KR20030045135A - 이미지들을 획득하기 위한 방법, 시스템 및 프로브 - Google Patents

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KR20030045135A KR10-2003-7005685A KR20037005685A KR20030045135A KR 20030045135 A KR20030045135 A KR 20030045135A KR 20037005685 A KR20037005685 A KR 20037005685A KR 20030045135 A KR20030045135 A KR 20030045135A
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Abstract

본 발명은 타겟으로 기능하는 어셈블리에서 방사된 웨이브들에 의해 조명되는 상기 웨이브들을 반사시킨 이후에, 안테나 (1) 에 의해 방사되는 웨이브들을 통하여 이미지들을 획득하는 방법, 이미징 시스템, 및 프로브에 관한 것으로, 상기 안테나는 웨이브 방사/수신 트랜스듀서들의 하나 이상의 얼라인먼트로 이루어진다. 상기 방법은 각 방사시에 주로 평면파를 생성하도록 타임-오프셋되는 동일한 여기 신호들로 트랜스듀서들을 동작시키는 공통 타입의 일련의 방사를 생성하는 것이며, 트랜스듀서들 사이의 지연들은 안테나가 트랜스듀서들의 하나 또는 몇몇 얼라인먼트들로 이루어지느냐에 의존하여, 발생된 동위상 면들이 평면내에 정렬되도록 결정된다.

Description

이미지들을 획득하기 위한 방법, 시스템 및 프로브 {METHOD, SYSTEM AND PROBE FOR OBTAINING IMAGES}
에코그래피에 있어서, 일반적인 경향은 하나 이상의 랭크로 정렬된 복수의 초음파 트랜스듀서가 제공되는 안테나를 가지는 음향 방사/수신 프로브가 설치된 시스템들을 제조하는 것이다. 공지된 다양한 타입의 음향 프로브 사이에서, 트랜스듀서들의 단일 얼라인먼트로 이루어진 안테나를 가지는 특정 1D 음향 프로브들이 발견되며, 이 안테나는 고정된 포커싱을 가지며, 사운드에 대하여 안테나가 스위프트(sweep)하는 공간에서 단지 1 차원을 어드레스 할 수 있다. 또한, 대칭적으로 제어되는 일부 트랜스듀서 얼라인먼트들로 이루어지는 안테나를 가지는 1.5D 프로브들이 공지되어 있으며, 이들은 방사된 빔의 가변 포커싱을 획득할 수 있다. 또한, 2D 프로브들이 공지되어 있으며, 이들은 직사각형 또는 정사각형 매트릭스에 따라 배열되는 동일평면상의 트랜스듀서들로 이루어지는 안테나를 가진다. 이들은 공간상에서 2 개의 빔 방향으로 방사 및 수신 빔들의 방향을 변경시킬 수 있다.
본 발명은 이미지들을 추출하는 것을 기초로 하여, 안테나에 의해 방사되는 웨이브들에 의해 조명되는 타겟형 어셈블리의 레벨에서 이러한 웨이브들을 반사시킨 이후에, 이러한 웨이브들에 의해 이미지들을 획득하는 것을 가능하게 하는 프로세스에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 프로세스를 구현하는 이미징 시스템들 및 이러한 시스템들의 웨이브 방사/수신 안테나에 관한 것이다.
특히, 주요 소자가 예를 들어 에코그래프 (echograph), 레이더 또는 소나 (sonar) 인 이미징 시스템에 의해 2 또는 3 차원의 이미지들을 형성하는데 본 발명에 따른 프로세스를 적용할 수 있다. 이들이 근접장 모드에서 동작하는 경우에, 프로세스를 레이더 또는 소나의 분야에 동등하게 적용할 수 있지만, 이하에서는 특히 에코그래픽 애플리케이션의 경우를 설명한다.
이하, 본 발명의 특징 및 이점을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1, 도 2 및 도 3 은 각각 종래 기술에 따른, 방사 빔, 동일한 폭을 가지는 수신 빔, 및 대응하는 방사와 수신의 전체합에 대하여, 사이드 로브들에 대한 메인 로브의 비율의 일례를 나타낸다.
도 4, 도 5 및 도 6 은 각각 종래 기술에 따른, 와이드 방사 빔, 보다 작은폭의 수신 빔, 및 대응하는 방사와 수신의 전체합에 대하여, 사이드 로브들에 대한 메인 로브의 비율의 일례를 나타낸다.
도 7 은 실시예에 의해 도시되는, 종래의 이미징 시스템 특히, 에코그래피 시스템의 개략도이다.
도 8 및 도 10 은 각각 선형 안테나 및 평면 안테나의 시퀀스 패턴들을 나타낸다.
도 9 은 안테나의 트랜스듀서들을 활성화시키기 위한 펄스열을 나타내는 패턴을 도시한다.
도 11 및 도 12 는 채널들의 형성을 나타내는 다이어그램을 각각 도시한다.
