KR100543736B1 - 초음파 영상 표시 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 영상 표시장치의 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 임의의 검사영역에 대한 초음파 영상을 구현할 수 있으며 산업용 비파괴 검사에서 적용되는 피검체의 복잡한 형상의 구조물에 대한 영상을 얻을 수 있는 초음파 집속 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 초음파 영상 표시 방법은, 위상배열 초음파 탐촉자를 사용하여 피검체 내로 초음파를 송신 집속하고, 상기 탐촉자에 수신 집속된 초음파를 이용하여 상기 피검체 내부의 영상을 복수개의 화소점을 갖는 영상표시기에 표시하는 초음파 영상 표시 방법에 있어서, 상기 피검체 내부의 검사하고자 하는 영역을 설정하는 단계와, 상기 설정된 검사영역 내의 검사지점을 직교좌표계의 좌표를 사용하여 선택하는 단계와, 상기 검사영역을 향하도록 배치되는 적어도 하나의 스캔라인을 결정하는 단계와, 상기 검사지점을 상기 직교좌표계에서 초음파의 집속깊이와 조향각도를 좌표변수로 하는 원통좌표계로 변환하는 단계를 포함하고, 상기 초음파의 송신집속은, 상기 스캔라인 방향을 따라서 상기 좌표변환된 검사지점 상으로 집속되는 것을 특징으로 한다.

초음파, 영상, 집속, 스캔, 좌표, 변환,

Description

초음파 영상 표시 방법{ULTRASONIC IMAGING METHOD}

도 1a는 위상배열 기법을 이용한 초음파 빔의 조향에 대한 원리를 설명하기 위한 개념도

도 1b는 위상배열 기법을 이용한 초음파 빔의 집속에 대한 원리를 설명하기 위한 개념도

도 2는 초음파 조향 및 집속을 위한 시간지연을 설명하기 위한 개념도

도 3은 초음파 신호 송신시에 부채꼴로 배치된 N개의 스캔라인 상의 고정된 한 점에 초음파 신호를 순차적으로 집속하는 고정 집속 기법을 도시한 개략도

도 4a는 수신 집속된 신호를 표시장치에 표시되는 데이타로 변환하는 스캔변환기의 기능을 도시한 개략도

도 4b는 종래의 동적 수신 집속 기법을 사용한 초음파 영상 표시 장치의 블록도

도 5는 초음파의 반사가 심한 경우를 도시한 개략도

도 6는 피검체와 탐촉자 사이에 중간매질을 사용할 때 각 채널별로 초음파 빔이 진행하는 경로를 도시한 개략도

도 7는 본 발명에 따른 초음파의 집속 절차를 설명하기 위한 개략도

도 8은 본 발명에 따른 검사지점의 좌표변환을 설명하기 위한 개략도

도 9은 본 발명에 따른 한 지점의 송신집속으로 복수개의 지점으로부터 수신집속을 하는 집속절차를 설명하기 위한 개략도

도 10은 본 발명에 따른 송수신 집속을 위한 지연시간 테이블의 개략도

도 11은 피검체와 탐촉자 사이에 중간매질을 사용한 경우의 초음파 집속절차를 설명하기 위한 개략도

도 12는 본 발명에 따른 초음파 영상 표시장치의 블록구성도

* 부호의 간단한 설명 *

10 초음파 탐촉자 20 피검체

21 검사영역 30 아크릴 웨지

40 스캔라인

본 발명은 초음파 영상 표시장치의 신호 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 임의의 검사영역에 대한 초음파 영상을 구현할 수 있으며 산업용 비파괴 검사에서 적용되는 피검체의 복잡한 형상의 구조물에 대한 영상을 얻을 수 있는 초음파 집속 방법에 관한 것이다.

초음파 영상 표시장치는 검사하고자 하는 목표물을 향하여 초음파 신호를 송신하고 반사되어 오는 초음파 신호로부터 목표물의 영상을 생성하여 이를 LCD 등의 표시장치에 표시하는 장치로서, 의료 및 비파괴 검사 분야에서 널리 사용되고 있다.

