JP2000069593A - 多次元トランスデュ―サ・アレイ装置 - Google Patents
多次元トランスデュ―サ・アレイ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 物体の高品質二次元および三次元画像を生成
するように構成された単体トランスデューサ・プローブ
を提供すること。 【解決手段】 超音波撮像デバイスは、各ビンが１組の
トランスデューサ素子を含む１組のビンを備える。ま
た、この１組のビンに１組のモード・スイッチまたはマ
ルチプレクサが関連付けされ、１組のモード・スイッチ
またはマルチプレクサは、二次元スキャン・モードを生
成する一次元アレイまたは三次元スキャン・モードを生
成する二次元アレイを形成するように各ビン内の１組の
トランスデューサ素子を構成する。
するように構成された単体トランスデューサ・プローブ
を提供すること。 【解決手段】 超音波撮像デバイスは、各ビンが１組の
トランスデューサ素子を含む１組のビンを備える。ま
た、この１組のビンに１組のモード・スイッチまたはマ
ルチプレクサが関連付けされ、１組のモード・スイッチ
またはマルチプレクサは、二次元スキャン・モードを生
成する一次元アレイまたは三次元スキャン・モードを生
成する二次元アレイを形成するように各ビン内の１組の
トランスデューサ素子を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射パルスエコー
・エネルギー技法または超音波技法を使用することによ
る撮像の分野に関する。詳細には、本発明は、二次元
（２Ｄ）スキャン・モードまたは三次元（３Ｄ）スキャ
ン・モードで選択的に動作することのできる多次元トラ
ンスデューサ・アレイに関する。
・エネルギー技法または超音波技法を使用することによ
る撮像の分野に関する。詳細には、本発明は、二次元
（２Ｄ）スキャン・モードまたは三次元（３Ｄ）スキャ
ン・モードで選択的に動作することのできる多次元トラ
ンスデューサ・アレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、大部分のトランスデューサ・プ
ローブはほぼ同じ原則に従って動作する。すなわち、エ
ネルギーのバーストまたはパルスが、調査中の物体に導
入され、リターン・エコーが返され、このエコーから画
像が生成される。しかし、特定の物体／領域のいくつか
の異なる次元のビューまたはパースペクティブを可能に
するために、多数の異なるデバイスが開発されている。
ローブはほぼ同じ原則に従って動作する。すなわち、エ
ネルギーのバーストまたはパルスが、調査中の物体に導
入され、リターン・エコーが返され、このエコーから画
像が生成される。しかし、特定の物体／領域のいくつか
の異なる次元のビューまたはパースペクティブを可能に
するために、多数の異なるデバイスが開発されている。
【０００３】現在、撮像デバイスは、放射パルスエコー
・エネルギー技法または超音波技法を使用することによ
って物体／領域の二次元（２Ｄ）ビューまたは三次元
（３Ｄ）ビューを生成することができる。しかし、典型
的な超音波デバイスは、特に、当該の特定の領域の二次
元（２Ｄ）画像または三次元（３Ｄ）画像を得るように
構成された、様々な異なるプローブ・チップに含まれる
一連の異なるトランスデューサ・アレイを使用する。
・エネルギー技法または超音波技法を使用することによ
って物体／領域の二次元（２Ｄ）ビューまたは三次元
（３Ｄ）ビューを生成することができる。しかし、典型
的な超音波デバイスは、特に、当該の特定の領域の二次
元（２Ｄ）画像または三次元（３Ｄ）画像を得るように
構成された、様々な異なるプローブ・チップに含まれる
一連の異なるトランスデューサ・アレイを使用する。
【０００４】一般に、一次元トランスデューサ・アレイ
構成は、当該の特定の物体または領域の二次元（２Ｄ）
画像を得るために使用される。具体的には、一次元トラ
ンスデューサ・アレイは、Ｘ軸およびＺ軸に沿った対応
するスキャン平面を通る物体または領域の断面を表す二
次元（２Ｄ）ビューまたは二次元画像（横方向および軸
方向）を得るために使用される。一次元トランスデュー
サ・アレイは、線形アレイとしても知られ、単一次元線
形アレイを形成する列として配置された長方形トランス
デューサ素子のアレイを備える。一般に、二次元（２
Ｄ）撮像システムは、線形アレイ・タイプ、曲線形アレ
イ・タイプ、またはフェイズド・アレイ・タイプの電子
スキャンを使用する。この電子スキャンは通常、プロー
ブ内で６４個ないし１９２個のトランスデューサ素子を
使用する。したがって、一次元線形アレイは通常、当該
の特定の領域の比較的高品質の二次元（２Ｄ）プロファ
イルまたは二次元画像を形成する。
構成は、当該の特定の物体または領域の二次元（２Ｄ）
画像を得るために使用される。具体的には、一次元トラ
ンスデューサ・アレイは、Ｘ軸およびＺ軸に沿った対応
するスキャン平面を通る物体または領域の断面を表す二
次元（２Ｄ）ビューまたは二次元画像（横方向および軸
方向）を得るために使用される。一次元トランスデュー
サ・アレイは、線形アレイとしても知られ、単一次元線
形アレイを形成する列として配置された長方形トランス
デューサ素子のアレイを備える。一般に、二次元（２
Ｄ）撮像システムは、線形アレイ・タイプ、曲線形アレ
イ・タイプ、またはフェイズド・アレイ・タイプの電子
スキャンを使用する。この電子スキャンは通常、プロー
ブ内で６４個ないし１９２個のトランスデューサ素子を
使用する。したがって、一次元線形アレイは通常、当該
の特定の領域の比較的高品質の二次元（２Ｄ）プロファ
イルまたは二次元画像を形成する。
【０００５】三次元（３Ｄ）ビューまたは三次元画像を
得る１つの方法は、プローブ（電子／機械的プローブ）
に含まれるトランスデューサ・アレイの機械的移動によ
って実現される。電子／機械的プローブは、一次元アレ
イを当該の領域の周りで移動させ（２Ｄ撮像）、それに
より三次元（３Ｄ）ビューまたは三次元画像を生成する
第３のスキャン次元を得ることによって３Ｄ撮像を得
る。電子／機械的プローブの利点は、単にプローブの機
械的移動を固定位置で停止させることによって従来型の
二次元（２Ｄ）撮像にこのプローブを使用できることで
ある。
得る１つの方法は、プローブ（電子／機械的プローブ）
に含まれるトランスデューサ・アレイの機械的移動によ
って実現される。電子／機械的プローブは、一次元アレ
イを当該の領域の周りで移動させ（２Ｄ撮像）、それに
より三次元（３Ｄ）ビューまたは三次元画像を生成する
第３のスキャン次元を得ることによって３Ｄ撮像を得
る。電子／機械的プローブの利点は、単にプローブの機
械的移動を固定位置で停止させることによって従来型の
二次元（２Ｄ）撮像にこのプローブを使用できることで
ある。
【０００６】物体の三次元（３Ｄ）ビューまたは三次元
画像を得る他の方法では、電子ボリューム・スキャンが
使用される。電子ボリューム・スキャンは、当該の特定
の領域の三次元（３Ｄ）ビューまたは三次元画像を得る
ために使用される二次元トランスデューサ・アレイを必
要とする。二次元トランスデューサ・アレイは、Ｘ軸、
Ｙ軸、およびＺ軸に沿った対応するスキャン平面を通る
物体の断面を表す三次元（３Ｄ）ビューまたは三次元画
像（横方向、軸方向、および高さ方向）を得る。二次元
トランスデューサ・アレイは通常、二次元（２Ｄ）スキ
ャンで使用される一次元トランスデューサ・アレイ列構
成とは異なり、行および列の二次元構成状に配置された
複数のトランスデューサ素子を備える。二次元トランス
デューサ・アレイの列は、物体の二次元プロファイルを
形成するために使用されるスキャン平面を備え、アレイ
の行は、物体の第３の次元を得るために使用される高さ
方向平面を備える。しかし、電子ボリューム・スキャン
のために使用されるプローブが比較的高品質の完全な電
子ボリューム・スキャンを得るには通常、２０００個以
上の素子が必要である。それにもかかわらず、この種の
プローブは多くの場合、電子／機械的プローブよりも好
ましい。というのは、ボリューム・スキャン・プローブ
は、１つには機械的移動を行わないため、比較的高いボ
リューム・スキャン率を与える可能性があるからであ
る。
画像を得る他の方法では、電子ボリューム・スキャンが
使用される。電子ボリューム・スキャンは、当該の特定
の領域の三次元（３Ｄ）ビューまたは三次元画像を得る
ために使用される二次元トランスデューサ・アレイを必
要とする。二次元トランスデューサ・アレイは、Ｘ軸、
Ｙ軸、およびＺ軸に沿った対応するスキャン平面を通る
物体の断面を表す三次元（３Ｄ）ビューまたは三次元画
像（横方向、軸方向、および高さ方向）を得る。二次元
トランスデューサ・アレイは通常、二次元（２Ｄ）スキ
ャンで使用される一次元トランスデューサ・アレイ列構
成とは異なり、行および列の二次元構成状に配置された
複数のトランスデューサ素子を備える。二次元トランス
デューサ・アレイの列は、物体の二次元プロファイルを
形成するために使用されるスキャン平面を備え、アレイ
の行は、物体の第３の次元を得るために使用される高さ
方向平面を備える。しかし、電子ボリューム・スキャン
のために使用されるプローブが比較的高品質の完全な電
子ボリューム・スキャンを得るには通常、２０００個以
上の素子が必要である。それにもかかわらず、この種の
プローブは多くの場合、電子／機械的プローブよりも好
ましい。というのは、ボリューム・スキャン・プローブ
は、１つには機械的移動を行わないため、比較的高いボ
リューム・スキャン率を与える可能性があるからであ
る。
【０００７】ケーブルの数、必要な電子サポート回路の
複雑さ、関連するビームフォーマの問題点などの問題点
に基づく経済上の理由で、典型的な三次元（３Ｄ）スキ
ャンは通常、様々な形態の疎アレイ構成を使用すること
によって実現される。一般に、疎アレイ構成は、二次元
アレイの完全な二次元素子配置のうちの、限られた１組
のトランスデューサ素子を使用する。典型的な疎アレイ
構成は、三次元（３Ｄ）スキャンに使用される２５６個
ないし５１２個のトランスデューサ素子を含むことがで
きる。疎アレイでのトランスデューサ素子の配置は、様
々なフォーマットの配置でよく、たとえば、無作為に選
択されたフォーマットでも、ビン状パターン、送信機素
子および受信機素子用にそれぞれの異なる周期性を有す
