JPH0277670A - コヒーレント作像システム用の方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は超音波、電磁波のような振動性のエネルギを使
用したコヒーレント作像システムに関するものであり、
更に詳しくは振動性エネルギ信号のディジタル信号処理
のための新しい方法と装置に関するものである。

超音波機械振動のような振動性エネルギで対象点の作像
（イメージング）を行なうための種々の方法および装置
が既に知られている。これらの方法および装置では所望
の像を作成するために一般に少なくとも１つの変換素子
配列体が用いられる。

超音波作像システムでは、変換素子は励振されて超音波
を対象領域に送るとともに、送られたエネルギが対象領
域の少なくとも１つの物点に当ることによって生じたエ
コー信号も受ける。ベースバンド周波数信号処理技術を
用いるこのような超音波作像システムの１つの型式が米
国特許第４，１５５．２６０号に述べられており、医学
等の種々の解析の分野に特に有用な実時間作像を行って
いる。この米国特許に開示されたシステムは、エコー信
号のコヒーレント復調、それに続く復調信号の時間遅延
およびコヒーレント加算を含み、時間遅延に必要な正確
さを劇的に小さくするようにしている。１９８６年１２
月１９日出願の米国特許出願第９４４，４８２号および
１９８７年６月１日出願の米国特許出願第０５６，１７
７号に開示されているようなこの一般的な型式の別の作
像システムでは、変換素子が無線周波（ＲＦ）信号で励
振され、動作上関連する回路で処理するためのＲＦアナ
ログ・エコー信号を発生する。本願で開示するディジタ
ル信号処理の改良は上述の両方の型式のシステムで用い
ることができるだけでなく、電気信号が中間周波（ＩＦ
）に復調されて関連するディジタル処理回路で処理され
るようにした超音波作像システムを更に改良することが
できるようにするものである。

上記のように、特に医学的検査で用いられている超音波
作像システムにおいて現在−殻内に使用されているよう
なリニア・アレイ（複数の変換素子を線形に配列したも
の）で実時間像を形成する際にはいくつかの一般的な考
慮すべき点がある。

物点から各変換素子までのエコーの伝搬時間の差により
物点からのエコーが各受信変換素子に異なる時点に到達
するので、補償が必要とされる。上記米国特許第４．１
５５，２６０号に開示されたフェーズド・アレイ・セク
タ・スキャナ（ＰＡＳＳ；フェーズド・アレイすなわち
位相制御式変換素子配列体を用いた扇形走査超音波装置
）では、このような補償にはアナログ信号処理技術が使
用され、ＰＡＳＳアレイのフロント拳エンドを形成する
複数の変換素子に沿って受信したエコー信号のコヒーレ
ント加算が行なわれる。開示された超音波作像システム
で得られる著し゛い改良は一層低いベースバンド周波数
での信号処理によって生じ、位相の正確さと時間遅延の
正確さが互いに分離され、ビーム形成のために使用され
る回路に対する要求条件が劇的に削減される。他方、こ
のようなＰＡＳＳアレイは比較的融通性がなく、アナロ
グ回路の動作特性の小さな変化に敏感であり、比較的高
価である（Ｎチャネルのアレイに対して２Ｎ個の個別の
アナログ復調回路および２Ｎ個の個別の完全な時間遅延
部分が必要とされる）。ベースバンド周波数とＲＦ周波
数との間の中間の周波数でエコー信号を処理するような
既知の超音波作像システムでは、必要なアナログ信号処
理が若干少なくなる。この型式のシステムでは、各個別
の変換素子に対して単一のチャネルが用いられ、このチ
ャネルではアナログ・エコー信号がまず復調され、次に
帯域通過ろ波され、最後に所要のコヒーレント加算を行
なう際の時間遅延のためにディジタル処理される。実時
間作像システムでアナログ信号処理技術を使用する場合
に生ずる欠点は上記の米国特許出願に開示されているよ
うなディジタルψビーム形成により避けることができる
。その中に開示されているように、超音波医用作像シス
テムのようなフェーズド・アレイΦコヒーレント作像シ
ステムでは全ディジタル・ビーム形成はずっと正確で、
融通性のある、コスト効率の良い方法で行なわれる。そ
こで実時間ビーム形成が達成されるのは、各変換素子に
対して設けられた個別のチャネルが、ＲＦ周波数信号を
一層低いベースバンド周波数に変換することなく、前置
増幅の後にアナログ・エコー信号をディジタル・データ
・ワードに変換することによるものである。開示された
ディジタル・ビーム形成法でわかるように、その後、ア
レイの全ての個別チャネルにわたる所要のコヒーレント
加算をディジタル信号処理手段で行なうことにより、各
変換素子で検出された対象点のディジタル表現を得るこ
とができる。このようなディジタル・ビーム形成を行な
う従来のシステムで使用される限定されたアナログ回路
の複雑さを更に軽減するため、ディジタル・ベースバン
ド処理を用いることができる。このようなディジタル作
像システムのアナログ回路部分は広範囲の動作条件にわ
たって適切な信号処理を確実に行なわなければならない
ことが理解できる。

上記の型式の作像システムのいずれかを医学的検査に使
用するときは更に他の重要な考慮すべき点がある。この
ようなシステムのダイナミック・レンジは、散乱検査し
ている患者中のすべての物点がエコー信号から検出でき
るようにするものでなくてはならず、また不均質な信号
の伝搬による損失差を包含するものでなくてはならない
。最大の信号は鏡面反射から生じ、これは人間の心臓に
ついて例示することができる。このように、血液−心臓
の界面に対する反射係数は約−３０ｄＢであるのに対し
て、血液−弁の界面はずっと高い反射係数を持つことが
あり得る。また、胸腔に接触している心臓の表面からの
反射係数はほぼＯｄＢとなり得る。このような型式の作
像システムで一般に用いられる２　ＭＨｚから５　ＭＨ
ｚの変換器放出中心周波数で心筋内に散在する体積から
生ずる軟組織エコーは一５５ｄＢの範囲になり得る。そ
の結果、最小の鏡面エコーおよび最小の組織エコーを検
出するための上記送信周波数に対する所要ダイナミック
・レンジはこれにより６０ｄＢを超えることがあり得る
。適正な医用作像システムは更に、変換器アレイから同
じ距離にあつて異なるエコー強度を示す物点を区別すべ
きである。このような必要条件は通常、特定の作像シス
テムに対する「瞬時ダイナミック・レンジ」と呼ばれ、
リニア・アレイの中点を中心とする円弧の上にある物点
に関する必要条件が通常用いられる。このような瞬時ダ
イナミック・レンジは検査している患者または試料の中
での不均質な信号伝搬による損失差を補償しなければな
らない。この問題は送信エネルギ・ビームが軟組織を横
切る場合と低損失の血液路を横切る場合とを比べて例示
することができる。関係する往復伝搬路を考慮に入れた
このような損失差の大きさは３．３ＭＨｚの送信周波数
に於いて６０ｄＢの瞬間ダイナミック・レンジを必要と
することがあるが、関心のあるすべてのエコー信号を確
実に検出するために５　、　０　Ｍｌｌｚの周波数の動
作では６５乃至７０ｄＢの瞬間ダイナミックφレンジを
必要とすることがある。

