JP2003220059A - 超音波撮像システムでの合成開口集束方法 - Google Patents
超音波撮像システムでの合成開口集束方法Info
- Publication number
- JP2003220059A JP2003220059A JP2002018397A JP2002018397A JP2003220059A JP 2003220059 A JP2003220059 A JP 2003220059A JP 2002018397 A JP2002018397 A JP 2002018397A JP 2002018397 A JP2002018397 A JP 2002018397A JP 2003220059 A JP2003220059 A JP 2003220059A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- focusing method
- synthetic aperture
- plane wave
- aperture focusing
- transducers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 診断対象に対する撮像深さの増加に伴い超音
波の回折特性によるビーム広がり現象を減少させるべ
く、受信副開口の中心位置に対応する伝播角度で平面波
を診断対象に向けて送信し、その後診断対象から反射さ
れた信号を受信副開口によって受信して組合せることに
よって両方向の動的集束ができ、横方向の解像度を向上
させ得る。 【解決手段】 平面波を生成し、各トランスデューサに
よって平面波を診断対象に向けて送信し、各トランスデ
ューサによって診断対象から反射される各エコー信号を
受信し、これらの受信エコー信号を動的集束し、受信し
た各エコー信号を受信パターン・メモリに格納し、動的
集束した各エコー信号を組合せてビームを形成する。
波の回折特性によるビーム広がり現象を減少させるべ
く、受信副開口の中心位置に対応する伝播角度で平面波
を診断対象に向けて送信し、その後診断対象から反射さ
れた信号を受信副開口によって受信して組合せることに
よって両方向の動的集束ができ、横方向の解像度を向上
させ得る。 【解決手段】 平面波を生成し、各トランスデューサに
よって平面波を診断対象に向けて送信し、各トランスデ
ューサによって診断対象から反射される各エコー信号を
受信し、これらの受信エコー信号を動的集束し、受信し
た各エコー信号を受信パターン・メモリに格納し、動的
集束した各エコー信号を組合せてビームを形成する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波撮像システ
ムの合成開口集束方法に関し、特に、超音波の回折特性
によるビーム広がり現象を減少させるために平面波を用
いる合成開口集束方法に関するものである。
ムの合成開口集束方法に関し、特に、超音波の回折特性
によるビーム広がり現象を減少させるために平面波を用
いる合成開口集束方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】医療用超音波撮像システムは、トランス
デューサを通じて人体内に超音波を送信して反射されて
帰ってきた受信信号を多様な信号処理方法を適用するこ
とによって、リアルタイムにて２次元断面映像を与え
る。図１に示した通り、超音波映像の解像度はトランス
デューサを基準として送信ビームの進行方向として定義
される軸方向２、トランスデューサの幅方向として定義
される横方向４、トランスデューサの高さ方向として定
義される高さ方向６の解像度によって決定される。軸方
向の解像度は、他の２つの解像度より３〜５倍程度高い
ために、超音波映像の解像度を決定する重要な要素では
ない。しかし、横方向の解像度と高さ方向の解像度とは
軸方向の解像度とは異なり、送受信ビームの集束方法に
よって変わる。
デューサを通じて人体内に超音波を送信して反射されて
帰ってきた受信信号を多様な信号処理方法を適用するこ
とによって、リアルタイムにて２次元断面映像を与え
る。図１に示した通り、超音波映像の解像度はトランス
デューサを基準として送信ビームの進行方向として定義
される軸方向２、トランスデューサの幅方向として定義
される横方向４、トランスデューサの高さ方向として定
義される高さ方向６の解像度によって決定される。軸方
向の解像度は、他の２つの解像度より３〜５倍程度高い
ために、超音波映像の解像度を決定する重要な要素では
ない。しかし、横方向の解像度と高さ方向の解像度とは
軸方向の解像度とは異なり、送受信ビームの集束方法に
よって変わる。
【０００３】横方向の解像度は、トランスデューサ列に
よって診断対象から反射されるエコー信号を受信する
時、全像点においてリアルタイムにて動的集束を行うこ
とによって急速に向上した。図２に示した超音波撮像シ
ステムを参照して、受信動的集束方法に対して略記す
る。
よって診断対象から反射されるエコー信号を受信する
時、全像点においてリアルタイムにて動的集束を行うこ
とによって急速に向上した。図２に示した超音波撮像シ
ステムを参照して、受信動的集束方法に対して略記す
る。
【０００４】超音波撮像システムの送信信号（図示せ
ず）は、送信集束遅延部８によって各々のトランスデュ
ーサ９の集束深さに該当する時間だけ遅れる。時間遅延
された送信信号は、送信パターン・メモリ１０に格納さ
れて送信部１１及び送受切換え用スイッチ１２を通じて
トランスデューサ列１３から診断対象に向けて送信集束
される。このような過程を通じて送信された全ての送信
ビームは集束点１４において集束され、該集束点１４か
ら反射されたエコー信号はトランスデューサ列１３の各
トランスデューサ９によって電気信号に変わり、送受切
換え用スイッチ１２及び受信部１５を介して受信パター
ン・メモリ１６に格納される。受信パターン・メモリ１
６に格納されたエコー信号はトランスデューサ９間の集
束深さによって位相が異なるため、受信集束遅延部１７
によって可変時間遅延を加えてエコー信号を同相とす
る。同相の各エコー信号はビーム形成部１８によって組
合せられて、信号処理部１９によって多様な信号処理方
式が適用された後、スキャン変換部２０を通じてディス
プレイ２１上に表示される。
ず）は、送信集束遅延部８によって各々のトランスデュ
ーサ９の集束深さに該当する時間だけ遅れる。時間遅延
された送信信号は、送信パターン・メモリ１０に格納さ
れて送信部１１及び送受切換え用スイッチ１２を通じて
トランスデューサ列１３から診断対象に向けて送信集束
される。このような過程を通じて送信された全ての送信
ビームは集束点１４において集束され、該集束点１４か
ら反射されたエコー信号はトランスデューサ列１３の各
トランスデューサ９によって電気信号に変わり、送受切
換え用スイッチ１２及び受信部１５を介して受信パター
ン・メモリ１６に格納される。受信パターン・メモリ１
６に格納されたエコー信号はトランスデューサ９間の集
束深さによって位相が異なるため、受信集束遅延部１７
によって可変時間遅延を加えてエコー信号を同相とす
る。同相の各エコー信号はビーム形成部１８によって組
合せられて、信号処理部１９によって多様な信号処理方
式が適用された後、スキャン変換部２０を通じてディス
プレイ２１上に表示される。
【０００５】但し、ここでは一つの集束点１４だけに対
して説明したが、受信動的集束方法は一回の送信で得ら
れた受信エコー信号をもって一つの走査線をなす全像点
に対して受信集束を行うことができる。
して説明したが、受信動的集束方法は一回の送信で得ら
れた受信エコー信号をもって一つの走査線をなす全像点
に対して受信集束を行うことができる。
【０００６】しかし、図２と関連して説明した受信動的
集束方法は、固定送信集束を行うために固定送信集束点
でのみ両方向集束ができる。その理由は、求めようとす
る全像点に対して送信集束を行うためには、像点の数分
のビームを送信しなければならないので、超音波撮像シ
ステムの長所であるリアルタイム映像を得ることができ
ない。また、集束点１４から遠いほど、超音波の回折特
性のため、ビームが急速に広がるために横方向の解像度
が低下する欠点がある。
集束方法は、固定送信集束を行うために固定送信集束点
でのみ両方向集束ができる。その理由は、求めようとす
る全像点に対して送信集束を行うためには、像点の数分
のビームを送信しなければならないので、超音波撮像シ
ステムの長所であるリアルタイム映像を得ることができ
ない。また、集束点１４から遠いほど、超音波の回折特
性のため、ビームが急速に広がるために横方向の解像度
が低下する欠点がある。
【０００７】図３を参照して超音波撮像システムで用い
られる超音波の回折特性によって横方向の解像度が深さ