る周期パターン、コンピュータの最適化によるアルゴリ
ズムによって最適化されたパターン、または周期パター
ンとアルゴリズムによって最適化されたパターンとの組
合せの制約内で無作為に選択されたフォーマットでもよ
い。それにもかかわらず、疎なアレイまたは１組の素子
は一般に、三次元（３Ｄ）撮像に十分な低減された画質
を与える。しかし、このようなアレイ・フォーマットを
使用する二次元（２Ｄ）スキャンが好ましい場合、画質
は一般に、公知の技術の二次元（２Ｄ）スキャナの画質
よりも劣る画質になる。
複雑さ、関連するビームフォーマの問題点などの問題点
に基づく経済上の理由で、典型的な三次元（３Ｄ）スキ
ャンは通常、様々な形態の疎アレイ構成を使用すること
によって実現される。一般に、疎アレイ構成は、二次元
アレイの完全な二次元素子配置のうちの、限られた１組
のトランスデューサ素子を使用する。典型的な疎アレイ
構成は、三次元（３Ｄ）スキャンに使用される２５６個
ないし５１２個のトランスデューサ素子を含むことがで
きる。疎アレイでのトランスデューサ素子の配置は、様
々なフォーマットの配置でよく、たとえば、無作為に選
択されたフォーマットでも、ビン状パターン、送信機素
子および受信機素子用にそれぞれの異なる周期性を有す
る周期パターン、コンピュータの最適化によるアルゴリ
ズムによって最適化されたパターン、または周期パター
ンとアルゴリズムによって最適化されたパターンとの組
合せの制約内で無作為に選択されたフォーマットでもよ
い。それにもかかわらず、疎なアレイまたは１組の素子
は一般に、三次元（３Ｄ）撮像に十分な低減された画質
を与える。しかし、このようなアレイ・フォーマットを
使用する二次元（２Ｄ）スキャンが好ましい場合、画質
は一般に、公知の技術の二次元（２Ｄ）スキャナの画質
よりも劣る画質になる。
【０００８】二次元（２Ｄ）画像を得るには、二次元ア
レイのすべての２０００個以上の素子を使用しなければ
ならない。しかし、二次元アレイのすべての２０００個
以上の素子を使用するには、多数のケーブルおよびチャ
ネルが必要であると共に、電子サポート回路を増加する
必要があり、そのため、二次元（２Ｄ）スキャンに二次
元アレイを使用するこのようなプローブの寸法、複雑
さ、経費が大幅に増加する。したがって、実際には、様
々な次元で高品質の撮像を行うために通常、２つの別々
なトランスデューサ・プローブ、たとえば、二次元（２
Ｄ）画像用の一次元アレイと三次元（３Ｄ）画像用の二
次元トランスデューサ・アレイが使用される。
レイのすべての２０００個以上の素子を使用しなければ
ならない。しかし、二次元アレイのすべての２０００個
以上の素子を使用するには、多数のケーブルおよびチャ
ネルが必要であると共に、電子サポート回路を増加する
必要があり、そのため、二次元（２Ｄ）スキャンに二次
元アレイを使用するこのようなプローブの寸法、複雑
さ、経費が大幅に増加する。したがって、実際には、様
々な次元で高品質の撮像を行うために通常、２つの別々
なトランスデューサ・プローブ、たとえば、二次元（２
Ｄ）画像用の一次元アレイと三次元（３Ｄ）画像用の二
次元トランスデューサ・アレイが使用される。
【０００９】したがって、従来型の超音波撮像用トラン
スデューサは、単体トランスデューサ・プローブの制約
内で高品質の二次元（２Ｄ）画像と三次元（３Ｄ）画像
の両方を生成する機能を有する単体プローブを提供する
うえで基本的な欠点を有する。したがって、単体プロー
ブに含まれる単体トランスデューサ・アレイ内で物体の
比較的高品質な二次元（２Ｄ）画像と三次元（３Ｄ）画
像を生成することのできる撮像デバイスを有することが
望ましい。
スデューサは、単体トランスデューサ・プローブの制約
内で高品質の二次元（２Ｄ）画像と三次元（３Ｄ）画像
の両方を生成する機能を有する単体プローブを提供する
うえで基本的な欠点を有する。したがって、単体プロー
ブに含まれる単体トランスデューサ・アレイ内で物体の
比較的高品質な二次元（２Ｄ）画像と三次元（３Ｄ）画
像を生成することのできる撮像デバイスを有することが
望ましい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一目的は、物
体の高品質二次元（２Ｄ）および三次元（３Ｄ）画像を
生成するように構成された単体トランスデューサ・プロ
ーブを提供することである。
体の高品質二次元（２Ｄ）および三次元（３Ｄ）画像を
生成するように構成された単体トランスデューサ・プロ
ーブを提供することである。
【００１１】本発明の他の目的は、高品質二次元（２
Ｄ）または三次元（３Ｄ）画像を生成するように構成す
ることのできる二次元アレイを有する単体トランスデュ
ーサ・プローブを提供することである。
Ｄ）または三次元（３Ｄ）画像を生成するように構成す
ることのできる二次元アレイを有する単体トランスデュ
ーサ・プローブを提供することである。
【００１２】本発明の他の目的は、それほど多くのケー
ブル、チャネル、スイッチを必要とせずに高品質二次元
（２Ｄ）または三次元（３Ｄ）画像を生成するように構
成された二次元アレイを有する単体トランスデューサ・
プローブを提供することである。
ブル、チャネル、スイッチを必要とせずに高品質二次元
（２Ｄ）または三次元（３Ｄ）画像を生成するように構
成された二次元アレイを有する単体トランスデューサ・
プローブを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明のこれらおよびそ
の他の目的は、各ビンが１組のトランスデューサ素子を
含む１組のビンを備える超音波撮像デバイスによって達
成される。また、この１組のビンに１組のモード・スイ
ッチまたはマルチプレクサが関連付けされ、１組のモー
ド・スイッチまたはマルチプレクサは、二次元スキャン
・モードを実施する一次元アレイまたは三次元スキャン
・モードを実施する二次元アレイを形成するように各ビ
ン内の１組のトランスデューサ素子を構成する。
の他の目的は、各ビンが１組のトランスデューサ素子を
含む１組のビンを備える超音波撮像デバイスによって達
成される。また、この１組のビンに１組のモード・スイ
ッチまたはマルチプレクサが関連付けされ、１組のモー
ド・スイッチまたはマルチプレクサは、二次元スキャン
・モードを実施する一次元アレイまたは三次元スキャン
・モードを実施する二次元アレイを形成するように各ビ
ン内の１組のトランスデューサ素子を構成する。
【００１４】本発明の一態様では、一連のトランスデュ
ーサ素子は、関連するトランスデューサ・アセンブリ内
に存在し、一連のモード選択スイッチがこの関連するト
ランスデューサ・アセンブリに組み込まれる。
ーサ素子は、関連するトランスデューサ・アセンブリ内
に存在し、一連のモード選択スイッチがこの関連するト
ランスデューサ・アセンブリに組み込まれる。
【００１５】本発明の他の態様では、各モード・スイッ
チは、各ビン内の一連のトランスデューサ素子を一次元
トランスデューサ・アレイまたは二次元トランスデュー
サ・アレイを形成するように構成することができる。
チは、各ビン内の一連のトランスデューサ素子を一次元
トランスデューサ・アレイまたは二次元トランスデュー
サ・アレイを形成するように構成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明は、単体トランスデューサ
・プローブを使用して比較的高品質な二次元および三次
元画像を生成する装置を提供する。以下の説明では、本
発明を完全に理解していただくために多数の詳細を記載
する。しかし、当業者には、本発明を実施するうえでこ
れらの特定の詳細が必要とされないことが明らかになろ
う。他の例では、本発明が不必要にわかりにくくならな
いように、周知の電気構造および電気回路については詳
しく説明しない。
・プローブを使用して比較的高品質な二次元および三次
元画像を生成する装置を提供する。以下の説明では、本
発明を完全に理解していただくために多数の詳細を記載
する。しかし、当業者には、本発明を実施するうえでこ
れらの特定の詳細が必要とされないことが明らかになろ
う。他の例では、本発明が不必要にわかりにくくならな
いように、周知の電気構造および電気回路については詳
しく説明しない。
【００１７】二次元アレイに関する予備事項として、本
発明の理解を助けるために以下に、ビン構成について簡
単に説明する。
発明の理解を助けるために以下に、ビン構成について簡
単に説明する。
【００１８】ビン寸法に関する二次元アレイの構成は、
特定のアレイ内に含まれる素子の数に基づく構成であ
る。二次元トランスデューサ・アレイは、ｘ方向の素子
（Ｎｘ）とｙ方向の素子（Ｎｙ）に分解される。この場
合、アレイに含まれる素子の総数（Ｎｔ）は、ｘ方向の
素子とｙ方向の素子との積に等しい（Ｎｔ＝Ｎｘ＊Ｎ
ｙ）。このアレイのビン寸法は、疎スキャン関数など所
望のスキャン関数を作成するために使用される素子の数
（Ｅｓ）に基づく。したがって、ビン寸法（Ｂｓ）は、
アレイ（Ｎｔ）内に含まれる素子の総数を素子の数（Ｅ
ｓ）で除した値に等しく、すなわち、（Ｎｔ／Ｅｓ＝Ｂ
ｓ）である。ビン寸法（Ｂｓ）は、ｘ方向のビン寸法
（Ｎｘｂ）とｙ方向のビン寸法（Ｎｙｂ）によって決定
される。したがって、総ビン寸法（Ｂｓ）は、ｘ方向の
ビン寸法（Ｎｘｂ）とｙ方向のビン寸法（Ｎｙｂ）の積
に等しく、すなわち（Ｂｓ＝Ｎｘｂ＊Ｎｙｂ）である。
さらに、ｘ方向のビンの数（ＢＸ）は、ｘ方向の素子の
数（Ｎｘ）をｘ方向のビン寸法（Ｎｘｂ）で除した値に
等しく、すなわち（Ｎｘ／Ｎｘｂ＝ＢＸ）である。同様
に、ｙ方向のビンの数（ＢＹ）は、ｙ方向の素子の数
（Ｎｙ）をｘ方向のビン寸法（Ｎｙｂ）で除した値に等
しく、すなわち（Ｎｙ／Ｎｙｂ＝ＢＹ）である。ビンの
総数（ＢＴ）は、本発明の一次元素子の数に等しく、ｘ
方向の素子とｙ方向の素子との積（Ｎｔ）を総ビン寸法
（Ｎｔｂ）で除した値にも等しく、すなわち（ＢＴ＝Ｎ
ｔ／Ｂｓ）である。
特定のアレイ内に含まれる素子の数に基づく構成であ
る。二次元トランスデューサ・アレイは、ｘ方向の素子
（Ｎｘ）とｙ方向の素子（Ｎｙ）に分解される。この場
合、アレイに含まれる素子の総数（Ｎｔ）は、ｘ方向の
素子とｙ方向の素子との積に等しい（Ｎｔ＝Ｎｘ＊Ｎ
ｙ）。このアレイのビン寸法は、疎スキャン関数など所
望のスキャン関数を作成するために使用される素子の数
（Ｅｓ）に基づく。したがって、ビン寸法（Ｂｓ）は、