上記の型式のすべての作像システムでは通常アナログ／
ディジタル変換手段を用いて、アナログψエコー信号を
ディジタル的に処理することによりコヒーレント像を形
成するようにしている。たとえば、このようなアナログ
／ディジタル変換手段は上記米国特許箱４．１５５．２
６０号に開示されている作像システムで必要となる位相
関係および時間遅延信号を実現するために使用される。

同時に、上記の米国特許出願に開示されている両方の作
像システムはアナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）手
段でアナログ・エコー信号をディジタル・データ・ワー
ドに変換して処理する。サンプリング比から、比較的大
量の高速記憶手段とともに比較的高速で高価なＡＤＣデ
バイスを用いなければならないこともわかる。上記の米
国特許出願に更に詳しく示されているように、８ビツト
で４０ＭＨｚのＡＤＣデバイスが用いられるとともに、
変換器アレイの各チャネルの所要のデータ遅延のために
少なくとも４００ワードの高速ＲＡＭが用いられる。標
準的な線形ＡＤＣデバイスを用いて、しかも作像システ
ムのダイナミック・レンジを劣化させないようにこのよ
うな必要条件を削減することが望ましいことがわかる。

ＡＤＣデバイスのビット数によってそのコストが大部分
きまるとともに、このような型式の作像システムで信号
をディジタル処理するためにＡＤＣデバイスと動作上関
連する遅延線のコストがきまるので、ディジタル処理手
段のダイナミック・レンジを著しく小さくすることなし
にＡＤＣの所要ビット数を削減することが有利になる。

したがって、本発明の１つの目的は、改善されたやり方
でアナログ・エコー信号をディジタル処理する、振動エ
ネルギを使用した新しいコヒーレント作像システムを提
供することである。

本発明のもう１つの目的は、遅延されたディジタル・デ
ータ信号でコヒーレント像を形成できるようにするため
にアナログ・エコー信号の非線形処理を含む、振動エネ
ルギを使用した新しいコヒーレント作像システムを提供
することである。

本発明の更にもう１つの目的は、振動エネルギを使用し
たコヒーレント作像システムに於いて、アナログ・エコ
ー信号をディジタル処理するための回路要件を簡略化す
ることである。

本発明の更にもう１つの目的は、形成された超音波ビー
ムを迅速かつ正確に掃引する新しい超音波フェーズドψ
アレイ台セクタ・スキャナ（ＰＡＳＳ）であって、遅延
されたディジタル・データ信号でコヒーレント像を形成
できるようにするために、戻ってきたアナログ・エコー
信号の非線形処理を含む超音波フェーズド・アレイ・セ
クタ・スキャナを提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は、改良されたやり方でア
ナログ・エコー信号をディジタル処理する全ディジタル
ＰＡＳＳシステムを提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は、改良されたやり方で戻
ってきたエコー信号をディジタル処理する、振動エネル
ギで実時間像を形成する新しい方法を提供することであ
る。

本発明のこれらの目的および他の目的は添付の図面を参
照した以下の詳細な説明を読むことにより当業者には明
らかとなろう。この際、本発明を１つのエネルギ形式、
たとえば超音波機械振動について説明するが、他の形式
の振動エネルギを使うことも可能である。たとえばレー
ダ作像システムのコヒーレント電磁エネルギやソーナー
などの他の型式の音響エネルギ・システムを使うことも
可能である。

発明の開示 本発明によれば、出力信号が入力信号に対して非線形関
係となるように、通常のコヒーレント作像システム用の
アナログ／ディジタル変換手段が変形される。そのため
にまず、作像システムで処理しているアナログ・エコー
信号を非線形圧縮して、付加的な瞬時ダイナミック参レ
ンジを与えるようにする。これにより、対象領域の中の
ほぼすべての散乱体が検出され、前述のように対象領域
の中のどの不均質な伝搬も包含される。このような必要
条件は当業者には周知のやり方で満足させることができ
る。すなわち、通常の作像システムに於いて全送受ビー
ム形成器によって定められる固定の深さでの全ダイナミ
ック・レンジが受信ビーム形成器に対するダイナミック
・レンジを所定量だけ超えるようにする。たとえば、４
０ｄＢの受信ビーム形成器のダイナミック・レンジをそ
なえた代表的な作像システムはこのような必要条件を満
足するために７０乃至８０ｄＢの送信／受信ビーム形成
器のダイナミック・レンジを持たなければならない。必
要なアナログ信号圧縮は、入力信号に対して非線形関係
にある出力信号を発生するバイポーラ増幅手段で行なう
ことができる。このような手段により、通常の低ビツト
密度のアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換手段を用い
て、当初は比較的大きなダイナミック・レンジをそなえ
たアナログ信号を、伸長されたディジタル・データ信号
に変換することも可能となる。更に実例を示すと、全ダ
イナミック・レンジが７０ｄＢ以上のアナログ・エコー
信号は７ビツトのＡ／Ｄ変換器デバイスを用いてディジ
タル処理することができる。

その際、ディジタル・データ信号の伸長が行なわれるの
で、選択されたＡ／Ｄ変換器デバイスからのディジタル
出力信号は人力アナログ信号に対して、前に用いた圧縮
関数とは逆の非線形の関係になる。上記の例示した７ビ
ツトのＡ／Ｄ変換器デバイスに対する適当な伸長により
１１ビツトのディジタル出力信号が得られ、その結果、
電圧量子化が入力信号レベルの関数として変更される。

この代案として、Ａ／Ｄ変換器臼体のはしご形基準を変
えることにより可変の電圧量子化を入力信号レベルの関
数として行うこともできる。上記のような信号処理はア
ーチファクト（偽像）の発生を最小にするが、ディジタ
ル・ビーム形成器に対する瞬時ダイナミック・レンジを
著しく縮小することはない。その後、伸長されたディジ
タル・データ信号を各変換素子と検出された物点との間
の距離に対応する所定の時間だけ遅延させて、各データ
信号がほぼ同時に生じるようにし、これらの時間遅延信
号を加算するという通常の方法でコヒーレント像を形成
することができる。少し変形した代替構造では、圧縮さ
れた信号はＡ／Ｄ変換器によってディジタル化された後
、時間遅延され、次いで伸長されて、加算される。この
手法ではディジタル時間遅延構造全体のビット密度を小
さくすることができる。というのはＡ／Ｄ変換器の低ビ
ツト密度出力だけが時間遅延に保持されるからである。