によって低くなる現象を説明する。受信動的集束方法は
トランスデューサ２６間の距離差を補償することによっ
て行われるが、これは全像点に送信集束してビームを送
信することと同じ結果が得られる。受信集束のための時
間補償を行った場合、各々のトランスデューサｎ１、ｎ
２、ｎ３において受信したエコー信号は同相を意味する
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３曲面上の反射体から反射された信号が
組合わせられる。Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３曲率は各トランスデ
ューサから深さＺ１までの距離を半径とする円の曲率と
同一である。もし、深さＺ１上に２つの反射体２２ａ、
２２ｂが存在し、各々のトランスデューサ２６が受信し
た各エコー信号を組合せる場合、Ｌ０線上に位置した反
射体２２ａから反射されたエコー信号の大きさだけ大き
くなる。しかし、深さがさらに深いＺ２上の反射体に対
して各々のトランスデューサが受信した各エコー信号を
組合せる場合、Ｌ０線上に位置した反射体２４ａによる
エコー信号の大きさだけでなく、Ｌ１線上に位置した反
射体２４ｂによるエコー信号の大きさもともに大きくな
る。このような現象は、Ｚ１では３個の曲線がＬ０線上
の反射体２２ａだけに対して重畳されるが、Ｚ２ではＬ
０線上の反射体２４ａだけでなく、Ｌ１線上の反射体２
４ｂに対しても、重畳効果を有するために横方向の解像
度が深さによって低くなる。
られる超音波の回折特性によって横方向の解像度が深さ
によって低くなる現象を説明する。受信動的集束方法は
トランスデューサ２６間の距離差を補償することによっ
て行われるが、これは全像点に送信集束してビームを送
信することと同じ結果が得られる。受信集束のための時
間補償を行った場合、各々のトランスデューサｎ１、ｎ
２、ｎ３において受信したエコー信号は同相を意味する
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３曲面上の反射体から反射された信号が
組合わせられる。Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３曲率は各トランスデ
ューサから深さＺ１までの距離を半径とする円の曲率と
同一である。もし、深さＺ１上に２つの反射体２２ａ、
２２ｂが存在し、各々のトランスデューサ２６が受信し
た各エコー信号を組合せる場合、Ｌ０線上に位置した反
射体２２ａから反射されたエコー信号の大きさだけ大き
くなる。しかし、深さがさらに深いＺ２上の反射体に対
して各々のトランスデューサが受信した各エコー信号を
組合せる場合、Ｌ０線上に位置した反射体２４ａによる
エコー信号の大きさだけでなく、Ｌ１線上に位置した反
射体２４ｂによるエコー信号の大きさもともに大きくな
る。このような現象は、Ｚ１では３個の曲線がＬ０線上
の反射体２２ａだけに対して重畳されるが、Ｚ２ではＬ
０線上の反射体２４ａだけでなく、Ｌ１線上の反射体２
４ｂに対しても、重畳効果を有するために横方向の解像
度が深さによって低くなる。
【０００８】以上のような横方向の解像度の限界を改善
するために、最近には、合成開口集束方法を適用して全
像点に対して両方向動的集束が行われ、受信動的集束方
法に比べて向上した横方向の解像度を得ることができ
た。しかし、合成開口集束方法も映像の深さが増加する
ことに伴い、超音波の回折特性によってビーム幅が線形
的に増加するために横方向の解像度が低下する問題点が
生じる。
するために、最近には、合成開口集束方法を適用して全
像点に対して両方向動的集束が行われ、受信動的集束方
法に比べて向上した横方向の解像度を得ることができ
た。しかし、合成開口集束方法も映像の深さが増加する
ことに伴い、超音波の回折特性によってビーム幅が線形
的に増加するために横方向の解像度が低下する問題点が
生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、診断対象に対する撮像深さの増加に伴い超音波
の回折特性によるビーム広がり現象を減少させるため
に、受信副開口の中心位置に対応する伝播角度で平面波
を診断対象に向けて送信し、その後診断対象から反射さ
れた信号を受信副開口によって受信して組合せることに
よって両方向動的集束ができ、横方向の解像度を向上さ
せ得る合成開口集束方法を提供することにある。
目的は、診断対象に対する撮像深さの増加に伴い超音波
の回折特性によるビーム広がり現象を減少させるため
に、受信副開口の中心位置に対応する伝播角度で平面波
を診断対象に向けて送信し、その後診断対象から反射さ
れた信号を受信副開口によって受信して組合せることに
よって両方向動的集束ができ、横方向の解像度を向上さ
せ得る合成開口集束方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の好適実施例によれば、複数のトランスデ
ューサを有する超音波撮像システムでの合成開口集束方
法において、平面波を生成する第１段階と、前記複数の
トランスデューサによって前記平面波を診断対象に向け
て送信する第２段階と、前記複数のトランスデューサに
よって前記診断対象から反射される各エコー信号を受信
する第３段階と、前記受信した各エコー信号を動的集束
する第４段階と、前記受信した各エコー信号を受信パタ
ーン・メモリに格納する第５段階と、前記動的集束した
各エコー信号を組合せてビームを形成する第６段階とを
含む。
めに、本発明の好適実施例によれば、複数のトランスデ
ューサを有する超音波撮像システムでの合成開口集束方
法において、平面波を生成する第１段階と、前記複数の
トランスデューサによって前記平面波を診断対象に向け
て送信する第２段階と、前記複数のトランスデューサに
よって前記診断対象から反射される各エコー信号を受信
する第３段階と、前記受信した各エコー信号を動的集束
する第４段階と、前記受信した各エコー信号を受信パタ
ーン・メモリに格納する第５段階と、前記動的集束した
各エコー信号を組合せてビームを形成する第６段階とを
含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施例につい
て、 図４〜図１４を参照しながらより詳しく説明す
る。
て、 図４〜図１４を参照しながらより詳しく説明す
る。
【００１２】図４は、撮像深さの増加に応じて低くなる
横方向の解像度を平面波を用いて改善できることを説明
するための図面である。複数のトランスデューサを含む
非常に大きい送信開口３０を用いて送信されたビームが
全像点で重畳になるように相異なる角度で平面波を送信
すれば、各々の平面波に対する同相はＷ１、Ｗ２、Ｗ ３
で表現される。この場合、Ｚ１深さでは、図３を参照し
て説明した球面波の場合のようにＬ０上の反射体３２だ
けに対して重畳になるため、エコー信号の大きさが大き
くなるようになる。また、平面波の重なった形態は深さ
によって変わらないために、Ｚ２深さでもＬ０上の反射
体３４だけに対して各平面波が重なる。このような事実
は平面波を用いる場合、深さ増加に応じる横方向の解像
度の限界を改善できることを示す。
横方向の解像度を平面波を用いて改善できることを説明
するための図面である。複数のトランスデューサを含む
非常に大きい送信開口３０を用いて送信されたビームが
全像点で重畳になるように相異なる角度で平面波を送信
すれば、各々の平面波に対する同相はＷ１、Ｗ２、Ｗ ３
で表現される。この場合、Ｚ１深さでは、図３を参照し
て説明した球面波の場合のようにＬ０上の反射体３２だ
けに対して重畳になるため、エコー信号の大きさが大き
くなるようになる。また、平面波の重なった形態は深さ
によって変わらないために、Ｚ２深さでもＬ０上の反射
体３４だけに対して各平面波が重なる。このような事実
は平面波を用いる場合、深さ増加に応じる横方向の解像
度の限界を改善できることを示す。
【００１３】以下、図５を参照して平面波を用いる合成
開口集束方法によって両方向動的集束が可能であり、従
来の合成開口集束方法に比べて横方向の解像度が優れる
ことを説明する。
開口集束方法によって両方向動的集束が可能であり、従
来の合成開口集束方法に比べて横方向の解像度が優れる
ことを説明する。
【００１４】図５は、平面波３６を送信して獲得したエ
コー信号を用いて、最小回折特性を有するビームパター
ンを得るための合成開口集束方法の送受信モデルを示
す。詳記すると、平面波３６をＺ軸に対して−θの角度
で送信し、その中心がχ＝ζに位置した有限な大きさの
受信副開口３８によってエコー信号を受信する送受信モ
デルである。ここで、Ｒは受信副開口上の一点から任意
の着目点４０（ｘ、ｚ）までの距離、Ｒｆは受信副開口