アレイ（Ｎｔ）内に含まれる素子の総数を素子の数（Ｅ
ｓ）で除した値に等しく、すなわち、（Ｎｔ／Ｅｓ＝Ｂ
ｓ）である。ビン寸法（Ｂｓ）は、ｘ方向のビン寸法
（Ｎｘｂ）とｙ方向のビン寸法（Ｎｙｂ）によって決定
される。したがって、総ビン寸法（Ｂｓ）は、ｘ方向の
ビン寸法（Ｎｘｂ）とｙ方向のビン寸法（Ｎｙｂ）の積
に等しく、すなわち（Ｂｓ＝Ｎｘｂ＊Ｎｙｂ）である。
さらに、ｘ方向のビンの数（ＢＸ）は、ｘ方向の素子の
数（Ｎｘ）をｘ方向のビン寸法（Ｎｘｂ）で除した値に
等しく、すなわち（Ｎｘ／Ｎｘｂ＝ＢＸ）である。同様
に、ｙ方向のビンの数（ＢＹ）は、ｙ方向の素子の数
（Ｎｙ）をｘ方向のビン寸法（Ｎｙｂ）で除した値に等
しく、すなわち（Ｎｙ／Ｎｙｂ＝ＢＹ）である。ビンの
総数（ＢＴ）は、本発明の一次元素子の数に等しく、ｘ
方向の素子とｙ方向の素子との積（Ｎｔ）を総ビン寸法
（Ｎｔｂ）で除した値にも等しく、すなわち（ＢＴ＝Ｎ
ｔ／Ｂｓ）である。
【００１９】前述のビン寸法計算は、例および実施形態
によって理解することができる。たとえば、２５００個
の素子を有する５０×５０アレイを使用するものと仮定
する。さらに、このアレイのうちの２５０個の素子を使
用してスキャン用の望ましいパターンを作成するものと
仮定する。したがって、ビン寸法は２５００／２５０＝
１０に等しくなる。所望のビン・アレイ構成１×１０＝
１０を仮定した場合、ｘ方向のビン寸法は１に等しくな
り、ｙ方向のビン寸法は１０に等しくなる。ビンの好ま
しい構成は１ｘＮであり、この場合、ｘ方向のビン寸法
は１に等しく、ｙ方向のビン寸法はＮに等しい。所望の
ビン構成は、必要に応じて２×５＝１０構成として表す
こともできる。それにもかかわらず、１×１０構成を使
用した場合、ｘ方向の最終的なビンの数は５０になり
（５０／１＝５０）、ｙ方向の最終的なビンの数は５に
なる（５０／１０＝５）。３Ｄモードでは、アレイは、
各ビンの単一の素子、すなわち合計で２５０個の素子が
接続された疎アレイとして動作する。
によって理解することができる。たとえば、２５００個
の素子を有する５０×５０アレイを使用するものと仮定
する。さらに、このアレイのうちの２５０個の素子を使
用してスキャン用の望ましいパターンを作成するものと
仮定する。したがって、ビン寸法は２５００／２５０＝
１０に等しくなる。所望のビン・アレイ構成１×１０＝
１０を仮定した場合、ｘ方向のビン寸法は１に等しくな
り、ｙ方向のビン寸法は１０に等しくなる。ビンの好ま
しい構成は１ｘＮであり、この場合、ｘ方向のビン寸法
は１に等しく、ｙ方向のビン寸法はＮに等しい。所望の
ビン構成は、必要に応じて２×５＝１０構成として表す
こともできる。それにもかかわらず、１×１０構成を使
用した場合、ｘ方向の最終的なビンの数は５０になり
（５０／１＝５０）、ｙ方向の最終的なビンの数は５に
なる（５０／１０＝５）。３Ｄモードでは、アレイは、
各ビンの単一の素子、すなわち合計で２５０個の素子が
接続された疎アレイとして動作する。
【００２０】本発明は、一実施形態では、２Ｄモード
で、上記の例を使用した結果として、５０×５個の一次
元素子を有し、スキャン方向に沿って動作することので
きるアレイが得られるように素子を接続する方法を提供
する。スキャン方向には５０個の「スーパー素子」があ
り、これについては以下で詳しく説明する。高さ方向に
沿った残りの５個のスーパー素子は、従来使用されてい
る２Ｄトランスデューサ・プローブのレベルを超えた改
良された集束のために使用することができる。
で、上記の例を使用した結果として、５０×５個の一次
元素子を有し、スキャン方向に沿って動作することので
きるアレイが得られるように素子を接続する方法を提供
する。スキャン方向には５０個の「スーパー素子」があ
り、これについては以下で詳しく説明する。高さ方向に
沿った残りの５個のスーパー素子は、従来使用されてい
る２Ｄトランスデューサ・プローブのレベルを超えた改
良された集束のために使用することができる。
【００２１】ビンが二次元アレイに対してどのように構
成されるかについて全般的に説明したが、次に本発明実
施形態について説明する。一実施形態では、単体多次元
トランスデューサ・アレイを使用して高品質な二次元ま
たは三次元画像を生成することのできる多次元放射パル
スエコー・エネルギー撮像デバイスが提供される。多次
元アレイは通常、ビンと呼ばれる数組のトランスデュー
サ素子として配置される。この場合、ビン内に含まれる
トランスデューサ素子を２Ｄスキャン・モードまたは３
Ｄスキャン・モードに従って動作することができる。
成されるかについて全般的に説明したが、次に本発明実
施形態について説明する。一実施形態では、単体多次元
トランスデューサ・アレイを使用して高品質な二次元ま
たは三次元画像を生成することのできる多次元放射パル
スエコー・エネルギー撮像デバイスが提供される。多次
元アレイは通常、ビンと呼ばれる数組のトランスデュー
サ素子として配置される。この場合、ビン内に含まれる
トランスデューサ素子を２Ｄスキャン・モードまたは３
Ｄスキャン・モードに従って動作することができる。
【００２２】本発明の一実施形態を図１に示す。図１は
二次元スキャン・トランスデューサ・アレイ１００を示
す。二次元スキャン・トランスデューサ・アレイ１００
が通常、超音波プローブの関連するトランスデューサ・
アセンブリ内に存在することが理解されよう。二次元ス
キャン・トランスデューサ・アレイ（トランスデューサ
・アレイ）１００は、複数の行１１０および列１１５と
して配置された一連のトランスデューサ素子１０５で構
成される。トランスデューサ・アレイ１００の行１１０
および列１１５は一連のビン１２０（１×１０ビン）に
構成される。この場合、トランスデューサ・アレイ１０
０が２Ｄモードまたは３Ｄモードで動作できるように、
各ビン１２０内に含まれる個々のトランスデューサ素子
１０５を選択的に動作させることができる。図をわかり
やすくするために、この図には、（１０個のビンを備え
る１０×１０素子アレイとして示された）トランスデュ
ーサ・アレイ１００に含まれるトランスデューサ素子お
よびビンとして、限られた数のトランスデューサ素子１
０５およびビン１２０しか示されていないが、必要およ
び／または希望に応じた追加の素子１０５およびビン１
２０を使用することができる。さらに、トランスデュー
サ・アレイ１００のトランスデューサ素子１０５の形状
は、トランスデューサ・アレイ１００が必要な動作また
は所望の動作を行えるように任意の所望の形状に構成す
ることができる。
二次元スキャン・トランスデューサ・アレイ１００を示
す。二次元スキャン・トランスデューサ・アレイ１００
が通常、超音波プローブの関連するトランスデューサ・
アセンブリ内に存在することが理解されよう。二次元ス
キャン・トランスデューサ・アレイ（トランスデューサ
・アレイ）１００は、複数の行１１０および列１１５と
して配置された一連のトランスデューサ素子１０５で構
成される。トランスデューサ・アレイ１００の行１１０
および列１１５は一連のビン１２０（１×１０ビン）に
構成される。この場合、トランスデューサ・アレイ１０
０が２Ｄモードまたは３Ｄモードで動作できるように、
各ビン１２０内に含まれる個々のトランスデューサ素子
１０５を選択的に動作させることができる。図をわかり
やすくするために、この図には、（１０個のビンを備え
る１０×１０素子アレイとして示された）トランスデュ
ーサ・アレイ１００に含まれるトランスデューサ素子お
よびビンとして、限られた数のトランスデューサ素子１
０５およびビン１２０しか示されていないが、必要およ
び／または希望に応じた追加の素子１０５およびビン１
２０を使用することができる。さらに、トランスデュー
サ・アレイ１００のトランスデューサ素子１０５の形状
は、トランスデューサ・アレイ１００が必要な動作また
は所望の動作を行えるように任意の所望の形状に構成す
ることができる。
【００２３】図１に示すように、トランスデューサ・ア
レイ１００は、複数の行１１０および列１１５として配
置された一連のトランスデューサ素子１０５で構成され
る。これらの行１１０と列１１５はそれぞれ、さらに、
ビン１２０に構成される。これは、本発明の様々な実施
形態で任意の所望の寸法および構成とすることができ
る。
レイ１００は、複数の行１１０および列１１５として配
置された一連のトランスデューサ素子１０５で構成され
る。これらの行１１０と列１１５はそれぞれ、さらに、
ビン１２０に構成される。これは、本発明の様々な実施
形態で任意の所望の寸法および構成とすることができ
る。
【００２４】図１で、第１の列Ｃ１は、ビン寸法が１×
１０のビンＢ１に構成される。ビンＢ１は、ｘ方向の幅
が素子１個分であり、ｙ方向の高さが素子１０個分であ
る。理解を容易にするために、アレイ１００内の残りの
列も同様に１×１０のビンに構成される。しかし、アレ
イ１００は任意の所望の寸法および構成の任意の所望の
ビン寸法に構成することができる。アレイ１００内の各
ビン１２０はシステム・チャネル１２５と電子モード・
スイッチ１３０を有し、このチャネルおよびスイッチ
は、ビン１２０に含まれる複数のトランスデューサ素子
１０５に関連する、プローブのトランスデューサ・アセ
ンブリに組み込まれる。個々のモード・スイッチ１３０
は、それぞれの異なるスキャン・モード（２Ｄおよび３
Ｄ）動作用の選択トランスデューサ素子１０５を結合し
付勢するマルチプレクサとして動作する。
１０のビンＢ１に構成される。ビンＢ１は、ｘ方向の幅
が素子１個分であり、ｙ方向の高さが素子１０個分であ
る。理解を容易にするために、アレイ１００内の残りの
列も同様に１×１０のビンに構成される。しかし、アレ
イ１００は任意の所望の寸法および構成の任意の所望の
ビン寸法に構成することができる。アレイ１００内の各
ビン１２０はシステム・チャネル１２５と電子モード・
スイッチ１３０を有し、このチャネルおよびスイッチ
は、ビン１２０に含まれる複数のトランスデューサ素子
１０５に関連する、プローブのトランスデューサ・アセ
ンブリに組み込まれる。個々のモード・スイッチ１３０
は、それぞれの異なるスキャン・モード（２Ｄおよび３
Ｄ）動作用の選択トランスデューサ素子１０５を結合し
付勢するマルチプレクサとして動作する。
【００２５】一例として、ビンＢ１についていくらか詳
しく論じる。しかし、ビンＢ１に関して論じる原則は、