しかし、ビーム形成器の最終出力を生じるためにアレー
内の他のチャネルとの加算を行う前に信号を伸長をしな
ければならない。

上記のようにしてアナログ・エコー信号をディジタル処
理するための回路手段は種々のやり方で実現することが
できる。たとえば、前置増幅のための線形増幅手段の後
に圧縮を行なう非線形増幅手段を直列接続するかわりに
、前置増幅および前置増幅されたアナログ・エコー信号
の圧縮を単一の非線形バイポーラ増幅デバイスで行なう
こともできる。また、入力信号レベルに比例してＡ／Ｄ
変換器の抵抗はしご形回路に対する基準電圧を変えるこ
とにより、またはＡ／Ｄ変換器の中に非線形抵抗はしご
形回路を作って該はしご形回路の両端間に固定の基準電
圧を保持することにより、Ａ／Ｄ変換器自体の中で非線
形圧縮を行なうことができる。これに付随して、満足し
得る非線形圧縮を種々の数学関数に従って行なうことが
できる。

代表的な圧縮では、出力アナログ信号は入力アナログ信
号に対して指数が１より小さい累乗則関数によって関係
付けられる。別の代表的な圧縮は所望の信号相互関係を
近似する、連結された一連の直線すなわち折線の集合で
形成することができる。

選択されたＡ／Ｄ変換器手段に於ける入力信号レベルの
関数としての電圧量子化の伸長は種々の通常の回路手段
で達成することができる。ＲＯＭデバイスまたはＳＲＡ
Ｍデバイスを選択されたＡ／Ｄ変換器デバイスに対して
ルックアップ・テーブルとして動作上関連させることが
できるが、圧縮関数の逆である非線形伸長を行なうため
のルーチン計算もコンピュータ・チップによって実行す
ることができる。この変形された全てのアナログ／ディ
ジタル変換手段のための比較的簡単な回路が、非一様な
量子化レベルを示すＡ／Ｄ変換器デバイスと動作上関連
させた線形増幅で得ることができる。更に、このアナロ
グ／ディジタル変換器手段内での対数的な信号処理は超
音波作像システムにとって最適と思われるが、これによ
り相乗的雑音が予想されるので、付加的な雑音要因を補
償するために他の非線形伝達関数を使うことができる。

したがって、このようなコヒーレント作像システムの個
別変換素子によって検出されたアナログ・エコー信号を
表わす電圧を種々の手段によって処理できることは上記
のすべての説明から明らかであろう。信号処理手段は少
なくとも１つのＡ／Ｄ変換器デバイスを用いているので
、非線形圧縮関数であるアナログ・エコー電圧信号に対
する数学的関係を持つディジタル・データ信号の流れが
まず作成される。前に指摘したようにこのような非線形
信号圧縮は入力信号に対して非線形の関係にある出力信
号を作るバイポーラ増幅手段により行うことができ、こ
の出力信号は関連するＡ／Ｄ変換器デバイスにのみ供給
される。その後、圧縮されたディジタル命データ信号は
前に用いた数学関数の逆に従って処理されて、アナログ
・エコー電圧信号に対して線形の関係にある伸長された
ディジタル・データ信号が作られる。やはり前に指摘し
たように、このような非線形信号伸長は関連するＡ／Ｄ
変換器デバイスから得４れる出力信号を処理する種々の
手段によって行うことができる。

これに関して更に説明すると、ルックアップ・テーブル
手段と既知のコンピユータ化された回路とにより信号伸
長を達成するための代替手段を構成することができる。

圧縮後および伸長の前または後にディジタル・データ信
号流を遅延させるための時間遅延手段が本質的に必要と
される。その後、遅延され伸長されたディジタル・デー
タ信号を通常の方法で加算する回路手段を設けることが
必須となる。

本発明によるコヒーレント作像システムにおける改良さ
れたディジタル・ビーム形成を行なう代表的な装置の実
施例では、（ａ）所定の励振周波数の振動性エネルギの
バーストを対象領域の中に送出するとともに、送出され
たエネルギ・ビームが対象領域の中の少なくとも１つの
物点に突き当ることによって生じたバイポーラ・アナロ
グ・エコー信号を受ける変換素子のアレイ（配列体）、
（ｂ）出力信号が入力信号に対して非線形の関係になる
ようにバイポーラ・アナログφエコー信号を圧縮するた
めのバイポーラ増幅手段、（ｃ）圧縮されたアナログ入
力信号を伸長することにより、圧縮されたアナログ入力
信号に対して逆の非線形の関係にあるディジタル・デー
タ信号流を作るアナログ／ディジタル変換手段、（ｄ）
検出された物点と各変換素子との間の距離に対応するそ
れぞれの所定時間だけ、伸長されたディジタル・データ
信号を遅延させることにより各データ信号がほぼ同時に
生じるようにする手段、および（ｅ）遅延された伸長済
みのディジタル・データ信号の和を求める手段が用いら
れる。アナログ・エコー信号を２０　Ｍｌｌｚの周波数
に対応する速度で処理し、７ビツトのＡ／Ｄ変換器デバ
イスを用いるフェーズド・アレイ・セクタ会スキャナ（
ＰＡＳＳ）と関連したこのような装置実施例の更に詳細
な例として、ＳＲＡＭルックアップΦテーブルを用いて
ディジタル・ワード流が１１ビツトに伸長される。

その際、圧縮増幅器は累乗則関数を近似し、ＳＲＡＭの
出力は入力の符号を維持し、入力の大きさをｙ乗する。

ここでｙ　−１／　ｘである。７ビツトのワードから１
１ビツトのワードに進むとｘ−０゜６となるので、処理
の正味効果により電圧量子化が入力信号レベルの関数と
して変更され、最大量子化レベルは線形処理システムの
量子化レベルのほぼｙ倍となる。その結果、７ビツトの
変換器の瞬時ダイナミック・レンジはアナログ・エコー
信号のずっと大きμ範囲で使用することができる。