초음파 영상 표시장치는 복수개의 미소 초음파 발진자를 사용하여 초음파를 발생시키고, 반사된 초음파를 상기 발진자를 사용하여 수신한다. 송신시에는 초음파 발진자 어레이 각각에서 초음파를 발생시키는 시간을 조절함으로써 검사영역 내의 임의의 위치에 초음파가 송신 집속(Focusing) 되도록 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 미소 초음파 발진자가 일정의 형태와 방향으로 배열된 초음파 탐촉자를 이용하여 매질 내부로 초음파를 투과시킬 때, 각 발진자의 발진 시간을 조절하면 전체 초음파의 파면을 원하는 방향으로 조절하여 특정 부위에 초음파를 집속(도 1(b))시킬 수도 있고 초음파의 방향(도면의 화살표 방향)을 변경(도 1(a))시킬 수도 있으므로, 기계적 렌즈나 모터 등을 사용한 구동장치가 없이도 초음파의 방향 조절이 된다. (이때 초음파의 집속이라는 용어에는 초음파의 집속 자체만을 의미할 수도 있고, 초음파의 집속과 동시에 조향을 한다라는 의미도 내포할 수도 있음에 유의해야 할 것이다.)

또한 수신시에도 각각의 발진자가 수신하는 초음파에 지연 시간을 부여하여 신호를 얻으면 임의의 지점으로부터의 초음파 신호를 집속하는 것이 가능하다. 즉, 검사영역내의 임의의 점으로부터 각각의 발진자까지의 거리 차이로 인한 도달시간 차이를 보상하도록, 각 발진자의 수신 신호에 시간지연을 가함으로써 상기 임의의 점으로부터의 반사되 초음파 신호를 집속할 수 있는 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 초음파 배열기법에 사용되는 상기 미소 발진자는 일열로 배열된 구조이며, 초음파의 송수신시 집속(Focusing)을 위한 시간 지연은 단일 매질에서의 경우에는 다음의 식1과 같은 빔 포밍(Beam Forming) 법칙이 사용된다.

, ,

여기서 N은 미소 발진자의 개수, θs는 초음파의 조향각도, F는 초음파의 조향깊이, d는 미소 초음파 발진자 간의 거리(피치 : pitch), C는 매질내에서의 초음파 속도, L은 n 번째 발진자에서 집속점까지의 거리, D는 배열 탐촉자의 중심과 n 번째 발진자 사이의 거리가 된다. 이는 초음파 송수신시에 배열 탐촉자의 중심에 위치한 발진자(도시하지 않음)가 시간 to 에 활성화되었다고 가정하고 있으며, 이 때 시편 내의 원하는 지점으로 초음파 빔을 조향하고 집속하기 위해 임의의 n 번째 발진자가 활성화되어야 할 시간을 T[n]으로 나타낸 것이다. 즉, 이러한 입력 변수를 적용하여 특정 조향깊이와 조향각도로 초음파를 집속시키고 수신시 초음파 신호를 얻을 때, 각 미소 초음파 발진자에 적용해야 하는 시간지연 값은 T[n] 으로 나타내어 진다.

일반적으로 초음파 영상은 실시간 동작을 위하여 송신시에는 전체 검사영역을 포함하도록 부채꼴로 배치된 일정한 수(N)의 스캔라인(40)상의 고정된 점에 초음파 신호를 순차적으로 집속하는 고정집속 기법이 사용되고 있다.(도 3) 또한 수신시에는 각각의 스캔라인상에서 미리 결정된 다수의 점 각각에서 집속이 이루어지는 동적수신 집속 기법이 사용되고 있다. 도3에서는 부채꼴 형상 즉, 방사형으로 배치된 스캔 라인상에 송신집속하는 방식을 예를 들고 있지만, 부채꼴 이외에도 평행하게 배치된 스캔 라인상에 송신 집속하는 방식도 널리 사용되고 있다.

일반적으로 사용되는 표시장치는 수직 및 수평 방향으로 등간격으로 배치된 화소를 포함하는 수평 주사선 형식의 영상 표시장치(60)이다. 수신 집속된 영상 데이타를 수평 주사선 형식의 영상 표시장치에 표시하기 위해서는 각각의 화소점에 대한 표시 데이타로의 변환이 필요하다. 이에 따라 수신 집속된 영상 데이타를 표시장치에 맞는 데이타의 형식으로 변환시키기 위하여 사용된 것이, 도 4a에 도시된 것과 같은 하드웨어로 구성된 스캔 변환기(50)이다. 스캔 변환기는 스캔 라인 상의 소정의 점에서 수신 집속된 데이타를 저장하고, 이를 수평 주사선 표시형식의 표시장치(60)에서 사용되는 데이타의 형식으로 변환시킨다.

