KR102301420B1 - 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 프로브(probe)를 고속으로 움직이면서 검사 대상체(피검체)에 대한 2차원 또는 3차원 초음파 영상을 생성하는 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치는 피검체로 초음파 프로브를 통해 초음파를 조사(irradiation)하고, 상기 조사된 초음파의 반사 신호(echo signal)를 상기 프로브를 통해 수신하는 초음파 조사/수신부; 상기 반사 신호를 입력받아 디지털 영상 신호로 변환하는 변환부; 상기 디지털 영상 신호를 입력받아 상기 피검체에 대한 초음파 영상 정보를 생성하는 메인 제어부; 및 상기 프로브의 운동 정보에 근거하여 상기 초음파의 조사 트리거 신호를 생성하여 상기 초음파 조사/수신부로 출력하는 트리거 제어부를 포함하고, 상기 초음파의 조사는 상기 트리거 신호를 동기 신호(sync signal)로 하여 이루어지도록 하여 본 발명의 목적을 달성하고자 한다.

Description

초음파 스캔 영상 정보 생성 장치 및 방법{Apparatus for Generating Ultrasonic Scan Image Information and Method therefor}
본 발명은 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 프로브(probe)를 고속으로 움직이면서 검사 대상체(피검체)에 대한 2차원 또는 3차원 초음파 영상을 생성하는 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 초음파 시스템은 다양하게 응용되고 있는 중요한 진단 시스템 중의 하나이다. 특히, 초음파 시스템은 대상체에 대해 무침습 및 비파괴 특성을 가지고 있기 때문에 다양한 분야에서 널리 이용되고 있고, 근래에는 대상체의 내부 형상의 2차원 또는 3차원 영상을 생성하는데 이용되고 있다.
이러한 초음파 시스템은 초음파 신호를 송신 및 수신하기 위해 광대역의 트랜스듀서를 포함하는 프로브를 구비한다. 트랜스듀서가 전기적으로 자극되면 초음파 신호가 생성되어 대상체로 전달된다. 대상체에 전달된 초음파 신호는 반사되어 트랜스듀서에서 전기적 신호로 변환된다. 변환된 전기적 신호를 증폭 및 신호처리하여 조직의 영상을 위한 초음파 영상 데이터가 생성된다.
한편, 종래에는 초음파 시스템의 일례로, 일본 공개특허 특개평9-288097호(이하 '선행기술문헌'이라 한다)에서 '초음파 탐상 장치'가 제안된 바 있고, 선행기술문헌에서 제안된 초음파 탐상 장치는 탐상 프로브를 X,Y,Z축으로 이동시키면서 피검체(대상체)를 탐상하는 기술이다.
하지만, 선행기술문헌에서 제안된 초음파 탐상 장치에서는 탐상 프로브가 볼스크류와 벨트 구동 기구에 의해 X,Y,Z축으로 이동되는데, 이러한 볼스크류와 벨트 구동 기구는 그 구조적 특성상 탐상 프로브의 이동을 고속화하는데 한계가 있고, 이런 한계로 인해 종래의 초음파 탐상 장치로는 피검체를 고속 스캔할 수 없다는 문제가 있다.
[1]한국등록특허 10-2036058 : 초음파 고속 스캔 장치. [2]일본특허공개 1997-288097 : 초음파 탐상 장치와 그 탐상 방법. [3]한국특허공개 10-2017-0042519 : 고강도 집속 초음파 시술 장치. [4]중국특허공개 107907596 : Ultrasonic rotary scanning and imaging device and method.
본 발명은 모터의 회전 운동을 초음파 프로브의 직선 왕복운동으로 변환시켜 피검체를 고속 스캔하고, 트리거 신호를 이용하여 신속하게 정확한 3차원 초음파 영상을 생성할 수 있는 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위의 과제를 해결하기 위해 개시되는 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치는 피검체로 초음파 프로브를 통해 초음파를 조사(irradiation)하고, 상기 조사된 초음파의 반사 신호(echo signal)를 상기 프로브를 통해 수신하는 초음파 조사/수신부; 상기 반사 신호를 입력받아 디지털 영상 신호로 변환하는 변환부; 상기 디지털 영상 신호를 입력받아 상기 피검체에 대한 초음파 영상 정보를 생성하는 메인 제어부; 및 상기 프로브의 운동 정보에 근거하여 상기 초음파의 조사 트리거 신호를 생성하여 상기 초음파 조사/수신부로 출력하는 트리거 제어부를 포함하고, 상기 초음파의 조사는 상기 트리거 신호를 동기 신호(sync signal)로 하여 이루어지도록 하여 위의 목적을 달성하고자 한다.
아울러 상기 트리거 제어부는 각각의 상기 트리거 신호의 생성시의 상기 프로브의 위치를 계산하고, 상기 계산된 위치에서의 상기 초음파 반사 신호가 각각의 상기 트리거 신호에 대응되어 저장되도록 하여 위의 목적을 달성하고자 한다.
아울러 상기 초음파 프로브의 운동 정보는 상기 구동 모터의 회전 운동을 검출하는 로터리 인코더의 회전 운동 정보이고, 상기 로터리 인코더는 A상 신호, B상 신호, Z상 신호를 출력하는 증분형 로터리 인코더(incremental rotary encoder)로 구현하여 위의 목적을 달성하고자 한다.
아울러 상기 트리거 제어부는 상기 트리거 신호를 상기 구동 모터의 회전 운동을 검출하는 상기 로터리 인코더의 A상 신호에 의한 회전 위치 정보에 대응되도록 발생시키고, 각각의 상기 트리거 신호의 생성시의 상기 프로브의 직선 운동 위치를 계산하며, 상기 계산된 직선 운동 위치에서의 상기 초음파 반사 신호가 각각의 상기 트리거 신호에 대응되어 저장되도록 하여 위의 목적을 달성하고자 한다.
아울러 상기 회전 위치 정보는 상기 Z상 신호를 기준으로 하는 A상 신호의 펄스 수에 따른 회전각(φ)으로 계산되고, 상기 프로브의 직선 운동 위치(x)는 다음의 식에 의하여 계산되도록 하여 위의 목적을 달성하고자 한다.
Figure 112020126979897-pat00001
.
여기서 R은 상기 모터에 연결되는 크랭크축의 길이, L은 상기 크랭크축과 상기 프로브를 연결시키는 커넥팅 로드의 길이이다.
아울러 상기 트리거 제어부는 상기 트리거 신호를 상기 프로브의 직선 운동을 검출하는 리니어 인코더에 의하여 생성되는 펄스 신호에 의하여 계산되는 상기 프로브의 직선 운동 위치에 근거하여 발생시키고, 각각의 상기 프로브의 위치에서의 상기 초음파 반사 신호가 각각의 상기 트리거 신호에 대응되어 저장되도록 하여 위의 목적을 달성하고자 한다.