上の一点と像点４２（ｘｓ、ｚ）までの距離を示す。平
面波を用いる合成開口集束方法では、送信平面波の伝播
角度θを受信副開口の中心位置ζによって下記式のよう
に変更する。
コー信号を用いて、最小回折特性を有するビームパター
ンを得るための合成開口集束方法の送受信モデルを示
す。詳記すると、平面波３６をＺ軸に対して−θの角度
で送信し、その中心がχ＝ζに位置した有限な大きさの
受信副開口３８によってエコー信号を受信する送受信モ
デルである。ここで、Ｒは受信副開口上の一点から任意
の着目点４０（ｘ、ｚ）までの距離、Ｒｆは受信副開口
上の一点と像点４２（ｘｓ、ｚ）までの距離を示す。平
面波を用いる合成開口集束方法では、送信平面波の伝播
角度θを受信副開口の中心位置ζによって下記式のよう
に変更する。
【００１５】
【数１】
ここで、ηは任意の定数で、毎度送信する度に送信平面
波の伝播角度の変化量と最大伝播角度（θmax＝ζmax／
η）を決定する。また、θmax≪１であれば、下記式の
ように近似的に表現できる。
波の伝播角度の変化量と最大伝播角度（θmax＝ζmax／
η）を決定する。また、θmax≪１であれば、下記式の
ように近似的に表現できる。
【００１６】
【数２】
【００１７】平面波を用いる合成開口集束方法では、相
異なる角度で送信平面波を伝送し、診断対象から反射さ
れたエコー信号をその角度に対応する位置にある受信副
開口を用いて受信した後、それを受信パターン・メモリ
に格納する。次に、多様な各受信副開口によって受信さ
れて受信パターン・メモリに格納されたエコー信号を動
的集束してビームを形成する。以上のようなビーム形成
過程を経て集束された超音波ビームパターンは上記式
（２）を適用して下記式（３）のように表現できる。
異なる角度で送信平面波を伝送し、診断対象から反射さ
れたエコー信号をその角度に対応する位置にある受信副
開口を用いて受信した後、それを受信パターン・メモリ
に格納する。次に、多様な各受信副開口によって受信さ
れて受信パターン・メモリに格納されたエコー信号を動
的集束してビームを形成する。以上のようなビーム形成
過程を経て集束された超音波ビームパターンは上記式
（２）を適用して下記式（３）のように表現できる。
【００１８】
【数３】
ここで、ｐs（ζ）は一つの走査線を合成するために用
いられる受信副開口の範囲を示す合成ウィンドウ関数、
ｔ(ζ)は動的集束された各受信副開口信号を組合せる時
に用いる合成送信遅延、γは各々の走査線を合成する時
に用いられる合成ウィンドウ関数の中心位置を示す。平
面波を用いる合成開口集束方法によるビームパターン
は、下記式（４）のような合成送信遅延を適用して下記
式（５）のように表現できる。
いられる受信副開口の範囲を示す合成ウィンドウ関数、
ｔ(ζ)は動的集束された各受信副開口信号を組合せる時
に用いる合成送信遅延、γは各々の走査線を合成する時
に用いられる合成ウィンドウ関数の中心位置を示す。平
面波を用いる合成開口集束方法によるビームパターン
は、下記式（４）のような合成送信遅延を適用して下記
式（５）のように表現できる。
【００１９】
【数４】
【００２０】
【数５】
【００２１】上記式（５）は全像点に対して成立して受
信副開口関数ｐｒ（χ０）のフーリエ変換と合成ウィン
ドウ関数ｐｓ（ζ）のフーリエ変換との積として示され
るため、両方向動的集束ができることが分かる。しか
し、このような結果を得るため
信副開口関数ｐｒ（χ０）のフーリエ変換と合成ウィン
ドウ関数ｐｓ（ζ）のフーリエ変換との積として示され
るため、両方向動的集束ができることが分かる。しか
し、このような結果を得るため
【外１】
【００２２】
【数６】
【００２３】以上のように、本発明による合成開口集束
方法は、パルス送信方式を用いた場合だけに対して簡単
に説明したが、図６に示したように相関器５０を付加し
て受信した信号を圧縮すれば、コード化送信方式によっ
ても行われる。
方法は、パルス送信方式を用いた場合だけに対して簡単
に説明したが、図６に示したように相関器５０を付加し
て受信した信号を圧縮すれば、コード化送信方式によっ
ても行われる。
【００２４】一般に、超音波撮像システムは短い送信信
号を用いて映像を構成する方法を用いるが、超音波が媒
質を進行する時は減衰現象によって受信信号の電力が減
少する。従って、遠く離れた所にある反射体から受信さ
れる信号から映像を構成するための情報を得ることは非
常にむずかしい。これは、信号対雑音の比が制限される
からである。本発明による合成開口集束方法は、映像の
深い所で超音波の回折特性を抑制して横方向の解像度を
高めるためのことで、映像の深い所でも充分のＳＮＲを
得ることができる必要がある。このような理由で、重み
チャープ、ゴレーコードのような長周期を有するコード
を送信する時、ステアリング時間遅延を与えて平面波を
作り、受信信号を相関器５０によって圧縮してビームを
形成することによって、本発明による合成開口集束方法
の長所を最大限に生かすことができる。
号を用いて映像を構成する方法を用いるが、超音波が媒
質を進行する時は減衰現象によって受信信号の電力が減
少する。従って、遠く離れた所にある反射体から受信さ
れる信号から映像を構成するための情報を得ることは非
常にむずかしい。これは、信号対雑音の比が制限される
からである。本発明による合成開口集束方法は、映像の
深い所で超音波の回折特性を抑制して横方向の解像度を
高めるためのことで、映像の深い所でも充分のＳＮＲを
得ることができる必要がある。このような理由で、重み
チャープ、ゴレーコードのような長周期を有するコード
を送信する時、ステアリング時間遅延を与えて平面波を
作り、受信信号を相関器５０によって圧縮してビームを
形成することによって、本発明による合成開口集束方法
の長所を最大限に生かすことができる。
【００２５】また、全ての合成開口集束方法は、速やか
に動く反射体による動き問題が存在する。このような問
題点を解決できる一つの方法は、映像のフレーム率を増
加させることであるが、このフレーム率はデータ獲得方
式によって大きく左右される。本発明による合成開口集
束方法では、フレーム率を増加させるために自己相関は
大きくて、相互相関は小さい直交特性を有するコードを
用いてもよい。直交特性を有するコードを用いて色々な
角度の平面波を同時に送信して受信し、相関器５０によ
って各受信コードを取出し圧縮した後、短いパルスのビ
ーム形成のようにビームを形成する。このような場合、
同時に送信した直交コードの数分に対応してフレーム率
が増加するようになる。例えば、ゴレーコードのように
互いに直交特性を有するコードを送信するか周波数バン
ドを分割し、分割した各々の周波数領域に重みチャープ
信号や他のコードを送信することができる。特に重みチ
ャープ信号の場合、相互相関を減らすため、一方の周波
数領域において周波数の増加する重みチャープ信号を送
信すれば、隣接する周波数領域においては周波数の減少
する重みチャープ信号を送信する。
に動く反射体による動き問題が存在する。このような問
題点を解決できる一つの方法は、映像のフレーム率を増
加させることであるが、このフレーム率はデータ獲得方
式によって大きく左右される。本発明による合成開口集
束方法では、フレーム率を増加させるために自己相関は
大きくて、相互相関は小さい直交特性を有するコードを
用いてもよい。直交特性を有するコードを用いて色々な
角度の平面波を同時に送信して受信し、相関器５０によ
って各受信コードを取出し圧縮した後、短いパルスのビ
ーム形成のようにビームを形成する。このような場合、
同時に送信した直交コードの数分に対応してフレーム率
が増加するようになる。例えば、ゴレーコードのように
互いに直交特性を有するコードを送信するか周波数バン
ドを分割し、分割した各々の周波数領域に重みチャープ
信号や他のコードを送信することができる。特に重みチ
ャープ信号の場合、相互相関を減らすため、一方の周波
数領域において周波数の増加する重みチャープ信号を送
信すれば、隣接する周波数領域においては周波数の減少
する重みチャープ信号を送信する。
【００２６】本発明による合成開口集束方法は、複数の
トランスデューサから構成されている線形アレイ・プロ
ーブ及びフェーズド・アレイ・プローブを用いて具現で
きる。以下、簡単な説明のために、線形アレイ・プロー
ブを用いる場合だけに対して説明する。
トランスデューサから構成されている線形アレイ・プロ
ーブ及びフェーズド・アレイ・プローブを用いて具現で
きる。以下、簡単な説明のために、線形アレイ・プロー
ブを用いる場合だけに対して説明する。
【００２７】線形アレイ・プローブを構成する全てのト
ランスデューサにステアリング時間遅延を加えて平面波
を送信することができ、送信毎に送信角度に対応して受
