CN104510501A - 用于波束形成的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于波束形成的设备和方法。在此公开一种用于对由探头发送或接收的信号进行波束形成的波束形成设备，其中，探头包括多个换能器块，每个换能器块包括多个换能器，所述波束形成设备包括：控制器，控制组件延迟将从包括在每个换能器块中的多个换能器发送的信号或由包括在每个换能器块中的多个换能器接收的信号；模拟波束形成器，包括与各个换能器块相应的多个波束形成单元，所述多个波束形成单元根据从控制器发送的控制信号对由包括在每个换能器块中的多个换能器发送或接收的信号执行模拟波束形成，以减小动态延迟范围，从而减小延迟线的尺寸(模拟波束形成器的整体尺寸)。

Description

用于波束形成的设备和方法
本申请要求于2013年10月8日提交到韩国知识产权局的第10-2013-0120028号韩国专利申请的权益，所述专利申请的公开通过引用合并于此。
技术领域
本发明的实施例涉及一种用于波束形成的设备和方法。
背景技术
通常，超声诊断设备的探头被形成为换能器。在从超声诊断设备的探头被发送到患者体内的特定部分时，几kHz至几百MHz的超声波从各种不同组织之间的层部分地反射。具体地讲，超声波被人体内的发生密度改变的部分(例如，血浆中的血细胞、器官中的小结构等)反射。反射的超声波使探头的换能器振荡，换能器根据振动输出电脉冲。电脉冲被转换成图像。然而，反射的超声信号具有非常低的强度和低信噪比(SNR)。因此，存在对用于增加反射的超声信号的强度和SNR的技术的需要，以便将超声信号转换成图像信息。这些技术之一是波束形成。
这里，波束形成指的是当多个换能器发送和接收信号时通过经由多个换能器叠加信号来加强信号强度的技术。现在将描述使用一维换能器的发送/接收波束形成的概念。用于获得图像信息的一个点被称为焦点。在这方面，多个换能器沿直线排列，因此，换能器和焦点之间的距离不同。相应地，由于从每个换能器发送信号和返回被反射的信号所花费的时间不同，因此，接收信号在被叠加时不具有匹配的相位，从而无法被放大。结果，存在对用于将信号的不匹配的相位进行匹配的过程的需要，以便执行波束形成。
通过将发送的信号和接收的信号进行延迟来执行匹配相位的方法，并且匹配相位的方法根据延迟信号的方法而被分类为若干方法。波束形成被分类为模拟波束形成和数字波束形成。模拟波束形成使用电路装置延迟信号，而数字波束形成将信号进行数字化和存储，然后，在期望的时间段过去之后读取数据。
发明内容
因此，本发明的一方面在于提供一种用于波束形成的设备和方法，所述设备和方法将一维(1D)或二维(2D)阵列换能器划分为多个块，计算各个块的延迟分布(延迟时间)，并根据计算的延迟分布对每个块执行波束形成，以减小动态延迟范围(DDR)，从而减小延迟线的尺寸(模拟波束形成器的整体尺寸)。
本发明的其他方面将在下面的描述中部分阐述，并且部分将从描述是显而易见的，或者可通过本发明的实践而得知。
根据本发明的一方面，一种用于对由探头发送或接收的信号进行波束形成的波束形成设备，其中，探头包括多个换能器块，每个换能器块包括多个换能器，所述波束形成设备包括：控制器，控制组件延迟将从包括在每个换能器块中的多个换能器发送的信号或由包括在每个换能器块中的多个换能器接收的信号；模拟波束形成器，包括与各个换能器块相应的多个波束形成单元，所述多个波束形成单元根据从控制器发送的控制信号对由包括在每个换能器块中的多个换能器发送或接收的信号执行模拟波束形成。
控制器控制组件分别计算所述多个换能器块的延迟分布，基于计算的延迟分布来计算关于包括在所述多个换能器块的每个换能器块中的每个换能器的延迟时间，并根据计算的延迟时间来延迟将被发送的信号或接收的信号。
包括在所述多个换能器块中的多个换能器被一维(1D)排列或二维(2D)排列。
所述波束形成设备还可包括：存储单元，存储换能器块的数量和包括在所述多个换能器块的每个换能器块中的多个换能器的组合，其中，包括在每个换能器块中的多个换能器彼此相邻地排列。
所述多个波束形成单元中的每个波束形成单元可包括：信号延迟单元，延迟将从包括在每个换能器块中的多个换能器的每个换能器发送的信号和由包括在每个换能器块中的多个换能器接收的信号；切换单元，根据输入到信号延迟单元的信号是将被发送的信号还是接收的信号来执行切换操作；加法器，当输入到信号延迟单元的信号是接收的信号时，将从信号延迟单元输出的延迟信号相加。
信号延迟单元可包括：多条延迟线，根据控制信号实现发送和接收延迟时间。
模拟波束形成器还可包括：模拟加法器，当输入到包括在每个波束形成单元中的信号延迟单元的信号是接收的信号时，将从在所述多个波束形成单元的每个波束形成单元中包括的每个加法器输出的信号相加。
所述波束形成设备还可包括：模数转换器，将由模拟加法器产生的模拟信号转换成数字信号。
根据本发明的另一方面，一种用于对由二维(2D)换能器发送或接收的信号进行波束形成的波束形成设备包括：模拟波束形成器，沿均包括多个换能器的多个子换能器块排列的方向，对均包括所述多个子换能器块的多个换能器块中的每个换能器块执行模拟波束形成；数字波束形成器，沿与所述多个子换能器块排列的方向垂直的方向执行数字波束形成。
所述波束形成设备还可包括：控制器，控制组件计算包括在每个换能器块中的所述多个子换能器块中的任何一个子换能器块的延迟分布，基于计算的每个延迟分布来计算关于包括在换能器块中的每个换能器的延迟时间，并根据计算的延迟时间，延迟将从包括在换能器块中的每个换能器发送的信号以及从包括在每个换能器块中的每个换能器接收的信号。
控制器可控制组件将用于数字波束形成的相同的延迟时间应用于沿执行模拟波束形成的方向排列的换能器，并将用于模拟波束形成的相同的延迟时间应用于沿执行数字波束形成的方向排列的换能器。
当对接收的信号进行波束形成时，模拟波束形成器可将各个换能器块的进行模拟波束形成后的信号相加。
模拟波束形成器可包括与各个换能器块相应的多个波束形成单元，所述多个波束形成单元根据从控制器发送的控制信号对包括在每个换能器块中的多个换能器执行模拟波束形成。
所述多个波束形成单元中的每个波束形成单元可包括：信号延迟单元，延迟将从包括在每个换能器块中的多个换能器的每个换能器发送的信号以及由包括在每个换能器块中的多个换能器接收的信号；切换单元，根据输入到信号延迟单元的信号是将被发送的信号还是接收的信号来执行切换操作；加法器，当输入到信号延迟单元的信号是接收的信号时，将从信号延迟单元输出的延迟信号相加。
模拟波束形成器还可包括：模拟加法器，当输入到包括在每个波束形成单元中的信号延迟单元的信号是接收的信号时，将从在所述多个波束形成单元的每个波束形成单元中包括的每个加法器输出的信号相加。