変換器アレイの中で単一チャネルに対してここに示され
ている装置実施例のもう１つの具体的回路例は時間利得
制御（ＴＧＣ）回路を含む通常の前置増幅手段を使うこ
とができ、さらに受信したアナログ・エコー信号をその
圧縮の前に処理するために低域通過フィルタ手段をも含
んでいる。この実施例に関連して更に説明すると、利得
が約１２ｄＢ以下の線形バイポーラ増幅器を用いること
ができるが、ＴＧＣ回路の最大利得は４０ｄＢを超える
べきでない。ここで説明している実施例の適当な帯域通
過フィルタ手段は低周波カットオフを約５００　ｋｌｌ
ｚ　、高周波カットオフを約１０乃至１２．５　Ｍｌｌ
ｚとすることができる。このように構成したとき、例示
しているＡ／Ｄ変換器手段は２ボルトのアナログ・エコ
ー信号の変化を扱うことができる。

本発明の別の面によれば、前掲の米国特許第４゜１５５
．２６０号および前掲の米国特許出願に開示された従来
技術のフェーズド・アレイ・コヒーレント作像システム
（ＰＡＳＳ）に使用されている通常の線形Ａ／Ｄ変換器
手段を本発明の改良されたアナログ／ディジタル変換器
手段に置き換えることができる。更に例示すると、この
ような従来技術の作像システムでは個別の変換素子と動
作上関連した別々のチャネルに一対のアナログ信号（■
およびＱ）が最初に形成されることが開示されている。

その後、このアナログ信号は線形Ａ／Ｄ変換器手段によ
ってディジタル・データ信号に変換され、既知のやり方
で別々に遅延および加算されている。このようにして処
理されるアナログ・エコー信号は一般に、各変換素子と
検出された物点との間の距離に対応する前記所定の時間
間隔と基準角周波数（２πｆ）との積によって決定され
る位相を有する所定の励振周波数で復調され、′その結
果、各データ信号はほぼ同時に生じる。したがって、本
発明に従って上記の一般的な方法で改良された信号処理
を行なう代表的な装置実施例では、（ａ）所定の励振周
波数の超音波エネルギのバーストを対象領域の中に送出
するとともに、送出された超音波ビームが対象領域の中
の少なくとも１つの物点に突き当ることによって生じた
バイポーラφアナログ・エコー信号を受ける変換素子の
アレイ、（ｂ）各変換素子と動作上関連して設けられて
、異なる相対位相の復調されたバイポーラ・アナログ・
エコー信号を作る一対の復調手段であって、各変換素子
と検出された物点との間の距離に対応する所定の時間間
隔と基準角周波数との積によって決定される位相を有す
る所定の励振周波数で動作して、このようなデータ信号
が実質的に同じ位相で生じるようにする一対の復調手段
、（ｃ）復調されたアナログ・エコー信号を圧縮して、
出力信号が入力信号に対して非線形の関係になるように
する一対のバイポーラ増幅手段、（ｄ）圧縮され復調さ
れたアナログ入力信号を別々に伸長して、圧縮され復調
されたアナログ入力信号に対して逆の非線形関係にある
ディジタル・データ信号流を発生する一対のアナログ／
ディジタル変換手段、（ｅ）各変換素子と検出された物
点との間の距離に対応する各所定時間間隔だけ、伸長さ
れた各ディジタル・データ信号流を別々に遅延させて各
データ信号を同時に生じさせる手段、（ｆ）伸長され遅
延された各ディジタル・データ信号を別々に加算するた
めの手段、ならびに（ｇ）２つの加算された同相信号お
よび直角位相信号の自乗の和の平方根として信号を検出
する手段を用いることができる。本発明のための変形さ
れた非線形アナログ／ディジタル変換手段の適当な具体
的回路例について説明してきたように、個別ディジタル
・データ信号流を別々に伸長するために適当な記憶手段
とともに各変換チャネルに線形７ビツトＡ／Ｄ変換手段
を用いて、出力信号が圧縮関数の逆である非線形伸長を
表わすようにすることができる。ここに示す実施例では
この目的のため累乗則データ操作を用いることができる
。非線形圧縮増幅器は指数が１より小さい累乗則関数に
よって入力信号に対して関係付けられた出力信号を発生
し、非線形Ａ／Ｄ変換器手段の出力信号は逆累乗則関数
によってその入力信号に対して関係付けられる。再び、
ここに示す装置実施例の具体的回路例では、非線形増幅
とディジタル変換の前に各変換素子からのアナログ・エ
コー信号と局部発振手段との通常の混合を用いることが
できる。同様に、信号をディジタル争システムのナイキ
スト範囲に従来の方法で制限するために非線形データ操
作手段の前にオブシ゛ヨンとして低域通過）Ｐ波手段を
個別チャネル回路内に入れることができる。

好適実施例の説明 上記米国特許第４．１５５．２６０号に更に詳しく述べ
られているＰＡＳＳ型超音波作像システムに関連して本
発明の好適実施例を図面を参照して説明する。第１図に
示すように、代表的な実時間超音波作像システム１０で
はアナログ・エコー信号が位相制御式の変換素子配列体
（フェーズド・アレイ）で検出されて、コヒーレント復
調された後、時間遅延され、このディジタル遅延された
信号がコヒーレント加算される。このシステムには以下
に更に詳しく説明するように本発明による１つの形式の
改良されたディジタル信号処理手段が含まれる。機能ブ
ロック図で示すように、システム１０は通常のように中
心線間の間隔ｄで直線状に配列された複数の個別変換素
子Ｅｌ乃至ＥＮよりなるリニア・フェーズドφアレイ１
２を含む。

この変換器アレイで走査されている対象領域の中の物点
】６は中点線１４に対して角度θを形成する。アレイか
ら発生された超音波エネルギのバーストが物点に突き当
ってバイポーラ・アナログ・エコー信号を生じさせ、こ
れがアレイの中の１つ以上の変換素子によって検出され
る。変換素子によってバイポーラ電気アナログ信号が形
成され、受信したエコー信号を表わす。以下、電気信号
の処理を一対の変換素子（Ｅ３およびＥｃ）について説
明する。残りの変換素子で同時に作成される他のどの信
号についても同様の信号処理が行なわれる。変換素子Ｅ
３およびＥＣからの代表的なアナログ電気信号は図示の
システムの別々の１チヤネルおよびＱチャネルで処理さ
れ、これらのチャネルで通常の位相直交関係を設定する
ように復調が行われる。このような復調は動作上関連し
た各復調器手段２６−３２の各入力アナログ信号１８−
２４を所定のベースバンド動作周波数で（図示しない）
局部発振器手段の発生する直角信号と混合することによ
って行なうことができる。図示したシステムには信号対
雑音比を改善するためのオプションの低域通過フィルタ
手段３４−４０が含まれている。アナログ信号の変換の
ために後で用いられるアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）
変換器デバイスの飽和を避けるための手段として、復調
されたＩおよびＱアナログ信号を更に増幅する手段（図
示しない）を含めることもできる。復調されろ波された
アナログ信号はそれぞれ次に各圧縮用非線形増幅手段４
２−４８に供給される。圧縮用非線形増幅手段４２−４
８の出力信号は入力信号に対して非線形の関係にある。

