JP2003180688A - 幅広ビーム映像化 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 本発明は超音波ビームを使用して調査中の物
質を検査するシステム及び方法を提供する。 【解決手段】 エコーロケーションデータは、異なる超
音波トランスデューサ５３０を使用して生成された超音
波ビーム成分から生じたエコーを区別するため、位相及
び振幅情報を使用できる多次元変換を使用して発生され
る。多次元変換は送信又は受信ビームラインの使用に依
存しないので、多次元領域は一つの超音波送信を使用し
て映像化され得る。ある実施例では、これにより画像フ
レームレートが増加し、画像を発生させるために要する
超音波エネルギーの量が減少する。
質を検査するシステム及び方法を提供する。 【解決手段】 エコーロケーションデータは、異なる超
音波トランスデューサ５３０を使用して生成された超音
波ビーム成分から生じたエコーを区別するため、位相及
び振幅情報を使用できる多次元変換を使用して発生され
る。多次元変換は送信又は受信ビームラインの使用に依
存しないので、多次元領域は一つの超音波送信を使用し
て映像化され得る。ある実施例では、これにより画像フ
レームレートが増加し、画像を発生させるために要する
超音波エネルギーの量が減少する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、映像化の分野に係
り、特に、超音波映像化の分野に関する。
り、特に、超音波映像化の分野に関する。
【０００２】〔関連出願へのクロスリファレンス〕本願
は、２００２年４月５日に出願され、本願と同一出願人
に譲渡された発明の名称が”幅広ビーム映像化(Broad-b
eam Imaging)”である米国仮特許出願第６０／３７０，
６３２を基礎とする優先権主張出願である。
は、２００２年４月５日に出願され、本願と同一出願人
に譲渡された発明の名称が”幅広ビーム映像化(Broad-b
eam Imaging)”である米国仮特許出願第６０／３７０，
６３２を基礎とする優先権主張出願である。
【０００３】本願は、２００１年１０月２０日に出願さ
れた発明の名称が”超音波映像化におけるブロック切換
(Block Switching in Ultrasound Imaging)”である米
国特許出願第１０／０３９，９２２の一部継続出願であ
る。
れた発明の名称が”超音波映像化におけるブロック切換
(Block Switching in Ultrasound Imaging)”である米
国特許出願第１０／０３９，９２２の一部継続出願であ
る。
【０００４】本願は、２００１年５月１８日に出願され
た、発明の名称が”並列多重モード・多重バンド（M
３B）超音波映像化(Simultaneous Multi-Mode and Mult
i-Band(M3B) Ultrasonic Imaging)”である同時係属中
の米国特許出願第１０／０３９，８６２号、２００１年
５月３１日に出願された、発明の名称が”位相反転超音
波映像化システム及び方法(System and Method for Pha
se Inversion Ultrasonic Imaging)”である米国特許出
願第０９／８７２，５４１号、及び、２００２年３月１
９日に出願された、発明の名称が”後処理超音波カラー
ドップラー映像化システム及び方法(System and Method
for Post-Processing Ultrasound ColorDoppler Imagi
ng)”に関連する。関連出願の内容は、参考のため引用
される。関連出願は本願と同一出願人に譲渡されてい
る。
た、発明の名称が”並列多重モード・多重バンド（M
３B）超音波映像化(Simultaneous Multi-Mode and Mult
i-Band(M3B) Ultrasonic Imaging)”である同時係属中
の米国特許出願第１０／０３９，８６２号、２００１年
５月３１日に出願された、発明の名称が”位相反転超音
波映像化システム及び方法(System and Method for Pha
se Inversion Ultrasonic Imaging)”である米国特許出
願第０９／８７２，５４１号、及び、２００２年３月１
９日に出願された、発明の名称が”後処理超音波カラー
ドップラー映像化システム及び方法(System and Method
for Post-Processing Ultrasound ColorDoppler Imagi
ng)”に関連する。関連出願の内容は、参考のため引用
される。関連出願は本願と同一出願人に譲渡されてい
る。
【０００５】
【従来の技術】超音波映像化は、広い範囲の物質を検査
するため頻繁に使用される方法である。この方法は、相
対的に非侵襲性、低コスト、及び、高速診断サイクルで
あるため、特に、医療分野で普及している。典型的に、
超音波映像化は、超音波を発生し、調査対象の物質の方
へ向け、異種物質の境界で発生される反射を観察するこ
とにより実現される。例えば、医療アプリケーションの
場合、観察された反射は患者の組織の境界で発生されて
いる。観察された反射は、受信装置（トランスデュー
サ）によって電気信号に変換され、エコー源のロケーシ
ョンを判定するために従来技術で公知の方法を使用して
処理される。得られたデータは、モニタのような表示装
置を使用して表示される。
するため頻繁に使用される方法である。この方法は、相
対的に非侵襲性、低コスト、及び、高速診断サイクルで
あるため、特に、医療分野で普及している。典型的に、
超音波映像化は、超音波を発生し、調査対象の物質の方
へ向け、異種物質の境界で発生される反射を観察するこ
とにより実現される。例えば、医療アプリケーションの
場合、観察された反射は患者の組織の境界で発生されて
いる。観察された反射は、受信装置（トランスデュー
サ）によって電気信号に変換され、エコー源のロケーシ
ョンを判定するために従来技術で公知の方法を使用して
処理される。得られたデータは、モニタのような表示装
置を使用して表示される。
【０００６】従来技術による超音波ビームを生成し、得
られたエコーを解析する処理は、「ビーム形成（処理方
式）」と呼ばれる。生産プロセスは、オプションとし
て、アパーチャ・アポディゼーション、ステアリング、
及び／又は、フォーカシングによって「送信」ビーム特
性を定義する。解析プロセスは、オプションとして、
「受信ビーム」を計算し、受信されたエコーは、狭い領
域に沿って発生したエコーを隔離するため処理される。
この計算には、エコーが発生したときに沿ったと考えら
れる１次元ラインを識別することが含まれるので、以下
では、「エコーライン計算」とも呼ばれる。ビーム形成
を通じて、エコーロケーションデータの１次元集合が、
各送信及び／又は受信ビームを使用して発生させられ
る。エコーロケーションデータは、１個以上のエコー源
の物理的位置に関連した位置データであり、オプション
として、強度、速度及び／又は同様の物理情報を含む。
エコーロケーションデータは、後ビーム形成未加工デー
タ、検出データ、又は、画像データを含む。超音波画像
のような多次元エコーロケーションデータは、多数の送
信及び／又は受信ビームを使用して調査中に物質内の視
野を走査することによって発生される。
られたエコーを解析する処理は、「ビーム形成（処理方
式）」と呼ばれる。生産プロセスは、オプションとし
て、アパーチャ・アポディゼーション、ステアリング、
及び／又は、フォーカシングによって「送信」ビーム特
性を定義する。解析プロセスは、オプションとして、
「受信ビーム」を計算し、受信されたエコーは、狭い領
域に沿って発生したエコーを隔離するため処理される。
この計算には、エコーが発生したときに沿ったと考えら
れる１次元ラインを識別することが含まれるので、以下
では、「エコーライン計算」とも呼ばれる。ビーム形成
を通じて、エコーロケーションデータの１次元集合が、
各送信及び／又は受信ビームを使用して発生させられ
る。エコーロケーションデータは、１個以上のエコー源
の物理的位置に関連した位置データであり、オプション
として、強度、速度及び／又は同様の物理情報を含む。
エコーロケーションデータは、後ビーム形成未加工デー
タ、検出データ、又は、画像データを含む。超音波画像
のような多次元エコーロケーションデータは、多数の送
信及び／又は受信ビームを使用して調査中に物質内の視
野を走査することによって発生される。
【０００７】送信フェーズ中に調査中の物質に送信され
た超音波ビームは、電子信号をトランスデューサへ供給
することによって発生される。超音波ビームは、調査中
の物質中を伝播するとき、散乱、共鳴、減衰及び／又は
反射される。反射信号の一部はトランスデューサで受信
され、エコーとして検出される。受信用トランスデュー
サは、エコー信号を電子信号に変換し、オプションとし
て、受信ビームを使用する解析に本質的なエコーライン
計算を実行するエコーライン計算器（ビーム形成器）に
エコー信号を供給する。
た超音波ビームは、電子信号をトランスデューサへ供給
することによって発生される。超音波ビームは、調査中
の物質中を伝播するとき、散乱、共鳴、減衰及び／又は
反射される。反射信号の一部はトランスデューサで受信
され、エコーとして検出される。受信用トランスデュー
サは、エコー信号を電子信号に変換し、オプションとし
て、受信ビームを使用する解析に本質的なエコーライン
計算を実行するエコーライン計算器（ビーム形成器）に
エコー信号を供給する。
【０００８】ビーム形成後、画像スキャンコンバータ
は、画像データを発生させるため計算されたエコーロケ
ーションデータを使用する。従来技術のシステムの場
合、画像形成レート（フレームレート）は、少なくと
も、エコー画像を発生させるため使用された全超音波ビ
ームの総パルス戻り時間によって制限される。パルス戻
り時間は、超音波ビームが調査中の物質に送信されてか
ら、最後に生じた反射エコーが検出されるまでの時間で
ある。フレームレートが制限されると、超音波システム
と調査中の物質の間の相対運動が原因となって時間的ア
ーティファクトが生じる。
は、画像データを発生させるため計算されたエコーロケ
ーションデータを使用する。従来技術のシステムの場
合、画像形成レート（フレームレート）は、少なくと
も、エコー画像を発生させるため使用された全超音波ビ
ームの総パルス戻り時間によって制限される。パルス戻
り時間は、超音波ビームが調査中の物質に送信されてか
ら、最後に生じた反射エコーが検出されるまでの時間で
ある。フレームレートが制限されると、超音波システム
と調査中の物質の間の相対運動が原因となって時間的ア
ーティファクトが生じる。
【０００９】図１には、従来技術による超音波システム
１００が示されている。超音波システム１００は、トラ
ンスデューサ素子１１０の素子アレイ１０５と、基材１
２０と、オプション的なマッチング層１３０と、送受ス
イッチ１４０と、ビーム送信機１５０と、を含む。基材
１２０は、素子アレイ１０５を支持し、基材１２０へ向
かって伝播する超音波エネルギーを減衰させる。マッチ
ング層１３０は、トランスデューサ素子１１０から調査
中の物質（図示せず）に超音波エネルギーを転送する。
トランスデューサ素子１１０は、個別のトランスデュー
サ素子１１０Ａ−１１０Ｈを含み、個別のトランスデュ
ーサ素子１１０Ａ−１１０Ｈは、導体１１５及び１１１
７によって、送受スイッチ１４０を介して、ビーム送信
機１５０へ別々に接続される。送受スイッチ１４０は、
マルチプレクサ１４５を具備してもよく、これにより、
導体１１７の個数を導体１１５の個数よりも少なくする
ことができる。送信フェーズでは、ビーム送信機１５０
は、電子パルスを発生する。電子パルスは、送受スイッ
チ１４０を介して供給され、一部若しくは全部のトラン
スデューサ素子１１０Ａ−１１０Ｈに供給され、超音波
パルス１６０に変換される。全体として、超音波パルス
１６０は、調査中の物質を調べる超音波ビーム１７０を
形成する。
１００が示されている。超音波システム１００は、トラ
ンスデューサ素子１１０の素子アレイ１０５と、基材１
２０と、オプション的なマッチング層１３０と、送受ス
イッチ１４０と、ビーム送信機１５０と、を含む。基材
１２０は、素子アレイ１０５を支持し、基材１２０へ向
かって伝播する超音波エネルギーを減衰させる。マッチ
ング層１３０は、トランスデューサ素子１１０から調査
中の物質（図示せず）に超音波エネルギーを転送する。
トランスデューサ素子１１０は、個別のトランスデュー
サ素子１１０Ａ−１１０Ｈを含み、個別のトランスデュ
ーサ素子１１０Ａ−１１０Ｈは、導体１１５及び１１１
７によって、送受スイッチ１４０を介して、ビーム送信
機１５０へ別々に接続される。送受スイッチ１４０は、
マルチプレクサ１４５を具備してもよく、これにより、
導体１１７の個数を導体１１５の個数よりも少なくする
ことができる。送信フェーズでは、ビーム送信機１５０
は、電子パルスを発生する。電子パルスは、送受スイッ
チ１４０を介して供給され、一部若しくは全部のトラン
スデューサ素子１１０Ａ−１１０Ｈに供給され、超音波
パルス１６０に変換される。全体として、超音波パルス
１６０は、調査中の物質を調べる超音波ビーム１７０を
形成する。
【００１０】超音波ビーム１７０は、エコーが発生され
る領域を制限するため集中される。エコー源が狭い領域
に限定されたとき、エコーロケーションデータの計算
は、エコー源が「送信ライン」に沿うことを仮定するこ
とによって簡単化される。この仮定の下で、ビーム計算
器の仕事は、エコー源の位置を１次元で判定する問題に
簡略化される。この位置は、エコーの戻り時間を使用し
て確定される。この仮定の精度と、送信ラインの間隔
は、従来技術の超音波システムの解像度を決定する上で
重要な要因である。ビームを精細に集中させると、粗く
集中させたビームよりも容易に解像度を高くすることが
できる。同様の仮定及び結果は、計算された受信ビーム
に関係した解析の場面にも現れる。
る領域を制限するため集中される。エコー源が狭い領域
に限定されたとき、エコーロケーションデータの計算
は、エコー源が「送信ライン」に沿うことを仮定するこ
とによって簡単化される。この仮定の下で、ビーム計算
器の仕事は、エコー源の位置を１次元で判定する問題に
簡略化される。この位置は、エコーの戻り時間を使用し
て確定される。この仮定の精度と、送信ラインの間隔
は、従来技術の超音波システムの解像度を決定する上で
重要な要因である。ビームを精細に集中させると、粗く
集中させたビームよりも容易に解像度を高くすることが
できる。同様の仮定及び結果は、計算された受信ビーム
に関係した解析の場面にも現れる。
【００１１】図２に示された従来技術の焦点合わせシス
テムでは、素子アレイ１０５は、トランスデューサ素子
１１０Ａ−１１０Ｈに印加される電子パルス２１０のタ
イミングを変えることによって超音波ビーム１７０を集
中させるように構成されたフェーズドアレイである。本
システムの場合、電子パルス２１０は、ビーム送信機１
５０で発生され、送受スイッチ１４０を通される。電子
パルス２１０は、遅延発生器（図示せず）を使用して遅
延され、トランスデューサ素子１１０Ａ−Ｈに供給され
る。超音波ビーム１７０は、トランスデューサ素子１１
０Ａ−Ｈが遅延電子パルスを超音波パルス１６０（図
１）に適切に変換するときに形成される。一旦形成され
ると、超音波ビーム１７０は、焦点２３０を含む送信ビ
ームライン２５０の方向へ向けられ、超音波ビーム１７
０の幅によって表されるビーム胴部２４０が得られる。
同様の方式で、素子アレイ１５０の段階的（フェーズ
ド）励起は、超音波ビーム１７０を特定の方向へ向ける
（舵取りする）ため使用される。超音波ビーム１７０の
横断面強度は、典型的に、焦点周りのガウシアンであ
り、送信ビームライン２５０に沿って最大値をとる。超
音波ビーム１７０の形状は、アパーチャ・アポディゼー
ションに依存する。
テムでは、素子アレイ１０５は、トランスデューサ素子
１１０Ａ−１１０Ｈに印加される電子パルス２１０のタ
イミングを変えることによって超音波ビーム１７０を集
中させるように構成されたフェーズドアレイである。本
システムの場合、電子パルス２１０は、ビーム送信機１
５０で発生され、送受スイッチ１４０を通される。電子
パルス２１０は、遅延発生器（図示せず）を使用して遅
延され、トランスデューサ素子１１０Ａ−Ｈに供給され
る。超音波ビーム１７０は、トランスデューサ素子１１
０Ａ−Ｈが遅延電子パルスを超音波パルス１６０（図
１）に適切に変換するときに形成される。一旦形成され
ると、超音波ビーム１７０は、焦点２３０を含む送信ビ
ームライン２５０の方向へ向けられ、超音波ビーム１７
０の幅によって表されるビーム胴部２４０が得られる。
同様の方式で、素子アレイ１５０の段階的（フェーズ
ド）励起は、超音波ビーム１７０を特定の方向へ向ける
（舵取りする）ため使用される。超音波ビーム１７０の
横断面強度は、典型的に、焦点周りのガウシアンであ
り、送信ビームライン２５０に沿って最大値をとる。超
音波ビーム１７０の形状は、アパーチャ・アポディゼー
ションに依存する。
【００１２】走査（スキャンニング）プロセスにおい
て、超音波システム１００は、二つ以上の空間次元で画
像を形成するため別の異なる送信ビームライン２５０に
沿って別々の超音波ビーム１７０の系列を送信する。特
定の超音波ビーム１７０は、オプションとして、別の超
音波ビーム１７０を発生する前に、幾つかの送受サイク
ルで送信される。各送信フェーズの間に受信フェーズが
現れ、その間にエコーが検出される。超音波スキャンに
ふくまれる各超音波ビーム１７０は、少なくとも１回の
送受サイクルを必要とするので、走査プロセスは、パル
ス戻り時間の多数倍の時間を要する。このパルス戻り時
間は、調査中の物質内の音速によって決定されるが、従
来技術の超音波画像が発生されるレートに関する主要な
制限である。更に、トランスデューサ素子１１０Ａ−１
１０Ｈが走査プロセス中に調査中の物質に対して相対的
に移動した場合、望ましくない時間的異常性が発生され
る。
て、超音波システム１００は、二つ以上の空間次元で画
像を形成するため別の異なる送信ビームライン２５０に
沿って別々の超音波ビーム１７０の系列を送信する。特
定の超音波ビーム１７０は、オプションとして、別の超
音波ビーム１７０を発生する前に、幾つかの送受サイク
ルで送信される。各送信フェーズの間に受信フェーズが
現れ、その間にエコーが検出される。超音波スキャンに
ふくまれる各超音波ビーム１７０は、少なくとも１回の
送受サイクルを必要とするので、走査プロセスは、パル
ス戻り時間の多数倍の時間を要する。このパルス戻り時
間は、調査中の物質内の音速によって決定されるが、従
来技術の超音波画像が発生されるレートに関する主要な
制限である。更に、トランスデューサ素子１１０Ａ−１
１０Ｈが走査プロセス中に調査中の物質に対して相対的
に移動した場合、望ましくない時間的異常性が発生され
る。
【００１３】図３Ａ乃至３Ｅには、８個のトランスデュ
ーサ素子１１０Ａ−１１０Ｈからなるフェーズドアレイ
３１０における従来技術の走査プロセスが示されてい
る。８個のトランスデューサ素子１１０Ａ−１１０Ｈの
部分集合３２０Ａ−３２０Ｅは、別々の１個の超音波ビ
ーム１７０Ａ−１７０Ｅを発生させるため使用される。
例えば、図３Ａは、トランスデューサ素子１１０Ａ−１
１０Ｄを含む部分集合３２０Ａによって形成された超音
波ビーム１７０Ａを示す。走査プロセスの次のステップ
は、図３Ｂに示されるようにトランスデューサ素子１１
０Ｂ−１１０Ｅを含む部分集合３２０Ｂを使用して超音
波ビーム１７０Ｂを形成する。本例の場合、超音波ビー
ム１７０Ｂと関連した送信ビームライン２５０Ｂは、焦
点２３０Ｂを通過し、焦点２３０Ｂは、典型的に１個の
トランスデューサ素子１１０の幅に一致する距離だけ焦
点２３０Ａから離れている。図３Ｃ乃至３Ｅに示される
ように、超音波ビーム１７０Ｃ乃至１７０Ｅを生成する
ため使用された各部分集合３２０Ｃ乃至３２０Ｅは、夫
々、部分集合３２０Ｂ乃至３２０Ｄに対してトランスデ
ューサ素子１１０の１個分だけ変位している。各送信フ
ェーズの間で出現し受信フェーズで検出されたエコー
は、エコーロケーションデータを発生させるため使用さ
れ、これらのエコーロケーションデータは、典型的に、
表示に適した画像を形成するため合成される。走査プロ
セスは多数の画像を生成するため繰り返される。
ーサ素子１１０Ａ−１１０Ｈからなるフェーズドアレイ
３１０における従来技術の走査プロセスが示されてい
る。８個のトランスデューサ素子１１０Ａ−１１０Ｈの
部分集合３２０Ａ−３２０Ｅは、別々の１個の超音波ビ
ーム１７０Ａ−１７０Ｅを発生させるため使用される。
例えば、図３Ａは、トランスデューサ素子１１０Ａ−１
１０Ｄを含む部分集合３２０Ａによって形成された超音
波ビーム１７０Ａを示す。走査プロセスの次のステップ
は、図３Ｂに示されるようにトランスデューサ素子１１
０Ｂ−１１０Ｅを含む部分集合３２０Ｂを使用して超音
波ビーム１７０Ｂを形成する。本例の場合、超音波ビー
ム１７０Ｂと関連した送信ビームライン２５０Ｂは、焦
点２３０Ｂを通過し、焦点２３０Ｂは、典型的に１個の
トランスデューサ素子１１０の幅に一致する距離だけ焦
点２３０Ａから離れている。図３Ｃ乃至３Ｅに示される
ように、超音波ビーム１７０Ｃ乃至１７０Ｅを生成する
ため使用された各部分集合３２０Ｃ乃至３２０Ｅは、夫
々、部分集合３２０Ｂ乃至３２０Ｄに対してトランスデ
ューサ素子１１０の１個分だけ変位している。各送信フ
ェーズの間で出現し受信フェーズで検出されたエコー
は、エコーロケーションデータを発生させるため使用さ
れ、これらのエコーロケーションデータは、典型的に、
表示に適した画像を形成するため合成される。走査プロ
セスは多数の画像を生成するため繰り返される。
【００１４】実際上、フェーズドアレイ３１０は、６４
個、１２８個、或いは、それ以上の個数のトランスデュ
ーサ素子１１０を含む。エコーロケーションデータの解
像度は、トランスデューサ素子１１０のアパーチャ及び
個数と、送信ビームライン２５０が超音波ビーム１７０
内で考えられるエコー源を正確に表現できる程度と、に
依存する。ビームライン２５０Ａ−Ｅを使用する超音波
ビーム１７０Ａ−Ｅの表現は、得られるエコーロケーシ
ョンデータを決定する近似表現である。近似が良くない
場合、得られるエコーロケーションデータの解像度が制
限される。したがって、超音波ビーム１７０Ａ−Ｅの最
大幅は、エコーロケーションデータの望ましい解像度に
よって制限される。近似の精度は、焦点２３０Ａ−Ｅか
らの距離の関数であり、近似はこの距離が長くなると精
度が悪化する。
個、１２８個、或いは、それ以上の個数のトランスデュ
ーサ素子１１０を含む。エコーロケーションデータの解
像度は、トランスデューサ素子１１０のアパーチャ及び
個数と、送信ビームライン２５０が超音波ビーム１７０
内で考えられるエコー源を正確に表現できる程度と、に
依存する。ビームライン２５０Ａ−Ｅを使用する超音波
ビーム１７０Ａ−Ｅの表現は、得られるエコーロケーシ
ョンデータを決定する近似表現である。近似が良くない
場合、得られるエコーロケーションデータの解像度が制