信副開口を移動するとともに受信したエコー信号を受信
パターン・メモリに格納する。このような過程を通じて
格納された各エコー信号を合成送信時間遅延と受信動的
集束とのための時間遅延を考慮して組合せることによっ
て、各々の走査線を構成する。しかし、送信開口の大き
さＤ（＝Ｄｔ）が減少することによって最大撮像深さ
（ｉｍａｇｉｎｇ ｄｅｐｔｈ）が減少する問題点が発
生する。このような問題点に対して図７を参照しながら
詳記する。
ランスデューサにステアリング時間遅延を加えて平面波
を送信することができ、送信毎に送信角度に対応して受
信副開口を移動するとともに受信したエコー信号を受信
パターン・メモリに格納する。このような過程を通じて
格納された各エコー信号を合成送信時間遅延と受信動的
集束とのための時間遅延を考慮して組合せることによっ
て、各々の走査線を構成する。しかし、送信開口の大き
さＤ（＝Ｄｔ）が減少することによって最大撮像深さ
（ｉｍａｇｉｎｇ ｄｅｐｔｈ）が減少する問題点が発
生する。このような問題点に対して図７を参照しながら
詳記する。
【００２８】図７は、本発明による合成開口集束方法の
走査線別の最大撮像深さを示し、ｘ＝ｘｓ＝０とｘ＝ｘ
ｓ＞０に位置した二つの走査線５６ａ、５６ｂの最大撮
像深さがどうして決定されるのかを説明する。ｚ
ｍ（０）とｚｍ（ｘｓ）は、送信平面波の最大伝播角度
がζｍａｘ／ηである時、二つの走査線の最大撮像深さ
を示す。この時、各走査線別の最大撮像深さは下記式
（７）のように表現される。
走査線別の最大撮像深さを示し、ｘ＝ｘｓ＝０とｘ＝ｘ
ｓ＞０に位置した二つの走査線５６ａ、５６ｂの最大撮
像深さがどうして決定されるのかを説明する。ｚ
ｍ（０）とｚｍ（ｘｓ）は、送信平面波の最大伝播角度
がζｍａｘ／ηである時、二つの走査線の最大撮像深さ
を示す。この時、各走査線別の最大撮像深さは下記式
（７）のように表現される。
【００２９】
【数７】
【００３０】上記式(７)には表現されていないが、各走
査線別の最大撮像深さは走査線を構成するのに用いられ
る合成ウィンドウ関数の幅Ｄｓとその位置を決定するγ
とによっても決定される。これは、最大撮像深さを示す
式（７）をＤｓとγ（図７における符号５２）とに対す
る式に直せば確認することができる。即ち、各々の走査
線を構成するのに実際に用いられる送信平面波の量の最
大伝播角度を計算すれば、θｍａｘでなく（γ＋Ｄｓ／
２）／ηになる。従って、任意の走査線に対する実像深
さ５８ｚａ（ｘｓ）は下記式（８）のように計算され
る。
査線別の最大撮像深さは走査線を構成するのに用いられ
る合成ウィンドウ関数の幅Ｄｓとその位置を決定するγ
とによっても決定される。これは、最大撮像深さを示す
式（７）をＤｓとγ（図７における符号５２）とに対す
る式に直せば確認することができる。即ち、各々の走査
線を構成するのに実際に用いられる送信平面波の量の最
大伝播角度を計算すれば、θｍａｘでなく（γ＋Ｄｓ／
２）／ηになる。従って、任意の走査線に対する実像深
さ５８ｚａ（ｘｓ）は下記式（８）のように計算され
る。
【００３１】
【数８】
【００３２】また、上記式(８)で表現される任意の走査
線に対する実像深さ５８は、有限送信開口による後方拡
散領域（以下、ＲＳＲと称す）が始まる個所として定義
することができる。即ち、有限送信開口の使用によって
送信平面波が伝えられる深さが制限されるが、その深さ
を超過した領域では、式（５）のように表現するビーム
パターンが得られず、メインローブが深さによって再度
増加する。しかし、式（８）によれば、実像深さ５８ｚ
ａ（ｘｓ）は各走査線の位置ｘｓによって異なり、送信
トランスデューサの大きさＤｔとηとに比例して増加す
る。従って、合成ウィンドウ関数の幅を小さくするか、
その位置を適当に移動することによって、即ち、γを調
節してｚａ（ｘｓ）を増加させることができる。特に、
図７の場合、γを-Ｄｓ／２に近く定められれば、ｚａ
（ｘｓ）を大きく増加させることができる。これは、走
査線が正のｘ軸位置にある時、正の伝播角度で送信され
た平面波はｚｍ（ｘｓ）以後の像点には寄与しないが、
負の伝播角度で送信された平面波はｚｍ（ｘｓ）以後の
像点に寄与するからである。即ち、このように与えられ
た像点に寄与する各平面波に対する各信号だけを用いて
組合せれば最大撮像深さが増加される。この時、横方向
の解像度はηとＤｓによって決定されるため、γ、η及
びＤｓを適宜選択して所望の横方向の解像度と実像深さ
を得ることができる。
線に対する実像深さ５８は、有限送信開口による後方拡
散領域（以下、ＲＳＲと称す）が始まる個所として定義
することができる。即ち、有限送信開口の使用によって
送信平面波が伝えられる深さが制限されるが、その深さ
を超過した領域では、式（５）のように表現するビーム
パターンが得られず、メインローブが深さによって再度
増加する。しかし、式（８）によれば、実像深さ５８ｚ
ａ（ｘｓ）は各走査線の位置ｘｓによって異なり、送信
トランスデューサの大きさＤｔとηとに比例して増加す
る。従って、合成ウィンドウ関数の幅を小さくするか、
その位置を適当に移動することによって、即ち、γを調
節してｚａ（ｘｓ）を増加させることができる。特に、
図７の場合、γを-Ｄｓ／２に近く定められれば、ｚａ
（ｘｓ）を大きく増加させることができる。これは、走
査線が正のｘ軸位置にある時、正の伝播角度で送信され
た平面波はｚｍ（ｘｓ）以後の像点には寄与しないが、
負の伝播角度で送信された平面波はｚｍ（ｘｓ）以後の
像点に寄与するからである。即ち、このように与えられ
た像点に寄与する各平面波に対する各信号だけを用いて
組合せれば最大撮像深さが増加される。この時、横方向
の解像度はηとＤｓによって決定されるため、γ、η及
びＤｓを適宜選択して所望の横方向の解像度と実像深さ
を得ることができる。
【００３３】本発明に対する望ましい実施例のために、
３．５ＭＨｚの線形アレイ・プローブを用いてコンピュ
ータ・シミュレーションを施した。別途に明らかにした
場合でなければ合成送信ウィンドウ関数の幅Ｄｓと受信
副開口の大きさは全て６４ｄであり、送信開口は全体ト
ランスデューサを用いたため１２８ｄとして決定した。
（図１参照）。
３．５ＭＨｚの線形アレイ・プローブを用いてコンピュ
ータ・シミュレーションを施した。別途に明らかにした
場合でなければ合成送信ウィンドウ関数の幅Ｄｓと受信
副開口の大きさは全て６４ｄであり、送信開口は全体ト
ランスデューサを用いたため１２８ｄとして決定した。
（図１参照）。
【００３４】図８は、最大伝播角度θｍａｘが０．２ラ
ジアン（ζｍａｘ＝１９２mm、η＝９６mm）の場合、無
限送信開口（点線）で平面波を送信した時の送信ビーム
パターンが有限送信開口（実線）ではどのように変わる
のかを示す。図８で有限送信開口の場合、小さな深さで
は無限送信開口の場合と殆ど同じ送信ビームパターンを
見せて、深さが増加することによってサイドローブの各
値が変わり、２００mmではメインローブが微細であって
も差異が生ずることを確認することができる。従って、
この深さ以後からは有限送信開口のメインローブがます
ます増加するようになる。このような結果は、有限送信
開口を用いて、平面波を用いる合成開口集束方法を近似
的に具現できることを示す。
ジアン（ζｍａｘ＝１９２mm、η＝９６mm）の場合、無
限送信開口（点線）で平面波を送信した時の送信ビーム
パターンが有限送信開口（実線）ではどのように変わる
のかを示す。図８で有限送信開口の場合、小さな深さで
は無限送信開口の場合と殆ど同じ送信ビームパターンを
見せて、深さが増加することによってサイドローブの各
値が変わり、２００mmではメインローブが微細であって
も差異が生ずることを確認することができる。従って、
この深さ以後からは有限送信開口のメインローブがます
ます増加するようになる。このような結果は、有限送信
開口を用いて、平面波を用いる合成開口集束方法を近似
的に具現できることを示す。
【００３５】図９は、γ＝ｘs＝０の有限送信開口の場
合、η値が合成開口集束されたビームパターンに及ぼす
影響を示す。図９（ａ）はη＝９６mm、図９（ｂ）はη
＝４８mmである時、音場の等高線を示す。図９（ａ）は
前方拡散領域（以下、ＦＳＲと称す）がη値と同じ９６
mm、図９（ｂ）はＦＳＲが４８mmであることを確認する
ことができる。また、図９（ａ）の４８mm、９６mmにお
ける−６ｄＢのビーム幅は各々０．７４mm、１．２２mm
で、図９（ｂ）の４８mm、９６mmにおける−６ｄＢのビ
ーム幅は各々０．６２mm、０．８９mmであり、η値が減
少するほどそのビーム幅がさらに小さくなることが分か
る。これは有限送信開口の場合でも、ηがビーム幅とＦ
ＳＲとを決定づける要素として作用することを示したも