아울러 상기 프로브의 운동 정보는 상기 구동 모터의 회전 운동을 검출하는 로터리 인코더의 회전 운동 정보와 상기 프로브의 직선 운동을 검출하는 리니어 인코더의 직선 운동 정보를 포함하고, 상기 로터리 인코더는 A상 신호, B상 신호, Z상 신호를 각각 펄스 형태로 출력하는 증분형 로터리 인코더(incremental rotary encoder)이고, 상기 리니어 인코더는 상기 프로브의 직선 운동 궤적 상의 위치에 따라 펄스 형태의 일정한 간격으로 리니어 펄스 신호를 출력하여 위의 목적을 달성하고자 한다.
아울러 상기 구동 모터의 일방향 회전 운동이 개시되고, 상기 트리거 제어부는 상기 로터리 인코더의 Z상 신호의 발생 이후에 제1 트리거 이벤트 신호를 생성하고, 상기 트리거 신호는 상기 제1 트리거 이벤트 신호가 생성되면 상기 리니어 인코더의 펄스 신호를 동기 신호로 하여 미리 설정된 상기 프로브의 위치까지 펄스 형태로 생성되어 위의 목적을 달성하고자 한다.
아울러 상기 제1 트리거 이벤트 신호는 상기 로터리 인코더의 Z상 신호가 발생된 후 미리 설정된 펄스 수의 A상 신호가 입력된 이후에 생성되어 위의 목적을 달성하고자 한다.
아울러 상기 제1 트리거 이벤트 신호는 상기 로터리 인코더의 Z상 신호가 입력된 후 미리 설정된 펄스 수의 A상 신호가 입력된 이후에 생성되어 위의 목적을 달성하고자 한다.
아울러 상기 트리거 신호는 상기 리니어 인코더의 펄스 신호 간격의 정수배 간격으로 생성되어 위의 목적을 달성하고자 한다.
아울러 상기 트리거 제어부는 상기 트리거 신호의 생성이 중지된 후 미리 설정된 상기 프로브의 위치에 대응되어 제2 트리거 이벤트 신호를 생성하고, 상기 트리거 신호는 상기 제2 트리거 이벤트 신호가 생성되면 상기 리니어 인코더의 펄스 신호를 동기 신호로 하여 미리 설정된 상기 프로브의 위치까지 펄스 형태로 생성되어 위의 목적을 달성하고자 한다.
아울러 상기 피검체를 촬상하는 피검체 촬상부; 및 상기 촬상된 피검체의 화상으로부터 상기 상태 정보를 획득하는 영역의 시점과 종점에 해당하는 위치값을 추출하여 상기 상태 정보를 획득하는 영역을 획정하는 영역 획정부를 더 포함하여 위의 목적을 달성하고자 한다.
본 발명에 따르면, 모터의 회전 운동을 초음파 프로브의 직선운동으로 변환시켜 피검체를 고속 스캔하여 신속하게 정확한 3차원 초음파 영상을 생성할 수 있다.
도 1은 슬라이더-크랭크 메커니즘을 도식적으로 제시한 도면이다.
도 2는 슬라이더-크랭크 메커니즘에 따라 피검체가 스캐닝되는 과정을 설명하기 위해 제시한 도면이다.
도 3은 본 장치 발명의 바람직한 일 구성을 제시한 도면이다.
도 4는 본 방법 발명의 바람직한 일 흐름을 제시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 발생되는 이벤트 신호, 트리거 신호 및 관련된 신호의 타이밍 다이어그램을 제시한 도면이다.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명의 기술적 사상의 핵심 내지는 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요를 우선 제시한다.
본 명세서에서 '피검체'는 어떤 검사(inspection) 특히 시각적 검사의 대상체를 의미하는 용어로 사용되며, 이의 종류는 여러 산업 분야에서 매우 다양하고 아울러 검사의 종류 및 태양도 여러 산업 분야에서 매우 다양함을 미리 언급한다.
본 발명에 따른 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치는 구동 모터의 회전 운동(rotational motion)이 모터와 연결된 프로브(probe)의 직선 왕복 운동(reciprocal motion)으로 전환되고 프로브의 직선 왕복 운동과 왕복 운동의 수직 방향 운동에 의해 피검체가 2차원 스캐닝(scanning)되어 피검체와 관련된 초음파 영상 정보를 획득함에 있어서 모터의 운동 정보를 제공하는 로터리 인코더의 실제의 Z상 펄스 신호가 안정적으로 구현되지 못함으로 인해 발생될 수 있는 문제를 가상의 Z상 펄스 신호를 도입하여 보상함으로써 피검체와 관련된 생성되는 영상 정보의 정확성(신뢰성)을 확보(제고)할 수 있다. 즉, 실제의 Z상 펄스 신호에 의한 '스캐닝 동작의 시작'과 가상의 Z상 펄스 신호에 의한'상태 정보의 획득을 위한 초음파의 조사 시작'이 시간차를 두고 이루어지게 되므로 노이즈 등이 제거된 정확한 영상 정보를 얻을 수 있다.
피검체와 관련된 영상 정보를 생성하기 위한 방안으로 이미 수많은 방안들이 제안되거나 산업적으로 실시되고 있다. 예를 들어 의료용 초음파 영상을 생성하는 방안, 어떤 물체의 손상된 정도의 검사를 위해 그 물체와 관련된 영상을 생성하는 방안 등 여기에서 언급하는 것이 사족에 불과할 정도의 수많은 방안들이 있다.
이들 여러 방안 중에 피검체에 대한 스캐닝 과정을 통해 피검체와 관련된 영상 정보를 생성하는 방안도 있는데, 본 발명은 이러한 스캐닝을 이용한 영상 정보의 생성 방안으로써 구동 모터와 이 모터에 연결된 스캐닝용 프로브를 이용한다. 한편 이 경우에 모터와 스캐닝용 프로브의 동작에 관한 근간 메커니즘이 있는데, 이를 '슬라이더-크랭크 메커니즘(slider-crank mechanism)'으로 칭하기로 한다.
도 1은 슬라이더-크랭크 메커니즘을 도식적으로 제시한 도면이다.
슬라이더-크랭크 메커니즘은 모터의 회전 운동을 모터와 연결된 프로브의 직선 병진 운동으로 전환시키는 메커니즘이다. 도 1에서 중심점 O는 고정 링크(fixed link)를, 점 B는 슬라이더 링크(slider link)를 지칭한다. 기계적 구성 측면에서 고정 링크는 회전 운동을 하는 구동 모터에 해당하는 것이고, 슬라이더 링크는 직선 왕복 운동을 하는 스캐닝용 프로브에 해당한다. 도 1의 O-C는 크랭크 링크(crank link)를, C-B는 커플러 링크(coupler link)를 지칭한다. 기계적 구성 측면에서 크랭크 링크는 크랭크축에 해당하는 것이고, 커플러 링크는 커넥팅 로드(connecting rod)에 해당한다.
