KR19990045153A - 초음파 프로브 제조 방법, 초음파 프로브 및 초음파 영상 장치u - Google Patents

초음파 프로브 제조 방법, 초음파 프로브 및 초음파 영상 장치u Download PDF

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야스히토 다케우치
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이데이 노부유끼
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Abstract

본 발명은 초음파 프로브 제조 방법, 초음파 프로브 및 초음파 영상 장치에 관한 것으로, 초음파 트랜스듀서 어레이의 임피던스를 감소시키기 위하여, 초음파 프로브는 복수의 홀들(34)이 압전 재료판(32)의 두께 방향을 따라 배치되고 전극(36)이 전기기계적 결합 계수 K31을 따라서 인접된 홀들 사이에 압전 재료판의 벽의 초음파 진동을 활용하기 위하여 홀의 내부 벽상에 설치되도록 제공된다. 또한 이러한 초음파 프로브를 채용한 초음파 영상 장치가 제공된다.

Description

초음파 프로브 제조 방법, 초음파 프로브 및 초음파 영상 장치
본 발명은 초음파 프로브 제조 방법, 초음파 프로브 및 초음파 영상 장치에 관한 것으로, 특히 전기기계적 결합 계수 K31을 기준으로 하는 초음파 진동을 이용한 초음파 프로브 제조 방법, 초음파 프로브 및 그러한 초음파 프로브를 이용한 초음파 영상 장치에 관한 것이다.
초음파를 피검체(被檢體)에 스캐닝하고 수신된 반향(echo) 신호를 근거로 피검체의 내부를 영상화 할 경우, 초음파 프로브는 초음파를 전송하고 반향을 수신하는데 사용된다. 상기 프로브는 초음파 트랜스듀서의 어레이를 갖는다. 이 초음파 트랜스듀서는 통상적으로 압전 세라믹으로 구성된다.
상기 개별 초음파 트랜스듀서는 압전 세라믹의 전,후 표면상에 전극이 설치되어 있고 전기 신호의 방향 및 기계적 진동의 방향이 동일한 초음파 진동 즉, 전기기계적 결합 계수 K33에 기초하는 초음파 진동을 사용한다.
영상의 해상도를 향상시키기 위하여, 압전 세라믹은 초소형 소자에 형성된다. 따라서, 각 초음파 트랜스듀서는 높이가 베이스 면보다 10 배 이상인 긴 형상을 가지며, 긴 형상의 상,하 단부상에 전극을 갖는다.
그러나, 상기와 같은 구조의 초음파 트랜스듀서는 전극사이에 고 임피던스를 가지고 있으며, 이것은 구동부와 수신부, 이들 부재들을 연결시키기 위해 사용되는 케이블과 함께 임피던스를 매칭시키는 것을 어렵게 한다.
본 발명의 목적은 작은 임피던스를 갖는 초음파 프로브 제조 방법, 초음파 프로브 및 이와같은 초음파 프로브를 이용한 초음파 영상 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서 어레이의 구성을 예시하는 개략도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서 어레이의 구성을 예시하는 개략도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서 어레이의 제조 방법을 보여주는 흐름도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치의 블록도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치의 송수신부의 블록도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치에 의한 음선 스캐닝의 개념을 예시하는 설명도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치의 B 모드 처리부의 블록도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치의 도플러 처리부의 블록도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치의 영상 처리부의 블록도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
2 : 초음파 프로브
4 : 피검체
6 : 송수신부
10: B 모드 처리부
12: 도플러 처리부
14: 영상 처리부
16: 표시부
18: 제어부
20: 조작부
102: 대수 증폭 회로
104: 포락선 검파 회로
120: 직교 검파 회로
128: 분산 연산 회로
148: 영상 프로세서
제1 양태에 있어서, 본 발명은 압전 재료판의 두께 방향을 따라 서로에 대해 평행하게 복수의 홀을 배치하는 단계와; 상기 두께 방향에서 압전 재료판을 분극시키는 단계와; 상기 압전 재료판의 복수의 홀들의 내부 벽에 전극을 각각 설치하는 단계를 포함하는 초음파 프로브 제조 방법을 제공한다.
