JPS58625B2 - 超音波像形成方法およびシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、隣接したトランスジューサ素子の細長い固定
配列体と少なくとも一方の側面で互いに隣接する横方向
電極セグメントを有するトランスジューサ装置からなる
パルス−エコー原理に基づいて作動する超音波像形成シ
ステムを用いて断面像を形成する方法に関するものであ
る。

本方法においては、トランスジューサ装置の隣接するト
ランスジューサ素子の順次周期的に選択された群を用い
て、電極セグメントに印加されるパルス状の電気的トラ
ンスミッタ信号に応答して超音波ビームを作成し、異質
物体中へその超音波ビームを送信し、物体中の不連続部
から反射されてくるエコーを受信し、受信されたエコー
に応答して電気的エコー信号を発生させる。

本発明はまた、本方法を実施するための超音波像形成シ
ステムにも関するものである。

超音波像（さらに詳細には断面像）を形成するには、従
来は超音波トランスジューサを機械的に動かす方法が用
いられてきた。

これにはいくつかの欠点がある。

すなわち、トランスジューサを手で動かすとすれば、走
査過程は非常に長いものとなりまた操作者の熟練度に依
存することになる。

トランスジューサをモータで動かすとすれば、比較的重
い水槽を通常必要とする。

さらに、水槽中での余分な移動距離が最大可能像周波数
を減少させる結果をもたらす。

それらの欠点を除くために、電子的走査を組入れた超音
波像形成システムが開発されてきた。

この方法では超音波ビームは時間的に直線的にシフトさ
れる。

上述のような既知の超音波像形成システム（米国特許第
３，８８１，４６６号）においては、トランスジューサ
装置は非集束超音波ビームを作成し、横方向の分解能は
トランスジューサ素子の幅によって決定される。

この既知のシステムにおいては、トランスジューサ素子
の幅を減少させていつても向上できる横方向の分解能に
は超音波ビームの最小幅によって設定される限度がある
。

この既知のシステムで得られる断面像は比較的はつきり
しているが、それでも実際上より高い横方向分解能が望
まれる応用例が数多くある。

従って、本発明の目的は、より高い横方向分解能を有す
る超音波像形成方法およびシステムを提供することであ
る。

本発明に従う方法は、トランスジューサの各群によって
得られる超音波ビームを集束させるために、電極セグメ
ントあるいはそれのサブ群に印加されるトランスミッタ
信号および（あるいは）電極セグメントあるいはそれの
サブ群によって与えられるエコー信号は互いに時間シフ
トされ、各トランスミッタ信号あるいは各エコー信号は
対応する電極セグメントあるいはセグメントサブ群とト
ランスジューサ群の中心との距離の関数である時間シフ
トに関連していることによって特徴づけられる。

本発明はまた上記方法を実施するための超音波システム
にも関し、該システムは、パルサ状の電気的タイミング
信号を発生するためのタイミング発生器と、隣接したト
ランスジューサ素子の細長い固定配列体および少なくと
も一方の側面で互いに隣接する横方向電極セグメントを
有していて、電気的タイミング信号から取り出されるパ
ルス状のトランスミッタ信号に応答して超音波ビームを
発生し、その超音波ビームを異質物体中へ送信し、物体
中の不連続部から反射されてくるエコーを受信し、受信
されたエコーに応答して電気的エコー信号を作り出すよ
うに用いられるトランスジューサ装置と、タイミング発
生器、トランスジューサ装置および表示装置に接続され
ていて、トランスジューサ装置の隣接する素子の群を順
次周期的に選択し、超音波ビームを発生し、選択された
群の電極セグメントへトランスミッタ信号を印加し、上
記群によって得られるエコー信号を表示装置へ送信して
上記表示装置がエコー信号を可視像に変換して異質物体
の断面構造を再生するように用いられる素子カウンタお
よびセレクタ装置とを備えている。

本発明に従う超音波ビームシステムは、タイミング発生
器と素子カウンタおよびセレクタ装置との間に挿入され
ていて、トランスジューサの選択された群の電極セグメ
ントあるいはそれのサブ群のための、互いに時間シフト
されておりかつタイミング発生器によって与えられるタ
イミング信号から得られるトランスミッタ信号を取り出
すよう用いられるトランスミッタ信号発生器、および（
あるいは）、素子カウンタおよびセレクタ装置と表示装
置との間に挿入されていて、トランスジューサの群の電
極セグメントあるいはそれのサブ群によって与えられる
エコー信号の間の相対的時間シフトを作り出すよう用い
られるエコー信号レシーバによって特徴づけられる。

以下、本発明のいくつかの実施例を添付図面を参照しな
がら説明する。

第１図に示されたように、既知の超音波像形成システム
（米国特許第３，８８１，４６６号）のトランスジュー
サ装置１１は隣接したトランスジューサ素子１２の細長
い固定配列体を含んでいる。

Ａ個の隣接した素子１２の群が順次励起されてパルスを
発生する。

Ａ個の素子の引続く各群の位置は直前の群の位置からＢ
個の素子外の縦方向の距離だけシフトされる。

このようにして、超音波ビーム１３は、等しい時間間隔
をあけての各時点におけるビーム１３の位置を示す一連
の点鎖線の長方形１４で示されているように、矢印りの
方向に移動する。

トランスジューサ群中のＡ個の素子はパルスを発すると
き同時に全てが励起されるので、ここに示された既知の
トランスジューサ装置１１は非集束超音波ビーム１３を
発生することが注意されるべきである。

第１図の超音波ビームの非集束放射特性２２が第２図に
示されている。

第１図には３つの矢印Ｑ、Ｌ、Ｓで直交座標系が定義さ
れている。

矢印りはトランスジューサ装置１１の放射表面の長手方
向軸に沿っている。

矢印Ｓは超音波ビーム１３の主軸方向に平行である。

矢印Ｑは矢印りとＳで定められる平面に直角である。

添付図面に示された断面図や正面図の位置はこの座標系
によって定められてる。

第３図は本発明に従う方法を実施するためのトランスジ
ューサ３８の好ましい構成を部分的に断面を含んで示し
ている。

構成体３８は、アースされる完全な電極３６および放射
表面として用いられる１つの表面３７を含んでいる。

構成体３８はまた、第４図の裏面図に示されたように、
圧電層３５および電極セグメント３１−３４を含んでい
る。

構成体３８に関する上述の説明から、本発明によるトラ
ンスジューサ素子が圧電層３５や完全な電極３６のよう
な共通した部品を持つことができることは明らかである
。

本発明に従う構成体３８は、単に一方の側面に電極セグ
メントを設け、そこに時間シフトされたトランスミッタ
信号を供給してそこからエコー信号を得ることによって
作動させることができる。