限される。したがって、超音波ビーム１７０Ａ−Ｅの最
大幅は、エコーロケーションデータの望ましい解像度に
よって制限される。近似の精度は、焦点２３０Ａ−Ｅか
らの距離の関数であり、近似はこの距離が長くなると精
度が悪化する。
【００１５】一般的な実現例では、異なる焦点２３０Ａ
−Ｅで幾つかの超音波ビームを発生させ、焦点２３０Ａ
−Ｅ付近でデータを発生させるため受信したエコーの各
組を使用する。従来技術のデータ発生は、焦点２３０Ａ
−Ｅ付近のエリアに制限される。なぜならば、距離が遠
くなると、送信ビームライン２５０の近似は、望ましい
解像度のエコーロケーションデータを得るために精度が
不足するからである。典型的に、１本の受信又は送信ビ
ームライン２５０が送受サイクル毎に発生される。エリ
アを映像化するために必要なビーム本数は、映像化され
るべきエリアの幅及び奥行きと、望ましい解像度とに依
存する。焦点２３０付近のエコーだけを使用することに
より、全受信信号の一部分だけ（例えば、１０％未満）
が使用され、残りの受信信号は無視される。従来技術の
場合、検出信号は十分に利用されていない。同様の欠点
は、シンセティック受信ラインを利用するシステムの場
合にも生じる。
−Ｅで幾つかの超音波ビームを発生させ、焦点２３０Ａ
−Ｅ付近でデータを発生させるため受信したエコーの各
組を使用する。従来技術のデータ発生は、焦点２３０Ａ
−Ｅ付近のエリアに制限される。なぜならば、距離が遠
くなると、送信ビームライン２５０の近似は、望ましい
解像度のエコーロケーションデータを得るために精度が
不足するからである。典型的に、１本の受信又は送信ビ
ームライン２５０が送受サイクル毎に発生される。エリ
アを映像化するために必要なビーム本数は、映像化され
るべきエリアの幅及び奥行きと、望ましい解像度とに依
存する。焦点２３０付近のエコーだけを使用することに
より、全受信信号の一部分だけ（例えば、１０％未満）
が使用され、残りの受信信号は無視される。従来技術の
場合、検出信号は十分に利用されていない。同様の欠点
は、シンセティック受信ラインを利用するシステムの場
合にも生じる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従来技術において、カ
バーされるべきエリア、送信ビーム幅、送信ビーム１７
０の個数、及び、エコーロケーションデータの解像度
は、相互依存的である。送信ビーム幅は、エコーロケー
ションの最小横方向解像度幅を決定する。各送信ビーム
１７０は、限定されたエリアしかカバーしないので、大
規模エリアを映像化するためには非常に多数の送信ビー
ム１７０が必要になる。使用する送信ビーム１７０の数
が増加すると、画像を発生させるために要する最大時間
が長くなる。
バーされるべきエリア、送信ビーム幅、送信ビーム１７
０の個数、及び、エコーロケーションデータの解像度
は、相互依存的である。送信ビーム幅は、エコーロケー
ションの最小横方向解像度幅を決定する。各送信ビーム
１７０は、限定されたエリアしかカバーしないので、大
規模エリアを映像化するためには非常に多数の送信ビー
ム１７０が必要になる。使用する送信ビーム１７０の数
が増加すると、画像を発生させるために要する最大時間
が長くなる。
【００１７】パルス戻り時間、及び、信号の不十分な使
用によって制限されている画像形成レートのような従来
技術の欠点は、従来技術の超音波システムがマイクロ処
理パワーにおける進歩を完全に活用することを阻害して
いる。従来技術は、実現可能な最高解像度をもつ画像を
発生させるためにこれらの欠点を犠牲にしている。
用によって制限されている画像形成レートのような従来
技術の欠点は、従来技術の超音波システムがマイクロ処
理パワーにおける進歩を完全に活用することを阻害して
いる。従来技術は、実現可能な最高解像度をもつ画像を
発生させるためにこれらの欠点を犠牲にしている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施例による
調査中の物質を検査する方法は、超音波ビームを調査中
の物質に送信するため複数のトランスデューサを使用す
る手順（１）を有し、超音波ビームは、複数のトランス
デューサのうちの各トランスデューサによって発生され
た成分を含み、超音波ビームと調査中の物質の間の相互
作用によって発生されたエコーを受信する手順（２）
と、受信エコーから第１のデータを発生させる手順
（３）と、を有し、第１のデータは、位相情報及び振幅
情報を含む値をとり、時間次元と関連付けられ、少なく
とも一つの空間次元上で分布し、受信エコーの中から、
複数のトランスデューサのうちのトランスデューサの部
分集合によって発生された超音波ビーム成分から生じた
エコーを区別するため、位相情報及び／又は振幅情報を
使用する手順（４）と、区別されたエコーを使用して、
第１のデータを、第１のデータよりも少なくとも１次元
以上大きい空間次元上で分布した値をとる第２のデータ
に変換する手順（５）と、を有する。
調査中の物質を検査する方法は、超音波ビームを調査中
の物質に送信するため複数のトランスデューサを使用す
る手順（１）を有し、超音波ビームは、複数のトランス
デューサのうちの各トランスデューサによって発生され
た成分を含み、超音波ビームと調査中の物質の間の相互
作用によって発生されたエコーを受信する手順（２）
と、受信エコーから第１のデータを発生させる手順
（３）と、を有し、第１のデータは、位相情報及び振幅
情報を含む値をとり、時間次元と関連付けられ、少なく
とも一つの空間次元上で分布し、受信エコーの中から、
複数のトランスデューサのうちのトランスデューサの部
分集合によって発生された超音波ビーム成分から生じた
エコーを区別するため、位相情報及び／又は振幅情報を
使用する手順（４）と、区別されたエコーを使用して、
第１のデータを、第１のデータよりも少なくとも１次元
以上大きい空間次元上で分布した値をとる第２のデータ
に変換する手順（５）と、を有する。
【００１９】本発明の一実施例による調査中の物質を検
査する方法は、超音波ビームを調査中の物質に送信する
手順（１）と、超音波ビームと調査中の物質の間の相互
作用によって発生されたエコーを受信する手順（２）
と、受信エコーから、位相情報及び振幅情報を含み、時
間次元及び少なくとも第１の空間次元に関連付けられた
値をとる第１のデータを発生させる手順（３）と、変換
されるべき第１のデータの一部を選択するために位相情
報及び／又は振幅情報を用い、少なくとも第２の空間次
元及び第３の空間次元に分布する第２のデータを生成し
得る変換を使用して、第１のデータの一部を第２のデー
タに変換する手順（４）と、を有する。
査する方法は、超音波ビームを調査中の物質に送信する
手順（１）と、超音波ビームと調査中の物質の間の相互
作用によって発生されたエコーを受信する手順（２）
と、受信エコーから、位相情報及び振幅情報を含み、時
間次元及び少なくとも第１の空間次元に関連付けられた
値をとる第１のデータを発生させる手順（３）と、変換
されるべき第１のデータの一部を選択するために位相情
報及び／又は振幅情報を用い、少なくとも第２の空間次
元及び第３の空間次元に分布する第２のデータを生成し
得る変換を使用して、第１のデータの一部を第２のデー
タに変換する手順（４）と、を有する。
【００２０】本発明の一実施例による調査中の物質を検
査する方法は、一つ以上の超音波ビームを調査中の物質
に送信する手順（１）と、送信された一つ以上の超音波
ビームの中の１個の超音波ビームと調査中の物質との間
で、少なくとも第１の空間次元及び第２の空間次元上に
分布する点において生じる相互作用によって発生させら
れた第１のエコーを受信する手順（２）と、受信された
第１のエコーから、時間次元に分布し、付加的に少なく
とも第１の空間次元又は第２の空間次元に分布する値を
とる第１のデータを発生させる手順（３）と、第１のデ
ータを、少なくとも第１の空間次元及び第２の空間次元
の両方に分布する値をとる第２のデータに変換する手順
（４）と、別の超音波ビームを調査中の物質に送信する
手順（５）と、別の超音波ビームを使用して発生された
更なるエコーを受信する手順（６）と、受信された更な
るエコーを使用して、エコーロケーションデータであ
り、特定の次元をもつ第３のデータを発生させる手順
（７）と、第３のデータと同じ次元をもつように第３の
データと第２のデータを結合する手順（８）と、を有す
る。
査する方法は、一つ以上の超音波ビームを調査中の物質
に送信する手順（１）と、送信された一つ以上の超音波
ビームの中の１個の超音波ビームと調査中の物質との間
で、少なくとも第１の空間次元及び第２の空間次元上に
分布する点において生じる相互作用によって発生させら
れた第１のエコーを受信する手順（２）と、受信された
第１のエコーから、時間次元に分布し、付加的に少なく
とも第１の空間次元又は第２の空間次元に分布する値を
とる第１のデータを発生させる手順（３）と、第１のデ
ータを、少なくとも第１の空間次元及び第２の空間次元
の両方に分布する値をとる第２のデータに変換する手順
（４）と、別の超音波ビームを調査中の物質に送信する
手順（５）と、別の超音波ビームを使用して発生された
更なるエコーを受信する手順（６）と、受信された更な
るエコーを使用して、エコーロケーションデータであ
り、特定の次元をもつ第３のデータを発生させる手順
（７）と、第３のデータと同じ次元をもつように第３の
データと第２のデータを結合する手順（８）と、を有す
る。
【００２１】本発明の一実施例による調査中の物質を検
査する方法は、超音波ビームを調査中の物質に送信する
手順（１）と、送信された超音波ビームと調査中の物質
との間の相互作用によって発生されたエコーを受信する
手順（２）と、受信されたエコーを使用して、時間及び
第１の空間次元の多数の点と関連付けることが可能であ
る第１のデータを発生させる手順と（３）を有し、点の
個数は少なくとも６４個であり、点の個数との関連性は
時間との関連性とは独立であり、第１のデータを、少な
くとも第１の空間次元及び第２の空間次元と関連付ける
ことができる値をとる第２のデータに変換する手順
（４）を更に有する。
査する方法は、超音波ビームを調査中の物質に送信する
手順（１）と、送信された超音波ビームと調査中の物質
との間の相互作用によって発生されたエコーを受信する
手順（２）と、受信されたエコーを使用して、時間及び
第１の空間次元の多数の点と関連付けることが可能であ
る第１のデータを発生させる手順と（３）を有し、点の
個数は少なくとも６４個であり、点の個数との関連性は
時間との関連性とは独立であり、第１のデータを、少な
くとも第１の空間次元及び第２の空間次元と関連付ける
ことができる値をとる第２のデータに変換する手順
（４）を更に有する。
【００２２】本発明の一実施例による調査中の物質を検
査する方法は、超音波ビームを調査中の物質に送信する
ため複数の超音波トランスデューサを使用する手順
（１）と、超音波ビームと調査中の物質との間の相互作
用によって発生させられたエコーを受信する手順（２）
と、受信されたエコーから、時間及び第１の空間次元に
おける２個以上の第１の個数の位置と関連付けることが
できる複数の値をとる第１のデータを発生させる手順
（３）と、第１のデータから、第２の空間次元及び第１
の空間次元における第２の個数の位置と関連付けること
ができる第２のデータを発生させる手順（４）と、を有
し、第１の位置の個数は第２の位置の個数よりも少数で
あり、第２のデータの中で、第２の個数の位置のうちの
１個と関連付けることできるが、第１の個数の位置とは
関連付けることができない少なくとも１個の値は、第１
のデータの値の間の内挿を用いることなく発生される。
査する方法は、超音波ビームを調査中の物質に送信する
ため複数の超音波トランスデューサを使用する手順
（１）と、超音波ビームと調査中の物質との間の相互作
用によって発生させられたエコーを受信する手順（２）
と、受信されたエコーから、時間及び第１の空間次元に
おける２個以上の第１の個数の位置と関連付けることが
できる複数の値をとる第１のデータを発生させる手順
（３）と、第１のデータから、第２の空間次元及び第１
の空間次元における第２の個数の位置と関連付けること
ができる第２のデータを発生させる手順（４）と、を有
し、第１の位置の個数は第２の位置の個数よりも少数で
あり、第２のデータの中で、第２の個数の位置のうちの
１個と関連付けることできるが、第１の個数の位置とは
関連付けることができない少なくとも１個の値は、第１
のデータの値の間の内挿を用いることなく発生される。
【００２３】本発明の一実施例による調査中の物質を検
査する方法は、複数の超音波ビームを調査中の物質に送
信するため複数のトランスデューサを使用する手順
（１）と、複数の超音波ビームの中の第１のメンバーと
調査中の物質との間の相互作用によって発生された第１
のエコーを受信する手順（２）と、受信した第１のエコ
ーから、時間次元と関連付けることができ、少なくとも
第１の空間次元における２個以上の位置と別個に関連付
けることができ、位相情報及び振幅情報を含む値をとる
第１のエコーデータを発生させる手順（３）と、複数の
超音波ビームの中の少なくとも第２のメンバーと調査中
の物質との間の相互作用によって発生された第２のエコ
ーを受信する手順（４）と、受信した第２のエコーか
ら、時間次元と関連付けることができ、少なくとも第２
の空間次元における２個以上の位置と別個に関連付ける
ことができる値をとる第２のエコーデータを発生させる
手順（５）と、第１のエコーデータ、並びに、位相情報
及び／又は振幅情報に応答するデータ変換を使用して、
第１のエコーロケーションデータを発生させる手順
（６）と、第２のエコーロケーションデータを発生させ
るため第２のエコーデータを使用する手順（７）と、第
１のエコーロケーションデータと同じ次元をもつ第３の
エコーロケーションデータを生成するため、第１のロケ
ーションデータ及び第２のロケーションデータを結合す
る手順（８）と、を有する。
査する方法は、複数の超音波ビームを調査中の物質に送
信するため複数のトランスデューサを使用する手順
（１）と、複数の超音波ビームの中の第１のメンバーと
調査中の物質との間の相互作用によって発生された第１
のエコーを受信する手順（２）と、受信した第１のエコ
ーから、時間次元と関連付けることができ、少なくとも
第１の空間次元における２個以上の位置と別個に関連付
けることができ、位相情報及び振幅情報を含む値をとる
第１のエコーデータを発生させる手順（３）と、複数の
超音波ビームの中の少なくとも第２のメンバーと調査中
の物質との間の相互作用によって発生された第２のエコ
ーを受信する手順（４）と、受信した第２のエコーか
ら、時間次元と関連付けることができ、少なくとも第２
の空間次元における２個以上の位置と別個に関連付ける
ことができる値をとる第２のエコーデータを発生させる
手順（５）と、第１のエコーデータ、並びに、位相情報
及び／又は振幅情報に応答するデータ変換を使用して、
第１のエコーロケーションデータを発生させる手順
（６）と、第２のエコーロケーションデータを発生させ
るため第２のエコーデータを使用する手順（７）と、第
１のエコーロケーションデータと同じ次元をもつ第３の
エコーロケーションデータを生成するため、第１のロケ
ーションデータ及び第２のロケーションデータを結合す
る手順（８）と、を有する。
【００２４】本発明の一実施例によるエコーロケーショ
ンデータを発生させる方法は、エコーをエコー信号に変
換することによって、時間及び少なくとも一つの空間次
元における複数の位置に関連付けることができ、位相情
報及び振幅情報を含む複数の値をとる第１のデータを発
生させる手順（１）と、第１のデータ、並びに、位相情
報及び／又は振幅情報に応じたデータ変換を使用して、
複数の位置における異なる位置と関連付けることができ
る複数の値のうちの２個以上のメンバーから獲得された
少なくとも一つの値をとるエコーロケーションデータを
発生させる手順（２）と、を有する。
ンデータを発生させる方法は、エコーをエコー信号に変
換することによって、時間及び少なくとも一つの空間次
元における複数の位置に関連付けることができ、位相情
報及び振幅情報を含む複数の値をとる第１のデータを発
生させる手順（１）と、第１のデータ、並びに、位相情
報及び／又は振幅情報に応じたデータ変換を使用して、
複数の位置における異なる位置と関連付けることができ
る複数の値のうちの２個以上のメンバーから獲得された
少なくとも一つの値をとるエコーロケーションデータを
発生させる手順（２）と、を有する。
【００２５】
【発明の実施の形態】新しい幅広ビーム（New broad-be
amTM)技術は、多次元（領域２次元若しくは容積３次
元）エコーロケーションデータをできる限り少ない１個
の超音波ビームから発生させることができるシステム及
び方法である。これらの技術は、超音波ビームを発生さ
せ、調査中の物質に超音波ビームを送信し、得られたエ
コーからエコー信号を発生さえ、２次元以上の次元に分
布したエコーロケーションデータを生成するためエコー
信号を処理する。
amTM)技術は、多次元（領域２次元若しくは容積３次
元）エコーロケーションデータをできる限り少ない１個
の超音波ビームから発生させることができるシステム及
び方法である。これらの技術は、超音波ビームを発生さ
せ、調査中の物質に超音波ビームを送信し、得られたエ
コーからエコー信号を発生さえ、２次元以上の次元に分
布したエコーロケーションデータを生成するためエコー
信号を処理する。
【００２６】幅広ビーム技術は、従来技術の超音波シス
テム及び方法と比較して複雑ではない。例えば、幅広シ
ステム及び方法は、送信ライン、走査ライン、或いは、
受信ラインの使用による制限がなく、幅広ビームシステ
ム及び方法は、僅か１個の送信超音波ビームから多次元
エコーロケーションデータを発生させ得る。送信ライン
及び受信ラインへの依存性は取り除かれる。なぜなら
ば、幅広ビーム技術は、エコー源が、送信ビームライン
２５０及び／又は受信ラインのような１次元ラインに沿
って存在することを仮定しないからである。幅広ビーム
システム及び方法は、２次元画像を発生させるため、多
数のビーム走査若しくは走査ラインを必要としない。ま
た、従来技術とは異なり、得られたエコーロケーション
データは、２次元に分布する１個の送信された超音波ビ
ームから生じ得る。幅広ビームシステム及び方法を使用
した場合、大多数の受信エコー信号は画像発生のため使
用される。
テム及び方法と比較して複雑ではない。例えば、幅広シ
ステム及び方法は、送信ライン、走査ライン、或いは、
受信ラインの使用による制限がなく、幅広ビームシステ
ム及び方法は、僅か１個の送信超音波ビームから多次元
エコーロケーションデータを発生させ得る。送信ライン
及び受信ラインへの依存性は取り除かれる。なぜなら
ば、幅広ビーム技術は、エコー源が、送信ビームライン
２５０及び／又は受信ラインのような１次元ラインに沿
って存在することを仮定しないからである。幅広ビーム
システム及び方法は、２次元画像を発生させるため、多
数のビーム走査若しくは走査ラインを必要としない。ま
た、従来技術とは異なり、得られたエコーロケーション
データは、２次元に分布する１個の送信された超音波ビ
ームから生じ得る。幅広ビームシステム及び方法を使用
した場合、大多数の受信エコー信号は画像発生のため使
用される。
【００２７】従来技術の実施例に対して、幅広ビームシ
ステム及び方法は、送信された超音波ビームの形状若し
くは幅に依存することなく、エコーロケーションデータ
の解像度を決定することができる。このような独立性が
得られる理由は、幅広ビームシステムは、送信された超
音波ビームが、送信ライン、又は、送信ラインを取り囲
む円柱によって近似されることを仮定していないためで
ある。一般的に、幅h路ビームシステム及び方法におい
て使用される超音波ビーム（幅広ビーム）は、従来技術
において使用される精細に集束させられた超音波ビーム
１７０よりも幅が広い。
ステム及び方法は、送信された超音波ビームの形状若し
くは幅に依存することなく、エコーロケーションデータ
の解像度を決定することができる。このような独立性が
得られる理由は、幅広ビームシステムは、送信された超
音波ビームが、送信ライン、又は、送信ラインを取り囲
む円柱によって近似されることを仮定していないためで
ある。一般的に、幅h路ビームシステム及び方法におい
て使用される超音波ビーム（幅広ビーム）は、従来技術
において使用される精細に集束させられた超音波ビーム
１７０よりも幅が広い。
【００２８】幅広ビームシステム及び方法は、データの
操作の仕方が従来技術とは相違する。幅広ビームシステ
ム及び方法は、受信用トランスデューサで受信されたエ
コーをエコーロケーションデータに変換する多次元逆コ
ンボリューションアルゴリズムに基づいているので、単
一の送信超音波ビームから多次元エコーロケーションデ
ータを発生する。例えば、一実施例によれば、逆コンボ
リューションアルゴリズム（計算）は、２次元（時間、
超音波トランスデューサ）未加工データから、２次元
（Ｘ，Ｙ位置）エコーロケーションデータへの変換に影
響を与える。２次元（時間、超音波トランスデューサ）
未加工データは、オプションとして、送信ライン若しく
は受信ラインを仮定することなく、単一の送信超音波ビ
ームから発生させられる。２次元エコーロケーションデ
ータは、表現のため少なくとも二つの空間次元を要求す
る領域に分布する。幅広ビームシステム及び方法に組み
込まれたデータ操作は、表示装置への表示のため構成さ
れた２次元画像を生成するため、単一の送信超音波ビー
ムを使用することが可能である。
操作の仕方が従来技術とは相違する。幅広ビームシステ
ム及び方法は、受信用トランスデューサで受信されたエ
コーをエコーロケーションデータに変換する多次元逆コ
ンボリューションアルゴリズムに基づいているので、単
一の送信超音波ビームから多次元エコーロケーションデ
ータを発生する。例えば、一実施例によれば、逆コンボ
リューションアルゴリズム（計算）は、２次元（時間、
超音波トランスデューサ）未加工データから、２次元
（Ｘ，Ｙ位置）エコーロケーションデータへの変換に影
響を与える。２次元（時間、超音波トランスデューサ）
未加工データは、オプションとして、送信ライン若しく
は受信ラインを仮定することなく、単一の送信超音波ビ
ームから発生させられる。２次元エコーロケーションデ
ータは、表現のため少なくとも二つの空間次元を要求す
る領域に分布する。幅広ビームシステム及び方法に組み
込まれたデータ操作は、表示装置への表示のため構成さ
れた２次元画像を生成するため、単一の送信超音波ビー
ムを使用することが可能である。
【００２９】幅広ビームシステム及び方法は、マイクロ
プロセッサ能力の増加と、集積回路技術の進歩を有効に
活用する。現在のマイクロプロセッサは、従来技術のビ
ーム形成技術を使用して個別の超音波ビームが送信され
受信されるレートよりも速いレートで幅広ビームデータ
解析を実行する能力を備えている。従来技術は、パルス
戻り時間と、領域を映像化するために必要な個別の超音
波ビームの個数とによって制限されるが、幅広ビーム方
式の実施例は、コンピューティングテクノロジーにおい