トランスデューサ・アレイ１００内に位置する他のビン
１２０のうちの１つまたはそれらの組合せに適用するこ
ともできる。図のように、線１３５は、ビンＢ１の一連
のトランスデューサ素子１０５（すなわち、１０個の素
子のうちの９個）を並列接続アレイ・パターン構成また
は完全接続アレイ・パターン構成として結合する線とし
て示されている。また、線１４０は、「Ｘ」で示され
た、ビンＢ１内の単体トランスデューサ素子に結合され
る線として示されている。線１３５と線１４０は共に、
モード・スイッチ１３０に結合される線として示されて
おり、モード・スイッチ１３０は、ビンＢ１、したがっ
て複数のビン１２０を備えるトランスデューサ・アレイ
１００を、二次元（２Ｄ）モードまたは三次元（３Ｄ）
モードで動作させることができる。
しく論じる。しかし、ビンＢ１に関して論じる原則は、
トランスデューサ・アレイ１００内に位置する他のビン
１２０のうちの１つまたはそれらの組合せに適用するこ
ともできる。図のように、線１３５は、ビンＢ１の一連
のトランスデューサ素子１０５（すなわち、１０個の素
子のうちの９個）を並列接続アレイ・パターン構成また
は完全接続アレイ・パターン構成として結合する線とし
て示されている。また、線１４０は、「Ｘ」で示され
た、ビンＢ１内の単体トランスデューサ素子に結合され
る線として示されている。線１３５と線１４０は共に、
モード・スイッチ１３０に結合される線として示されて
おり、モード・スイッチ１３０は、ビンＢ１、したがっ
て複数のビン１２０を備えるトランスデューサ・アレイ
１００を、二次元（２Ｄ）モードまたは三次元（３Ｄ）
モードで動作させることができる。
【００２６】二次元（２Ｄ）画像の生成に関するトラン
スデューサ・アレイ１００の動作についてさらに、図２
を参照して説明する。図２のトランスデューサ・アレイ
１００は、ビン寸法１×１０に構成された個々のトラン
スデューサ素子１０５の１０×１０アレイとして示され
ている。二次元（２Ｄ）スキャン・モードでは、トラン
スデューサ・アレイ１００は一連の比較的大きな一次元
スキャン素子１４５にに変換される。この大きな一次元
スキャン素子１４５は、物体の高品質二次元（２Ｄ）画
像を生成することを可能にする。一例として、ビンＢ１
のみについて詳しく論じる。しかし、ビンＢ１に関して
論じる原則は、トランスデューサ・アレイ１００内に位
置する他のビン１２０のうちの１つまたはそれらの組合
せに適用することもできる。
スデューサ・アレイ１００の動作についてさらに、図２
を参照して説明する。図２のトランスデューサ・アレイ
１００は、ビン寸法１×１０に構成された個々のトラン
スデューサ素子１０５の１０×１０アレイとして示され
ている。二次元（２Ｄ）スキャン・モードでは、トラン
スデューサ・アレイ１００は一連の比較的大きな一次元
スキャン素子１４５にに変換される。この大きな一次元
スキャン素子１４５は、物体の高品質二次元（２Ｄ）画
像を生成することを可能にする。一例として、ビンＢ１
のみについて詳しく論じる。しかし、ビンＢ１に関して
論じる原則は、トランスデューサ・アレイ１００内に位
置する他のビン１２０のうちの１つまたはそれらの組合
せに適用することもできる。
【００２７】したがって、トランスデューサ・アレイ１
００が二次元（２Ｄ）スキャン・モードで動作している
とき、選択モード・スイッチ１３０は閉じており、シス
テムは、二次元（２Ｄ）画像を生成できるパルスを生成
し受け取ることができる。選択モード・スイッチ１３０
が閉じると、ビンＢ１内に含まれるすべての素子（すな
わち、素子１〜１０）が結合される。上記で指摘したよ
うに、図１に関しては、トランスデューサ・アレイ１０
０のビンＢ１内に含まれる選択されたトランスデューサ
素子１０５が線１３５に沿って並列に結合され、線１４
０がビンＢ１内の単一の素子に結合される。しかし、選
択モード・スイッチ１３０が閉じると、各線、すなわち
線１３５および１４０に結合されたすべてのトランスデ
ューサ素子１０５が並列に結合され、完全接続アレイ・
パターンが形成される。
００が二次元（２Ｄ）スキャン・モードで動作している
とき、選択モード・スイッチ１３０は閉じており、シス
テムは、二次元（２Ｄ）画像を生成できるパルスを生成
し受け取ることができる。選択モード・スイッチ１３０
が閉じると、ビンＢ１内に含まれるすべての素子（すな
わち、素子１〜１０）が結合される。上記で指摘したよ
うに、図１に関しては、トランスデューサ・アレイ１０
０のビンＢ１内に含まれる選択されたトランスデューサ
素子１０５が線１３５に沿って並列に結合され、線１４
０がビンＢ１内の単一の素子に結合される。しかし、選
択モード・スイッチ１３０が閉じると、各線、すなわち
線１３５および１４０に結合されたすべてのトランスデ
ューサ素子１０５が並列に結合され、完全接続アレイ・
パターンが形成される。
【００２８】選択モード・スイッチ１３０が閉じると、
ビンＢ１内に含まれるすべての個々のトランスデューサ
素子１０５が同時に活動化され、それによって、ビンＢ
１に含まれる個々の並列結合トランスデューサ１０５が
大きな一次元素子または「スーパー素子」１４５に変換
される。同様に、アレイ１００に含まれる各ビン１２０
用の、３Ｄ／２Ｄポートとして表された他の対応するチ
ャネルおよびスイッチも同様に活動化され、それによっ
て、一連の個々のビン１２０で構成されたアレイ１００
が一連の大きな一次元素子またはスーパー素子１４５に
変換される。たとえば、ビンＢ１に隣接するビンＢ２に
関連するそれぞれのモード・スイッチが閉じると、ビン
Ｂ２も同様に個々のトランスデューサ素子１０５からス
ーパー素子１４５に変換される。このプロセスは、アレ
イ１００内に含まれる各ビン１２０ごとに同様に実行さ
れ、アレイ１００が一連の大きな一次元素子またはスー
パー素子１４５に変換され、したがって、アレイ１００
全体が、二次元（２Ｄ）画像を生成するために使用され
る大きな一次元素子またはスーパー素子１４５で構成さ
れた一次元アレイに変換される。
ビンＢ１内に含まれるすべての個々のトランスデューサ
素子１０５が同時に活動化され、それによって、ビンＢ
１に含まれる個々の並列結合トランスデューサ１０５が
大きな一次元素子または「スーパー素子」１４５に変換
される。同様に、アレイ１００に含まれる各ビン１２０
用の、３Ｄ／２Ｄポートとして表された他の対応するチ
ャネルおよびスイッチも同様に活動化され、それによっ
て、一連の個々のビン１２０で構成されたアレイ１００
が一連の大きな一次元素子またはスーパー素子１４５に
変換される。たとえば、ビンＢ１に隣接するビンＢ２に
関連するそれぞれのモード・スイッチが閉じると、ビン
Ｂ２も同様に個々のトランスデューサ素子１０５からス
ーパー素子１４５に変換される。このプロセスは、アレ
イ１００内に含まれる各ビン１２０ごとに同様に実行さ
れ、アレイ１００が一連の大きな一次元素子またはスー
パー素子１４５に変換され、したがって、アレイ１００
全体が、二次元（２Ｄ）画像を生成するために使用され
る大きな一次元素子またはスーパー素子１４５で構成さ
れた一次元アレイに変換される。
【００２９】したがって、トランスデューサ・アレイ１
００の構成は、トランスデューサ・プローブが、二次元
（２Ｄ）画像を得るための一次元トランスデューサ・ア
レイ構成（２Ｄモード）、または三次元（３Ｄ）画像を
得るための二次元トランスデューサ・アレイ構成（３Ｄ
モード）で動作することができる。三次元（３Ｄ）画像
の場合、トランスデューサ・アレイ１００は、三次元
（３Ｄ）画像を生成するために完全電子ボリューム・ス
キャンを得るように構成される。一実施形態では、ビン
の寸法は、プローブの所望の２Ｄスキャン軸に沿った幅
が素子１個分である。したがって、各ビン１２０に関連
するそれぞれのモード・スイッチ１３０を介して、トラ
ンスデューサ・アレイ１００を二次元（２Ｄ）スキャン
・モードと三次元（３Ｄ）スキャン・モードとの間で切
り換えるための配置を行うことができる。
００の構成は、トランスデューサ・プローブが、二次元
（２Ｄ）画像を得るための一次元トランスデューサ・ア
レイ構成（２Ｄモード）、または三次元（３Ｄ）画像を
得るための二次元トランスデューサ・アレイ構成（３Ｄ
モード）で動作することができる。三次元（３Ｄ）画像
の場合、トランスデューサ・アレイ１００は、三次元
（３Ｄ）画像を生成するために完全電子ボリューム・ス
キャンを得るように構成される。一実施形態では、ビン
の寸法は、プローブの所望の２Ｄスキャン軸に沿った幅
が素子１個分である。したがって、各ビン１２０に関連
するそれぞれのモード・スイッチ１３０を介して、トラ
ンスデューサ・アレイ１００を二次元（２Ｄ）スキャン
・モードと三次元（３Ｄ）スキャン・モードとの間で切
り換えるための配置を行うことができる。
【００３０】本発明の一実施形態では、トランスデュー
サ・アレイ１００は、三次元（３Ｄ）画像を生成する
際、疎アレイ・パターンで動作し、三次元（３Ｄ）ボリ
ューム型スキャンを行う。三次元（３Ｄ）画像の生成に
関しては、疎ビン状パターンおよび疎周期パターンが特
に重要である。
サ・アレイ１００は、三次元（３Ｄ）画像を生成する
際、疎アレイ・パターンで動作し、三次元（３Ｄ）ボリ
ューム型スキャンを行う。三次元（３Ｄ）画像の生成に
関しては、疎ビン状パターンおよび疎周期パターンが特
に重要である。
【００３１】疎ビン状パターンは、やはり図２に示され
ており、トランスデューサ・アレイ１００が等しい寸法
（たとえば、１×１０）のビンに規則的に分割されるこ
とを特徴とする。たとえば、２５０個の素子が疎パター
ンを形成するように結合される５０×５０素子トランス
デューサ・アレイでは、素子の総数（５０×５０＝２５
００）と、接続または結合される素子の数（２５０）と
の比に等しく、結果としてビン当たり素子１０個分に等
しい［２５００／２５０＝１０］ビン寸法が使用され
る。寸法１０のビンは２つの方法、すなわち、ビン当た
り２×５個の素子、または図２に示すようにビン当たり
１×１０個の素子を備えるビンとして実現することがで
きる。
ており、トランスデューサ・アレイ１００が等しい寸法
（たとえば、１×１０）のビンに規則的に分割されるこ
とを特徴とする。たとえば、２５０個の素子が疎パター
ンを形成するように結合される５０×５０素子トランス
デューサ・アレイでは、素子の総数（５０×５０＝２５