このように、各電極セグメントが本発明に従うトランス
ジューサ素子を定める。

本発明によって得られる効果すなわち高い横方向分解能
は、主にトランスジューサ装置の作動の新規な態様によ
るものである。

このことをまず第２図、第４図、第５図を参照して詳細
に説明する。

第４図は本発明に従うトランスジューサ群２１の電極セ
グメント３１−３４を示している。

本発明に従って超音波ビームを発生させるために、第５
図に示されたように互いに時間シフトされたトランスミ
ッタ信号４１．４２が電極セグメント３１−３４へ与え
られる。

外側のセグメント３１゜３４に対するトランスミッタ信
号は位相進みを持つている。

このようにして、ゆるく集束された超音波ビーム２３が
作成される（第２図）。

本発明の好ましい実施例において、時間シフトはトラン
スミッタ信号の間のみならずトランスジューサ群の個々
の素子に受信されたエコー信号の間にも作り出される。

第４図に示したトランスジューサ群２１は送信と受信の
ために４個の素子を有しており、外側の素子の送信され
た信号と時間シフトされたエコー信号は９０°の位相進
みを持っている。

本発明に従えば、位相進みは高周波数の搬送信号（例え
ば２ＭＨｚ）の周期（３６０°）に対して定められる。

搬送信号は引続く群の電極セグメントへ例えば繰返し周
波数２ＫＨｚのパルス状で適当な位相角で供給される。

本発明に従うトランスジューサ群２１の効果は以下の（
１）−（３）の事項によって改良することができる。

（１）群の外側の素子に対する位相進みの組合せをトラ
ンスミッタ信号約９０°、エコー信号約４５゜あるいは
トランスミッタ信号約４５°、エコー信号約９０°と選
ぶのが有利であることがわかった。

トランスミッタおよびエコー信号に対する位相進みのこ
れらの異なる値を用いた結果、本発明に従う放射特性（
第２図）は付加的にある深さにわたって狭くすることが
できる。

（２）トランスミッタおよびエコー信号に重みづけをす
るのが有利である。

第５図に示したように、内側の電極セグメント３２，３
３にはより大きい振幅ａ０を持ったトランスミッタ信号
が供給される。

同様に、内側のセグメントから受信されるエコー信号は
外側の素子からのエコー信号よりもより大きい重みづけ
係数と相乗される。

望ましくは、トランスミッタ信号とエコー信号の両方に
対する重みづけ比は２：１である。

（３）第１図に示されたＱ方向にも、例えばわずかに湾
曲した放射表面３７を有するトランスジューサ構成体（
第６図参照）を用いることによって、ゆるい集束を作り
出すのが有利である。

Ｑ方向でのゆるい集束は、第７図に示したような、各電
極セグメントをＱ方向に３つの部分ａ、ｂ。

ｃに分割したトランスジューサ構成体を用いて電気的に
作り出すこともできる。

第７図に示したように、このセグメントの中で斜線で示
した部分だけを用いて送信および受信を行なう。

内側の部分３２ｂ、３３ｂがトランスミッタ信号４１で
励起され、残りの能動部分はトランスミッタ信号４２で
励起される。

このようなシステムでは、湾曲した放射表面を有するト
ランスジューサ構成体の場合よりも電気的により複雑な
構成となるが、平坦な放射表面を持つトランスジューサ
構成体でよく、より安価になる。

第１図に示された既知のトランスジューサ装置１１にお
いて、超音波ビーム１３は各送信および受信期間の後で
トランスジューサ素子１２の幅だけ移動できる。

しかしながら、各時点で超音波ビームがより小さい距離
例えば素子の幅の半分だけ移動できたら、像中のライン
数は増加し分解能も高くなる。

もちろん、同じ効果は素子の幅を半分にすることによっ
ても得られるが、その場合は素子の数が倍となり、従っ
て複雑さが増大する。

本発明の好ましい実施例（第８ａ図、第８ｂ図、第８ｃ
図）において、超音波ビームは素子の幅の半分だけ移動
される。

その場合トランスジューサの順次選択された群７１，７
２，７３は奇数個の素子と偶数個の素子を交互に含むよ
うになる。

引続く群はセグメント数を一方の方向で減少させ反対方
向で増大させるということで交互に形成される。

トランスミッタ信号あるいは時間シフトされたエコー信
号の振幅と位相は、超音波ビームの形状がトランスジュ
ーサ群の素子の数に依存せすに実質上一様のまゝである
ように選ばれる。

表１および表■に示す振幅と位相の関係は例えば４素子
と３素子を交互に用いる場合に非常に似たビーム形状を
与える。

本発明の第２の実施例についてまず第９ａ図、第９ｂ図
、第１０図に関連して説明する。

超音波ビームは、円錐状の波頭を持った超音波が放射さ
れるならば、かなり長い距離にわたり有効に集束できる
ということが知られている（スイス国特許第５４３，３
１３号）。

この種の波頭は例えば円錐状の超音波トランスジューサ
によって放射される。

本発明に従えば、もし位相角ψが、トランスジューサ素
子９２−９８とトランスジューサ群の中心との距離と共
に直線的に増大するようにできれば、第９ａ図に示した
トランスミッタ信号１０１−１０４で第１６図の時間シ
フトされたエコー信号２０２−２０８の場合には、円錐
状の放射表面に近似できる。

第１０図は位相角ψの直線的増加を示している。

Ｑ方向において放射表面３７を第９ｂ図に断面図で示し
たような形状にすることによって、反射された超音波の
位相角の直線的増加を実現できる。

第９ａ図中の点線１０７は、このトランスジューサ装置
の放射表面上で一定位相の位置を示している。

簡単のために、この例のようにステップ状に変化する位
相の代りに、この図面ではＬ方向に連続的に変化する位
相を示している。

本例において、一定位相の軌跡は円錐状の波頭の場合の
ような円ではなくて一組の直線１０７である。

より良い円錐状波頭近似は、以下にまず第１１ａ図、第
１１ｂ図、第１２図に関連して示す本発明の実施例によ
って得られる。

この実施例では、トランスミッタ信号あるいは時間シフ
トされたエコー信号の位相角は、トランスジューサ群の
中央では対応する素子の位置の２次関数であり、端部で
は直線関数である。