도 13 및 도 14 는 방사시의 지연을 나타내는 다이어그램을 각각 도시한다.
도 15 는 앰비규어티 (ambiguity) 다이어그램의 웨이팅에 관한 곡선 세트를 나타낸다.
도 16 및 도 20 은 평면파의 시퀀스에 의해 음향이 스위프트된 영역들의 일례를 각각 나타낸다.
도 17 및 도 18 은 이러한 다이어그램과 관련된 지연 및 서로 다른 방위 (orientation) 를 가지는 3 개의 시퀀스들에 의해 커버되는 영역을 나타내는 다이어그램을 각각 도시한다.
도 19 는 선형 안테나의 트랜스듀서들을 활성화시키는 펄스들과 관련되는 시간 다이어그램을 나타낸다.
현재의 경향은 항상 좁은 빔들을 생성하려는 것이며, 이는 항상 더욱 엄격한 시간 제한들을 필요로 한다. 따라서, 예를 들어, 에코그래피에서, 종래에서 조사의 최대 거리가 20 cm 정도인 경우에, 음향 빔의 외부리턴 진행의 지속기간은 약 20 ㎲ 이다. 따라서, 200 채널들에 의해 검사되는 공간의 스캐닝은 50 ms를 요구하고, 이는 수용가능한 것의 제한이 되므로, 타겟 어셈블리가 생체의 기관인 경우에, 신호들의 도플러 프로세싱을 수행할 수 없다. 또한, 이러한 채널들의 개수가 방사의 가변거리 포커싱을 허용하기에 불충분하고, 프로브 안테나가 복수의 트랜스듀서를 구비하는 경우에, 예를 들어 2500 개의 트랜스듀서들을 가지는 안테나의 경우에는 부적합하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위한 공지된 솔루션은, 방사 채널에 포함된 수신 채널들의 개수의 비율과 동일한 비율로 스캐닝 시간을 감소시키는 방식으로 와이드빔을 방사하는 것이다. 그러나, 이 결과, 방사 및 수신을 포함하는 사이드 로브들에 대한 메인 로브의 전체 비율의 값이 감소된다. 공지되어 있는 것을 도 1 내지 도 6 에 나타내었다. 이들 중 처음 3 개 각각은, 도 1 에서 방사시의 사이드 로드들에 대한 메인 로브의 PSE 비율을, 도 2 에서, 방사 및 수신 로브가 동일한 폭을 가지는 경우에, 방사에 대응하는 수신시의 비율 PSR 뿐만 아니라, 도 3 에서, 수신에 후속하는 방사로부터 발생하는 패턴에 대응하는 전체 PSG 비율을 나타낸다.
도 4 내지 도 6 은, 도 4 에 나타낸 바와 같이 방사 빔이 넓은 경우에, 특히 도 5 에 나타낸 수신 빔에 관하여, 이것의 결과가 전체 비율 PSG 가 실제로 도 6 에 나타낸 바와 같이 비율 PSR 에 대응하는, 이러한 동일한 비율 PSE, PSR, 및 PSG 를 나타내며, 여기서는 단지 소수의 수신 채널들을 나타내었다. 전체 비율 PSG 는 직접 이미지 품질에 영향을 주므로, 방사 패턴의 확장은 이미지 품질을 감소시킨다. 따라서, 본 발명은 수신시에 수행되는 프로세싱을 통하여 전체 비율 PSG 를 개선할 수 있고 그 결과 이미지 품질을 우수하게 만드는 특정 방사 시퀀스를 이용하는 것이다. 특히, 본 발명은, 타겟화된 어셈블리의 전체 조명 시간을 크게 감소시킬 수 있는 방식으로, 대응하는 수신 패턴보다 더 넓은 방사 패턴을 획득하는 것을 그 목적으로 한다.
따라서, 상술된 바와 같이, 본 발명은, 이미지들을 추출하는 것을 기초로 하고, 방사된 웨이브들에 의해 도시되는 타겟형 어셈블리의 레벨에서 이러한 웨이브들을 반사시킨 이후에, 안테나에 의해 방사되는 웨이브들에 의해 이미지들을 획득할 수 있는 프로세스를 제안한다. 여기서, 안테나는 하나 이상의 웨이브 방사기/수신기 트랜듀서들로 정렬된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 이러한 프로세스는 각 방사시에 주로 평면파를 발생시키도록 적시에 스태거링되는, 웨이팅에 의해서만 서로 다르게 되는 신호들, 또는 동일한 여기 신호들을 트랜스듀서들에 제공함으로써 동일한 타입의 일련의 방사를 수행할 수 있으며, 안테나가 트랜스듀서들의 일 얼라인먼트 또는 트랜스듀서들의 수개의 얼라인먼트로 이루어지는지에 따라 획득되는 동위상 면들이 라인 내에 또는 평면 내에 있도록, 트랜스듀서들 사이의 지연들이 결정된다.
