KR20240051415A - 위상 및 주파수 제어 기술을 이용한 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위상 및 주파수 제어 기술을 이용한 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 복수의 분할 소자로 이루어진 압전 소자를 포함하고 상기 압전 소자에 의해 발생한 초음파 신호를 타겟에 송신 후 반사 신호를 수신하는 초음파 변환자와, 입력 신호를 생성하여 상기 분할 소자 각각에 인가하는 신호 발생기와, 상기 분할 소자 각각에 인가되는 입력 신호의 위상을 조절하여, 동일 위상의 입력 신호 또는 서로 다른 위상이 혼합된 혼합 위상의 입력 신호가 상기 압전 소자에 인가되도록 제어하는 위상 제어기와, 상기 분할 소자 각각에 인가되는 입력 신호의 주파수를 조절하는 주파수 제어기와, 상기 입력 신호에 따른 반사 신호를 분석하여 타겟의 음향 임피던스 차이에 의한 초음파 영상을 획득하는 신호 처리기, 및 서로 다른 프레임에서 획득된 복수의 초음파 영상 간을 결합하여 컴파운딩 초음파 영상을 획득하는 영상 결합부를 포함하는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 위상 및 주파수 제어 기법을 기반으로 컴파운딩 효과가 나타나는 초음파 영상의 영역을 최대로 유지하면서 프레임률의 저하를 최소화시키고, 심라인 문제를 해결하며, 초음파 투과 깊이도 증가시킬 수 있다.

Description

위상 및 주파수 제어 기술을 이용한 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치{Apparatus for improving ultrasound compounding image using phase and frequency control technique}

본 발명은 위상 및 주파수 제어 기술을 이용한 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초음파 변환자에 인가되는 전기 신호의 위상 및 주파수를 제어하여 초음파 컴파운딩 영상의 화질과 성능을 개선할 수 있는 위상 및 주파수 제어 기술을 이용한 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치에 관한 것이다.

진단용 초음파 영상에서 가장 많이 사용되는 B-모드(brightness mode, B-mode) 영상의 경우, 초음파의 산란(scattering) 현상 때문에 스페클(speckle) 패턴이 발생하며, 타겟을 구성하는 각각의 조직마다 스패클 패턴이 다르기 때문에 이러한 특성은 초음파 영상에서 매우 중요한 역할을 한다. 한편, 스페클 패턴은 조직들을 구분해주는 역할을 하지만 그 크기가 크고 거칠면 작은 조직들이 묻혀서 검출이 되기 어렵다. 예를 들면 작은 크기의 종양 조직은 초음파 영상의 스페클 패턴과 혼합되어 조기 검출이 어려워지게 된다.

이러한 문제점을 해결 하려면 스페클 패턴을 최대한 억제(suppression)하는 기술이 필요하며, 현재 많이 사용되는 방법에는 공간 컴파운딩(spatial compounding) 기법과 주파수 컴파운딩(frequency compounding) 기법이 있다.

이 중에서 공간 컴파운딩 기법은 일반적으로 한 프레임 영상을 획득할 때 서로 다른 방향, 예를 들면 세 방향(중앙 방향, 왼쪽 사선 방향, 오른쪽 사선 방향)으로 초음파를 송수신하고 이 과정에서 세개의 영역이 서로 중첩되는 영역만 사용하는 방법으로써, 해당 중첩된 영역에서는 스페클 패턴이 억제 될 수 있다.

공간 컴파운딩 기법은 초음파 변환자의 주파수 대역폭에 상관없이 스페클 패턴을 억제 할 수 있고 상대적으로 구현이 쉬어서 많이 사용되고 있지만, 일반적으로 최종 컴파운딩 영상을 구현하기 위해 주사선 별로 초음파를 N번(N = 3~9) 송수신해야 하므로 프레임률(frame rate)이 1/N로 저하되고, 서로 겹치는 좁은 영역(예를 들면 역삼각형 영역)만 스페클 억제 효과가 나타나기 때문에, ROI(region of interest)가 작아 효율적인 진단이 어렵고, 겹쳐지는 영역이 서로 달라서 영상의 경계선인 심라인(seam line)이 최종 컴파운딩된 영상에 나타나는 문제점들을 가지고 있다. 또한 프레임률이 낮아서 움직임이 심한 타겟에는 사용하지 못하고, 움직임이 심하지 않은 상하복부 타겟을 진단하는데 주로 사용되고 있다.