Ｑ方向での対応する位相角分布は、放射表面３４をトラ
ンスジューサ装置の断面に関し第１１ｂ図に示されたよ
うな形状にすることによって得られる。

第１１ｂ図中の線３７は好ましくは双曲線である。

この種の曲線は中央領域１２７では円で端部では直線で
ある。

本実施例で得られる改良点は、第１１ａ図に示された一
定位相の軌跡１０６が丸い角を持つようになったという
事実によって示されている。

円錐状のトランスジューサによるものは球面的集束と呼
べるが、第９ａと９ｂ図および第１１ａと１１ｂ図に示
したような本発明の実施例によるものは非球面的集束で
ある。

第９ａ図、第１１ａ図に示した実施例におけるトランス
ジューサの放射群の方が第４図に示した実施例のそれよ
りもより広い領域を有しているということが注意される
べきである。

この広い領域のために、より高い分解能を得るために必
要なより大きいアパチャが得られる。

上述の実施例においても、前に述べた実施例の場合と同
様に、トランスジューサの放射群の内側の部分がより大
きい振幅を持ち、そこに受信されたエコー信号が受信時
により大きい重みづけ係数と相乗され、それによって短
射程場（ショート・レンジ・フィールド）の改良が図れ
る。

第２図のようにゆるく集束された超音波ビーム２３を得
るための第４図に示したような群２１と素子３１−３４
の形状については、まず第１８図と第１９図に関連して
説明する。

トランスジューサ群が効果的なゆるい集束効果を行なう
のは、その幅Ｗと長さｌが波長の１５ないし３０倍のと
きである。

波頭の曲率半径Ｒ（第１９図）は被検物体の深さの半分
にはゞ等しくされ、好ましくはいくらかそれより小さい
のがよい。

４個の素子を含むトランスジューサ群の場合には、個々
の素子の幅は、隣接する素子から放射される波の間の位
相が９０°よりそれほど大きくならないようにとられる
。

もしこれらの曲率半径と位相差の値が上記の値を越える
と、それに対応してビームの形状に障害が現われ、従っ
て横方向分解能も劣化する。

しかしながら、本発明に従うゆるい集束は、少なくとも
原理的には３０°と１８０°の間の位相差で得られる。

次に、トランスジューサ素子の形状を具体例（第１８図
と第１９図）に関して説明する。

第１８図に示されたように、群の内側の２個の素子は位
相０°で送信し、外側の２個の素子は位相９０°で送信
する。

第１９図と弦の定理から次の式（１）が得られる。

ｄ１２＝２Ｒ・△・・・・・・（１） ここで、ｄ１は所望の９０°の位相シフトを得るための
横方向シフト、Ｒは波頭の曲率半径そして９０°の位相
シフトに対応する距離である。

いまの場合波長をλとすると、式（２）となる。

もしＲを８０ｍｍ（被検物体の深さの約半分）とし、λ
を０．７５ｍｍ（この波長は２ＭＨｚの周波数に対応す
る）とすると、ｄ１は５．４８ｍｍとなる。

素子はトランスジューサ群の中心から距離ｄ２＝６ｍｍ
のところにあるとする。

このｄ２の値は前に計算した距離ｄ１にはゞ等しい。

第１３図は、本発明に従う超音波像形成システムのブロ
ック回路図であって、第１１ａ図に示したように、送信
および受信のために７素子のトランスジューサ群を用い
ている。

第１３図のブロック回路図は、第３図に示されたような
トランスジューサ構成体３８、タイミング発生器１３１
、タイミング発生器１３１から送り出されるタイミング
信号１３２、トランスミッタ信号発生器１３３、トラン
スミッタ信号発生器１３３からライン１３５を通して素
子セレクタ駆動スイッチ１３８へ供給されるトランスミ
ッタ信号１３４、タイミング発生器１３１に接続された
スイッチ１３８を制御するための素子カウンタおよびデ
コーダ１３６、トランスジューサ群から送り出されるエ
コー信号１４２、エコー信号レシーバ１４３、エコー信
号レシーバ１４３の出力における組合されたエコー信号
１４４、時刻感知増幅器１４５、検出器１４６、信号プ
ロセッサ１４７、プロセッサ１４７の出力信号１４８、
Ｘ偏向発生器１５１、Ｘ偏向発生器１５１によって与え
られる偏向信号１５４、Ｙステージ関数発生器１５２、
Ｙステージ関数発生器１５２から送り出されるステージ
関数信号１５５゜３つの入力Ｘ、Ｙ、Ｚを有するオンシ
ロスコープ１５６を示している。

タイミング発生器１３１は周期的なタイミングパルス１
３２を発生して超音波信号の送信をトリガし必要な正弦
信号を発生させる。

トランスミッタ信号発生器１３３では４つの電気的トラ
ンスミッタパルス１２１−１２４（第１４図参照）が発
生される。

３つの信号１２２，１２３，１２４は、０°の位相を持
つ信号１２１に対して＋３０°。

＋１００°、＋１８０°の搬送信号位相に対応した位相
進みを有している。

これらのトランスミッタ信号はライン１３４上へ送り出
される。

素子セレクタ駆動スイッチ１３８中において、トランス
ミッタ信号は７本の供給ラインへ与えられる。

それらのライン上でのトランスミッタ信号は＋１８０°
。

＋１００°、＋３０°、０°、＋３０°、＋１００°。

＋１８０°の位相を有している。

素子カウンタおよびデコーダ１３６はスイッチ１３８を
通して送信あるいは受信のために所望の７個の素子を駆
動する。

各パルスの後、第１１ａ図における形状は、Ｌ方向に１
素子分シフトされたものになる。

同時に、トランスミッタ信号は供給ライン上で周期的に
別の位相と相互交換され、各素子が正しい位相を有する
対応したトランスミッタ信号を得る。

エコー信号１４２は７個のスイッチオンされた素子から
エコー信号レシーバ１４３へ到達する。

そこで、それらの信号はそれぞれ異なる遅延を与えられ
、異なる重みつけ係数と相乗され、そして加え合わされ
る。

レシーバ１４３の出力信号１４４は、被検組織での減衰
を補償する時刻感知増幅器１４５を通る。

信号は次に検出器１４６によって整流され、プロセッサ
１４７を通ってオンシロスコープ１５６のＺ入力へ与え
られる。

プロセッサ１４７は検出器１４６から送り出される信号
のダイナミックレンジを圧縮する。

Ｘ偏向発生器１５１は、最後のパルスが送り出されてか
らの時間経過に比例した電圧を発生する。

Ｙステージ関数発生器１５２はトランスジューサのスイ
ッチオンされている群の中心軸の位置に比例した電圧を
発生する。

トランスミッタ信号発生器１３３の構成と作動について
はまず第１４図と第１５図を参照しながら説明する。

タイミングパルス１３２はパルス状高周波発生器１６１
をトリガし、その発生器１６１の出力信号１６２（パル
ス状搬送信号）は位相０゜３０°、１００°、１８０°
を持つ４つの信号を得るようにタップ遅延ライン１６３
中で遅延される。