또한, 본 발명은, 이미지들을 추출하는 것을 기초로 하여, 안테나에 의해 방사되는 웨이브들에 의해 조명되는 타겟형 어셈블리의 레벨에서 이러한 웨이브들을 반사시킨 이후에, 이러한 웨이브들에 의해 이미지들을 획득하는 것을 가능하게 하는 시스템들 및 이러한 시스템들의 웨이브 방사/수신 안테나들에 관한 것이다.
본 발명의 양태에 따르면, 상기 시스템 및 안테나는 각각 상술된 프로세스를 구현하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어 수단을 구비한다.
도 7 에 도시된 이미징 시스템은, 음향이 정해진 동작 볼륨을 사운드에 대하여 스위프트 시킬 수 있으며, 안테나를 규정하는 복수의 웨이브 방사기/수신기 트랜스듀서들을 가지는 안테나 (1) 를 구비한다. 시스템 (7) 이 에코그래픽 시스템인 경우에는, 이러한 동작 볼륨은 검사를 위하여 에코그래프화되는 조직들이 위치되거나 또는 배치되어야 하는 볼륨이고, 안테나 (1) 는 에코그래픽 프로브 안테나이다. 다음으로, 안테나 (1) 를 후술하는 방식으로, 조직들 내부에 위치되며, 트랜스듀서들에 의해 결정된 방식으로 조명되는, 타겟 어셈블리 특히, 이러한 어셈블리들의 소자들을 조사할 수 있도록 조직화한다. 후자는 타겟들을 향하여 신호들을 방사하는데, 그리고 반사 이후에 이러한 신호들을 복구하는데 모두 사용된다. 에코그래피에서 공지된 바와 같이, 신호들은 초음파 영역의 음향 신호들이다.
여기서, 안테나 (1) 는, 안테나 (1) 의 트랜스듀서들로 전송되는 여기 신호들이 생성되는 방사기 단 (3) 을 구비하는 에코그래프 (2) 에 링크되는 것으로 가정한다. 이 전송은 여기에 나타내지 않은 종래의 방식으로 방사기 단에 링크되는 클록 회로 (4) 의 펄스 하에서, 소정의 주기로, 소정의 시퀀싱에 따라 수행된다. 사람/머신 인터페이스 (5) 예를 들어, 키보드 또는 데스크 타입의 제어 수단에 의해, 사용자는 사용자의 필요에 기초하여, 에코그래프의 다양한 구성 요소들을 동작시키고 바람직하게는 안테나 (1) 를 동작시킨다.
방사 위상에서, 여기 신호들은 수신기 단 (7) 이 또한 링크되는 분리기 단 (6) 에 의해 주기적인 펄스열의 형태로 방사기 단 (3) 으로부터 안테나 (1) 의 트랜스듀서들로 전송된다. 여기 신호들은 안테나 (1) 의 트랜스듀서들의 레벨에서 초음파 펄스 신호들로 변환된다. 분리기 단 (6) 은 여기 신호들이 수신기 단 (7) 을 블라인딩하는 것을 방지할 수 있다. 수신 위상에서 트랜스듀서들에 의해 포착되는 반사된 초음파 신호들은, 사용자가 이용가능하게 되는, 수신 채널들에 함께 그룹화되는 방식으로 특히, 포커싱 목적을 위한 선택들의 함수로서 결정되는 방식으로 조직화된다. 신호 프로세싱 단 (8) 은 수신기 단에 의해 제공되는 신호들을 사용자에 의해 사용될 수 있는 신호들 예를 들어, 디스플레이 스크린 (9) 상에 표시될 수 있는 에코그래픽 이미지들로 변환할 수 있다. 공지된 바와 같이, 에코그래프의 동작은 클록 회로 (4) 와 관련하여 프로그램된 관리 유닛에 의해 조작 제어되고, 이 유닛은 더 큰 범위 또는 더 작은 범위로 프로세싱 단 (8) 과 바람작하게 합병될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 여기서 동일한 것으로 가정되는 트랜스듀서들은, 회절 범위내에서 평면파가 생성되도록 적절히 스태거링되는, 바람직하기로는 웨이팅범위 내에 있는 동일한 여기 신호들로 구동되는 안테나에 의해 동일한 타입의 일련의 방사를 수행할 수 있다. 따라서, 트랜스듀서들 사이의 지연들에 의해 동위상 표면들이 안테나의 타입에 따라 라인에 또는 평면에 있게 된다고 알 수 있으며, 후자는 공지된 바와 같이 1D, 1.5D 또는 2D 타입일 수도 있음을 알 수 있다. 실제로, 방사들은 1D 타입의 안테나 (1′) 가 N 개의 트랜스듀서 (10′) 의 얼라인먼트로 이루어지는 경우에 도 8 에 개략적으로 나타낸 바와 같이 1 차원으로 인가되거나, 또는 트랜스듀서 (10″) 들의 매트릭스로 이루어지는 2D 타입의 안테나 (1″)에 대하여 도 10 에 개략적으로 나타낸 바와 같이 2 차원으로 인가될 수 있다. 예를 들어, 4 개의 평면파 (w1, w2, w3, 및 w4) 의 시퀀스는 도 8 에서 1D 타입의 안테나 (1′) 로 표시되며, 3 개의 평면파 (w1, w2, w3) 의 시퀀스는 도 10 에서 2D 타입의 안테나 (1″) 로 표시된다. 모든 경우에 있어서, 웨이브는 평면이 되는 방식으로 발생되므로, 다양한 트랜스듀서들의 여기 신호들은 도 9 에 나타낸 바와 같이, 이러한 목적을 위하여 적시에 스태거링되며, 이들은 안테나 (1′) 의 트랜스듀서들 (1, 2, 3, ..., N-1, N) 의 활성화 신호들에 대응하는 개별 펄스들을 나타내며, 여기서 이러한 신호들은 거리에 따라서 선형적으로 변화한다고 가정한다.