크랭크축의 일단은 모터의 샤프트에 체결되고 그 타단은 커넥팅 로드의 일단과 힌지 결합과 유사한 형태로 결합되며, 커넥팅 로드의 타단은 역시 힌지 결합과 유사한 형태로 프로브와 결합된다. 모터가 회전 운동을 하게 되면 크랭크축이 모터의 회전 방향과 같은 방향으로 회전하게 되고, 이러한 회전은 커넥팅 로드의 일단을 추진시키며 이 추진력은 커넥팅 로드의 길이 방향으로 커넥팅 로드의 타단에 전달되어 프로브의 직선 왕복 운동(+X 방향 및 ??X 방향의 운동)을 유발시키게 된다. 본 메커니즘은 이처럼 내연 기관의 일종인 4-행정 기관(four-stroke engine)에 적용되는 크랭크축과 피스톤의 운동 메커니즘과 유사하다. 그리고 직선 왕복 운동의 안정성을 보장하기 위해 통상적으로 슬라이더 링크(프로브 측)에는 리니어 가이드(linear guide)가 구비된다.
한편 모터 측과 프로브 측에는 현재 위치, 운동 속도, 회전 속도, 회전각 등 각각의 운동과 관련된 물리량을 측정하는 인코더(encoder)가 구비되어 있는데, 모터 측에는 모터가 회전 운동을 하므로 회전 운동에 관한 물리량(회전 운동 속도, 회전각 등)을 측정함에 용이한 로터리 인코터(rotary encoder)가 구비되며 프로브 측에는 프로브가 직선 병진 운동을 하므로 직선 운동에 관한 물리량(병진 운동 속도, 병진 운동의 거리, 프로브의 위치 등)을 측정함에 용이한 리니어 인코더(linear encoder)가 구비된다. 이들 인코더는 측정한 물리량을 전기 신호의 형태로 모터 또는 프로브의 동작 제어를 수행하는 컨트롤러에 제공하고, 컨트롤러는 제공받은 물리량을 근거로 동작 제어를 수행한다. 여기서 '모터 측(프로브 측)'이라는 표현은 모터(프로브)에 인코터가 내장된 경우와 그러하지 아니한 경우를 아우르기 위한 표현으로, 실제로 내장된 경우와 모터(프로브)의 외장에 인코더가 구비되는 경우가 있으며 이하의 언급에서도 마찬가지이다.
슬라이더-크랭크 메커니즘을 활용하여 피검체에 대한 스캐닝이 이루어지는 과정을 도 2를 참조하여 간단히 설명하면, 프로브의 병진 운동의 일방향(X 방향)으로 피검체에 대한 N번째 라인(line #N)의 스캐닝이 이루어지며 N번째 라인의 스캐닝이 종료되면 Y 방향으로 프로브가 이동된 후 병진 운동의 역방향(-X 방향)으로 N+1번째 라인(line #N+1)의 스캐닝이 이루어진다. 즉, 라인 단위로 교차 스캐닝(alternating scanning)이 이루어지며, 소위 지그재그(zigzag) 형태의 2차원 스캐닝이 이루어지는 것이다.
한편 인코더는 상기한 제반 물리량을 측정하는 방식에 따라 증분형(incremental) 인코더와 절대형(absolute) 인코더로 대별된다. 이들 두 인코더에 관한 자세한 사항에 관해서는 기 공지된 여러 문헌이 있으므로 상세한 설명은 약한다. 다만 후술할 본 발명의 구현 방안과 관련해서 간략히 언급하면 다음과 같다.
증분형 인코더와 절대형 인코더는 슬릿의 형태가 다른데, 전자는 각 슬릿의 모양이 균일한 반면 후자는 각 슬릿의 모양이 제각기 다르고 고유하다. 양자의 슬릿 모양의 이러한 차이는 상기한 제반 물리량의 측정에 있어서의 기준점(원점)의 필요 여부가 상정될 수밖에 없는데, 전자는 기준점이 필요하며 후자는 그러하지 아니하다. 전자의 경우 소정의 문제적 상황(전원의 비예측적 차단, 운동의 비예측적 중단 등)이 발생하면 모터 또는 프로브의 동작 컨트롤러에 제공하던 물리량에 관한 정보가 모두 소실되며 (기준점으로 되돌아가) 제반 물리량의 측정을 처음부터 다시 수행해야 하는 단점을 갖는다. 반면 후자는 기준점이 필요 없기 때문에 문제적 상황이 발생해도 전자와 달리 이러한 염려가 없으며 문제적 상황이 치유되면 문제적 상황이 발생한 이후부터 상기한 제반 물리량 측정의 재개가 바로 가능한 이점을 갖는다. 즉, 제반 물리량 측정의 연속성을 보장할 수 있다.
그러나 후자의 경우 상기한 슬릿 모양의 특성으로 인해 그 제조에 소요되는 시간이 매우 오래 걸리고 관련되는 모터의 동작 제어 메커니즘의 설계가 매우 복잡 내지는 난해해져 제어 메커니즘의 구현에도 많은 노력과 시간이 소요된다. 이는 결국 제품의 생산 등 최종 결과물을 얻기 위해 요구되는 비용의 상승을 야기하고 아울러 그 비용은 동일한 조건하에서 전자를 활용하는 경우보다 월등히 높기 때문에 대부분의 산업 분야에서는 전자의 상기한 단점에도 불구하고 전자를 훨씬 더 많이 활용하고 있다.
하지만 전자의 경우 상기한 단점으로 인해 모터 및 디바이스(프로브) 동작의 정밀한 내지는 지속적 제어가 요구되는 분야에서는 활용이 곤란하며, 특히 상기한 기준점의 안정성 확보(안정적 구현)가 여러 원인에 의해 용이하지 아니하기 때문에 피검체에 관한 생성된 정보(얻고자 하는 정보)의 신뢰성 문제가 상존한다. 즉 생성된 정보의 정확성이 결여될 수 있는 문제가 상존한다. 전자의 기준점으로부터는 소위 Z상(Z相, Z-phase) 펄스 신호가 발생되는데, 이 펄스 신호는 모터가 1회전할 때 마다 발생되는 신호이다. 본 신호는 상기한 제반 물리량 측정의 기준 신호의 역할(기준점 역할)을 하는데, 위에서 언급한 바와 같이 기준점의 안정적 구현이 용이하지 않으므로 모터 및 디바이스(프로브) 동작 제어의 불완전성을 야기하고 따라서 생성된 정보의 정확성이 결여될 가능성이 상존하는 것이다.