これらの信号は重みづけ装置１６４−１６７中で対応し
た重みづけ係数と相乗される。

第１６図はエコー信号レシーバを詳細に示している。

エコー信号１４２は重みづけ装置１７１−１７７中で対
応した重みづけ係数と相乗される。

それらは位相シフタ１８１−１８５によって遅延を与え
られ、加算器１８６中で加え合される。

第１３図のシステム中の素子セレクタ駆動スイッチ１３
８の好ましい実施例の基本的原理をまず第１７図につい
て説明する。

第１３図の装置は７素子の群を用いているが、簡単のた
めにここでは４素子を含むトランスジューサ群の場合に
ついて、原理を説明する。

第１７図に示されたスイッチングダイアグラムは、４ト
ランスジユ一サ素子群のトリガとシフトを行なうために
用いることができる。

各群のうちの内側の２個の素子（例えばＩ群の素子３２
と３３は第５図のようなトランスミッタ信号４１でトリ
ガされ、２個の外側の素子（例えば１群中の素子３１と
３４は第５図のようなトランスミッタ信号４２でトリガ
される。

第１７図において、トランスジューサ素子は対応する電
極セグメント３１，３２，３３等で示されている。

スイッチ手段１９１によって、トランスジューサ素子は
周期的に４本の供給ライン１９２−１９５へ接続される
。

これら４本のラインはスイッチ手段１９６を通して２本
の供給ライン１９７と１９８へ接続される。

この２本の供給ライン１９７と１９８には第５図のよう
な振幅と位相を有するトランスミッタ信号４１と４２が
供給される。

第１７図は２つの引続くトランスジューサ群Ｉ（実線）
、■（点線）に対するスイッチ位置を示している。

スイッチ手段１９１を制御する装置には説明は不要であ
ろう。

スイッチ手段１９６では、新しい■群を駆動するために
は、各スイッチ（例えば２１３はその前のＩ群を駆動す
るために上側のスイッチ（例えば２１２が前に占めてい
た位置と同じ位置におかれる。

最も上にあるスイッチ２１１は最も下のスイッチ２１４
が前に占めていた位置におかれる。

スイッチ手段の電子設計が適切なら、送信と受信用に同
じスイッチを用いることができる。

送信と受信に別の電子スイッチを用いる必要がある場合
には、送信と受信とに別々になった供給ラインを用いて
第１７図の回路と同じものをもう１つ用意すればよい。

本発明の利点は次のように述べることができる。

（ａ）本発明に従う方法は、より高い分解能を達成する
ことを可能とし、より明瞭な超音波像を得ることができ
る。

（ｂ）さらに加えて、本発明に従うシステムは、高価な
部分が少なく、経済的である。

（ｃ）本発明に従ってトランスミッタ信号およびエコー
信号の重みづけを行なうことによって、本発明に従うト
ランスジューサ群によって発生される超音波ビームの放
射特性の２次ローブを大幅に減少させることができる。

（ｄ）さらに、これまで第９ａ図から第１２図に関して
述べた本発明の実施例は、は９円錐状の波頭を有する超
音波ビームを作り出し、従ってその超音波ビームは長距
離にわたって強く集束されている。

本発明の他の利点と特徴はこれまでの好ましい実施例に
対する説明から明らかであろう。

以下の説明は、ビームを回転させそれによって扇状の走
査を行なうようにした本発明の変形例に関するものであ
る。

例えば心臓学においては、ビームを回転させる超音波像
（第２０図）が、直線的にビームを動かす場合（第２１
図）よりもより良い結果をもたらす。

その理由は像を得るための音響的窓が小さいからである
。

それは胸骨と肺によって制限され、約２×７ｃｍ程度で
ある。

さらに、肋骨が心臓の像をとることを難しくしている。

扇状走査器は数平方ｃｍの窓しか必要としないので、直
線状走査器が通常１０ｃｍ以上の長さを持っていて用い
ることができないような場所に最も適して用いられる。

既知の扇状走査器は、「位相配列（フエイズド・アレイ
）」の原理（１９７５年才ツクスフオードから出版され
たＥ・Ｋａｚｎｅｒ、Ｍ、ｄｅ Ｖｌｉｅｇｅｒ。

Ｈ，Ｒ，Ｍｕｌｌｅｒ、 Ｖ、Ｒ，ＭｃＣｒｅａｄｙに
よる編集の１９７５年５月１２日から同１６日にミュン
ヘンで開催された第２回ヨーロッパ医療用超音波会議〔
ｔｈｅ ５ｅｃｏｎｄ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｇｒ
ｅｓｓ ｏｎＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ ｉｎ Ｍｅｄｉ
ｃｉｎｅ〕の講演集の第６７−７４頁に記載されている
Ｊ・Ｋ１５ｓＩｏ、ＯＴ。

Ｖ、Ｒａｍｍ、 Ｆ、Ｌ、Ｔｈｕｒｓｔｏｎｅの発表し
た「心臓傷用の位相配列超音波システム（Ａｐｈａｓｅ
ａｒｒａｙ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆ
ｏｒ ｃａｒｄｉａｅｉｍａｇｉｎｇ〕」）に基づいて
作動するものであるか、あるいは機械的接点走査器（１
９７６年の１月号のＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｓの第３５−
４０頁のＡ、Ｓｈａｗ。

Ｊ、Ｓ、Ｐａｔｏｎ、Ｎ、Ｌ、Ｇｒｅｇｏｒｙ、Ｄ、Ｊ
。

Ｗｈｅａｔｌｅｙによる「医療用の実時間２次元超音波
走査器（Ａ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ Ｚ−ｄｉｍｅｎ−ｓ
ｉｏｎａｌｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ５ｃａｎｎｅｒ ｆ
ｏｒ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｕｓｅ〕」を参照）である。