根据本发明的另一方面，一种用于对由探头发送或接收的信号进行波束形成的波束形成方法，其中，探头包括多个换能器块，每个换能器块包括多个换能器，所述波束形成方法包括：基于关于所述多个换能器块中的每个换能器块的延迟分布，计算关于包括在所述多个换能器块的每个换能器块中的多个换能器中的每个换能器的延迟时间；根据延迟时间，对包括在每个换能器块中的多个换能器执行模拟波束形成。
执行模拟波束形成的步骤可包括：根据计算的延迟时间，控制发送信号或接收信号的延迟。
所述波束形成方法还可包括：当对接收信号进行波束形成时，将各个换能器块的进行模拟波束形成后的信号相加。
所述多个换能器块可包括一维(1D)或二维(2D)排列的换能器。
所述波束形成方法还可包括：计算关于所述多个换能器块中的每个换能器块的延迟分布。
附图说明
从下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面将变得清楚和更易于理解，其中：
图1是用于解释使用一维换能器的接收波束形成的概念的示图；
图2A是示出不具有转向的应用于波束形成的延迟分布(delay profile)和动态延迟范围(DDR)的示例的示图；
图2B是示出具有转向的应用于波束形成的延迟分布和DDR的示例的示图；
图3A是用于解释在阵列换能器被分块之前的波束形成方法和DDR的示图；
图3B是用于解释当阵列换能器被划分为两个块时分别用于每个块的波束形成方法和DDR的示图；
图3C是用于解释当阵列换能器被划分为四个块时分别用于每个块的波束形成方法和DDR的示图；
图4是根据本发明的实施例的波束形成设备的控制框图；
图5是更详细地示出图4中示出的模拟波束形成器的示图；
图6是示出用作模拟延迟线的电荷耦合器件(CCD)的示意性结构的示图；
图7是示出根据本发明的实施例的由波束形成设备执行的示例性的发送波束形成操作的示图；
图8是示出根据本发明的实施例的由波束形成设备执行的示例性的接收波束形成操作的示图；
图9是根据本发明的另一实施例的波束形成设备的控制框图；
图10是示出根据本发明的另一实施例的由波束形成设备执行的示例性的发送波束形成操作的示图；
图11是示出根据本发明的另一实施例的由波束形成设备执行的示例性的接收波束形成操作的示图。
具体实施方式
现在将详细说明本发明的实施例，在附图中示出本发明的实施例的示例。
图1是用于解释使用一维换能器10的接收波束形成的概念的示图。
如图1中所示，在一维换能器10中线性地排列五个换能器。焦点11是每个换能器所产生的源信号被聚焦以检测二维(2D)图像的图像信息的点，并对应于与2D图像的像素位置相应的对象(例如，人体、动物体等)内部的点。从一维换能器10发送的源信号经由发送波束形成在焦点11处叠加。叠加的源信号从焦点11反射，然后被重新发送到一维换能器10。
一维换能器10的每个换能器将从每个换能器发送的反射信号转换成电信号。这些转换的电信号具有非常低的强度，因此每个电信号可能无法被单独分析。因此，需要将多个电信号组合为一个信号，并将多个电信号作为一个信号进行分析。然而，由于多个换能器和焦点11之间的距离差，将多个反射的源信号发送到多个换能器所花费的时间不同，并且因此由多个换能器产生多个电信号所花费的时间不同。因此，为了将从多个换能器输出的多个电信号组合为一个信号，从每个换能器输出的电信号被延迟多达与每个换能器和焦点11之间的距离成反比的时间长度，然后，在多个电信号从一维换能器10的所有换能器完全输出的时间点，来自一维换能器10的所有换能器的电信号被组合。
换言之，如图1中所示，通过在由时间延迟单元13使用根据焦点位置(深度或距离)计算或存储的延迟分布12可变地延迟时间的同时聚焦接收信号并且随后由加法器14将接收信号进行相加来执行接收波束形成。这里，从一维换能器10的换能器中的距焦点11最远的换能器输出的电信号被最后输入到超声体扫描设备。因此，该电信号可与从其他换能器输出的电信号没有时间延迟地组合。考虑从换能器输出的电信号以及产生电信号所花费的时间的差来对一维换能器10的多个电信号进行组合被称为接收波束形成。
图2A是示出不具有转向的应用于波束形成的延迟分布(delay profile)12和动态延迟范围(DDR)15的示例的示图。图2B是示出具有转向的应用于波束形成的延迟分布12和DDR 15的示例的示图。
用于产生超声图像的扫描方法包括不执行转向(参照图2A)的方法和执行转向(参照图2B，转向角θ)的方法。将图2A的用于波束形成的延迟分布12和DDR 15与图2B的用于波束形成的延迟分布12和DDR 15进行比较，可以看出当执行转向时DDR 15进一步增加。随着DDR的增加，将被波束形成器覆盖的最小延迟时间和最大延迟时间之间的时间间隔增加。根据依据焦点位置计算的延迟分布来确定DDR。在这方面，随着DDR的增加，延迟线的尺寸增加以用作减小模拟波束形成器的尺寸的限制。
因此，为了减小DDR的大小，可将包括在阵列换能器中的多个换能器划分为多个块，并且可基于与每个块相应的延迟分布分别计算关于每个块的DDR以减小阵列换能器的DDR。详细地讲，通过如下操作来执行波束形成：将包括在阵列换能器中的多个换能器划分为多个块，仅将最小延迟时间至最大延迟时间应用于每个块的延迟分布，将每个块中的多个换能器(通道)的多个时间延迟后的信号进行相加，并随后将其他多个块中的组合信号进行收集和重新组合。
图3A是用于解释在阵列换能器被分块之前的波束形成方法和DDR的示图。图3B是用于解释当阵列换能器被划分为两个块时分别用于每个块的波束形成方法和DDR的示图。图3C是用于解释当阵列换能器被划分为四个块时分别用于每个块的波束形成方法和DDR的示图。
在图3A至图3C中，假设阵列换能器包括总共64个换能器。在图3A中，由于阵列换能器没有被分块，因此针对总共64个换能器计算延迟分布12以获得DDR 15。然后，关于总共64个换能器，多个通道的时间延迟后的信号由模拟加法器30根据计算的延迟分布12被组合并被发送到模数转换器(ADC)40。
图3B示出包括在阵列换能器中的总共64个换能器被划分为两个块的情况。假设总共64个换能器被划分为具有相同数量的换能器的两个块，则针对包括32个换能器的第一块计算延迟分布12a以获得DDR 15a。另外，计算包括另外32个换能器的第二块的延迟分布12b以获得DDR 15b。然后，第一块中的每个换能器的时间延迟后的多个信号由第一加法器22组合，第二块中的每个换能器的时间延迟后的多个信号由第二加法器24组合，然后，由第一加法器22组合的信号和由第二加法器24组合的信号由模拟加法器30重新组合并被发送到ADC 40。将图3A中示出的DDR 15和图3B中示出的第二块的DDR 15b(两个块中较宽的DDR)进行比较，可以看出当包括在阵列换能器中的多个换能器被划分为两个块时减小了DDR。