따라서 본 발명의 기술적 사상의 핵심은 슬라이더-크랭크 메커니즘을 활용하여 피검체와 관련된 영상 정보를 획득함에 있어서 상기한 기준점이 안정적으로 구현되지 못함으로 인해 발생될 수 있는 문제를 소정의 신호 처리를 통해 보상(compensation)하여 피검체와 관련된 생성되는 영상 정보의 정확성(신뢰성)을 확보(제고)하도록 하는 것이다.
이하 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면에 개시된 구성요소들에 참조 번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일한 참조 번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성 요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적 설명 내지는 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지와 크게 상관이 없다고 판단되는 경우에는 이에 대한 상세한 설명을 간략히 하거나 생략한다.
아울러 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어(general term)들이 사용되었으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 발명자가 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 '부'라는 용어는 FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성만이 아닌 소프트웨어 구성도 의미한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서 일례로서 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부'들로 더 분리될 수 있다.
도 3은 본 장치 발명의 바람직한 일 구성을, 도 4는 본 방법 발명의 바람직한 일 흐름을, 도 5는 본 발명에 따라 발생되는 트리거 신호, 관련된 신호 및 여러 데이터의 타이밍 다이어그램을 제시한 도면이다.
우선 본 발명은 절대형 인코더의 상기한 단점 때문에 증분형 인코더를 활용한다. 한편 증분형 인코더를 사용하는 경우에는 기준점의 안정성 확보(안정적 구현)가 용이하지 아니한다고 이미 언급했는데, 이에 대해 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
증분형 로터리 인코더의 제조 공정에서 Z상 펄스 신호가 발생되어 나오는 슬릿(기준점)을 형성할 때 공정상의 문제로 의도했던 위치가 아닌 다른 위치에 형성되거나 이미 슬릿이 형성되어 있는 로터리 인코더의 보관상의 문제 또는 온도와 습도의 영향으로 인해 변형이 발생하여 이미 형성되어 있는 슬릿의 위치가 왜곡될 수 있다. 이처럼 슬릿의 위치가 왜곡되면 모터의 정확한 회전각 또는 회전수의 검출이 어렵게 된다. 즉 특정 회전각을 대표하도록 마련된 슬릿의 형성 위치가 왜곡되면 그 슬릿이 실제로 지시하는 회전각은 의도했던 특정 각이 아닌 다른 회전각을 갖게 되지만, 로터리 인코더는 그 특정 슬릿에 대해 기존의 특정 회전각을 대표하는 것으로 인식하기 때문에 그 특정 슬릿의 실제 각도와 예상 각도 사이에 차이가 발생하게 된다. 이 차이로 인해 모터의 회전각 또는 회전수의 측정 결과를 신뢰할 수 없는 문제가 발생된다. 아울러 모터와 프로브의 운동 과정 중에 발생할 수 있는 기계적 떨림에 의해서도 Z상 펄스 신호의 발생은 불안정적일 수 있다.
이는 결국 슬라이더-크랭크 메커니즘을 활용하여 생성되는 영상 정보의 부정확성을 야기할 수밖에 없는데, 기준점이 불안정하게 되므로 모터 및 디바이스(프로브)에 대한 동작 제어의 기준 신호가 불안정하게 되며 이는 결국 영상 신호의 뒤틀림, 노이즈 등 생성되는 영상 정보의 왜곡 현상을 유발한다. 본 발명은 이러한 문제점의 개선 방안으로 가상의 Z상 펄스 신호(virtual Z)를 도입하여 생성되는 영상 정보의 정확성을 담보하도록 한다.
트리거 제어부(50)는 초음파 프로브(10)의 운동 정보에 근거해서 초음파의 조사 트리거 신호를 생성하여 초음파 조사/수신부(20)로 출력한다. 이 경우 트리거 제어부(50)는 트리거 신호를 구동 모터의 회전 운동을 검출하는 증분형 로터리 인코더(incremental rotary encoder)의 A상 신호에 의한 회전 위치 정보에 근거하여 발생시키고, 각각의 상기 트리거 신호의 생성시의 상기 프로브의 직선 운동 위치를 계산한다.
한편 상기한 회전 위치 정보는 로터리 인코더의 Z상 신호를 기준으로 하는 A상 신호의 펄스 수에 따른 회전각(φ)으로 계산되고, 상기 프로브의 직선 운동 위치(x)는 다음의 식에 의하여 계산되는 것이 본 발명의 목적 달성을 위해 바람직하다.
Figure 112020126979897-pat00002
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여기서 R은 상기 모터에 연결되는 크랭크축의 길이(도 1의 O-C의 길이), L은 상기 크랭크축과 상기 프로브를 연결시키는 커넥팅 로드의 길이(도 1의 C-B의 길이)이다.
한편 트리거 제어부(50)는 트리거 신호를 프로브(10)의 직선 운동을 검출하는 리니어 인코더에 의하여 생성되는 펄스 신호에 의하여 계산되는 프로브(10)의 직선 운동 위치에 근거하여 발생시킬 수도 있다. 즉, 로터리 인코더 없이 리니어 인코더에 의하여 생성되는 펄스 신호에 의하여 파악되는 프로브(10)의 직선 운동 위치만에 근거하여서도 트리거 신호를 발생시킬 수도 있다.
한편 트리거 제어부(50)는 구동 모터의 회전 운동을 검출하는 로터리 인코더의 회전 운동 정보와 상기 프로브의 직선 운동을 검출하는 리니어 인코더의 직선 운동 정보를 동시에 아울러서도 트리거 신호를 발생시킬 수 있다. 이 경우 로터리 인코더는 A상 신호, B상 신호, Z상 신호를 각각 펄스 형태로 출력하는 증분형 로터리 인코더(incremental rotary encoder)이고, 리니어 인코더는 프로브(10)의 직선 운동 궤적 상의 위치에 따라 펄스 형태의 일정한 간격으로 리니어 펄스 신호를 출력한다.
트리거 제어부(50)에 의한 트리거 신호의 발생을 발생 타이밍 측면에서 살펴보면 다음과 같다.
구동 모터의 일방향 회전 운동이 개시되면 로터리 인코더의 Z상 신호의 발생 이후에 N번째 스캐닝 라인에 해당하는 피검체의 상태 정보의 획득을 위해 제1 트리거 이벤트 신호가 생성되고, 트리거 신호는 제1 트리거 이벤트 신호가 생성되면 리니어 인코더의 펄스 신호를 동기 신호로 하여 미리 설정된 상기 프로브의 위치까지 펄스 형태로 생성된다(이에 따라 초음파가 피검체에 조사된다). 구체적으로 제1 트리거 이벤트 신호는 로터리 인코더의 Z상 신호가 발생된 후 미리 설정된 펄스 수의 A상 신호가 입력된 이후에 생성되게 된다.