제2 양태에 있어서, 본 발명은 두께 방향으로 분극되고 복수의 홀들이 상기 두께 방향을 따라 서로에 대해 평행하게 배치된 압전 재료판과; 상기 압전 재료판의 복수의 홀의 내부에 각각 설치되는 전극을 포함하는 초음파 프로브를 제공한다.
제3 양태에 있어서, 본 발명은 상기 제2 양태와 관련하여 설명된 바와같이 초음파 프로브에 있어서, 상기 복수의 홀들 중 인접하는 홀들에 각각 연결되고, 그 중 하나는 공통 신호선인 2 종류의 신호선을 추가로 포함하는 초음파 프로브를 제공한다.
제4 양태에 있어서, 본 발명은 피검체에 초음파를 전송(transmitting)하고 그 반향을 수신하는 초음파 프로브와; 상기 초음파 프로브에 대한 스캐닝을 위해 구동신호를 공급하는 구동수단과; 상기 초음파 프로브로부터 수신된 신호를 수신하는 수신수단과; 이 수신수단의 수신된 신호를 근거로 영상을 발생하는 영상 발생 수단을 포함하고: 상기 초음파 프로브는 상기 두께 방향으로 분극되고 복수의 홀들이 상기 두께 방향을 따라 서로에 대해 평행하게 배치된 압전 재료판과; 상기 압전 재료판의 복수의 홀의 내부에 각각 설치되는 전극과; 상기 복수의 홀들중 인접하는 홀들에 각각 연결되고, 그 중 하나는 공통 신호선인 2 종류의 신호선을 포함하는 초음파 영상 장치를 제공한다.
상기 제2 내지 제4 양태와 관련하여 설명된 바와같은 본 발명에 있어서, 상기 홀들은 용이하게 2 차원 어레이를 구성하도록 2 차원 방법으로 구성되는 것이 양호하다.
이하, 본 발명의 여러 실시예를 첨부된 도면을 참고로 설명한다.
도 1은 초음파 트랜스듀서 어레이의 전형적인 구성을 도시한 것으로, (a)는 평면도이고 (b)는 A-A 선을 따라 절개한 단면도이다.
상기 어레이는 도시된 바와같이, 압전 재료판(32)을 이용하여 구성된다. 상기 판(32)은 예를들어, PZT형 압전 세라믹 즉, 리드 지르코네이트 티타네이트(Pb(Zr,Ti)O3), 혹은 PT형 압전 세라믹 즉, 리드 티타네이트(Pb Ti O3)로 제조된다. 상기 압전 재료판(32)은 두께 방향으로 분극된다.
상기 압전 재료판(32)은 평행하게 배열되고 규칙적인 일정한 간격으로 위치되어 두께 방향으로 움직이는 복수의 홀(34)을 갖도록 제공된다. 상기 복수의 홀(34)의 각각의 내부 벽 표면은 전극(36)이 장착된다. 상기 홀들과 전극의 참조 번호는 도면 작성의 편리를 위해 하나의 위치에만 각각 표기한다.
상기 복수의 홀(34)에 있어서, 상기 전극(36)은 전극(36)이 공통전극(362)과 도 1의 (a)의 측면 방향 및 수직 방향으로 교번되게 배열된 공통 전극(362)과 액티브 전극(368)으로서 공통 신호선(366)에 연결되거나 혹은 액티브 신호선(368)에 연결된다.
상기 공통 전극, 액티브 전극 및 이들의 리드선의 참조 번호는 도면 작성의 편리를 위해 하나의 위치에만 각각 표기한다.