도4b는 종래의 동적 수신 기법을 이용한 초음파 영상 표시 장치의 블록도이다. 초음파 탐촉자(10)는 스캔 라인(40)을 따라 스캔 라인 상의 미리 정해진 점에 집속되도록 초음파 신호를 순차적으로 송신한다. 하나의 스캔라인에 대한 송신이 완료된 후에 초음파 탐촉자는 반사되는 초음파 신호를 수신하고, 빔 형성부(70)는 스캔 라인 상의 다수의 점들 각각에서 수신 집속된 데이타(80)를 저장한다. 이 데이타는 부채꼴로 배치된 스캔라인 상의 다수의 점에서 수신 집속된 것으로, 스캔변환기(50)에서 수평주사선 형식의 표시장치(60)의 화소에 대응되는 값으로 변환시킨다.

산업용 비파괴 검사의 대상이 되는 구조물은 인체와는 달리 복잡한 형상이 많고 초음파의 반사가 심하다. 즉, 검사 대상이 도 5에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 경우에는, C - 선 밖으로부터 얻어지는 데이타는 검사 대상에서 제외시키는 것이 바람직할 것이다. 종래의 부채꼴 영상을 그대로 얻게 된다면, C - 선 즉, 피검체의 외부 경계면 등 반사가 심한 부위로부터 수신되는 신호로 인하여, 결함(22)이 존재하여 주로 검사하고자 하는 영역(도 5의 A - 영역)의 영상이 흐려지거나 구별이 어려워 영상의 판독에 혼란을 줄 수 있다.

따라서, 산업용 비파괴 검사에서는 초음파의 조향 및 집속을 수행하여 획득하는 영상을 종래와 같은 부채꼴 뿐만 아니라, 사각형 마름모꼴 등의 사용자가 원하는 여러 모양으로 구성할 필요가 있다. 이를 위해서는 초음파의 진행 경로를 예측하고 이를 토대로 송신시와 수신시 초음파 빔의 집속 순서를 결정해야 하지만, 종래의 초음파 영상 표시장치에서는, 상기와 같은 기능을 구비하고 있지 못하여 검사대상이 다름에도 불구하고 동일한 방식으로 영상을 집속하여 표시할 수 밖에 없었다. 더구나, 상기의 스캔 변환기는 하드웨어로 구현되는 것이므로, 피검체 내부에 초음파 빔이 조사되는 모든 영역의 영상을 그대로 표시할 수 밖에 없고 사용자가 원하는 다양한 형태의 데이타 처리 및 변형이 불가능하였다.

또한, 피검체 내부 검사지점의 좌표를 정할 때, 일반적인 경우에는 탐촉자(10)의 중심을 기준으로 하여 좌표값을 계산한다. 그러나, 피검체(20)와 탐촉자를 접촉시키면 그 경계면에서 초음파의 반사가 심한 경우나, 피검체가 곡면을 이루고 있는 경우에는 피검체과 탐촉자의 사이에 아크릴 웨지(30)의 중간매질을 사용해야 하는데, 이때의 좌표를 정하는 기준이 모호해지는 문제점이 있다. 도 6는 상기 아크릴 웨지(30)를 사용하는 경우를 도시한 것이다. 채널A에서 입사되는 초 음파빔은 점a에서 피검체로 입사되지만, 채널B에서 입사되는 초음파빔은 점b에서 피검체로 입사된다.

이렇게 탐촉자의 각 채널별로 송신된 초음파 빔이 중간매질에서 피검체로 입사되는 지점이 각각 다르고 입사경로가 다르기 때문에, 종래의 일반적인 기술을 그대로 이용하면 송신 집속 또는 수신 집속시의 각 채널 별로 설정되는 시간지연 값이 부정확하게 된다. 따라서, 초음파 빔의 시간지연에는 중간매질에서 초음파 빔이 진행한 경로를 조정하여 계산해 주어야 한다.