한편 주파수 컴파운딩 기법의 경우, 초음파 변환자의 대역폭을 기준으로 저주파수 및 고주파수로 각각 송수신된 초음파 데이터를 혼합해서 스페클 패턴을 억제 시킬 수 있다. 주파수 컴파운딩 기법의 경우 심라인 왜곡이 없다는 장점이 있으나, 공간 컴파운딩 영상 대비 스페클 패턴 억제 효과가 상대적으로 낮다는 문제점이 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제2022-0002767호(2022.01.07 공개)에 개시되어 있다.

본 발명은 위상 및 주파수 제어 기법을 기반으로 컴파운딩 효과가 나타나는 초음파 영상의 영역을 최대로 유지 하면서 프레임률의 저하를 최소화 시키고, 공간 컴파운딩 영상의 고질적인 문제점인 심라인 문제를 해결하고, 초음파 투과 깊이를 증가시킬 수 있는 위상 및 주파수 제어 기술을 이용한 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 복수의 분할 소자로 이루어진 압전 소자를 포함하고 상기 압전 소자에 의해 발생한 초음파 신호를 타겟에 송신 후 반사 신호를 수신하는 초음파 변환자와, 입력 신호를 생성하여 상기 분할 소자 각각에 인가하는 신호 발생기와, 상기 분할 소자 각각에 인가되는 입력 신호의 위상을 조절하여, 동일 위상의 입력 신호 또는 서로 다른 위상이 혼합된 혼합 위상의 입력 신호가 상기 압전 소자에 인가되도록 제어하는 위상 제어기와, 상기 분할 소자 각각에 인가되는 입력 신호의 주파수를 조절하는 주파수 제어기와, 상기 입력 신호에 따른 반사 신호를 분석하여 타겟의 음향 임피던스 차이에 의한 초음파 영상을 획득하는 신호 처리기, 및 서로 다른 프레임에서 획득된 복수의 초음파 영상 간을 결합하여 컴파운딩 초음파 영상을 획득하는 영상 결합부를 포함하는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치를 제공한다.

또한, 상기 압전 소자는 N개의 분할 소자로 분할되고, 각각의 분할 소자는 배열 위치에 따라 제1 및 제2 그룹으로 구분되며, 상기 신호 발생기는, 상기 위상 제어기에 따라 제1 위상의 입력 신호를 상기 N개의 분할 소자에 인가하여 단일 초점의 초음파 신호를 발생시키고, 상기 제1 위상의 입력 신호를 상기 제1 그룹의 분할 소자에 인가하고 상기 제1 위상과 180도 또는 180도 미만 위상차를 갖는 제2 위상의 입력 신호를 상기 제2 그룹의 분할 소자에 인가하여 다중 초점의 초음파 신호를 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 주파수 제어기는, 상기 동일 위상의 입력 신호 인가 시 각 분할 소자에 인가되는 입력 신호를 저주파수에 해당한 제1 주파수로 구동되도록 제어하고, 상기 혼합 위상의 입력 신호 인가 시 각 분할 소자에 인가되는 입력 신호를 고주파수에 해당한 제2 주파수로 구동되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 신호 발생기는, 상기 위상 제어기 및 상기 주파수 제어기에 따라 상기 제1 위상의 입력 신호를 상기 제1 주파수로 구동시켜 상기 N개의 분할 소자에 인가하여 단일 초점의 저주파수 초음파 신호를 발생시키고, 상기 제1 위상의 입력 신호를 상기 제2 주파수로 구동시켜 상기 제1 그룹의 분할 소자에 인가하고 상기 제2 위상의 입력 신호를 상기 제2 주파수로 구동시켜 상기 제2 그룹의 분할 소자에 인가하여 다중 초점의 고주파수 초음파 신호를 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 압전 소자는, 상기 제1 그룹의 분할 소자와 상기 제2 그룹의 분할 소자가 서로 이웃하도록 번갈아 배열될 수 있다.