图3C示出包括在阵列换能器中的总共64个换能器被划分为四个块的情况。假设总共64个换能器被划分为具有相同数量的换能器的四个块，则针对包括16个换能器的第一块计算延迟分布12a以获得DDR 15a。计算包括16个换能器的第二块的延迟分布12b以获得DDR 15b。计算包括16个换能器的第三块的延迟分布12c以获得DDR 15c。最后，计算包括16个换能器的第四块的延迟分布12d以获得DDR 15d。
然后，第一块中的每个换能器的时间延迟后的多个信号由第一加法器22组合，第二块中的每个换能器的时间延迟后的多个信号由第二加法器24组合，第三块中的每个换能器的时间延迟后的多个信号由第三加法器26组合，第四块中的每个换能器的时间延迟后的多个信号由第四加法器28组合，然后，由第一加法器22至第四加法器28组合的多个信号由模拟加法器30重新组合并被发送到ADC 40。将图3A的DDR 15、图3B的第二块的DDR 15b和图3C的第四块的DDR 15d(四个块中最宽的DDR)进行比较，可以看出当包括在阵列换能器中的多个换能器被划分为四个块时最大程度地减小了DDR。
图4是根据本发明的实施例的波束形成设备200的控制框图。
如图4中所示，阵列换能器安装在发送和接收超声信号的超声探头100中。在图4中，阵列换能器包括一维排列的总共64个换能器，从第一换能器111至第十六换能器113的16个换能器被设置为第一换能器块110，从第十七换能器121至第三十二换能器123的16个换能器被设置为第二换能器块120，从第三十三换能器131至第四十八换能器133的16个换能器被设置为第三换能器块130，从第四十九换能器141至第六十四换能器143的16个换能器被设置为第四换能器块140。
波束形成设备200包括控制器210、存储单元220、信号产生器230、收发切换单元240、接收信号处理器250、模拟波束形成器300和ADC 260。
控制器210控制信号产生器230、收发切换单元240、接收信号处理器250、模拟波束形成器300和ADC 260以控制波束形成设备200的整体操作。更详细地讲，控制器210可控制这些组件根据包括在超声探头100中的多个换能器111至143和对象的焦点之间的距离的差计算时间延迟值，并根据计算的时间延迟值形成收发波束以产生多个收发信号。当计算的多个时间延迟值被预先存储并且可用时，可使用预先存储的多个时间延迟值来产生多个收发信号。
根据图4中示出的实施例，控制器210可控制前述组件计算多个换能器块110、120、130和140的延迟分布，基于针对各个换能器块计算的延迟分布来计算关于分别包括在换能器块110、120、130和140中的换能器111至113、121至123、131至133和141至143的延迟时间，并根据计算的延迟时间来延迟将从包括在各个换能器块110、120、130和140中的多个换能器发送的信号或者由包括在各个换能器块110、120、130和140中的多个换能器接收的信号。换言之，控制器210控制前述组件针对多个换能器块110、120、130和140分别计算各个换能器块的延迟分布，并根据针对各个块计算的延迟分布在对象和各个块的换能器之间发送和接收信号。可根据换能器和焦点之间的距离来计算用于模拟波束形成的时间延迟值，但是不限于此。
除了由控制器210计算延迟分布和延迟时间的方法之外，还可应用使用预先存储的延迟分布和/或延迟时间的方法。可根据转向方向或焦点预先计算与多个换能器块110、120、130和140相应的延迟分布和/或延迟时间，并将计算的延迟分布和/或延迟时间存储在存储单元220中。在这种情况下，控制器210可使用存储的值控制波束形成。
存储单元220存储通过划分包括在阵列换能器中的多个换能器所设置的多个换能器块110、120、130和140。换言之，存储单元220存储换能器块的数量和包括在各个换能器块110、120、130和140中的多个换能器的组合。在这种情况下，包括在各个换能器块110、120、130和140中的多个换能器可被设置为彼此相邻地排列。如上所述，当存在预先计算的延迟分布和/或延迟时间时，将这些值存储在存储单元220中。
信号产生器230使用由模拟波束形成器300形成的发送波束产生发送信号。信号产生器230可以是(但不限于)用于产生将通过超声探头100发送到对象的发送脉冲的超声发送脉冲发生器。
收发切换单元240对由信号产生器230产生的超声发送脉冲或由超声探头100接收的信号执行用于在包括在换能器块110、120、130和140中的各个换能器中发送和接收信号的切换操作。
接收信号处理器250对从超声探头100中的阵列换能器接收的超声回波信号执行预定处理操作。例如，接收信号处理器250可包括用于对从阵列换能器接收的模拟信号进行降噪的低噪放大器(LNA)(未示出)和/或用于根据输入信号控制增益值的可变增益放大器(VGA)(未示出)。在这种情况下，VGA可以是(但不限于)用于根据距焦点的距离补偿增益的时间增益补偿(TGC)。
模拟波束形成器300根据控制器210的控制信号形成发送波束，将发送波束输出到信号产生器230，并根据用于模拟波束形成的时间延迟值合成由包括在各个换能器块110、120、130和140中的换能器接收的信号，以针对多个换能器块110、120、130和140产生多个模拟信号。
模拟波束形成器300包括第一波束形成单元310至第四波束形成单元340和模拟加法器350。将参照图5详细地描述模拟波束形成器300的详细组件。
ADC 260将由模拟波束形成器300产生的多个模拟信号中的每个模拟信号数字化为数字信号。因此，ADC 260产生多个数字信号。
图5是更详细地示出图4中示出的模拟波束形成器300的示图。
如图5中所示，模拟波束形成器300包括第一波束形成单元310、第二波束形成单元320、第三波束形成单元330、第四波束形成单元340和模拟加法器350，第一波束形成单元310对由属于第一换能器块110的多个换能器111至113发送或接收的信号进行波束形成；第二波束形成单元320对由属于第二换能器块120的多个换能器121至123发送或接收的信号进行波束形成；第三波束形成单元330对由属于第三换能器块130的多个换能器131至133发送或接收的信号进行波束形成；第四波束形成单元340对由属于第四换能器块140的多个换能器141至143发送或接收的信号进行波束形成。第一波束形成单元310至第四波束形成单元340具有相同的配置，因此将仅详细地描述第一波束形成单元310的配置。