更に詳しく述べると、図示した非線形増幅手段４２−４
８は対数信号処理などを用いて累乗則信号圧縮を達成す
ることができる。したがって、必要なディジタル変換を
実行する際、比較的低ビット密度の通常の線形Ａ／Ｄ変
換器デバイスが適当であることがわかる。圧縮された各
アナログ信号は次に個別にサンプリングされ、その振幅
が各線形Ａ／Ｄ変換器デバイス５０−５６でディジタル
・データ・ワードに変換される。線形Ａ／Ｄ変換器デバ
イス５〇−５６は更にそれぞれ動作上関連したＳＲＡＭ
メモリ・デバイス５ｇ−６４と協働することにより出力
ディジタル・データ信号を非線形伸長する。非線形ディ
ジタル・データ伸長は前に説明したように、圧縮された
アナログ信号を得るために前に用いた累乗副圧縮関数と
は逆のやり方で行なうことができる。このようなディジ
タル・データ伸長で達成される代表的な結果を更に説明
する。図示したシステムに通常の７ビツトＡ／Ｄ変換器
デバイスを用い、その関連するＳＲＡＭメモリ・デバイ
スに適当なルックアップ・テーブルを設けることにより
１１ビツトのディジタル出力ワードに伸長することがで
きる。アナログ／ディジタル変換器手段に応答して形成
される伸長された各ディジタル・データ信号は動作上関
連したディジタル遅延手段６６−７２の対応する１つの
手段により所定時間だけ遅延され、これにより遅延され
たベースバンドの１およびＱ信号が作成される。変換素
子全体からのすべてのディジタル化され遅延されたＩ信
号およびＱ信号は次に別々に、通常の代数加算プロセス
を用いる増幅手段７４および・７６でそれぞれ加算され
る。最終結果の信号７８が通常の加算回路８０で形成さ
れ、これは増幅手段７４および７６からのそれぞれの加
算された信号の自乗の和の単調関数である。更に詳しく
述べると、結果として得られる信号７８の振幅は図に示
すように加算されたＩおよびＱのディジタル遅延信号の
自乗の和の平方根に比例する。結果として得られるこの
ような信号は次に適切にデイスプレィされる。これによ
りたとえばこれまで説明した実時間医学的検査等のため
の既知の手段（図示しない）によって選択された対象領
域の中の検出された物点が可視表示される。

第２図は本発明による別の代表的なＰＡＳＳ型超音波作
像システムについての機能ブロック図である。ここに示
した代表的な実時間作像システム９０では変換素子のＲ
Ｆ励振周波数に於けるディジタル処理を用いることによ
り、この場合も対象領域内の検出された物点のコヒーレ
ント像形成を行なう。第１図と第２図の機能ブロック図
を比較すれば明らかなように、ここに示す装置実施例で
は周波数変換または復調が行なわれず、各変換素子に動
作上関連して弔−の処理チャネルしか設けられていない
。このようにして達成される所要回路の削減には前に用
いた局部発振器および混合回路手段の除去が含まれる。

したがって、ここに示す変換器アレイ９６の中で一対の
変換素子（Ｅ＋およびＥＮ）によって検出されたエコー
信号を表わすアナログ信号出力９２および９４は通常の
バイポーラ線形ＴＧＣ増幅手段９８および１００でそれ
ぞれ前置増幅した後、各圧縮用非線形増幅手段１０２お
よび１０４に直接印加することができる。このような前
置増幅手段をそなえたすべてのチャネルの利得は共通の
ＴＧＣ制御信号（図示しない）で設定することができる
。前置増幅されたバイポーラやアナログ・エコー信号は
次に各圧縮用非線形増幅手段１０２および１０４に印加
される。各圧縮用非線形増幅手段１０２および１０４に
おいて、その出力信号はやはり入力信号に対して非線形
の関係にある。やはり前に示したように、図示した非線
形バイポーラ増幅手段で累乗剤による信号圧縮が行なわ
れるので、比較的低ビット密度の通常の線形Ａ／Ｄ変換
器デバイス１０６および１０８により必要なディジタル
変換を実行することができる。同様に、各Ａ／Ｄ変換器
デバイスと動作上関連するＲＯＭ型メモリデバイス１１
０および１１２に適当なルックアップ・テーブルを設け
ることにより出力ディジタル・データ信号の伸長を行な
うことができる。このようなディジタル・データ伸長は
非線形的に行なわれ、これは圧縮されたアナログ信号を
得るために用いた累乗側圧縮関数の逆とすることができ
る。このようなアナログ／ディジタル変換器手段によっ
て形成される伸長された各ディジタル・データ信号は次
に各チャネル内の動作上関連した時間遅延手段１１４お
よび１１６に印加される。すべての処理チャネルからの
ディジタル化され遅延された信号が図示するシステムに
設けられた加算増幅器手段１１８によって加算されて、
走査している対象領域の中の検出された物点を表わす合
成信号１２０が得られる。このような信号処理によりア
ーチファクトの発生が最小限となり、説明しているディ
ジタル拳ビーム形成器に対する瞬時ダイナミック・レン
ジが著しく小さくなることはない。システム全体の性能
を更に向上するため、個々のチャネルに付加的な信号処
理回路手段を設けることもできる。

たとえば、システムの信号対雑音比を改善するために低
域通過フィルタ手段を追加し、これにより前置増幅され
たアナログ・エコー信号をｉＰ波してから圧縮すること
ができる。この目的のための適当なフィルタ手段は信号
応答をディジタル・システムのナイキスト範囲に制限す
る。前記の米国特許出願に開示されているような他の信
号処理回路手段を本システムの実施例に組込んで実時間
ビーム形成を改善することもできる。

本発明のいくつかの好ましい特徴を実施例により示して
きたが、当業者には以上の説明から他の変形および変更
を考え付くことができよう。たとえば、上記のＲＦ信号
処理システムで用いられるＲＦ周波数エコー信号は中間
（ＩＦ）周波に周波数変換した後、本ＲＦ信号処理シス
テムに関連して説明したのと同様の処理のためにディジ
タル・データ信号に変換される。したがって、本発明の
趣旨と範囲に入るこのような変形および変更をすべて包
含するように特許請求の範囲は記述しである。