이때 트리거 신호는 리니어 인코더의 펄스 신호 간격의 정수배 간격으로 생성되게 함이 바람직한데, 외부로부터 설정되는 설정 해상도에 따라 트리거 신호의 간격이 결정될 수 있으며 이에 따라 더 적은 초음파 조사 신호의 출력과 초음파 반사 신호의 입력이 가능하게 되어 초음파 신호 생성 및 처리 등에 대한 부하를 줄일 수 있도록 하기 위함이다. 아울러 실시간으로 생성되는 영상 신호의 영상 품질을 평가하여 트리거 신호 생성 간격을 적응적으로 조절함으로써, 최적 품질의 영상을 얻으면서도 초음파 신호 생성 및 처리 등에 대한 부하를 줄일 수 있도록 하기 위함일 수도 있다.
더불어 발생되는 트리거 신호의 파장(간격)은 리니어 인코더의 펄스 신호 간격과 항상 동일하게 하는 것이 가장 바람직하겠으나(왜냐하면 피검체의 상태 정보를 최대한 많이 획득할 수 있어 보다 고해상의 영상 정보의 생성이 가능하기 때문이다), 이 경우 획득된 상태 정보에 대해 제반 처리 시간의 지나친 소요 및 피검체에 대한 영상 정보 생성 과정의 부하를 증가시킬 우려가 있다. 이는 생성되는 영상 정보의 부정확성을 야기할 수 있어(왜냐하면 부하의 증가에 따라 영상 정보 생성을 위한 제반 처리 과정에서의 오류가 야기될 수 있기 때문이다) 오히려 본 발명의 의의를 감소시킬 수 있다. 따라서 피검체의 종류, 상태 등 여러 요소를 고려하여 상태 정보의 획득 필요량을 적절히 설정해야 할 필요가 있으며, 이는 발생되는 트리거 신호의 파장(트리거 신호의 출력 스텝)을 어느 정도로 하는 지에 달려 있다. 예를 들어 리니어 인코더의 펄스 신호의 간격(분해능)이 20[μm]라 하면, 트리거 제어부(50)는 발생시키는 트리거 신호의 간격을 40[μm], 60[μm], 80[μm], …로 하여 트리거 신호를 발생시킨다. 트리거 신호가 발생되면 초음파 조사/수신부(20)에 의해 피검체의 상태 정보를 획득하기 위한 초음파(ultrasonic wave)가 트리거 신호를 동기 신호(synchronizing signal)로 하여 프로브(10)를 통해 피검체에 조사되기 시작한다.
한편 제1 트리거 이벤트 신호가 생성되어 트리거 신호가 리니어 인코더의 펄스 신호를 동기 신호로 하여 미리 설정된 상기 프로브의 위치까지 펄스 형태로 생성된 후에는 트리거 신호의 생성이 중지(이에 따라 초음파의 조사가 중지되며 N번째 스캐닝 라인에 해당하는 피검체의 상태 정보의 획득 종료)되고, N+1번째 스캐닝 라인에 해당하는 피검체의 상태 정보의 획득을 위해 또 다른 미리 설정된 프로브(10)의 위치에 대응되어 제2 트리거 이벤트 신호가 생성된다. 제2 트리거 이벤트 신호가 생성되면 트리거 신호는 리니어 인코더의 펄스 신호를 동기 신호로 하여 미리 설정된 프로브의 위치까지 펄스 형태로 생성된다.
이제까지의 설명에서 제1 트리거 이벤트 신호와 제2 트리거 이벤트 신호가 바로 가상의 Z상 펄스 신호(virtual Z)에 해당하는 것으로, 실제의 Z상 펄스 신호(physical Z)의 발생에 의해 상태 정보의 획득이 시작되는 것이 아니라 이들 두 이벤트 신호의 발생에 의해 비로소 상태 정보의 획득이 시작되는 것이다. 다시 말하면 본 발명에서는 실제의 Z상 펄스 신호에는 '스캐닝 동작 시작'의 알림 역할만을 부여하고 '상태 정보 획득의 시작'의 알림 역할은 이들 두 이벤트 신호에 부여하는 것으로, '가상'의 의미는 실제의 Z상 펄스 신호가 수행해야 할 역할 중 일부를 이처럼 이들 두 이벤트 신호가 수행하므로 마치 이들 두 이벤트 신호가 실제의 Z상 펄스 신호에 '준해서' 기능한다는 의미이다.
실제의 Z상 펄스 신호의 발생에 의해 '스캐닝 동작 시작'과 '상태 정보 획득의 시작'이 동시에(시간차 없이) 이루어지게 되면, 위에서 언급한 바와 같이 실제의 Z상 펄스 신호의 안정적 구현이 보장되지 아니하므로 결론적으로 상태 정보의 획득이 불안정 내지는 부정확을 야기할 수밖에 없기에 본 발명에 따른 이들 두 이벤트 신호는 이를 보상하는 의미에서 의의가 있다고 볼 수 있다. 이들 두 이벤트 신호의 발생에 의해 각 스캐닝 라인의 전체 구간이 아닌 일부 구간(도 2의 굵은 선 부분)에 대해서만 상태 정보의 획득이 이루어지게 된다.
한편 본 발명에 따르면, 위의 언급 및 도 2를 통해서 알 수 있는 바와 같이, '각 스캐닝 라인마다' 상태 정보 획득 시작 이벤트 신호(트리거 이벤트 신호)를 발생시키는데, 실제의 Z상 펄스 신호가 두 스캐닝 라인 당 한 번만 발생하는 것과 차이가 있다. 이는 각 스캐닝 라인에 해당되는 상태 정보 획득의 확실성을 기하기 위함이다. 즉, 실제의 Z상 펄스 신호는 슬라이더-크랭크 메커니즘에 의한 운동의 성격상 두 스캐닝 라인 당 한 번만 발생하는데, 위에서 언급한 바와 같이 실제의 Z상 펄스 신호의 불안정적 발생 가능성이 있으므로 획득되는 상태 정보가 어느 스캐닝 라인에 해당되는 상태 정보인지가 불분명해질 수 있다. 따라서 이러한 불분명을 방지하기 위해 본 발명에서는 각 스캐닝 라인마다 '상태 정보 획득의 시작'을 위한 트리거 이벤트 신호가 발생되도록 한다.
상기한 이벤트 신호들의 발생에 관한 방식을 보다 더 구체적인 바람직한 일례를 들어 설명하면 다음과 같다.