如图5中所示，第一波束形成单元310包括第一切换单元312、第一信号延迟单元314和第一加法器316。在图5中，由实线指示的箭头是发送信号，由点划线指示的箭头是接收信号。第一信号延迟单元314延迟将由包括在第一换能器块110中的换能器111至113发送或接收的信号。例如，第一信号延迟单元314接收由控制器210产生的控制信号，并根据控制信号将输入到第一信号延迟单元314的信号延迟达延迟时间那样多。在这种情况下，输入到第一信号延迟单元314的信号均可以是与将从控制器210发送的信号或从对象反射的回波信号相应的脉冲。
第一信号延迟单元314可包括用于根据控制信号实现发送和接收延迟时间的多条模拟延迟线314a至314c。在这种情况下，在换能器111至113中用于发送的延迟时间和用于接收的延迟时间相同。因此，模拟波束形成器300可在模拟方面处理发送和接收。
第一切换单元312被设置在第一信号延迟单元314的输出端，并可由用于执行切换操作的各种装置实现。包括在第一切换单元312中的切换装置312a至312c根据从第一信号延迟单元314输出的信号是将被发送到对象的信号还是从对象反射的信号来执行切换操作。例如，当从第一信号延迟单元314输出的信号将被发送到对象时，第一切换单元312中的切换装置312a至312c执行切换操作以将从第一信号延迟单元314输出的信号输出到信号产生器230。当从第一信号延迟单元314输出的信号是从对象反射的时，第一切换单元312中的切换装置312a至312c执行切换操作以将从第一信号延迟单元314输出的信号输出到第一加法器316。
因此，模拟波束形成器300可使用在切换单元312、322、332和342中包括的多个切换装置来控制关于各个换能器块110、120、130和140中的多个换能器的发送操作和接收操作，其中，切换单元312、322、332和342设置在各个信号延迟单元314、324、334和344的输出端。
在接收波束形成操作期间，属于第一换能器块110的换能器111至113的接收信号由第一加法器316组合，属于第二换能器块120的换能器121至123的接收信号由第二加法器326组合，属于第三换能器块130的换能器131至133的接收信号由第三加法器336组合，属于第四换能器块140的换能器141至143的接收信号由第四加法器346组合。另外，从各个加法器316、326、336和346输出的信号由模拟加法器350组合。
图6是示出用作模拟延迟线的电荷耦合器件(CCD)400的示意性结构的示图。包括在参照图5描述的第一信号延迟单元314至第四信号延迟单元344中的模拟延迟线314a至344c可被用作CCD 400。
CCD 400是利用电荷的累积和运动的半导体集成电路装置，并包括形成在半导体表面401上的厚度为大约0.1mm的绝缘层402以及布置在绝缘层402上的金属电极403a、403b和403c。CCD 400是这样的装置：控制金属电极403a、403b和403c的电压以将电荷移动到半导体表面401的具有低电压的部分并按顺序地传输累积电荷。这里，绝缘层402可由SiO2形成。
当信号输入到CCD 400时，CCD 400没有延迟地输出信号，诸如第一输出404。电压可被重复地施加到金属电极403a、403b和403c并从金属电极403a、403b和403c除去。在这方面，当电压被施加到金属电极403a、403b和403c时，根据库仑力，电荷在绝缘层402的部分之下累积，所述绝缘层402的部分正好位于金属电极403a、403b和403c中的被施加电压的电极下方。如图6中所示，当电压被施加到金属电极403a时，输入电荷在绝缘层402的正好位于金属电极403a下方的部分之下累积。当电荷在金属电极403a下方累积时，如果电压从金属电极403a除去并且同时电压被施加到金属电极403b，则电荷移动到绝缘层402的正好位于金属电极403b下方的部分之下。在相同的原理下，当电压从金属电极403b除去并且电压被施加到金属电极403c时，电荷移动到绝缘层402的正好位于金属电极403c下方的部分之下。当按规则时间间隔控制电压施加时，可获得延迟预定时间的输出405、406和407。如图6中所示，当CCD被用作模拟延迟线时，输出可被延迟达布置的金属电极403a、403b和403c的数量那样多，因此，可在图6的示例中获得三个延迟的输出和一个没有改变的输出的总共四个输出。
图7是示出根据本发明的实施例的由波束形成设备执行的示例性的发送波束形成操作的示图。
参照图7，超声探头100包括总共四个换能器块110、120、130和140。图7示出分别包括在换能器块110、120、130和140中的十六个换能器111至113、121至123、131至133以及141至143。
控制器210可计算多个换能器块110、120、130和140的延迟分布或者使用预先存储的延迟分布。控制器210控制组件基于针对各个换能器块计算或存储的延迟分布来计算分别包括在换能器块110、120、130和140中的各个换能器111至113、121至123、131至133和141至143的用于模拟波束形成的延迟时间，并根据计算的时间延迟值将信号从换能器111至113、121至123、131至133和141至143发送到对象。当预先存储了与延迟分布相应的延迟时间时，可使用该延迟时间，而不用计算。
现在将更详细地描述包括在第一换能器块110中的换能器111至113。换能器111将应用了用于模拟波束形成的时间延迟值t1的信号发送到对象，换能器112将应用了用于模拟波束形成的时间延迟值t2的信号发送到对象，换能器113将应用了用于模拟波束形成的时间延迟值t16的信号发送到对象。
现在将描述包括在第二换能器块120中的换能器121至123。换能器121将应用了用于模拟波束形成的时间延迟值t17的信号发送到对象。以类似的方式，包括在第二换能器块120至第四换能器块140中的换能器也可将应用了时间延迟值的信号发送到对象。
信号产生器230根据由模拟波束形成器300形成的发送波束产生电信号，收发切换单元240被切换以将信号发送到换能器111至143。
图8是示出根据本发明的实施例的由波束形成设备执行的示例性的接收波束形成操作的示图。
参照图8，超声探头100包括总共四个换能器块110、120、130和140。图8示出分别包括在各个换能器块中的十六个换能器111至113、121至123、131至133和141至143。
收发切换单元240被切换以分别通过换能器111、112、…、143接收信号。接收信号处理器250对接收信号执行诸如降噪和增益放大的预定处理。