て進行中の最新技術を活用する。幅広ビームシステム及
び方法は、従来技術のように、細く集束させられた超音
波ビームを使用することによって主として制限されるこ
とのない画像発生レートを達成する。
プロセッサ能力の増加と、集積回路技術の進歩を有効に
活用する。現在のマイクロプロセッサは、従来技術のビ
ーム形成技術を使用して個別の超音波ビームが送信され
受信されるレートよりも速いレートで幅広ビームデータ
解析を実行する能力を備えている。従来技術は、パルス
戻り時間と、領域を映像化するために必要な個別の超音
波ビームの個数とによって制限されるが、幅広ビーム方
式の実施例は、コンピューティングテクノロジーにおい
て進行中の最新技術を活用する。幅広ビームシステム及
び方法は、従来技術のように、細く集束させられた超音
波ビームを使用することによって主として制限されるこ
とのない画像発生レートを達成する。
【００３０】例えば、２００ｍｍの深さまで映像化する
従来のシステムの場合、１２８回の送受信サイクルは、
１．５４ｍｍ／マイクロ秒の音速に基づいて３３．３ミ
リ秒を要する。このレートにより得られるフレームレー
トは、基本アレイ１０５の軸に垂直な方向で画像領域全
体の画像解像度が１２８ラインである場合に、約３０フ
レーム／秒である。これに対して、同じ深さを映像化す
るため本発明の一実施例を使用する場合、同じ解像度
は、５乃至７回の送受信サイクルを使用して実現され、
全部で１．３乃至１．８ミリ秒しか要しない。この時間
は、最終的なフレームレートを７６９乃至５４９フレー
ム／秒に制限する。様々な実施例において、上述の１２
９ラインの画像解像度の画像は、２５、１７、１０．
５、又は、２ミリ秒未満で獲得される。
従来のシステムの場合、１２８回の送受信サイクルは、
１．５４ｍｍ／マイクロ秒の音速に基づいて３３．３ミ
リ秒を要する。このレートにより得られるフレームレー
トは、基本アレイ１０５の軸に垂直な方向で画像領域全
体の画像解像度が１２８ラインである場合に、約３０フ
レーム／秒である。これに対して、同じ深さを映像化す
るため本発明の一実施例を使用する場合、同じ解像度
は、５乃至７回の送受信サイクルを使用して実現され、
全部で１．３乃至１．８ミリ秒しか要しない。この時間
は、最終的なフレームレートを７６９乃至５４９フレー
ム／秒に制限する。様々な実施例において、上述の１２
９ラインの画像解像度の画像は、２５、１７、１０．
５、又は、２ミリ秒未満で獲得される。
【００３１】幅広ビーム技術の一部の実施例は、従来技
術の走査プロセスに伴う望ましくない時間的異常性の出
現が最小限に抑えられた画像を生じる。幅広ビーム超音
波ビームから獲得された多次元エコーロケーションデー
タは、短期間のパルスもどり時間における調査中の物質
の断面を表す。この時間は、従来技術における２次元
（多重ビーム）走査を実現するために要する時間よりも
短いので、データ収集中にトランスデューサと調査中の
物質の間に相対運動が生じる確率は、従来技術の場合よ
りも低下する。
術の走査プロセスに伴う望ましくない時間的異常性の出
現が最小限に抑えられた画像を生じる。幅広ビーム超音
波ビームから獲得された多次元エコーロケーションデー
タは、短期間のパルスもどり時間における調査中の物質
の断面を表す。この時間は、従来技術における２次元
（多重ビーム）走査を実現するために要する時間よりも
短いので、データ収集中にトランスデューサと調査中の
物質の間に相対運動が生じる確率は、従来技術の場合よ
りも低下する。
【００３２】幅広ビームシステム及び方法は、超音波ビ
ームがビームライン２５０のようなラインによって表現
可能である、という従来技術の近似法に依存しない。し
たがって、得られるエコーロケーションデータの解像度
は、従来技術の焦点２３０Ａ−Ｅのような焦点からの距
離の関数ではない。幅広ビームは、典型的に、従来技術
の各集束ビームよりも幅が広く、より大きい領域を映像
化する能力を備えている。
ームがビームライン２５０のようなラインによって表現
可能である、という従来技術の近似法に依存しない。し
たがって、得られるエコーロケーションデータの解像度
は、従来技術の焦点２３０Ａ−Ｅのような焦点からの距
離の関数ではない。幅広ビームは、典型的に、従来技術
の各集束ビームよりも幅が広く、より大きい領域を映像
化する能力を備えている。
【００３３】各幅広ビームは、従来技術の超音波ビーム
の場合よりも広い領域を映像化することができるので、
特定の領域を映像化するために必要な超音波ビームの個
数は、従来技術よりも減少する。必要とされる超音波ビ
ームは、例えば、１本のように非常に少ないので、幅広
ビームシステム及び方法は、調査中の物質を映像化する
ため従来技術よりも少ない電力しか使用しない。使用電
力が減少すると、調査中の物質に与えられるエネルギー
量が減少し、各映像を発生させるために要する電気量も
減少する。電気的必要条件の緩和は、バッテリーのよう
な内蔵型電力源を使用する装置のためになる。
の場合よりも広い領域を映像化することができるので、
特定の領域を映像化するために必要な超音波ビームの個
数は、従来技術よりも減少する。必要とされる超音波ビ
ームは、例えば、１本のように非常に少ないので、幅広
ビームシステム及び方法は、調査中の物質を映像化する
ため従来技術よりも少ない電力しか使用しない。使用電
力が減少すると、調査中の物質に与えられるエネルギー
量が減少し、各映像を発生させるために要する電気量も
減少する。電気的必要条件の緩和は、バッテリーのよう
な内蔵型電力源を使用する装置のためになる。
【００３４】幅広ビーム技術の実施例には、超音波ビー
ムを生成、受信及び解析するエリア（領域）形成(arer
formingTM)プロセスが含まれる。このプロセスでは、エ
コーロケーションデータの組は、表現のための二つの空
間次元を必要とする領域に分布し、高々１個の超音波ビ
ームを使用して発生される。エコー検出が行われ、エコ
ーロケーションデータが発生される受信点は、検査領域
内のどの場所でも構わない。受信点は、オプションとし
て、粒度及び規則性が位置によって変化する可変グリッ
ドに沿って並ぶ。幅広ビーム技術の他の実施例は、ボリ
ューム（容積）形成(volume formingTM)プロセスが含ま
れる。ボリューム形成プロセスは、エリア形成プロセス
と類似しているが、僅か１個の超音波ビームを使用して
発生されたエコーロケーションデータを適切に表現する
ために３個の空間次元が必要である点で相違する。エリ
ア形成及びボリューム形成は、オプションとして、多次
元形成(multidimensional formingTM)プロセスを達成す
るため、時間及び速度のような非空間次元と組み合わさ
れる。
ムを生成、受信及び解析するエリア（領域）形成(arer
formingTM)プロセスが含まれる。このプロセスでは、エ
コーロケーションデータの組は、表現のための二つの空
間次元を必要とする領域に分布し、高々１個の超音波ビ
ームを使用して発生される。エコー検出が行われ、エコ
ーロケーションデータが発生される受信点は、検査領域
内のどの場所でも構わない。受信点は、オプションとし
て、粒度及び規則性が位置によって変化する可変グリッ
ドに沿って並ぶ。幅広ビーム技術の他の実施例は、ボリ
ューム（容積）形成(volume formingTM)プロセスが含ま
れる。ボリューム形成プロセスは、エリア形成プロセス
と類似しているが、僅か１個の超音波ビームを使用して
発生されたエコーロケーションデータを適切に表現する
ために３個の空間次元が必要である点で相違する。エリ
ア形成及びボリューム形成は、オプションとして、多次
元形成(multidimensional formingTM)プロセスを達成す
るため、時間及び速度のような非空間次元と組み合わさ
れる。
【００３５】図４は、本発明の一実施例による幅広ビー
ム方法４００の概要を説明するフローチャートである。
方法４００は、領域又は容積を映像化するために要する
超音波ビーム（幅広ビーム）の個数及び形状を決定する
幅広ビーム設計ステップ４１０から始まる。このステッ
プ内で、少なくとも１個の決定された幅広ビームの望ま
しい特性が計算され、この幅広ビームの発生のためのパ
ラメータが設定される。各幅広ビームの望ましい特性
は、位置、方向、幅、強度、分散などのような因子を含
む。パラメータには、電圧、アパーチャ関数、励起遅延
などが含まれる。
ム方法４００の概要を説明するフローチャートである。
方法４００は、領域又は容積を映像化するために要する
超音波ビーム（幅広ビーム）の個数及び形状を決定する
幅広ビーム設計ステップ４１０から始まる。このステッ
プ内で、少なくとも１個の決定された幅広ビームの望ま
しい特性が計算され、この幅広ビームの発生のためのパ
ラメータが設定される。各幅広ビームの望ましい特性
は、位置、方向、幅、強度、分散などのような因子を含
む。パラメータには、電圧、アパーチャ関数、励起遅延
などが含まれる。
【００３６】送信ステップ４２０において、ステップ４
１０で設計された幅広ビームが発生され、調査中の物質
へ送信される。送信ステップ４２０は、例えば、デジタ
ル若しくはアナログ波形発生器を使用する電子波形の発
生を含む。この波形は多数のチャネルに供給され、各チ
ャネルは、多重かｙネル遅延発生器及び多重チャネル電
力装置を使用して独立に遅延させられ、増幅される。典
型的に、遅延時間は、幅広ビームの望ましい形状、幅、
及び、方向に応じて選択される。増幅された波形は、幅
広ビームを調査中の物質へ送信させるトランスデューサ
素子１１０を励起する。
１０で設計された幅広ビームが発生され、調査中の物質
へ送信される。送信ステップ４２０は、例えば、デジタ
ル若しくはアナログ波形発生器を使用する電子波形の発
生を含む。この波形は多数のチャネルに供給され、各チ
ャネルは、多重かｙネル遅延発生器及び多重チャネル電
力装置を使用して独立に遅延させられ、増幅される。典
型的に、遅延時間は、幅広ビームの望ましい形状、幅、
及び、方向に応じて選択される。増幅された波形は、幅
広ビームを調査中の物質へ送信させるトランスデューサ
素子１１０を励起する。
【００３７】受信ステップ４３０は、送信された幅広ビ
ームによって生成されたエコーを検出するためトランス
デューサ素子１１０を使用する。トランスデューサ素子
１１０は、検出されたエコーに応じて電子信号を発生す
る。発生した電子信号（アナログチャネルデータ）は、
アナログフィルタを使用してオプション的にフィルタ処
理され、デジタルチャネルデータを発生させるため、典
型的に多重チャネルＡ／Ｄ変換器を用いてデジタル化さ
れる。一実施例において、チャネルデータは、好ましく
は、振幅情報と位相情報の両方を含む。データ保存ステ
ップ４４０では、チャネルデータはチャネルデータバッ
ファに記憶される。このチャネルデータバッファは、Ｒ
ＡＭ、磁気媒体、光媒体などのようなメモリに設けられ
る。
ームによって生成されたエコーを検出するためトランス
デューサ素子１１０を使用する。トランスデューサ素子
１１０は、検出されたエコーに応じて電子信号を発生す
る。発生した電子信号（アナログチャネルデータ）は、
アナログフィルタを使用してオプション的にフィルタ処
理され、デジタルチャネルデータを発生させるため、典
型的に多重チャネルＡ／Ｄ変換器を用いてデジタル化さ
れる。一実施例において、チャネルデータは、好ましく
は、振幅情報と位相情報の両方を含む。データ保存ステ
ップ４４０では、チャネルデータはチャネルデータバッ
ファに記憶される。このチャネルデータバッファは、Ｒ
ＡＭ、磁気媒体、光媒体などのようなメモリに設けられ
る。
【００３８】エコー領域計算ステップ４５０は、多次元
逆コンボリューションアルゴリズムを使用して、保存さ
れているチャネルデータを操作する。これらのアルゴリ
ズムは、チャネルデータを多次元エコーロケーションデ
ータに変換する数学的技術である。エコー領域計算ステ
ップ４５０は、従来技術を特徴付ける送信ライン、受信
ライン、又は、走査ラインを使用することなく、多次元
エコーロケーションデータを発生することが可能であ
る。
逆コンボリューションアルゴリズムを使用して、保存さ
れているチャネルデータを操作する。これらのアルゴリ
ズムは、チャネルデータを多次元エコーロケーションデ
ータに変換する数学的技術である。エコー領域計算ステ
ップ４５０は、従来技術を特徴付ける送信ライン、受信
ライン、又は、走査ラインを使用することなく、多次元
エコーロケーションデータを発生することが可能であ
る。
【００３９】方法４００は、エコーロケーションデータ
保存ステップ４６０へ進み、ここで、得られたエコーロ
ケーションデータは、事前に選択された座標系を利用す
るエコーロケーションデータアレイを使用して記憶され
る。エコーロケーションデータは、典型的に、ＲＡＭ、
磁気媒体、光媒体などのようなメモリに設けられる。
保存ステップ４６０へ進み、ここで、得られたエコーロ
ケーションデータは、事前に選択された座標系を利用す
るエコーロケーションデータアレイを使用して記憶され
る。エコーロケーションデータは、典型的に、ＲＡＭ、
磁気媒体、光媒体などのようなメモリに設けられる。
【００４０】ステップ４６５において、方法４００は、
データ収集プロセスが完了したかどうか（例えば、望ま
しい画像を発生させるために必要なデータが収集された
かどうか）をテストする。データ収集プロセスが不完全
である場合、この方法は、幅広ビーム設計ステップ４１
０へ戻り、別の幅広ビームが設計される。ステップ４６
５において、データ収集プロセスが完了した場合、画像
は、オプション的な画像発生ステップ４７０で発生さ
れ、オプション的な表示ステップ４８０でコンピュータ
モニタのような表示装置に表示される。
データ収集プロセスが完了したかどうか（例えば、望ま
しい画像を発生させるために必要なデータが収集された
かどうか）をテストする。データ収集プロセスが不完全
である場合、この方法は、幅広ビーム設計ステップ４１
０へ戻り、別の幅広ビームが設計される。ステップ４６
５において、データ収集プロセスが完了した場合、画像
は、オプション的な画像発生ステップ４７０で発生さ
れ、オプション的な表示ステップ４８０でコンピュータ
モニタのような表示装置に表示される。
【００４１】他の一実施例では、幅広ビーム設計ステッ
プ４１０は、幾つかの幅広ビームに対する特性を計算す
る。本実施例では、オプションとして、ステップ４６５
とステップ４２０の間でステップ４１０へ戻る。この方
法は、ステップ４６５から送信ステップ４２０へ直接的
に進む場合がある。なぜならば、次の幅広ビームの望ま
しい特性は、ステップ４１０の先行の場面で予め計算さ
れているからである。
プ４１０は、幾つかの幅広ビームに対する特性を計算す
る。本実施例では、オプションとして、ステップ４６５
とステップ４２０の間でステップ４１０へ戻る。この方
法は、ステップ４６５から送信ステップ４２０へ直接的
に進む場合がある。なぜならば、次の幅広ビームの望ま
しい特性は、ステップ４１０の先行の場面で予め計算さ
れているからである。
【００４２】図５は、本発明の一実施例による幅広ビー
ムシステム５００の構成図である。プログラマブル・パ
ルス・シーケンス発生器などのような波形発生器５１０
は、電子パルス２１０のような電子信号を発生させるた
め使用される。この電子パルスは、幅広ビーム形超音波
ビームを形成するため後で使用される。電子信号は、幾
つかの信号チャネルで、遅延装置５１５によって、図４
のステップ４１０で設計された特性をもつ超音波ビーム
を発生させるように構成された遅延の組を用いて、個別
に遅延される。遅延装置５１５の出力は、電力トランジ
スタ、演算増幅器、高速ＦＥＴなどのような電力増幅器
５２０に供給され、そこで増幅され、送受スイッチ５２
５を通過する。送受スイッチ５２５は、オプションとし
て、遅延装置５１５から与えられた信号を含む入力チャ
ネルを、トランスデューサアレイ５３０への送信用の出
力チャネルへ接続するように構成されたマルチプレクサ
５２７を具備する。トランスデューサアレイ５３０は従
来技術の素子アレイ１０５と類似している。トランスデ
ューサアレイ５３０は、超音波トランスデューサ素子１
１０Ａ−１１０Ｈのような超音波トランスデューサ素子
を含み、送受スイッチ５２５から受信した電気信号を超
音波パルスに変換することによって幅広ビームを発生さ
せる。
ムシステム５００の構成図である。プログラマブル・パ
ルス・シーケンス発生器などのような波形発生器５１０
は、電子パルス２１０のような電子信号を発生させるた
め使用される。この電子パルスは、幅広ビーム形超音波
ビームを形成するため後で使用される。電子信号は、幾
つかの信号チャネルで、遅延装置５１５によって、図４
のステップ４１０で設計された特性をもつ超音波ビーム
を発生させるように構成された遅延の組を用いて、個別
に遅延される。遅延装置５１５の出力は、電力トランジ
スタ、演算増幅器、高速ＦＥＴなどのような電力増幅器
５２０に供給され、そこで増幅され、送受スイッチ５２
５を通過する。送受スイッチ５２５は、オプションとし
て、遅延装置５１５から与えられた信号を含む入力チャ
ネルを、トランスデューサアレイ５３０への送信用の出
力チャネルへ接続するように構成されたマルチプレクサ
５２７を具備する。トランスデューサアレイ５３０は従
来技術の素子アレイ１０５と類似している。トランスデ
ューサアレイ５３０は、超音波トランスデューサ素子１
１０Ａ−１１０Ｈのような超音波トランスデューサ素子
を含み、送受スイッチ５２５から受信した電気信号を超
音波パルスに変換することによって幅広ビームを発生さ
せる。
【００４３】トランスデューサアレイ５３０は、幅広ビ
ームを調査中の物質５３５に送信するように構成され
る。幅広ビームの送信は図４のステップ４２０で行われ
る。エコーは、幅広ビームと、組織及び骨のような超音
波反射物体との間の相互作用によって、調査中の物質５
３５内で発生される。トランスデューサアレイ５３は、
発生されたエコーを受信し、図４のステップ４３０にお
いて対応した電気信号を生成する。典型的にアナログ信
号であるこれらの電気信号は、送受スイッチ５２５を介
して、電圧調整型演算増幅器。デジタル制御型増幅器、
増幅用トランジスタコイルなどの可変利得増幅器５４０
へ供給される。
ームを調査中の物質５３５に送信するように構成され
る。幅広ビームの送信は図４のステップ４２０で行われ
る。エコーは、幅広ビームと、組織及び骨のような超音
波反射物体との間の相互作用によって、調査中の物質５
３５内で発生される。トランスデューサアレイ５３は、
発生されたエコーを受信し、図４のステップ４３０にお
いて対応した電気信号を生成する。典型的にアナログ信
号であるこれらの電気信号は、送受スイッチ５２５を介
して、電圧調整型演算増幅器。デジタル制御型増幅器、
増幅用トランジスタコイルなどの可変利得増幅器５４０
へ供給される。
【００４４】増幅後、信号は、オプション的なアナログ
フィルタ５４５を通過して、Ａ／Ｄ変換器５５０へ渡さ
れ、Ａ／Ｄ変換器において、増幅された信号はデジタル
化される。アナログフィルタ５４５は、バンドパスフィ
ルタ、ノッチフィルタ、などのように従来技術において
公知のアナログフィルタでもよい、Ａ／Ｄ変換器５５０
は、典型的に、市販されているアナログ・デジタル変換
器などでもよい。
フィルタ５４５を通過して、Ａ／Ｄ変換器５５０へ渡さ
れ、Ａ／Ｄ変換器において、増幅された信号はデジタル
化される。アナログフィルタ５４５は、バンドパスフィ
ルタ、ノッチフィルタ、などのように従来技術において
公知のアナログフィルタでもよい、Ａ／Ｄ変換器５５０
は、典型的に、市販されているアナログ・デジタル変換
器などでもよい。
【００４５】生成されたデジタル信号は、ステップ４４
０（図４）で、チャネルデータ記憶バッファ５５５に格
納され、信号プロセッサ５６０によって操作される。チ
ャネルデータ記憶バッファ５５５は、従来技術において
公知の記憶システムに設けられる。例えば、チャネルデ
ータ記憶バッファ５５５は、オプションとして、ＲＡＭ
のような電子メモリ、ディスクドライブのような磁気メ
モリ若しくは光メモリ、コンパクトディスク等に設けら
れる。信号プロセッサ５６０によって実行される演算
は、図４のステップ４５０のエコー領域計算を含み、チ
ャネルデータ記憶バッファ５５０に保存された時間域デ
ータを、図４のステップ４６０でエコーロケーションデ
ータ記憶装置５６５に格納される未加工データ若しくは
検出データのようなエコーロケーションデータに変換す
る。エコーロケーションデータ記憶装置５６５から、デ
ータは、オプションとして、付加データ記憶装置５７０
に転送されるか、或いは、画像コンバータ５７５によっ
てアクセスされる。エコーロケーションデータ記憶装置
５６５及び付加データ記憶装置５７０は、電子メモリ、
磁気媒体、光媒体などのような任意の適当な記憶装置で
ある。画像コンバータ５７５は、従来技術における画像
スキャンコンバータと類似しているが、幾つかの超音波
ビームを含む走査を使用した発生されたデータではな
く、１個の超音波ビームを使用して発生させられたデー
タに対して更に作用する。図４のステップ４７０におい
て、画像コンバータ５７５は、検出されたデータ又は画
像データを発生させるため、エコーロケーションデータ
記憶装置５６５、付加データ記憶装置５７０、或いは、
両方の記憶装置に記憶されたデータを使用する。
０（図４）で、チャネルデータ記憶バッファ５５５に格
納され、信号プロセッサ５６０によって操作される。チ
ャネルデータ記憶バッファ５５５は、従来技術において
公知の記憶システムに設けられる。例えば、チャネルデ
ータ記憶バッファ５５５は、オプションとして、ＲＡＭ
のような電子メモリ、ディスクドライブのような磁気メ
モリ若しくは光メモリ、コンパクトディスク等に設けら
れる。信号プロセッサ５６０によって実行される演算
は、図４のステップ４５０のエコー領域計算を含み、チ
ャネルデータ記憶バッファ５５０に保存された時間域デ
ータを、図４のステップ４６０でエコーロケーションデ
ータ記憶装置５６５に格納される未加工データ若しくは
検出データのようなエコーロケーションデータに変換す
る。エコーロケーションデータ記憶装置５６５から、デ
ータは、オプションとして、付加データ記憶装置５７０
に転送されるか、或いは、画像コンバータ５７５によっ
てアクセスされる。エコーロケーションデータ記憶装置
５６５及び付加データ記憶装置５７０は、電子メモリ、
磁気媒体、光媒体などのような任意の適当な記憶装置で
ある。画像コンバータ５７５は、従来技術における画像
スキャンコンバータと類似しているが、幾つかの超音波
ビームを含む走査を使用した発生されたデータではな
く、１個の超音波ビームを使用して発生させられたデー
タに対して更に作用する。図４のステップ４７０におい
て、画像コンバータ５７５は、検出されたデータ又は画
像データを発生させるため、エコーロケーションデータ
記憶装置５６５、付加データ記憶装置５７０、或いは、
両方の記憶装置に記憶されたデータを使用する。
【００４６】画像発生プロセスは、従来技術のビーム形
成方法によって発生された得オーロケーションデータを
使用する画像発生技術に類似している。例えば、エコー