근접장 이미징 시스템의 경우에, 경우에 따라서 복수의 트랜스듀서 (10′또는 10″) 로 이루어진 안테나의 치수 또는 크기는 파장에 비하여 크며, 이미징 시스템의 범위는 식에 의해 주어진 프레넬 거리 (Fresnel distance) 에 비하여 작으며, 여기서 D 는 안테나의 트랜스듀서들의 얼라인먼트의 길이이다. 다음으로, 음향 스위프트된 볼륨에서 발생된 웨이브는 매우 양호하게 근사화되어 평탄화된다. 신호의 중심 주파수가 3 ㎒ 와 동일하며,떨어져 즉, 0.25 ㎜ 떨어져 배치되는 256 개의 트랜스듀서 (10′) 로 이루어진 선형 안테나가 사용되는 경우에, 안테나의 길이는 256 × 0.25 = 64 ㎜ 이고 대응하는 프레넬 거리는 642/0.5 = 8192 ㎜ 이다. 따라서, 이 거리는 에코그래픽 검사를 위해 통상적으로 관찰되는 최대 범위에 대응하는 200㎜ 에 비하여 매우 크게된다.
상기와 같이 규정된 조건으로 정렬된 단지 64 개의 트랜스듀서들을 구비하는 안테나에 대하여, 획득되는 프레넬 거리는 512 ㎜ 이고, 이는 단지 리콜된 200 ㎜의 통상적인 범위 보다 매우 현저하게 크게 남겨진다. 다음으로, 이러한 안테나가 동일한 여기 신호 및 지연된 여기 신호에 의해 구동되는 경우에, 이러한 조건들 하에서, 평면파를 방사하는 방식으로, 이러한 종류의 선형 안테나에 의해 생성되는 필드는, 에지들의 회절 때문에, 특히 필드의 에지에서 리플들을 포함하게 된다. 따라서, 진폭 웨이팅을 도입하여 발생된 웨이브의 평면 특성을 현저하게 변경시키지 않고, 이러한 리플들을 크게 감소시킬 수 있다.
단일 방사는 시스템의 범위 (R) × 안테나의 길이를 제곱한 것과 동일한 표면 영역을 조명할 있으므로, 트랜스듀서들의 배열에 의해 평면파를 방사하면 이미지 발생 시간을 크게 감소시킬 수 있으며, 여기서 종래의 방사는 단지 1 채널을 나타낸다.
그러나, 평면파에 의한 조명이 매우 현저한 비율로 조명의 지속기간에 감소하더라도, 한편으로 상기 조명은 사이드 로드들에 대한 메인 로브의 비율 PSG 를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 합성 방사의 원리에 기초하여 특정 방사 패턴을 구현함으로써 사이드 로브들에 대한 메인 로드의 비율 PSG 를 증가시킬 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 방향이 서로 다른 일련의 평면파들을 방사할 수 있다. 소정의 기하학적 좌표를 가진 타겟점에 관하여 획득되는 다양한 수신 신호들은, 이점에 의존하는 진폭 및 위상 웨이팅으로 합산되고, 마치 이러한 웨이브들이 동시에 방사되는 것처럼, 그 점의 레벨에서 웨이브들이 재위상화된다고 생각할 수 있다. 종래에 행해진 바와 같이, 웨이팅들은 최종 패턴의 품질을 최적화하기 위하여, 재조정되는 웨이팅들과는 조금 다를 수도 있다. 따라서, 방사 패턴의 등가물을 각 타겟점에 대하여 획득하며, 획득된 방사 패턴과 수신 패턴을 곱하면 비율 PSG 가 증가한다.