第一波束形成单元310根据用于形成发送波束的用于模拟波束形成的延迟时间值t1至t16，将由包括在第一换能器块110中的换能器111至113接收并由接收信号处理器250处理的信号进行合成，以产生模拟信号a1。以相同的方式，第一波束形成单元310至第四波束形成单元340将由包括在各个换能器块110、120、130和140中的换能器接收的信号进行合成，以产生四个模拟信号a1、a2、a3和a4。
模拟加法器350组合从第一波束形成单元310至第四波束形成单元340输出的信号a1、a2、a3和a4，以产生一个模拟信号b1。
ADC 260将一个模拟信号b1转换成一个数字信号c1。
图9是根据本发明的另一实施例的波束形成设备600的控制框图。
如图9中所示，阵列换能器安装在发送和接收超声信号的超声探头500中。在图9中，阵列换能器包括二维排列的总共256(64×4＝256)个换能器，从第一行至第十六行排列的64个换能器(1,1)至(16,4)被设置为第一换能器块510，从第十七行至第三十二行排列的64个换能器(17,1)至(32,4)被设置为第二换能器块520，从第三十三行至第四十八行排列的64个换能器(33,1)至(48,4)被设置为第三换能器块530，从第四十九行至第六十四行排列的64个换能器(49,1)至(64,4)被设置为第四换能器块540。
在图9中示出的实施例中，各个换能器块510、520、530和540包括多个子换能器块。例如，包括64个换能器(1,1)至(16,4)的第一换能器块510可包括：第一子换能器块511、第二子换能器块512、第三子换能器块513和第四子换能器块514，第一子换能器块511包括16个换能器(1,1)至(16,1)；第二子换能器块512包括16个换能器(1,2)至(16,2)；第三子换能器块513包括16个换能器(1,3)至(16,3)；第四子换能器块514包括16个换能器(1,4)至(16,4)。
根据图9中示出的实施例，包括沿竖直(垂直)方向排列的一列换能器的阵列换能器被设置为一个子换能器阵列。换言之，排列在右面第一列中的64个换能器(1,1)至(64,1)被设置为第一子换能器阵列550，排列在右面第二列中的64个换能器(1,2)至(64,2)被设置为第二子换能器阵列560，排列在右面第三列中的64个换能器(1,3)至(64,3)被设置为第三子换能器阵列570，排列在右面第四列中的64个换能器(1,4)至(64,4)被设置为第四子换能器阵列580。
波束形成设备600包括控制器610、存储单元620、信号产生器630、收发切换单元640、接收信号处理器650、模拟波束形成器700、ADC 660和数字波束形成器800。模拟波束形成器700包括第一波束形成单元710至第四波束形成单元740和模拟加法器750。数字波束形成器800包括发送数字波束形成器810和接收数字波束形成器820。
控制器610控制信号产生器630、收发切换单元640、接收信号处理器650、模拟波束形成器700、ADC 660和数字波束形成器800，以控制波束形成设备600的整体操作。更详细地讲，控制器610可控制这些组件根据包括在超声探头500中的多个换能器和对象的焦点之间的距离的差计算多个时间延迟值，并根据计算的多个时间延迟值形成收发波束以产生多个收发信号。当计算的多个时间延迟值被预先存储在存储单元620中并且可用时，控制器610可控制这些组件使用预先存储的多个时间延迟值产生多个收发信号。
控制器610控制这些组件针对子换能器阵列550、560、570和580计算用于数字波束形成的时间延迟值，以根据计算的时间延迟值在多个换能器和对象之间发送和接收多个信号。另外，控制器610控制这些组件针对多个换能器块510、520、530和540中的任何一个的子换能器块计算用于模拟波束形成的时间延迟值，并将信号发送到对象和从对象接收信号。在这种情况下，在包括在多个换能器块510、520、530和540中的换能器中，位于与子换能器阵列550、560、570和580排列的方向(竖直方向或垂直方向)或子换能器块排列的方向垂直的方向(水平方向或横向方向)上的相应位置处的换能器具有用于模拟波束形成的相同的时间延迟值。因此，控制器610仅针对在多个子换能器中的任何一个子换能器中包括的换能器计算用于模拟波束形成的时间延迟值，其中，所述多个子换能器包括在各个换能器块510、520、530和540中。可根据换能器和焦点之间的距离计算用于模拟波束形成的时间延迟值，但是不限于此。
为了计算用于模拟波束形成的时间延迟值，控制器610计算在各个换能器块510、520、530和540中包括的多个子换能器块中的任何一个的延迟分布，并基于计算的延迟分布计算包括在每个子换能器块中的换能器的延迟时间(时间延迟值)。例如，为了分别针对在多个换能器块510、520、530和540之中的第一换能器块510中包括的64个换能器计算用于模拟波束形成的时间延迟值，控制器610针对包括在第一换能器块510中的多个子换能器块511、512、513和514之中的第一子换能器块511计算延迟分布，并基于计算的延迟分布针对包括在第一子换能器块511中的各个换能器(1,1)、(2,1)、…、(16,1)计算延迟时间。如上所述，位于与子换能器块511、512、513和514排列的方向(竖直方向或垂直方向)垂直的方向(水平方向或横向方向)上的相应位置处的换能器具有用于模拟波束形成的相同的时间延迟值。因此，针对包括在第一子换能器块511中的换能器(1,1)、(2,1)、…、(16,1)计算的延迟时间可以以相同的方式应用于包括在第二子换能器块512中的换能器(1,2)、(2,2)、…、(16,2)、包括在第三子换能器块513中的换能器(1,3)、(2,3)、…、(16,3)以及包括在第四子换能器块514中的换能器(1,4)、(2,4)、…、(16,4)。
如上所述，当存在预先存储的时间延迟值时，控制器610可使用预先存储的时间延迟值，而不计算时间延迟值。
控制器610控制前述组件根据计算的时间延迟值(用于数字波束形成的时间延迟值和用于模拟波束形成的时间延迟值)来延迟将从包括在各个换能器块510、520、530和540中的多个换能器发送的信号和从包括在各个换能器块510、520、530和540中的多个换能器接收的信号。
控制器610控制模拟波束形成器700沿子换能器阵列550、560、570和580排列的方向(竖直方向或垂直方向)或子换能器块511、512、513和514排列的方向执行模拟波束形成，或者控制数字波束形成器800沿与子换能器块511、512、513和514或子换能器阵列550、560、570和580排列的方向垂直的方向(水平方向或横向方向)执行数字波束形成。