또한, 종래의 초음파 영상 표시장치에서는, 수신 집속되는 초음파 신호의 위치가 송신집속점에 한정되어 있으므로 소정의 수신 초음파 신호를 얻기 위해서는 그와 동일한 횟수의 초음파를 송신 집속하여야 하였다. 그러나 반드시 송신 집속점으로부터만 초음파는 수신할 필요는 없고 그 주변부에서 초음파를 수신하여도 적절한 신호 대 잡음 비를 갖는 초음파를 수신하는 것이 가능하므로, 종래 기술에서는 데이타 획득 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 한 측면에 의한 초음파 영상 표시 방법은 검사가 요구되는 특정부위에서의 초음파 영상을 용이하게 얻을 수 있고, 보다 직관적으로 영상 이미지를 판독하기 위한 초음파 영상 표시 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 한 측면은 피검체과 탐촉자의 사이에 아크릴 웨지를 사용하는 경우에 초음파 빔을 용이하게 집속할 수 있어, 초음파 빔 집속점의 위치를 조절 하는 것이 용이하고 정확한 이미지를 얻을 수 있는 초음파 영상 표시 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 한 측면은 동일한 스캔속도로 보다 선명한 영상 이미지를 얻을 수 있는 초음파 영상 표시 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 위상배열 초음파를 이용한 영상 표시방법은, 위상배열 초음파 탐촉자를 사용하여 피검체 내로 초음파를 송신 집속하고, 상기 탐촉자에 수신 집속된 초음파를 이용하여 상기 피검체 내부의 영상을 복수개의 화소점을 갖는 영상표시기에 표시하는 초음파 영상 표시 방법에 있어서, 상기 피검체 내부의 검사하고자 하는 영역을 설정하는 검사영역설정 단계와, 상기 설정된 검사영역 내의 검사지점을 직교좌표계의 좌표를 사용하여 선택하는 검사지점선택 단계와, 상기 검사영역을 향하도록 배치되는 적어도 하나의 스캔라인을 결정하는 스캔라인결정 단계와, 상기 검사지점을 상기 직교좌표계에서 초음파의 집속깊이와 조향각도를 좌표변수로 하는 원통좌표계로 변환하는 검사지점좌표변환 단계를 포함하고, 상기 초음파의 송신집속은, 상기 스캔라인 방향을 따라서 상기 좌표변환된 검사지점 상으로 집속되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 위상배열 초음파를 이용한 영상 표시방법은, 상기 직교좌표계와 상기 원통좌표계의 원점은, 상기 초음파가 탐촉자의 각 채널별로 상기 피검체에 입사되는 지점들의 중간지점인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 위상배열 초음파를 이용한 영상 표시방법은, 상기 탐촉 자와 피검체 사이에 끼워진 중간매질이 존재하는 경우 상기 직교좌표계와 상기 원통좌표계의 원점은, 상기 중간매질과 상기 피검체와의 경계면에서, 상기 탐촉자의 각 채널별로 초음파가 굴절되는 지점들의 중간지점인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 위상배열 초음파를 이용한 영상 표시방법은, 상기 검사지점좌표변환 단계는, 상기 집속깊이는 상기 중간지점과 상기 검사지점 사이의 거리로 변환하고, 상기 조향각도는 상기 검사지점의 직교좌표계의 좌표점에서 최근접한 스캔라인의 각도로 변환하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 위상배열 초음파를 이용한 영상 표시방법은, 상기 초음파의 송신집속에 따라, 상기 원통좌표계를 갖고 수신 집속된 초음파의 좌표를 상기 직교좌표계로 역변환시키는 좌표역변환 단계와, 상기 수신 집속된 초음파 신호로부터 영상 데이타를 생성하는 영상데이타 생성 단계와, 상기 영상 데이타 중, 그 좌표가 상기 화소점의 좌표와 최근접한 것을 상기 화소점 상에 출력하는 영상출력단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 위상배열 초음파를 이용한 영상 표시방법은, 위상배열 초음파 탐촉자를 사용하여 피검체 내로 소정의 스캔라인을 따라서 초음파를 송신 집속하고, 상기 탐촉자에 수신 집속된 초음파를 이용하여 상기 피검체 내부의 영상을 영상표시기에 표시하는 초음파 영상 표시 방법에 있어서, 상기 피검체 내의 검사지점을 직교좌표계의 좌표를 사용하여 선택하는 검사지점선택 단계와, 상기 검사지점을 상기 직교좌표계에서 초음파의 집속깊이와 조향각도를 좌표변수로 하는 원통좌표계로 변환하는 검사지점좌표변환 단계를 포함하고, 상기 초음파의 송신 집속 은, 상기 스캔라인 방향을 따라서 상기 좌표변환된 검사지점 상으로 집속하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 검사가 요구되는 특정부위에서의 초음파 영상을 용이하게 얻을 수 있고, 보다 직관적으로 판독할 수 있는 영상을 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 의한 위상배열 초음파를 이용한 영상 표시방법은, 위상배열 초음파 탐촉자와, 상기 탐촉자와 피검체 사이에 끼워진 중간매질을 사용하여, 상기 피검체 내로 소정의 스캔라인을 따라서 초음파를 송신 집속하고, 상기 탐촉자에 수신 집속된 초음파를 이용하여 상기 피검체 내부의 영상을 영상표시기에 표시하는 초음파 영상 표시 방법에 있어서, 상기 중간매질과 상기 피검체 사이의 경계면에서, 상기 탐촉자의 각 채널별로 초음파가 굴절되는 지점들의 중간지점을 원점으로 하는 직교좌표계를 생성하는 직교좌표계생성 단계와, 상기 피검체 내의 검사지점을 상기 직교좌표계의 좌표를 사용하여 선택하는 검사지점선택 단계와, 상기 검사지점을 상기 직교좌표계에서 초음파의 집속깊이와 조향각도를 좌표변수로 하고 상기 중간지점을 원점으로 하는 원통좌표계로 변환하는 검사지점좌표변환 단계를 포함하고, 상기 초음파 송신 집속은, 상기 스캔라인 방향을 따라서 상기 좌표변환된 검사지점 상으로 집속되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 피검체과 탐촉자의 사이에 아크릴 웨지는 사용하는 경우에도 초음파 빔을 용이하게 집속할 수 있으므로, 초음파 빔 집속점의 위치를 조절하는 것이 가능하고 원하는 부위로 손쉽게 초음파 빔을 조향할 수 있다.