메모리에 수신 신호들을 배치하는 것은 수신 채널들을 형성하기 이전에 또는 그 이후에 수행될 수도 있다. 수신에 사용되는 안테나의 트랜스듀서들에 대하여 어떤 선택의 자유가 존재하므로, 트랜스듀서들은 방사에 사용되는 안테나의 일부를 형성하거나 또는 형성하지 않을 수도 있다. 조사 거리들이 짧은 경우에, 수신시에, 감소된 개수의 트랜스듀서들을 사용하면 앵굴러(angular) 개구의 과장된 증가를 피할 수 있다. 또한, 중첩되거나 또는 중첩되지 않는 몇몇 수신 빔들의 구성도, 어떤 경우에서는 유리하게될 수 있는 솔루션이 된다.
안테나가 x 축상에 위치되며 점 F 에 포커싱되는 웨이브를 방사한다고 가정하는 경우에, 방사시 및 수신시에 포커싱되는 채널들을 형성하면 도 11 과 관련하여 아래에 간결하게 요약된다. 이 축에 위치되는 점 S 에서 방사되는 신호는 아래의 식에 의해 정의된다.
여기서, e(t) 는 방사 신호이고, SF 는 S 와 F 사이의 거리이며, c 는 웨이브 전파 속도, 및 pe(x) 는 s(t) 의 x 방향 웨이팅이다.
점 M 의 레벨에서 수신된 신호는 아래의 식으로 표현된다.
만일 점 M 이 F 와 일치하는 경우에,이 된다.
x 축에 위치하는 점 R 에서 수신되는 신호는 아래의 식으로 표현된다.
수신 안테나의 출력에서 전체적으로 수신된 신호는,
이다.
이 식은 아래에 나타낸 바와 같이 전개될 수도 있다.
마찬가지로 방사 채널 및 수신 채널이 F 로 포커싱되는 경우에, 구성요소는 수신된 신호에 대하여 M 에 위치하는 반사기의 기여도(contribution)이다. 이러한 기여도는 앰비규어티 (ambiguity) 다이어그램의 일부 공간에 대응한다.
만일 점 M 이 F 와 일치하는 경우에는,
가 된다.
이는 방사 및 수신 웨이팅의 프러덕트에 대응한다. 방사시에 단일 평면파에 의한 조명 및 수신시에 포커싱되는 채널들의 형성은 도 12 와 관련하여 아래에 간결하게 요약된다. 통상적으로, 안테나는 곡선 또는 임의 표면에 위치되며; 도면의 간략화를 위하여, 안테나는 x 축상에 위치하는 것으로 나타내며; 각 트랜스듀서는 웨이브 벡터가 단위 길이에 따라 향하는 즉, 무한대로 포커싱되는 평면파를 생성하는 신호, 바람직하기로는 광대역 신호를 방사한다.
웨이브가 평평하므로, 참고로 구해진 점 O 에 대해, 점 M 에서 수신된 신호의 지연은와 동일하며, 대응하는 식은 아래와 같이 기록될 수도 있다.
안테나의 점 R 에서 수신되는 신호는 아래의 식으로 정의된다.
수신시에, 포커싱 이후에 획득되는 신호는 아래와 같이 기록될 수도 있다.
방사시에 일련의 평면파에 의한 조명, 수신시의 포커싱, 방사시의 합성 채널들의 형성은 아래에 나타낸 바와 같이 규정될 수도 있다.
방사는 서로 다른 방향들을 가진 평면파들의 N 개의 방사 스트링을 실행함으로써 획득된다고 가정한다. 이러한 N 개의 방사에 대한 개별 수신들이 기록되고, 획득되는 수신 신호들은 일시적으로 스태거링되어, 방사시에 합성 채널들이 형성된다.
상술한 바와 같이 동일한 표시법을 이용하여, 랭크 n 의 방사에 대한 수신 신호는 아래의 식으로 표현된다.
합성 방사에 의해 F 에서 포커싱되는 수신 신호는 아래의 식으로 표현된다.
또는
방사관련 지연에 대응하는 이 식의 항은, 도 13 에 개략적으로 나타낸 바와 같이 점 F 및 M 을 통과하는 파면들 사이의 거리에 비례한다. 만일 점 F 와 M 을 연결하는 직선이 벡터 V 와 F 를 통과하는 파면에 수직하는 경우에, 지연은 0 이 된다. 주파수 f 에서의 위상 시프트는 식의 값에 비례한다.
검사된 점의 함수로서 일시적으로 스태거링되는 서로 다른 방향을 가지는 평면파들의 방사에 대응하며, 수신 채널 형성으로부터 발생하는 포커싱되거나 또는 포커싱되지 않을 수도 있는 신호들의 합산에 의해 방사 수신 프로덕트 패턴의 특성을 개선하는 합성 방사 채널 형성을 수행할 수 있다. 후속하는 예는, 제한되지 않는 예시적인 실시예를 나타낸다.
방사가 도 14 에 대칭적으로 나타낸 바와 같이 V 축에 대하여 대칭적인 각각의 방향및으로 동일한 진폭을 가진 2 개의 웨이브로 이루어지는 경우에, 지연 횟수는및에 비례한다.