또한, 상기 압전 소자는, 단일 소재에 의한 벌크 타입 또는 복합 소재에 의한 복합체 형태로 구현될 수 있다.

또한, 상기 초음파 변환자는, 단일 소자 변환자, 환형 변환자 및 배열형 변환자 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있다.

또한, 상기 초음파 변환자는, 상기 단일 소자 변환자 또는 상기 환형 변환자 구조인 경우, 구경 형태가 반구형 또는 반원통형인 압전 소자가 삽입되고, 상기 배열형 변환자인 경우, 초음파 신호의 시간 지연을 통해 집속 거리를 결정할 수 있다.

또한, 상기 초음파 변환자는, 일면에 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈를 구비할 수 있다.

또한, 상기 신호 처리기는, 상기 입력 신호에 따른 반사 신호를 분석하여 타겟의 음향 임피던스 차이에 의한 초음파 영상을 획득할 수 있다.

또한, 상기 영상 결합부는, 상기 동일 위상의 입력 신호에 따른 단일 초점의 초음파 신호를 송수신하여 획득한 한 프레임의 제1 초음파 영상과 상기 혼합 위상의 입력 신호에 따른 다중 초점의 초음파 신호를 송수신하여 획득한 한 프레임의 제2 초음파 영상을 서로 결합시켜 상기 컴파운딩 초음파 영상을 획득할 수 있다.

또한, 상기 영상 결합부는, 상기 동일 위상의 저주파수 입력 신호에 따른 단일 초점의 초음파 신호를 송수신하여 획득한 한 프레임의 제1 초음파 영상과 상기 혼합 위상의 고주파수 입력 신호에 따른 다중 초점의 초음파 신호를 송수신하여 획득한 한 프레임의 제2 초음파 영상을 서로 결합시켜 상기 컴파운딩 초음파 영상을 획득할 수 있다.

또한, 상기 영상 결합부는, 상기 제1 초음파 영상과 상기 제2 초음파 영상에 서로 상이한 가중치를 적용하여 영상을 결합할 수 있다.

또한, 상기 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치는, 상기 신호 처리기에서 초음파 영상 획득 시에 각 프레임 별로 해당 초음파 영상을 구성하는 주사선들 중에서 실제 송수신되는 제1 그룹의 주사선들의 조합과 상기 실제 송수신된 주사선들을 통해 합성되는 나머지 제2 그룹의 주사선들의 조합을 서로 달리 제어하는 주사선 제어기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 영상 결합부는, 상기 실제 송수신된 주사선들을 통해 나머지 주사선들을 합성할 때 주사선의 거리에 따른 가중치를 적용시켜 화질을 개선할 수 있다.

본 발명에 따르면, 위상 및 주파수 제어 기법을 기반으로 컴파운딩 효과가 나타나는 초음파 영상의 영역을 최대로 유지하면서 프레임률의 저하를 최소화시키고, 공간 컴파운딩 영상의 고질적인 문제점인 심라인 문제를 해결하고 초음파 투과 깊이도 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 공간 컴파운딩 효과와 주파수 컴파운딩 효과를 동시에 제공하여 초음파 컴파운딩 영상의 화질을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 위상 및 주파수 제어 기술을 이용한 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 초음파 변환자의 타입을 예시한 도면이다.
도 3은 도 1의 초음파 변환자가 단일 집속점의 초음파 및 분할 다중 집속점의 초음파를 발생하는 것을 예시한 3D 도면이다.
도 4는 도 1의 초음파 변환자가 단일 집속점의 초음파 및 분할 다중 집속점의 초음파를 발생하는 것을 예시한 2D 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에서 제안된 초음파 컴파운딩 기법을 기존의 공간 컴파운딩 기법과 비교한 도면이다.
도 6은 제안된 초음파 컴파운딩 기법에서 다중 초점 신호에서 주파수에 따른 집속점에서의 빔패턴의 변화를 보여주는 컴퓨터 시뮬레이션 시험 결과이다.
도 7은 제안된 초음파 컴파운딩 기법에서 단일 초점 신호와 다중 초점 신호를 결합시킬 경우, 두 데이터의 가중치를 변화 시켰을 때 나타나는 효과를 검증한 컴퓨터 시뮬레이션 시험 결과이다.
도 8은 본 발명의 실시예에서 프레임률 저하를 최소화하기 위한 주사선 제어 예시를 설명한 도면이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 위상 및 주파수 제어 기술을 이용한 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치(100)는 초음파 변환자(110), 신호 발생기(120), 위상 제어기(121), 주파수 제어기(124), 신호 처리기(130) 및 영상 결합부(135)를 포함하며, 주사선 제어기(133)를 더 포함할 수 있다.