또한 본 발명에 의한 위상배열 초음파를 이용한 영상 표시방법은, 위상 배 열 초음파 탐촉자를 사용하여 피검체 내로 소정의 스캔라인 방향을 따라 초음파 신호를 송신 집속하고 반사되는 초음파 신호를 수신 집속함으로써, 상기 피검체 내부의 영상을 영상표시기에 표시하는 초음파 영상 표시 방법에 있어서, 상기 초음파의 수신 집속은, 하나의 스캔라인 상의 인접한 송신 집속점들 사이의 적어도 하나의 지점들을 포함하는 수신 집속점들로부터 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 하나의 송신집속으로 복수개의 수신집속을 함으로써, 보다 용이하게 향상된 화질의 초음파 영상 이미지를 얻을 수 있다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 초음파 신호 집속 절차는 도 7에 도시된 것과 같이, 먼저 검사하고자 하는 임의의 검사영역(21)을 사각형, 마름모 등 소정형상으로 설정한다. 검사영역은 도 5에 도시된 것과 같이 원하지 않는 부위는 피하고 보고자 하는 부위만을 지정한다. 검사영역에서 얼마의 거리마다 송수신을 수행할 것인지 즉, 송신시와 수신시의 집속 해상도를 결정한다. 이에 따라 영상의 각 화소점에 대응되는 검사지점의 좌표는 탐촉자의 중심 즉, 각 채널별로 피검체에 입사되는 중간지점을 원점으로 하는 직교좌표계로 표시된다.

다음, 영상의 각 화소점을 따라 초음파 빔이 진행하도록 스캐닝 순서를 바꾸어 준다. 그러나 모든 검사지점의 실제의 위치 상으로 스캔 라인을 형성할 수는 없는 것이므로, 집속 해상도에 따라 결정된 스캔 라인(40)들을 기준으로 각 검사지점들의 위치정보를 재설정해 주어야 한다. 이를 위해 상기 직교좌표계로 표시된 각 검사지점의 좌표를 상기 탐촉자의 중심을 원점으로 하는 원통좌표계로 변환시킨다. 이때의 원통좌표계는 집속깊이 F와 조향각도 θ로 표현된다. 예들 들어 도 7의 검사지점 T의 경우,

,

가 된다.

그러나, 상기 수학식2에 따른 방식의 변환에 의하면, 변환된 조향각도 θ 값이 스캔라인의 실제 조향각도와 일치하지 않는 경우가 생기게 된다. 왜냐 하면, 스캔 라인은 각 검사지점의 위치와는 무관하게 초음파 탐촉자를 중심으로 방사형으로 뻗어 진행되는 모양을 가지기 때문이다.