만일 신호가 주파수 F 에 대하여 사인 곡선인 경우에, 수신 신호는 아래의 식에 비례한다.
즉,
방사가 합성 포커싱된 이후에, 점 M 이 2 개의 방사 웨이브 벡터들및의 이등분에 수직하게 이동하는 경우에, F 에서 수신된 신호가 M 만큼 이동되는 기여도는 식에 의해 웨이팅되며, 여기서, 2 개의 웨이브는 이들이 평평하게 되는 영역에 걸쳐서 균등하게 인터페이스화하므로, x 는 F 로부터 이등분점까지 거리이며,은 안테나로부터 거리에 독립적이다.
서로 다른 각도를 가진, 이러한 타입의 몇몇 방사 쌍이 서로 다른 진폭 및 위상 계수로 합산되는 경우에, 획득되는 전체 웨이팅은 서로 다른 주기에 대하여, 코사인 항의 합에 대응한다. 따라서, 이는 평균 전파 방향에 수직한 축으로, 어떤 거리 영역에서 감소하는 함수를 이용하여 이미지 점들을 웨이팅함으로써, 이미지 점들의 앰비규어티 다이어그램을 개선시킬 수 있다. 도 15 를 참조하면, 상기 축에 따른 로컬 스폿의 폭은 대략이며, 여기서, L 은 안테나의 길이이고, D 는 포커싱 거리이므로, 이러한 웨이팅의 효과는 안테나에 대하여 고려되는 점의 거리에 대하여 변화한다.
예를 들어 로컬 스폿의 부근에서 큰 거리로 감쇠되는 웨이팅은 이 로컬 스폿으로부터 멀리에서 더 짧은 거리로 동일하게 감쇠된다. 이를 개선하기 위하여, 거리방향의 방사 모드를 생성할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 거리들이 2 개의 인자에 의해 변화하는 경우에, 로브들의 위치도 또한 2 의 비율로 변화한다.
물론, 상기 배열은 비제한적인 예에 의해 주어지며, 서로 다르며 거리에 따라 변화하거나 또는 변화하지 않을 수도 있는 방향 및 웨이팅을 가진 평면파들의 다른 시퀀스들을 사용할 수도 있다.
이하, 이미징 시스템의 방사기/수신기 시스템에 대한 안테나의 일례를 설명한다. 안테나는 평면파들의 시퀀스로 이루어진 합성 방사를 허용하며, 특히 에코그래픽 시스템의 프로브 안테나에 포함된다. 안테나는 방향들이 거의 같고 방사의 평균 각도에 대하여 단지 작은 각도 만큼 다른 일련의 평면파들을 방사하는데 사용될 수 있다. 개별적인 기하학적 좌표들에 의해 규정되는 타겟 점들 각각을 재조정하여 반사 결합시킨 이후에, 트랜스듀서들에 의해 수신되는 신호들을제공할 수 있다. 비록 에코그래피에서 종래에 사용되는 안테나들, 레이터 또는 소너가 적합하게 될 수 있지만, 이러한 응용 분야에서는 종래의 안테나 구조들과 비교하여 비용이 감소된 안테나 구조를 제안한다.
상술되는 평면파의 평균 방향을 변경함으로써 안테나의 앞에 위치되는 검사 볼륨을 조사할 수 있다.
따라서, 도 16 에 나타낸 바와 같이, 평면으로 표시되는 구조내에서, 직사각형에 의해 한정되는 것으로 간주되는 영역을 각각이 사운드 시프트시키는, 소정의 개수의 평면파들로 이루어지는 시퀀스를 방사할 수 있으며, 도 16 에는 여기서 선형으로 간주되는 안테나의 도움으로 획득되는 것으로 가정되는 참조 영역들 (D1, D2, D3 및 D4) 의 시퀀스로 도시되어 있다. 이러한 영역들 각각에 있어서, 최대 거리가 프레넬 거리보다 작기만 하면, 생성된 음향 필드는 평면파로 링크될 수도 있다. 실행된 시퀀스는 도 16 에 나타낸 바와 같이, 방사 웨이브들이 속하는 영역들 (D1 내지 D4) 을 다소 부분적으로 중첩하는 방식으로, 평면 방사 웨이브들의 평균 각도를 변경시킴으로써 소정의 검사 공간의 조사를 허용함을 알 수 있다. 소정의 검사 영역을 커버하는 합성 방사 패턴을 구성하기 위하여, 방향들이 현저하게 다른 방사들을 이용할 수 있다.
각각의 일련의 조명에 의해, 연속적인 평면파들 각각은 다른 것들의 방향과 거의 같은 방향을 가지며, 방사의 평균 각도에 대하여 단지 작은 각도 만큼 다르게 된다. 검사중인 볼륨의 조사는 평균 방향을 변경시킴으로써 획득된다. 이를 도 17 에 개략적으로 나타내며, 도 17 은 안테나 (1′) 및 각각의 영역들이 부분적으로 중첩하는 서로 다른 방위 (S1, S2, S3) 를 가진 3 개의 시퀀스들에 의해 생성되는 필드에 의해 커버되는 영역을 도시한다.