상기 공통 전극과 액티브 전극의 그러한 배열은 액티브 전극(364)과 공통 전극(362)이 압전 세라믹의 벽에 의해 분리된, 인접한 홀들 사이에서 서로에 대해 대향되도록 한다.
따라서, 상기 액티브 전극(364)에 구동전압을 인가하는 것은 전기기계적 결합 계수 K31을 기준으로 한 압전 재료판의 두께 방향으로 진동을 할 수 있다. 또한, 상기 압전 재료판(32)의 두께 방향에서의 외부 진동은 전기기계적 결합 계수 K31을 기준으로한 액티브 전극(364)에서 전압을 생성할 수 있다. 즉, 액티브 전극(364)과 공통 전극(362) 사이의 압전 재료의 벽은 초음파 트랜스듀서로서 작용된다.
상기 판의 표면상의 선택된 위치에서의 액티브 전극(364)에 구동 전압을 인가하면, 압전 재료판(32)내의 요망하는 초음파 트랜스듀서가 진동될 수 있다. 마찬가지로, 압전 재료판(32)내의 개별 트랜스듀서에 인가된 외부 진동에 응답하여, 전압은 대응되는 액티브 전극(364)에서 생성된다.
따라서, 도 1에 도시된 초음파 트랜스듀서 어레이는 2차원 초음파 트랜스듀서 어레이로서 간주될 수 있다. 그러한 2차원 초음파 트랜스듀서 어레이는 압전 재료판(32)을 통과하는 복수의 홀들(34)을 천공하고 이 홀들의 내부 벽상에 전극(36)을 장착시킴에 따라 용이하게 얻을 수 있다. 이러한 기술은 대단히 편리한 것이다.
이러한 초음파 트랜스듀서 어레이에 있어서, 상기 액티브 전극(364)과 공통 전극(362)은 인접된 홀들 사이에서 상기 벽의 두께에 의해 분리되면서 서로에 대해 대향된다. 상기 전극의 크기는 벽의 두께와 비교해서 비교적 큰편이다. 환언하면, 비교적 큰 면적의 전극은 비교적 작은 간격으로 대향된다.
따라서, 상기 전극 사이의 정전용량은 크고 임피던스는 작다. 이것은 액티브 전극(364) 과 공통 전극(362) 사이에 접속된 구동 및 수신부를 이들 사이를 접속하는 케이블과 임피던스 매칭시키는 것을 편리하게 한다.
상기 홀(34)이 도 1에 4각 형상으로 도시되어 있기는 하지만, 이러한 홀(34)의 형상은 4각 형상으로 한정되는 것은 아니고 3각, 6각, 원 혹은 어떤 임의의 형상과 같이 어떤 적절한 형상을 가질 수 있다. 더 나아가, 상기 홀(34)은 도시된 바와같은 관통 홀로서 한정되는 것은 아니고 폐쇄형 홀도 형성될 수 있다. 이에 더하여, 상기 홀(34)은 도체 재료로서 충진될 수 있는데, 이 경우 액티브 전극과 공통 전극을 위한 신호선이 도체 재료를 사용하여 외부로 쉽게 뽑아내어질 수 있기 때문에 양호하다.
더 나아가, 초음파 트랜스듀서 어레이는 2 차원 어레이로서 한정되는 것은 아니고 1 차원 어레이로서도 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와같이, 긴 압전 재료판(32)은 세로 방향의 규칙적인 간격으로 배열된 복수의 홀들(34)로서 제공되고, 전극(36)은 상기 홀(34)의 내부 벽 표면상에 장착된다. 상기 전극(36)은 교번되게 배열된 공통 전극(362)과 액티브 전극(364)으로서 구성된다. 상기 홀(34)의 내부에는 도체 재료로서 충진될 수 있다.
이하, 상기와 같은 초음파 트랜스듀서 어레이를 제조하는 방법을 설명한다. 도 3은 초음파 트랜스듀서 어레이의 제조 공정의 실예이다. 상기 공정은 본 발명의 제1 실시예이다.