트리거 제어부(50)는 구동 모터의 회전 운동을 검출하는 로터리 인코더의 회전 운동 정보와 상기 프로브의 직선 운동을 검출하는 리니어 인코더의 직선 운동 정보를 근거로 트리거 신호를 발생한다고 위에서 언급하였는데, 이들 운동 정보의 해석은 A상 펄스 신호의 개수에 근간한다. 이 펄스 신호의 개수는 결국 두 운동 정보를 반영하고 있기 때문이다.
즉, 트리거 제어부(50)는 Z상 펄스 신호의 발생을 감지하여 로터리 인코더의 A상 펄스 신호의 개수를 카운팅하기 시작한다(Counting start). 이때 A상 펄스 신호 대신 로터리 인코더의 B상 펄스 신호의 개수를 카운팅해도 상관없는데, 양 신호는 서로 위상차(phase difference)가 90도 차이가 있을 뿐 동일한 신호이다.
트리거 제어부(50)는 상기 A상 또는 B상 펄스 신호의 개수가 미리 설정된 카운팅 넘버(Counting Num : Z1)에 도달하면 제1 트리거 이벤트 신호를, A상 또는 B상 펄스 신호의 개수가 미리 설정된 카운팅 넘버(Z2)에 도달하면 제2 트리거 이벤트 신호를 발생시킨다.
여기서 Z1 < Z2 의 대소 관계가 성립하며 미리 설정되는 값들로 피검체의 크기, 피검체의 외양, 피검체 중 상태 정보의 획득이 필요한 부분의 크기 등을 고려하여 구체적으로는 다음의 방식으로 설정됨이 바람직하다.
본 발명에서는 피검체에 대한 스캐닝이 스캐닝 장치(도면에는 도시하지 않음)의 스캐너(본 발명에서는 프로브)가 위치 가능한 전체 영역(AR)에 대해 이루어지게 하는 것이 아니라, 피검체에 대한 상태 정보의 획득이 필요한 영역(PR)에 대해서만 이루어지도록 하여 상태 정보 획득 과정에서 발생될 수 있는 불필요한 데이터의 발생을 방지한다. 이를 위해 본 발명에서는 피검체에 대한 스캐닝 및 상태 정보 획득보다 앞선 작업으로 피검체의 촬상을 수행한 후 촬상된 화상으로부터 상태 정보의 획득이 필요한 영역(PR)의 크기를 결정하며, 이 크기에 해당하는 영역(PR)에 대해서만 상태 정보 획득(피검체에 대한 스캐닝)이 수행되도록 한다.
피검체의 촬상은 피검체 촬상부(90)에 의해 이루어지며, 피검체 쵤상부(90)는 일례로 광학 카메라로 구현될 수 있다. 촬상은 소위 '사진 구도의 원리'에 따라 이루어질 수 있는데, 본 원리의 핵심은 촬상의 관심 대상은 가급적 화상의 중앙 영역에 위치하도록 함이 압도적이므로 촬상된 화상의 중앙 영역에 관심 대상(피검체)이 최대한 위치하도록 촬상이 이루어진다는 것이다.
피검체 촬상부(90)는 일례로 피검체의 스캐닝 장치의 스캐너(프로브)가 위치 가능한 전체 영역(AR)의 중앙점의 수직 방향(Z 방향) 상단에 위치할 수 있다. 그리고 본 발명은 피검체에 대한 시각적 검사를 하는 경우에 적용되는 것인 바, 피검체와 피검체 이외의 부분(배경)을 명확히 구분할 필요가 있으며 따라서 배경의 색은 단일의 색으로 그것도 피검체와 명도 내지는 채도의 차이가 명확한 색으로 선정하는 경우가 압도적이다. 그러므로 촬상은 위에서 언급한 바와 같은 배경에서 시행하는 것이 피검체와 배경을 보다 명확히 구분하는데 바람직하며, 상태 정보의 획득이 필요한 영역(PR)의 크기는 촬상된 화상의 피검체 부분을 전부 커버하면 족하다.
영역 획정부(80)는 피검체 촬상부(90)에 의해 촬상된 피검체의 화상으로부터 상태 정보를 획득하는 영역(PR)의 시점과 종점에 해당하는 위치값을 추출하여 PR을 획정한다. 이때 위치값은 일례로 상기한 중앙점을 원점으로 하는 XY-평면(XY-plane)에서의 좌표값일 수 있으며, 아울러 이 좌표값은 스캐너(프로브)가 위치 가능한 전체 영역(AR)의 원점(시작점)으로부터의 X 방향 거리와 Y 방향 거리일 수 있다.
Z1, Z2는 이 위치값을 근거로 설정될 수 있는데, 도 2와 구체적인 예를 들어서 설명하면 다음과 같다.
스캐닝 장치의 스캐너(프로브)가 위치 가능한 전체 영역(AR)의 Y 방향의 모서리로부터 영역 획정부(80)에 의해 추출된 위치값에 의해 결정되는 영역(PR, 결국 상태 정보를 획득하는 영역)의 두 개의 Y 방향의 모서리까지의 거리(d1, d2)가 각각 9[cm], 29[cm]이고 A상 펄스 신호의 1주기 당 파장(wavelength)이 8[mm]라고 하면, Z1은 11로 설정되어야 한다. 왜냐하면 제1 트리거 이벤트 신호는 상태 정보를 획득하는 영역(PR)이 시작하는 지점과 동일 내지는 보다 조금 일찍 발생하여야 하기 때문이다. 따라서 본 예의 경우에는 8[mm]*11 = 8.8[cm] ~ 8[mm]*12 = 9.6[cm]이므로 Z1은 11이어야 하는 것이다.
다음 스캐닝 라인(N+1번째 스캐닝 라인)에 대한 상태 정보의 획득을 위해 프로브(10)가 Y 방향으로 이동하게 된다. Y 방향으로의 이동의 정도는 제반 상황에 따라 결정될 수 있는데, 추후에 생성되는 영상의 Y 방향 해상도를 높이기 위해서는 가급적 짧게 설정함이 바람직할 것이다. 고해상도의 영상 획득을 원하는 경우에 위의 예를 빗대어 보면 Z2는 38 내지 39 정도로 설정된다(d2 = 29[cm]이기 때문에 8[mm]*37 = 29.6[cm] ~ 8[mm]*39 = 31.2[cm]). 이도 역시 Z1이 설정되는 위의 이유(방식)와 마찬가지이며, 아울러 Y 방향 해상도를 어느 정도 할지에 따라 Z2는 위의 예에서와는 다른값으로 결정된다.