存储单元620存储通过划分包括在阵列换能器中的多个换能器所设置的多个换能器块510、520、530和540、通过划分各个换能器块510、520、530和540所设置的多个子换能器块以及包括沿竖直方向(垂直方向)排列的一列换能器的阵列换能器被设置为一个子换能器阵列的多个子换能器阵列550、560、570和580。在这种情况下，换能器块510、520、530和540以如下方式被构造：包括在各个换能器块510、520、530和540中的多个换能器彼此相邻排列。如上所述，当存在预先计算的延迟分布和/或延迟时间时，将这些值存储在存储单元620中。
信号产生器630使用由模拟波束形成器700形成的发送波束来产生发送信号。信号产生器630可以是(但不限于)用于产生将通过超声探头500发送到对象的发送脉冲的超声发送脉冲发生器。
收发切换单元640针对由信号产生器630产生的信号(超声发送脉冲)和由超声探头500接收的信号中的至少一个来执行用于在包括在子换能器阵列550、560、570和580中的各个换能器中发送和接收信号的切换操作。
接收信号处理器650对从超声探头500中的阵列换能器接收的超声回波信号执行预定处理操作。例如，接收信号处理器650可包括用于对从阵列换能器接收的模拟信号进行降噪的低噪放大器(LNA)(未示出)和/或用于根据输入信号控制增益值的可变增益放大器(VGA)(未示出)。在这种情况下，VGA可以是(但不限于)用于根据距焦点的距离补偿增益的时间增益补偿(TGC)。
模拟波束形成器700根据控制器610的控制信号形成发送波束，将发送波束输出到信号产生器630，并将由包括在各个换能器块510、520、530和540中的换能器接收的多个信号进行合成，以针对多个换能器块产生多个模拟信号。
例如，对于在包括在各个换能器块510、520、530和540中的多个子换能器块中的任何一个子换能器块(例如，第一子换能器块)中包括的每个换能器，模拟波束形成器700基于距焦点的距离根据用于模拟波束形成的时间延迟值执行模拟波束形成。在这种情况下，在包括在各个换能器块510、520、530和540中的多个换能器中，位于与多个子换能器块(例如，511至514)排列的方向垂直的方向(水平方向或横向方向)上的相应位置处的多个换能器(例如，排列在第一行中的四个换能器(1,1)至(1,4))具有用于模拟波束形成的相同的时间延迟值。
在这种情况下，换能器块中的任何一个可以是(但不限于)距焦点最近的换能器块。也就是说，可考虑各种情况，例如，换能器块中的任何一个可以是距焦点最远的换能器块、换能器块中的中间换能器块等。
ADC 660将由模拟波束形成器700产生的多个模拟信号转换成多个数字信号。因此，ADC 660产生多个数字信号，并将产生的多个数字信号输出到数字波束形成器800。
数字波束形成器800根据控制器610的控制信号形成发送波束，将发送波束输出到模拟波束形成器700(发送数字波束形成)，并根据子换能器阵列550、560、570和580所计算的多个时间延迟值将由ADC 660转换的多个数字信号进行合成(接收数字波束形成)。
例如，发送数字波束形成器810根据控制器610的控制信号形成发送波束，并将发送波束输出到模拟波束形成器700，接收数字波束形成器820根据子换能器阵列550、560、570和580所计算的用于数字波束形成的多个时间延迟值将由ADC 660转换的多个数字信号进行合成，以形成接收波束。
在接收波束形成期间，模拟波束形成器700根据用于模拟波束形成的多个时间延迟值将由包括在换能器块510、520、530和540中的多个换能器接收的信号进行合成，以针对多个换能器块510、520、530和540产生多个模拟信号，ADC 660将由模拟波束形成器700产生的多个模拟信号转换成多个数字信号，接收数字波束形成器820根据由控制器610计算的用于数字波束形成的多个时间延迟值将由ADC 660转换的多个数字信号进行合成。
同样地，数字波束形成器800考虑子换能器阵列550、560、570和580所计算的用于数字波束形成的多个时间延迟值来执行用于形成收发波束的动态聚焦。例如，接收数字波束形成器820对由模拟波束形成器700产生的多个模拟信号执行动态聚焦，从而动态地减少连接到数字波束形成器800的线缆的数量。
图10是示出根据本发明的另一实施例的由波束形成设备执行的示例性的发送波束形成操作的示图。
如图10中所示，阵列换能器安装在发送和接收超声信号的超声探头500中。在图10中示出的实施例中，为了便于描述，包括沿水平方向(横向方向)排列的全部16行换能器的阵列换能器被设置为一个换能器块，一个换能器块被重新设置为多个子换能器块，沿竖直方向(垂直方向)排列的一行换能器被设置为一个子换能器阵列。
如图10中所示，超声探头500包括四个换能器块510、520、530和540，这四个换能器块510、520、530和540均包括四个子换能器块(由图10的虚线指示的区域)。
控制器610控制组件针对各个子换能器阵列550、560、570和580计算用于数字波束形成的时间延迟值，针对在包括在各个换能器块510、520、530和540中的多个子换能器块中的任何一个子换能器块中包括的各个换能器计算用于模拟波束形成的时间延迟值，并根据计算的时间延迟值将信号从换能器(1,1)至(64,4)发送到对象。
发送数字波束形成器810将用于数字波束形成的时间延迟值d1、d2、d3和d4应用于包括在子换能器阵列550、560、570和580中的换能器，模拟波束形成器700将用于模拟波束形成的时间延迟值t1至t64应用于包括在子换能器阵列550、560、570和580中的换能器(1,1)至(64,1)、(1,2)至(64,2)、(1,3)至(64,3)和(1,4)至(64,4)。
下文中，例如，将更详细地描述应用于包括在例如第一换能器块510中的各个换能器(1,1)、(1,2)、…、(16,4)的用于模拟波束形成的多个时间延迟值。
属于第一换能器块510中的第一子换能器块511的换能器(1,1)根据应用了用于数字波束形成的时间延迟值d1和用于模拟波束形成的时间延迟值t1二者的时间延迟值将信号发送到对象，以相同的方式，换能器(2,1)根据应用了用于数字波束形成的时间延迟值d1和用于模拟波束形成的时间延迟值t2二者的时间延迟值将信号发送到对象，换能器(16,1)根据应用了用于数字波束形成的时间延迟值d1和用于模拟波束形成的时间延迟值t16二者的时间延迟值将信号发送到对象。