００）と、接続または結合される素子の数（２５０）と
の比に等しく、結果としてビン当たり素子１０個分に等
しい［２５００／２５０＝１０］ビン寸法が使用され
る。寸法１０のビンは２つの方法、すなわち、ビン当た
り２×５個の素子、または図２に示すようにビン当たり
１×１０個の素子を備えるビンとして実現することがで
きる。
【００３２】したがって、トランスデューサ・アレイ１
００全体が、各ビン１２０内の（３Ｄ撮像に使用され
る）個々のアクティブ・トランスデューサ素子１０５が
「Ｘ」で示された寸法１×１０の各ビンに分割され、そ
れぞれのビン１２０のこのような各トランスデューサ素
子（Ｘ）は、三次元（３Ｄ）撮像のためにそれぞれのシ
ステム・チャネル１２５を介して撮像システムに接続さ
れる。３Ｄ撮像のために各ビン１２０において接続され
る個々のトランスデューサ素子１０５は、確率密度に従
って無作為に選択するか、あるいはたとえば、最適化基
準に従って選択されるアルゴリズムによって選択するこ
とができる。
００全体が、各ビン１２０内の（３Ｄ撮像に使用され
る）個々のアクティブ・トランスデューサ素子１０５が
「Ｘ」で示された寸法１×１０の各ビンに分割され、そ
れぞれのビン１２０のこのような各トランスデューサ素
子（Ｘ）は、三次元（３Ｄ）撮像のためにそれぞれのシ
ステム・チャネル１２５を介して撮像システムに接続さ
れる。３Ｄ撮像のために各ビン１２０において接続され
る個々のトランスデューサ素子１０５は、確率密度に従
って無作為に選択するか、あるいはたとえば、最適化基
準に従って選択されるアルゴリズムによって選択するこ
とができる。
【００３３】トランスデューサ・アレイ１００が３Ｄモ
ードで動作しているとき、選択モード・スイッチ１３０
は開放位置に維持され、システムは、三次元（３Ｄ）画
像を生成できるパルスを生成し受け取ることができる。
選択モード・スイッチ１３０が開くと、ビンＢ１内に含
まれる「Ｘ」で示された１つの素子がシステムに結合さ
れる。したがって、選択モード・スイッチ１３０が開く
と、ビンＢ１内の１つのトランスデューサ素子のみが、
疎ビン状パターンに従って３Ｄ撮像のために作動する。
同様に、３Ｄ／２Ｄポートとして表された、各ビン１２
０ごとの他の対応するモード・スイッチおよび対応する
線を同様に活動化し、それによって、（「Ｘ」で示され
た）アクティブ・トランスデューサ素子を含むビン１２
０を３Ｄ撮像用の疎ビン状パターン・アレイに変換する
ことができる。たとえば、ビンＢ１に隣接するビンＢ２
は、疎ビン状パターンに従って３Ｄ撮像のために作動す
る（「Ｘ」で示された）アクティブ・トランスデューサ
素子を有するであろう。一実施形態では、このプロセス
が、アレイ１００内に含まれる各ビン１２０ごとに同様
に実行され、アレイ１００が、三次元（３Ｄ）画像を生
成するための疎ビン状パターン・アレイに変換される。
ードで動作しているとき、選択モード・スイッチ１３０
は開放位置に維持され、システムは、三次元（３Ｄ）画
像を生成できるパルスを生成し受け取ることができる。
選択モード・スイッチ１３０が開くと、ビンＢ１内に含
まれる「Ｘ」で示された１つの素子がシステムに結合さ
れる。したがって、選択モード・スイッチ１３０が開く
と、ビンＢ１内の１つのトランスデューサ素子のみが、
疎ビン状パターンに従って３Ｄ撮像のために作動する。
同様に、３Ｄ／２Ｄポートとして表された、各ビン１２
０ごとの他の対応するモード・スイッチおよび対応する
線を同様に活動化し、それによって、（「Ｘ」で示され
た）アクティブ・トランスデューサ素子を含むビン１２
０を３Ｄ撮像用の疎ビン状パターン・アレイに変換する
ことができる。たとえば、ビンＢ１に隣接するビンＢ２
は、疎ビン状パターンに従って３Ｄ撮像のために作動す
る（「Ｘ」で示された）アクティブ・トランスデューサ
素子を有するであろう。一実施形態では、このプロセス
が、アレイ１００内に含まれる各ビン１２０ごとに同様
に実行され、アレイ１００が、三次元（３Ｄ）画像を生
成するための疎ビン状パターン・アレイに変換される。
【００３４】図３は、２Ｄモードまたは３Ｄモードで選
択的に動作するように構成されたトランスデューサ・ア
レイ１００の結合された２Ｄ・３Ｄモード動作を示す。
また、図３は、送信機と受信機の両方で同じ疎ビン状パ
ターンを使用する３Ｄモード動作を示す。トランスデュ
ーサ・アレイ１００は、ビン寸法が１×１０の１０×１
０アレイとして示されている。しかし、トランスデュー
サ・アレイ１００およびビン寸法は、代替実施形態では
他の所望の寸法でよい。
択的に動作するように構成されたトランスデューサ・ア
レイ１００の結合された２Ｄ・３Ｄモード動作を示す。
また、図３は、送信機と受信機の両方で同じ疎ビン状パ
ターンを使用する３Ｄモード動作を示す。トランスデュ
ーサ・アレイ１００は、ビン寸法が１×１０の１０×１
０アレイとして示されている。しかし、トランスデュー
サ・アレイ１００およびビン寸法は、代替実施形態では
他の所望の寸法でよい。
【００３５】図３を参照するとわかるように、トランス
デューサ・アレイ１００が二次元（２Ｄ）スキャン・モ
ードで動作しているとき、モード選択スイッチ１３０は
閉鎖位置に維持され、したがって、ビンＢ１内の各トラ
ンスデューサ素子１０５は線１３５および１４０を介し
てアクティブになる。したがって、ビンＢ１内の各トラ
ンスデューサ素子１０５は完全接続アレイ・パターンと
して接続され、それによって、ビンＢ１は大きな一次元
素子または「スーパー素子」１４５に変換される。同様
に、アレイ１００に含まれる各ビン１２０用の、３Ｄ／
２Ｄポートとして表された他の対応するチャネルおよび
スイッチを同様に活動化し、それによって、個々の素子
１０５で構成された一連の個々のビン１２０を一連の大
きな一次元素子またはスーパー素子１４５に変換するこ
とができる。たとえば、ビンＢ１に隣接するビンＢ２に
関連するそれぞれのモード・スイッチが閉じると、ビン
Ｂ２を個々のトランスデューサ素子１０５のビン１２０
からスーパー素子１４５に変換することができる。この
プロセスは、アレイ１００内に含まれる各ビン１２０ご
とに同様に実行され、アレイ１００が一連の大きな一次
元素子またはスーパー素子１４５に変換され、したがっ
て、アレイ１００全体が、二次元（２Ｄ）画像を生成す
るための一次元アレイに変換される。
デューサ・アレイ１００が二次元（２Ｄ）スキャン・モ
ードで動作しているとき、モード選択スイッチ１３０は
閉鎖位置に維持され、したがって、ビンＢ１内の各トラ
ンスデューサ素子１０５は線１３５および１４０を介し
てアクティブになる。したがって、ビンＢ１内の各トラ
ンスデューサ素子１０５は完全接続アレイ・パターンと
して接続され、それによって、ビンＢ１は大きな一次元
素子または「スーパー素子」１４５に変換される。同様
に、アレイ１００に含まれる各ビン１２０用の、３Ｄ／
２Ｄポートとして表された他の対応するチャネルおよび
スイッチを同様に活動化し、それによって、個々の素子
１０５で構成された一連の個々のビン１２０を一連の大
きな一次元素子またはスーパー素子１４５に変換するこ
とができる。たとえば、ビンＢ１に隣接するビンＢ２に
関連するそれぞれのモード・スイッチが閉じると、ビン
Ｂ２を個々のトランスデューサ素子１０５のビン１２０
からスーパー素子１４５に変換することができる。この
プロセスは、アレイ１００内に含まれる各ビン１２０ご
とに同様に実行され、アレイ１００が一連の大きな一次
元素子またはスーパー素子１４５に変換され、したがっ
て、アレイ１００全体が、二次元（２Ｄ）画像を生成す
るための一次元アレイに変換される。
【００３６】別法として、トランスデューサ・アレイ１
００が、送信機と受信機の両方で同じ疎ビン状パターン
を使用する三次元（３Ｄ）スキャン・モードで動作して
いるとき、モード選択スイッチ１３０は開放位置に維持
され、したがって線１４０が活動化され、線１３５が停
止される。したがって、トランスデューサ素子＃４
（「Ｘ」で示されたトランスデューサ素子＃４）のみが
線１４０を介して活動化され、それによって、トランス
デューサ素子＃４は、三次元（３Ｄ）画像を生成する際
に使用されるパルスを生成し受け取ることができる。上
記で図２に関して指摘したように、各ビン１２０内の１
つのトランスデューサ素子１０５が「Ｘ」で示されてお
り、したがって、線１４０が活動化されると、（「Ｘ」
で示された）トランスデューサ素子＃４が活動化され
る。同様に、「Ｘ」で示された、各ビン１２０内の他の
対応するトランスデューサ素子１０５も、３Ｄ／２Ｄポ
ートとして表された対応するモード・スイッチおよびチ
ャネルを有することができ、これらのスイッチおよびチ
ャネルを活動化してアレイ１００を三次元（３Ｄ）撮像
用の疎ビン状パターン・アレイに変換することができ
る。一実施形態では、このプロセスが、アレイ１００内
に含まれる各ビンごとに同様に実行され、トランスデュ
ーサ・アレイ１００が、三次元（３Ｄ）画像を生成する
ための疎ビン状パターン・アレイに変換される。
００が、送信機と受信機の両方で同じ疎ビン状パターン
を使用する三次元（３Ｄ）スキャン・モードで動作して
いるとき、モード選択スイッチ１３０は開放位置に維持
され、したがって線１４０が活動化され、線１３５が停
止される。したがって、トランスデューサ素子＃４
（「Ｘ」で示されたトランスデューサ素子＃４）のみが
線１４０を介して活動化され、それによって、トランス
デューサ素子＃４は、三次元（３Ｄ）画像を生成する際
に使用されるパルスを生成し受け取ることができる。上
記で図２に関して指摘したように、各ビン１２０内の１
つのトランスデューサ素子１０５が「Ｘ」で示されてお
り、したがって、線１４０が活動化されると、（「Ｘ」
で示された）トランスデューサ素子＃４が活動化され
る。同様に、「Ｘ」で示された、各ビン１２０内の他の
対応するトランスデューサ素子１０５も、３Ｄ／２Ｄポ
ートとして表された対応するモード・スイッチおよびチ
ャネルを有することができ、これらのスイッチおよびチ
ャネルを活動化してアレイ１００を三次元（３Ｄ）撮像
用の疎ビン状パターン・アレイに変換することができ
る。一実施形態では、このプロセスが、アレイ１００内
に含まれる各ビンごとに同様に実行され、トランスデュ
ーサ・アレイ１００が、三次元（３Ｄ）画像を生成する
ための疎ビン状パターン・アレイに変換される。