【図面の簡単な説明】

第１図はディジタル・ベースバンド信号処理を用いる本
発明による代表的なＰＡＳＳ型超音波作像システムの概
略ブロック図である。 第２図は変換素子のＲＦ励振周波数でのディジタル処理
を用いる本発明による異なる代表的なＰＡＳＳ型超音波
作像システムの概略ブロック図である。 ［符号の説明］ １０・・・実時間超音波作像システム、１２・・・リニ
ア・フェーズド・アレイ、２６．２ｇ、３０．３２・・
・復調器手段、３４．３Ｂ、３８．４０・・・低域通過
フィルタ手段、 ４２．４４，４６．４８・・・圧縮用非線形増幅手段、 ５０．５２．５４．５６・・・線形Ａ／Ｄ変換器デバイ
ス、 ５ｇ、６０．６２．６４・・・ＳＲＡＭメモリ・デバイ
ス、 ６６．６８．７０．７２・・・ディジタル遅延手段、７
４．７６・・・増幅手段、 ９０・・・実時間作像システム、 ９６・・・変換器アレイ、 ９８．１００・・・バイポーラ線形ＴＧＣ増幅手段、１
０２．１０４・・・圧縮用非線形増幅手段、１０６．１
０８・・・線形Ａ／Ｄ変換器デバイス、１１０．１１２
・・・ＲＯＭ型メモリ・デバイス、１１４．１１６・・
・時間遅延手段、 １１８・・・加算増幅器手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、振動性エネルギ・ビームを用いて対象領域内の検出
   された少なくとも１つの物点を表わすディジタル・デー
   タ信号の流れを発生するためのシステムに於いて、 （ａ）所定の励振周波数の振動性エネルギのバーストを
   対象領域の中に送出するとともに、送出されたエネルギ
   ・ビームが対象領域の中の少なくとも１つの物点に突き
   当ることによって生じたバイポーラ・アナログ・エコー
   電圧信号を受ける変換素子配列体、 （ｂ）上記アナログ・エコー電圧信号を少なくとも１つ
   のアナログ／ディジタル変換器デバイスで処理すること
   により、上記アナログ・エコー電圧信号に対して非線形
   圧縮関数である数字的関係を有するディジタル・データ
   信号の流れが上記アナログ／ディジタル変換器デバイス
   から得られるようにする手段、 （ｃ）前に用いた数学関数とは逆の関係に従って上記ア
   ナログ／ディジタル変換器デバイスからの圧縮されたデ
   ィジタル・データ信号の流れを非線形処理することによ
   り、上記アナログ・エコー電圧信号に対して線形関係に
   ある伸長されたディジタル・データ信号を作る手段、 （ｄ）上記圧縮の後かつ上記伸長の前または後に上記デ
   ィジタル・データ信号の流れを、各変換素子から検出さ
   れた物点までの距離に対応する各所定時間だけ遅延させ
   て、各データ信号がほぼ同時に生じるようにする遅延手
   段、ならびに （ｅ）上記の遅延され伸長されたディジタル・データ信
   号の和を求める手段 を含むことを特徴とするシステム。 ２、上記アナログ・エコー電圧信号が、入力信号に対し
   て非線形関係にある出力信号を生じるバイポーラ増幅手
   段で圧縮される請求項１記載のシステム。 ３、アナログ・エコー電圧信号がアナログ／ディジタル
   変換器デバイスで圧縮される請求項１記載のシステム。 ４、入力信号レベルに比例して線形抵抗はしご形回路手
   段に対する基準電圧を変えることにより、アナログ・エ
   コー電圧信号が線形抵抗はしご形回路手段で圧縮される
   請求項３記載のシステム。 ５、非線形抵抗はしご形回路手段の両端間に固定の基準
   電圧レベルを維持することにより、アナログ・エコー電
   圧信号が非線形抵抗はしご形回路手段で圧縮される請求
   項３記載のシステム。 ６、振動性エネルギ・ビームを用いて対象領域の中で検
   出された少なくとも１つの物点を表わすディジタル・デ
   ータ信号の流れを発生するためのシステムに於いて、 （ａ）所定の励振周波数の振動性エネルギのバーストを
   対象領域の中に送出するとともに、送出されたエネルギ
   ・ビームが対象領域の中の少なくとも１つの物点に突き
   当ることによって生じたバイポーラ・アナログ・エコー
   信号を受ける変換素子配列体、 （ｂ）出力信号が入力信号に対して非線形の関係になる
   ように上記バイポーラ・アナログ・エコー信号を圧縮す
   るバイポーラ増幅手段、 （ｃ）上記の圧縮されたアナログ入力信号を伸長するこ
   とにより、上記の圧縮されたアナログ入力信号に対して
   逆の非線形の関係にあるディジタル・データ信号の流れ
   を得るアナログ／ディジタル変換手段、 （ｄ）上記圧縮の後かつ上記伸長の前または後に上記デ
   ィジタル・データ信号の流れを、各変換素子と検出され
   た物点との間の距離に対応する各所定時間だけ遅延させ
   て、各データ信号がほぼ同時に生じるようにする手段、
   ならびに （ｅ）上記の遅延され伸長されたディジタル信号の和を
   求めるための手段 を含むことを特徴とするシステム。 ７、上記圧縮された信号と上記伸長された信号との間の
   非線形関係が普通の累乗則関数である請求項６記載のシ
   ステム。 ８、上記圧縮された信号と上記伸長された信号との間の
   非線形関係が普通の対数関係である請求項７記載のシス
   テム。 ９、上記圧縮された信号と上記伸長された信号との間の
   非線形関係が累乗則関数を近似する、連結された一連の
   直線によって表わされる請求項６記載のシステム。 １０、上記の信号の伸長がメモリ記憶デバイスをそなえ
   たアナログ／ディジタル変換器手段の中で達成される請
   求項６記載のシステム。 １１、上記メモリ記憶デバイスがルックアップ・テーブ
   ル手段を含んでいる請求項１０記載のシステム。 １２、上記の信号の伸長が動作上関連したコンピュータ
   手段を使用するアナログ／ディジタル変換器手段の中で
   達成される請求項６記載のシステム。 １３、上記伸長された信号が上記圧縮されたアナログ信
   号を得るために用いられた圧縮関数の逆である非線形伸
   長を表わす請求項６記載のシステム。 １４、上記の信号の伸長を達成するために少なくとも１
   つの線形アナログ／ディジタル変換器デバイスがルック
   アップ・テーブル手段とともに用いられる請求項６記載
   のシステム。 １５、上記の非線形圧縮の前にアナログ・エコー信号の
   線形前置増幅が含まれている請求項６記載のシステム。 １６、上記前置増幅が動作上関連した時間利得制御回路
   手段を含んでいる請求項１５記載のシステム。 １７、上記の前置増幅と圧縮が単一の非線形バイポーラ
   増幅器デバイスで達成される請求項１５記載のシステム