属于第一换能器块510中的第二子换能器块512的换能器(1,2)根据应用了用于数字波束形成的时间延迟值d2和用于模拟波束形成的时间延迟值t1二者的时间延迟值将信号发送到对象，以相同的方式，换能器(2,2)根据应用了用于数字波束形成的时间延迟值d2和用于模拟波束形成的时间延迟值t2二者的时间延迟值将信号发送到对象，换能器(16,2)根据应用了用于数字波束形成的时间延迟值d2和用于模拟波束形成的时间延迟值t16二者的时间延迟值将信号发送到对象。
属于第一换能器块510中的第三子换能器块513的换能器(1,3)根据应用了用于数字波束形成的时间延迟值d3和用于模拟波束形成的时间延迟值t1二者的时间延迟值将信号发送到对象，以相同的方式，换能器(2,3)根据应用了用于数字波束形成的时间延迟值d3和用于模拟波束形成的时间延迟值t2二者的时间延迟值将信号发送到对象，换能器(16,3)根据应用了用于数字波束形成的时间延迟值d3和用于模拟波束形成的时间延迟值t16二者的时间延迟值将信号发送到对象。
另外，属于第一换能器块510中的第四子换能器块514的换能器(1,4)根据应用了用于数字波束形成的时间延迟值d4和用于模拟波束形成的时间延迟值t1二者的时间延迟值将信号发送到对象，以相同的方式，换能器(2,4)根据应用了用于数字波束形成的时间延迟值d4和用于模拟波束形成的时间延迟值t2二者的时间延迟值将信号发送到对象，换能器(16,4)根据应用了用于数字波束形成的时间延迟值d4和用于模拟波束形成的时间延迟值t16二者的时间延迟值将信号发送到对象。
以此方式，可获得针对包括在第二换能器块520至第四换能器块540中的其他换能器的时间延迟值。
同样地，位于与子换能器块(例如，511、512、513和514)排列的方向垂直的横向方向上的相应位置处的换能器(1,1)、(1,2)、(1,3)和(1,4)具有用于模拟波束形成的相同的时间延迟值t1。
信号产生器630根据由模拟波束形成器700形成的发送波束产生电信号，收发切换单元640被切换以将信号发送到各个子换能器阵列550、560、570和580。
图11是示出根据本发明的另一实施例的由波束形成设备执行的示例性的接收波束形成操作的示图。
如图11中所示，阵列换能器安装在发送和接收超声信号的超声探头500中。在图11中示出的实施例中，为了便于描述，包括沿水平方向(横向方向)排列的全部16行换能器的阵列换能器被设置为一个换能器块，一个换能器块被重新设置为多个子换能器块，沿竖直方向(垂直方向)排列的一行换能器被设置为一个子换能器阵列。
如图11中所示，超声探头500包括四个换能器块510、520、530和540，这四个换能器块510、520、530和540均包括四个子换能器块(由图11的虚线指示的区域)。
收发切换单元640被切换以分别通过换能器块510、520、530和540接收信号。接收信号处理器650对接收信号执行诸如降噪和增益放大的预定处理。
模拟波束形成器700中的第一波束形成单元710根据用于形成发送波束的模拟波束形成的时间延迟值t1至t16，将由第一换能器块510的排列在右面第一列中的16个换能器(1,1)至(16,1)接收并由接收信号处理器650处理的信号进行合成，以产生模拟信号a1。另外，第二波束形成单元720根据用于形成发送波束的模拟波束形成的时间延迟值t17至t32，将由第二换能器块520的排列在右面第一列中的16个换能器(17,1)至(32,1)接收并由接收信号处理器650处理的信号进行合成，以产生模拟信号a2。以此方式，模拟波束形成器700中的第一波束形成单元710至第四波束形成单元740分别将由各个换能器块510、520、530和540的排列在右面第一列中的换能器(1,1)至(16,1)、(17,1)至(32,1)、(33,1)至(48,1)和(49,1)至(64,1)接收的信号进行合成，以产生四个模拟信号a1、a2、a3和a4。
模拟波束形成器700中的第一波束形成单元710根据用于形成发送波束的模拟波束形成的时间延迟值t1至t16，将由第一换能器块510的排列在右面第二列中的16个换能器(1,2)至(16,2)接收并由接收信号处理器650处理的信号进行合成，以产生模拟信号a5。另外，第二波束形成单元720根据用于形成发送波束的模拟波束形成的时间延迟值t17至t32，将由第二换能器块520的排列在右面第二列中的16个换能器(17,2)至(32,2)接收并由接收信号处理器650处理的信号进行合成，以产生模拟信号a6。以此方式，模拟波束形成器700中的第一波束形成单元710至第四波束形成单元740分别将由各个换能器块510、520、530和540的排列在右面第二列中的换能器(1,2)至(16,2)、(17,2)至(32,2)、(33,2)至(48,2)和(49,2)至(64,2)接收的信号进行合成，以产生四个模拟信号a5、a6、a7和a8。
模拟波束形成器700中的第一波束形成单元710根据用于形成发送波束的模拟波束形成的时间延迟值t1至t16，将由第一换能器块510的排列在右面第三列中的16个换能器(1,3)至(16,3)接收并由接收信号处理器650处理的信号进行合成，以产生模拟信号a9。另外，第二波束形成单元720根据用于形成发送波束的模拟波束形成的时间延迟值t17至t32，将由第二换能器块520的排列在右面第三列中的16个换能器(17,3)至(32,3)接收并由接收信号处理器650处理的信号进行合成，以产生模拟信号a10。以此方式，模拟波束形成器700中的第一波束形成单元710至第四波束形成单元740分别将由各个换能器块510、520、530和540的排列在右面第三列中的换能器(1,3)至(16,3)、(17,3)至(32,3)、(33,3)至(48,3)和(49,3)至(64,3)接收的信号进行合成，以产生四个模拟信号a9、a10、a11和a12。
模拟波束形成器700中的第一波束形成单元710根据用于形成发送波束的模拟波束形成的时间延迟值t1至t16，将由第一换能器块510的排列在右面第四列中的16个换能器(1,4)至(16,4)接收并由接收信号处理器650处理的信号进行合成，以产生模拟信号a13。另外，第二波束形成单元720根据用于形成发送波束的模拟波束形成的时间延迟值t17至t32，将由第二换能器块520的排列在右面第四列中的16个换能器(17,4)至(32,4)接收并由接收信号处理器650处理的信号进行合成，以产生模拟信号a14。以此方式，模拟波束形成器700中的第一波束形成单元710至第四波束形成单元740分别将由各个换能器块510、520、530和540的排列在右面第四列中的换能器(1,4)至(16,4)、(17,4)至(32,4)、(33,4)至(48,4)和(49,4)至(64,4)接收的信号进行合成，以产生四个模拟信号a13、a14、a15和a16。