以下の説明は直線状走査器と同じ原理で作動し扇状走査
器の走査範囲を有する弧状走査器に関するものである。

弧状走査器の主な部品は直線状の「配列」であって、そ
れのセグメントが直線ライン上でなく弧上に設けられて
いる。

走査可能領域が第２２図に示されている。

第２０図と第２１図のように、トランスジューサは図面
の上方にあると考えている。

この領域の上半分を予想径路領域として用い下半分のみ
を像形成のために用いるとすると、第２０図のようなビ
ーム回路系が得られる。

電子的弧状走査器のサウンドヘッド全体が第２３図に示
されている。

ハウジング３０１の上部分に弧状の圧電セラミックトラ
ンスジューサ３０２がとりつけられ、その上端に個々の
電極３０３がとりつけられる。

上方へ反射された超音波は吸収体３０４で阻止される。

ハウジングの下部分は音響吸収物質３０５でとりかこま
れており、超音波送信媒体３０６で満たされている。

底の部分で、このサウンドヘッドはダイアフラム３０７
によって閉じられている。

ダイアフラムは、トランスジューサによって形成される
弧の中心すなわち走査可能領域（第２２図参照）の最も
狭い場所にとりつけられる。

ダイアフラムとトランスジューサの間の干渉多重反射を
像から除くために、トランスジューサとダイアフラムと
の間の走向時間はダイアフラムと像をとろうとしている
物体のうち最も遠い物体との間のそれと正確に等しくな
っていなければならない。

予想径路に水を用いるときは、このことはトランスジュ
ーサ弧の半径が最大侵入距離に正確に等しいということ
を意味する。

それは人体と水とははゞ同じ音速（約１５００ｍ１５ｅ
ｃ）を持っているからである。

ビームの形状は、既に述べたように直線状走査の場合と
非常に似たようにして最適化することができる。

もしトランスジューサ群の全てのセグメントが作動しし
かも同時に同じ位相でスイッチオンされるとすると、音
波ビームは弧の中心すなわちダイアフラムに集束される
。

侵入距離と共にビームは徐々に広がり、従ってシステム
の横方向分解能は徐々に悪化する。

焦点を弧の中心でなくダイアフラム３０７から測った最
大像形成距離の約のことは送信および受信中に個々のト
ランスジュサ素子に適切な位相シフトを与えることによ
って達成される。

ここで位相シフトは既に述べた直線状走査器の場合と逆
の符号（位相遅れ）を有している。

このことの理由をトランスミッタの場合について第２４
図と第２５図で説明する。

直線状走査器（第２４図）では元の平坦な波頭（実線）
が円筒状波頭（点線）へ変わっていく。

ビーム軸から遠く離れる程、信号にはそれに対応した大
きい位相進みが必要である。

弧状走査器（第２５図）の場合には、これと違って、大
きく電極した波頭（実線）がわずかに湾曲した波頭（点
線）へ変わっていく。

このように軸から遠く離れる程、信号は徐徐に大きく遅
れる必要がある。

同じようなことは受信の場合についても言える。

トランスジューサ群の特殊な形状に依存して、ビームの
形状は、アポダイゼイションすなわち送信および受信中
に外側の素子の振幅を減少させることによってさらに改
良することはできる。

さらに詳細には、集束のために用いられる異なる位相の
数が重要である。

前には、走査方向でのビーム形状のみについて議論した
。

しかしながら、その方向に対して直交する方向でのゆる
い集束を行なうことも望ましいことである。

この場合も焦点の位置は第１の方向でのそれと同じ位置
、すなわち、最大像形成距離湾曲したトランスジューサ
を用いて行なうか、あるいはトランスジューサの前にお
いた音響レンズによって行なう。

もちろん、この方向での集束も、前に直線状走査器に関
連して述べたのと同じように電気的に行なうことができ
る。

しかし、この場合システムがより複雑になることが許容
されなければならない。

数値計算によれば、付加的なアポダイゼイションを行な
ってもこれ以上ビーム形状を改良することはできない。

しかし、もしこの第２の方向に集束が行なわれていない
ときには、構成が簡単であるのでアポダイゼイションは
有利である。

アポダイゼイションは例えば外側へいく程徐々に狭くな
るようなセグメントを用いることによって得られる（第
２８図参照）。

電気的には、弧状走査器は直線状走査器の全ての利点を
持っている。

その欠点は水の予想径路を必要とするということであり
、その結果サウンドヘッドは重くなり扱かいにくくなり
、最大像層波数は予想径路のない走査器のそれの半分に
しかすぎなくなる。

この予想径路従ってサウンドヘッドは、水中よりも小さ
い音速を持つ物質で水をおきかえることによって小さく
することができる。

多くの組織液中また多くのシリコンゴム中では音速は約
１０００ｍ／ｓｅｃである。

このことは、予想径も半分にすることができることを意
味するが、反射が増幅され、音波ビームは予想径路領域
と被検組織さの境界で屈折することになる。

これ以上の大幅なサウンドヘッドの小型化は、サウンド
ヘッドのようではなく「位相配列体」用の信号プロセッ
サのような弧状走査器を用いることによって得られる。

この可能性を第２６図に示しである。

弧状トランスジューサ４０２の複数個のセグメントを含
むトランスジューサ群４０１が超音波ビーム４０３を送
信し、それが弧の中心で、弧状トランスジューサ４０２
のセグメントに平行にとりつけられたセグメントを有す
る「位相配列体」４０４に衝突する。

位相配列体によって、セグメント中に位相感知方式で音
波場が検出され、第２の「位相配列体」４０５へ送信さ
れる。

「位相配列体」４０５は実際のサウンドヘッドを構成す
るが、第１の「位相配列体」の位置での音波場を再生し
、それに対応した超音波ビーム４０６を放射する。

もちろん、この装置は逆方向に作動させることができる
ので送信と受信のために適している。

各セグメントの２つの「位相配列体」の間に送信および
受信の中間増幅器をおくことが有利である。

簡単のためこのような増幅は第２６図には示されていな
い。

この時点で注意すべきことは、第２の「位相配列体」４
０５によって放射される音波場は第１の「位相配列」４
０４によって検出された音波場と同一である必要はない
ということである。