상기 압전 재료판를 관통하는 천공은 도시된 바와같이, 단계 502에서 먼저 실행된다. 상기 천공은 X 레이 석판술, 형판(die)을 이용한 형판 스템프 기술, 혹은 기계적인 천공 방법을 근거로 한 LIGA(석판술 검류계;lithographic galvanometer) 기술과 같은 정교한 처리 기술로서 알려진 적절한 처리에 의해 압전 재료판(32)을 관통하는 홀(34)을 제공하는 것이다. 상기 천공이 미리 소결된(pre-sintered) 압전 재료상에 예컨대 석판술 스템프 기술과 같은 기술로서 실행될 경우, 소결은 천공 후에 실행된다.
다음으로, 압전 재료판은 단계 504에서 분극된다. 상기 분극은 압전 재료 기술분야에서 알려진 분극 장치를 이용하고 두께 방향으로 상기 판(32)을 분극시키기 위해 압전 재료의 두께 방향으로 전압을 인가하여 실행한다.
단계 506에서, 상기 전극은 상기 홀상에 장착된다. 이러한 장착은 증착, 스퍼터링 혹은 도금과 같은 알려진 기술에 의하여 홀(34)의 내표면상에 구리 혹은 알루미늄과 같은 도체 재료층을 장착함으로써 달성된다.
단계 508에서, 상기 리드선은 전극에 부착된다. 이것은 선 접합 장치(wire bonding apparatus)와 같이 공지의 장치를 사용하여 공통 전극(362)과 액티브 전극(364)에 공통 신호선(366)과 액티브 신호선(368)을 각각 부착시키는 단계이다.
도 4는 초음파 영상 장치를 도시한 것이다. 이 장치는 본 발명의 일실시예이다.
이하, 상기 장치의 구성을 설명한다. 도 4에 도시된 바와같이, 상기 장치는 초음파 프로브(2)를 갖는다. 상기 초음파 프로브(2)는 도 1 혹은 도 2에 도시된 바와같이 구성되는 초음파 트랜스듀서 어레이를 갖는다. 상기 초음파 트랜스듀서 어레이는 예를들어, 아크 보잉(arc bowing)의 전면을 따라 형성된다. 즉, 상기 초음파 프로브(2)는 볼록한(convex) 프로브다. 상기 초음파 프로브(2)는 조작자에 의해서 피검체(4)에 인접되어 사용된다.
상기 초음파 프로브(2)는 송수신부(6)에 연결된다.
상기 송수신부(6)는 피검체에 초음파를 전송하기 위해 초음파 프로브(2)에 구동신호를 공급한다. 송수신부(6)는 또한 피검체(4)로부터 초음파 프로브(2)에 부딪치는 반향 신호를 수신한다. 초음파 트랜스듀서 어레이내의 초음파 트랜스듀서의 임피던스가 낮기 때문에, 상기 송수신부(6)와의 임피던스 매칭이 용이해진다.
도 5는 송수신부(6)의 블록도를 예시한 것이다. 도면에 있어서, 전송 타이밍 발생회로(602)는 전송 타이밍 신호를 주기적으로 발생하고 이 발생된 신호를 전송 빔형성기(beamformer)(604)로 인가한다. 상기 전송 빔형성기(604)는 전송 타이밍 신호에 근거한 특정한 시간 지연을 갖는 초음파 트랜스듀서 어레이의 복수의 트랜스듀서를 구동하는 복수의 구동신호가 포함된 전송 빔 형성 신호를 발생하고 그 발생된 신호를 전송/수신 절환 회로(606)로 인가한다.
상기 전송/수신 절환 회로(606)는 셀렉터(608)로 상기 복수의 구동 신호를 인가한다. 상기 셀렉터(608)는 전송 개구를 구성하는 초음파 트랜스듀서 어레이로부터 복수의 초음파 트랜스듀서를 선택하고 상기 구동 신호를 선택된 트랜스듀서로 인가한다.
