌ’レ
ジスタ＋０２−ＯＲ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、ビームフォ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、対象物体の全面を照射して対象物体の正面像を得る
   音響映像装置において、 送信パルス信号の周波数をＮ種類に多周波化し、 送信パルス信号の送信時間間隔τ＿Ｐ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
   から決定し、 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
   種類に多周波数化するとともに、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式
   。