ロケーションデータ記憶装置５６５内の特定の1は、オ
プションとして、表示スクリーンの特定の場所にマッピ
ングされる。画像内のある位置の強度及び／又はカラー
は、調査中の物質５３５から検出された強度特性又はそ
の他の特性を示す。この画像は、オプションとして、図
４のステップ４８０で、ＬＣＤスクリーン、ＣＲＴスク
リーン、コンピュータモニタ、電子ディスプレイ等のデ
ィスプレイ５８０に表示される。
成方法によって発生された得オーロケーションデータを
使用する画像発生技術に類似している。例えば、エコー
ロケーションデータ記憶装置５６５内の特定の1は、オ
プションとして、表示スクリーンの特定の場所にマッピ
ングされる。画像内のある位置の強度及び／又はカラー
は、調査中の物質５３５から検出された強度特性又はそ
の他の特性を示す。この画像は、オプションとして、図
４のステップ４８０で、ＬＣＤスクリーン、ＣＲＴスク
リーン、コンピュータモニタ、電子ディスプレイ等のデ
ィスプレイ５８０に表示される。
【００４７】画像コンバータ５７５によって使用される
データは、超音波ビームの系列から得られるか、或い
は、単一の超音波ビームから得られる。付加データ記憶
装置５７０内のデータは、画像コンバータ５７５、通信
電子機器５８５、及び、ユーザ・インタフェース電子機
器５９０のような幅広ビームシステム５００の別のコン
ポ−メントに供給される。幅広ビームシステム５００の
コンポーネントは、図５に示されないコネクションを通
じて、図５に示された制御電子機器５９５によって制御
され、調整される。制御電子機器５９５は、幅広ビーム
システム５００の要素を制御し、幅広ビーム処理４００
のような本発明の方法を実行するように構成されたマイ
クロプロセッサと、ＤＳＰと、オプション的なコンピュ
ータコード５９６と、を含む。
データは、超音波ビームの系列から得られるか、或い
は、単一の超音波ビームから得られる。付加データ記憶
装置５７０内のデータは、画像コンバータ５７５、通信
電子機器５８５、及び、ユーザ・インタフェース電子機
器５９０のような幅広ビームシステム５００の別のコン
ポ−メントに供給される。幅広ビームシステム５００の
コンポーネントは、図５に示されないコネクションを通
じて、図５に示された制御電子機器５９５によって制御
され、調整される。制御電子機器５９５は、幅広ビーム
システム５００の要素を制御し、幅広ビーム処理４００
のような本発明の方法を実行するように構成されたマイ
クロプロセッサと、ＤＳＰと、オプション的なコンピュ
ータコード５９６と、を含む。
【００４８】図６は、本発明の一実施例による幅広ビー
ム設計ステップ４１０を説明するフローチャートであ
る。本実施例では、計算は、コンピュータコード５９６
を使用して実行され、例えば、超音波ビーム発生、伝播
及びエコー発生の数学モデルを含む。ある種の例では、
計算処理を高速化するためルックアップテーブルが使用
される。例えば、ユーザが特定の解析の深さを指定した
場合、望ましい強度は、オプションとして、ルックアッ
プテーブルから決定される。幅広ビーム設計ステップ４
１０は、カバレッジ判定ステップ６１０から始まる。カ
バレッジ判定ステップ６１０では、調査されるべき対象
の物質５３５内の領域（若しくは容積）と、調査が行わ
れるべき時間周期とが判定される。カバレッジ判定ステ
ップ６１０は、ユーザによって選択されたオプション，
及び、現在の映像化（解析）モードの要求に応答する。
例えば、ドップラー映像化モードの場合、ユーザは、連
続的なモニタリングと、超音波パルスの連続的な系列に
よって表される幅広ビームと、を選定する。別の例で
は、ユーザは、制限された視野を使用して、調査中の物
質５３５内の領域を注目するように選択する。特定の視
野の選択は、オプションとして、発生された幅広ビーム
の幅を計算するときに使用される。例えば、幅広ビーム
の幅は、整数個の幅広ビームが、１０％のオーバーラッ
プで、選択された視野にぴったり合うように選択され
る。
ム設計ステップ４１０を説明するフローチャートであ
る。本実施例では、計算は、コンピュータコード５９６
を使用して実行され、例えば、超音波ビーム発生、伝播
及びエコー発生の数学モデルを含む。ある種の例では、
計算処理を高速化するためルックアップテーブルが使用
される。例えば、ユーザが特定の解析の深さを指定した
場合、望ましい強度は、オプションとして、ルックアッ
プテーブルから決定される。幅広ビーム設計ステップ４
１０は、カバレッジ判定ステップ６１０から始まる。カ
バレッジ判定ステップ６１０では、調査されるべき対象
の物質５３５内の領域（若しくは容積）と、調査が行わ
れるべき時間周期とが判定される。カバレッジ判定ステ
ップ６１０は、ユーザによって選択されたオプション，
及び、現在の映像化（解析）モードの要求に応答する。
例えば、ドップラー映像化モードの場合、ユーザは、連
続的なモニタリングと、超音波パルスの連続的な系列に
よって表される幅広ビームと、を選定する。別の例で
は、ユーザは、制限された視野を使用して、調査中の物
質５３５内の領域を注目するように選択する。特定の視
野の選択は、オプションとして、発生された幅広ビーム
の幅を計算するときに使用される。例えば、幅広ビーム
の幅は、整数個の幅広ビームが、１０％のオーバーラッ
プで、選択された視野にぴったり合うように選択され
る。
【００４９】また、カバレッジ判定ステップ６１０は、
調査中の物質５３５内に領域（又は容積）を画像化する
ために要する幅広ビームの個数を決定する。例えば、一
実施例によれば、カバレッジ判定ステップ６１は、遠く
のフィールドにおけるカバレッジをシミュレートするよ
うに構成され、ブロック切換技術を使用して相互に離れ
ている３個の幅広ビームを用いることによって最良に映
像化される領域を決定する計算を含む。他の実施例で
は、この計算は、ある領域が最も巧く映像化される際に
使用される幅広ビームの個数が、１個、２個、又は、そ
れ以上の何れであるかを決定する。ユーザが、数種類の
幅広ビーム、反復映像化、若しクｈあ、連続モニタリン
グを含む動作モードを選択したとき、カバレッジ判定ス
テップ６１０は、オプションとして、幅広ビーム毎に１
回ずつ実行される。
調査中の物質５３５内に領域（又は容積）を画像化する
ために要する幅広ビームの個数を決定する。例えば、一
実施例によれば、カバレッジ判定ステップ６１は、遠く
のフィールドにおけるカバレッジをシミュレートするよ
うに構成され、ブロック切換技術を使用して相互に離れ
ている３個の幅広ビームを用いることによって最良に映
像化される領域を決定する計算を含む。他の実施例で
は、この計算は、ある領域が最も巧く映像化される際に
使用される幅広ビームの個数が、１個、２個、又は、そ
れ以上の何れであるかを決定する。ユーザが、数種類の
幅広ビーム、反復映像化、若しクｈあ、連続モニタリン
グを含む動作モードを選択したとき、カバレッジ判定ス
テップ６１０は、オプションとして、幅広ビーム毎に１
回ずつ実行される。
【００５０】カバレッジ判定ステップ６１０の後には、
特性判定ステップ６２０が続き、カバレッジ判定ステッ
プ６１０で判定された更なる幅広ビームの特性が指定さ
れる。これらの特性には、例示として、超音波周波数、
方向、散乱、パルス形状、位相関係、アパーチャ、強
度、区間、反復レート、及び／又は、超音波ビームの他
の特性が含まれるが、これらの例に限定されない。特性
は、典型的に、実行される解析の映像化モード、必要解
像度、及び、ユーザによって選択されたオプションに依
存する。例えば、連続モニタリングモードは、特定のパ
ルスレートで発生された幅広ビームを要求し、高解像度
は多数の超音波周波数の使用を要求し、ユーザは、散乱
の少ない幅広ビームによって最も良く検査される狭い領
域の調査を選択する。更に、上述の特性の他に、特性判
定ステップ６２０は、幅広ビームによって覆われる領域
を表現するために使用する座標系と、この座標系の原点
を選択する。このような座標系は、エコーロケーション
データを記憶するため使用される。座標系の選択は、オ
プションとして、幅広ビームの形状に応答する。実現可
能な座標系の例は、図７に示されている。
特性判定ステップ６２０が続き、カバレッジ判定ステッ
プ６１０で判定された更なる幅広ビームの特性が指定さ
れる。これらの特性には、例示として、超音波周波数、
方向、散乱、パルス形状、位相関係、アパーチャ、強
度、区間、反復レート、及び／又は、超音波ビームの他
の特性が含まれるが、これらの例に限定されない。特性
は、典型的に、実行される解析の映像化モード、必要解
像度、及び、ユーザによって選択されたオプションに依
存する。例えば、連続モニタリングモードは、特定のパ
ルスレートで発生された幅広ビームを要求し、高解像度
は多数の超音波周波数の使用を要求し、ユーザは、散乱
の少ない幅広ビームによって最も良く検査される狭い領
域の調査を選択する。更に、上述の特性の他に、特性判
定ステップ６２０は、幅広ビームによって覆われる領域
を表現するために使用する座標系と、この座標系の原点
を選択する。このような座標系は、エコーロケーション
データを記憶するため使用される。座標系の選択は、オ
プションとして、幅広ビームの形状に応答する。実現可
能な座標系の例は、図７に示されている。
【００５１】カバレッジ判定ステップ６１０及び特性判
定ステップ６２０は、オプションとして、解像度要求条
件及びダイナミックレンジ要求条件に応答する。例え
ば、一実施例では、これらのステップは、特定の領域に
関してズームされた画像を指定するユーザ入力に応答す
る。他の実施例では、これらのステップは、画像の一部
若しくは全部に対して非常に高い画像解像度を指定する
ユーザ入力に応答する。他の一実施例では、カバレッジ
判定ステップ６１０は、単一の超音波ビームが発生され
るべきであるが、解像度を高めるために、この単一の超
音波ビームによって発生されたエコーは、数種類の受信
用トランスデューサの組によって検出されるべきであ
る、と判定する。
定ステップ６２０は、オプションとして、解像度要求条
件及びダイナミックレンジ要求条件に応答する。例え
ば、一実施例では、これらのステップは、特定の領域に
関してズームされた画像を指定するユーザ入力に応答す
る。他の実施例では、これらのステップは、画像の一部
若しくは全部に対して非常に高い画像解像度を指定する
ユーザ入力に応答する。他の一実施例では、カバレッジ
判定ステップ６１０は、単一の超音波ビームが発生され
るべきであるが、解像度を高めるために、この単一の超
音波ビームによって発生されたエコーは、数種類の受信
用トランスデューサの組によって検出されるべきであ
る、と判定する。
【００５２】カバレッジ判定ステップ６１０及び特性判
定ステップ６２０は、オプションとして、本発明の他の
ステップで発生されるフィードバックに応答する。例え
ば、一実施例において、エコーロケーションデータは、
覆われた領域の区域が余り巧く映像化されず、この映像
化の不良は、巧く映像化されなかった区域と最も近いト
ランスデューサ素子１１０との間に非常に反射率の高い
境界が存在するためであることを示す。このフィードバ
ックへの応答として、カバレッジ判定ステップ６１０及
び特性判定ステップ６２０は、反射境界及び検査される
べき領域とは同一線上に存在しない代替的な超音波トラ
ンスデューサから領域を検査する案内された幅広ビーム
を定義する。
定ステップ６２０は、オプションとして、本発明の他の
ステップで発生されるフィードバックに応答する。例え
ば、一実施例において、エコーロケーションデータは、
覆われた領域の区域が余り巧く映像化されず、この映像
化の不良は、巧く映像化されなかった区域と最も近いト
ランスデューサ素子１１０との間に非常に反射率の高い
境界が存在するためであることを示す。このフィードバ
ックへの応答として、カバレッジ判定ステップ６１０及
び特性判定ステップ６２０は、反射境界及び検査される
べき領域とは同一線上に存在しない代替的な超音波トラ
ンスデューサから領域を検査する案内された幅広ビーム
を定義する。
【００５３】幅広ビーム選択ステップ６３０は、送信用
の幅広ビームを選択する。この幅広ビームは、特性判定
ステップ６２０で定義された幅広ビームの中から選択さ
れる。幾つかの幅広ビームが特性判定ステップ６２０で
特徴付けられた場合、幅広ビーム選択ステップ６３０
は、次の特性判定ステップ６２０が出現する前に、オプ
ション的に、２回以上実行される。このような場合、幅
広ビーム選択ステップ６３０は、図４のステップ４６５
の後で反復される。
の幅広ビームを選択する。この幅広ビームは、特性判定
ステップ６２０で定義された幅広ビームの中から選択さ
れる。幾つかの幅広ビームが特性判定ステップ６２０で
特徴付けられた場合、幅広ビーム選択ステップ６３０
は、次の特性判定ステップ６２０が出現する前に、オプ
ション的に、２回以上実行される。このような場合、幅
広ビーム選択ステップ６３０は、図４のステップ４６５
の後で反復される。
【００５４】幅広ビーム設計ステップ４１０は、励起計
算ステップ６４０で終了する。励起計算ステップ６４０
は、幅広ビーム選択ステップ６３０で選択された幅広ビ
ームを発生させるため必要な適当な物理パラメータを決
定する。これらの物理パラメータには、例えば、励起す
べきトランスデューサ素子１１０、電子パルス電圧、パ
ルス遅延時間、マルチプレクサ５２７の設定値等が含ま
れる。例えば、一実施例において、特定の望ましい形状
及び方向をもつ選択された超音波ビームは、振幅、周波
数及び位相によって特徴付けられた特定の電子波形によ
って励起された特定のトランスデューサ素子１１０の組
を使用する必要がある。要求されたトランスデューサ素
子１１０の組の中の各トランスデューサ１１０は適当な
遅延で励起される。適当な物理パラメータは、特定個数
のトランスデューサ素子１１０を励起するため使用され
る電圧、波形、及び、遅延を計算するため、例えば、数
学モデルを使用して決定される。一実施例において、電
圧は、幅広ビームが侵入することが期待される調査中の
物質５３５までの距離に依存する。
算ステップ６４０で終了する。励起計算ステップ６４０
は、幅広ビーム選択ステップ６３０で選択された幅広ビ
ームを発生させるため必要な適当な物理パラメータを決
定する。これらの物理パラメータには、例えば、励起す
べきトランスデューサ素子１１０、電子パルス電圧、パ
ルス遅延時間、マルチプレクサ５２７の設定値等が含ま
れる。例えば、一実施例において、特定の望ましい形状
及び方向をもつ選択された超音波ビームは、振幅、周波
数及び位相によって特徴付けられた特定の電子波形によ
って励起された特定のトランスデューサ素子１１０の組
を使用する必要がある。要求されたトランスデューサ素
子１１０の組の中の各トランスデューサ１１０は適当な
遅延で励起される。適当な物理パラメータは、特定個数
のトランスデューサ素子１１０を励起するため使用され
る電圧、波形、及び、遅延を計算するため、例えば、数
学モデルを使用して決定される。一実施例において、電
圧は、幅広ビームが侵入することが期待される調査中の
物質５３５までの距離に依存する。
【００５５】図７Ａ〜７Ｃは、カバレッジ判定ステップ
６１０及び特性判定ステップ６２０で決定された幅広ビ
ーム７１０の実施例（７１０Ａ〜７１０Ｃ）を示す。図
７Ａには、直線的なトランスデューサアレイ５３０の実
施例を使用して発生された幅広ビーム７１０Ａが示され
ている。高周波音波が照射された区域の領域７１５Ａ
は、オプションとして、原点７２０がトランスデューサ
素子１１０の表面に置かれた極（θ，Ｒ）座標系で表現
される。高周波音波照射区域７１５内の点は、原点７２
０からの距離（Ｒ）と、トランスデューサアレイ５３
０、又は、軸７３０若しくは軸７３５のような軸に関す
る角度座標値（θ）とによって識別される。他の実施例
では、幅広ビーム７０１Ｂの焦点は、図２に示されるよ
うにトランスデューサ素子１１０の前面ではなく、トラ
ンスデューサアレイ５３０の反対側に設けられる。
６１０及び特性判定ステップ６２０で決定された幅広ビ
ーム７１０の実施例（７１０Ａ〜７１０Ｃ）を示す。図
７Ａには、直線的なトランスデューサアレイ５３０の実
施例を使用して発生された幅広ビーム７１０Ａが示され
ている。高周波音波が照射された区域の領域７１５Ａ
は、オプションとして、原点７２０がトランスデューサ
素子１１０の表面に置かれた極（θ，Ｒ）座標系で表現
される。高周波音波照射区域７１５内の点は、原点７２
０からの距離（Ｒ）と、トランスデューサアレイ５３
０、又は、軸７３０若しくは軸７３５のような軸に関す
る角度座標値（θ）とによって識別される。他の実施例
では、幅広ビーム７０１Ｂの焦点は、図２に示されるよ
うにトランスデューサ素子１１０の前面ではなく、トラ
ンスデューサアレイ５３０の反対側に設けられる。
【００５６】図７Ｂは、曲線的なトランスデューサアレ
イ５３０の実施例を使用して発生された幅広ビーム７１
０Ｂの説明図である。高調波音波が照射された区域７１
５Ｂは、オプションとして、原点７５５がトランスデュ
ーサアレイ５３０の反対側にある極座標系によって表現
される。この原点位置は、原点が図７Ａに示されるよう
にトランスデューサアレイ５３０に接近している場合よ
りも、トランスデューサ素子１１０付近の広い領域に高
周波音波を照射する。トランスデューサアレイ５３０の
反対側の原点７５５の位置は、オプションとして、トラ
ンスデューサアレイ７５５の形状とは独立である。本発
明の実施例には、原点７５５及び／又は焦点を、直線的
なトランスデューサアレイ５３０の反対側に配置する実
施例も含まれるが、これらの例には限定されない。
イ５３０の実施例を使用して発生された幅広ビーム７１
０Ｂの説明図である。高調波音波が照射された区域７１
５Ｂは、オプションとして、原点７５５がトランスデュ
ーサアレイ５３０の反対側にある極座標系によって表現
される。この原点位置は、原点が図７Ａに示されるよう
にトランスデューサアレイ５３０に接近している場合よ
りも、トランスデューサ素子１１０付近の広い領域に高
周波音波を照射する。トランスデューサアレイ５３０の
反対側の原点７５５の位置は、オプションとして、トラ
ンスデューサアレイ７５５の形状とは独立である。本発
明の実施例には、原点７５５及び／又は焦点を、直線的
なトランスデューサアレイ５３０の反対側に配置する実
施例も含まれるが、これらの例には限定されない。
【００５７】図７Ｃは、高調波音波照射域７１５Ｃを生
じる幅広ビーム７１０Ｃの説明図である。高調波音波照
射域７１５Ｃは、図７Ａに示された幅広ビーム７１０Ａ
や図７Ｂに示された幅広ビーム７１０Ｂによって発生さ
れた高調波音波照射域よりも四角い形状をしている。幅
広ビーム７１０Ｃによる高調波音波照射域は、矩形の形
状をしているので、好ましくは、直交（ｘ，ｙ）座標系
７８０で表現される。
じる幅広ビーム７１０Ｃの説明図である。高調波音波照
射域７１５Ｃは、図７Ａに示された幅広ビーム７１０Ａ
や図７Ｂに示された幅広ビーム７１０Ｂによって発生さ
れた高調波音波照射域よりも四角い形状をしている。幅
広ビーム７１０Ｃによる高調波音波照射域は、矩形の形
状をしているので、好ましくは、直交（ｘ，ｙ）座標系
７８０で表現される。
【００５８】超音波ビームの中心で最大強度が検出され
る従来技術に対して、幅広ビーム７１０Ｂ若しくは７１
０Ｃのような幅広ビームの最大強度は、ビーム中心線以
外の点に現れる。図７Ｄは、ビームアパーチャの幅の約
２分の１に一致する距離だけトランスデューサアレイ５
３０から離れた点で測定された、幅広ビーム７１０Ｃの
断面を通る超音波の強度をプロットしたグラフ７９０で
ある。この断面は、図７Ｃでは、破線７８５で示されて
いる。ある種の状況では、幅広ビームの強度プロファイ
ルは、従来技術で見られるエネルギー分布よりも望まし
いエネルギー分布を表す。例えば、グラフ７９０によっ
て示されたエネルギー分布は、従来技術による焦点側の
超音波ビーム内のエネルギー分布よりも均等に高調波音
波照射域７１５Ｃ上に分布している。
る従来技術に対して、幅広ビーム７１０Ｂ若しくは７１
０Ｃのような幅広ビームの最大強度は、ビーム中心線以
外の点に現れる。図７Ｄは、ビームアパーチャの幅の約
２分の１に一致する距離だけトランスデューサアレイ５
３０から離れた点で測定された、幅広ビーム７１０Ｃの
断面を通る超音波の強度をプロットしたグラフ７９０で
ある。この断面は、図７Ｃでは、破線７８５で示されて
いる。ある種の状況では、幅広ビームの強度プロファイ
ルは、従来技術で見られるエネルギー分布よりも望まし
いエネルギー分布を表す。例えば、グラフ７９０によっ
て示されたエネルギー分布は、従来技術による焦点側の
超音波ビーム内のエネルギー分布よりも均等に高調波音
波照射域７１５Ｃ上に分布している。
【００５９】図８は、図４の送信ステップ４２０の一実
施例の詳細説明図である。本実施例の場合、ステップ４
２０は、波形発生器５１０が幅広ビーム設計ステップ４
１０で計算された特性を備えた電気波形を発生させるた
め使用される波形発生ステップ８１０を含む。発生され
た波形は、オプションとして、周波数又は位相が変化す
る複数のパルスを含む。信号遅延ステップ８２０におい
て、発生された波形は、幾つかの信号チャネルで再生さ
れ、遅延装置５１５を使用して、幅広ビーム設計ステッ
プ４１０で決定された時間だけ遅延させられる。各信号
チャネルの波形は、電力増幅器５２０を使用して増幅ス
テップ８３０で増幅される。増幅された波形は、多重化
ステップ８４０でマルチプレクサ５２７に供給される。
マルチプレクサ５２７は、トランスデューサアレイ５３
０内のトランスデューサ素子１１０の一つ以上のメンバ
ーに、各信号チャネル内の波形を案内する。音波発生ス
テップ８５０では、案内された波形が、トランスデュー
サアレイ５３０に幅広ビーム７１０を発生させる。この
幅広ビームは調査中の物質５３５に向けられる。音波発
生ステップ８５０は、送信ステップ４２０を終了する。
施例の詳細説明図である。本実施例の場合、ステップ４
２０は、波形発生器５１０が幅広ビーム設計ステップ４
１０で計算された特性を備えた電気波形を発生させるた
め使用される波形発生ステップ８１０を含む。発生され
た波形は、オプションとして、周波数又は位相が変化す
る複数のパルスを含む。信号遅延ステップ８２０におい
て、発生された波形は、幾つかの信号チャネルで再生さ
れ、遅延装置５１５を使用して、幅広ビーム設計ステッ
プ４１０で決定された時間だけ遅延させられる。各信号
チャネルの波形は、電力増幅器５２０を使用して増幅ス
テップ８３０で増幅される。増幅された波形は、多重化
ステップ８４０でマルチプレクサ５２７に供給される。
マルチプレクサ５２７は、トランスデューサアレイ５３
０内のトランスデューサ素子１１０の一つ以上のメンバ
ーに、各信号チャネル内の波形を案内する。音波発生ス
テップ８５０では、案内された波形が、トランスデュー
サアレイ５３０に幅広ビーム７１０を発生させる。この
幅広ビームは調査中の物質５３５に向けられる。音波発
生ステップ８５０は、送信ステップ４２０を終了する。
【００６０】図９は、エコーが検出され、デジタルデー
タに変換される図４の受信ステップ４３０の実施例の詳
細説明図である。スイッチセットステップ９１０では、