안테나 (1′) 의 트랜스듀서들은 동일한 신호들로 구동되며 웨이팅되는 것으로 가정한다. 이러한 신호들은 광대역 (B) 을 가지며, 짧은 지속 기간, 바람직하기로는 대략 소수의 1/B, 그리고 통상적으로 3 ㎒의 대역 B 에 대하여 대략 마이크로초를 가진다. 도 17 및 도 18 을 참조하면, 길이 p 만큼 떨어져 있는 2 개의 연속적인 트랜스듀서들에 인가되는 신호들을 분리하는 지연 시간은과 동일하다. 만일 이러한 트랜스듀서들에 대응하는 영역들이 인접하는 경우에, 각도는 식에 의해 주어지며, 여기서 D 는 안테나의 길이이며, L 은 시스템의 관찰 범위이다.
만일 N 개의 트랜스듀서들이 큰 경우에, 각도가 비교적 커지므로, 3 ㎒의 평균 주파수 f 및 3 ㎒의 대역에 대하여, 선형 안테나는 주파수 f 에서 반파장에 대응하는 0.25 ㎜의 피치 p 를 가지는 256 개의 트랜스듀서들로 이루어지며, 200 ㎜로 고정된 범위 L 에 대해서는이 구해진다.
다음으로, 구해진 지연 시간는 26.7 ns 와 동일하게 되며, 16 개의 트랜스듀서 (10′16) 에 인가되는 펄스 (I16) 는, 도 19 에 나타낸 바와 같이 제 1 트랜스듀서(10′1) 에 인가되는 펄스 (I1) 의 종료 이후에만 생성된다.
따라서, 이 경우에, 트랜스듀서들이 연관되는 에코그래프 (2) 에 기초하여,안테나의 256 개의 트랜스듀서들을 16 개의 그룹으로 다중화하고, 하나의 배선 신호 전송 링크 및 동일한 배선 신호 전송 링크를 통하여 다양한 그룹들의 동일한 랭크의 트랜스듀서들을 서비스 할 수 있으므로, 여기서 트랜스듀서들에 필요한 제어 링크들은 고려되지 않는다.
일반적인 방식으로, 피치 P 로 정렬되며 지속기간 (T) 동안에 펄스들을 방사하는 N+1 개의 트랜스듀서들을 구비하는, 범위 (L) 의 선형 안테나의 경우에, 상술된 조건들 하에서 에코그래프에 기초하여, 방사시에 안테나를 향하여 단지 N+1/M 개의 신호들을 방사할 수 있다.
M 은 지수의 정수 부분에 대응한다.
이러한 방사는 도면 20 의 삼각형 존 ABH 와 같이, 사운드 스위프트 되지 않는 검사 영역의 일부를 남기지만, 필요한 경우에는, 안테나의 감소된 부분만을 이용하여 이러한 존을 사운드 스위프트 할 수 있다. 선형 또는 평면 안테나의 경우에, 하나의 신호 및 동일한 일련의 신호를 이용하여 안테나의 모든 트랜지스터들을 동시에 구동함으로써 이러한 존을 사운드 스위프트시킬 수도 있다. 이는 당업자의 범위내에서 간단한 방식으로, 안테나에 대하여 관찰되는 제어용 신호들을 멀티플렉싱하기 위한 장치를 변경시킴으로써 획득될 수 있다.