상기 복수의 초음파 트랜스듀서는 상기 복수의 구동 신호의 각 시간 지연에 대응하는 위상과는 다른 복수의 초음파를 발생한다. 상기 초음파의 파수면(wavefront)의 합성에 의하여, 초음파 빔이 형성된다. 상기 초음파 빔의 전송 방향은 셀렉터(608)에 의해 선택된 전송 개구에 의해 결정된다.
상기 초음파 빔의 전송은 전송 타이밍 발생 회로(602)에 의해 발생된 전송 타이밍 신호에 따라 결정된 일정한 시간 간격에서 반복적으로 형성된다. 상기 초음파 빔의 전송 방향은 상기 셀렉터(608)에 의해 전송 개구를 스위칭함에 따라 연이어 변경된다. 따라서, 피검체(4)의 내부는 초음파 빔에 의해 형성된 음선(音線)에 의해 스캐닝된다. 즉, 피검체(4)의 내부는 음선 연속 방식(sound ray sequential manner)으로 스캐닝된다.
또한, 셀렉터(608)는 수신 개구를 구성하는 초음파 트랜스듀서 어레이로부터 복수의 초음파 트랜스듀서를 선택하고 상기 선택된 초음파 트랜스듀서에 의해 수신된 복수의 반향 신호를 전송/수신 절환 회로(606)로 인가한다.
상기 전송/수신 절환 회로(606)는 상기 복수의 반향 신호를 수신 빔형성기(610)로 인가한다. 이 수신 빔형성기(610)는 상기 반향 신호들의 위상을 조절하기 위하여 복수의 반향 신호에 시간 지연을 부여하고 그에 따라 수신 빔을 형성하는 예를들어, 수신 음선상의 수신된 반향 신호를 형성하기 위하여 상기 신호들을 합한다. 이 수신 음선은 셀렉터(608)에 의해 전송 분야에서와 같이 유사하게 스캐닝된다.
상기 초음파 프로브(2)와 송수신부(6)는 도 6에 도시된 바와같이 그러한 방법으로 스캐닝을 실행한다. 방사점(200)으로부터 방사된 음선(202)이 아크(204)를 따라 이동되기 때문에, 팬(fan) 형상의 2차원 영역(206)은 소위 볼록 스캐닝(convex scanning)을 실행하기 위하여 θ방향으로 스캐닝된다. 상기 모든 음선은 이 음선(202)이 초음파 전송 방향(z 방향)에 대해 반대 방향으로 진행하도록 일점(208)에서 교차된다. 상기 점(208)은 상기 모든 음선을 위한 발산점(divergent point)이다.
만약 초음파 트랜스듀서 어레이가 도 1에 도시된 바와같은 2 차원 어레이라면, 3 차원 영역은 영역(206)에 대하여 수직한 방향으로 2 차원 영역(206)의 위치를 연속적으로 스위칭함에 따라 스캐닝된다. 도 2에 도시된 바와같은 상기 1 차원 어레이의 경우, 3 차원 스캐닝은 2 차원 영역(206)에 대해 수직한 방향으로 초음파 프로브(2)를 점진적으로 이동시킴에 의해 실행된다.
상기 송수신부(6)는 B 모드 처리부(10)와 도플러 처리부(12)에 연결된다. 상기 송수신부(6)로부터의 각 음선 출력을 위한 수신된 반향 신호는 상기 B 모드 처리부(10)와 도플러 처리부(12)에 인가된다.