【００３７】したがって、図３に示すトランスデューサ
・アレイ１００は２Ｄスキャン・モードまたは３Ｄスキ
ャン・モードで動作することができる。アレイ１００内
に含まれる各ビン１２０ごとに、二次元（２Ｄ）スキャ
ン・モードと三次元（３Ｄ）スキャン・モードとの切換
えを行うモード選択スイッチ１３０が設けられる。した
がって、モード・スイッチ１３０が２Ｄモード（すなわ
ち、閉鎖位置）に位置決めされると、ビン１２０内のす
べての並列結合トランスデューサ素子１０５が２Ｄ撮像
のために活動化される。また、モード選択スイッチ１３
０が３Ｄモード（すなわち、開放位置）に位置決めされ
ると、各ビン１２０内の（「Ｘ」で示された）選択され
たアクティブ・トランスデューサ素子１０５が３Ｄ撮像
のために活動化される。アレイ１００に含まれる各ビン
１２０は、ビン１２０が２Ｄモードまたは３Ｄモードで
動作させる同様なスイッチ構成を有する。したがって、
各ビン１２０は、ビン１２０、したがってトランスデュ
ーサ・アレイ１００が２Ｄスキャン・モードまたは３Ｄ
スキャン・モードで動作させるためにビン１２０に関連
付けされた関連する切換え回路を有する。
・アレイ１００は２Ｄスキャン・モードまたは３Ｄスキ
ャン・モードで動作することができる。アレイ１００内
に含まれる各ビン１２０ごとに、二次元（２Ｄ）スキャ
ン・モードと三次元（３Ｄ）スキャン・モードとの切換
えを行うモード選択スイッチ１３０が設けられる。した
がって、モード・スイッチ１３０が２Ｄモード（すなわ
ち、閉鎖位置）に位置決めされると、ビン１２０内のす
べての並列結合トランスデューサ素子１０５が２Ｄ撮像
のために活動化される。また、モード選択スイッチ１３
０が３Ｄモード（すなわち、開放位置）に位置決めされ
ると、各ビン１２０内の（「Ｘ」で示された）選択され
たアクティブ・トランスデューサ素子１０５が３Ｄ撮像
のために活動化される。アレイ１００に含まれる各ビン
１２０は、ビン１２０が２Ｄモードまたは３Ｄモードで
動作させる同様なスイッチ構成を有する。したがって、
各ビン１２０は、ビン１２０、したがってトランスデュ
ーサ・アレイ１００が２Ｄスキャン・モードまたは３Ｄ
スキャン・モードで動作させるためにビン１２０に関連
付けされた関連する切換え回路を有する。
【００３８】図３に示すように、単一の１×１０ビンＢ
１を詳しく例示する。しかし、ビンＢ１に関して説明し
たのと同じ原則を、様々な構成を有しアレイ１００に含
まれる１つまたは複数のビン１２０にも適用することが
できる。二次元（２Ｄ）モードでは、ビン１２０内のす
べての素子１０５が、２Ｄスキャン用の大きな一次元素
子１４５を形成するように結合される。三次元（３Ｄ）
モードでは、ビン１２０のうちの（「Ｘ」で示された）
１つの素子のみが三次元（３Ｄ）スキャン用に選択され
る。図のように、ビンＢ１のビン寸法は寸法１×１０で
あり、この場合、下から４番目として示された（「Ｘ」
で示された）素子番号４が３Ｄ撮像用に選択される。ビ
ン内の残りの９個の素子は、三次元（３Ｄ）モードでは
使用されない。ビン１２０当たり一つのモード・スイッ
チ１３０を実現するためにマルチプレクサまたはその他
の切換えデバイス（図示せず）を設けることができる。
モード・スイッチ１３０が３Ｄ位置にある場合、各ビン
１２０内の１０個の素子のうちの１個のみ（３Ｄモー
ド）が撮像システムに結合される。スイッチが２Ｄ位置
にあるとき、各ビン１２０内に位置するすべての１０個
の素子（２Ｄモード）が撮像システムに結合される。ア
レイ１００内のすべてのビン１２０について同じ構成が
繰り返され、したがって、モード・スイッチ１３０の数
はアレイ１００内のビン１２０の数に等しい。別法とし
て、各動作モードに対応する各ビン１００ごとのいくつ
かの異なるチャネル１２５をそれぞれのモード・マルチ
プレクサ（図示せず）に接続することができる。したが
って、一実施形態では、それぞれの異なる動作モード
（２Ｄまたは３Ｄ）に関する選択信号をそれぞれのモー
ド・マルチプレクサへ伝送し、それによって各ビン１２
０のそれぞれの素子１０５を活動化し、対応する選択さ
れた動作モードで実行することができる。
１を詳しく例示する。しかし、ビンＢ１に関して説明し
たのと同じ原則を、様々な構成を有しアレイ１００に含
まれる１つまたは複数のビン１２０にも適用することが
できる。二次元（２Ｄ）モードでは、ビン１２０内のす
べての素子１０５が、２Ｄスキャン用の大きな一次元素
子１４５を形成するように結合される。三次元（３Ｄ）
モードでは、ビン１２０のうちの（「Ｘ」で示された）
１つの素子のみが三次元（３Ｄ）スキャン用に選択され
る。図のように、ビンＢ１のビン寸法は寸法１×１０で
あり、この場合、下から４番目として示された（「Ｘ」
で示された）素子番号４が３Ｄ撮像用に選択される。ビ
ン内の残りの９個の素子は、三次元（３Ｄ）モードでは
使用されない。ビン１２０当たり一つのモード・スイッ
チ１３０を実現するためにマルチプレクサまたはその他
の切換えデバイス（図示せず）を設けることができる。
モード・スイッチ１３０が３Ｄ位置にある場合、各ビン
１２０内の１０個の素子のうちの１個のみ（３Ｄモー
ド）が撮像システムに結合される。スイッチが２Ｄ位置
にあるとき、各ビン１２０内に位置するすべての１０個
の素子（２Ｄモード）が撮像システムに結合される。ア
レイ１００内のすべてのビン１２０について同じ構成が
繰り返され、したがって、モード・スイッチ１３０の数
はアレイ１００内のビン１２０の数に等しい。別法とし
て、各動作モードに対応する各ビン１００ごとのいくつ
かの異なるチャネル１２５をそれぞれのモード・マルチ
プレクサ（図示せず）に接続することができる。したが
って、一実施形態では、それぞれの異なる動作モード
（２Ｄまたは３Ｄ）に関する選択信号をそれぞれのモー
ド・マルチプレクサへ伝送し、それによって各ビン１２
０のそれぞれの素子１０５を活動化し、対応する選択さ
れた動作モードで実行することができる。
【００３９】また、疎周期パターン・アレイを３Ｄ撮像
に使用することもできる。たとえば図４に示す疎周期パ
ターン・アレイは規則的な周期パターンを特徴とする。
ビン寸法１×９に分割された１０×９アレイ内に含まれ
るアレイとして示された図４の疎周期パターン・アレイ
４００では、「Ｘ」で示されたアクティブ・トランスデ
ューサ素子４０５が３Ｄ撮像のために各周期パターンか
ら選択される。各アクティブ・トランスデューサ素子４
０５の配置は周期性値によって定義される。たとえば、
図４に示すトランスデューサ・アレイ４００は、Ｘ次元
とＹ次元の両方で周期性値３を有するように構成され
る。通常、周期性はどちらの次元でも同じである。しか
し、このような周期性値は、本発明の他の実施形態では
必要とされない。周期性３を有する周期パターンを使用
して、三次元撮像で使用すべき疎周期パターンを含む９
個の素子のうちで、「Ｘ」で示されたアクティブ・トラ
ンスデューサ素子４０５が指定される。同様に、９個の
素子からなる他の各周期性パターンに含まれる、「Ｘ」
で示された対応するアクティブ・トランスデューサ素子
４０５が三次元撮像に使用される。したがって、周期性
パターンが周期性、この例では３の積に等しく、したが
って、ビン寸法は９（３×３＝９）であるので、疎周期
パターン・アレイ４００は疎ビン状アレイの特殊な場合
である。疎周期パターンでは、ビン境界に対する同じア
クティブ素子４０５がすべてのビンにおいて接続される
ので、アクティブ素子４０５の配置（すなわち、「Ｘ」
素子）は周期性の制約によって示される。
に使用することもできる。たとえば図４に示す疎周期パ
ターン・アレイは規則的な周期パターンを特徴とする。
ビン寸法１×９に分割された１０×９アレイ内に含まれ
るアレイとして示された図４の疎周期パターン・アレイ
４００では、「Ｘ」で示されたアクティブ・トランスデ
ューサ素子４０５が３Ｄ撮像のために各周期パターンか
ら選択される。各アクティブ・トランスデューサ素子４
０５の配置は周期性値によって定義される。たとえば、
図４に示すトランスデューサ・アレイ４００は、Ｘ次元
とＹ次元の両方で周期性値３を有するように構成され
る。通常、周期性はどちらの次元でも同じである。しか
し、このような周期性値は、本発明の他の実施形態では
必要とされない。周期性３を有する周期パターンを使用
して、三次元撮像で使用すべき疎周期パターンを含む９
個の素子のうちで、「Ｘ」で示されたアクティブ・トラ
ンスデューサ素子４０５が指定される。同様に、９個の
素子からなる他の各周期性パターンに含まれる、「Ｘ」
で示された対応するアクティブ・トランスデューサ素子
４０５が三次元撮像に使用される。したがって、周期性
パターンが周期性、この例では３の積に等しく、したが
って、ビン寸法は９（３×３＝９）であるので、疎周期
パターン・アレイ４００は疎ビン状アレイの特殊な場合
である。疎周期パターンでは、ビン境界に対する同じア
クティブ素子４０５がすべてのビンにおいて接続される
ので、アクティブ素子４０５の配置（すなわち、「Ｘ」
素子）は周期性の制約によって示される。
【００４０】３Ｄモードで動作しているとき、選択モー
ド・スイッチ４１０は開放位置に維持され、システム
は、三次元（３Ｄ）画像を生成できるパルスを生成し受
け取ることができる。選択モード・スイッチ４１０が開
くと、ビンＢ１内に含まれる「Ｘ」で示された３つのト
ランスデューサ素子４０５が撮像システムに結合され
る。したがって、選択モード・スイッチ４１０が開く
と、ビンＢ１内の３つの素子が、疎周期パターンに従っ
て３Ｄ撮像のために活動化される。同様に、特定の周期
性パターンに対応するビンＢ４など他のビンは、３Ｄ／
２Ｄポートとして表されビンＢ４に関連付けされた対応
するチャネルおよびスイッチを有することができる。ビ
ンＢ４に対応するチャネルおよびスイッチを同様に活動
化し、それによって、個々のアクティブ素子（すなわ
ち、「Ｘ」素子）のビンを３Ｄ撮像用の疎周期パターン
に従って変換することができる。このプロセスは、アレ
イ４００内に含まれる各ビン４１５について同様に実行
され、アレイ４００は、三次元（３Ｄ）画像を生成する
際に使用される疎周期パターン・アレイに変換される。
ド・スイッチ４１０は開放位置に維持され、システム
は、三次元（３Ｄ）画像を生成できるパルスを生成し受
け取ることができる。選択モード・スイッチ４１０が開
くと、ビンＢ１内に含まれる「Ｘ」で示された３つのト