のである。ＦＳＲでは、横方向のビーム幅が線形的に増
加するが、非拡散領域では、近似的に均一の横方向のビ
ームパターンを維持する。
合、η値が合成開口集束されたビームパターンに及ぼす
影響を示す。図９（ａ）はη＝９６mm、図９（ｂ）はη
＝４８mmである時、音場の等高線を示す。図９（ａ）は
前方拡散領域（以下、ＦＳＲと称す）がη値と同じ９６
mm、図９（ｂ）はＦＳＲが４８mmであることを確認する
ことができる。また、図９（ａ）の４８mm、９６mmにお
ける−６ｄＢのビーム幅は各々０．７４mm、１．２２mm
で、図９（ｂ）の４８mm、９６mmにおける−６ｄＢのビ
ーム幅は各々０．６２mm、０．８９mmであり、η値が減
少するほどそのビーム幅がさらに小さくなることが分か
る。これは有限送信開口の場合でも、ηがビーム幅とＦ
ＳＲとを決定づける要素として作用することを示したも
のである。ＦＳＲでは、横方向のビーム幅が線形的に増
加するが、非拡散領域では、近似的に均一の横方向のビ
ームパターンを維持する。
【００３６】また、上記式（８）で定義したＲＳＲもη
によって決定されるが、γ＝ｘｓ＝０の時、式（８）に
よってＲＳＲはｚ＝ｚａ（０）＝２ηの深さから始ま
る。即ち、図９（ａ）はＲＳＲが１９２mmから始まり、
図９（ｂ）はＲＳＲが９６mmから始まることを示す。こ
のようなＲＳＲの各開始値は式（７）によって計算され
る最大伝播角度による最大撮像深さｚｍ（０）より２倍
増加したものである。前述のように、実像深さは合成ウ
ィンドウ関数の幅Ｄｓだけでなく、その中心位置γを調
整することによって更に増加させることができるが、図
１０〜図１３を参照して、そのような各要素が実像深さ
に及ぼす影響に対してより詳記する。
によって決定されるが、γ＝ｘｓ＝０の時、式（８）に
よってＲＳＲはｚ＝ｚａ（０）＝２ηの深さから始ま
る。即ち、図９（ａ）はＲＳＲが１９２mmから始まり、
図９（ｂ）はＲＳＲが９６mmから始まることを示す。こ
のようなＲＳＲの各開始値は式（７）によって計算され
る最大伝播角度による最大撮像深さｚｍ（０）より２倍
増加したものである。前述のように、実像深さは合成ウ
ィンドウ関数の幅Ｄｓだけでなく、その中心位置γを調
整することによって更に増加させることができるが、図
１０〜図１３を参照して、そのような各要素が実像深さ
に及ぼす影響に対してより詳記する。
【００３７】図１０と図１１とは、合成ウィンドウ関数
の幅Ｄｓが実像深さに及ぼす影響に対して詳察するため
のコンピュータ・シミュレーションの結果である。図１
０においてＤｓ＝３２ｄ、γ＝０の時、図１０（ａ）は
ｘ＝ｘｓ＝０に位置した走査線の送受信音場の等高線、
図１０（ｂ）はｘ＝ｘｓ＝１０mmに位置した走査線の送
受信音場の等高線を示す。一方、コンピュータ・シミュ
レーションの他の各条件は同一にし、合成ウィンドウ関
数の幅だけＤｓ＝６４ｄに変更した時、二つの走査線の
実像深さは式（８）によって各々ｚａ（０）＝１９２m
m、ｚａ（１０）＝９２mmとなる。しかし、Ｄｓ＝３２
ｄにした場合、式（８）と図１０とで確認できるよう
に、ｚａ（０）（図示せず）及びｚａ（１０）は各々３
８４mm、１８４mmであるため、Ｄｓ＝６４ｄである時に
更に実像深さが２倍増加する。また、Ｄｓ＝６４ｄであ
る場合、ｚ＝ｚｍ（０）＝９６mmの−６ｄＢのビーム幅
は１．２mmと測定したことと比較する時、Ｄｓ＝３２ｄ
である図１０（ａ）は２．３６４mmと測定されることに
よって、Ｄｓが１／２に減少することに伴いビーム幅は
約２倍増加することが分かる。従って、合成ウィンドウ
関数の幅Ｄｓが増加することに伴いビーム幅は半比例し
て減少し、実像深さｚａ（ｘａ）は比例して増加するよ
うになるが、このようなコンピュータ・シミュレーショ
ンの結果は合成ウィンドウ関数の幅Ｄｓがビームパター
ンに及ぼす影響を定量的に説明する。
の幅Ｄｓが実像深さに及ぼす影響に対して詳察するため
のコンピュータ・シミュレーションの結果である。図１
０においてＤｓ＝３２ｄ、γ＝０の時、図１０（ａ）は
ｘ＝ｘｓ＝０に位置した走査線の送受信音場の等高線、
図１０（ｂ）はｘ＝ｘｓ＝１０mmに位置した走査線の送
受信音場の等高線を示す。一方、コンピュータ・シミュ
レーションの他の各条件は同一にし、合成ウィンドウ関
数の幅だけＤｓ＝６４ｄに変更した時、二つの走査線の
実像深さは式（８）によって各々ｚａ（０）＝１９２m
m、ｚａ（１０）＝９２mmとなる。しかし、Ｄｓ＝３２
ｄにした場合、式（８）と図１０とで確認できるよう
に、ｚａ（０）（図示せず）及びｚａ（１０）は各々３
８４mm、１８４mmであるため、Ｄｓ＝６４ｄである時に
更に実像深さが２倍増加する。また、Ｄｓ＝６４ｄであ
る場合、ｚ＝ｚｍ（０）＝９６mmの−６ｄＢのビーム幅
は１．２mmと測定したことと比較する時、Ｄｓ＝３２ｄ
である図１０（ａ）は２．３６４mmと測定されることに
よって、Ｄｓが１／２に減少することに伴いビーム幅は
約２倍増加することが分かる。従って、合成ウィンドウ
関数の幅Ｄｓが増加することに伴いビーム幅は半比例し
て減少し、実像深さｚａ（ｘａ）は比例して増加するよ
うになるが、このようなコンピュータ・シミュレーショ
ンの結果は合成ウィンドウ関数の幅Ｄｓがビームパター
ンに及ぼす影響を定量的に説明する。
【００３８】図１１は、ｚ＝ｚｍ（１０）＝４５mm（図
１１（ａ））、ｚ＝ｚｍ（０）＝９６mm（図１１
（ｂ））、ｚ＝ｚａ（１０）＝１８４mm（図１１
（ｃ））、ｚ＝２５０mm（図１１（ｄ））の深さであ
り、Ｄｓ＝３２ｄ、γ＝０である時、ｘ＝ｘ ｓ＝０の有
限送信開口（実線）、ｘ＝ｘｓ＝１０mmの有限送信開口
（点線）、ｘ＝ｘｓ＝０の無限送信開口（一点鎖線）で
の両方向ビームパターンを示す。ｘ＝ｘｓ＝０である
時、有限送信開口のメインローブはｚ＝２５０mmでも無
限送信開口のメインローブと同一である。しかし、ｘ＝
ｘｓ＝１０mmである時、有限送信開口のメインローブ
は、ｚ＝１８４mmでは無限送信開口のメインローブと同
一であるが、ｚ＝２５０mmでは無限送信開口のメインロ
ーブよりさらに広がっていることが確認できる。
１１（ａ））、ｚ＝ｚｍ（０）＝９６mm（図１１
（ｂ））、ｚ＝ｚａ（１０）＝１８４mm（図１１
（ｃ））、ｚ＝２５０mm（図１１（ｄ））の深さであ
り、Ｄｓ＝３２ｄ、γ＝０である時、ｘ＝ｘ ｓ＝０の有
限送信開口（実線）、ｘ＝ｘｓ＝１０mmの有限送信開口
（点線）、ｘ＝ｘｓ＝０の無限送信開口（一点鎖線）で
の両方向ビームパターンを示す。ｘ＝ｘｓ＝０である
時、有限送信開口のメインローブはｚ＝２５０mmでも無
限送信開口のメインローブと同一である。しかし、ｘ＝
ｘｓ＝１０mmである時、有限送信開口のメインローブ
は、ｚ＝１８４mmでは無限送信開口のメインローブと同
一であるが、ｚ＝２５０mmでは無限送信開口のメインロ
ーブよりさらに広がっていることが確認できる。
【００３９】図１２と図１３とを参照して、合成ウィン
ドウ関数の中心位置を示すγが実像深さに及ぼす影響に
対して説明する。図１２はＤｓ＝６４ｄ、ｘｓ＝１０mm
に対して、γ＝０の場合における送受信音場の等高線
（図１２（ａ））と、γ＝−１５ｄの場合における送受
信音場の等高線（図１２（ｂ））を示したものであっ
て、図１３は走査線がｘ＝ｘｓ＝０に位置する時、無限
送信開口（一点鎖線）の横方向ビームパターンと、走査
線がｘ＝ｘｓ＝１０mmに位置してγ＝０（点線）、γ＝
−１５ｄ（実線）である時の有限送信開口の横方向ビー
ムパターンをｚ＝ｚ ｍ（１０）＝４５mm（図１３
（ａ））、ｚ＝ｚｍ（０）＝９６mm（図１３（ｂ））、
ｚ＝ｚａ（１０）＝１７３mm（図１３（ｃ））、ｚ＝２
５０mm（図１３（ｄ））の深さについて示す。
ドウ関数の中心位置を示すγが実像深さに及ぼす影響に
対して説明する。図１２はＤｓ＝６４ｄ、ｘｓ＝１０mm
に対して、γ＝０の場合における送受信音場の等高線
（図１２（ａ））と、γ＝−１５ｄの場合における送受
信音場の等高線（図１２（ｂ））を示したものであっ
て、図１３は走査線がｘ＝ｘｓ＝０に位置する時、無限
送信開口（一点鎖線）の横方向ビームパターンと、走査
線がｘ＝ｘｓ＝１０mmに位置してγ＝０（点線）、γ＝
−１５ｄ（実線）である時の有限送信開口の横方向ビー
ムパターンをｚ＝ｚ ｍ（１０）＝４５mm（図１３
（ａ））、ｚ＝ｚｍ（０）＝９６mm（図１３（ｂ））、
ｚ＝ｚａ（１０）＝１７３mm（図１３（ｃ））、ｚ＝２
５０mm（図１３（ｄ））の深さについて示す。
【００４０】図１２（ａ）と図１３とで分かるようにγ
＝０の場合、ｚ＝ｚｍ（０）＝９６mm以後からはメイン
ローブ幅は増加する。その反面、図１２（ｂ）と図１３
とで分かるように、γ＝−１５ｄの場合にはｚ＝ｚ
ａ（１０）＝１７３mmまでは無限送信開口と同じメイン