模拟波束形成器700中的模拟加法器750将从第一波束形成单元710至第四波束形成单元740输出的信号相加，以产生四个模拟信号b1、b2、b3和b4。这里，b1＝a1+a2+a3+a4，b2＝a5+a6+a7+a8，b3＝a9+a10+a11+a12，b4＝a13+a14+a15+a16。
ADC 660分别将四个模拟信号b1、b2、b3和b4转换成四个数字信号c1、c2、c3和c4。
接收数字波束形成器820根据子换能器阵列550、560、570和580所计算的用于数字波束形成的时间延迟值d1至d4，将四个数字信号c1、c2、c3和c4进行合成，以产生一个或多个数字信号e1。由接收数字波束形成器820产生的数字信号e1指示对象的焦点或关于对象的信息，作为图像的目标。可基于数字信号e1产生诊断图像。
从以上描述显而易见的是，用于波束形成的设备和方法将1D或2D阵列换能器划分为多个块，针对各个块计算延迟分布(延迟时间)，并根据计算的延迟分布对每个块执行波束形成以减小DDR，从而减小延迟线的尺寸(模拟波束形成器的整体尺寸)。
虽然已经示出和描述了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可在这些实施例中进行改变，本发明的范围在权利要求及其等同物中限定。

Claims (20)

1.一种用于对由探头发送或接收的信号进行波束形成的波束形成设备，其中，探头包括多个换能器块，每个换能器块包括多个换能器，所述波束形成设备包括：
控制器，控制组件延迟将从包括在每个换能器块中的多个换能器发送的信号或由包括在每个换能器块中的多个换能器接收的信号；
模拟波束形成器，包括与各个换能器块相应的多个波束形成单元，所述多个波束形成单元根据从控制器发送的控制信号对由包括在每个换能器块中的多个换能器发送或接收的信号执行模拟波束形成。
2.根据权利要求1所述的波束形成设备，其中，控制器计算所述多个换能器块的每个换能器块的延迟分布，基于计算的相应的延迟分布来计算关于包括在所述多个换能器块的每个换能器块中的每个换能器的延迟时间，并根据计算的延迟时间控制组件延迟将被发送的信号或接收的信号。
3.根据权利要求1所述的波束形成设备，其中，包括在所述多个换能器块中的多个换能器被一维排列或二维排列。
4.根据权利要求1所述的波束形成设备，还包括：存储单元，存储换能器块的数量和包括在所述多个换能器块的每个换能器块中的多个换能器的组合，其中，包括在每个换能器块中的多个换能器彼此相邻地排列。
5.根据权利要求1所述的波束形成设备，其中，所述多个波束形成单元中的每个波束形成单元包括：
信号延迟单元，延迟将从包括在每个换能器块中的多个换能器的每个换能器发送的信号或由包括在每个换能器块中的多个换能器接收的信号；
切换单元，根据输入到信号延迟单元的信号是将被发送的信号还是接收的信号来执行切换操作；
加法器，当输入到信号延迟单元的信号是接收的信号时，将从信号延迟单元输出的延迟信号相加。
6.根据权利要求5所述的波束形成设备，其中，信号延迟单元包括：多条延迟线，根据控制信号实现发送和接收延迟时间。
7.根据权利要求5所述的波束形成设备，其中，模拟波束形成器还包括：模拟加法器，当输入到包括在每个波束形成单元中的信号延迟单元的信号是接收的信号时，将从在所述多个波束形成单元的每个波束形成单元中包括的每个加法器输出的信号相加。
8.根据权利要求7所述的波束形成设备，还包括：模数转换器，将由模拟加法器产生的模拟信号转换成数字信号。
9.一种用于对由二维(2D)换能器发送或接收的信号进行波束形成的波束形成设备，包括：
模拟波束形成器，沿均包括多个换能器的多个子换能器块排列的方向，对均包括所述多个子换能器块的多个换能器块中的每个换能器块执行模拟波束形成；
数字波束形成器，沿与所述多个子换能器块排列的方向垂直的方向执行数字波束形成。
10.根据权利要求9所述的波束形成设备，还包括：控制器，计算包括在每个换能器块中的所述多个子换能器块中的任何一个子换能器块的延迟分布，基于计算的相应的延迟分布来计算关于包括在换能器块中的每个换能器的延迟时间，并根据计算的延迟时间，控制组件延迟将从包括在每个换能器块中的每个换能器发送的信号以及由包括在每个换能器块中的每个换能器接收的信号。
11.根据权利要求10所述的波束形成设备，其中，控制器控制组件将用于数字波束形成的相同的延迟时间应用于沿执行模拟波束形成的方向排列的换能器，并将用于模拟波束形成的相同的延迟时间应用于沿执行数字波束形成的方向排列的换能器。
12.根据权利要求9所述的波束形成设备，其中，当对接收的信号进行波束形成时，模拟波束形成器将各个换能器块的进行模拟波束形成后的信号相加。
13.根据权利要求9所述的波束形成设备，其中，模拟波束形成器包括与各个换能器块相应的多个波束形成单元，所述多个波束形成单元根据从控制器发送的控制信号对包括在每个换能器块中的多个换能器执行模拟波束形成。
14.根据权利要求13所述的波束形成设备，其中，所述多个波束形成单元中的每个波束形成单元包括：
信号延迟单元，延迟将从包括在每个换能器块中的多个换能器的每个换能器发送的信号以及由包括在每个换能器块中的多个换能器接收的信号；
切换单元，根据输入到信号延迟单元的信号是将被发送的信号还是接收的信号来执行切换操作；
加法器，当输入到信号延迟单元的信号是接收的信号时，将从信号延迟单元输出的延迟信号相加。
15.根据权利要求14所述的波束形成设备，其中，模拟波束形成器还包括：模拟加法器，当输入到包括在每个波束形成单元中的信号延迟单元的信号是接收的信号时，将从在所述多个波束形成单元的每个波束形成单元中包括的每个加法器输出的信号相加。
16.一种用于对由探头发送或接收的信号进行波束形成的波束形成方法，其中，探头包括多个换能器块，每个换能器块包括多个换能器，所述波束形成方法包括：
基于关于所述多个换能器块中的每个换能器块的延迟分布，计算关于包括在所述多个换能器块的每个换能器块中的多个换能器中的每个换能器的延迟时间；
根据延迟时间，对包括在每个换能器块中的多个换能器执行模拟波束形成。
17.根据权利要求16所述的波束形成方法，其中，执行模拟波束形成的步骤包括：根据计算的延迟时间，控制发送信号或接收信号的延迟。
18.根据权利要求16所述的波束形成方法，还包括：当对接收信号进行波束形成时，将各个换能器块的进行模拟波束形成后的信号相加。
19.根据权利要求16所述的波束形成方法，其中，所述多个换能器块包括一维或二维排列的换能器。
20.根据权利要求16所述的波束形成方法，还包括：计算关于所述多个换能器块中的每个换能器块的延迟分布。
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