各セグメントからの信号の位相と振幅は上述の中間増幅
器によって変えることができる。

更に第２の「位相配列体」４０５は第１のそれとは異な
る形状にして音波場を変えることができる。

このことによって、音波ビームの集束を改良し従ってシ
ステムの横方向分解能を向上させる付加的な手段が得ら
れる。

本装置の従来の「位相配列」システムと比較しての利点
は、簡単な手段を用いて音波ビームの角度偏向を行なう
ことができるということである。

厳密に言うと、このことは主にレシーバとしての作動に
適用される。

送信の間では、デジタル装置によって比較的容易に角度
偏向することができるが、受信の場合にはこれまで複雑
な遅延ラインとスイッチが必要であった。

従って混合した解決法を用いるのがより良い。

すなわち、送信の間は「位相配列体」を直接作動させ、
弧状走査器にレシーバ信号プロセッサとしてのみ用いる
。

最後に、心臓学的応用での弧状走査器の簡単な例につい
て説明する（第２７図と第２８図）。

この信号用のデータは次の通りである。

周波数・・・・・・２ＭＨｚ 最大侵入距離・・・・・・１５ｃｍ 走査角度・・・・・・５０−６０゜ セグメント数・・・・・・６４ 用いる位相・・・・・・０°、９０゜ 予想径路媒体・・・・・・水 一方向のみの集束 これらの境界条件下で、コンピュータによって計算され
た音波場を参考にしながら最適化を行なった。