送受（送信／受信）スイッチ５２５は、トランスデュー
サ素子１１０で生成された信号がマルチプレクサ５２７
を介して可変利得増幅器５４０へ供給されるようにセッ
トされる。エコー検出ステップ９２０では、調査中の物
質５３５からのエコーがトランスデューサアレイ５３０
内のトランスデューサ素子１１０のメンバーによって検
出される。エコーの検出に使用されるトランスデューサ
素子１１０のメンバーは、オプションとして、幅広ビー
ム７１０を送信するため使用されるトランスデューサ素
子１１０のメンバーとは別のメンバーでもよい。様々な
実施例において、これらの２組のトランスデューサ素子
１１０は、多数の方法で構成される。例えば、２組は、
同一であり、インターリーブされ、トランスデューサア
レイ５３０に沿って部分的に重なり合い、或いは、トラ
ンスデューサアレイ５３０に沿って重なり合わない。送
受スイッチ５２５はスイッチセットステップ９１０でセ
ットされているので、検出されたエコーから生ずる電子
信号は可変利得増幅器５４０へ供給される。
タに変換される図４の受信ステップ４３０の実施例の詳
細説明図である。スイッチセットステップ９１０では、
送受（送信／受信）スイッチ５２５は、トランスデュー
サ素子１１０で生成された信号がマルチプレクサ５２７
を介して可変利得増幅器５４０へ供給されるようにセッ
トされる。エコー検出ステップ９２０では、調査中の物
質５３５からのエコーがトランスデューサアレイ５３０
内のトランスデューサ素子１１０のメンバーによって検
出される。エコーの検出に使用されるトランスデューサ
素子１１０のメンバーは、オプションとして、幅広ビー
ム７１０を送信するため使用されるトランスデューサ素
子１１０のメンバーとは別のメンバーでもよい。様々な
実施例において、これらの２組のトランスデューサ素子
１１０は、多数の方法で構成される。例えば、２組は、
同一であり、インターリーブされ、トランスデューサア
レイ５３０に沿って部分的に重なり合い、或いは、トラ
ンスデューサアレイ５３０に沿って重なり合わない。送
受スイッチ５２５はスイッチセットステップ９１０でセ
ットされているので、検出されたエコーから生ずる電子
信号は可変利得増幅器５４０へ供給される。
【００６１】可変利得増幅器５４０へ供給された電子信
号は、可変増幅ステップ９３０で増幅される。可変増幅
ステップ９３０は、オプションとして、前の幅広ビーム
７１０を使用して取得されたデータに基づくフィードバ
ックを含む。フィードバックは、適応的な処理を実現
し、後続のデータ操作ステップのダイナミックレンジが
最大限になるように各チャネル内の信号を調節するため
使用される。例えば、一実施例において、前の可変増幅
ステップ９３０の実行によって特定のチャネルが飽和状
態になった場合、そのチャネルの増幅は、オプション的
に、後続の可変増幅ステップ９３０の実行の際に低下さ
れる。このような低下、すなわち、適応的フロントエン
ド利得は、増幅された信号のデジタル化後に行われる後
のデータ操作で補償される。他の実施例では、トランス
デューサアレイ５３０の中心付近のトランスデューサ素
子１１０は、トランスデューサアレイ５３０の縁付近に
あるトランスデューサ素子１１０よりも強くエコーに系
統的に応答することが分かる。可変増幅ステップ９３０
は、オプションとして、この系統的な差を補償する。
号は、可変増幅ステップ９３０で増幅される。可変増幅
ステップ９３０は、オプションとして、前の幅広ビーム
７１０を使用して取得されたデータに基づくフィードバ
ックを含む。フィードバックは、適応的な処理を実現
し、後続のデータ操作ステップのダイナミックレンジが
最大限になるように各チャネル内の信号を調節するため
使用される。例えば、一実施例において、前の可変増幅
ステップ９３０の実行によって特定のチャネルが飽和状
態になった場合、そのチャネルの増幅は、オプション的
に、後続の可変増幅ステップ９３０の実行の際に低下さ
れる。このような低下、すなわち、適応的フロントエン
ド利得は、増幅された信号のデジタル化後に行われる後
のデータ操作で補償される。他の実施例では、トランス
デューサアレイ５３０の中心付近のトランスデューサ素
子１１０は、トランスデューサアレイ５３０の縁付近に
あるトランスデューサ素子１１０よりも強くエコーに系
統的に応答することが分かる。可変増幅ステップ９３０
は、オプションとして、この系統的な差を補償する。
【００６２】オプション的なアナログフィルタリングス
テップ９４０では、可変増幅ステップ９３０で増幅され
た電子信号は、アナログフィルタ９４５を使用して処理
される。この処理には、例えば、Ｉ／Ｑミキシング、望
ましくない周波数の除去、及び、後段のデータ操作によ
り好適な周波数範囲への信号のシフトが含まれる。
テップ９４０では、可変増幅ステップ９３０で増幅され
た電子信号は、アナログフィルタ９４５を使用して処理
される。この処理には、例えば、Ｉ／Ｑミキシング、望
ましくない周波数の除去、及び、後段のデータ操作によ
り好適な周波数範囲への信号のシフトが含まれる。
【００６３】データ変換ステップ９５０では、アナログ
フィルタリングステップ９４０でオプションとしてフィ
ルタリングされる電子信号は、Ａ／Ｄ変換器５５０を使
用してデジタル化される。デジタルデータの発生は、図
４の受信ステップ４３０で完了する。様々な実施例にお
いて、データ変換ステップ９５０は、幅広ビーム処理４
００内の別の時点で行われる。受信ステップ４３０の完
了後、得られたデジタル信号は、データ保存ステップ４
４０（図４）において、チャネルデータ記憶バッファ５
５５に格納される。
フィルタリングステップ９４０でオプションとしてフィ
ルタリングされる電子信号は、Ａ／Ｄ変換器５５０を使
用してデジタル化される。デジタルデータの発生は、図
４の受信ステップ４３０で完了する。様々な実施例にお
いて、データ変換ステップ９５０は、幅広ビーム処理４
００内の別の時点で行われる。受信ステップ４３０の完
了後、得られたデジタル信号は、データ保存ステップ４
４０（図４）において、チャネルデータ記憶バッファ５
５５に格納される。
【００６４】図１０は、データ保存ステップ４４０で記
憶されたデジタルデータを保持するように構成されたチ
ャネルデータアレイ１０００の一実施例の説明図であ
る。チャネルデータアレイ１０００は、チャネルデータ
記憶バッファ５５５に収容される。チャネルデータアレ
イ１０００の第１軸１０１０は、トランスデューサアレ
イ５３０のエコー受信用メンバーによってインデックス
される。チャネルデータアレイ１０００の第２軸１０２
０は、時間チャネルに分割される。アレイの各場所に格
納された値は、特定の時間に、トランスデューサアレイ
５３０の特定のメンバーによって検出されたエコー信号
の強度及び位相を示す。
憶されたデジタルデータを保持するように構成されたチ
ャネルデータアレイ１０００の一実施例の説明図であ
る。チャネルデータアレイ１０００は、チャネルデータ
記憶バッファ５５５に収容される。チャネルデータアレ
イ１０００の第１軸１０１０は、トランスデューサアレ
イ５３０のエコー受信用メンバーによってインデックス
される。チャネルデータアレイ１０００の第２軸１０２
０は、時間チャネルに分割される。アレイの各場所に格
納された値は、特定の時間に、トランスデューサアレイ
５３０の特定のメンバーによって検出されたエコー信号
の強度及び位相を示す。
【００６５】チャネルデータ記憶バッファ５５５は、オ
プションとして、幾つかのチャネルデータアレイ１００
０を具備する。さらに、チャネルデータアレイ１０００
に格納された情報は、受信信号を平均化若しくは合計す
るため使用される。種々の実施例において、チャネルデ
ータアレイ１０００は、多次元データを格納するように
構成される。例えば、一実施例によれば、トランスデュ
ーサアレイ５３０は、トランスデューサ素子１１０の２
次元アレイである。本実施例の場合、チャネルデータア
レイ１００は、トランスデューサアレイ５３０の二つの
次元を表現する２本の軸をふくみ、一方の軸は時間チャ
ネルを表現する。
プションとして、幾つかのチャネルデータアレイ１００
０を具備する。さらに、チャネルデータアレイ１０００
に格納された情報は、受信信号を平均化若しくは合計す
るため使用される。種々の実施例において、チャネルデ
ータアレイ１０００は、多次元データを格納するように
構成される。例えば、一実施例によれば、トランスデュ
ーサアレイ５３０は、トランスデューサ素子１１０の２
次元アレイである。本実施例の場合、チャネルデータア
レイ１００は、トランスデューサアレイ５３０の二つの
次元を表現する２本の軸をふくみ、一方の軸は時間チャ
ネルを表現する。
【００６６】エコー領域計算ステップ４５０は、調査中
の物質５３５内のエコー源の位置及び強度を示すエコー
ロケーションデータを発生させるため、データ保存ステ
ップ４４０で格納されたデータを使用する。このエコー
ロケーションデータの発生には、チャネルデータアレイ
１０００内で、多次元時間チャネルデータを、多次元位
置（エコーロケーション）データに変換することが含ま
れる。例えば、一実施例によれば、２次元時間チャネル
データは、２次元空間座標によって表現されたエコーロ
ケーションデータに変換される。エコー領域計算ステッ
プ４５０のデータ変換は、ここで説明した多数の代替的
な変換アルゴリズムを使用して実行される。これらの変
換は、オプションとして、単一の幅広ビーム７１０の結
果として受信された信号を用いて、２次元エコーロケー
ションデータを発生させるため使用される。代替的な一
実施例では、エコー領域計算ステップ４５０は、付加的
な空間次元を含む類似したエコー容積計算ステップで置
き換えられる。エコー容積計算は、３次元容積をカバー
する単一の幅広ビームの結果として受信された信号を用
いて、３次元エコーロケーションデータを発生させる。
の物質５３５内のエコー源の位置及び強度を示すエコー
ロケーションデータを発生させるため、データ保存ステ
ップ４４０で格納されたデータを使用する。このエコー
ロケーションデータの発生には、チャネルデータアレイ
１０００内で、多次元時間チャネルデータを、多次元位
置（エコーロケーション）データに変換することが含ま
れる。例えば、一実施例によれば、２次元時間チャネル
データは、２次元空間座標によって表現されたエコーロ
ケーションデータに変換される。エコー領域計算ステッ
プ４５０のデータ変換は、ここで説明した多数の代替的
な変換アルゴリズムを使用して実行される。これらの変
換は、オプションとして、単一の幅広ビーム７１０の結
果として受信された信号を用いて、２次元エコーロケー
ションデータを発生させるため使用される。代替的な一
実施例では、エコー領域計算ステップ４５０は、付加的
な空間次元を含む類似したエコー容積計算ステップで置
き換えられる。エコー容積計算は、３次元容積をカバー
する単一の幅広ビームの結果として受信された信号を用
いて、３次元エコーロケーションデータを発生させる。
【００６７】図１１Ａ及び１１Ｂは、エコーロケーショ
ンデータ記憶装置５６５に格納され、エコー領域計算ス
テップ４５０から得られた位置データを記憶するように
構成されたエコーロケーションデータアレイ１１００の
二つの実施例の説明図である。これらの二つの実施例
は、異なる座標系を利用する。以下で詳述するように、
より効率的な座標系は、特に、個別の超音波ビーム７１
０の形状に依存する。殆どの場合に、より効率的な座標
系は、高周波音波が照射された領域と接近してオーバー
レイする。例えば、図７Ａ〜７Ｃに示されるように、幅
広ビーム７１０Ａ、幅広ビーム７１０Ｂ、及び、幅広ビ
ーム７１０Ｃによって高周波音波照射された領域は、夫
々、異なる原点をもつ別々の座標系によって表現され
る。より効率的な座標系を使用することにより、サンプ
リング効率と空間解像度が向上する。好ましい座標系と
エコーロケーションデータアレイ１１００の選定は、幅
広ビーム７１０のような超音波ビームの形状に応じて行
われ、オプションとして、ステップ４１０、４４０又は
４５０で行われる。
ンデータ記憶装置５６５に格納され、エコー領域計算ス
テップ４５０から得られた位置データを記憶するように
構成されたエコーロケーションデータアレイ１１００の
二つの実施例の説明図である。これらの二つの実施例
は、異なる座標系を利用する。以下で詳述するように、
より効率的な座標系は、特に、個別の超音波ビーム７１
０の形状に依存する。殆どの場合に、より効率的な座標
系は、高周波音波が照射された領域と接近してオーバー
レイする。例えば、図７Ａ〜７Ｃに示されるように、幅
広ビーム７１０Ａ、幅広ビーム７１０Ｂ、及び、幅広ビ
ーム７１０Ｃによって高周波音波照射された領域は、夫
々、異なる原点をもつ別々の座標系によって表現され
る。より効率的な座標系を使用することにより、サンプ
リング効率と空間解像度が向上する。好ましい座標系と
エコーロケーションデータアレイ１１００の選定は、幅
広ビーム７１０のような超音波ビームの形状に応じて行
われ、オプションとして、ステップ４１０、４４０又は
４５０で行われる。
【００６８】図１１Ａは、Ｘ座標（位置）を示す第１軸
１１１０と、Ｙ座標（位置）を示す第２軸１１２０と、
を含む直交座標系を使用するエコーロケーションデータ
和え離１１００の一実施例の説明図である。図１１Ｂ
は、角度（θ）座標を示す第１軸１１１０と、半径座標
を示す第２軸１１２０と、を含む極座標系を使用するエ
コーロケーションデータアレイ１１００の他の一実施例
の説明図である。エコーロケーションデータアレイ１１
００の別の実施例は、別の座標系によって表現される。
図示されない付加データは、オプションとして、第１軸
１１００と第２軸１１２０をトランスデューサアレイ５
３０に関係付けるため使用される。例えば、エコーロケ
ーションデータアレイ１１００は、オプションとして、
各座標系の原点を特定の個数の超音波トランスデューサ
素子１１０へ関係付けるベクトルによって表現される。
１１１０と、Ｙ座標（位置）を示す第２軸１１２０と、
を含む直交座標系を使用するエコーロケーションデータ
和え離１１００の一実施例の説明図である。図１１Ｂ
は、角度（θ）座標を示す第１軸１１１０と、半径座標
を示す第２軸１１２０と、を含む極座標系を使用するエ
コーロケーションデータアレイ１１００の他の一実施例
の説明図である。エコーロケーションデータアレイ１１
００の別の実施例は、別の座標系によって表現される。
図示されない付加データは、オプションとして、第１軸
１１００と第２軸１１２０をトランスデューサアレイ５
３０に関係付けるため使用される。例えば、エコーロケ
ーションデータアレイ１１００は、オプションとして、
各座標系の原点を特定の個数の超音波トランスデューサ
素子１１０へ関係付けるベクトルによって表現される。
【００６９】図１２Ａ及び１２Ｂは、一方の座標系を使
用する方がもう一方の座標系を使用するよりも効率的で
ある状況を説明する図である。図１２Ａ及び１２Ｂは、
夫々、図１１Ａ及び１１Ｂに示されたエコーロケーショ
ンデータアレイ１１００の実施例が超音波ビーム１２１
０に重ねられた様子を表している。超音波ビーム１２１
０は、幅広ビーム７１０の一実施例である。図１２Ａ
は、例示の目的のため、１１個のＸ分割用データビン
（格納場所）１２２０を含む直交座標系を表している。
データビン１２２０は、遠くのフィールド１２３０をカ
バーするために適切である。Ｘ次元におけるデータビン
１２２０の間隔は、近傍フィールド１２４０のデータビ
ンの間隔と同じであり、近傍フィールド１２４０の多数
のデータビン１２２０は、超音波ビーム１２１９によっ
て検査されない領域にマッピングされている。検査領域
にマッピングされていないデータビン１２２０は、調査
中の物質５３５の非効率的なサンプリングを表してい
る。
用する方がもう一方の座標系を使用するよりも効率的で
ある状況を説明する図である。図１２Ａ及び１２Ｂは、
夫々、図１１Ａ及び１１Ｂに示されたエコーロケーショ
ンデータアレイ１１００の実施例が超音波ビーム１２１
０に重ねられた様子を表している。超音波ビーム１２１
０は、幅広ビーム７１０の一実施例である。図１２Ａ
は、例示の目的のため、１１個のＸ分割用データビン
（格納場所）１２２０を含む直交座標系を表している。
データビン１２２０は、遠くのフィールド１２３０をカ
バーするために適切である。Ｘ次元におけるデータビン
１２２０の間隔は、近傍フィールド１２４０のデータビ
ンの間隔と同じであり、近傍フィールド１２４０の多数
のデータビン１２２０は、超音波ビーム１２１９によっ
て検査されない領域にマッピングされている。検査領域
にマッピングされていないデータビン１２２０は、調査
中の物質５３５の非効率的なサンプリングを表してい
る。
【００７０】これに対して、図１２Ｂには、超音波ビー
ム１２１０によって高調波音波照射された領域を表現す
るため極座標系を使用する例が示されている。極座標系
の場合、データビン１２５０のサイズは、Ｒ座標の関数
として変化する。エコーロケーションデータアレイ１１
００の本実施例のデータ点は、したがって、図１２Ａに
示されたエコーロケーションデータアレイ１１００の実
施例の場合よりも効率的に、超音波ビーム１２１０によ
って検査される領域にマッピングされる。データビン１
２５０のサイズの変化は効率的に増加する。なぜなら
ば、図１２Ｂに示されるように、データアレイ１１００
内のできるだけ多くのデータビン１２５０が超音波ビー
ム１２１０によってカバーされる領域に収まるからであ
る。
ム１２１０によって高調波音波照射された領域を表現す
るため極座標系を使用する例が示されている。極座標系
の場合、データビン１２５０のサイズは、Ｒ座標の関数
として変化する。エコーロケーションデータアレイ１１
００の本実施例のデータ点は、したがって、図１２Ａに
示されたエコーロケーションデータアレイ１１００の実
施例の場合よりも効率的に、超音波ビーム１２１０によ
って検査される領域にマッピングされる。データビン１
２５０のサイズの変化は効率的に増加する。なぜなら
ば、図１２Ｂに示されるように、データアレイ１１００
内のできるだけ多くのデータビン１２５０が超音波ビー
ム１２１０によってカバーされる領域に収まるからであ
る。
【００７１】データビンの粒度はダイナミックである。
一部の実施例では、エコーロケーションデータアレイ１
１００は、ナイキストの標本化空間を表現する。ビン１
２５０の密度は、ある個数の標本が、対象の区域を通じ
て擬似的ではないサンプリングに対して、ナイキスト基
準を充たすように、変化させられる。一部の実施例で
は、ビン１２５０の密度は、得られるエコーロケーショ
ンの解像度がある特定の区域で大きくなるように変化す
る。例えば、一実施例では、ユーザは、より詳細な画像
が望ましい特定の区域を指定する。これに応じて、幅広
ビームシステム及び方法は、この区域内でビン１２５０
の密度が高くされたエコーロケーションデータアレイ１
１００を使用する。
一部の実施例では、エコーロケーションデータアレイ１
１００は、ナイキストの標本化空間を表現する。ビン１
２５０の密度は、ある個数の標本が、対象の区域を通じ
て擬似的ではないサンプリングに対して、ナイキスト基
準を充たすように、変化させられる。一部の実施例で
は、ビン１２５０の密度は、得られるエコーロケーショ
ンの解像度がある特定の区域で大きくなるように変化す
る。例えば、一実施例では、ユーザは、より詳細な画像
が望ましい特定の区域を指定する。これに応じて、幅広
ビームシステム及び方法は、この区域内でビン１２５０
の密度が高くされたエコーロケーションデータアレイ１
１００を使用する。
【００７２】本発明の一部の実施例は、データビン１２
５０の間で外挿及び内挿を行う。例えば、一実施例によ
れば、内挿は、遠方フィールドで使用され、各データビ
ン１２５０は、エコーロケーションデータの密度を増加
させるためより広い領域を表現する。オプションとし
て、内挿が近傍フィールドで殆ど使用されない場合、デ
ータビン１２５０の密度は高くなる。
５０の間で外挿及び内挿を行う。例えば、一実施例によ
れば、内挿は、遠方フィールドで使用され、各データビ
ン１２５０は、エコーロケーションデータの密度を増加
させるためより広い領域を表現する。オプションとし
て、内挿が近傍フィールドで殆ど使用されない場合、デ
ータビン１２５０の密度は高くなる。
【００７３】受信ステップ４３０で発生されたチャネル
データの解像度（標本化周波数）は、基本的に、ナイキ
スト理論の結果として、得られるエコーロケーションの
解像度を制限する。しかし、受信ステップ４３０で発生
されたデータの解像度は、オプション的に、信号平均化
又はアップサンプリング技術によって改良される。アッ
プサンプリング技術には、付加データの使用が含まれ、
オプションとして、付加データが解像度の改良を非常に
要求する区域に集められるように、フィードバックが含
まれる。
データの解像度（標本化周波数）は、基本的に、ナイキ
スト理論の結果として、得られるエコーロケーションの
解像度を制限する。しかし、受信ステップ４３０で発生
されたデータの解像度は、オプション的に、信号平均化
又はアップサンプリング技術によって改良される。アッ
プサンプリング技術には、付加データの使用が含まれ、
オプションとして、付加データが解像度の改良を非常に
要求する区域に集められるように、フィードバックが含
まれる。
【００７４】図１３乃至１５は、エコー領域計算ステッ
プ４５０（図４）の実施例を示すために使用される。図
１３は、トランスデューサ素子１１０Ａ−１１０Ｓと、
調査中の物質５３５内部の超音波反射物体との間での超
音波の伝播の説明図である。図１４には、検出されたエ
コーから生成されたチャネルデータが示されている。図
１５には、図１４に示されたチャネルデータを使用して
発生させられたエコーロケーションデータが示されてい
る。
プ４５０（図４）の実施例を示すために使用される。図
１３は、トランスデューサ素子１１０Ａ−１１０Ｓと、
調査中の物質５３５内部の超音波反射物体との間での超
音波の伝播の説明図である。図１４には、検出されたエ
コーから生成されたチャネルデータが示されている。図
１５には、図１４に示されたチャネルデータを使用して
発生させられたエコーロケーションデータが示されてい
る。
【００７５】エコー領域計算ステップ４５０の幾つかの
実施例では、データ変換方法が含まれ、調査中の物質５
３５内の各ロケーションから検出されたエコーへの主要
な要因は、そのロケーションの最も近くにあるトランス
デューサ素子１１０のメンバーであると仮定される。こ
の素子は、主寄与素子（ＭＣＥ）と呼ばれる。典型的
に、あるロケーションに最も近いトランスデューサ素子
１１０のメンバーは、その特定のロケーション、及び、
そのロケーションでの超音波反射物体に対するＭＣＥで
ある。しかし、ＭＣＥの独自性は、幅広ビーム７１０の
方向と、トランスデューサアレイ５３０の形状とに依存
する。このような場合に、ＭＣＥは、特定のロケーショ
ンに最も近いトランスデューサ素子１１０ではない。図
４のエコー領域計算ステップ４５０のデータ変換方法
は、オプションとして、幅広ビーム７１０の方向、トラ
ンスデューサアレイ５３０の幾何形状、フィードバッ
ク、並びに、超音波反射物体に対し、トランスデューサ