Claims (13)

  1. 이미지들을 추출하는 것을 기초로 하여, 안테나 (1) 에 의해 방사되는 웨이브들에 의해 조명되는 타겟형 어셈블리의 레벨에서 이러한 웨이브들을 반사시킨 이후에, 이러한 파들에 의해 이미지들을 획득하는 것을 가능하게 하는 프로세스로서,
    상기 안테나는 웨이브 방사기/수신기 트랜스듀서들 (10′또는 10″) 의 하나 이상의 얼라인먼트로 이루지며,
    상기 프로세스는 각 방사시에 주로 평면파를 발생시키도록 적시에 스태거링되는 동일 여기 신호들을 트랜스듀서들에 제공함으로써 동일한 타입의 일련의 방사들을 수행하며, 상기 안테나가 트랜스듀서들의 일 얼라인먼트 또는 수개의 얼라인먼트로 이루어지는 가에 따라, 획득된 동일위상면들이 라인내에 또는 평면내에 있도록 트랜스듀서들 사이의 지연들이 결정되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    일련의 방사들은, 방향들이 서로 다른 일련의 평면파들을 획득하는 것을 가능하게 하도록 안테나 트랜스듀서들을 선택적으로 구동시키며, 서로에 대하여 스태거링되는 여기 신호들을 사용함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로세스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 일련의 방사들은, 선택된 전파의 평균 방향에 대하여 각 쌍의 레벨로,그리고 이러한 평균 방향 및/또는 쌍 당 (per) 서로 다른 진폭에 대하여 각 쌍의 다른 각도 () 로 완전히 대칭적으로 실행되는 방사 쌍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로세스.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    일련의 방사들에 대하여 안테나 트랜스듀서들에 의해 수신되는 신호들은, 계산에 의해 타겟점에 도달하는, 방사된 평면파들을 재위상화하는 것을 가능하게 하도록 타겟점에 특정되는 진폭 및/또는 위상 웨이팅 (weighting) 으로 타겟점들 각각에 대하여 합산되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    일련의 방사들에 대하여 안테나 트랜스듀서들에 의해 수신되는 신호들은, 타겟점들 각각에 대하여 합산되며, 평균 전파 방향에 수직하는 축상의 점의 거리의 감소함수에 따라 실행되는 웨이팅을 할당하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    일련의 방사들에 대한 수신 신호들은 수신 채널들을 형성하기 이전에 메모리에 배치되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    일련의 방사들에 대한 수신 신호들은 수신 채널들을 형성한 이후에 메모리에 배치되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신시에 사용되는 안테나 트랜스듀서들의 개수는 하나 이상의 방사 및 동일한 일련의 방사에 사용되는 안테나 트랜스듀서들의 개수에 비하여 감소되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랜스듀서들은, 수개의 독립적인 수신 빔들이 중첩되거나 또는 중첩되지 않게 형성되는 방식으로 조직화되는 것을 특징으로 하는 프로세스.
  10. 이미지들을 추출하는 것을 기초로 하여, 시스템의 안테나 (1) 에 의해 방사되는 웨이브들에 의해 조명되는 타겟형 어셈블리의 레벨에서 이러한 웨이브들을 반사시킨 이후에, 이러한 웨이브들에 의해 이미지들을 획득하는 것을 가능하게 하는 이미징 시스템으로서,
    상기 안테나는 웨이브 방사기/수신기 트랜스듀서 (10′또는 10″) 의 하나 이상의 얼라인먼트로 이루어지며,
    상기 시스템은 청구항 1 내지 9 항 중 어느 한 항에 따른 프로세스를 구현하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 이미징 시스템.
  11. 이미지들을 추출하는 것을 기초로 하여, 시스템의 프로브의 음향 안테나에 의해 방사되는 초음파들에 의해 조명되는 타겟형 어셈블리의 레벨에서 이러한 초음파들을 반사시킨 이후에, 이러한 초음파들에 의해 이미지들을 획득하는 것을 가능하게 하는 에코그래픽 이미징 시스템으로서,
    상기 안테나는 초음파 방사기/수신기 트랜스듀서들의 하나 이상의 얼라인먼트로 이루어지며,
    청구항 1 내지 9 항 중 어느 한 항에 따른 프로세스를 구현하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 에코그래픽 이미징 시스템.
  12. 이미지들을 추출하는 것을 기초로 하여, 프로브의 안테나 (1) 에 의해 방사되는 웨이브들에 의해 조명되는 타겟형 어셈블리의 레벨에서 이러한 웨이브들을 반사시킨 이후에, 이러한 웨이브들에 의해 이미지들을 획득하는 것을 가능하게 하는 에코그래픽 이미징 시스템의 웨이브 방사/수신 프로브로서,
    상기 안테나는 웨이브 방사기/수신기 트랜스듀서 (10′) 들의 하나 이상의 얼라인먼트로 이루어지며,
    얼라인먼트 또는 얼라인먼트들을 구성하는 트랜스듀서들은 N 개의 그룹들로 다중화되며, 각 트랜스듀서는 얼라인먼트에 의해 포함되는 각 그룹들의 동일 랭크의 트랜스듀서로 다중화되며, 그룹 당(per) 트랜스듀서들의 개수는, 얼라인먼트의트랜스듀서들의 그룹 중 1 트랜스듀서의, 펄스로 이루어지는 활성화 신호가 다음 그룹의 동일 랭크의 트랜스듀서의 활성화 신호에 대응하는 펄스 이전에 종료되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 웨이브 방사/수신 프로브.
  13. 제 12 항에 있어서,
    트랜스듀서들이 소정의 피치 (p) 로 분포되며 소정의 지속기간 (T) 의 펄스들에 의해 방사제어되는, 얼라인먼트내의 (N+1) 개의 트랜스듀서를 구비하며,
    상기 프로브는, 분모의 숫자 (M) 가 지수의 정수 부분과 동일하게 되도록, 상기 얼라인먼트의 트랜스듀서들이 방사시에 소정 개수 ((N+1)/M) 의 신호들에 의해 제어되는 방식으로 설계되며, 여기서 c 는 웨이브 전파 속도이며, L 은 시스템의 관찰 범위인 것을 특징으로 하는 웨이브 방사/수신 프로브.
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