結果として次の形状が得られた。第２７図に示されたよ
うに、トランスジューサ装置３０２は円筒の一部分を形
成する。

その半径Ｒは１５ｃｍで、幅Ｂは２ｃｍで弧の長さは角
度Ｑ＝６７．２°に対応して１７．６ｃｍである。

トランスジューサは幅Ｓ＝２．７５ｍｍの６４個のセグ
メントに分割される。

送信および受信のために同時に１２個の素子が用いられ
る。

第２８図にそのような一群が示されている。

個々の素子４１１の端部は円弧で形成されている。

この形状は、望ましいアポダイゼイションとビーム形状
改善を得るために選ばれたものである。

送信および受信の間、外側の６個の素子からの信号は、
内側の６個の素子からの信号に対し９０°の遅れを持た
されている。

これによってトランスジューサから約２５ｃｍ離れた位
置に焦点が得られる。

同時に、送信および受信中の外側の６個の素子の信号振
幅は係数０．５が乗ぜられており、内側の６個の素子の
信号振幅には係数１が乗ぜられている。

このトランスジューサによって、走査面において少なく
とも４ｍｍという分解能が全有効領域にわたって得られ
る。

この方向に対して直交する方向での分解能は、集束がな
いので１．５倍悪いものとなる。

既に述べたようにこの方向での分解能の向上も、付加的
な集束を施こすことによって得ることは可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、既に述べた従来の超音波像形成システムのト
ランスジューサ装置の斜視図である、第２図は、本発明
のトランスジューサ群の放射特性の断面を、第１図の装
置におけるトランスジューサ群の放射特性と比較して示
している。 第３図は、第１図のトランスジューサ装置のトランスジ
ューサ構成体の好ましい実施例の断面図である。 第４図は、本発明に従うトランスジューサ群の裏面図を
４個のトランスジューサ素子の場合について示している
。 第５図は、本発明に従って第３図のトランスジューサ群
の電極セグメントへ印加されるトランスミッタ信号の波
形を示す。 第６図は、第３図の構成体中の放射表面の、第１図のＱ
Ｓ面に平行な断面図であって、表面は超音波ビームをＱ
方向でゆるく集束させるために適した形状を有している
。 第７図は、第３図の構成例の裏面を示しており、そこに
おいては第６図の凹面になった表向の代りに平坦な放射
表面を用いてＱ方向でのゆるい集束が得られるようにな
っている。 第８ａ図、第８ｂ図および第８ｃ図は、順次周期的に選
択されるトランスジューサ群の望ましい形状を示してい
る。 第９ａ図は、本発明のトランスジューサ群の裏面を示し
ており、上記群は電極セグメントを含み、本発明に従う
超音波像形成システムの第２の実施例に用いられている
。 第９ｂ図は、第９ａ図のトランスジューサ群の放射表面
の形状を示す断面図である。 第１０図は、本発明に従って第９ａ図のトランスジュー
サ群の電極セグメントに供給されるトランスミッタ信号
の波形図である。 第１１ａ図は、本発明に従う超音波像形成システムの好
ましい実施例に用いられる７個の電極セグメントを有す
るトランスジューサ群の裏面図である。 第１１ｂ図は、第１１ａ図に示したトランスジューサ群
の放射表面の好ましい形状を示した断面図である。 第１２図は、本発明に従って第１１ａ図のトランスジュ
ーサ群の電極セグメントへ印加されるトランスミッタ信
号の波形図である。 第１３図は、本発明に従う超音波像形成システムの好ま
しい実施例を示すブロック図である。 第１４図は、第１３図に示したシステム中のトランスミ
ッタ信号発生器を示すブロック図である。 第１５図は、タイミング発生器（第１３図）によって発
生されるタイミングパルスと、タイミングパルスから取
り出されたパルス状正弦波の波形図である。 第１６図は、第１３図に示したシステム中のエコー信号
レシーバを示すブロック図である。 第１７図は、第１３図に示したシステム中の素子セレク
タ駆動スイッチの好ましい実施例の原理を示す。 第１３図に示されたシステムは各々７個の素子を有する
群を含んでいるが、簡単のために第１７図では４個の素
子しか含んでいないトランスジューサ群の場合について
その原理を示している。 第１８図および第１９図は、本発明に従うトランスジュ
ーサ群の形状とそれの素子を示している。 第２０図は、扇状走査によって走査できる領域を示す図
である。 第２１図は、直線状ビーム変位によって走査できる領域
を示す図である。 第２２図は、弧状のトランスジューサ装置（図示されて
いない）で走査できる領域を示す図である。 第２３図は、弧状トランスジューサ装置のサウンドヘッ
ドの図である。 第２４図および第２５図は、本発明の２つの実施例にお
ける円筒状の波頭の形成の様子を示している。 第２６図は、「位相配列」を得るために本発明に従って
弧状トランスジューサ装置を用いる様子を示している。 第２７図と第２８図は、本発明に従った弧状トランスジ
ューサ装置の形状を示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに隣接したトランスジューサ素子の固定配列体
   から成るトランスジューサ装置において隣接したトラン
   スジューサ素子で構成される複数のトランスジューサ素
   子群を順次周期的に選択し、トランスジューサ素子に印
   加するパルス状の電気的トランスミッタ信号に応答して
   超音波ビームを作り出してこれを実質上走査面内で異質
   物体中に送信しかつ該物体中の不連続部から反射されて
   くるエコーを受信してこれに応答して電気的エコー信号
   を発生させることにより、断面像を作成する方法であっ
   て、（ａ）選択されたトランスジューサ素子群中のトラ
   ンスジューサ素子に印加する前記トランスミッタ信号お
   よび（あるいは）トランスジューサ素子により与えられ
   る前記エコー信号には、該トランスジューサ素子群の中
   央部から遠い距離にあるトランスジューサ素子について
   の信号が中央部にあるトランスジューサ素子についての
   信号に対して位相進みを有する形するトランスジューサ
   素子とトランスジューサ素子群の中心との間の距離の関
   数として互いに時間シフトを与えており、このような時
   間シフトによって送信超音波ビームおよび（あるいは）
   対応する受信特性が走査面内で異質物体中の被検査深さ
   にわたってゆるく集束されるようになっていること、お
   よび（ｂ）各トランスミッタ信号および（あるいは）エ
   コー信号の振幅にはトランスジューサ素子とトランスジ
   ューサ素子群の中心との間の距離の関数により決定され
   る重みづけ係数で重みづけを与えていることを特徴とす
   る方法。 ２ 互いに隣接したトランスジューサ素子の固定配列体
   から成るトランスジューサ装置において隣接したトラン
   スジューサ素子で構成される複数のトランスジューサ素
   子群を順次周期的に選択して、トランスジューサ素子に
   印加するパルス状の電気的トランスミッタ信号に応答し
   て超音波ビームを作り出してこれを実質上走査面内で異
   質物体中に送信しかつ該物体中の不連続部から反射され
   てくるエコーを受信してこれに応答して電気的エコー信
   号を発生させることにより、断面像を作成する方法であ
   って、（ａ）選択されたトランスジューサ素子群中のト
   ランスジューサ素子に印加する前記トランスミッタ信号
   および（あるいは）トランスジューサ素子により与えら
   れる前記エコー信号には、該トランスジューサ素子群の
   中央部から遠い距離にあるトランスジューサ素子につい
   ての信号が中央部にあるトランスジューサ素子について
   の信号に対して位相進みを有する形でトランスジューサ
   素子とトランスジューサ素子群の中心との間の距離の関
   数として互いに時間シフトを与えており、このような時
   間シフトによって送信超音波ビームおよび（あるいは）
   対応する受信特性が走査面内および走査面に直角な面内
   で非球面的に集束されるようになっていること、および
   （ｂ）各トランスミッタ信号および（あるいは）エコー
   信号の振幅にはトランスジューサ素子とトランスジュー
   サ素子群の中心との間の距離の関数により決定される重
   みづけ係数で重みづけを与えていることを特徴とする方
   法。 ３ パルス状の電気的タイミング信号を発生するタイミ
   ング発生器と、互いに隣接したトランスジューサ素子の
   固定配列体から成っていて前記タイミング信号から取り
   出されるパルス状のトランスミッタ信号に応答して超音
   波ビームを作り出してこれを実質上走査面内で異質物体
   中に送信しかつ該物体中の不連続部からの反射エコーを
   受信してこれに応答して電気的エコー信号を作るトラン
   スジューサ装置と、前記タイミング発生器および前記ト
   ランスジューサ装置ならびに表示装置に接続されていて
   前記トランスジューサ装置における隣接したトランスジ
   ューサ素子で構成される複数のトランスジューサ素子群
   を順次周期的に選択して前記トランスミッタ信号を選択
   したトランスジューサ素子群中のトランスジューサ素子
   に印加しかつこれらトランスジューサ素子により作られ
   る前記エコー信号を異質物体の断面構造を表わす可視像