ランスデューサ素子４０５が撮像システムに結合され
る。したがって、選択モード・スイッチ４１０が開く
と、ビンＢ１内の３つの素子が、疎周期パターンに従っ
て３Ｄ撮像のために活動化される。同様に、特定の周期
性パターンに対応するビンＢ４など他のビンは、３Ｄ／
２Ｄポートとして表されビンＢ４に関連付けされた対応
するチャネルおよびスイッチを有することができる。ビ
ンＢ４に対応するチャネルおよびスイッチを同様に活動
化し、それによって、個々のアクティブ素子（すなわ
ち、「Ｘ」素子）のビンを３Ｄ撮像用の疎周期パターン
に従って変換することができる。このプロセスは、アレ
イ４００内に含まれる各ビン４１５について同様に実行
され、アレイ４００は、三次元（３Ｄ）画像を生成する
際に使用される疎周期パターン・アレイに変換される。
【００４１】図４から明らかなように、トランスデュー
サ・アレイ４００を含むビン４１５のうちのいくつか
は、３Ｄ撮像用に指定されたトランスデューサ素子を有
さない。というのは、これらの特定のトランスデューサ
素子は疎周期パターンには含まれないからである。たと
えば、ビンＢ１に隣接するビンＢ２は、３Ｄ撮像用に指
定されたトランスデューサ素子を含まない。ビンＢ２や
ビンＢ３などいくつかのビン４１５は、三次元撮像に使
用される（「Ｘ」で示された）アクティブ素子を含まな
いので、三次元撮像用の（「Ｘ」で示された）アクティ
ブ素子を結合するために使用される対応するモード・ス
イッチおよび３Ｄ撮像線をこれらのビンについては省略
することができる。
サ・アレイ４００を含むビン４１５のうちのいくつか
は、３Ｄ撮像用に指定されたトランスデューサ素子を有
さない。というのは、これらの特定のトランスデューサ
素子は疎周期パターンには含まれないからである。たと
えば、ビンＢ１に隣接するビンＢ２は、３Ｄ撮像用に指
定されたトランスデューサ素子を含まない。ビンＢ２や
ビンＢ３などいくつかのビン４１５は、三次元撮像に使
用される（「Ｘ」で示された）アクティブ素子を含まな
いので、三次元撮像用の（「Ｘ」で示された）アクティ
ブ素子を結合するために使用される対応するモード・ス
イッチおよび３Ｄ撮像線をこれらのビンについては省略
することができる。
【００４２】図５は、伝送中に疎周期パターンを使用す
る三次元（３Ｄ）スキャン・モードで動作するトランス
デューサ・アレイ１００を示す。円「Ｏ」で示された個
々の素子１０５は、周期性値が３の疎周期レイアウト状
に配置される。円「Ｏ」で示された個々の素子１０５
（送信機素子）は３Ｄモードでのパルスの伝送に使用さ
れる。「Ｘ」で示された個々の素子１０５（受信機素
子）は寸法１×９のビン１２０内に配置され、３Ｄモー
ドでの受信用に使用される。送信機素子１０５との重な
り合いを防止するように受信用の素子１０５が選択され
る。このような構成は、図５にビン「Ａ」およびビン
「Ｂ」として示された２種類のビン１２０からなる。こ
の例の「Ａ」ビンは、（「Ｘ」で示された）受信機素子
のみを含み、したがって、図３に示すビンに類似してお
り、したがって、図３の切換え配置を修正なしにビン
「Ａ」に適用することができる。しかし、「Ｂ」ビン
は、送信機（「Ｏ」）として構成されたいくつかのトラ
ンスデューサ素子と、受信機として構成された１個の素
子（「Ｘ」）とを備える。「Ｂ」型ビンは、図６に示す
ように、比較的複雑な切換え配置を使用することができ
る。
る三次元（３Ｄ）スキャン・モードで動作するトランス
デューサ・アレイ１００を示す。円「Ｏ」で示された個
々の素子１０５は、周期性値が３の疎周期レイアウト状
に配置される。円「Ｏ」で示された個々の素子１０５
（送信機素子）は３Ｄモードでのパルスの伝送に使用さ
れる。「Ｘ」で示された個々の素子１０５（受信機素
子）は寸法１×９のビン１２０内に配置され、３Ｄモー
ドでの受信用に使用される。送信機素子１０５との重な
り合いを防止するように受信用の素子１０５が選択され
る。このような構成は、図５にビン「Ａ」およびビン
「Ｂ」として示された２種類のビン１２０からなる。こ
の例の「Ａ」ビンは、（「Ｘ」で示された）受信機素子
のみを含み、したがって、図３に示すビンに類似してお
り、したがって、図３の切換え配置を修正なしにビン
「Ａ」に適用することができる。しかし、「Ｂ」ビン
は、送信機（「Ｏ」）として構成されたいくつかのトラ
ンスデューサ素子と、受信機として構成された１個の素
子（「Ｘ」）とを備える。「Ｂ」型ビンは、図６に示す
ように、比較的複雑な切換え配置を使用することができ
る。
【００４３】図６を参照するとわかるように、ビン
「Ｂ」内の「Ｘ」で示されたトランスデューサ素子は、
それを３Ｄスキャン・モード中に受信機として動作させ
る単投スイッチ（スイッチＢ）構成を使用する。受信サ
イクル中、トランスデューサ・アレイが３Ｄスキャン・
モードで動作している間、単投スイッチ（スイッチＢ）
が開放位置に維持され、それによって、ビンに含まれる
トランスデューサ素子は受信機として動作することがで
きる。さらに、トランスデューサ・アレイが２Ｄスキャ
ン・モードで動作している間、その単投スイッチ（スイ
ッチＢ）は同様に、「Ｘ」で示されたトランスデューサ
素子を大きな一次元素子またはスーパー素子１４５の一
部として動作することができる。したがって、２Ｄスキ
ャン・モード中に、スイッチ「Ｂ」は閉鎖位置に維持さ
れ、「Ｘ」で示されたトランスデューサ素子は、２Ｄ線
１５０を介して大きな一次元トランスデューサ素子また
はスーパー素子１４５の一部として動作することができ
る。
「Ｂ」内の「Ｘ」で示されたトランスデューサ素子は、
それを３Ｄスキャン・モード中に受信機として動作させ
る単投スイッチ（スイッチＢ）構成を使用する。受信サ
イクル中、トランスデューサ・アレイが３Ｄスキャン・
モードで動作している間、単投スイッチ（スイッチＢ）
が開放位置に維持され、それによって、ビンに含まれる
トランスデューサ素子は受信機として動作することがで
きる。さらに、トランスデューサ・アレイが２Ｄスキャ
ン・モードで動作している間、その単投スイッチ（スイ
ッチＢ）は同様に、「Ｘ」で示されたトランスデューサ
素子を大きな一次元素子またはスーパー素子１４５の一
部として動作することができる。したがって、２Ｄスキ
ャン・モード中に、スイッチ「Ｂ」は閉鎖位置に維持さ
れ、「Ｘ」で示されたトランスデューサ素子は、２Ｄ線
１５０を介して大きな一次元トランスデューサ素子また
はスーパー素子１４５の一部として動作することができ
る。
【００４４】別法として、（「Ｏ」で示された）各送信
機素子は、少なくとも２つの位置、すなわち２Ｄモード
位置および３Ｄモード位置を有するスイッチを使用する
ことができる。すべての残りの素子１、３、６、７、９
（上から下へ）が２Ｄ線１５０に結合され、２Ｄ線１５
０はさらに、スイッチＢを介しｒｘ線を経て撮像システ
ムに結合される。したがって、ビン「Ｂ」の単投スイッ
チの総数は各受信機線ｒｘごとに１個であり、各送信機
線ｔＸ１、ｔＸ２、ｔＸ３ごとに１個の双投スイッチ二
重スロー・スイッチがある。この特定のスイッチ配置
は、送信機素子が疎周期パターン・レイアウトに従って
配置されることには依存せず、受信機素子と送信機素子
が重なり合わない様々な疎パターンに適用することがで
きる。
機素子は、少なくとも２つの位置、すなわち２Ｄモード
位置および３Ｄモード位置を有するスイッチを使用する
ことができる。すべての残りの素子１、３、６、７、９
（上から下へ）が２Ｄ線１５０に結合され、２Ｄ線１５
０はさらに、スイッチＢを介しｒｘ線を経て撮像システ
ムに結合される。したがって、ビン「Ｂ」の単投スイッ
チの総数は各受信機線ｒｘごとに１個であり、各送信機
線ｔＸ１、ｔＸ２、ｔＸ３ごとに１個の双投スイッチ二
重スロー・スイッチがある。この特定のスイッチ配置
は、送信機素子が疎周期パターン・レイアウトに従って
配置されることには依存せず、受信機素子と送信機素子
が重なり合わない様々な疎パターンに適用することがで
きる。
【００４５】したがって、二次元スキャン・モードで動
作しているときは、２Ｄ動作中の超音波パルスの送信時
と受信時のどちらにも、スイッチＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが２Ｄ
モード・スイッチ位置に位置決めされる。パルスは２Ｄ
線１５０を介して受信され送信され、この場合、２Ｄ線
１５０はｒｘ線を介して撮像システムに結合される。
作しているときは、２Ｄ動作中の超音波パルスの送信時
と受信時のどちらにも、スイッチＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが２Ｄ
モード・スイッチ位置に位置決めされる。パルスは２Ｄ
線１５０を介して受信され送信され、この場合、２Ｄ線
１５０はｒｘ線を介して撮像システムに結合される。
【００４６】三次元（３Ｄ）スキャン・モードで動作し
ているときは、３Ｄ動作中の超音波パルスの送信時に、
スイッチＡ、Ｃ、Ｄが３Ｄモード・スイッチ位置に位置
決めされる。パルスは、関連する撮像システムから、送
信機線ｔＸ１、ｔＸ２、ｔＸ３を介して、（「Ｏ」で示
された）個々の送信トランスデューサ素子に供給され
る。したがって、３Ｄスキャン・モードで動作している
とき、（「Ｏ」で示された）個々の送信トランスデュー
サ素子は送信サイクル中、アクティブになる。同様に、
アレイ１００に含まれる他のビン１２０内の（「Ｏ」で
示された）他の個別の送信トランスデューサ素子は、同
様な切換え配置を介した送信中に同様にアクティブにな
る。
ているときは、３Ｄ動作中の超音波パルスの送信時に、
スイッチＡ、Ｃ、Ｄが３Ｄモード・スイッチ位置に位置
決めされる。パルスは、関連する撮像システムから、送
信機線ｔＸ１、ｔＸ２、ｔＸ３を介して、（「Ｏ」で示
された）個々の送信トランスデューサ素子に供給され
る。したがって、３Ｄスキャン・モードで動作している
とき、（「Ｏ」で示された）個々の送信トランスデュー
サ素子は送信サイクル中、アクティブになる。同様に、
アレイ１００に含まれる他のビン１２０内の（「Ｏ」で
示された）他の個別の送信トランスデューサ素子は、同
様な切換え配置を介した送信中に同様にアクティブにな
る。
【００４７】しかし、受信サイクル中には、スイッチＢ
が開放スイッチ位置に維持され、それによって、トラン
スデューサ・アレイ１００が３Ｄスキャン・モードで動