ローブ幅を示す。また、１８０mm、１９０mm、２００mm
の深さにおける−６ｄＢのビーム幅が、図１２（ｂ）の
場合には各々１．７０５mm、１．７８０１mm、１．８６
１mmと測定され、無限送信開口の場合には−６ｄＢのビ
ーム幅が各々１．６３４mm、１．６６９mm、１．７０２
mmと測定された。図１２と図１３とのコンピュータ・シ
ミュレーションの結果は、γを適宜選択することによっ
て映像の有効深さを増加させ得ることを定量的に説明す
る。
＝０の場合、ｚ＝ｚｍ（０）＝９６mm以後からはメイン
ローブ幅は増加する。その反面、図１２（ｂ）と図１３
とで分かるように、γ＝−１５ｄの場合にはｚ＝ｚ
ａ（１０）＝１７３mmまでは無限送信開口と同じメイン
ローブ幅を示す。また、１８０mm、１９０mm、２００mm
の深さにおける−６ｄＢのビーム幅が、図１２（ｂ）の
場合には各々１．７０５mm、１．７８０１mm、１．８６
１mmと測定され、無限送信開口の場合には−６ｄＢのビ
ーム幅が各々１．６３４mm、１．６６９mm、１．７０２
mmと測定された。図１２と図１３とのコンピュータ・シ
ミュレーションの結果は、γを適宜選択することによっ
て映像の有効深さを増加させ得ることを定量的に説明す
る。
【００４１】図１４を参照して、本発明による合成開口
集束方法が従来の集束方法に比べて横方向の解像度がど
のくらい向上しているのかを説明する。
集束方法が従来の集束方法に比べて横方向の解像度がど
のくらい向上しているのかを説明する。
【００４２】０．３mmの幅を有する１９２個のトランス
デューサで構成された３．５ＭＨｚ線形アレイ・プロー
ブで−６ｄＢのビーム幅が３ＭＨｚになる短いパルスを
送信した。送受信開口と合成ウィンドウ関数との大きさ
は６４ｄとし、受信動的集束方法は６０mmで固定送信集
束を行い、本発明による合成開口集束方法で最大伝播角
度は０．３５ラジアンとした。反射体は、総１３個であ
って一番上の反射体はｘ＝０、ｚ＝６０mmに位置し、一
番深い所の反射体はｘ＝０、ｚ＝１９５mmに位置する。
また、最外角反射体はｘ＝１５mm、ｚ＝１３９mmに位置
する。図１４（ａ）のコンピュータ・シミュレーション
の結果は、受信動的集束方法による横方向の解像度、図
１４（ｂ）のコンピュータ・シミュレーションの結果は
本発明による合成開口集束方法による横方向の解像度を
示す。コンピュータ・シミュレーションの結果本発明に
よる合成開口集束方法の解像度が全像点に対して遥かに
優れていることを確認することができる。
デューサで構成された３．５ＭＨｚ線形アレイ・プロー
ブで−６ｄＢのビーム幅が３ＭＨｚになる短いパルスを
送信した。送受信開口と合成ウィンドウ関数との大きさ
は６４ｄとし、受信動的集束方法は６０mmで固定送信集
束を行い、本発明による合成開口集束方法で最大伝播角
度は０．３５ラジアンとした。反射体は、総１３個であ
って一番上の反射体はｘ＝０、ｚ＝６０mmに位置し、一
番深い所の反射体はｘ＝０、ｚ＝１９５mmに位置する。
また、最外角反射体はｘ＝１５mm、ｚ＝１３９mmに位置
する。図１４（ａ）のコンピュータ・シミュレーション
の結果は、受信動的集束方法による横方向の解像度、図
１４（ｂ）のコンピュータ・シミュレーションの結果は
本発明による合成開口集束方法による横方向の解像度を
示す。コンピュータ・シミュレーションの結果本発明に
よる合成開口集束方法の解像度が全像点に対して遥かに
優れていることを確認することができる。
【００４３】上記において、本発明の好適な実施の形態
について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱すること
なく、当業者は種々の改変をなし得る。
について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱すること
なく、当業者は種々の改変をなし得る。
【００４４】
【発明の効果】従って、本発明によれば、両方向動的集
束を可能にして優れた横方向の解像度を提供し、パルス
送信方式だけでなくコード化送信方式によっても行うこ
とができる。また、合成ウィンドウ関数の大きさとその
中心位置とを適宜選択することによって、映像の有効深
さを増加させることができ、従来の集束方法が適用され
る応用分野に用いられて映像の横方向の解像度を改善す
るのに有用に用いることができる。
束を可能にして優れた横方向の解像度を提供し、パルス
送信方式だけでなくコード化送信方式によっても行うこ
とができる。また、合成ウィンドウ関数の大きさとその
中心位置とを適宜選択することによって、映像の有効深
さを増加させることができ、従来の集束方法が適用され
る応用分野に用いられて映像の横方向の解像度を改善す
るのに有用に用いることができる。
【図１】トランスデューサの座標を示す模式図である。
【図２】受信動的集束方法を用いる超音波撮像システム
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図３】球面波の回折現象によるビーム広がり現象を示
す模式図である。
す模式図である。
【図４】本発明によって平面波を用いて横方向の解像度
の改善のための模式図である。
の改善のための模式図である。
【図５】本発明による合成開口集束方法の送受信モデル
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図６】本発明による合成開口集束方法を用いる超音波
撮像システムを示すブロック図である。
撮像システムを示すブロック図である。
【図７】本発明による超音波撮像システムにおいて走査
線別撮像深さを示す模式図である。
線別撮像深さを示す模式図である。
【図８】無限送信開口と有限送信開口との送信ビームパ
ターンを示す模式図である。
ターンを示す模式図である。
【図９】本発明による合成開口集束方法の拡散領域を示
す模式図である。
す模式図である。
【図１０】γ＝０であり、有限送信開口を用いた時、二
つの走査線に対する本発明による合成開口集束方法の送
受信音場の等高線を比較した模式図である。
つの走査線に対する本発明による合成開口集束方法の送
受信音場の等高線を比較した模式図である。
【図１１】本発明による合成開口集束方法の横方向のビ
ームパターンを比較した模式図である。
ームパターンを比較した模式図である。
【図１２】有限送信開口を用いた時、ｘｓ＝１０mmの走
査線に対する本発明による合成開口集束方法の送受信音
場の等高線を比較した模式図である。
査線に対する本発明による合成開口集束方法の送受信音
場の等高線を比較した模式図である。
【図１３】本発明による合成開口集束方法の両方向のビ
ームパターンを比較した模式図である。
ームパターンを比較した模式図である。
【図１４】本発明による合成開口集束方法を従来の受信
動的集束方法と比較する図面である。
動的集束方法と比較する図面である。
３６ 平面波
３８ 受信副開口
４０ 着目点
４２ 像点
フロントページの続き
(72)発明者 ソン テ キョン
大韓民国 ソウル トクビョルシソチョク
ザンウォンドン ドンアアパート105ドン
1403ホ
Ｆターム(参考） 4C301 AA02 BB23 EE02 GB03 GB04
HH01 HH24 HH37 HH38 JB28
JB50 JC05 LL04 LL05
4C601 BB05 BB06 BB07 EE01 GB01
GB03 GB04 HH04 HH31 HH38
JB01 JB34 JB41 JB55 JB60
LL01 LL02 LL05
5D019 AA08 FF04
5J083 AA02 AB17 AC28 AC29 AD13
AE10 BA01 BB15 BC01 BE08
BE57 CA12 DC02 EA14 EB02
Claims (13)
- 【請求項１】 複数のトランスデューサを有する超音波
撮像システムでの合成開口集束方法において、 平面波を生成する第１段階と、 前記複数のトランスデューサによって前記平面波を診断
対象に向けて送信する第２段階と、 前記複数のトランスデューサによって前記診断対象から
反射される各エコー信号を受信する第３段階と、 前記受信した各エコー信号を動的集束する第４段階とを
含むことを特徴とする合成開口集束方法。 - 【請求項２】 前記受信した各エコー信号を受信パター
ン・メモリに格納する第５段階を、さらに含むことを特
徴とする請求項１に記載の合成開口集束方法。 - 【請求項３】 前記動的集束した各エコー信号を組合せ
てビームを形成する第６段階を、さらに含むことを特徴
とする請求項１に記載の合成開口集束方法。 - 【請求項４】 前記平面波が、受信副開口の中心位置に
対応する伝播角度で前記診断対象に向けて送信されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の合成開口集束方法。 - 【請求項５】 前記平面波が、相異なるステアリング時