   に変換するため前記表示装置に送るトランスジューサ素
   子選択装置と、前記タイミング発生器と前記トランスジ
   ューサ素子選択装置との間に挿入されていて選択された
   トランスジューサ素子群中のトランスジューサ素子のた
   めに互いに時間シフトされたトランスミッタ信号を前記
   タイミング発生器により発生される前記タイミング信号
   から取り出すトランスミッタ信号発生トランスミッタ装
   置と、前記トランスジューサ素子選択装置と前記表示装
   置との間に挿入されていてトランスジューサ素子により
   作られる前記エコー信号間に相対的な時間シフトを作り
   出すエコー信号レシーバ装置とを備えていて、時間シフ
   トされたトランスミッタ信号および（あるいは）エコー
   信号の位相角は選択されたトランスジューサ素子群の中
   央部から遠い距離にあるトランスジューサ素子について
   の信号が中央部にあるトランスジューサ素子についての
   信号に対して位相進みを有する形でトランスジューサ素
   子とトランスジューサ素子群の中心との間の距離の関数
   で決定されていて、このような時間シフト信号によって
   異質物体中の被検査深さにわたってゆるく集束される送
   信超音波ビームおよび（あるいは）対応する受信特性が
   発生されるようになっており、さらに、前記トランスミ
   ッタ装置および（あるいは）前記レシーバ装置は、送信
   超音波ビームおよび（あるいは）受信特性の形状を最適
   化するために、トランスミッタ信号および（あるいは）
   エコー信号をトランスジューサ素子とトランスジューサ
   素子群の中心との間の距離の関数により決定される重み
   づけ係数で重みづけする手段を含んでいることを特徴と
   する断面像作成システム。 ４ パルス状の電気的タイミング信号を発生するタイミ
   ング発生器と、互いに隣接したトランスジューサ素子の
   固定配列体から成っていて前記タイミング信号から取り
   出されるパルス状のトランスミッタ信号に応答して超音
   波ビームを作り出してこれを実質上走査面内で異質物体
   中に送信しかつ該物体中の不連続部からの反射エコーを
   受信してこれに応答して電気的エコー信号を作るトラン
   スジューサ装置と、前記タイミング発生器および前記ト
   ランスジューサ装置ならびに表示装置に接続されていて
   前記トランスジューサ装置における隣接したトランスジ
   ューサ素子で構成される複数のトランスジューサ素子群
   を順次周期的に選択して前記トランスミッタ信号を選択
   したトランスジューサ素子群中のトランスジューサ素子
   に印加しかつこれらトランスジューサ素子により作られ
   る前記エコー信号を異質物体の断面構造を表わす可視像
   に変換するため前記表示装置に送るトランスジューサ素
   子選択装置と、前記タイミング発生器と前記トランスジ
   ューサ素子選択装置との間に挿入されていて選択された
   トランスジューサ素子群中のトランスジューサ素子のた
   めに互いに時間シフトされたトランスミッタ信号を前記
   タイミング発生器により発生される前記タイミング信号
   から取り出すトランスミッタ信号発生トランスミッタ装
   置と、前記トランスジューサ素子選択装置と前記表示装
   置との間に挿入されていてトランスジューサ素子により
   作られる前記エコー信号間に相対的な時間シフトを作り
   出すエコー信号レシーバ装置とを備えていて、時間シフ
   トされたトランスミッタ信号および（あるいは）エコー
   信号の位相角は選択されたトランスジューサ素子群の中
   央部から遠い距離にあるトランスジューサ素子について
   の信号が中央部にあるトランスジューサ素子についての
   信号に対して位相進みを有する形でトランスジューサ素
   子とトランスジューサ素子群の中心との間の距離の関数
   で決定されていて、このような時間シフト信号によって
   走査面内で非球面的に集束される送信超音波ビームある
   いは受信特性が発生されるようになっており、かつ、前
   記トランスジューサ装置の放射表面の走査面に直角でか
   つ送信超音波ビームに平行な任意の面との交差部が超音
   波ビームおよび対応する受信特性を走査面に直角な前記
   面において非球面的に集束させるような湾曲を有してお
   り、さらに、前記トランスミッタ装置および（あるいは
   ）前記レシーバ装置は、送信超音波ビームおよび（ある
   いは）受信特性の形状を最適化するために、トランスミ
   ッタ信号および（あるいは）エコー信号をトランスジュ
   ーサ素子とトランスジューサ素子群の中心との間の距離
   の関数により決定される重みづけ係数で重みづけする手
   段を含んでいることを特徴とする断面像作成システム。 ５ 特許請求の範囲第４項記載において、時間シフトさ
   れたトランスミッタ信号および（あるいは）エコー信号
   の位相角がトランスジューサ素子のトランスジューサ素
   子群の中心からの距離に比例して直線的にステップ状に
   増加することを特徴とするシステム。 ６ 特許請求の範囲第４項記載において、時間シフトさ
   れたトランスミッタ信号および（あるいは）エコー信号
   の位相角がトランスジューサ素子とトランスジューサ素
   子群の中心との間の距離と共にはゞ双曲線関数的にステ
   ップ状に増加することを特徴とするシステム。 ７ 特許請求の範囲第４項記載において、時間シフトさ
   れたトランスミッタ信号および（あるいは）エコー信号
   の位相角がトランスジューサ素子とトランスジューサ素
   子群の中心との間の距離と共にステップ状に増加し、そ
   の増加がトランスジューサ素子群の中央付近で２次曲線
   であり端部で直線状であることを特徴とするシステム。 ８ 特許請求の範囲第３項あるいは第４項記載において
   、前記トランスミッタ装置は振幅の異なるトランスミッ
   タ信号を供給し、より大きい振幅のトランスミッタ信号
   が各選択されたトランスジューサ素子群の内側のトラン
   スジューサ素子に印加されるようになっていることを特
   徴とするシステム。 ９ 特許請求の範囲第３項あるいは第４項記載において
   、前記レシーバ装置の重みづけ手段は内側のトランスジ
   ューサ素子からのエコー信号にはより大きい重みづけ係
   数を与えることを特徴とするシステム。 １０ 特許請求の範囲第３項あるいは第４項記載におい
   て、前記トランスジューサ素子選択装置によって順次接
   続されるトランスジューサ素子群が偶数個と奇数個のト
   ランスジューサ素子を交互に含み、該順次のトランスジ
   ューサ素子群が素子数を一方の方向において減じ反対方
   向において増加させることにより交互に形成されている
   ことを特徴とするシステム。 １１ 特許請求の範囲第３項記載において、前記トラン
   スジューサ装置の放射表面の走査面に直角でかつ送信超
   音波ビームに平行な任意の面との交差部は超音波ビーム
   および対応する受信特性を走査面に直角な前記面におい
   てゆるく集束させるような湾曲を有していることを特徴
   とするシステム。 １２、特許請求の範囲第４項記載において、前記トラン
   スジューサ装置の放射表面が横断面においてはゞ■Ｖ字
   型ラインになっていることを特徴とするシステム。 １３ 特許請求の範囲第１２項記載において、前記Ｖ字
   型ラインが２個の直線セグメントでできていることを特
   徴とするシステム。 １４ 特許請求の範囲第１２項記載において、前記Ｖ字
   型ラインかはゞ双曲線的であることを特徴とするシステ
   ム。 １５ 特許請求の範囲第４項または第１１項記載におい
   て、トランスジューサ素子が素子の長手軸に沿って上部
   、中央部および下部にセグメント区分されており、トラ
   ンスジューサ素子群中の外側の素子の上部と下部は送信
   、受信どちらにも用いられず、内側の素子の上部と下部
   に対するトランスミッタ信号は少なくともより小さい振
   幅を有しているか中央部に対するトランスミッタ信号に
   くらべて位相シフトされていることを特徴とするシステ
   ム。 １６ 特許請求の範囲第３項あるいは第４項記載におい
   て、隣接トランスジューサ素子に対するトランスミッタ
   信号間の時間シフトおよび（あるいは）エコー信号間の
   時間シフトが各トランスミッタ信号あるいはエコー信号
   に含まれる高周波搬送波の位相シフトに対応しており、
   その位相シフトの絶対値が３０°と１８０°の間の領域
   にあることを特徴とするシステム。 １７ 特許請求の範囲第１６項記載において、前記位相
   シフトが９０°の絶対値を持つことを特徴とするシステ
   ム。 １８ 特許請求の範囲第１６項記載において、トランス
   ミッタ信号間の時間シフトとエコー信号間の時間シフト
   が異なる位相シフトに対応していることを特徴とするシ
   ステム。 １９ 特許請求の範囲第１８項記載において、トランス
   ミッタ信号間およびエコー信号間の位相シフトの絶対値
   の組合せをトランスミッタ信号約９０°、エコー信号組
   ４５°あるいはトランスミッタ信号約４５°、エコー信
   号組９０°としていることを特徴とするシステム。