따라서 집속깊이 F는 상기 수학식2에 따라 변환된 값을 그대로 사용하지만, 조향각도는 상기 수학식2에 의해 변환된 각도와 최근접한 스캔라인의 각도(θs)를 선택한다.(도 8) 따라서 초음파가 실제로 송신집속되는 지점은 T(x,y)가 아닌 T'(F,θs)가 되고, T' 위치에서의 데이타가 향후 T(x,y) 지점의 영상 데이타로 활용되게 된다.

이러한 방법으로, 각 검사지점은 초음파 빔의 진행방향 즉, 스캔라인 상에 위치되도록 변환되며, 영상의 화소점에 각각 대응되는 각 검사지점에 대하여 초음파 검사를 시행하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 부채꼴 모양만이 아닌 임의의 형상을 갖는 검사영역에 대한 영상 이미지를 용이하게 획득하는 것이 가능하다.

다음으로, 본 발명에 따른 초음파 신호의 송신 및 수신에 대하여 설명한다. 일반적인 경우는 송신 집속점과 수신 집속점이 일치하지만, 본 발명에서는 보다 정확한 이미지를 얻기 위해 수신 집속점의 수를 송신 집속점 보다 많아지도록 한다.

먼저, 도 9에 도시된 것과 같이, 하나의 스캔라인 상에 있는 각 송신 집속점들 사이를 복수개의 지점으로 분할하고, 이들 복수개의 지점에 대한 좌표를 원통좌표계로 변환시킨다. 이후 이들을 초음파 빔의 수신시 수신집속점으로 사용한다. 도7에 도시된 바에 의하면, T1 지점으로의 송신집속에 대하여 R1 부터 R2 까지의 복수개의 지점에 대하여 수신집속을 행하고, T2 지점으로의 송신집속에 대하여 R2 부터 R3 까지의 복수개의 지점에 대하여 수신집속을 행한다.

즉, 초음파 빔이 송신 집속된 지점뿐만 아니라, 송신집속이 이루어지지 않은 그 부근의 지점으로부터도 초음파를 수신집속함으로써, 초음파 신호 집속 효율을 증가시키는 것이다.

이러한 초음파의 집속을 위해서는 송신집속점에 대한 시간지연 값 뿐만 아니라, 상기의 새로이 생성된 수신집속점들에 대한 각 채널별 시간지연 값을 계산하는 것이 바람직하다. 도10은 이에 대한 송신 및 수신 집속을 위한 지연시간 테이블을 도시한 것이며, 가로 방향의 한 칸은 탐촉자의 채널들 의미한다.

이렇게 해당 영역에 대한 스캐닝이 수행된 후에는 수신 집속점 수 만큼의 음압 데이타가 출력된다. 수신 집속된 초음파 신호는 그 위치정보가 상기한 원통좌표계로 표시되어 있으므로, 영상 표시 장치에 디스플레이하기 위해서는 영상표시 장치의 각 화소점에 대응되도록 직교좌표계로의 역변환이 필요하다.

그러나, 상기 수신 집속된 초음파 신호의 위치정보를 수학식2의 역변환 즉, 수학식3의 방식으로 변환시키면, 수학식2의 변환에서와 마찬가지로 그 변환된 좌표

,

값(x,y)이 각 화소점에 일치하지 않는 경우가 생기게 된다. 따라서 이러한 경우는 도 8에 도시된 것의 역변환 즉, 화소점의 위치와 가장 가까운 지점의 좌표값에 해당되는 영상 데이타을 선택하여 화소점에 출력함으로써, 소정형상의 검사영역에서의 초음파 이미지를 얻을 수 있다.

상기 실시예에서는 탐촉자가 피검체에 바로 접촉하는 경우를 설명한 것이지만, 검사의 편리를 위해서는 탐촉자(10)와 피검체(20) 사이에 아크릴 웨지(30) 등의 중간매질을 사용해야 하는 경우도 발생한다. 즉, 피검체(20)와 탐촉자를 직접 접촉시키면 그 경계면에서 초음파의 반사가 심하게 발생할 수도 있으며, 특히 피검체가 곡면을 이루고 있는 경우에는 피검체과 탐촉자의 사이에 아크릴 웨지(30) 등의 중간매질을 사용하는 것이 바람직하다.