   。 １８、システムの信号対雑音比を改善するために帯域通
   過フィルタ手段が設けられている請求項６記載のシステ
   ム。 １９、上記のディジタル伸長の前に上記の時間遅延が行
   われる請求項６記載のシステム。２０、超音波エネルギ
   ・ビームを用いて対象領域の中で検出された複数の物点
   を表わすディジタル・データ信号の流れを発生するため
   のシステムに於いて、 （ａ）所定の励振周波数を有する超音波エネルギのビー
   ムを対象領域の中に送出するとともに、送出された超音
   波ビームが対象領域の中の少なくとも１つの物点に突き
   当ることによって生じたバイポーラ・アナログ・エコー
   電圧信号を受ける変換素子配列体、 （ｂ）ほぼ上記対象領域全体を通じて物点の検出が行な
   えるレベルまで上記アナログ・エコー電圧信号の振幅を
   増大する線形バイポーラ前置増幅手段、 （ｃ）上記アナログ・エコー電圧信号を少なくとも１つ
   のアナログ／ディジタル変換器デバイスで処理すること
   により、上記アナログ・エコー電圧信号に対して非線形
   圧縮累乗関数を近似する数学的関係を有するディジタル
   ・データ信号流を上記アナログ／ディジタル変換器から
   求める手段、 （ｄ）前に用いた数学的累乗関数とは逆の関係に従って
   上記アナログ／ディジタル変換器デバイスからの圧縮さ
   れたディジタル・データ信号流を非線形処理することに
   より、上記アナログ・エコー電圧信号に対して線形の関
   係にある伸長されたディジタル・データ信号を求める手
   段、 （ｅ）上記の圧縮後かつ上記の伸長の前または後に上記
   ディジタル・データ信号を、各変換素子と検出された物
   点との間の距離に対応する各所定時間だけ遅延させて、
   各データ信号がほぼ同時に生じるようにする手段、なら
   びに （ｆ）上記の遅延され伸長されたディジタル・データ信
   号の和を求めるための手段 を含むことを特徴とするシステム。 ２１、上記アナログ・エコー電圧信号が、入力信号に対
   して非線形の関係にある出力信号を発生するバイポーラ
   増幅手段で圧縮される請求項２０記載のシステム。 ２２、上記アナログ・エコー電圧信号がアナログ／ディ
   ジタル変換器デバイスで圧縮される請求項２０記載のシ
   ステム。 ２３、入力信号レベルに比例して線形抵抗はしご形回路
   手段に対する基準電圧を変えることにより、上記アナロ
   グ・エコー電圧信号が線形抵抗はしご形回路手段で圧縮
   される請求項２２記載のシステム。 ２４、非線形抵抗はしご形回路手段の両端間に固定の基
   準電圧を維持することにより、上記アナログ・エコー電
   圧信号が非線形抵抗はしご形回路手段で圧縮される請求
   項２２記載のシステム。 ２５、線形アナログ／ディジタル変換器デバイスが上記
   の信号の伸長を達成するためにルックアップ・テーブル
   とともに用いられる請求項２０記載のシステム。 ２６、超音波エネルギ・ビームを用いて対象領域の中の
   検出された複数の物点を表わすディジタル・データ信号
   の流れを発生するためのシステムに於いて、 （ａ）所定の励振周波数を有する超音波エネルギのビー
   ムを対象領域の中に送出するとともに、送出された超音
   波ビームが対象領域の中の少なくとも１つの物点に突き
   当ることによって生じたバイポーラ・アナログ・エコー
   電圧信号を受ける変換素子配列体、 （ｂ）各変換素子と動作上関連して設けられて、異なる
   相対位相の復調されたバイポーラ・アナログ・エコー電
   圧信号を発生する一対の復調手段であって、各変換素子
   と検出された物点との間の距離に対応する所定の時間間
   隔と基準角周波数との積によって決定された位相を有す
   る所定の励振周波数で動作して、各データ信号が実質的
   に同じ位相で生じるようにする一対の復調手段、 （ｃ）上記の復調されたアナログ・エコー電圧信号を別
   々に圧縮して、各アナログ・エコー電圧信号に対して非
   線形累乗関数を近似する数学的関係を有する別々のディ
   ジタル・データ信号流を発生する、それぞれ少なくとも
   １つのアナログ／ディジタル変換器デバイスをそなえた
   個別の手段、 （ｄ）前に用いた数学累乗関数とは逆の関係に従って上
   記の各アナログ／ディジタル変換器デバイスからの圧縮
   された各ディジタル・データ信号流を別々に伸長するこ
   とにより、各アナログ・エコー電圧信号に対して線形の
   関係にある伸長された個別のディジタル・データ信号を
   作る個別の手段、 （ｅ）上記の圧縮の後かつ上記の伸長の前または後に上
   記の各ディジタル・データ信号流を、各変換素子と検出
   された物点との間の距離に対応する各所定時間だけ別々
   に遅延させて、各データ信号がほぼ同時に生じるように
   する手段、ならびに （ｆ）上記の遅延され伸長された各ディジタル・データ
   信号流を別々に加算することにより、個別の加算された
   ディジタル・データ信号流の自乗の単調関数である組合
   わせ信号を発生する手段を含むことを特徴とするシステ
   ム。 ２７、上記の復調されたアナログ・エコー電圧信号が、
   入力信号に対して非線形の関係にある出力信号を発生す
   るバイポーラ増幅手段で圧縮される請求項２６記載のシ
   ステム。 ２８、上記の復調されたアナログ・エコー電圧信号が、
   各アナログ／ディジタル変換器デバイスで圧縮される請
   求項２６記載のシステム。 ２９、入力信号レベルに比例して線形抵抗はしご形回路
   手段に対する基準電圧を変えることにより、上記の復調
   されたアナログ・エコー電圧信号が線形抵抗はしご形回
   路手段で圧縮される請求項２８記載のシステム。 ３０、非線形抵抗はしご形回路手段の両端間に固定の基
   準電圧を維持することにより、上記の復調されたアナロ
   グ・エコー電圧信号が非線形抵抗はしご形回路手段で圧
   縮される請求項２８記載のシステム。 ３１、上記の信号の伸長を達成するために線形アナログ
   ／ディジタル変換器デバイスがルックアップ・テーブル
   手段とともに用いられる請求項２６記載のシステム。 ３２、上記圧縮の前に上記アナログ・エコー電圧信号が
   局部発振器信号と混合される請求項２６記載のシステム
   。 ３３、振動性エネルギによるコヒーレント作像システム
   でバイポーラ・アナログ・エコー信号を処理する方法に
   於いて、 （ａ）位相制御式の変換素子配列体でアナログ・エコー
   電圧信号を発生するステップ、 （ｂ）上記アナログ・エコー電圧信号を少なくとも１つ