초음파 변환자(110)는 복수의 분할 소자(111a, 111a', 111b, 111b')로 이루어지는 압전 소자(111)와, 이를 내장하기 위한 하우징(112)를 포함하여 구성되고, 압전 소자(111)에 의해 발생한 초음파 신호를 타겟(T)에 송신 후 반사 신호를 수신한다.

여기서 압전 소자(111)는 단일 소재에 의한 벌크 타입 또는 복합 소재에 의한 복합체 형태로 구현될 수 있다.

초음파 에너지는 인체에 무해하고 음향 임피던스 차가 적절할 경우 타겟 내부로 충분한 에너지가 송수신될 수 있는 장점이 있다. 여기서 타겟은 진단하고자 하는 인체의 부위에 해당할 수 있다.

도 1은 네 개의 분할 소자(111a, 111a', 111b, 111b') 형태로 예시되어 있지만, 본 발명의 실시 예가 반드시 이에 한정되지 않으며 적어도 2개 이상 분할된 소자 형태를 가진 모든 타입의 초음파 변환자에 적용될 수 있다. 또한, 분할 소자(111a, 111a', 111b, 111b')의 단면 형태는 반드시 사각형 형태로 한정되지 않는다.

초음파 변환자(110)의 구경은 N개의 요소(element)로 분할될 수 있으며 각 요소는 다양한 위상 및 진폭 조건을 가진 전기 신호에 의해 독립적으로 여기되어 초점의 발생 패턴을 변경시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에서 초음파 변환자(110)는 배열형(array), 환형(annular), 단일소자형(single element) 변환자 모두 적용 가능하며, 상기 형태의 조합들도 적용 가능하다. 단일 소자일 경우 두 개 이상으로 구경이 분할될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 초음파 변환자의 타입을 예시한 도면이다. 도 2의 (a)는 단일 소자 변환자의 예시한 것이고, 도 2의 (b)는 환형 변환자를 예시한 것이며, 도 2의 (c)는 배열형 변환자를 예시한 것이다.

도 2에서와 같이, 초음파 변환자(110)는 다양한 구조로 설계될 수 있으며, 단일 소자 변환자 또는 환형 변환자 구조인 경우, 구경 형태가 반구형 또는 반원통형인 압전 소자(111)가 삽입되고, 배열형 변환자인 경우, 초음파 신호의 시간 지연을 통해 집속 거리를 결정할 수도 있다.

또한, 초음파 변환자(110)는 압전 소자(111)의 표면 집속 능력을 향상시키기 위하여 일면에 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈를 구비할 수도 있다.

다시 도 1을 참조하면, 신호 발생기(120)는 압전 소자(111)의 위상 및 주파수을 조절하기 위한 입력 신호를 생성하여 분할 소자(111a, 111a', 111b, 111b') 각각에 인가한다.

이러한 신호 발생기(120)는 위상 제어기(121) 및 주파수 제어기(122)에 의해 각 분할 소자(111a, 111a', 111b, 111b')에 인가되는 입력 신호의 위상 및 주파수를 제어할 수 있다.

위상 제어기(121)는 분할 소자(111a, 111a', 111b, 111b') 각각에 인가되는 입력 신호의 위상을 조절하여, 동일 위상의 입력 신호 또는 서로 다른 위상이 혼합된 혼합 위상의 입력 신호가 압전 소자(111)에 인가되도록 제어한다.

그리고, 주파수 제어기(124)는 분할 소자(111a, 111a', 111b, 111b') 각각에 인가되는 입력 신호의 주파수를 조절할 수 있다.