상기 B 모드 처리부(10)는 B 모드 영상 데이터를 생성한다. 도 7에 도시된 바와같이, 상기 B 모드 처리부(10)는 대수 증폭 회로(102)와 포락선 검파 회로(104)를 포함한다. 상기 B 모드 처리부(10)는 대수 증폭 회로(102)에서 수신된 반향 신호를 대수적으로 증폭하고 음선에 대한 각 반사점에서 반향의 세기를 나타내는 신호 즉, 각 순간에서의 증폭도가 B 모드 영상 데이터를 생성하기 위하여 휘도값으로 사용되는 A 스코프 신호를 얻기 위하여 포락선 검파 회로(104)에서 상기 신호의 포락선을 검출한다.
상기 도플러 처리부(12)는 도플러 영상 데이터를 생성한다. 도 8에 도시된 바와같이, 도플러 처리부(8)는 직교 검파 회로(120), MTI(moving target indication) 필터(122), 자기 상간 회로(124), 평균 유속 연산 회로(126), 분산 연산 회로(128) 및 전력 연산 회로(130)를 포함한다.
상기 도플러 처리부(12)는 직교 검출 회로(120)에서 수신된 반향 신호를 직교 검출하고, 상기 MTI 필터(122)가 상기 신호를 MTI 처리하며, 상기 자기 상간 회로(124)가 자기 상간(自己 相間)을 실행하고, 상기 자기 상간 계산의 결과로부터 상기 평균 유속 연산 회로(126)가 평균 유속(average flow late)을 계산하며, 상기 자기 상간의 결과로부터 분산 연산 회로(128)가 유속 계산의 분산을 계산하고, 상기 자기 상간 계산의 결과로부터 전력 연산 회로(130)가 도플러 신호의 전력을 계산한다.
따라서, 상기 평균 유속, 그의 분산 및 피검체(4)의 내부의 피의 흐름에 대한 도플러 신호의 전력 혹은 다른 신호원(이하 "피 흐름 등"으로 언급됨)을 각각 나타내는 데이터, 예를들어 도플러 영상 데이터는 각 음선에 의해서 포착할 수 있다. 상기 유속은 음선 방향내의 성분으로서 얻을 수 있다. 상기 흐름 방향은 접근하는 방향과 벗어나는 방향사이에서 식별될 수 있다.
상기 B 모드 처리부(10)와 도플러 처리부(12)는 영상처리부(14)에 연결된다. 상기 B 모드 처리부(10), 도플러 처리부(12) 및 영상 처리부(14)는 본 발명의 제1 실시예이다. 상기 영상 처리부(14)는 B 모드 처리부(10)와 도플러 처리부(12)로부터 각각 공급된 데이터를 근거로 한 B 모드 영상 및 도플러 영상을 구성한다.
도 9에 도시된 바와같이, 상기 영상 처리부(14)는 모두가 버스(140)에 의해서 연결되는, 음선 데이터 메모리(142), 디지탈 스캔 컨버터(144), 영상 메모리(146)및 영상 프로세서(148)를 포함한다.
상기 B 모드 처리부(10)와 도플러 처리부(12)로부터 공급된 각각의 음선에 의한 B 모드 영상 데이터 및 도플러 영상 데이터는 상기 음선 데이터 메모리(142)에 각각 저장된다. 상기 디지탈 스캔 컨버터(144)는 음선 데이터 스페이스(space)의 데이터를 스캔 변환에 의해 물리적인 스페이스의 데이터로 변환한다. 상기 디지탈 스캔 컨버터(144)에 의해 변환된 영상 데이터는 영상 메모리(146)에 저장된다. 즉, 상기 영상 메모리(146)는 물리적인 공간내의 영상 데이터를 저장한다. 상기 영상 프로세서(148)는 음선 데이터 메모리(142)와 영상 메모리(146)에 저장된 데이터에 대한 전기한 각각의 데이터 처리를 실행한다. 표시부(16)는 영상 처리부(14)로부터 영상 신호로서 공급되고 이 공급된 영상신호를 근거로한 영상을 표시한다. 상기 표시부(16)는 칼라 표시도 가능하다.