間遅延を有する前記複数のトランスデューサによって生
成されることを特徴とする請求項１に記載の合成開口集
束方法。 - 【請求項６】 前記平面波が、パルス送信方式及びコー
ド化送信方式の中のいずれかによって生成することを特
徴とする請求項１に記載の合成開口集束方法。 - 【請求項７】 前記第３受信段階が、前記受信副開口の
位置を移動させることによって前記各エコー信号を受信
することを特徴とする請求項１に記載の合成開口集束方
法。 - 【請求項８】 前記複数のトランスデューサが、線形ア
レイ・プローブ及びフェーズド・アレイ・プローブの中
のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の合
成開口集束方法。 - 【請求項９】 前記格納された各エコー信号を相関器で
圧縮する第７段階を、さらに含むことを特徴とする請求
項２に記載の合成開口集束方法。 - 【請求項１０】 前記第６段階が、合成送信時間遅延と
受信動的集束のための時間遅延とを用いることを特徴と
する請求項３に記載の合成開口集束方法。 - 【請求項１１】 前記平面波が、直交特性を有するゴレ
ーコードと周波数分割した重みチャープ信号とを用いる
ことを特徴とする請求項６に記載の合成開口集束方法。 - 【請求項１２】 前記受信副開口の位置が、前記伝播角
度に対応して決定されることを特徴とする請求項７に記
載の合成開口集束方法。 - 【請求項１３】 前記受信副開口の中心位置であるγを
選択して実像の深さを増加させることを特徴とする請求
項７に記載の合成開口集束方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002018397A JP3740066B2 (ja) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | 超音波撮像システムでの合成開口集束方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002018397A JP3740066B2 (ja) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | 超音波撮像システムでの合成開口集束方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003220059A true JP2003220059A (ja) | 2003-08-05 |
| JP3740066B2 JP3740066B2 (ja) | 2006-01-25 |
Family
ID=27742961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002018397A Expired - Fee Related JP3740066B2 (ja) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | 超音波撮像システムでの合成開口集束方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3740066B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010536502A (ja) * | 2007-08-23 | 2010-12-02 | ヴェラゾニックス，インコーポレーテッド | 局所媒体動作の検出処理に基づく適応的超音波画像再構成 |
| US8282558B2 (en) | 2009-04-30 | 2012-10-09 | Medison Co., Ltd. | Ultrasound system and method for ultrasound data |
| JP2016019849A (ja) * | 2008-03-13 | 2016-02-04 | スーパー ソニック イマジン | 超音波合成イメージングの装置と方法 |
| WO2017065513A1 (ko) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | 삼성전자 주식회사 | 초음파 장치 및 초음파 촬영 방법 |
| WO2017115592A1 (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 古野電気株式会社 | 超音波検査装置、超音波検査方法、および、超音波検査プログラム |
| US10031226B2 (en) | 2014-10-30 | 2018-07-24 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic measurement apparatus, ultrasonic diagnostic apparatus, and ultrasonic measurement method |
| KR20190007322A (ko) * | 2017-07-12 | 2019-01-22 | 서강대학교산학협력단 | 넓은 영상화 영역을 확보할 수 있는 컨벡스 프로브를 이용한 초음파 신호의 송수신방법, 상기 방법을 이용한 초음파 신호의 송수신장치, 및 상기 방법을 이용한 초음파 신호의 송수신시스템 |
| US10197670B2 (en) | 2014-10-30 | 2019-02-05 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic measurement apparatus, ultrasonic diagnostic apparatus, and ultrasonic measurement method |
-
2002
- 2002-01-28 JP JP2002018397A patent/JP3740066B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8824743B2 (en) | 2007-08-23 | 2014-09-02 | Verasonics, Inc. | Adaptive ultrasound image reconstruction based on sensing of local media motion |
| JP2010536502A (ja) * | 2007-08-23 | 2010-12-02 | ヴェラゾニックス，インコーポレーテッド | 局所媒体動作の検出処理に基づく適応的超音波画像再構成 |
| JP2016019849A (ja) * | 2008-03-13 | 2016-02-04 | スーパー ソニック イマジン | 超音波合成イメージングの装置と方法 |
| US8282558B2 (en) | 2009-04-30 | 2012-10-09 | Medison Co., Ltd. | Ultrasound system and method for ultrasound data |
| US10031226B2 (en) | 2014-10-30 | 2018-07-24 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic measurement apparatus, ultrasonic diagnostic apparatus, and ultrasonic measurement method |
| US10197670B2 (en) | 2014-10-30 | 2019-02-05 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic measurement apparatus, ultrasonic diagnostic apparatus, and ultrasonic measurement method |
| US20180299538A1 (en) * | 2015-10-16 | 2018-10-18 | Sogang University Research & Business Foundation | Ultrasonic device and ultrasonic imaging method |
| KR20170044872A (ko) * | 2015-10-16 | 2017-04-26 | 삼성전자주식회사 | 초음파 장치 및 초음파 촬영 방법 |
| WO2017065513A1 (ko) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | 삼성전자 주식회사 | 초음파 장치 및 초음파 촬영 방법 |