일 실시 예로써, 주파수 제어기(124)는 동일 위상의 입력 신호가 압전 소자(111)에 인가될 때는 각 분할 소자에 인가되는 입력 신호를 저주파수에 해당한 제1 주파수(예: f₁=f0)로 구동되도록 제어하고, 서로 다른 위상이 혼합된 혼합 위상의 입력 신호가 압전 소자(111)로 인가될 때는 각 분할 소자에 입력되는 입력 신호를 그 보다 고주파수에 해당한 제2 주파수(예: f₂ = 2f0)로 구동되도록 제어한다.

이때, 신호 발생기(120)는 위상 제어기(121)에 보낸 제어 신호(명령)에 따라 소정의 입력 신호를 생성하여 송신 빔포머(122)에 의해 시간 지연을 주어 입력 신호 패턴을 형성한 후 송신 증폭기(123)를 통해 증폭시켜 송수신 스위치(113)를 통해 해당 압전 소자(111)로 각각 전달할 수 있다. 배열형 변환자가 아니고 구경이 오목한 형태를 가지는 경우에는 송신 빔포머(122) 없이도 초음파를 타겟에 집속하는 것이 가능하다. 이때, 위상 제어기(121)는 입력 신호에 대한 위상, 인가 시간, 주기 등을 결정할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서 압전 소자(111)는 4개의 분할 소자(111a, 111a', 111b, 111b')로 분할되어 2개의 그룹으로 구분될 수 있다. 이때, 압전 소자(111)는 배열 위치에 따라 제1 그룹과 제2 그룹으로 구분되며, 제1 그룹의 분할 소자(111a, 111a')와 제2 그룹의 분할 소자(111b, 111b')가 서로 이웃하도록 번갈아 배열되는 것이 바람직하다. 즉, 도 1에서와 같이 상하 및 좌우의 모든 방향에 대해 제1 그룹의 분할 소자(111a, 111a')와 제2 그룹의 분할 소자(111b, 111b')가 서로 이웃한 형태를 가질 수 있다.

여기서, 신호 발생기(120)는 두 그룹의 압전 소자(111)에 대해 모두 동일 위상의 입력 신호를 인가함으로써 단일 집속점의 초음파(single-focal point)를 생성할 수도 있고, 두 그룹의 압전 소자(111)에 대해 서로 반전된 위상의 입력 신호를 인가함으로써 다중 집속점의 초음파(multi-focal point)를 생성할 수도 있다.

즉, 신호 발생기(120)는 제1 위상의 입력 신호를 전체 N개의 분할 소자에 인가하여 단일 초점의 초음파 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 신호 발생기(120)는 제1 위상의 입력 신호를 제1 그룹의 분할 소자에 인가하고 제1 위상에서 위상이 반전된 제2 위상의 입력 신호를 제2 그룹의 분할 소자에 인가함으로써, 다중 초점의 초음파 신호를 발생시킬 수 있다.

도 3은 도 1의 초음파 변환자가 단일 집속점의 초음파 및 분할 다중 집속점의 초음파를 발생하는 것을 예시한 3D 도면이다.

도 3의 (a)는 동일 위상(즉, 제1 위상)의 입력 신호를 각각의 분할 소자(111a, 111a', 111b, 111b')에 인가하여 단일 초점의 초음파가 발생되는 초음파 시뮬레이션 영상을 나타낸 것이다.

이 경우 압전 소자(111)는 신호 발생기(120)로부터 생성된 동일 위상의 입력 신호를 각각의 분할 소자(111a, 111a', 111b, 111b')를 통해 인가받는다. 이때, 초음파 변환자(110)는 동일 위상의 입력 신호에 대응하여 압전 소자(111)로부터 단일 집속점의 초음파를 발생할 수 있다.

여기서, 신호 발생기(120)는 도 1과 같이 제1 및 제2 신호 발생기(120-1, 120-2)를 포함할 수 있는데, 제1 신호 발생기(120-1)에서 제1 위상 및 제1 주파수(f0)의 입력 신호를 생성한 후 제1 송신 빔포머(122-1)를 통해 빔 포밍이 수행되고 제1 송신 증폭기(123-1)를 통해 증폭시켜 송수신 스위치(113)를 통해 제1 그룹의 분할 소자(111a, 111a')에 각각 인가하고, 이와 동시에 제2 신호 발생기(120-2)에서도 제1 위상의 및 제1 주파수(f0)의 입력 신호를 생성한 후 제2 송신 빔포머(122-2)를 통해 빔 포밍이 수행되고 제2 송신 증폭기(123-2)를 통해 증폭시켜 송수신 스위치(113)를 통해 제2 그룹의 분할 소자(111b, 111b')에 각각 인가하면 된다.