상기 설명된 송수신부(6), B 모드 처리부(10), 도플러 처리부(12), 영상 처리부(14) 및 표시부(16)는 제어부(18)에 연결된다. 이 제어부(18)는 상기 각부의 동작을 제어하기 위해 제어신호를 상기 각 부에 입력한다. 또한, 상기 제어부(18)는 그 제어되는 부들로부터 여러 정보 신호들을 입력 받게된다. 상기 B 모드 동작과 도플러 모드 동작은 제어부(18)의 제어에 따라 실행된다.
조작부(20)는 상기 제어부(18)에 연결된다. 이 조작부(20)는 요망하는 명령과 정보를 상기 제어부(18)로 입력시키기 위해 조작자에 의해 조작된다. 상기 조작부(20)는 예를들어, 키보드와 다른 조작 장치들을 포함하는 조작 패널을 구비한다.
다음에는 본 발명 장치의 동작을 설명한다.
조작자가 피검체(4)의 요망하는 부위에 대하여 초음파 프로브(2)를 부착하고 예컨대, 결합된 B 모드와 도플러 모드내에서 영상을 형성하기 위하여 조작부(20)를 조작한다.
상기 영상 형성은 제어부(18)의 제어에 따라 B 모드와 도플러 모드의 시분할(time-shared)에 의해서 실행된다. 예를들어, 상기 결합된 스캐닝은 B 모드 스캔에 대하여 여러배의 도플러 모드 스캔을 실행시킴에 의해 동작된다. 상기 B 모드에 있어서, 상기 송수신부(6)는 초음파 프로브(2)를 통하여 음선 연속 방식으로 피검체(4)의 내부를 스캔하고 각 반향을 수신한다. 상기 B 모드 처리부(10)에서는 대수 증폭 회로(102)가 송수신부(6)로부터 입력된 수신 반향 신호를 대수적으로 증폭하고, A 스코프 신호를 얻기 위하여 포락선 검파 회로(104)에서 그 포락선을 검파하며, 상기 A 스코프 신호를 근거로 한 각 음선을 위한 B 모드 영상 데이터를 생성한다.
상기 영상 처리부(14)는 상기 B 모드 처리부(10)로부터 입력된 각 음선을 위한 B 모드 영상 데이터를 음선 데이터 메모리(142)에 저장한다. 따라서, 상기 B 모드 영상 데이터를 위한 음선 데이터 스페이스는 음선 데이터 메모리(142)에서 형성된다.
상기 도플러 모드에 있어서, 송수신부(6)는 초음파 프로브(2)를 통하는 음선 연속 방식으로 피검체(4)의 내부를 스캔하고 각 반향을 수신한다. 이러한 동작중에, 상기 초음파 전송과 반향의 수신은 음선에 대하여 복수배로 실행된다.
상기 도플러 처리부(12)에서는 직교 검파 회로(120)가 수신된 반향 신호를 직교 검파하고, MTI 필터(122)가 상기 신호를 MTI 처리하며, 유속 연산 회로(126)가 평균 유속을, 분산 연산 회로(128)가 분산을, 자기 상간의 결과로부터 전력 연산 회로(130)가 전력을 계산한다. 상기 계산된 값들은 예를들어, 피흐름 등의 평균 유속, 그의 분산 및 각 음선을 위한 도플러 신호의 전력을 각각 나타내는 도플러 영상 데이터를 형성한다. 상기 MTI 필터(122)의 MTI 처리는 음선에 대하여 복수배인 반향을 수신함에 따라 포착된 수신 반향 신호를 이용하여 실행한다.
상기 영상 처리부(14)는 도플러 처리부(12)로부터 입력된 각 음선을 위한 도플러 영상 데이터를 음선 데이터 메모리(142)에 저장한다. 따라서, 상기 도플러 모드 영상 데이터를 위한 음선 데이터 스페이스는 상기 음선 데이터 메모리(142)에 형성한다.