   のアナログ／ディジタル変換器デバイスを用いた手段で
   処理することにより、上記アナログ・エコー電圧信号に
   対して非線形圧縮関数を近似する数学的関係を有するデ
   ィジタル・データ信号流を上記アナログ／ディジタル変
   換器デバイスから得るステップ、 （ｃ）前に用いた数学的関数とは逆の関係に従って上記
   の圧縮されたアナログ・エコー電圧信号を処理すること
   により、上記アナログ・エコー電圧信号に対して線形の
   関係にある伸長されたディジタル・データ信号を求める
   ステップ、 （ｄ）上記の圧縮後かつ上記の伸長の前または後に上記
   ディジタル・データ信号を、各変換素子と検出された物
   点との間の距離に対応する各所定時間だけ時間遅延させ
   て、各データ信号を実質的に同時に生じさせるステップ
   、ならびに （ｅ）上記の遅延され伸長されたディジタル・データ信
   号を加算するステップ を含むことを特徴とする方法。 ３４、上記圧縮された信号と上記伸長された信号との間
   の非線形関係が普通の累乗則関数である請求項３３記載
   の方法。 ３５、上記圧縮された信号と上記伸長された信号との間
   の非線形関係が普通の対数関数である請求項３３記載の
   方法。 ３６、上記圧縮された信号と上記伸長された信号との間
   の非線形関係が累乗則関数を近似する、連結された一連
   の直線によって表わされる請求項３３記載の方法。 ３７、上記アナログ・エコー電圧信号が、入力信号に対
   して非線形の関係にある出力信号を発生するバイポーラ
   増幅手段で圧縮される請求項３３記載の方法。 ３８、上記アナログ・エコー電圧信号がアナログ／ディ
   ジタル変換器デバイスで圧縮される請求項３３記載の方
   法。 ３９、入力信号レベルに比例して線形抵抗はしご形回路
   手段に対する基準電圧を変えることにより、上記アナロ
   グ・エコー電圧信号が線形抵抗はしご形回路手段で圧縮
   される請求項３８記載の方法。 ４０、非線形抵抗はしご形回路手段の両端間に固定の基
   準電圧レベルを維持することにより、上記アナログ・エ
   コー電圧信号が非線形抵抗はしご形回路手段で圧縮され
   る請求項３８記載の方法。 ４１、上記の非線形圧縮の前に上記アナログ・エコー電
   圧信号の線形前置増幅が行われる請求項３３記載の方法
   。 ４２、上記の線形前置増幅および上記の非線形圧縮が単
   一のバイポーラ増幅手段で達成される請求項４１記載の
   方法。 ４３、線形アナログ／ディジタル変換器デバイスが上記
   の信号の伸長を達成するためにルックアップ・テーブル
   とともに用いられる請求項３３記載の方法。 ４４、超音波コヒーレント作像システムでバイポーラ・
   アナログ・エコー信号を処理する方法に於いて、 （ａ）位相制御式の変換素子配列体でアナログ・エコー
   電圧信号を発生するステップ、 （ｂ）上記アナログ・エコー電圧信号を復調して、異な
   る位相の復調されたバイポーラ・アナログ・エコー電圧
   信号を発生するステップであって、各変換素子と検出さ
   れた物点との間の距離に対応する所定の時間間隔と基準
   角周波数との積によって決定された位相を有する所定の
   励振周波数で上記復調を行なって、各データ信号が実質
   的に同時に生じるようにするステップ、 （ｃ）それぞれ少なくとも１つのアナログ／ディジタル
   変換器デバイスをそなえた別々の手段で上記の復調され
   た各アナログ・エコー電圧信号を処理することにより、
   上記の復調されたアナログ・エコー電圧信号を別々に圧
   縮して、各アナログ・エコー電圧信号に対して非線形累
   乗関数を近似する数学的関係を有する別々のディジタル
   ・データ流を発生するステップ、 （ｄ）前に用いた数学的累乗関数とは逆の関係に従って
   上記の各アナログ／ディジタル変換器デバイスからの上
   記の圧縮された各ディジタル・データ信号流を別々に伸
   長することにより、各アナログ・エコー電圧信号に対し
   て線形の関係にある伸長された個別のディジタル・デー
   タ信号を求めるステップ、 （ｅ）上記の圧縮後かつ上記の伸長の前または後に上記
   の各ディジタル・データ信号流を、各変換素子と検出さ
   れた物点との間の距離に対応する各所定時間だけ時間遅
   延させて、各データ信号を実質的に同時に生じさせるス
   テップ、ならびに （ｆ）上記の遅延され伸長された各ディジタル・データ
   信号流を別々に加算することにより、個別の加算された
   ディジタル・データ流の自乗の単調関数である組合わせ
   信号を発生するステップを含むことを特徴とする方法。 ４５、上記圧縮された信号と上記伸長された信号との間
   の非線形関係が普通の累乗則関数である請求項４４記載
   の方法。 ４６、上記圧縮された信号と上記伸長された信号との間
   の非線形関係が普通の対数関数である請求項４４記載の
   方法。 ４７、上記圧縮された信号と上記伸長された信号との間
   の非線形関係が累乗則関数を近似する、連結された一連
   の直線によって表わされる請求項４４記載の方法。 ４８、上記の復調されたアナログ・エコー電圧信号が、
   入力信号に対して非線形の関係にある出力信号を発生す
   るバイポーラ増幅手段によって圧縮される請求項４４記
   載の方法。４９、上記の復調されたアナログ・エコー電
   圧信号が、各アナログ／ディジタル変換器デバイスで圧
   縮される請求項４４記載の方法。 ５０、入力信号レベルに比例して線形抵抗はしご形回路
   手段に対する基準電圧を変えることにより、上記の復調
   されたアナログ・エコー電圧信号が線形抵抗はしご形回
   路手段で圧縮される請求項４９記載の方法。 ５１、非線形抵抗はしご形回路手段の両端間に固定の基
   準電圧レベルを維持することにより、上記の復調された
   アナログ・エコー電圧信号が非線形抵抗はしご形回路手
   段で圧縮される請求項４９記載の方法。 ５２、線形アナログ／ディジタル変換器デバイスが上記
   の信号の伸長を達成するためにルックアップ・テーブル
   手段とともに用いられる請求項４４記載の方法。 ５３、上記の非線形圧縮の前に上記アナログ・エコー電
   圧信号の線形前置増幅が行われる請求項４４記載の方法
   。 ５４、上記の線形前置増幅と上記の非線形圧縮が単一の
   非線形バイポーラ増幅手段で行なわれる請求項５３記載
   の方法。 ５５、上記の圧縮の前に上記アナログ・エコー電圧信号
   が局部発振器信号と混合される請求項４４記載の方法。