여기서, 위상 제어기(121)는 도 1과 같이, 제1 및 제2 위상 제어기(121-1,121-2)를 포함할 수 있으며, 주파수 제어기(124)는 제1 및 제2 주파수 제어기(124-1,124-2)를 포함할 수 있다.

제1 신호 발생기(120-1)는 제1 위상 제어기(121-1) 및 제1 주파수 제어기(124-1)에 따라 제1 위상 및 제1 주파수(f0)를 갖는 입력 신호를 생성할 수 있고, 제2 신호 발생기(120-2)는 제2 위상 제어기(121-2) 및 제2 주파수 제어기(124-2)에 의해 제1 위상 및 제1 주파수(f0)를 갖는 입력 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 위상 제어기(121-1,121-2)는 하나로 통합되어 단일의 위상 제어기로 구현될 수 있고, 제1 및 제2 주파수 제어기(124-1,124-2) 또한 하나로 통합되어 단일의 주파수 제어기로 구현될 수 있다.

도 3의 (a)와 같이, 초음파 변환자(110)는 동일 위상의 입력 신호를 압전 소자(111)에 인가하여 단일의 집속점이 형성된 초음파를 타겟의 표면에 송신할 수 있다.

도 3의 (b)는 혼합 위상(즉, 제1 위상, 제2 위상)의 입력 신호를 각각의 분할 소자(111a, 111a', 111b, 111b')에 인가하여 다중 집속점의 초음파가 발생되는 초음파 시뮬레이션을 나타낸 것이다. 이때 제1 위상과 제2 위상은 반대 위상을 가진다.

이 경우 압전 소자(111)는 신호 발생기(120)로부터 생성된 서로 반대의 위상이 혼합된 혼합 위상의 입력 신호를 각각의 분할 소자(111a, 111a', 111b, 111b')를 통해 인가받는다. 구체적으로, 대각선 방향의 제1 그룹의 분할 소자(111a, 111a')에는 제1 위상이 인가되고, 제2 그룹의 분할 소자(111b, 111b')에는 반전된 제2 위상이 인가되므로, 결과적으로 두 가지 위상(제1 위상, 제2 위상)이 혼합된 혼합 위상의 입력 신호가 초음파 변환자(110)에 인가된다. 이때, 초음파 변환자(110)는 혼합 위상의 입력 신호에 대응하여 압전 소자(111)로부터 다중 집속점의 초음파를 발생할 수 있다. 이때 제1 및 제2 신호의 위상 차이는 서로 반전된 180도 위상을 예시하고 있지만, 본 발명이 반드시 이에 한정되지 않으며 위상 차이는 180도 보다 크거나 작을 수도 있다.

이 경우 제1 신호 발생기(120-1)에 의해 제1 위상의 입력 신호가 생성되어 제1 송신 빔포머(122-1)와 제1 송신 증폭기(123-1)를 거쳐 제1 그룹의 분할 소자(111a, 111a')에 각각 인가되고, 제2 신호 발생기(120-2)에 의해 제2 위상의 입력 신호가 생성되어 제2 송신 빔포머(122-2)와 제2 송신 증폭기(123-2)를 거쳐 제2 그룹의 분할 소자(111b, 111b')에 각각 인가된다. 이에 따라 상하 및 좌우로 이웃한 소자들 간에 서로 반대되는 제1 위상과 제2 위상이 교번하여 입력되게 된다.

도 3의 (b)에서와 같이, 초음파 변환자(110)는 혼합 위상의 입력 신호를 압전 소자(111)에 인가하여 다중의 집속점이 형성된 초음파를 타겟의 표면에 송신할 수 있다.

도 3에서는 제안된 초음파 변환자의 구경이 분할 초점 초음파를 생성할 수 있는 구형 초점 형상을 갖는 4개의 직사각형 요소로 구성된 것을 예시한 것이다.