| US10725158B2 (en) | 2015-10-16 | 2020-07-28 | Sogang University Research & Business Foundation | Ultrasonic device and ultrasonic imaging method |
| KR102438119B1 (ko) * | 2015-10-16 | 2022-08-31 | 삼성전자주식회사 | 초음파 장치 및 초음파 촬영 방법 |
| WO2017115592A1 (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 古野電気株式会社 | 超音波検査装置、超音波検査方法、および、超音波検査プログラム |
| CN108700557A (zh) * | 2015-12-28 | 2018-10-23 | 古野电气株式会社 | 超声波检查装置、超声波检查方法及超声波检查程序 |
| CN108700557B (zh) * | 2015-12-28 | 2021-04-13 | 古野电气株式会社 | 超声波检查装置、超声波检查方法及存储介质 |
| KR20190007322A (ko) * | 2017-07-12 | 2019-01-22 | 서강대학교산학협력단 | 넓은 영상화 영역을 확보할 수 있는 컨벡스 프로브를 이용한 초음파 신호의 송수신방법, 상기 방법을 이용한 초음파 신호의 송수신장치, 및 상기 방법을 이용한 초음파 신호의 송수신시스템 |
| KR101956456B1 (ko) | 2017-07-12 | 2019-03-08 | 서강대학교산학협력단 | 넓은 영상화 영역을 확보할 수 있는 컨벡스 프로브를 이용한 초음파 신호의 송수신방법, 상기 방법을 이용한 초음파 신호의 송수신장치, 및 상기 방법을 이용한 초음파 신호의 송수신시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3740066B2 (ja) | 2006-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9730676B2 (en) | Ultrasound imaging system using beamforming techniques for phase coherence grating lobe suppression | |
| US8672846B2 (en) | Continuous transmit focusing method and apparatus for ultrasound imaging system | |
| EP1004894B1 (en) | Method and apparatus for high-frame-rate high-resolution ultrasonic image data acquisition | |
| US6309356B1 (en) | Method and apparatus for forming medical ultrasound images | |
| US6551246B1 (en) | Method and apparatus for forming medical ultrasound images | |
| US6282963B1 (en) | Numerical optimization of ultrasound beam path | |
| US10976422B2 (en) | Ultrasound imaging methods and systems | |
| US6736780B2 (en) | Synthetic aperture focusing method for ultrasound imaging based on planar waves | |
| US20220155440A1 (en) | Systems and methods for synthetic aperture ultrasound imaging of an object | |
| Nikolov et al. | Practical applications of synthetic aperture imaging | |
| US8038620B2 (en) | Fresnel zone imaging system and method | |
| Jensen | Ultrasound imaging and its modeling | |
| JP2014133180A (ja) | コヒーレントでない遡及的で動的な送信の焦点合わせ | |
| CN109363714B (zh) | 一种超声成像设备及其超声成像方法 | |
| JP4643591B2 (ja) | 超音波撮像装置 | |
| Chang et al. | A new synthetic aperture focusing method to suppress the diffraction of ultrasound | |
| Kim et al. | Efficient array beam forming by spatial filtering for ultrasound B-mode imaging | |
| US6517489B1 (en) | Method and apparatus for forming medical ultrasound images | |
| Bae et al. | Ultrasonic sector imaging using plane wave synthetic focusing with a convex array transducer | |
| JP3763924B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| JP2003220059A (ja) | 超音波撮像システムでの合成開口集束方法 | |
| JP3688566B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
| Bera et al. | Synthetic aperture sequential beamforming for phased array imaging | |
| CN109416400A (zh) | 具有大线性阵列的快速合成聚焦超声成像 | |
| JPH08289891A (ja) | 超音波診断装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041221 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050308 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050510 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050809 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051018 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051104 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3740066 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091111 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091111 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101111 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111111 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111111 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121111 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131111 Year of fee payment: 8 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |