JP3408284B2

JP3408284B2 - 音響イメージング装置及びその方法

Info

Publication number: JP3408284B2
Application number: JP11376293A
Authority: JP
Inventors: バーナード・ジェー・セイボード
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1992-04-17
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 2003-05-19
Anticipated expiration: 2018-05-19
Also published as: DE4345381C2; US5678552A; DE4304275C2; US5318033A; JPH0614929A; DE4345379C2; DE4304275A1; US5431167A; DE4345380C2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フェイズド・アレイ音
響システムに関するものであり、超音波フェイズド・ア
レイ・イメージング・システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人体の内部の実時間イメージを形成する
ための超音波イメージング・システムは、周知のところ
である。こうしたシステムの１つの場合、体と接触する
ように配置された超音波変換器のアレイが、短い電気パ
ルスを対応する圧力波に変換する。電気パルスは、アレ
イの個々の変換器のそれぞれに加えることが可能であ
り、アレイ内の他の変換器に対する各変換器へのパルス
の印加時間を選択することによって、各変換器によって
発生する圧力波を、アレイから所定の方向に伝搬する
「送信ビーム」にすることが可能である。

【０００３】送信ビームの圧力波が、人体を通過する
際、該圧力波が音響特性の異なる組織に遭遇する毎に、
音響エネルギの一部が、変換器アレイに向かって反射さ
れる。反射される圧力パルスを対応する電気パルスに変
換するための、受信変換器のアレイ（送信アレイと同じ
にすることも可能である）が設けられている。反射され
た圧力パルスは、受信アレイの各変換器によって受信さ
れ、各変換器によって発生する信号間の相対遅延を適合
するように選択し、信号を組み合わせることによって、
「受信ビーム」に位置する受信圧力波を、他の圧力パル
スに対して優先的に強調することができる。送信ビーム
の場合と同様、相対的な変換器遅延を調整し、受信ビー
ムが、変換器アレイから所望の方向に延びるようにする
ことが可能である。

【０００４】受信した音響信号の「焦点」を受信ビーム
に沿ったあるポイントに合わせることも可能である。こ
れは、変換器間の相対的信号遅延を選択的に調整して、
受信変換器によって発生する電気信号が、受信ビームに
沿った、変換器アレイから所定の距離だけ離れたポイン
トから受信した信号と時間的に重なるが、他の信号とは
重ならないようにすることによって行われる。従って、
信号を組み合わせると、このポイントに対応する信号か
ら強い信号が生じるが、異なる時間に他のポイントから
到着する信号は、位相関係がランダムであり、従って、
破壊的な干渉を生じる。

【０００５】このシステムの場合、変換器アレイから選
択された角方向に送信ビームを発生する、または、「発
射」するように、音響変換器を調整することによって、
２次元イメージ・プロットまたはセクタ・イメージを発
生することが、可能である。次に、受信変換器は、さら
に、送信ビームと同じ角度で受信ビームを発生するよう
に、調整される。受信変換器は、所定の送信ビーム角度
に沿って、変換器アレイから順次距離を延ばして、受信
ビームの焦点を合わせるように調整される。各順次焦点
毎に、受信信号が記憶される。次に、所定の角度量だ
け、送信及び受診ビームを移動させて、捕捉信号のプロ
セスが繰り返される。次に、開始された信号に処理を施
して、セクタと呼ぶウェッジ形状の音響イメージが形成
される。

【０００６】受信ビームに沿った所望の焦点と個々の受
信変換器の間の距離が異なるので、反射圧力パルスが、
変換器に到達する時間が異なり、従って、電気信号の発
生する時間も異なることになる。従って、各変換器と信
号総和点の間に電気的補償遅延を導入して、総和点にお
ける全電気信号の到達時間が、どの変換器が関連してい
るかに関係なく、同じになるようにすることが、必要に
なる。変換器補償遅延及び信号総和回路要素の集合体
は、通常、「ビーム形成器」と呼ばれ、例えば、本発明
の譲受人に対して発行された米国特許第４，１４０，０
２２号に記載がある。該特許に解説のビーム形成器の解
説は、参考までに本書に組み込まれている。

【０００７】ビーム形成器の出力は、受信圧力パルスの
振幅を表した高周波信号である。この信号は、受信ビー
ムの角度（Θ）と、焦点が得られる、受信ビームに沿っ
た半径方向の距離（Ｒ）の関数であることが多い。従っ
て、該信号は、Ｒ−Θ座標にあると称される。また、従
来の構成方法を利用して、線形走査のような、他の座標
形における走査情報を発生するビーム形成器を構成する
ことも可能である。しかし、狭い限定された領域である
ことを考慮して、これら他の座標系で表した信号をＲ−
Θ座標に変換することも可能である。従って、下記の説
明は、一般性を失わないように、Ｒ−Θ座標を想定して
行うことにする。

【０００８】一般に、信号は、テレビジョンまたはラス
ター走査モニターようなディスプレイ・モニターに表示
されるので、信号フォーマットは、Ｒ−Θ座標からテレ
ビジョン・ディスプレイで用いられるＸ−Ｙ座標に変換
しなければならない。この変換は、Ｘ−Ｙ走査変換器と
呼ばれる装置によって実施される。実際のデータは、Ｒ
−Θ座標の離散的角度位置において得られるので、走査
変換器は、Ｒ−Θ座標値間を補間することによって、必
要なＸ−Ｙ値を発生しなければならない。こうした走査
変換器の構成及び動作は、周知のところである。例え
ば、走査変換器については、両方とも、本発明の譲受人
に譲渡された、米国特許第４，４６８，７４７号、及
び、第４，４７１，４４９号に詳細な記載がある。これ
らの特許の説明は、参考までに本書に組み込まれてお
り、従って、ここでは、走査変換器の詳細な構成につい
て、これ以上の説明は行わない。

【０００９】従来の走査変換器システムには、いくつか
の問題を生じるものもあることが分かった。こうした問
題の１つが、再構成されるイメージに「人為的不自然
さ」を伴うことが多いということである。人為的不自然
さは、表示されるイメージに生じるが、実際の対象には
存在しない視覚的異常である。こうした異常は、例え
ば、放射ライン、チェックボード・パターンまたはスペ
ックルから構成され、一般に、イメージの不完全な再構
成に関連している。

【００１０】先行技術によるシステムに関するもう１つ
の問題は、分解能に限界のある場合が多いということで
ある。イメージの分解能を高める既知の方法の１つは、
音響ライン間における角インクリメントを減少させるこ
とによって、発射される音響ライン数を増加させること
である。明らかに、こうしたアプローチによって、音響
データを得て、イメージを再構成するのに必要な全時間
が増すことになる。心臓の弁のような動く対象のイメー
ジングには、多くの超音波イメージング・システムが利
用されているので、主として重要なのは、できるだけ速
くイメージを形成して（「フレーム率」すなわち単位時
間毎に発生するイメージ数を増すことによって）、でき
るだけ正確に、対象の動作を表すことができるようにす
ることである。フレーム率は、各イメージを形成するた
めに発射されるライン数を減少させることによって、増
すことが可能である。ただし、前述のように、これによ
って、やはり、イメージの総合分解能が低下する。結果
として、先行技術によるシステムの場合、分解能とフレ
ーム率の間でトレード・オフが生じた。

【００１１】

【発明の目的】本発明の目的は、相応じてシステムのフ
レーム率を低下させることなく、分解能を高める方法及
び装置を提供することにある。本発明のもう１つの目的
は、音響イメージの形成に必要な回路要素または時間を
相応じて増大させることなく、システムのＳＮ比または
フレーム率を高めことにある。本発明のもう１つの目的
は、通常は先行技術による再構成プロセス時に廃棄され
る付加情報を利用して、再構成の分解能を高めることに
ある。本発明のもう１つの目的は、不完全な先行技術に
よる再構成プロセスによって形成される音響イメージの
人為的不自然さを減少させることにある。本発明のさら
にもう１つの目的は、音響ライン密度を低下させること
なく、分解能を高めることにある。

【００１２】

【発明の概要】音響イメージング・システムが、ナイキ
スト・サンプル値データ・システムとして取り扱われ
る、本発明の実施例の１つによって、以上の目的が達成
され、以上の問題が解決される。本発明の態様の１つに
よれば、通常は再構成プロセス時に失われる信号位相情
報を利用して、イメージの分解能を高めるため、信号処
理順が、変更される。すなわち、本システム及び方法の
場合、変換器によって発生する信号を検出し、制限を加
えて、処理を行う前に、信号に走査変換またはデータ補
間が施される。

【００１３】本発明のもう１つの態様によれば、走査変
換プロセス時に、Ｒ−Θデータが、非線形補間案を利用
してＸ−Ｙデータに変換される。先行技術による線形補
間は、データ間におけるイメージの強度を過小評価して
おり、非線形補間によって、この過小評価が軽減される
ことが明らかになっている。すなわち、本発明によれ
ば、２つのライン間におけるイメージ・データ値は、同
期（ｓｉｎｘ／ｘ）関数の主ローブを明らかにする数
値に基づいてデータを推定する補間器を用いて、行われ
る。

【００１４】本発明のもう１つの実施例によれば、線形
変換器アレイを利用するイメージング・システムの場
合、送信及び受信ビームが、アレイに対し垂直なライン
に対して大きい角度を形成する位置に送られると、有効
フェイズド・アレイ・アパーチャが、ビームまたは操向
角のコサインだけ縮小されることが分かっている。この
縮小によって、ビーム幅が広くなる。従って、利用する
音響ライン間の角間隔を広くすると、音響ライン間にお
けるライン間隔を等しくすることによって得られるイメ
ージと同じイメージ分解能を得ることができる。さら
に、この間隔の拡大によって、所定のイメージ分解能を
得るための、大きい角度で利用するのに必要なライン数
が減少する。従って、イメージ分解能を低下させること
なく、イメージ・フレーム率を高めることが可能にな
る。すなわち、操向角のコサインと相反関係をなすよう
に均一なグリッド上に間隔をおいて配置された音響ライ
ンによって、満足のゆく結果の得られることが分かっ
た。

【００１５】本発明のさらにもう１つの態様によれば、
ビーム形成回路に加える前に、変換器によって発生する
信号を補間することによって、音響イメージング・シス
テムのフレーム率が、高められる。すなわち、音響ライ
ン間の角離隔距離を増すと、ラインの発射数が減少し、
この結果、フレーム率が高くなる。これによって通常生
じることになる分解能の対応する低下は、既存のライン
間の角位置に関する既存のデータを補間することによっ
て、消失する音響ラインに通常含まれているイメージ情
報を同期させることにより阻止される。

【００１６】

【実施例】図１は、従来のフェイズド・アレイ・イメー
ジング・システムの略ブロック図である。すなわち、図
の左側には、変換器１００のアレイが、ビーム形成器１
０２の入力に接続されている（分かりやすくするため、
単一の変換器だけしか示されていない）。一般に、変換
器の同じアレイを利用して、ビームの発生と、反射され
る圧力パルスの受信の両方が行われる。変換器１００
は、概略で示すように、ビーム形成器１０２に直接接続
されているが、実際には、送信駆動装置及び受信増幅器
が、変換器とビーム形成器の間に接続されている。これ
ら後者の回路の構成及び接続は、周知のところであり、
従って、明瞭化のため、図１から省略されている。

【００１７】ビーム形成回路の構成及び動作は、当該技
術の熟練者にとってやはり周知のところであり、前述の
米国特許第４，１４０，０２２号にさらに詳細に示され
ている。要するに、該回路には、選択的に変換器の信号
を遅延させる複数の遅延線、及び、遅延信号を組み合わ
せて、ライン１０４に出力電気信号を送り出す総和ネッ
トワークが含まれている。次に、リード線１０４におけ
るビーム形成器の出力（前述のように、この出力は、Ｒ
−Θ座標である）に処理を施して、ＴＶディスプレイ１
１２に表示可能な最終的Ｘ−Ｙ信号を発生する。すなわ
ち、リード線１０４の出力を検出して、圧縮してから、
走査変換器に送り、Ｒ−Θ座標からＸ−Ｙ座標への変換
を行う。一般に、ビーム形成器の出力信号は、ダイナミ
ック・レンジが大きく、一方、一般的なＴＶモニター
は、ごく限られたダイナミック・レンジの信号しか表示
することができないので、この追加処理が必要になる。
従って、リード線１０４におけるビーム形成器の出力信
号は、検出回路１０６に加えられる。

【００１８】検出回路１０６は、図１にダイオードとし
て概略が示された、一般に「絶対値」または「二乗」タ
イプ検出器である。こうした検出器の構成及び動作は、
周知のところであるため、検出器１０６については、本
書ではこれ以上の説明は行わないが、検出器は、絶対値
検出器であると仮定する。検出器１０６の出力は、入力
信号の大きさに関連した直流レベルを含む信号である。
この最後の信号は、増幅器１０８に加えられる。増幅器
１０８は、検出器１０６によって発生する信号のダイナ
ミック・レンジをＴＶモニターで扱うことの可能な信号
のダイナミック・レンジに縮小するために用いられる。
典型的な装置は、入力信号ｘに応答して、出力ｌｏｇ
（ｘ）を発生する「ロガー」と呼ばれる対数増幅器であ
る。ただし、他のデータ圧縮装置も、既知のところであ
り、対数増幅器の代わりに用いることも可能である。こ
うした装置には、非線形伝達特性を備えた任意のタイプ
の増幅器を含むことが可能である。こうしたデータ圧縮
装置の構成及び動作は、一般的なものであり、ここでは
これ以上解説しないことにする。増幅器１０８の出力
は、Ｒ−Θ座標による走査データを表示に必要なＸ−Ｙ
座標に変換する走査変換器１１０に供給される。一般
に、ボックス１１０で概略を示した走査変換器の構成及
び動作は、周知のところである。Ｒ−Θ座標をＸ−Ｙ座
標に変換するのに必要な補間を実施する回路構成を表し
た図２には、より詳細なブロック図も示されている。

【００１９】ライン２００のデータ圧縮装置１０８から
のＲ−Θデータは、データにあらかじめ選択された定数
（Ａ）を掛ける直接スケーリング回路２０２に加えられ
る。入力ライン２００を介した入力データは、「１ライ
ン」・バッファ２０４にも加えられる。アナログ・デー
タの場合、バッファ２０４は、変換器アレイによって発
生する音響ライン間における時間遅延に等しい時間間隔
にわたって、ライン２００からのアナログ情報を遅延さ
せる、単純な遅延線とすることが可能である。代替案と
して、入力信号をデジタル化すれば、バッファ２０４
は、一時記憶メモリとすることも可能である。いずれに
せよ、バッファ２０４の出力は、第２の所定の定数によ
って情報にスケーリングを施す、第２のスケーリング装
置２０６に供給される。スケーリング装置２０２のバッ
ファ出力２０８及びスケーリング装置２０６の出力２１
０が、出力２１４を発生する総和ネットワーク２１２に
加えられる。バッファ２０４によって、回路は、走査線
間に生じるポイントに関するデータの補間値を発生する
ことが可能になる。走査変換器１１０の出力が、表示の
ため、ＴＶモニター１１２に加えられる。

【００２０】本発明によれば、信号処理順を変更するこ
とによって、図１に示すようなイメージング・システム
によって発生する音響イメージの分解能が、大幅に高く
なる。すなわち、図３に示すように、検出及び圧縮前
に、走査変換を実施する場合、走査線数を増やさなくて
も、イメージの分解能を高めることが可能になる。すな
わち、図３の場合、変換器３００及びビーム形成器３０
２は、それぞれ、図１に示す素子１００及び１０２に対
応する。ビーム形成器３０２によってリード線３０４に
発生するデータ信号は、先行技術の構造のように、検出
器３０６にではなく、走査変換器に直接加えられる。走
査変換器３１０の出力は、さらに、検出器３０６及びデ
ータ圧縮装置３０８に加えられ、増幅器３０８の出力
は、表示のため、ＴＶモニター３１２に加えられる。

【００２１】本発明の処理順の変更効果は、図４−１１
を参照することによって、説明することができる。図４
Ａ及び図４Ｂには、水の音響インピーダンスにほぼ等し
い音響インピーダンスを備えたゼラチン材料に、金属ワ
イヤで形成される「ターゲット」が埋め込まれている、
テスト用「ファントム」装置を用いて音響イメージング
・システムのテストを行う、従来の方法が示されてい
る。図４Ａ及び図４Ｂには、２つのファントムの、ワイ
ヤの軸に対して垂直な方向における独立した２つの断面
図が示されている。ワイヤは、その音響インピーダンス
が水よりも大きいことを表す「正」（「＋」符号で表
示）と、その音響インピーダンスが水よりも小さいこと
を表す「負」（「−」符号で表示）のどちらにすること
も可能である。次に、音響ビームを発生し、該ビームで
ワイヤの掃引を行うことによって、これらのワイヤのイ
メージが形成される。

【００２２】図４Ａには、２つの正のワイヤに呼びかけ
る、または、その位置を突き止める２つの音響ライン
が、示されている。ドット・ライン４００は、ワイヤ４
０２に呼びかけるため発射される音響送信ビームを表し
ており、ドット・ライン４０４は、ワイヤ４０６に呼び
かけるために用いられる送信ビームを表している。図４
Ｂには、正のワイヤの１つと負のワイヤの１つに呼びか
けるために、音響ラインが発射される、第２のファント
ムが示されている。ライン４０８は、正のワイヤ４１０
に呼びかけるために用いられる送信ビームを表し、ライ
ン４１２は、ワイヤ４１４に呼びかけるために用いられ
る送信ビームである。実際のイメージ形成時には、所定
の角インクリメントで、多くのラインが発射される。ラ
イン４００、４０４、４０８、及び、４１２は、これら
のラインのうちの４つだけを表したものである。

【００２３】図５Ａ−図８Ｂには、図４Ａ及び図４Ｂに
示すテスト用ファントムが、図１に示す先行技術による
システムを用いてイメージ形成される場合に結果として
生じる、中間の表示信号が示されている。とりわけ、図
５Ａ及び図５Ｂには、それぞれ、図４Ａ及び図４Ｂに示
す２つのテスト用ファントムのためのビーム形成器によ
って発生する信号に関して、「連続した」信号振幅対送
信ビームの角度についての２つのグラフが示されてい
る。これらの図には、無限数のラインが発射された場合
に期待される理論的応答が示されている。図５Ａに示す
ように、ライン４００で示す位置において音響ラインと
ワイヤのアライメントがとれるように、送信角度を調整
すると、信号振幅が最大に達する。最大振幅は２つあ
り、図４Ａに示す正のワイヤのそれぞれに対応する最大
振幅は、送信ビーム４００及び４０４に対応したもので
ある。図５Ｂには、図４に示す正と負のワイヤに対応す
る、正の最大振幅及び負の最大振幅が示されている。

【００２４】図６には、図２に示すシステムを利用し
て、ビーム形成器のデータを処理するものと仮定した場
合に、検出器１０６のような検出器の出力から生じる
「連続」信号が示されている。前述のように、この検出
器は、絶対値検出器であり、従って、信号の振幅は、正
になる、すなわち、軸に対して折り返される。図６Ａの
場合、検出される信号は、ビーム形成器の出力とほぼ同
じになる。しかし、図６Ｂの場合、信号の負の部分は、
検出器の二乗作用による第２の正の最大振幅として表さ
れている。

【００２５】ただし、実際のイメージング・システム
は、無限ライン数を発射しないが、有限数のラインを利
用して、イメージを発生する。有限数のラインを利用す
る効果は、信号をサンプル値データ信号に変換すること
にある。図７Ａには、４つのラインしか用いずに、図４
Ａに示すテスト用ファントムに呼びかけた場合に、こう
した信号がどう見えるかについて示されている。発射さ
れる４つのラインは、図４Ａに示すライン４００及びラ
イン４０４、及び、ライン４００及び４０４のいずれか
の側において発射される２つの追加ラインに対応する。
図７Ｂには、図４Ｂに示すファントムに関する４つのラ
イン信号が示されている。図７Ａ及び７Ｂのそれぞれに
おける２つの垂直ラインは、ワイヤをはさみ取る音響ラ
インに対応する。サンプル値信号は、ほぼ、サンプリン
グ角度における、図６Ａ及び図６Ｂに示す連続信号の振
幅である。連続信号は、図６Ａ及び６Ｂの両方とも、正
の最大振幅しか示さないので、図７Ａ及び７Ｂのサンプ
ル値信号は、全く同じである。

【００２６】サンプル値信号を表示するため、サンプル
値バージョンの信号を線形補間して、最終出力が送り出
される。この補間出力は、図８Ａ及び８Ｂに示されてい
るが、両方のテスト用ファントムとも、同一である。従
って、図４Ａ及び４Ｂに示すテスト用ファントムは、異
なっているが、位相情報が信号処理手順時に廃棄されて
いるので、結果生じるイメージは、同じである。図９Ａ
−１０Ｂには、図３に示す本発明の装置を用いて、ビー
ム形成器の信号に処理を加えた場合に発生する、中間の
表示信号が示されている。すなわち、この場合、図３に
示すビーム形成器の出力が、走査変換器３１０に直接加
えられる。この場合、補間は、検出前に実施される。図
９Ａに示すように、図５Ａ及び５Ｂに示す連続信号のサ
ンプル値信号バージョンの場合、図５Ａに示す信号の最
大振幅が両方とも正のため、正のサンプルが生じる。し
かし、図９Ｂの場合、図６Ｂにおける最大振幅は正及び
負に分かれるので、サンプルの一方は、正になるが、も
う一方のサンプルは、図６Ｂに示す負の最大振幅のた
め、負になる。図１０Ａ及び１０Ｂに示すように、走査
変換器３１０の線形補間による出力は、この場合、２つ
のテスト用ファントムについて異なっている。図１０Ａ
及び１０Ｂに示す信号を検出して、図１１Ａ及び１１Ｂ
に示す信号が得られる場合、この得られた信号には、図
５Ｂに示す２つのワイヤ間における信号の欠如によって
生じる最小振幅１１０２が含まれる。検出器の出力は、
本発明のシステムによって表示される。

【００２７】従って、図１１Ａ及び１１Ｂと図８Ａ及び
８Ｂを比較することによって明らかになるように、走査
変換及び検出の順序を逆にすれば、元の対象に存在した
位相情報が処理の際に失われないので、情報を追加され
たイメージが得られる。容易に明らかになるように、タ
ーゲットが任意の位相差Θを備えている場合、本発明の
イメージング・システムによって得られる補間された空
白の深さは、ｃｏｓ（Θ／２）であり、結果生じるピク
チャには、ビーム形成器の総和ノードにおいて存在する
全ての位相情報が含まれている。これを別様に表すと、
最終イメージに表示される空白から、ビーム形成器の総
和ノードにおける信号の位相を数学的に求めることがで
きるということになる。

【００２８】図１２及び１３の比較によって、本発明の
装置及び方法を利用することによって得られるイメージ
の質の向上が明らかになる。すなわち、図１２には、心
筋の断面の拡大イメージが示されている。このイメージ
は、３０００ＭｉｎｕｔｅｍａｎＲｏａｄ，Ａｎｄ
ｏｖｅｒ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ０１８１０の
ヒューレット・パッカード社から、「ＰＲＩＳＭ」の商
品名で販売されている、３．５ＭＨｚの超音波周波数、
及び、ライン間隔を０．７５゜にした、１２８の変換器
からなるアレイを用いた従来の超音波イメージング・シ
ステムを利用して、発生したものである。検出は、図１
に示すように、走査変換前に、この従来のシステムを用
いて行われた。図１３の場合、上述の同一の装置が利用
されているが、図３に示すシステムに基づいて、走査変
換後に、検出されるという点だけが異なっている。図１
３の場合、ファイバ間の空白に対応する、明確に描かれ
た暗い円によって、明るい各筋肉の輪郭が描かれるの
で、図１２に示す従来のイメージに比較すると、より明
確に筋肉が示される。

【００２９】図１２に示すような、従来のやり方で形成
されるイメージの場合、明るい半径方向のストリークの
形をとる、人為的な不自然さの反復を生じることが多
い。これらのストリークは、最終的な表示を得るため
に、実際のデータ・ポイント間において実施される走査
変換補間の結果である。すなわち、走査変換に用いられ
る従来の線形補間案によれば、表示に必要なデータ・ポ
イントが、異なる２つの音響ラインからの２つのＲ−Θ
データ・ポイント間にある場合、有効利得が低下するこ
とが分かった。この場合、先行技術の補間（図２に示す
ような）では、乗算器２０２及び２０６によって利用可
能な２つのデータ・ポイントにスケーリングを施すこと
によって、必要なデータ・ポイントを形成するが、この
場合、係数Ａ及びＢは、Ａ＋Ｂ＝１になるように選択さ
れる。

【００３０】このような線形補間案の場合、実施が簡単
であり、有効直流レベルのシフトを生じない、平滑な補
間が行われることになる。しかし、本発明のもう１つの
態様によれば、追加ラインが発射された場合に生じる、
音響ライン間に位置する対象の理論的に連続した角応答
は、２つのデータ・ポイント間における応答データを線
形に補間して計算された応答より約１．８ｄｂ高くな
る。すなわち、本発明によれば、線形補間の代わりに、
同期関数に対応する値を用いる補間が望ましい。

【００３１】図１４には、望ましい構造が示されてい
る。ライン１４００の入力データは、乗算器１４０２に
直接加えられ、所定の定数Ａを掛けてから、総和ポイン
ト１４１２に加えられる。入力１４００は、ライン・バ
ッファ１４０４の１つにも加えられ、バッファ１４０４
の出力は、乗算器１４０６に加えられ、出力１４１０を
介して、総和ポイント１４１２に送られる。その内の２
つがバッファ１４１６及び１４２０として示されている
追加バッファも、設けることが可能である。これらのバ
ッファの出力は、それぞれ、乗算器１４１８及び１４２
２にも加えられる。乗算器の出力は、さらに、総和ポイ
ント１４１２に加えられる。しかし、本発明の構成の場
合、係数Ａ、Ｂ、Ｃ．．．Ｎの総和は、１にならない。
代わりに、係数が理想の同期関数の値（（ｓｉｎｘ）
／ｘ）をとるように、係数の調整が行われる。

【００３２】すなわち、本発明によれば、走査変換は、
古典的なナイキスト・サンプリング再構成の問題と同等
に扱われる。すなわち、フーリエ光学によって明らかに
することができるように、変換器アレイによって発生す
る音響信号の角空間周波数は、絶対的なバンド制限が施
されている。結果として、古典的なナイキストの判定基
準を満たす限り、離散的角インクリメントで対象の音響
的サンプリングを行い、結果生じるイメージを理想的な
ナイキスト・フィルタで再構成することが可能である。
こうした理想のフィルタは、同期関数のインパルス応答
をするので、最も正確な再構成は、補間のための走査変
換時に、同期関数が用いられる場合に行われる。実際に
は、これには、無限数の遅延及び乗算器が必要になるの
で、理想の同期関数応答を発生することができない。し
かし、同期関数補間器が絶対に理想的である必要はない
ことも分かった。代わりに、同期関数の主ローブにほぼ
対応する曲線を利用することが可能である。この曲線
が、先行技術において通常用いられる三角関数に取って
代わることになる。

【００３３】例えば、既知の２つのデータ・ポイント間
に中心のくるポイントにおいて、データ信号を計算する
ために、２つのデータ・ポイントのそれぞれに０．５を
掛けて、その結果を総和する先行技術の方法の代わり
に、各データ・ポイントに０．５８を掛けることによっ
て、前述の人為的不自然さを軽減することが可能になる
ことが分かった。係数を総和しても、１にならないの
で、本発明の補間案によって、信号に直流レベルが導入
されることになる。しかし、走査変換によって、検出前
に、直流成分が除去されるので、潜在的な問題が排除さ
れる。すなわち、下記の式を利用して、複数の既知デー
タ・ポイント１．．．Ｎから角度Θのイメージ・フィー
ルドを推定することが可能になる。

【００３４】

【数１】

【００３５】ここで、△Φ＝離散的角度間の間隔であ
り、Φ＝△Φｉｎｔ（Φ／△Φ）は、Φ以下の最大の離
散的角度である。関数ａ（ｉ，Θ−Φ）は、連続した補
間関数を表している。補間に利用されるデータ・ポイン
ト数Ｎが、大きくなるにつれて、補間関数ａ（ｉ，Θ−
Φ）は、下記の同期関数に接近する。

【００３６】

【数２】

【００３７】しかし、少数のポイントを利用して、補間
を実施する場合、経験的に、関数ａ（ｉ，Θ−Φ）を選
択することが必要になる。例えば、Ｎ＝２（２ポイント
補間）の場合、図１５に示す曲線は、満足のゆく結果の
得られることが分かっており、前述の例の場合に用いら
れる、０．５８の値が示されている。この値が２ポイン
ト補間に用いられると、先行技術の場合に生じた半径方
向のラインの人為的不自然さが大幅に減少した。

【００３８】本発明のもう１つの態様によれば、不均一
な角サンプリングを利用することによって、分解能を損
なわずに、イメージング・フレーム率を高めることが可
能であることが分かっている。すなわち、先行技術によ
るイメージング・システムは、図１６に示す均一な角サ
ンプリングを利用しており、音響ライン間の角インクリ
メントαが、１８０゜のイメージ・セクタ全体にわたっ
て一定になるため、ｎ番目の音響ラインの角度（操向角
と呼ばれる）（Φn ）、Φn ＝ｎα。例えば、送信ライ
ン１６００と１６０２（図１６にラインで概略が示され
ている）の間の角間隔は、角度αである。この角度は、
他の２つのライン１６０４と１６０６の間における角度
αと同じである。従って、角間隔は、操向角Φから独立
している。本発明のもう１つの態様によれば、先行技術
による均一なサンプリングの場合、操向角が大きくなる
と、対象をオーバ・サンプリングし、結果として、フレ
ーム率が不必要に低くなることが分かった。すなわち、
操向角が大きいと、フェイズド・アレイの有効「アパー
チャ」は、送信及び受信ビームが伝搬する角度のため、
操向角のコサインだけ縮小される可能性がある。アパー
チャのサイズが縮小されるので、送信及び受信手段の有
効幅は、拡大する。従って、より広い音響ライン間の角
間隔を利用することによって、同じ分解能を得ることが
できる。大きい角度で発射されるライン数を減らすこと
によって、ライン総数を減らして、所定の分解能のイメ
ージを得ることが可能になる。

【００３９】すなわち、音響ラインは、操向角のコサイ
ンと相反関係をなすように均一なグリッド上に間隔をお
いて配置することによって、ｎ番目の音響ラインの操向
角をΦ＝ｓｉｎ^-1（Ｎα）にすることが可能になること
が分かった。この方法によって、音響ライン間隔は図１
７に示すようになり、有効フレーム率を高めることが可
能になる。図１７に示すように、ライン１７０４と１７
０６の間隔がαの場合、大きい操向角Φにおいて、ライ
ン１７００と１７０２の間に示された間隔は、α／ｃｏ
ｓΦのため、ライン間の角間隔は、１／ｃｏｓΦだけ広
がることになる。

【００４０】本発明のもう１つの態様によれば、ビーム
形成の前に、発射される音響ラインから得られるデータ
の線形組み合わせから音響情報を合成することによっ
て、音響ライン数を減らす、従って、音響ライン数を増
すことも可能である。ナイキスト・サンプリング理論に
よれば、ライン間には、空間情報が損なわれないことを
補償する最大角間隔が存在する。すなわち、送信ライン
間の最大許容角間隔α_tは、フーリエ光学及び空間ナイ
キスト・サンプリング理論を利用して導き出すことが可
能であり、下記によって得られる。

【００４１】

【数３】

【００４２】例えば、３０００Ｍｉｎｕｔｅｍａｎ
Ｒｏａｄ，Ａｎｄｏｖｅｒ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔ
ｓ０１８１０のヒューレット・パッカード社から、
「ＰＲＩＳＭ」の商品名で販売されている、３．５ＭＨ
ｚの超音波周波数、及び、二分の一波長間隔をあけて配
置した、１２８の変換器（送信と受信の両方に用いられ
る）からなるアレイを用いた従来の超音波イメージング
・システムを利用した場合、この公式によって、α_t＝
０．９０度が得られる。上述のシステムの場合、受信ビ
ームは、前述のように、いくつかの受信素子からの信号
を遅延させ、総和することによって、各送信ビーム角度
毎に、形成される。送信ライン間隔が上述の式によって
得られたとしても、受信ラインは、下記によって得られ
るより狭い角間隔α_rだけ離さなければならない。

【００４３】

【数４】

【００４４】上に示したばかりの例の場合、α_r＝０．
４５度。必要な送信ライン数と受信ライン数の間におけ
るこの差によって、α_tによって決まる間隔で音響ライ
ンを発射し、各受信変換器からの信号に補間を施して、
実際のライン間隔がα_rの場合に得られたであろう信号
の合成を行う、本発明の方法及び装置が利用可能にな
る。この方法は、受信アパーチャがゼロに近い場合、ビ
ーム形成前に、個々の受信素子が、それぞれ、それ自体
のシステムのように動作するので、有効に機能する。従
って、受信アパーチャがゼロ幅にセットされると、α_r
がα_tと同等になるので、個々の受信素子のそれぞれつ
いて、信号に十分なサンプリングを施すために、送信角
離隔距離α_tを利用することが可能になる。

【００４５】最も単純な補間構成には、実際に発射され
る各送信ビーム毎に、２つの受信ビームを合成すること
が含まれる。この合成は、合成ビームが、図１８に示す
ように、中心送信ビームのそれぞれの側において「受
信」されるように実施される。２つのビーム形成器を利
用して、信号を再構成することによって、ビーム形成器
の出力は、２つの送信ビームが発射されたように見え
る。図１８は、送信及び受信ビームをラインで表して、
セクタの一部の概略が示されている（図１８におけるビ
ームの角間隔は、分かりやすくするため、かなり誇張さ
れている）。実線１８００−１８０８は、実際に発射さ
れる送信ビームを表している。ドット・ラインは、後述
の回路要素を利用して、受信情報から合成される受信ビ
ームを表している。本発明によれば、受信信号を利用し
て、実際にはそうではないが、２つの送信ビームが発射
されたかのように、２つの受信ビームを合成することが
可能である。例えば、ライン１８１０として示された合
成受信ビームは、遅延及び線形組み合わせによって、送
信ビーム１８０２から受信した情報から発生させること
が可能である。同様に、合成ビーム１８１２は、送信ビ
ーム１８０２によって発生した受信情報から発生させる
ことが可能であり、結果として、括弧１８１４で識別さ
れる１対のビームが、単一の送信ビームから発生するこ
とになる。合成ビームは、それを発生する送信ビームの
まわりに対照に配置される。すなわち、送信ビームの角
間隔が△Θの場合、受信ビームは、関連する送信ビーム
のどちらの側でも、角間隔△Θ／４で発生する。合成受
信ビームと送信ビームの間隔によって、△Θ／２の等角
インクリメントで、合成受信ビームの間隔があくことに
なる。同様に、送信ビーム１８０４を利用して、括弧１
８１６で識別される２つの合成ビームを発生することが
可能である。さらに、送信ビーム１８０６から括弧１８
１８で識別される合成ビームが発生する。

【００４６】受信ビームを合成するためには、従来の受
信回路構成を修正しなければならない。図１９に示す従
来の走査システムの場合、素子１．．．Ｎで表示の複数
の受信変換素子を利用して、受信ビームが構成される。
簡略化のため、２つの素子１９００及び１９０２だけし
か示されていない。各素子は、変換器の出力信号に適正
に重み付けを施し、その総和を行うことによって受信ビ
ームを構成するビーム形成器１９０４に直接接続され
る。

【００４７】図２０には、既存の変換器の受信出力から
追加ライン情報を合成するために利用可能な回路要素の
概略が示されている。変換素子（そのうち、素子２００
０及び２００２が示されている）のそれぞれは、補間回
路（そのうち、補間回路２００１及び２００３が示され
ている）を介して、２つのビーム形成器２０２５及び２
０４２に接続されている。補間回路のそれぞれが同一の
ため、回路２００１だけについてしか詳述しない。２つ
の合成ビームだけしか発生しないので、一般に、変換器
の出力情報を利用して、後述のように、３つ以上の受信
ラインを合成することが可能である。この回路構成を３
つ以上のラインに拡張するのは、簡単である。

【００４８】すなわち、リード２００４における素子２
０００の出力は、１対のライン発生回路に加えられる
が、第１の回路は、乗算器２００８、２０１４、及び、
２０２０と、総和接合２０２２から構成され、第２のラ
イン発生回路は、乗算器２０２４、２０２６、及び、２
０２８と、総和接合２０３０から構成される。第１のラ
イン発生回路の場合、出力２００４は、乗算器２００８
及びライン・バッファ２０１０の入力に直接加えられ
る。ライン・バッファ２０１０は、システムの送信及び
受信時間に相当する時間期間にわたって、出力２００４
を遅延させるので、ライン・バッファ２０１０の出力２
０１２は、先行音響ラインに関する変換器２０００の出
力から構成されることになる。

【００４９】出力２０１２は、さらに、第２のライン・
バッファ２０１６に加えられ、リード線２０１８におけ
るこのバッファの出力は、２ライン時間期間だけ遅延し
た変換器２０００の出力２００４から構成される。ライ
ン・バッファ２０１０及び２０１６の出力２０１２及び
２０１８は、それぞれ、乗算器２０１４及び２０２０に
加えられる。乗算器２００８、２０１４、及び、２０２
０には、それぞれ、変換器及びライン・バッファ出力の
スケーリングを行う定数ａ₁、ａ₂、及び、ａ₃が与え
られている。各乗算器によって、スケーリングを施され
た出力が総和接合２０２２に加えられる。スケーリング
及び総和によって、３つの連続した送信ラインに利用可
能な受信情報からの変換出力２００４から、総和接合２
０２２の出力２０２３における「新しい」受信値が合成
される。この合成出力は、従来のビーム形成器２０２５
の入力の１つに加えられる。

【００５０】ライン２００４における変換器２０００の
出力及びライン・バッファ２０１０及び２０１６の出力
２０１２及び２０１８は、３つの追加乗算器２０２４、
２０２６、及び、２０２８にも加えられる。これらの乗
算器には、３つの異なるスケーリング定数ｂ₁、ｂ₂、
及び、ｂ₃が与えられており、スケーリングを施した出
力は、追加合成出力を発生するために、総和接合２０３
０に加えられる。定数「ａ」及び「ｂ」が異なる場合、
第２の合成出力は、第１の合成出力とは異なっている。
総和接合２０３０のライン２０３２におけるこの合成出
力は、第２の従来のビーム形成器２０４２の第１の入力
に加えられる。

【００５１】ビーム形成器２０２５は、リード線２０２
７に出力を発生し、ビーム形成器２０４２は、リード線
２０４４に出力を発生する。これらの出力は、記憶し、
実際のライン数の２倍のラインを発射したように、処理
することが可能である。各変換素子毎に、同様の補間回
路を設けることが可能である。例えば、変換素子２００
２の出力には、補間回路２００３が設けられる。各補間
回路は、２つの合成ラインを発生する。これらのライン
の１つは、ビーム形成器２０２５の入力の１つに加えら
れ、もう１つのラインは、ビーム形成器２０４２の入力
の１つに加えられる。例えば、総和接合２０３４及び２
０３８によって発生する補間回路２００３の出力は、ラ
イン２０３６及び２０４０を介して、「ｎ」入力とし
て、ビーム形成器２０２５及び２０４２に加えられる。

【００５２】図２０に示す回路に関する問題の１つは、
２つのライン発生回路を各変換器の出力に接続して、結
果として、全部で２Ｎのライン発生回路を形成しなけれ
ばならないということである。結果として、この回路
は、高価になる可能性がある。図２１には、必要なライ
ン発生回路数を減らすため、ビーム形成器後に補間が実
施される代替実施例が示されている。すなわち、Ｎの受
信変換素子の出力（そのうち、素子２１００及び２１０
２が示されている）が、２つのビーム形成器２１２５及
び２１４２に加えられる。すなわち、変換素子２１００
の出力は、リード線２１０４を介して、ビーム形成器２
１２５に加えられ、リード線２１０１を介して、ビーム
形成器２１４２に加えられる。同様に、変換器２１０２
の出力が、リード線２１０３を介して、ビーム形成器２
１２５に加えられ、リード線２１０５を介して、ビーム
形成器２１４２に加えられる。ビーム形成器２１２５及
び２１４２のそれぞれの出力は、さらに、補間回路に加
えられる。例えば、リード線２１２７におけるビーム形
成器２１２５の出力は、補間回路２１５０に加えられ
る。同様に、ビーム形成器２１４２の出力２１４４は、
補間回路２１５２に加えられる。補間回路２１５０及び
２１５２は、ほぼ等しいので、補間回路２１５０につい
てのみ、詳述することにする。

【００５３】補間回路２１５０は、２つのライン・バッ
ファ２１５４及び２１５６、３つの乗算器２１６２−２
１６４、及び、総和接合２１６６から構成される。乗算
器２１６０は、ビーム形成器２１２５の出力に所定の定
数ａ₁を掛けて、スケーリングを施した出力を総和接合
２１６６に送る。ビーム形成器２１２５の出力は、前述
のように、１つの音響ラインを発射するのに必要な時間
に等しい時間期間にわたって、出力を遅延させるライン
・バッファ２１５４にも加えられる。リード線２１５８
におけるライン・バッファ２１５４の出力は、乗算器２
１６２に加えられ、この乗算器では、該出力に第２の定
数ａ₂を掛けて、総和接合２１６６に加える。リード線
２１５８におけるライン・バッファ２１５４の出力は、
ライン・バッファ２１５６にも加えられ、音響ライン持
続時間に等しいもう１つの時間期間だけ、遅延させられ
る。さらに、ライン・バッファ２１５６の出力は、乗算
器２１６４に加えられ、定数ａ₃が掛けられる。このス
ケーリングを施した出力は、総和接合２１６６に加えら
れる。

【００５４】定数ａ₁−ａ₃を適正に調整することによ
って、総和接合２１６６の出力において、３つの順次音
響ライン走査から形成されるビーム形成器２１２５の補
間出力である、総和を得ることができる。補間回路２１
５２は、同様に、リード線２１７０に第２の補間出力を
発生する働きをする。補間回路２１５２における定数及
び乗算器は、補間回路２１５０における乗算器の値と同
じになるように調整される。この案は、図２０において
必要な２Ｎの補間回路の代わりに、２つの補間回路だけ
しか必要としないという点を除けば、図２０に示すもの
と同様の働きをする。

【００５５】各送信ビーム毎に、２つの受信ビームを合
成する場合、合成された送信ビームは、図１８に示す送
信ビームがとる経路に沿って戻らないので、Ｓ／Ｎ比が
損なわれる。全ての合成された受信ラインが、同一のビ
ーム形状ではないので、「チェッカー・ボード」状の人
為的不自然さを生じる可能性がある。Ｓ／Ｎ比の不利及
び可能性のある人為的不自然さを排除するするため、３
つのビーム形成器を利用して、実際の各送信ビームから
の受信データから３つの出力を発生することが可能にな
る。ビーム形成器の出力は、各送信角度毎に、下記の表
に示す一連の角度で発生することが望ましい。

【００５６】

【表１】

【００５７】往復受信ライン情報を合成するため、各ビ
ーム形成器の出力は、メモリに記憶され、次に、記憶さ
れた出力を組み合わせることによって、合成された受信
ビームが発生する。望ましい組み合わせについては、Ｒ
（ｘ）が、ビーム形成器ｎによって、操向角ｘにおける
送信ビームから生じる、記憶された出力信号である、表
ＩＩに示されている。表ＩＩを検討すると明らかなよう
に、合成往復受信ビーム・データは、２つの異なる操向
角において発射される送信ビームからのデータを平均化
することによって発生する。２つの送信ビームからのデ
ータを組み合わせることによって、システムが、実際の
送信ビーム間において、第３の送信ビームを実際に発射
したかのように見える。

【００５８】図２２には、合成ライン情報が、元の送信
ビームに関連して示されている。図２２には、図１８の
場合のように、実際の送信ビームが、実線２２００−２
２０８として示されている。合成受信ビームは、ドット
・ラインで示されている。表ＩＩによれば、２つの送信
ビームからのデータを利用して、受信ビームの１つが合
成される。例えば、受信ビーム２２１０は、送信ビーム
２２００からのデータから発生し、受信ビーム２２１４
は、送信ビーム２２０２からのデータから発生する。受
信ビーム２２１２は、送信ビーム２２００及び２２０２
からのデータを組み合わせることによって発生する。同
様に、受信ビーム２２１８、２２２２、及び、２２２６
は、それぞれ、送信ビーム２２０４、２２０６、及び、
２２０８から発生する。受信ビーム２２１６、２２２
０、及び、２２２４は、それぞれ、送信ビーム対２２０
２、２２０４；２２０４、２２０６；及び、２２０６、
２２０８から発生する。括弧２２２８、２２３０、及
び、２２３２は、並列に発生する３つのビームからなる
グループに関する受信ビーム情報を識別している。

【００５９】この合成の場合、合成受信ビームは、実際
の送信ビームまたは「合成」送信ビームとの完全なアラ
イメントがとれるので、Ｓ／Ｎ比が損なわれない。実際
には、分解能とＳ／Ｎ比のトレード・オフのため、わず
かに、Ｓ／Ｎ比の利得がある。しかし、全ての往復ビー
ムが、同じビーム形状を有しているわけではないので、
２つの並列ビーム案の場合のように、「チェッカー・ボ
ード」状の人為的不自然さが生じる可能性がある。さら
に、この案の場合、異なる時間に発射される送信ライン
によって発生するデータを平均化するので、対象の動き
に対して鋭敏になる可能性がある。また、４つの並列ビ
ーム形成器を利用して、表ＩＩＩに示す送信及び受信角
で、４つの並列出力を発生することも可能である。

【００６０】

【表２】

【００６１】前述の合成方法の場合、各ビーム形成器の
出力をメモリに記憶し、次に、表ＩＶに示すような線形
組み合わせによって、記憶した出力を組み合わせ、往復
受信ラインを合成する。