도 3의 (a)와 같이, 분할된 4개의 모든 요소에 대한 구동 신호의 위상이 동일한 경우, 측면 및 고도 방향으로 1개의 독립적인 초점을 생성하여 일반적인 초음파 B-모드 영상을 획득할 수 있다.

도 3의 (b)와 같이, 두 그룹의 요소 간 구동 신호의 위상이 반전된 경우, 측 방향(lateral direction) 및 고도 방향(elevational direction)으로 다중 초점을 생성하는데, 구체적으로는 측면 및 고도 방향으로 총 4개의 독립적인 초점을 생성할 수 있다.

도 4는 도 1의 초음파 변환자가 단일 집속점의 초음파 및 분할 다중 집속점의 초음파를 발생하는 것을 예시한 2D 음장 시뮬레이션 결과 도면이다.

도 4의 (b)에서와 같이 다중 집속점은 도 4의 (a)에 나타낸 단일 집속점에 비해 초점 심도가 매우 커서, 초음파의 음향 방사력이 더욱 깊은 영역의 조직에 영향을 미칠 수 있다.

초음파 변환자(110)에 의해 송신된 초음파 신호는 타겟에서 반사되어 돌아오고, 신호 처리기(130)는 반사된 신호를 이용하여 초음파 영상을 얻는다. 여기서, 초음파 변환자(110)가 수신한 반사 신호는 송수신 스위치(113)를 통해 수신 증폭기(131)로 전달되어 증폭된 후 수신 빔포머(132)에 의해 빔 포밍이 수행된 후 신호 처리기(130)에 입력될 수 있다.

신호 처리기(130)는 입력 신호에 따른 반사 신호를 분석하여 타겟에 대한 초음파 영상을 획득할 수 있다. 이때, 획득되는 초음파 영상은 타겟의 음향 임피던스 차이에 의한 B-모드 초음파 영상에 해당하거나, 음향방사력 기반의 탄성 영상에 해당할 수 있다.

따라서, 신호 처리기(130)는 입력 신호에 따른 반사 신호를 분석하여 타겟의 음향 임피던스 차이에 의한 B-모드 초음파 영상을 획득할 수도 있고, 입력 신호에 따른 반사 신호를 분석하여 타겟의 탄성 영상을 획득할 수 있다. 신호 처리기(130)에서 생성한 B-모드 영상 또는 탄성 영상은 메모리(134)에 저장된 후에 영상 결합부(135)로 전달될 수 있다.

영상 결합부(135)는 서로 다른 프레임에서 획득된 복수의 초음파 영상 간을 결합하여, 컴파운딩 초음파 영상을 획득할 수 있다.

디스플레이(140)는 영상 결합부(135)에서 결합하여 생성한 컴파운딩 초음파 영상을 출력할 수 있다. 또한 디스플레이(140)는 신호 처리기(130)로부터 획득한 초음파 영상을 출력하여 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 영상 결합부(135)를 통하여 초음파 영상 컴파운딩 알고리즘을 구현할 수 있다.

위상 제어기(121)를 통해 신호 발생기 #1, #2(120-1,120-2)에 입력되는 신호의 위상을 동일하게 만들어 한 프레임의 초음파 영상을 획득하고, 신호의 위상을 반전, 즉 180도 차이가 나도록 만들어 동일 타겟을 대상으로 또 다른 한 프레임의 초음파 영상을 획득한 뒤에, 영상 결합부(135)에서 두 프레임의 영상 데이터를 융합하면 최종 공간 컴파운딩된 초음파 영상을 획득 할 수 있다.

이때, 컴파운딩된 영상의 프레임률을 더욱 증가시키기 위해서는 주사선 제어기(133)에서 건너뛰는 송수신된 주사선의 값을 증가시키면서 초음파 영상의 프레임률을 향상 시킬 수 있다.

이하에서는 초음파 영상을 통한 공간 컴파운딩 초음파 영상 구현 예시를 구체적으로 설명한다.

영상 결합부(135)는 동일 위상의 입력 신호(동일 위상 모드)에 의한 단일 초점의 초음파 신호를 송수신하여 획득한 한 프레임의 제1 초음파 영상과, 혼합 위상의 입력 신호(혼합 위상 모드)에 의한 다중 초점의 초음파 신호를 송수신하여 획득한 한 프레임의 초음파 영상을 서로 결합시켜서, 컴파운딩 초음파 영상을 획득한다.