영상 프로세서(148)는 디지탈 스캔 컨버터(144)에서 음선 데이터 메모리(142)의 B 모드 영상 데이터 및 도플러 영상 데이터를 각각 스캔 변환시키고 그 변환된 데이터를 영상 메모리(146)에 기록시킨다. 이때, 상기 도플러 영상 데이터는 분산이 유속과 함께 결합된 CFM(color flow mapping) 영상을 위한 영상 데이터 및 파워 도플러 영상을 위한 영상 데이터로서 기록된다.
상기 영상 프로세서(148)는 B 모드 영상, CFM 영상 및 파워 도플러 영상을 상기 영상 메모리(146)의 개별 영역내에 기록한다. 상기 B 모드 영상은 스캐닝면내의 인체조직을 단층 사진 촬영으로 보여준다. 상기 CFM 영상은 피 흐름 등의 속도의 2 차원적 분포를 보여준다. 상기 파워 도플러 영상은 스캐닝 면의 피 흐름등의 위치를 보여준다.
조작자는 예컨데, B 모드 영상과 CFM 영상의 중첩된 영상이 표시부(16)상에 표시되도록 조작부(20)를 조작한다. 따라서, 피흐름 등의 CFM 영상은 B 모드 영상에 의해 표현되는 내부 조직의 단층 사진 촬영 영상을 배경으로 칼라로 표시된다.
본 발명의 매우 다양한 실시예들은 본 발명의 권리 범위와 기술 사상으로부터 벗어남이 없이 구성될 수 있다. 본 발명은 첨부된 청구범위내에 정의된 것을 제외하고는 명세서에 설명된 특정한 실시예에 한정되지 않음은 물론이다.
본 발명은 전기 신호의 방향이 압전 재료판내의 홀들 사이의 벽의 두께 방향에 대응되는 전기기계적 결합 계수 K31을 기준으로 하는 초음파 진동을 이용하고, 그에따라 상기 전기기계적 진동의 방향이 압전 재료판의 두께 방향에 대응된다. 따라서, 대향되는 전극 사이의 거리는 벽 두께와 동일하고 그에 따라 비교적 큰 면적의 전극은 비교적 짧은 거리에서 대향되며 결과적으로 그러한 전극 사이에는 작은 임피던스가 형성된다.

Claims (5)

  1. 압전 재료판의 두께 방향을 따라 서로에 대해 평행하게 복수의 홀을 배치하는 단계와;
    상기 두께 방향에서 압전 재료판을 분극시키는 단계와;
    상기 압전 재료판의 복수의 홀들의 내부 벽에 전극을 각각 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브 제조 방법.
  2. 두께 방향으로 분극되고, 복수의 홀들이 상기 두께 방향을 따라 서로에 대해 평행하게 배치된 압전 재료판과; 상기 압전 재료판의 복수의 홀의 내부에 각각 설치되는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 홀들 중 인접하는 홀들에 각각 연결되고, 그 중 하나는 공통 신호선인 2 종류의 신호선을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  4. 제2항에 있어서, 상기 홀들은 2 차원 방식으로 분포되는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  5. 피검체에 초음파를 전송하고 그 반향을 수신하는 초음파 프로브와;
    상기 초음파 프로브에 대한 전송을 위해 구동신호를 공급하는 구동수단과;
    상기 초음파 프로브로부터 수신된 신호를 수신하는 수신수단과;
    이 수신수단의 수신된 신호를 근거로 영상을 생성하는 영상 발생 수단을 포함하고,
    상기 초음파 프로브는
    상기 두께 방향으로 분극되고, 복수의 홀들이 상기 두께 방향을 따라 서로에 대해 평행하게 배치된 압전 재료판과;
    상기 압전 재료판의 복수의 홀의 내부에 각각 설치되는 전극과;
    상기 복수의 홀들 중 인접하는 홀들에 각각 연결되고, 그 중 하나는 공통 신호선인 2 종류의 신호선을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 장치.
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