素子１１０の中で最も近いメンバーではないＭＣＥを決
定するためのその他の要因を含む。
実施例では、データ変換方法が含まれ、調査中の物質５
３５内の各ロケーションから検出されたエコーへの主要
な要因は、そのロケーションの最も近くにあるトランス
デューサ素子１１０のメンバーであると仮定される。こ
の素子は、主寄与素子（ＭＣＥ）と呼ばれる。典型的
に、あるロケーションに最も近いトランスデューサ素子
１１０のメンバーは、その特定のロケーション、及び、
そのロケーションでの超音波反射物体に対するＭＣＥで
ある。しかし、ＭＣＥの独自性は、幅広ビーム７１０の
方向と、トランスデューサアレイ５３０の形状とに依存
する。このような場合に、ＭＣＥは、特定のロケーショ
ンに最も近いトランスデューサ素子１１０ではない。図
４のエコー領域計算ステップ４５０のデータ変換方法
は、オプションとして、幅広ビーム７１０の方向、トラ
ンスデューサアレイ５３０の幾何形状、フィードバッ
ク、並びに、超音波反射物体に対し、トランスデューサ
素子１１０の中で最も近いメンバーではないＭＣＥを決
定するためのその他の要因を含む。
【００７６】図１３Ａには、単一のトランスデューサ素
子１１０から送信された超音波１３０５が示されてい
る。超音波１３０５は、調査中の物質５３５（図示せ
ず）の中を伝わり、超音波反射物体１３１０Ａに衝突す
る。トランスデューサ素子１１０Ｇは、トランスデュー
サ素子１１０Ａ−１１０Ｓの中で超音波反射物体１３１
０Ａの最も近くにあるトランスデューサ素子であり、従
って、反射物体１３１０Ａに対するＭＣＥであるとみな
される。超音波反射物体１３１０Ａで、超音波１３０５
は、超音波エコー１３１５を発生させる。その中の超音
波エコー１３１５Ａ−１３１５Ｆが図示されている。超
音波エコー１３１５は、トランスデューサ素子１１０Ａ
−１１０Ｓまで逆伝播し、そこで検出される。
子１１０から送信された超音波１３０５が示されてい
る。超音波１３０５は、調査中の物質５３５（図示せ
ず）の中を伝わり、超音波反射物体１３１０Ａに衝突す
る。トランスデューサ素子１１０Ｇは、トランスデュー
サ素子１１０Ａ−１１０Ｓの中で超音波反射物体１３１
０Ａの最も近くにあるトランスデューサ素子であり、従
って、反射物体１３１０Ａに対するＭＣＥであるとみな
される。超音波反射物体１３１０Ａで、超音波１３０５
は、超音波エコー１３１５を発生させる。その中の超音
波エコー１３１５Ａ−１３１５Ｆが図示されている。超
音波エコー１３１５は、トランスデューサ素子１１０Ａ
−１１０Ｓまで逆伝播し、そこで検出される。
【００７７】図１３Ａには、１個のトランスデューサ素
子１１０Ｇ（ＭＣＥ）から送信された超音波１３０５が
示されているが、殆どの実施例において、超音波は、幅
広ビーム７１０の形成中に複数のトランスデューサ素子
１１０Ａ−１１０Ｓから送信される。図１３Ｂは、超音
波反射物体１３１０Ｂに対するＭＣＥである単一のトラ
ンスデューサ素子１１０Ｑによって発生させられた超音
波１３３０を示す図である。超音波エコー１３４０Ａ−
１３４０Ｆが図示されているエコー１３４０は、反射物
体１３１０Ｂで発生し、逆伝播し、トランスデューサ素
子１１０Ａ−１１０Ｓによって検出される。
子１１０Ｇ（ＭＣＥ）から送信された超音波１３０５が
示されているが、殆どの実施例において、超音波は、幅
広ビーム７１０の形成中に複数のトランスデューサ素子
１１０Ａ−１１０Ｓから送信される。図１３Ｂは、超音
波反射物体１３１０Ｂに対するＭＣＥである単一のトラ
ンスデューサ素子１１０Ｑによって発生させられた超音
波１３３０を示す図である。超音波エコー１３４０Ａ−
１３４０Ｆが図示されているエコー１３４０は、反射物
体１３１０Ｂで発生し、逆伝播し、トランスデューサ素
子１１０Ａ−１１０Ｓによって検出される。
【００７８】図１４は、図１３に示された超音波１３０
５及び超音波１３３０によって発生させられたデータを
含むチャネルデータアレイ１０００の一実施例の説明図
である。チャネルデータアレイ１０００の各列１４１０
Ａ−１４１０Ｓは、対応したトランスデューサ素子１１
０Ａ−１１０Ｓで検出された信号を表す。チャネルデー
タアレイ１０００の各行１４２０Ａ−１４２０Ｕは、特
定の時間周期に検出された信号を含む。図１４におい
て、エコー１３１５及び１３４０の検出によって発生し
たデータを含むデータ要素１４３０は、データロケーシ
ョンライン１４４０Ａ又はデータロケーションライン１
４４０Ｂのそれぞれと交差するデータ要素１４３０であ
る。かくして、調査中の物質５３５内で超音波反射物体
１３１０のような反射物体から発生した超音波エコー
は、データロケーションライン１４４０Ａ又は１４４０
Ｂのようなラインに沿って存在するデータを生成する。
データロケーションライン１４４０Ａ及び１４４０Ｂ
は、トランスデューサ５３０の既知幾何形状と、調査中
の物質５３５内での音速と、を使用する物理学及び幾何
学の原則から計算することができる。データロケーショ
ンライン１４４０Ａ及び１４４０Ｂは、ＭＣＥ、トラン
スデューサ素子１１０Ｇ、或いは、典型的にその他のト
ランスデューサ素子１１０と交差しない。実際上、調査
中の物質５３５は、多数の超音波反射物体１３１０を含
み、チャネルデータアレイ１０００はそれぞれの超音波
反射物体によって発生されたデータを含む。
５及び超音波１３３０によって発生させられたデータを
含むチャネルデータアレイ１０００の一実施例の説明図
である。チャネルデータアレイ１０００の各列１４１０
Ａ−１４１０Ｓは、対応したトランスデューサ素子１１
０Ａ−１１０Ｓで検出された信号を表す。チャネルデー
タアレイ１０００の各行１４２０Ａ−１４２０Ｕは、特
定の時間周期に検出された信号を含む。図１４におい
て、エコー１３１５及び１３４０の検出によって発生し
たデータを含むデータ要素１４３０は、データロケーシ
ョンライン１４４０Ａ又はデータロケーションライン１
４４０Ｂのそれぞれと交差するデータ要素１４３０であ
る。かくして、調査中の物質５３５内で超音波反射物体
１３１０のような反射物体から発生した超音波エコー
は、データロケーションライン１４４０Ａ又は１４４０
Ｂのようなラインに沿って存在するデータを生成する。
データロケーションライン１４４０Ａ及び１４４０Ｂ
は、トランスデューサ５３０の既知幾何形状と、調査中
の物質５３５内での音速と、を使用する物理学及び幾何
学の原則から計算することができる。データロケーショ
ンライン１４４０Ａ及び１４４０Ｂは、ＭＣＥ、トラン
スデューサ素子１１０Ｇ、或いは、典型的にその他のト
ランスデューサ素子１１０と交差しない。実際上、調査
中の物質５３５は、多数の超音波反射物体１３１０を含
み、チャネルデータアレイ１０００はそれぞれの超音波
反射物体によって発生されたデータを含む。
【００７９】エコー領域計算ステップ４５０の実施例に
よれば、エコーロケーションデータは、データロケーシ
ョンライン１４４０Ａ、データロケーションライン１４
４０Ｂなどのようなラインに沿ってデータを合計するこ
とによって計算される。例えば、データロケーションラ
イン１４４０Ｂの方向にデータを合計すると、超音波反
射物体１３１０Ｂによって占有された位置で発生させら
れ、データビン１２２０やデータビン１２４０のような
データビンによって表現されるエコー１３１５の振幅を
表す結果が得られる。この合計は代表的なデータビンに
格納される。類似した合計は、エコーロケーションデー
タアレイ１１００内のデータビン毎にオプションとして
実行される。多数回の合計によって、エコーロケーショ
ンデータアレイ１１００は、調査中の物質５３５内の超
音波反射物体を表現するエコーロケーションデータで占
められる。
よれば、エコーロケーションデータは、データロケーシ
ョンライン１４４０Ａ、データロケーションライン１４
４０Ｂなどのようなラインに沿ってデータを合計するこ
とによって計算される。例えば、データロケーションラ
イン１４４０Ｂの方向にデータを合計すると、超音波反
射物体１３１０Ｂによって占有された位置で発生させら
れ、データビン１２２０やデータビン１２４０のような
データビンによって表現されるエコー１３１５の振幅を
表す結果が得られる。この合計は代表的なデータビンに
格納される。類似した合計は、エコーロケーションデー
タアレイ１１００内のデータビン毎にオプションとして
実行される。多数回の合計によって、エコーロケーショ
ンデータアレイ１１００は、調査中の物質５３５内の超
音波反射物体を表現するエコーロケーションデータで占
められる。
【００８０】図１５には、エコーロケーションデータビ
ン１５２０を含むエコーロケーションデータアレイ１１
００の一実施例が示されている。各エコーロケーション
データビン１５２０は、図１４に示されるようにチャネ
ルデータアレイ１０００におけるデータロケーションラ
イン１４４０Ａのような固有のラインと関連付けられ
る。固有のラインに沿ったデータは、各データビン１５
２０によって表される物理的ロケーションで行われたエ
コー発生の大きさを計算するため合計される。この合計
は、オプションとして、全てのデータビン１５２０に関
して実行され、エコーロケーションデータアレイ１１０
０全体のエコーロケーションデータを計算するために使
用され得る。
ン１５２０を含むエコーロケーションデータアレイ１１
００の一実施例が示されている。各エコーロケーション
データビン１５２０は、図１４に示されるようにチャネ
ルデータアレイ１０００におけるデータロケーションラ
イン１４４０Ａのような固有のラインと関連付けられ
る。固有のラインに沿ったデータは、各データビン１５
２０によって表される物理的ロケーションで行われたエ
コー発生の大きさを計算するため合計される。この合計
は、オプションとして、全てのデータビン１５２０に関
して実行され、エコーロケーションデータアレイ１１０
０全体のエコーロケーションデータを計算するために使
用され得る。
【００８１】図１６は、エコー領域計算ステップ４５０
の一実施例に含まれるデータ変換方法の説明図である。
本実施例は、エコーロケーションデータアレイ１１００
内の一つのエコーロケーションデータビン１５２０が選
択される素子選択ステップ１６１０を含む。典型的に、
各々のエコーロケーションデータビン１５２０の選択
は、エコーロケーションデータアレイ１１００を系統的
にトラバース（辿る）ことによって実現される。素子選
択ステップ１６１０の後には、ライン判定ステップ１６
２０が続き、選択されたエコーロケーションデータビン
１５２０と関連付けられたチャネルデータアレイ１１０
０の固有ラインが判定される。判定は、前に計算された
ラインを含むルックアップテーブルなどを使用して、幾
何学の原理からラインを計算することによって実行され
る。判定は、エコー領域計算ステップ４５０の前、或い
は、エコー領域計算ステップ４５０の間に行われる。種
々の実施例では、判定は、幅広ビーム設計ステップ４１
０の前に、或いは、幅広ビーム設計ステップ４１０の間
に行われる。代替的な実施例では、判定は、図４のステ
ップ４２０、４３０及び／又は４４０の前若しくは実行
中に行われる。ライン判定ステップ１６２０の後には、
データ合計ステップ１６３０が続き、ライン判定ステッ
プ１６２０で判定されたラインと交差するデータ要素１
４３０からのデータを合計する。一実施例において、デ
ータ合計ステップ１６３０は、単純なデータの加算を行
う。代替的な実施例では、データ合計ステップ１６３０
は、重み付き関数、マトリックス演算、外挿、内挿など
数学的技術を使用する。一実施例において、データ合計
ステップ１６３０は、制御電子機器５９５内のファーム
ウェアによって容易に実現される。結果保存ステップ１
６４０では、ステップ１６３０での合計の結果が素子選
択ステップ１６１０で選択されたデータ要素に格納され
る。
の一実施例に含まれるデータ変換方法の説明図である。
本実施例は、エコーロケーションデータアレイ１１００
内の一つのエコーロケーションデータビン１５２０が選
択される素子選択ステップ１６１０を含む。典型的に、
各々のエコーロケーションデータビン１５２０の選択
は、エコーロケーションデータアレイ１１００を系統的
にトラバース（辿る）ことによって実現される。素子選
択ステップ１６１０の後には、ライン判定ステップ１６
２０が続き、選択されたエコーロケーションデータビン
１５２０と関連付けられたチャネルデータアレイ１１０
０の固有ラインが判定される。判定は、前に計算された
ラインを含むルックアップテーブルなどを使用して、幾
何学の原理からラインを計算することによって実行され
る。判定は、エコー領域計算ステップ４５０の前、或い
は、エコー領域計算ステップ４５０の間に行われる。種
々の実施例では、判定は、幅広ビーム設計ステップ４１
０の前に、或いは、幅広ビーム設計ステップ４１０の間
に行われる。代替的な実施例では、判定は、図４のステ
ップ４２０、４３０及び／又は４４０の前若しくは実行
中に行われる。ライン判定ステップ１６２０の後には、
データ合計ステップ１６３０が続き、ライン判定ステッ
プ１６２０で判定されたラインと交差するデータ要素１
４３０からのデータを合計する。一実施例において、デ
ータ合計ステップ１６３０は、単純なデータの加算を行
う。代替的な実施例では、データ合計ステップ１６３０
は、重み付き関数、マトリックス演算、外挿、内挿など
数学的技術を使用する。一実施例において、データ合計
ステップ１６３０は、制御電子機器５９５内のファーム
ウェアによって容易に実現される。結果保存ステップ１
６４０では、ステップ１６３０での合計の結果が素子選
択ステップ１６１０で選択されたデータ要素に格納され
る。
【００８２】ステップ１６１０乃至１６４０は、オプシ
ョンとして、エコーロケーションデータアレイ１１００
内の全てのエコーロケーションデータビン１５２０に対
して繰り返してもよい。図１５は、図１６に示された方
法を使用してデータロケーションライン１４４０Ａ及び
１４４０Ｂに沿った合計によって得られた非零値を含む
エコーロケーションデータビン１５２０の二つの組（１
５５０及び１５６０）を示す。エコーロケーションデー
タビン１５２０の各組（１５５０及び１５６０）は、典
型的に、種々の非零値が格納されたエコーロケーション
データビンを含む。ある種の実施例では、ステップ１６
１０から１６４０までの一つ以上のステップは、並列処
理として実行される。
ョンとして、エコーロケーションデータアレイ１１００
内の全てのエコーロケーションデータビン１５２０に対
して繰り返してもよい。図１５は、図１６に示された方
法を使用してデータロケーションライン１４４０Ａ及び
１４４０Ｂに沿った合計によって得られた非零値を含む
エコーロケーションデータビン１５２０の二つの組（１
５５０及び１５６０）を示す。エコーロケーションデー
タビン１５２０の各組（１５５０及び１５６０）は、典
型的に、種々の非零値が格納されたエコーロケーション
データビンを含む。ある種の実施例では、ステップ１６
１０から１６４０までの一つ以上のステップは、並列処
理として実行される。
【００８３】エコー領域計算ステップ４５０の他の実施
例は、代替的なデータ変換方法を含む。これらの代替的
な方法は、例えば、周波数域で実行される計算を使用
し、受信信号間の位相関係を使用し、各トランスデュー
サ素子１１０の寄与に重み付けをするためアポディゼー
ション関数を使用し、フィードバック機構を使用し、Ｍ
ＣＥ以外の送信用トランスデューサ素子１１０の相関解
析を使用し考慮する。これらのＭＣＥ以外のトランスデ
ューサ素子１１０は、チャネルデータからエコーロケー
ションデータへの変換の質と速度の両方を高めるため使
用される。
例は、代替的なデータ変換方法を含む。これらの代替的
な方法は、例えば、周波数域で実行される計算を使用
し、受信信号間の位相関係を使用し、各トランスデュー
サ素子１１０の寄与に重み付けをするためアポディゼー
ション関数を使用し、フィードバック機構を使用し、Ｍ
ＣＥ以外の送信用トランスデューサ素子１１０の相関解
析を使用し考慮する。これらのＭＣＥ以外のトランスデ
ューサ素子１１０は、チャネルデータからエコーロケー
ションデータへの変換の質と速度の両方を高めるため使
用される。
【００８４】一実施例において、エコー領域計算ステッ
プ４５０は、各トランスデューサ素子１１０の寄与度に
重みを付けるためアポディゼーション関数を利用する。
ＭＣＥの近くにあるトランスデューサ素子１１０は、Ｍ
ＣＥから遠くにあるトランスデューサ素子１１０よりも
強いエコーを、特定の反射物体１３１０から受信するの
で、重み付けをする方が望ましい。
プ４５０は、各トランスデューサ素子１１０の寄与度に
重みを付けるためアポディゼーション関数を利用する。
ＭＣＥの近くにあるトランスデューサ素子１１０は、Ｍ
ＣＥから遠くにあるトランスデューサ素子１１０よりも
強いエコーを、特定の反射物体１３１０から受信するの
で、重み付けをする方が望ましい。
【００８５】図１７は、本発明の実施例による３通りの
別のアポディゼーション関数の説明図である。グラフ１
７１０は、３種類の別のアポディゼーション関数１７２
０、１７３０及び１７４０を示す。例えば、トランスデ
ューサ素子１１０Ｇが、図１６の素子選択ステップ１６
１０で選択されたデータ要素１４３０のうちの一つに対
するＭＣＥである場合、アポディゼーション関数１７２
０は、得られた合計がトランスデューサ素子１１０Ｇの
近くにあるトランスデューサ素子１１０からより大きい
寄与を受けるように、データ合計ステップ１６３０で使
用される。同様に、トランスデューサ素子１１０Ｋ及び
１１０ＳがＭＣＥであるときの合計の場合、オプション
として、ライン１７３０及び１７４０で表されたアポデ
ィゼーション関数が使用される。
別のアポディゼーション関数の説明図である。グラフ１
７１０は、３種類の別のアポディゼーション関数１７２
０、１７３０及び１７４０を示す。例えば、トランスデ
ューサ素子１１０Ｇが、図１６の素子選択ステップ１６
１０で選択されたデータ要素１４３０のうちの一つに対
するＭＣＥである場合、アポディゼーション関数１７２
０は、得られた合計がトランスデューサ素子１１０Ｇの
近くにあるトランスデューサ素子１１０からより大きい
寄与を受けるように、データ合計ステップ１６３０で使
用される。同様に、トランスデューサ素子１１０Ｋ及び
１１０ＳがＭＣＥであるときの合計の場合、オプション
として、ライン１７３０及び１７４０で表されたアポデ
ィゼーション関数が使用される。
【００８６】他の実施例では、エコー領域計算ステップ
４５０は、少なくとも部分的に周波数域で実行される。
データは、可逆的な変換、例えば、サイン変換、フーリ
エ変換、ウェーブレット変換などを用いて変換される。
４５０は、少なくとも部分的に周波数域で実行される。
データは、可逆的な変換、例えば、サイン変換、フーリ
エ変換、ウェーブレット変換などを用いて変換される。
【００８７】エコー領域計算ステップ４５０の一部の実
施例では、受信信号間の位相関係が、ＭＣＥによって送
信された超音波から得られた受信信号と、２次寄与素子
（ＳＣＥ）から得られた受信信号とを区別するために使
用される。ＳＣＥは、ＭＣＥ以外のトランスデューサ素
子１１０であり、超音波反射物体１３１０のような所定
の超音波反射物体から発生した信号に寄与する。
施例では、受信信号間の位相関係が、ＭＣＥによって送
信された超音波から得られた受信信号と、２次寄与素子
（ＳＣＥ）から得られた受信信号とを区別するために使
用される。ＳＣＥは、ＭＣＥ以外のトランスデューサ素
子１１０であり、超音波反射物体１３１０のような所定
の超音波反射物体から発生した信号に寄与する。
【００８８】図１８は、トランスデューサ素子１１０Ｆ
及び１１０Ｇから送信され、超音波反射物体１３１０Ａ
に衝突する超音波１８１０及び１３０５を示す図であ
る。トランスデューサ素子１１０Ｇは、トランスデュー
サ素子１１０の中で最も近くに存在するメンバーである
ので、超音波反射物体１３１０Ａに対するＭＣＥで在る
と考えられる。他の実施例では、密接に集合したトラン
スデューサの組が一体的にＭＣＥとして取り扱われる。
トランスデューサ素子１１０Ｆのような他のトランスデ
ューサ素子１１０も、反射物体１３１０Ａに到達する超
音波を発生する。本例の場合、トランスデューサ素子１
１０ＦはＳＣＥである。これらのＳＣＥトランスデュー
サ素子１１０からの超音波は、超音波反射物体１３１０
Ａに到達するまでに、ＭＣＥトランスデューサ素子１１
０からの超音波よりも長い距離を伝わる。ＭＣＥによっ
て発生された超音波と同様に、ＳＣＥからの超音波は、
超音波反射物体１３１０Ａに衝突したとき、エコーを発
生させる。その中の一部のエコーはトランスデューサア
レイ５３０で検出される。
及び１１０Ｇから送信され、超音波反射物体１３１０Ａ
に衝突する超音波１８１０及び１３０５を示す図であ
る。トランスデューサ素子１１０Ｇは、トランスデュー
サ素子１１０の中で最も近くに存在するメンバーである
ので、超音波反射物体１３１０Ａに対するＭＣＥで在る
と考えられる。他の実施例では、密接に集合したトラン
スデューサの組が一体的にＭＣＥとして取り扱われる。
トランスデューサ素子１１０Ｆのような他のトランスデ
ューサ素子１１０も、反射物体１３１０Ａに到達する超
音波を発生する。本例の場合、トランスデューサ素子１
１０ＦはＳＣＥである。これらのＳＣＥトランスデュー
サ素子１１０からの超音波は、超音波反射物体１３１０
Ａに到達するまでに、ＭＣＥトランスデューサ素子１１
０からの超音波よりも長い距離を伝わる。ＭＣＥによっ
て発生された超音波と同様に、ＳＣＥからの超音波は、
超音波反射物体１３１０Ａに衝突したとき、エコーを発
生させる。その中の一部のエコーはトランスデューサア
レイ５３０で検出される。
【００８９】図１９は、チャネルデータアレイ１０００
内のＳＣＥトランスデューサ素子１１０Ｆによって発生
された信号のロケーションの説明図である。これらの信
号は、データロケーションライン１４４０Ａと類似した
データロケーションライン１９１０上にのる。データロ
ケーションライン１９１０はデータロケーションライン
１４４０Ａよりも時間的に僅かに遅れている。データロ
ケーションライン１４４０Ａとデータロケーションライ
ン１９１０の時間差は、超音波がトランスデューサ素子
１１０Ｆから超音波反射物体１３１０Ａに到達するまで
に要する時間と、超音波がトランスデューサ素子１１０
Ｇから超音波反射物体１３１０Ａに到達するまでに要す
る時間との差に起因する。ＳＣＥから得られたデータ
と、ＭＣＥから得られたデータは、区別する方が望まし
い。ＭＣＥからの信号は、典型的に、（超音波がより長
い距離を伝わる）ＳＣＥから来る信号よりも強いが、Ｓ
ＣＥからの信号は、移動距離の差から生じる位相差によ
って更に見分けられる。特定の位相をもつ信号だけを考
慮することによって、ＳＣＥから得られた信号をフィル
タリングによって分離することができる。例えば、一実
施例によれば、ＳＣＥ信号は、１０ｄＢよりも上で除去
され、一部の実施例では、３８ｄＢよりも上で除去され
る。
内のＳＣＥトランスデューサ素子１１０Ｆによって発生
された信号のロケーションの説明図である。これらの信
号は、データロケーションライン１４４０Ａと類似した