作している間、超音波パルスを受信することができる。
したがって、トランスデューサ・アレイが３Ｄスキャン
・モードで動作しているとき、「Ｘ」で示されたトラン
スデューサ素子から受信されたパルスは、線ｒｘを介し
て撮像システムに供給される。同様に、アレイ１００に
含まれる他のビン１２０内の（「Ｘ」で示された）個別
の送信トランスデューサ素子は、同様な切換え配置を介
した受信中に同様にアクティブになる。
が開放スイッチ位置に維持され、それによって、トラン
スデューサ・アレイ１００が３Ｄスキャン・モードで動
作している間、超音波パルスを受信することができる。
したがって、トランスデューサ・アレイが３Ｄスキャン
・モードで動作しているとき、「Ｘ」で示されたトラン
スデューサ素子から受信されたパルスは、線ｒｘを介し
て撮像システムに供給される。同様に、アレイ１００に
含まれる他のビン１２０内の（「Ｘ」で示された）個別
の送信トランスデューサ素子は、同様な切換え配置を介
した受信中に同様にアクティブになる。
【００４８】撮像システムが、関連するトランスデュー
サ・アレイからの超音波パルスを処理することができ、
したがって、本発明を様々な超音波撮像システムと共に
使用できることが理解されよう。図示していないが、本
発明の一実施形態にチャネル・マルチプレクサを組み込
み、各スーパー素子からの２Ｄモード信号をシステム送
信機とシステム受信機の両方に接続することができる。
ビン内の１組のトランスデューサ素子が、送信サイクル
中に第１の疎アレイ・パターンを使用し、受信サイクル
中に第２の疎アレイ・パターンを使用するようにするこ
ともできる。
サ・アレイからの超音波パルスを処理することができ、
したがって、本発明を様々な超音波撮像システムと共に
使用できることが理解されよう。図示していないが、本
発明の一実施形態にチャネル・マルチプレクサを組み込
み、各スーパー素子からの２Ｄモード信号をシステム送
信機とシステム受信機の両方に接続することができる。
ビン内の１組のトランスデューサ素子が、送信サイクル
中に第１の疎アレイ・パターンを使用し、受信サイクル
中に第２の疎アレイ・パターンを使用するようにするこ
ともできる。
【００４９】本発明を少なくとも実施形態に関して説明
した。上記の説明に照らして当業者には多数の代替形
態、修正形態、変形形態、用途が明らかであり、上記の
説明が本発明を制限するものではなく、本発明の範囲が
特許請求の範囲によって定義されることが理解されよ
う。
した。上記の説明に照らして当業者には多数の代替形
態、修正形態、変形形態、用途が明らかであり、上記の
説明が本発明を制限するものではなく、本発明の範囲が
特許請求の範囲によって定義されることが理解されよ
う。
【図１】本発明の教示によって動作する二次元スキャン
・トランスデューサ・アレイの実施形態を示す図であ
る。
・トランスデューサ・アレイの実施形態を示す図であ
る。
【図２】本発明の動作を示す二次元スキャン・トランス
デューサ・アレイの実施形態を示す図である。
デューサ・アレイの実施形態を示す図である。
【図３】二次元スキャン・トランスデューサ・アレイの
結合２Ｄ・３Ｄモード動作を示す図である。
結合２Ｄ・３Ｄモード動作を示す図である。
【図４】疎な周期パターン・アレイを示す二次元スキャ
ン・トランスデューサ・アレイの実施形態を示す図であ
る。
ン・トランスデューサ・アレイの実施形態を示す図であ
る。
【図５】三次元（３Ｄ）スキャン・モードで動作する二
次元スキャン・トランスデューサ・アレイを示す図であ
る。
次元スキャン・トランスデューサ・アレイを示す図であ
る。
【図６】三次元（３Ｄ）スキャン・モードで動作する二
次元スキャン・トランスデューサ・アレイに含まれるビ
ン用の切換え配置の実施形態を示す図である。
次元スキャン・トランスデューサ・アレイに含まれるビ
ン用の切換え配置の実施形態を示す図である。
１００ 二次元スキャン・トランスデューサ・アレイ １０５ トランスデューサ素子 １１０ 行 １１５ 列 １２０ ビン １２５ システム・チャネル １３０ 電子モード・スイッチ １３５、１４０ 線 １４５ 大きな一次元スキャン素子 ４００ 疎周期パターン・アレイ ４０５ アクティブ・トランスデューサ素子 ４１０ 選択モード・スイッチ Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ スイッチ ＢＴ ビンの総数 ＢＸ ｘ方向のビンの数 ＢＹ ｙ方向のビンの数 Ｂｓ ビン寸法 Ｅｓ 素子の数 Ｎｔ アレイに含まれる素子の総数 Ｎｘ ｘ方向の素子 Ｎｘｂ ｘ方向のビン寸法 Ｎｙ ｙ方向の素子 Ｎｙｂ ｙ方向のビン寸法 ｒｘ 受信機線 ｔＸ１、ｔＸ２、ｔＸ３ 送信機線
Claims (20)
- 【請求項１】 放射パルスエコー・エネルギー撮像シス
テムに関連するデバイスであって、 各ビンが１組のトランスデューサ素子を含む１組のビン
と、 １組のビンに関連する１組のモード・スイッチとを備
え、 １組のモード・スイッチが、二次元スキャン・モードを
生成する一次元アレイまたは三次元スキャン・モードを
生成する二次元アレイを形成するように各ビン内の１組
のトランスデューサ素子を構成させることを特徴とする
デバイス。 - 【請求項２】 １組のトランスデューサ素子が、関連す
るトランスデューサ・アセンブリ内に存在し、１組のモ
ード・スイッチが、関連するトランスデューサ・アセン
ブリに組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の
デバイス。 - 【請求項３】 各ビン内の１組のトランスデューサ素子
を、一次元トランスデューサ・アレイまたは二次元トラ
ンスデューサ・アレイを形成するように、１組のモード
・スイッチ内の各モード・スイッチが構成されることを
特徴とする請求項１に記載のデバイス。 - 【請求項４】 各ビン内の１組のトランスデューサ素子
が、二次元スキャン用の完全接続アレイ・パターン状に
配置されることを特徴とする請求項１に記載のデバイ
ス。 - 【請求項５】 各ビン内の１組のトランスデューサ素子
が、三次元スキャン用の疎アレイ・パターン状に配置さ
れることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。 - 【請求項６】 各ビン内の１組のトランスデューサ素子
が、送信時と受信時に同じ疎アレイ・パターンを使用す
ることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。 - 【請求項７】 各ビン内の１組のトランスデューサ素子
が、送信サイクル中に第１の疎アレイ・パターンを使用
し、受信サイクル中に第２の疎アレイ・パターンを使用
することを特徴とする請求項６に記載のシステム。 - 【請求項８】 放射パルスエコー・エネルギー撮像デバ
イスであって、 複数のパルスエコー素子を備えるパルスエコー撮像手段
と、 複数のパルスエコー素子の所定の各組に関連する切換え
手段とを備え、 パルスエコー素子の所定の組内の複数のパルスエコー素
子を、二次元スキャン・モードで動作する一次元パルス
エコー撮像手段を形成するように選択的に結合するか、
あるいは三次元スキャン・モードで動作する二次元パル
スエコー撮像手段として動作することができることを特
徴とするデバイス。 - 【請求項９】 複数のパルスエコー素子が、関連するト
ランスデューサ・アセンブリ内に存在し、切換え手段
が、関連するトランスデューサ・アセンブリに組み込ま
れることを特徴とする請求項８に記載のデバイス。 - 【請求項１０】 切換え手段が、パルスエコー素子の所
定の各組の内の複数のパルスエコー素子を一次元トラン
スデューサ・アレイまたは二次元トランスデューサ・ア
レイを形成するように構成されることを特徴とする請求
項８に記載のデバイス。 - 【請求項１１】 所定の１組のパルスエコー素子が、二
次元スキャン用の完全接続アレイ・パターン状に配置さ
れることを特徴とする請求項８に記載のデバイス。 - 【請求項１２】 所定の１組のパルスエコー素子が、三
次元スキャン用の疎アレイ・パターン状に配置されるこ
とを特徴とする請求項８に記載のデバイス。 - 【請求項１３】 所定の１組のパルスエコー素子が送信
時と受信時に同じ疎アレイ・パターンを使用することを
特徴とする請求項１２に記載のデバイス。 - 【請求項１４】 所定の１組のパルスエコー素子が、送
信サイクル中に第１の疎アレイ・パターンを使用し、受
信サイクル中に第２の疎アレイ・パターンを使用するこ
とを特徴とする請求項１３に記載のシステム。 - 【請求項１５】 放射パルスエコー・エネルギー撮像デ
バイスであって、 二次元トランスデューサ・アレイ状に配置された複数の
トランスデューサ素子を備えるトランスデューサ・アレ
イと、 完全接続アレイ・パターンを形成するように選択的に結
合される二次元アレイ内の第１の複数のトランスデュー
サ素子と、 疎アレイ・パターンを形成する二次元アレイ内の第２の
複数のトランスデューサ素子と、 二次元アレイの動作を完全接続アレイ・パターンと疎ア
レイ・パターンとの間で切り換えるように構成されたモ
ード・スイッチとを備えることを特徴とするデバイス。 - 【請求項１６】 完全接続アレイ・パターンがトランス
デューサ・アレイを二次元スキャン・モードで動作させ
ることを特徴とする請求項１５に記載のデバイス。 - 【請求項１７】 トランスデューサ素子の完全接続アレ
イ・パターンが、大きな一次元トランスデューサ素子を
備えることを特徴とする請求項１５に記載のデバイス。 - 【請求項１８】 疎アレイ・パターンがトランスデュー
サ・アレイを三次元スキャン・モードで動作させること
を特徴とする請求項１５に記載のデバイス。 - 【請求項１９】 第２の複数のトランスデューサ素子に
含まれる送信トランスデューサ素子と受信トランスデュ
ーサ素子が同じ疎アレイ・パターンを使用することを特
徴とする請求項１５に記載のデバイス。 - 【請求項２０】 第２の複数のトランスデューサ素子に
含まれる送信トランスデューサ素子と受信トランスデュ
ーサ素子が、送信サイクル中に第１の疎アレイ・パター
ンを使用し、受信サイクル中に第２の疎アレイ・パター
ンを使用することを特徴とする請求項１５に記載のデバ
イス。
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