트리거 제어부(50)는 N+1번째 스캐닝 라인에 대한 스캐닝이 종료된 후 N+2번째와 N+3번째 스캐닝 라인에 대한 스캐닝이 이루어지기 위한 Z상 펄스 신호가 발생되면, N번째와 N+1번째 스캐닝 라인에 대한 스캐닝 과정에서 카운팅된 상기 A상 펄스 신호의 개수를 0으로 초기화시킨다(Counting reset). 이는 위에서 계산된 회전각(φ)과 직선 운동 위치(x)의 값도 초기화되는 것을 의미하며, 아울러 N번째와 N+1번째 스캐닝 라인에 대한 스캐닝이 종료되었음을 명확히 하기 위함으로 역시 후술할 생성되는 영상 정보의 정확성 제고에 기여할 수 있다. N+2번째 스캐닝 라인 이후의 스캐닝 라인에 대해서는 N번째와 N+1번째 스캐닝 라인에 대한 위의 과정이 반복되어 피검체의 상태 정보의 획득 및 영상 정보가 생성된다.
초음파 조사/수신부(20)는 트리거 제어부(50)에 의해 위의 방식으로 발생된 트리거 신호를 동기 신호(synchronizing signal)로 하여 프로브(10)를 통해 초음파를 피검체에 조사하며, 조사된 초음파의 반사 신호(echo signal)를 프로브(10)를 통해 수신한다.
변환부(30)는 초음파 조사/수신부(20)로부터 상기한 반사 신호를 입력받아 디지털 영상 신호로 변환하고, 메인 제어부(40)는 디지털 영상 신호를 입력받아 피검체에 대한 초음파 영상 정보를 생성한다. 상기한 반사 신호는 피검체의 상태 정보를 포함하고 있으므로 결론적으로 피검체의 상태 정보가 초음파 영상 정보로 생성되는 것이다. 초음파 영상 정보의 구현 방식에 관해서는 이미 다수의 방안이 특허 문헌을 포함한 여러 문헌에 공지가 되어 있거나 산업적으로 실시되고 있어 그 상세한 구현 방식에 관해서는 설명을 약하며, 메인 제어부(40)도 기 공지 또는 실시되고 있는 방안을 이용하여 초음파 영상 정보를 생성한다.
본 발명에 의한 초음파 영상 정보의 생성에 대해 개괄적으로 설명하면 다음과 같다.
트리거 제어부(50)에 의해 발생된 트리거 신호를 동기 신호로 하여 초음파 조사/수신부(20)와 프로브(10)를 통해 초음파가 피검체로 조사되고, 프로브(10)는 피검체로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하여 피검체에 대한 상태 정보(초음파의 반사 신호)를 초음파 조사/수신부(20)에 전달한다. 이때 수신된 초음파 반사 신호는 트리거 신호의 생성시에 계산된 프로브(10)의 위치에서의 각각의 상기 트리거 신호에 대응되어 저장된다.
메인 제어부(40)는 각각의 트리거 신호에 대응되는 초음파 프로브(10)의 위치와 그 위치에서의 반사 신호(구체적으로는 변환부(30)에서 출력되는 디지털 영상 신호)들을 결합하여 전체 스캔 영상 정보(초음파 영상 정보)를 생성한다. 생성된 초음파 영상 정보는 2차원 또는 3차원 영상이 될 수도 있으며 이는 본 발명이 적용되는 분야 내지는 피검체에 대한 검사의 성격 등에 따라 선택될 수 있을 것이다.
초음파 조사/수신부(20)는 트리거 제어부(50)에서 생성되는 트리거 신호를 동기 신호로 하여 초음파를 조사하고 초음파 반사 신호를 수신하고, 미리 설정된 영역(PR)에서만 설정된 간격으로 초음파 영상 정보를 생성하게 되므로 부하를 최소화하면서 신속한 초음파 영상 입력이 가능하게 된다.
본 방법발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 판독 가능한 코드(code)로 구현함이 가능하다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 유무선 네트워크를 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다. 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명의 기술적 사상을 그 사상의 구체성을 담보하는 본 발명의 바람직한 실시예의 개시를 통해 개진하였다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 바람직한 실시예가 본 발명의 기술적 사상(본질적 특성)에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적 관점이 아닌 설명적 관점에서 고려되어야 하며, 본 발명의 권리범위에는 청구범위에 개시된 사항뿐만 아니라 이와 균등한 범위 내에 있는 모든 차이도 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 구동 모터의 일방향 회전 운동(rotational motion)을 상기 구동 모터와 연결된 초음파 프로브(probe)의 직선 왕복 운동(reciprocating motion)으로 전환시키고, 상기 프로브의 직선 운동과 상기 직선 운동에 수직인 수직 방향 운동에 의하여 피검체를 2차원 스캐닝하여 상기 피검체에 대한 영상을 생성하는 것으로,
    상기 피검체로 상기 프로브를 통해 초음파를 조사(irradiation)하고, 상기 조사된 초음파의 반사 신호(echo signal)를 상기 프로브를 통해 수신하는 초음파 조사/수신부; 상기 반사 신호를 입력받아 디지털 영상 신호로 변환하는 변환부; 상기 디지털 영상 신호를 입력받아 상기 피검체에 대한 초음파 영상 정보를 생성하는 메인 제어부; 및 상기 프로브의 운동 정보에 근거하여 상기 초음파의 조사 트리거 신호를 생성하여 상기 초음파 조사/수신부로 출력하는 트리거 제어부를 포함하고, 상기 초음파의 조사는 상기 트리거 신호를 동기 신호(sync signal)로 하여 이루어지며,
    상기 프로브의 운동 정보는 상기 구동 모터의 회전 운동을 검출하는 로터리 인코더의 회전 운동 정보와 상기 프로브의 직선 운동을 검출하는 리니어 인코더의 직선 운동 정보를 포함하고, 상기 로터리 인코더는 A상 신호, B상 신호, Z상 신호를 각각 펄스 형태로 출력하는 증분형 로터리 인코더(incremental rotary encoder)이고, 상기 리니어 인코더는 상기 프로브의 직선 운동 궤적 상의 위치에 따라 펄스 형태의 일정한 간격으로 리니어 펄스 신호를 출력하고,
    상기 구동 모터의 일방향 회전 운동이 개시되고, 상기 트리거 제어부는 상기 로터리 인코더의 Z상 신호의 발생 이후에 제1 트리거 이벤트 신호를 생성하고, 상기 트리거 신호는 상기 제1 트리거 이벤트 신호가 생성되면 상기 리니어 인코더의 펄스 신호를 동기 신호로 하여 미리 설정된 상기 프로브의 위치까지 펄스 형태로 생성되며,
    상기 트리거 제어부는 상기 트리거 신호의 생성이 중지된 후 미리 설정된 상기 프로브의 위치에 대응되어 제2 트리거 이벤트 신호를 생성하고, 상기 트리거 신호는 상기 제2 트리거 이벤트 신호가 생성되면 상기 리니어 인코더의 펄스 신호를 동기 신호로 하여 미리 설정된 상기 프로브의 위치까지 펄스 형태로 생성되는 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트리거 제어부는 각각의 상기 트리거 신호의 생성시의 상기 프로브의 위치를 계산하고, 상기 계산된 위치에서의 상기 초음파 반사 신호는 각각의 상기 트리거 신호에 대응되어 저장되는 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 프로브의 운동 정보는 상기 구동 모터의 회전 운동을 검출하는 로터리 인코더의 회전 운동 정보이고,
    상기 로터리 인코더는 A상 신호, B상 신호, Z상 신호를 출력하는 증분형 로터리 인코더(incremental rotary encoder)인 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 트리거 제어부는 상기 트리거 신호를 상기 구동 모터의 회전 운동을 검출하는 증분형 로터리 인코더(incremental rotary encoder)의 A상 신호에 의한 회전 위치 정보에 근거하여 발생시키고, 각각의 상기 트리거 신호의 생성시의 상기 프로브의 직선 운동 위치를 계산하며,
    상기 계산된 직선 운동 위치에서의 상기 초음파 반사 신호가 각각의 상기 트리거 신호에 대응되어 저장되는 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전 위치 정보는 상기 로터리 인코더의 Z상 신호를 기준으로 하는 A상 신호의 펄스 수에 따른 회전각(φ)으로 계산되고, 상기 프로브의 직선 운동 위치(x)는 다음의 식에 의하여 계산되는 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치.