データロケーションライン１９１０上にのる。データロ
ケーションライン１９１０はデータロケーションライン
１４４０Ａよりも時間的に僅かに遅れている。データロ
ケーションライン１４４０Ａとデータロケーションライ
ン１９１０の時間差は、超音波がトランスデューサ素子
１１０Ｆから超音波反射物体１３１０Ａに到達するまで
に要する時間と、超音波がトランスデューサ素子１１０
Ｇから超音波反射物体１３１０Ａに到達するまでに要す
る時間との差に起因する。ＳＣＥから得られたデータ
と、ＭＣＥから得られたデータは、区別する方が望まし
い。ＭＣＥからの信号は、典型的に、（超音波がより長
い距離を伝わる）ＳＣＥから来る信号よりも強いが、Ｓ
ＣＥからの信号は、移動距離の差から生じる位相差によ
って更に見分けられる。特定の位相をもつ信号だけを考
慮することによって、ＳＣＥから得られた信号をフィル
タリングによって分離することができる。例えば、一実
施例によれば、ＳＣＥ信号は、１０ｄＢよりも上で除去
され、一部の実施例では、３８ｄＢよりも上で除去され
る。
【００９０】様々な実施例において、ＳＣＥから来る信
号は、エコー領域計算ステップ４５０で獲得された結果
を改善するため使用される。例えば、一部の実施例で
は、ＳＣＥから来るデータは、ＭＣＥから来るデータに
加算される。かくして、図１９に示されるように、デー
タロケーションライン１９１０にのるデータは、データ
ロケーションライン１４４０Ａに沿うデータに加算され
る。データロケーションライン１９１０に重なるデータ
には、ＳＣＥトランスデューサ素子１１０Ｆで発生さ
れ、反射物体１３１０Ａから反射された超音波により生
じたデータが含まれる。位相調節及び重み付けの後、こ
のデータは、データロケーションライン１４４０Ａに重
なるデータに強め合うように加算され、反射物体１３１
０Ａの存在を示すエコーロケーションデータの信号対雑
音比を改善する。典型的に、ＭＣＥの最も近くにあるＳ
ＣＥは、遠くに離れているＳＣＥよりも大きい重みが付
与される。例えば、一実施例では、近傍ＳＣＥの重みを
決定するためＭＣＥに中心が置かれたＣｈｉ平方重み付
け分布が使用される。他の実施例では、重み付け分布
は、チャネルデータアレイ１０００における信号が強い
ＭＣＥ信号と重なるＳＣＥの重みを減少させるフィード
バックアルゴリズムに応答する。
号は、エコー領域計算ステップ４５０で獲得された結果
を改善するため使用される。例えば、一部の実施例で
は、ＳＣＥから来るデータは、ＭＣＥから来るデータに
加算される。かくして、図１９に示されるように、デー
タロケーションライン１９１０にのるデータは、データ
ロケーションライン１４４０Ａに沿うデータに加算され
る。データロケーションライン１９１０に重なるデータ
には、ＳＣＥトランスデューサ素子１１０Ｆで発生さ
れ、反射物体１３１０Ａから反射された超音波により生
じたデータが含まれる。位相調節及び重み付けの後、こ
のデータは、データロケーションライン１４４０Ａに重
なるデータに強め合うように加算され、反射物体１３１
０Ａの存在を示すエコーロケーションデータの信号対雑
音比を改善する。典型的に、ＭＣＥの最も近くにあるＳ
ＣＥは、遠くに離れているＳＣＥよりも大きい重みが付
与される。例えば、一実施例では、近傍ＳＣＥの重みを
決定するためＭＣＥに中心が置かれたＣｈｉ平方重み付
け分布が使用される。他の実施例では、重み付け分布
は、チャネルデータアレイ１０００における信号が強い
ＭＣＥ信号と重なるＳＣＥの重みを減少させるフィード
バックアルゴリズムに応答する。
【００９１】他の実施例では、ＳＣＥによって生ずる信
号は、ＭＣＥによって生ずる信号から減算される。例え
ば、大きいＭＣＥ信号が、図１９に示されるようにデー
タロケーションライン１４４０Ａに沿って検出される場
合、対応する大きいＳＣＥ信号がデータロケーションラ
イン１９１０に沿って存在することが予想される。対応
するＳＣＥ信号は予測可能であり、近似値はＭＣＥ信号
の関数として計算可能であるため、データ値が他のエコ
ーロケーションデータビン１２５０に対する値を計算す
るため使用される前に、計算値がデータ要素１４３０に
格納されたチャネルデータ値から減算される。エコー領
域計算を改良するためＳＣＥから生じたデータを考慮す
ることは、オプションとして、データ合計ステップ１６
３０（図１６）の一部として行われる。
号は、ＭＣＥによって生ずる信号から減算される。例え
ば、大きいＭＣＥ信号が、図１９に示されるようにデー
タロケーションライン１４４０Ａに沿って検出される場
合、対応する大きいＳＣＥ信号がデータロケーションラ
イン１９１０に沿って存在することが予想される。対応
するＳＣＥ信号は予測可能であり、近似値はＭＣＥ信号
の関数として計算可能であるため、データ値が他のエコ
ーロケーションデータビン１２５０に対する値を計算す
るため使用される前に、計算値がデータ要素１４３０に
格納されたチャネルデータ値から減算される。エコー領
域計算を改良するためＳＣＥから生じたデータを考慮す
ることは、オプションとして、データ合計ステップ１６
３０（図１６）の一部として行われる。
【００９２】エコー領域計算ステップ４５０の一部の実
施例はフィードバックを使用する。例えば、一実施例に
よれば、計算エコーロケーションデータは、計算エコー
ロケーションデータに基づいてシミュレートされたエコ
ー信号（シミュレートされたチャネルデータ）を生成す
る技術を使用する「逆」データ変換で処理される。この
逆変換は、エコーロケーションデータの計算が最適であ
る場合に期待されるシミュレーション・チャネルデータ
を生成する。逆変換は、オプションとして、従来技術の
光線追跡法（レイ・トレーシング）を使用して実行され
る。シミュレートされたチャネルデータは、チャネルデ
ータアレイ１０００に保存されている実際のエコーデー
タと比較される。これらの二つのデータセット間の類似
度は、エコーロケーションデータを生成するため使用さ
れた計算の品質を表す。オプション的な反復処理の場
合、エコーロケーションデータの計算は、この類似度に
応じて変化するパラメータを使用して繰り返される。こ
れらのパラメータは、チャネルデータアレイ１０００内
のデータとシミュレート・エコー信号との間の類似度を
最適化するため操作される、種々の加重（重み付け）係
数、アポディゼーション関数又はＳＣＥを含む。
施例はフィードバックを使用する。例えば、一実施例に
よれば、計算エコーロケーションデータは、計算エコー
ロケーションデータに基づいてシミュレートされたエコ
ー信号（シミュレートされたチャネルデータ）を生成す
る技術を使用する「逆」データ変換で処理される。この
逆変換は、エコーロケーションデータの計算が最適であ
る場合に期待されるシミュレーション・チャネルデータ
を生成する。逆変換は、オプションとして、従来技術の
光線追跡法（レイ・トレーシング）を使用して実行され
る。シミュレートされたチャネルデータは、チャネルデ
ータアレイ１０００に保存されている実際のエコーデー
タと比較される。これらの二つのデータセット間の類似
度は、エコーロケーションデータを生成するため使用さ
れた計算の品質を表す。オプション的な反復処理の場
合、エコーロケーションデータの計算は、この類似度に
応じて変化するパラメータを使用して繰り返される。こ
れらのパラメータは、チャネルデータアレイ１０００内
のデータとシミュレート・エコー信号との間の類似度を
最適化するため操作される、種々の加重（重み付け）係
数、アポディゼーション関数又はＳＣＥを含む。
【００９３】他の実施例によれば、フィードバックは、
幅広ビーム設計ステップ４１０を制御するためエコーロ
ケーションデータを利用する。例えば、一実施例では、
ステップ４１０で設計された超音波ビームの方向は、調
査中の物質５３５内の反射性境界の場所に応答する。他
の実施例では、ステップ４１０で設計されたビームの焦
点、幅、周波数、又は、個数は、計算エコーロケーショ
ンデータに敏感である。
幅広ビーム設計ステップ４１０を制御するためエコーロ
ケーションデータを利用する。例えば、一実施例では、
ステップ４１０で設計された超音波ビームの方向は、調
査中の物質５３５内の反射性境界の場所に応答する。他
の実施例では、ステップ４１０で設計されたビームの焦
点、幅、周波数、又は、個数は、計算エコーロケーショ
ンデータに敏感である。
【００９４】エコー領域計算ステップ４５０の幾つかの
実施例は、相関解析を利用するデータ変換を行う。相関
法は、データ解析技術では公知であり、データ間の類似
度を強調し、データ間の比較を行うために有用である。
相関は、特に、例えば、位相の変化によって系統的に異
なるデータを比較する場合に役に立つ。ある座標方向に
一定の度合いで差がある２組のデータセットの相互相関
解析は、この一定の差と、この差を考慮した後のデータ
の類似度を識別する。データセットの自己相関解析は、
データ中の周期的信号又は反復的信号を実証する。
実施例は、相関解析を利用するデータ変換を行う。相関
法は、データ解析技術では公知であり、データ間の類似
度を強調し、データ間の比較を行うために有用である。
相関は、特に、例えば、位相の変化によって系統的に異
なるデータを比較する場合に役に立つ。ある座標方向に
一定の度合いで差がある２組のデータセットの相互相関
解析は、この一定の差と、この差を考慮した後のデータ
の類似度を識別する。データセットの自己相関解析は、
データ中の周期的信号又は反復的信号を実証する。
【００９５】図２０は、ＭＣＥデータとの相関が良いＳ
ＣＥデータの成分を識別するため相互相関法が使用され
るエコー領域計算ステップ４５０の一実施例の説明図で
ある。相互相関計算ステップ２０１０において、ＭＣＥ
と関連付けられた、ラインデータロケーション１４４０
Ａ（図１４）のようなラインに載るデータは、ＳＣＥと
関連付けられた、ラインデータロケーション１９１０
（図１４）のようなラインに載るデータとの間で相互相
関が求められる。これらのデータセットの各々は、オプ
ションとして、アポディゼーション関数１７２０のよう
な関数を使用して前処理される。相互相関は、２組のデ
ータセットの間の位相差対類似度の関数として表現され
得る相関データセットを発生する。位相差計算ステップ
２０２０において、ＭＣＥデータとＳＣＥデータ間の予
想位相差は、ＭＣＥとＳＣＥの間の既知の幾何学的関係
に基づいて計算される。参照（ルックアップ）ステップ
２０３０において、計算された位相差は、相関データセ
ット内で、特定の位相差で、相互相関によって発生され
た相関データセット内の類似度値を参照するため使用さ
れる。位相差計算ステップ２０２０で計算された位相差
に対応する類似度値は、ＭＣＥデータの信号対雑音比を
改善する際にＳＣＥデータがどの程度有効であり得るか
を示す。なぜならば、ＳＣＥデータの類似度が高くなる
ほど、強め合うようにＭＣＥデータに加算される可能性
が高くなるからである。判定ステップ２０４０におい
て、類似度値は所定の閾値（スレッショルド）と比較さ
れる。類似度値が閾値よりも大きい場合、ＳＣＥデータ
は、データ追加ステップ２０５０でＭＣＥデータに加算
される。ステップ２０４０において、類似度値は所定の
閾値未満であることが判明した場合、コンピュータコー
ド５９６は、判定ステップ２０６０で、特定のＳＣＥデ
ータセットの更なる解析を行うのが当然であるかどうか
を判定する。例えば、近傍のＳＣＥが未だ検査されてい
ない場合、或いは、ユーザが信号対雑音比をより一層改
善することを要求する場合、更なる解析が当然に行われ
る。さもなければ、この特定のＳＣＥデータセットの解
析は終了する。ステップ２０６０において、更なる解析
が保証されていることが判定された場合，ＳＣＥデータ
セットはオプション的なフィルタステップ２０７０で処
理される。ステップ２０７０における処理には、ＭＣＥ
データセットとの間で優れた相関を示すＳＣＥデータセ
ットの成分を強調するため設計された、フィルタリン
グ、打ち切り、若しくは、類似した手段が含まれる。例
えば、一実施例よれば、アポディゼーション関数１７４
０のような代替的な関数がＳＣＥデータセットに適用さ
れる。図２０に示されたステップは、オプションとし
て、２組以上のＳＣＥデータセットに適用される。
ＣＥデータの成分を識別するため相互相関法が使用され
るエコー領域計算ステップ４５０の一実施例の説明図で
ある。相互相関計算ステップ２０１０において、ＭＣＥ
と関連付けられた、ラインデータロケーション１４４０
Ａ（図１４）のようなラインに載るデータは、ＳＣＥと
関連付けられた、ラインデータロケーション１９１０
（図１４）のようなラインに載るデータとの間で相互相
関が求められる。これらのデータセットの各々は、オプ
ションとして、アポディゼーション関数１７２０のよう
な関数を使用して前処理される。相互相関は、２組のデ
ータセットの間の位相差対類似度の関数として表現され
得る相関データセットを発生する。位相差計算ステップ
２０２０において、ＭＣＥデータとＳＣＥデータ間の予
想位相差は、ＭＣＥとＳＣＥの間の既知の幾何学的関係
に基づいて計算される。参照（ルックアップ）ステップ
２０３０において、計算された位相差は、相関データセ
ット内で、特定の位相差で、相互相関によって発生され
た相関データセット内の類似度値を参照するため使用さ
れる。位相差計算ステップ２０２０で計算された位相差
に対応する類似度値は、ＭＣＥデータの信号対雑音比を
改善する際にＳＣＥデータがどの程度有効であり得るか
を示す。なぜならば、ＳＣＥデータの類似度が高くなる
ほど、強め合うようにＭＣＥデータに加算される可能性
が高くなるからである。判定ステップ２０４０におい
て、類似度値は所定の閾値（スレッショルド）と比較さ
れる。類似度値が閾値よりも大きい場合、ＳＣＥデータ
は、データ追加ステップ２０５０でＭＣＥデータに加算
される。ステップ２０４０において、類似度値は所定の
閾値未満であることが判明した場合、コンピュータコー
ド５９６は、判定ステップ２０６０で、特定のＳＣＥデ
ータセットの更なる解析を行うのが当然であるかどうか
を判定する。例えば、近傍のＳＣＥが未だ検査されてい
ない場合、或いは、ユーザが信号対雑音比をより一層改
善することを要求する場合、更なる解析が当然に行われ
る。さもなければ、この特定のＳＣＥデータセットの解
析は終了する。ステップ２０６０において、更なる解析
が保証されていることが判定された場合，ＳＣＥデータ
セットはオプション的なフィルタステップ２０７０で処
理される。ステップ２０７０における処理には、ＭＣＥ
データセットとの間で優れた相関を示すＳＣＥデータセ
ットの成分を強調するため設計された、フィルタリン
グ、打ち切り、若しくは、類似した手段が含まれる。例
えば、一実施例よれば、アポディゼーション関数１７４
０のような代替的な関数がＳＣＥデータセットに適用さ
れる。図２０に示されたステップは、オプションとし
て、２組以上のＳＣＥデータセットに適用される。
【００９６】エコー領域計算ステップ４５０の代替的な
実施例を使用して発生させられたエコーロケーションデ
ータは、オプションとして比較され、この比較は、計算
の整合性を判定し、或いは、フィードバックを与えるた
め使用される。例えば、一実施例において、エコー領域
計算ステップ４５０の２回の繰返しには、異なるＳＣＥ
の考慮が含まれる。これらの計算の精度は、繰返し毎の
結果を比較することによってチェックされる。結果が接
近している程、ＳＣＥを使用することによって正確な結
果が生成される可能性が高くなる。他の例では、エコー
領域計算ステップ４５０の２種類の実施例を使用して計
算されたエコーロケーションデータは、著しく相違する
ことが判明する。これらの相違は、幅広ビーム技術の他
のステップに影響を与えるフィードバックとして使用さ
れる。例えば、特定区域におけるエコーロケーションデ
ータの再生不可能性は、オプションとして、その区域を
検査する幅広ビームの特性（強度、周波数、方向など）
が変更されるように、幅広ビーム設計ステップ４１０に
フィードバックを与えるため使用される。
実施例を使用して発生させられたエコーロケーションデ
ータは、オプションとして比較され、この比較は、計算
の整合性を判定し、或いは、フィードバックを与えるた
め使用される。例えば、一実施例において、エコー領域
計算ステップ４５０の２回の繰返しには、異なるＳＣＥ
の考慮が含まれる。これらの計算の精度は、繰返し毎の
結果を比較することによってチェックされる。結果が接
近している程、ＳＣＥを使用することによって正確な結
果が生成される可能性が高くなる。他の例では、エコー
領域計算ステップ４５０の２種類の実施例を使用して計
算されたエコーロケーションデータは、著しく相違する
ことが判明する。これらの相違は、幅広ビーム技術の他
のステップに影響を与えるフィードバックとして使用さ
れる。例えば、特定区域におけるエコーロケーションデ
ータの再生不可能性は、オプションとして、その区域を
検査する幅広ビームの特性（強度、周波数、方向など）
が変更されるように、幅広ビーム設計ステップ４１０に
フィードバックを与えるため使用される。
【００９７】エコーロケーションデータアレイ１１００
に格納されたデータは、オプションとして、ユーザに向
けて表示することができる調査中の物質５３５の画像を
発生する画像発生ステップ４７０（図４）で使用され
る。画像の発生及び表示は、画像コンバータ５７５及び
ディスプレイ５８０を夫々使用することによって実現さ
れる。２次元データは、幅広ビーム技術を使用して単一
の超音波ビームから発生させられ得るので、２次元画像
が単一の超音波ビームから発生され得る。様々な実施例
において、この能力は、従来技術による方法よりも画像
フレームレートを増加させる。なぜならば、画像は、従
来技術の多数の（すなわち、１００個を超える）パルス
の戻り時間ではなく、単一パルスの戻り時間、或いは、
選択的に、少数個（すなわち、５個未満、１０個未満、
２０個未満、４０個未満若しくは６４個未満）のパルス
の戻り時間によって制限される時間内に生成されるから
である。単一の超音波パルスから画像を発生させること
の利点には、生成される画像内のジッタを低減し得るこ
とがある。なぜならば、従来技術に対して、データが収
集される期間中にトランスデューサアレイ５３０と調査
中の物質５３５の間に相対運動が生じる時間が短くなる
からである。単一の超音波ビームから画像を発生させる
ことにより、調査中の物質５３５へ向けられる超音波エ
ネルギーの量が削減され、画像を発生させるために要す
る電気的パワーの量が削減される。
に格納されたデータは、オプションとして、ユーザに向
けて表示することができる調査中の物質５３５の画像を
発生する画像発生ステップ４７０（図４）で使用され
る。画像の発生及び表示は、画像コンバータ５７５及び
ディスプレイ５８０を夫々使用することによって実現さ
れる。２次元データは、幅広ビーム技術を使用して単一
の超音波ビームから発生させられ得るので、２次元画像
が単一の超音波ビームから発生され得る。様々な実施例
において、この能力は、従来技術による方法よりも画像
フレームレートを増加させる。なぜならば、画像は、従
来技術の多数の（すなわち、１００個を超える）パルス
の戻り時間ではなく、単一パルスの戻り時間、或いは、
選択的に、少数個（すなわち、５個未満、１０個未満、
２０個未満、４０個未満若しくは６４個未満）のパルス
の戻り時間によって制限される時間内に生成されるから
である。単一の超音波パルスから画像を発生させること
の利点には、生成される画像内のジッタを低減し得るこ
とがある。なぜならば、従来技術に対して、データが収
集される期間中にトランスデューサアレイ５３０と調査
中の物質５３５の間に相対運動が生じる時間が短くなる
からである。単一の超音波ビームから画像を発生させる
ことにより、調査中の物質５３５へ向けられる超音波エ
ネルギーの量が削減され、画像を発生させるために要す
る電気的パワーの量が削減される。
【００９８】以上の方法及び装置の様々な実施例の記述
から、当業者に明らかであるように、これらの実施例へ
の変更及び追加は、本発明の原理を逸脱することなくな
し得る。例えば、トランスデューサ素子１１０は、別の
超音波発生素子によって置き換えることが可能であり、
送受スイッチ５１５は、別個の送信スイッチ及び受信ス
イッチによって置き刈ることが可能である。図示された
トランスデューサ素子１１０の個数は限定するものでは
ない。典型的な実施例には、非常に多数のトランスデュ
ーサ素子１１０が含まれる。同様に、図示されたデータ
アレイの解像度は、例示の目的のためだけに選択された
解像度である。典型的な実施例には、非常に多数のデー
タビンを備えたデータアレイが含まれる。
から、当業者に明らかであるように、これらの実施例へ
の変更及び追加は、本発明の原理を逸脱することなくな
し得る。例えば、トランスデューサ素子１１０は、別の
超音波発生素子によって置き換えることが可能であり、
送受スイッチ５１５は、別個の送信スイッチ及び受信ス
イッチによって置き刈ることが可能である。図示された
トランスデューサ素子１１０の個数は限定するものでは
ない。典型的な実施例には、非常に多数のトランスデュ
ーサ素子１１０が含まれる。同様に、図示されたデータ
アレイの解像度は、例示の目的のためだけに選択された
解像度である。典型的な実施例には、非常に多数のデー
タビンを備えたデータアレイが含まれる。
【００９９】幅広ビーム技術は、領域形成と従来のビー
ム形成の両方を使用するように構成されたシステムに適
用可能である。一部の実施例は、これらの二通りのアプ
ローチを切り替える手段を含む。例えば、領域形成技術
は、領域を調べるために使用され、従来のビーム形成技
術は、特定の対象領域にエネルギーを集中させるために
使用される。２次元トランスデューサアレイを含むある
種の実施例では、領域形成技術は、従来のビーム形成技
術と同時に使用される。例えば、一方のトランスデュー
サ素子の組は領域形成のため使用され、他方のトランス
デューサ素子の組は従来のビーム形成のため使用され
る。別の例では、領域形成は一方の空間次元でデータを
収集するため使用され、従来のビーム形成は他方の空間
次元でデータを収集するため使用される。超音波ビーム
は、一方の次元では領域形成用に構成され、他方の次元
では従来のビーム形成用に構成される。これらの実施例
の場合、２種類以上のエコーロケーション法が同時に実
行され、各々のエコーロケーション法は、オプションと
して、特定の空間次元と関連付けられる。
ム形成の両方を使用するように構成されたシステムに適
用可能である。一部の実施例は、これらの二通りのアプ
ローチを切り替える手段を含む。例えば、領域形成技術
は、領域を調べるために使用され、従来のビーム形成技
術は、特定の対象領域にエネルギーを集中させるために
使用される。２次元トランスデューサアレイを含むある
種の実施例では、領域形成技術は、従来のビーム形成技
術と同時に使用される。例えば、一方のトランスデュー
サ素子の組は領域形成のため使用され、他方のトランス
デューサ素子の組は従来のビーム形成のため使用され
る。別の例では、領域形成は一方の空間次元でデータを
収集するため使用され、従来のビーム形成は他方の空間
次元でデータを収集するため使用される。超音波ビーム