【００６２】

【表３】

【００６３】ここで、Ｒｎ（ｘ）は、ビーム形成器ｎに
よって、一方で、操向角ｘで発射される送信ビームから
受信したデータによって発生した記憶出力信号である。
この組み合わせによって、図２３に概略を示した合成ビ
ームが得られる。前述のように、実際の送信ビームは、
実線で概略が示されており、合成受信ビームは、ドット
・ラインで示されている。この方法の場合、全ての受信
ビーム刃、２つの送信ビームから合成される。例えば、
受信ビーム２３０４及び２３０６は、送信ビーム２３０
０及び２３０２から受信したデータから合成される。括
弧２３０８及び２３１０は、送信データから合成された
並列受信ビームのグループを識別し、表示している。前
述の３ビーム法の場合のように、Ｓ／Ｎ比の利得はわず
かであり、対象の移動に対してある程度の感度を示す。
しかし、４ビーム法には、全ての合成ビームが、全ての
往復角についてほぼ同じビーム形状を備えており、従っ
て、「チェッカー・ボード」状の人為的不自然さが生じ
ないという利点がある。本発明の方法及び装置のほんの
わずかな実施例についてしか説明しなかったが、当該技
術の熟練者には、いくつかの修正及び変更が容易に明ら
かになるであろう。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、システムのフレーム率を低下させることな
く、分解能を高めることができる。また、不完全な先行
技術による再構成プロセスによって形成される音響イメ
ージの人為的不自然さを減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の音響イメージング・システムの簡略ブロ
ック図である。

【図２】図１に示す従来の走査変換器回路の詳細ブロッ
ク図である。

【図３】本発明の１つの特徴による音響イメージング・
システムの簡略ブロック図である。

【図４Ａ】音響イメージング・テスト装置の断面図であ
る。

【図４Ｂ】音響イメージング・テスト装置の断面図であ
る。

【図５Ａ】図１に示す従来のイメージング装置を用い
た、図４Ａに示すテスト・セットアップに関する、音響
変換器によって発生される信号振幅対受信ビーム角を示
す図である。

【図５Ｂ】図１に示す従来のイメージング装置を用い
た、図４Ｂに示すテスト・セットアップに関する、音響
変換器によって発生される信号振幅対受信ビーム角を示
す図である。

【図６Ａ】図５Ａにおける信号の検出から生ずる信号を
示す図である。

【図６Ｂ】図５Ｂにおける信号の検出から生ずる信号を
示す図である。

【図７Ａ】図６Ａにおける信号のサンプリングから生ず
る信号を示す図である。

【図７Ｂ】図６Ｂにおける信号のサンプリングから生ず
る信号を示す図である。

【図８Ａ】図７Ａにおける信号の線形補間あるいは走査
変換から生ずる信号を示す図である。

【図８Ｂ】図７Ｂにおける信号の線形補間あるいは走査
変換から生ずる信号を示す図である。

【図９Ａ】図３に示す装置による、図５Ａにおける信号
のサンプリングから生ずる信号を示す図である。

【図９Ｂ】図３に示す装置による、図５Ｂにおける信号
のサンプリングから生ずる信号を示す図である。

【図１０Ａ】図９Ａにおける信号の線形補間あるいは走
査変換から生ずる信号を示す図である。

【図１０Ｂ】図９Ｂにおける信号の線形補間あるいは走
査変換から生ずる信号を示す図である。

【図１１Ａ】図９Ａにおける信号の検出から生ずる信号
を示す図である。

【図１１Ｂ】図９Ｂにおける信号の検出から生ずる信号
を示す図である。

【図１２】従来の超音波イメージング・システムを用い
て発生された心臓筋肉部の拡大イメージを示す写真であ
る。

【図１３】本発明の超音波イメージング・システムを用
いて発生された、図１１に示す心臓筋肉部の拡大イメー
ジを示す写真である。

【図１４】走査変換補間を行うための好ましい回路構成
を示す概略ブロック図である。

【図１５】本発明の１つの特徴による補間機能を示す図
である。

【図１６】等角インクリメントで音響ラインを発射する
従来の方法を示す概略図である。

【図１７】本発明による走査シーケンスの概略図であ
る。

【図１８】システムのフレーム率を減ずる方法を説明す
るための図である。

【図１９】変換器素子のビーム形成器への従来の接続を
示す概略図である。

【図２０】本発明の別の特徴による概略図である。

【図２１】図２０に示す回路の変形を示す図である。

【図２２】送信ビーム情報に対する合成受信ビーム情報
を示す概略図である。

【図２３】送信ビーム情報に対する合成受信ビーム情報
を示す概略図である。

【符号の説明】

３００：変換器３０２：ビーム形成器３０６：検出器３０８：増幅器３１０：走査変換器３１２：ＴＶモニター

フロントページの続き (72)発明者バーナード・ジェー・セイボードアメリカ合衆国マサチューセッツ州アンドーバ・スティーブンス・ストリート 42 (56)参考文献特開昭63−245179（ＪＰ，Ａ) 特開平４−99564（ＪＰ，Ａ) 特開平３−48（ＪＰ，Ａ) 特開平２−283358（ＪＰ，Ａ) 特開平２−147052（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/15

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の音響変換素子と、対象物を調べる
送信音響ビームを生成するために前記複数の音響変換素
子に結合する手段と、受信音響ビームから信号を受信す
るために前記複数の音響変換素子に結合する手段と、受
信音響信号に呼応して第一のフォーマットの画像信号を
生成する手段とを有するフェイズド・アレイ音響イメー
ジングシステムの画像イメージの人為的不自然さを低減
するための装置であって、前記画像信号を選択的に事前に決められた時間間隔分遅
延させることにより複数の画像表示信号を生成する手段
であって、前記時間間隔が、送信音響ビームを生成し、
前記対象物から反射する信号を受信するに必要な時間間
隔の倍数である手段と、前記複数の画像表示信号の各々を事前に決められた定数
値で乗算して複数のスケーリングされた画像表示信号を
生成する手段であって、前記事前に決められた定数値が
同期関数の主ローブに対応する曲線から導出される手段
と、前記複数のスケーリングされた画像表示信号の各々を加
算して第二のフォーマットの画像表示信号を生成する手
段と、を含む音響イメージング装置。
【請求項２】複数の音響変換素子と、対象物を調べる
送信音響ビームを生成するために前記複数の音響変換素
子に結合する手段と、受信音響ビームから信号を受信す
るために前記複数の音響変換素子に結合する手段と、受
信音響信号に呼応して第一のフォーマットの画像信号を
生成する手段とを有するフェイズド・アレイ音響イメー
ジングシステムの画像イメージの人為的不自然さを低減
するための方法であって、Ａ．前記画像信号を選択的に事前に決められた時間間隔
分遅延させることにより複数の画像表示信号を生成する
ステップであって、前記時間間隔が送信音響ビームを生
成し、前記対象物から反射する信号を受信するに必要な
時間間隔の倍数であるステップと、Ｂ．前記複数の画像表示信号の各々を事前に決められた
定数値で乗算して複数のスケーリングされた画像表示信
号を生成するステップであって、前記事前に決められた
定数値が同期関数の主ローブに対応する曲線から導出さ
れるステップと、Ｃ．前記複数のスケーリングされた画像表示信号の各々
を加算して第二のフォーマットの画像表示信号を生成す
るステップと、を含む音響イメージング方法。