도 11은 피검체와 탐촉자 사이에 삼각형의 아크릴 웨지를 사용하여 초음파 신호를 집속할 때의 좌표 변환에 대한 것을 설명하기 위한 개략도이다. 이하 도11에 도시된 것을 참조하여 설명한다. 검사자가 원하는 검사영역으로 초음파 빔을 송신할 때, 탐촉자의 각 채널별로 중간매질과 피검체 사이의 경계면에서 초음파가 굴절되는 지점들의 중간지점을 좌표계의 원점으로 정한다. 즉, 도11의 상기 중간지점(О 지점)을 원점으로 하는 직교좌표계로 검사지점의 좌표를 설정하고, 다시 О 지점을 원점으로 하는 원통좌표계로 변환시켜, 이후 이를 초음파 송수신시의 좌표로 사용한다.

따라서, 피검체과 탐촉자의 사이에 아크릴 웨지는 사용하는 경우에 발생되는 문제를 해결할 수 있다.

도12에 도시된 것과 같이, 본 발명의 초음파 영상 표시장치는, 제어부(100)와 입력부(110)와 메모리부(120)와 영상표시부(130)로 구성된다.

제어부(100)는 입력부(110)에 입력된 신호을 전송받고, 입력된 신호 조건에 따라 초음파 탐촉자(10)를 통해 초음파 신호를 송수신하고, 초음파의 송수신시 집속을 위한 지연시간 값과 수신된 초음파 신호 및 영상 데이타를 메모리부(120)에 저장하고, 처리된 영상 데이타를 영상표시부(130)에 출력한다.

제어부(100)는 상기의 기능을 수행하기 위하여 외부에 입력된 신호에 따라 피검체 내부의 검사영역을 설정하는 검사영역설정부(101)와, 직교좌표계의 좌표를 사용하여 설정된 검사영역내의 검사지점을 선택하는 검사지점선택부(102)와, 상기 검사영역을 향하도록 배치되는 적어도 하나의 스캔라인을 결정하는 스캔라인결정부(103)와, 상기 검사지점의 좌표를 상기 직교좌표계에서 초음파의 집속깊이와 조향각도를 좌표변수로 하는 원통좌표계로 변환하는 검사지점좌표변환부(104)와, 상기 스캔라인 방향을 따라서 상기 좌표변환된 검사지점 상으로 초음파를 송신 집속시키는 초음파 송신부(105)와, 하나의 스캔라인 상의 인접한 송신 집속점들 사이에 존재하는 적어도 하나의 지점들을 포함하는 수신집속점들로부터 초음파를 수신 집속하는 초음파 수신 집속부(106)와, 상기 초음파의 송 신집속에 따라, 상기 원통좌표계를 갖고 수신 집속된 초음파의 좌표를 상기 직교좌표계로 역변환시키는 좌표역변환부(107)와, 상기 수신 집속된 초음파 신호로부터 영상 데이타를 생성하는 영상데이타 생성부(108)와, 상기 영상 데이타 중, 그 좌표가 상기 화소점의 좌표와 최근접한 것을 상기 화소점 상에 출력하는 영상출력부(109)로 구성된다.

입력부(110)에 입력되는 신호는 피검체 내로 초음파를 송수신할 때 필요한 여러가지 조건으로, 검사영역을 설정하는 조건 즉, 검사영역의 위치 및 형태, 송수신시의 집속 해상도, 검사지점의 갯수 또는 밀도, 스캔라인의 배치간격 등의 조건이다. 이렇게 외부에서 입력된 명령 신호에 따라 검사영역설정부(101), 검사지점선택부(102), 스캔라인결정부(103), 초음파 수신 집속부(106) 등이 활성화 되고, 초음파 영상 장치가 동작하는 것이다.

제어부(100)을 구성하는 검사영역설정부(101), 검사지점선택부(102), 스캔라인결정부(103) 등의 기능 및 동작에 관하여는 도7 내지 도11 및 이에 따른 상기의 실시예에서 언급한 바 있으므로, 생략한다.

본 발명의 초음파 영상 표시 방법 및 장치에 의하면, 검사가 요구되는 임의의 검사 영역에 대한 초음파 이미지를 얻을 수 있어 판독을 용이하게 할 수 있다.

또한 본 발명의 초음파 영상 표시 방법 및 장치에 의하면, 피검체과 탐촉자의 사이에 아크릴 웨지는 사용하는 경우에 위치정보를 재설정함으로써, 보다 정확한 이미지를 얻을 수 있다.