は、一方の次元では領域形成用に構成され、他方の次元
では従来のビーム形成用に構成される。これらの実施例
の場合、２種類以上のエコーロケーション法が同時に実
行され、各々のエコーロケーション法は、オプションと
して、特定の空間次元と関連付けられる。
【０１００】幅広ビーム技術は、２次元領域若しくは３
次元容積の中で集中ビームを走査させるため、フェーズ
ドアレイを使用することによって制限されたシステムに
適用可能である。これらのシステムは、ソナーのような
音響システム、並びに、レーダーのような電磁波システ
ムを含む。幅広ビーム技術の実施例は、２次元トランス
デューサアレイと共に使用される。これらの実施例の場
合、エコー容積計算は、エコー領域計算を置き換え、ス
テップ４５０の変換は、エコーデータの３次元（トラン
スデューサ、トランスデューサ、時間）アレイを３次元
（ｘ、ｙ、ｚ）エコーロケーションデータアレイに変換
する。一実施例によれば、一つの３次元超音波ビーム
は、容積形成を実行するため使用され、これにより、空
間内の容積をカバーするエコーロケーションデータを生
成する。
次元容積の中で集中ビームを走査させるため、フェーズ
ドアレイを使用することによって制限されたシステムに
適用可能である。これらのシステムは、ソナーのような
音響システム、並びに、レーダーのような電磁波システ
ムを含む。幅広ビーム技術の実施例は、２次元トランス
デューサアレイと共に使用される。これらの実施例の場
合、エコー容積計算は、エコー領域計算を置き換え、ス
テップ４５０の変換は、エコーデータの３次元（トラン
スデューサ、トランスデューサ、時間）アレイを３次元
（ｘ、ｙ、ｚ）エコーロケーションデータアレイに変換
する。一実施例によれば、一つの３次元超音波ビーム
は、容積形成を実行するため使用され、これにより、空
間内の容積をカバーするエコーロケーションデータを生
成する。
【図１】従来技術の超音波システムの説明図である。
【図２】従来技術による超音波ビームを集中させる方法
の説明図である。
の説明図である。
【図３】（Ａ）乃至（Ｅ）は８個のトランスデューサ素
子からなるフェーズドアレイを使用する従来技術の走査
プロセスの説明図である。
子からなるフェーズドアレイを使用する従来技術の走査
プロセスの説明図である。
【図４】本発明の一実施例による幅広ビーム方法の概要
を説明するフローチャートである。
を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の一実施例による幅広ビームシステムの
ブロック図である。
ブロック図である。
【図６】本発明の一実施例による幅広ビーム設計ステッ
プの詳細フローチャートである。
プの詳細フローチャートである。
【図７Ａ】本発明の一実施例による直線状トランスデュ
ーサアレイを使用して発生された超音波ビームの説明図
である。
ーサアレイを使用して発生された超音波ビームの説明図
である。
【図７Ｂ】本発明の一実施例による曲線状トランスデュ
ーサアレイを使用して発生された超音波ビームの説明図
である。
ーサアレイを使用して発生された超音波ビームの説明図
である。
【図７Ｃ】本発明の一実施例により発生した高周波照射
領域を生じる超音波ビームの説明図である。
領域を生じる超音波ビームの説明図である。
【図７Ｄ】幅広ビームの横断面を通る超音波強度をプロ
ットしたグラフである。
ットしたグラフである。
【図８】本発明の一実施例による送信ステップの詳細フ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図９】本発明の一実施例による受信ステップの詳細フ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１０】本発明の一実施例によるチャネルデータアレ
イに配置された保存データの説明図である。
イに配置された保存データの説明図である。
【図１１Ａ】Ｘ位置を示す第１軸とＹ位置を示す第２軸
を有する本発明の一実施例によるエコーロケーションデ
ータアレイの説明図である。
を有する本発明の一実施例によるエコーロケーションデ
ータアレイの説明図である。
【図１１Ｂ】角度（θ）を示す第１軸と半径（Ｒ）を示
す第２軸を有する本発明の一実施例によるエコーロケー
ションデータアレイの他の実施例の説明図である。
す第２軸を有する本発明の一実施例によるエコーロケー
ションデータアレイの他の実施例の説明図である。
【図１２Ａ】Ｘの１１分割用データビンを含む本発明の
一実施例よる直交座標系の例示用の説明図である。
一実施例よる直交座標系の例示用の説明図である。
【図１２Ｂ】本発明の一実施例による超音波ビームによ
って高周波照射された領域を表現する極座標系の説明図
である。
って高周波照射された領域を表現する極座標系の説明図
である。
【図１３】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施例によ
るトランスデューサ素子から調査中の物質内の物体まで
伝播する超音波の説明図である。
るトランスデューサ素子から調査中の物質内の物体まで
伝播する超音波の説明図である。
【図１４】本発明の一実施例によるエコーから生成され
たチャネルデータの説明図である。
たチャネルデータの説明図である。
【図１５】本発明の一実施例による図１４に示されたデ
ータチャネルを使用して発生されたエコーロケーション
データの説明図である。
ータチャネルを使用して発生されたエコーロケーション
データの説明図である。
【図１６】本発明の一実施例によるエコー領域計算に含
まれる方法のフローチャートである。
まれる方法のフローチャートである。
【図１７】本発明の一実施例による３通りの代替的なア
ポディゼーション関数を説明するグラフである。
ポディゼーション関数を説明するグラフである。
【図１８】２個のトランスデューサ素子から送信され、
超音波反射物体に衝突した超音波の説明図である。
超音波反射物体に衝突した超音波の説明図である。
【図１９】本発明の一実施例によるチャネルデータアレ
イに格納された、ＳＣＥトランスデューサ素子によって
発生された信号の説明図である。
イに格納された、ＳＣＥトランスデューサ素子によって
発生された信号の説明図である。
【図２０】本発明の一実施例によるエコー領域計算ステ
ップの詳細フローチャートである。
ップの詳細フローチャートである。
５１０ 波形発生器
５１５ 遅延装置
５２０ 電力増幅器
５２５ 送受スイッチ
５２７ マルチプレクサ
５３０ トランスデューサアレイ
５３５ 調査中物質
５４０ 可変利得増幅器
５４５ アナログフィルタ
５５０ Ａ／Ｄ変換器
５５５ チャネルデータ記憶バッファ
５６０ 信号プロセッサ
５６５ エコーロケーションデータ記憶装置
５７０ 付加データ記憶装置
５７５ 画像コンバータ
５８０ ディスプレイ
５８５ 通信電子機器
５９０ ユーザ・インタフェース電子機器
５９５ 制御電子機器
５９６ コンピュータコード
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(31)優先権主張番号 ３７０６３２
(32)優先日 平成14年４月５日(2002．4．5)
(33)優先権主張国 米国（ＵＳ）
(31)優先権主張番号 ２１１３９１
(32)優先日 平成14年８月１日(2002．8．1)
(33)優先権主張国 米国（ＵＳ）
(72)発明者 グレン マクラフリン
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
94043 マウンテン・ヴュー テラ・ベ
ラ・アヴェニュー 1061
Ｆターム(参考） 2G047 CA01 DB02 EA09 EA10 GB02
GF06 GF10 GF11 GF15 GF17
GF18 GF20 GG17 GG21 GG28
GG29 GG35 GG36
4C301 BB12 BB22 EE10 EE11 GB02
HH02 HH03 HH13 HH25 HH37
HH38 JB23 JB24 JB28 JB29
JB42 LL05
Claims (56)
- 【請求項１】 検査対象物質を検査する方法であって、 各々のトランスデューサによって発生された成分を含む
超音波ビームを検査対象物質に送信するため複数のトラ
ンスデューサを使用する手順と、 超音波ビームと検査対象物質の間の相互作用によって発
生されたエコーを受信する手順と、 第１のデータが位相情報及び振幅情報を含む値をとり、
時間次元と関連付けられ、少なくとも一つの空間次元上
で分布するデータを表すとき、受信したエコーからこの
第１のデータを発生させる手順と、 受信したエコーの中から、複数のトランスデューサのう
ちのトランスデューサの部分集合によって発生された超
音波ビーム成分から生じたエコーを区別するため、位相
情報及び／又は振幅情報を使用する手順と、 区別されたエコーを使用して、第１のデータを、第１の
データよりも少なくとも１次元以上大きい空間次元上で
分布した値をとる第２のデータに変換する手順と、を有
する方法。 - 【請求項２】 振幅情報は受信したエコーの間でエコー
を区別するため使用される、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 振幅情報と位相情報の両方が受信したエ
コーの間でエコーを区別するため使用される、請求項１
記載の方法。 - 【請求項４】 位相情報は受信したエコーの間でエコー
を区別するため使用される、請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 超音波ビームは２次元以上の空間次元を
含む対象領域を検査するように設定されている、請求項
４記載の方法。 - 【請求項６】 付加超音波ビームを検査対象物質に送信
する手順を更に含み、 付加超音波ビームは２次元以上の空間次元を含む対象領
域と重なり合う第２の対象領域を検査するように設定さ
れている、請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 ２次元以上の空間次元を含む対象領域と
重なり合う第２の対象領域を検査するように設定されて
いる付加超音波ビームを検査対象物質に送信する手順
と、 付加超音波ビームと検査対象物質の間の相互作用によっ
て発生した第２のエコーを受信する手順と、 受信した第２のエコーを使用して第３のデータを発生さ
せる手順と、 第２のデータと第３のデータの両方を使用して画像を発
生させる手順と、を更に有する請求項５記載の方法。 - 【請求項８】 映像化モードに応答して超音波ビームを
設定する手順を更に有する請求項４記載の方法。 - 【請求項９】 受信用トランスデューサを使用して、受
信したエコーから電子信号を発生させる手順と、 受信用トランスデューサの組のメンバーの独自性に応じ
た係数をもつ重み付け関数を使用して、発生された電子
信号を増幅する手順と、を更に有する請求項４記載の方
法。 - 【請求項１０】 重み付け関数は主要な寄与素子の独自
性に応答する、請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 第１のデータを変換する手順は多次元
データ変換を行う、請求項１記載の方法。 - 【請求項１２】 検査対象物質を検査する方法であっ
て、 超音波ビームを検査対象物質に送信する手順と、 超音波ビームと検査対象物質の間の相互作用によって発
生されたエコーを受信する手順と、 受信したエコーから、位相情報及び振幅情報を含み、時
間次元及び少なくとも第１の空間次元に関連付けられた
値をとる第１のデータを発生させる手順と、 変換されるべき第１のデータの一部を選択するために位
相情報及び／又は振幅情報を用い、少なくとも第２の空
間次元及び第３の空間次元に分布する第２のデータを生
成し得る変換を使用して、第１のデータの一部を第２の
データに変換する手順と、を有する方法。 - 【請求項１３】 振幅情報と位相情報の両方が受信した
エコーの間でエコーを区別するため使用される、請求項
１２記載の方法。 - 【請求項１４】 位相情報が受信したエコーの間でエコ
ーを区別するため使用される、請求項１２記載の方法。 - 【請求項１５】 第１の空間次元は第２の空間次元と同
じ次元である、請求項１４記載の方法。 - 【請求項１６】 検査対象中の領域を解析するため設定
される超音波ビームの特性を決定する手順を更に有する
請求項１４記載の方法。 - 【請求項１７】 超音波ビームによって検査されるべき
領域を決定する手順を更に有し、 第２のデータは当該領域に分布している、請求項１２記
載の方法。 - 【請求項１８】 変換する手順は、主要な寄与素子のロ
ケーションを使用してデータロケーションラインを決定
する手順を含む、請求項１２記載の方法。 - 【請求項１９】 データロケーションラインは曲線であ
る、請求項１８記載の方法。 - 【請求項２０】 データロケーションラインは主要な寄
与素子と交差しない、請求項１８記載の方法。 - 【請求項２１】 第１のデータを変換する手順は、相関
解析を使用する変換を含む、請求項１２記載の方法。 - 【請求項２２】 第１のデータを変換する手順は、主要
な寄与素子の決定を含む、請求項１２記載の方法。 - 【請求項２３】 第１のデータを変換する手順は、２次
的な寄与素子の考慮を含む、請求項１２記載の方法。 - 【請求項２４】 付加超音波ビームを送信する手順を更
に有し、 第１のデータを変換する手順は、付加超音波ビームを送
信する手順よりも前に行われる、請求項１２記載の方
法。 - 【請求項２５】 検査対象物質を検査する方法であっ
て、 一つ以上の超音波ビームを検査対象物質に送信する手順
と、 少なくとも第１の空間次元及び第２の空間次元上に分布
する点において、送信された一つ以上の超音波ビームの
中の１個の超音波ビームと検査対象物質との間で生じる
相互作用によって発生させられた第１のエコーを受信す
る手順と、 受信された第１のエコーから、時間次元に分布し、付加
的に少なくとも第１の空間次元又は第２の空間次元に分
布する値をとる第１のデータを発生させる手順と、 第１のデータを、少なくとも第１の空間次元及び第２の
空間次元の両方に分布する値をとる第２のデータに変換
する手順と、 別の超音波ビームを検査対象物質に送信する手順と、 別の超音波ビームを使用して発生された更なるエコーを
受信する手順と、 受信された更なるエコーを使用して、エコーロケーショ
ンデータであり、特定の次元をもつ第３のデータを発生
させる手順と、 第３のデータと同じ次元をもつように第３のデータと第
２のデータを結合する手順と、を有する方法。 - 【請求項２６】 別の超音波ビームの特性は第２のデー
タを処理するアルゴリズムに応じて変更される、請求項
２５記載の方法。 - 【請求項２７】 第２のデータと第３のデータを結合す
る手順は、第２のデータ又は第３のデータの一方だけを
使用して発生させられた画像の信号対雑音比よりも得ら
れた画像の信号対雑音比を改善する、請求項２５記載の
方法。 - 【請求項２８】 別の超音波ビームを送信する手順は第
２のデータに応答する、請求項２５記載の方法。 - 【請求項２９】 映像化モードに応答して一つ以上の送
信されるビームを設定する手順を更に有する請求項２５
記載の方法。 - 【請求項３０】 一つ以上の超音波ビームを使用して検
査されるべき領域を決定する手順を更に有する請求項２
５記載の方法。 - 【請求項３１】 第１のデータを変換する手順は、主要
な寄与素子の独自性に応じた重み付け関数によるデータ
変換を使用する、請求項２５記載の方法。 - 【請求項３２】 第２のデータは、一つ以上の超音波ビ
ームの形状に応じた座標系を使用してインデックスされ
る、請求項２５記載の方法。 - 【請求項３３】 検査対象物質を検査する方法であっ
て、 超音波ビームを検査対象物質に送信する手順と、 送信された超音波ビームと検査対象物質との間の相互作
用によって発生されたエコーを受信する手順と、 受信されたエコーを使用して、時間及び第１の空間次元
の多数の位置と関連付けることが可能である第１のデー
タを発生させる手順と、を有し、 位置の個数は少なくとも６４個であり、位置の個数との
関連性は時間との関連性とは独立であり、 第１のデータを、少なくとも第１の空間次元及び第２の
空間次元と関連付けることができる値をとる第２のデー
タに変換する手順を更に有する方法。 - 【請求項３４】 位置の個数は少なくとも１２８個であ
る、請求項３３記載の方法。 - 【請求項３５】 位置の個数は少なくとも２５６個であ
る、請求項３３記載の方法。 - 【請求項３６】 第２の超音波ビームと検査対象物質と
の間の相互作用によって発生させられた第２のエコーを
受信する手順を更に有する請求項３３記載の方法。 - 【請求項３７】 受信した第２のエコーを使用して第３
のデータを発生させる手順を更に有し、 第１のデータと第３のデータの組み合わせは、第１のデ
ータと同じ次元をもつ、請求項３６記載の方法。 - 【請求項３８】 第２のデータはエコーロケーションデ
ータである、請求項３３記載の方法。 - 【請求項３９】 検査対象物質を検査する方法であっ
て、 超音波ビームを検査対象物質に送信するため複数の超音
波トランスデューサを使用する手順と、 超音波ビームと検査対象物質との間の相互作用によって
発生させられたエコーを受信する手順と、 受信されたエコーから、時間及び第１の空間次元におけ
る２個以上の第１の個数の位置と関連付けることができ
る複数の値をとる第１のデータを発生させる手順と、 第１のデータから、第２の空間次元及び第１の空間次元
における第２の個数の位置と関連付けることができる第
２のデータを発生させる手順と、を有し、 第１の位置の個数は第２の位置の個数よりも少数であ
り、 第２のデータの中で、第２の個数の位置のうちの１個と
関連付けることできるが、第１の個数の位置とは関連付
けることができない少なくとも１個の値は、第１のデー
タの値の間の内挿を用いることなく発生される、方法。 - 【請求項４０】 第２のデータと関連付けることができ
る空間次元の個数は送信される超音波の個数とは独立で
ある、請求項３９記載の方法。 - 【請求項４１】 送信される超音波ビームは、方向、焦
点、及び、焦点におけるビーム幅によって表され、 ビーム幅は、ビームの方向に直交した、焦点を通る直線
に沿って測定され、第２のデータは、ビームの方向に直
交した、ビーム幅よりも小さい空間次元における解像度
をもつエコーロケーションデータである、請求項３９記
載の方法。 - 【請求項４２】 第２のデータを発生させる手順は、エ
コー受信ロケーションに応じて重みをエコーに割当てる
重み付け関数を用いる変換アルゴリズムを使用する、請
求項３９記載の方法。 - 【請求項４３】 超音波ビームを送信するため複数のト
ランスデューサを使用する手順は、複数のトランスデュ
ーサを使用し、 第２のデータを発生させる手順は、受信したエコーの位
相関係を使用し、又は、受信したエコーの振幅を使用し
て、複数のトランスデューサの異なるメンバーから得ら
れる信号を区別するように設定された変換アルゴリズム
を使用する、請求項３９記載の方法。 - 【請求項４４】 検査対象物質を検査する方法であっ
て、 複数の超音波ビームを検査対象物質に送信するため複数
のトランスデューサを使用する手順と、 複数の超音波ビームの中の第１のメンバーと検査対象物
質との間の相互作用によって発生された第１のエコーを
受信する手順と、 受信した第１のエコーから、時間次元と関連付けること
ができ、少なくとも第１の空間次元における２個以上の
位置と別個に関連付けることができ、位相情報及び振幅
情報を含む値をとる第１のエコーデータを発生させる手
順と、 複数の超音波ビームの中の少なくとも第２のメンバーと
検査対象物質との間の相互作用によって発生された第２
のエコーを受信する手順と、 受信した第２のエコーから、時間次元と関連付けること
ができ、少なくとも第２の空間次元における２個以上の
位置と別個に関連付けることができる値をとる第２のエ
コーデータを発生させる手順と、 第１のエコーデータ、並びに、位相情報及び／又は振幅
情報に応答するデータ変換を使用して、第１のエコーロ
ケーションデータを発生させる手順と、 第２のエコーロケーションデータを発生させるため第２
のエコーデータを使用する手順と、 第１のエコーロケーションデータと同じ次元をもつ第３
のエコーロケーションデータを生成するため、第１のロ
ケーションデータ及び第２のロケーションデータを結合
する手順と、を有する方法。 - 【請求項４５】 データ変換は位相情報及び振幅情報に
応答する、請求項４４記載の方法。 - 【請求項４６】 データ変換は位相情報に応答する、請
求項４４記載の方法。 - 【請求項４７】 第１の空間次元は第２の空間次元と同
じ次元である、請求項４４記載の方法。 - 【請求項４８】 第１のエコーは、複数のトランスデュ
ーサのうちの少なくとも１台のトランスデューサを使用
して受信される、請求項４４記載の方法。 - 【請求項４９】 第３のエコーロケーションデータを試
用して画像を表示する手順を更に有する請求項４４記載
の方法。 - 【請求項５０】 第１のエコーデータは、時間次元及び
位置次元をもち、 位置次元はトランスデューサ素子のロケーションと関連
付けることができ、 第１のエコーロケーションデータは、直交座標系で表現
された２個の空間次元をもつ、請求項４４記載の方法。 - 【請求項５１】 第１のエコーデータは、時間次元及び
位置次元をもち、 位置次元はトランスデューサ素子のロケーションと関連
付けることができ、 第１のエコーロケーションデータは、極座標系で表現さ
れた２個の空間次元をもつ、請求項４４記載の方法。 - 【請求項５２】 エコーロケーションデータを発生させ
る方法であって、 エコーをエコー信号に変換することによって第１のデー
タを発生させる手順を有し、 第１のデータは、時間と関連付けることができ、かつ、
少なくとも一つの空間次元における複数の位置と別々に
関連付けることができる複数の値をとり、 複数の値は位相情報及び振幅情報を含み、 第１のデータ、並びに、位相情報及び／又は振幅情報に
応じたデータ変換を使用して、エコーロケーションデー
タを発生させる手順を更に有し、 エコーロケーションデータは、複数の位置における異な
る位置と関連付けることができる複数の値のうちの２個
以上のメンバーから獲得された少なくとも一つの値をと
る、方法。 - 【請求項５３】 少なくとも一つの値は、複数の値のう
ちのメンバー間の内挿を使用しないで発生させられる、
請求項５２記載の方法。 - 【請求項５４】 エコーロケーションデータの複数のデ
ータの各々は、少なくとも１次元の空間次元に異なる位
置を占める複数の値のうちのメンバーから獲得される、
請求項５２記載の方法。 - 【請求項５５】 エコーは複数のトランスデューサ素子
によって受信され、 複数の値のうちの２個以上のメンバーの異なる位置は、
複数のトランスデューサ素子の任意の２個のメンバー間
の最短距離の少なくとも２倍だけ離されている、請求項
５２記載の方法。 - 【請求項５６】 データ変換は位相情報に応答する、請
求項５２記載の方法。
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