    Figure 112020126979897-pat00003

    여기서 R은 상기 모터에 연결되는 크랭크축의 길이, L은 상기 크랭크축과 상기 프로브를 연결시키는 커넥팅 로드의 길이이다.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 트리거 제어부는 상기 트리거 신호를 상기 프로브의 직선 운동을 검출하는 리니어 인코더에 의하여 생성되는 펄스 신호에 의하여 계산되는 상기 프로브의 직선 운동 위치에 근거하여 발생시키고, 각각의 상기 프로브의 직선 운동 위치에서의 상기 초음파 반사 신호가 각각의 상기 트리거 신호에 대응되어 저장되는 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 트리거 이벤트 신호는 상기 로터리 인코더의 Z상 신호가 입력된 후 미리 설정된 펄스 수(Z1)의 A상 신호가 입력된 이후에 생성되는 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 트리거 신호는 상기 리니어 인코더의 펄스 신호 간격의 정수배 간격으로 생성되는 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 트리거 이벤트 신호는 상기 로터리 인코더의 Z상 신호가 입력된 후 미리 설정된 펄스 수(Z2)의 A상 신호가 입력된 이후에 생성되는 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 피검체를 촬상하는 피검체 촬상부; 및
    상기 촬상된 피검체의 화상으로부터 상태 정보를 획득하는 영역의 시점과 종점에 해당하는 위치값을 추출하여 상기 상태 정보를 획득하는 영역을 획정하는 영역 획정부를 더 포함하는 초음파 스캔 영상 정보 생성 장치.
  14. 초음파 프로브의 직선 운동과 상기 직선 운동에 수직인 수직 방향 운동에 의하여 피검체를 2차원 스캐닝하여 상기 피검체에 대한 초음파 영상 정보를 생성하는 것으로,
    상기 피검체로 상기 프로브를 통해 초음파를 조사(irradiation)하고, 상기 조사된 초음파의 반사 신호(echo signal)를 상기 프로브를 통해 수신하는 단계;
    상기 반사 신호가 디지털 영상 신호로 변환되는 단계;
    상기 디지털 영상 신호로부터 상기 피검체에 대한 초음파 영상 정보가 생성되는 단계;
    상기 프로브의 운동 정보에 근거하여 상기 초음파의 조사 트리거 신호가 생성되는 단계를 더 구비하고,
    상기 초음파의 조사는 상기 트리거 신호를 동기 신호(sync signal)로 하여 이루어지며,
    상기 프로브의 운동 정보는 구동 모터의 회전 운동을 검출하는 로터리 인코더의 회전 운동 정보와 상기 프로브의 직선 운동을 검출하는 리니어 인코더의 직선 운동 정보를 포함하고, 상기 로터리 인코더는 A상 신호, B상 신호, Z상 신호를 각각 펄스 형태로 출력하는 증분형 로터리 인코더(incremental rotary encoder)이고, 상기 리니어 인코더는 상기 프로브의 직선 운동 궤적 상의 위치에 따라 펄스 형태의 일정한 간격으로 리니어 펄스 신호를 출력하고,
    상기 구동 모터의 일방향 회전 운동이 개시되고, 상기 로터리 인코더의 Z상 신호의 발생 이후에 제1 트리거 이벤트 신호가 생성되고, 상기 트리거 신호는 상기 제1 트리거 이벤트 신호가 생성되면 상기 리니어 인코더의 펄스 신호를 동기 신호로 하여 미리 설정된 상기 프로브의 위치까지 펄스 형태로 생성되며,
    상기 트리거 신호의 생성이 중지된 후 미리 설정된 상기 프로브의 위치에 대응되어 제2 트리거 이벤트 신호가 생성되고, 상기 트리거 신호는 상기 제2 트리거 이벤트 신호가 생성되면 상기 리니어 인코더의 펄스 신호를 동기 신호로 하여 미리 설정된 상기 프로브의 위치까지 펄스 형태로 생성되는 초음파 스캔 영상 정보 생성 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 트리거 신호는 상기 프로브의 운동 정보에 대응되도록 생성되고,
    각각의 상기 트리거 신호의 생성시의 상기 프로브의 위치가 계산되고,
    상기 계산된 위치에서의 상기 초음파 반사 신호는 각각의 상기 트리거 신호에 대응되어 저장되는 초음파 스캔 영상 정보 생성 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 트리거 신호는 구동 모터의 회전 운동을 검출하는 증분형 로터리 인코더(incremental rotary encoder)의 A상 신호에 의한 회전 위치 정보에 대응되도록 발생되고,
    각각의 상기 트리거 신호의 생성시의 상기 프로브의 직선 운동 위치가 계산되고,
    상기 계산된 직선 운동 위치에서의 상기 초음파 반사 신호가 각각의 상기 트리거 신호에 대응되어 저장되는 초음파 스캔 영상 정보 생성 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 트리거 신호는 상기 프로브의 직선 운동을 검출하는 리니어 인코더에 의하여 생성되는 펄스 신호에 의하여 계산되는 상기 프로브의 직선 운동 위치에 근거하여 발생되고,
    각각의 상기 프로브의 위치에서의 상기 초음파 반사 신호가 각각의 상기 트리거 신호에 대응되어 저장되는 초음파 스캔 영상 정보 생성 방법.
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