또한 본 발명의 초음파 영상 표시 방법 및 장치에 의하면, 하나의 송신집속에 대하여 다수개의 지점으로부터 수신집속을 하므로써 보다 용이하게 향상된 화질의 초음파 영상 이미지를 얻을 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 위상배열 초음파 탐촉자를 사용하여 피검체 내로 초음파를 송신 집속하고, 상기 탐촉자에 수신 집속된 초음파를 이용하여 상기 피검체 내부의 영상을 복수개의 화소점을 갖는 영상표시기에 표시하는 초음파 영상 표시 방법에 있어서,

   상기 피검체 내부의 검사하고자 하는 영역을 설정하는 검사영역설정 단계와,

   상기 설정된 검사영역 내의 검사지점을 직교좌표계의 좌표를 사용하여 선택하는 검사지점선택 단계와,

   상기 검사영역을 향하도록 배치되는 적어도 하나의 스캔라인을 결정하는 스캔라인결정 단계와,

   상기 검사지점을 상기 직교좌표계에서 초음파의 집속깊이와 조향각도를 좌표변수로 하는 원통좌표계로 변환하는 검사지점좌표변환 단계를 포함하고,

   상기 초음파의 송신집속은, 상기 스캔라인 방향을 따라서 상기 좌표변환된 검사지점 상으로 집속되는 것을 특징으로 하고,

   상기 탐촉자와 피검체 사이에 끼워진 중간매질이 존재하는 경우 상기 직교좌표계와 상기 원통좌표계의 원점은, 상기 중간매질과 상기 피검체와의 경계면에서, 상기 탐촉자의 각 채널별로 초음파가 굴절되는 지점들의 중간지점인 것을 특징으로 하는 초음파 영상 표시 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 검사지점좌표변환 단계는, 상기 집속깊이는 상기 중간지점과 상기 검사지점 사이의 거리로 변환하고, 상기 조향각도는 상기 검사지점의 직교좌표계의 좌표점에서 최근접한 스캔라인의 각도로 변환하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 표시 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 초음파의 송신집속에 따라, 상기 원통좌표계를 갖고 수신 집속된 초음파의 좌표를 상기 직교좌표계로 역변환시키는 좌표역변환 단계와,

   상기 수신 집속된 초음파 신호로부터 영상 데이타를 생성하는 영상데이타 생성 단계와,

   상기 영상 데이타 중, 그 좌표가 상기 화소점의 좌표와 최근접한 것을 상기 화소점 상에 출력하는 영상출력단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영 상 표시 방법.
6. 삭제
7. 위상배열 초음파 탐촉자와, 상기 탐촉자와 피검체 사이에 끼워진 중간매질을 사용하여, 상기 피검체 내로 소정의 스캔라인을 따라서 초음파를 송신 집속하고, 상기 탐촉자에 수신 집속된 초음파를 이용하여 상기 피검체 내부의 영상을 영상표시기에 표시하는 초음파 영상 표시 방법에 있어서,

   상기 중간매질과 상기 피검체 사이의 경계면에서, 상기 탐촉자의 각 채널별로 초음파가 굴절되는 지점들의 중간지점을 원점으로 하는 직교좌표계를 생성하는 직교좌표계생성 단계와,

   상기 피검체 내의 검사지점을 상기 직교좌표계의 좌표를 사용하여 선택하는 검사지점선택 단계와,

   상기 검사지점을 상기 직교좌표계에서 초음파의 집속깊이와 조향각도를 좌표변수로 하고 상기 중간지점을 원점으로 하는 원통좌표계로 변환하는 검사지점좌표변환 단계를 포함하고,

   상기 초음파 송신 집속은, 상기 스캔라인 방향을 따라서 상기 좌표변환된 검사지점 상으로 집속되는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 표시방법.
8. 위상 배열 초음파 탐촉자를 사용하여 피검체 내로 소정의 스캔라인 방향을 따라 초음파 신호를 송신 집속하고 반사되는 초음파 신호를 수신 집속함으로써, 상기 피검체 내부의 영상을 영상표시기에 표시하는 초음파 영상 표시 방법에 있어서,

   상기 초음파의 수신 집속은, 하나의 스캔라인 상의 인접한 송신 집속점들 사이의 적어도 하나의 지점들을 포함하는 수신 집속점들로부터 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 표시 방법.

Images