물론, 이를 위해 신호 발생기(120)는 동일 위상의 입력 신호를 압전 소자(111)에 인가하여 단일 초점의 초음파 신호를 타겟에 보낸 다음, 다시 혼합 위상의 입력 신호를 압전 소자(111)에 인가하여 다중 초점의 초음파 신호를 타겟에 보낸다. 이에 따라, 신호 처리기(130)에서는 각각에 대한 반사 신호로부터 제1 및 제2 초음파 영상을 순차로 획득한다.

도 3의 (a)와 같이 구경(aperture)이 분할된 초음파 변환자의 각 요소들 즉, 분할 소자들을 서로 동일한 위상으로 동작 시키면, 일반적인 방법으로 초음파를 송수신하게 되므로, 초점이 하나만 발생한다. 이어, 도 3의 (b)와 같이 서로 반전된 위상으로 각 요소들을 동작 시키면 두 개 이상의 초점이 동시에 발생한다.

이렇게, 동일 위상 모드를 통하여 한 프레임의 초음파 영상을 획득하고, 다시 혼합 위상 모드를 통하여 한 프레임의 초음파 영상을 획득한 후, 두 프레임의 초음파 영상 데이터를 시스템에서 융합시키면, 기존의 공간 컴파운딩 기술처럼 초음파 영상의 스페클 패턴을 억제시킬 수 있다.

이러한 방법은 초음파 신호를 두 번만 송수신하면 되기 때문에, 기존 공간 컴파운딩 기술 대비 프레임률이 향상되고 스페클이 억제된 영역이 영상의 전영역으로 확대될 수 있다.

이때, 결합되는 다중 초점 초음파 영상의 경우 초점이 분할되어 보이기 때문에 때문에 영상을 왜곡시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예의 경우, 주파수 제어기(124)를 사용해서 동일 위상의 입력 신호는 저주파수(예: f0)로 구동시키고, 비동일 위상(혼합 위상)의 입력 신호는 고주파수(예: 2f0)로 구동시켜 저주파수 초음파 영상과 고주파수 초음파 영상을 각각 획득한 뒤에 두 개의 초음파 영상을 융합시켜서, 초음파 컴파운딩 영상을 얻을 수 있다. 이에 따르면, 타겟이 분할되어 보이는 문제점을 해결함은 물론, 주파수 컴파운딩 효과도 제공할 수 있다. 또한, 이러한 방법은 초음파 신호를 두 번만 송수신하면 되기 때문에, 기존 공간 컴파운딩 기술 대비 프레임률이 크게 향상되고 스페클이 억제된 영역이 영상의 전영역으로 확대될 수 있으며, 심라인이 사라지고, 보다 깊은 곳까지 잘 볼 수 있다.

이때, 영상 결합부(135)는 신호 처리기(130)에서 획득된 제1 초음파 영상과 제2 초음파 영상에 서로 상이한 가중치를 적용하여 영상을 결합할 수 있다. 즉, 영상 결합부(135)는 단일 초점 영상과 다중 초점 영상을 결합하는 과정에서 타겟이 분할되어 보이지 않도록, 송수신 초음파 신호에 가중치를 곱해주는 신호처리 기술을 추가로 적용할 수 있다.

여기서, 주사선 제어기(133)는 신호 처리기(130)에서 초음파 영상 획득 시에 각 프레임에서의 제1 초음파 영상과 제2 초음파 영상을 구성하는 송수신된 주사선과 합성된 주사선의 조합을 달리 제어할 수 있다.

즉, 주사선 제어기(133)는 신호 처리기(130)에서 초음파 영상 획득 시에 각 프레임 별로 해당 초음파 영상을 구성하는 주사선들 중에서 실제 송수신되는 제1 그룹의 주사선들의 조합과, 실제 송수신된 주사선들을 통해 합성되는 나머지 제2 그룹의 주사선들의 조합을 서로 달리 제어할 수 있다. 이때, 제1 그룹의 주사선들은 전체 주사선들 중에서 짝수 번째 주사선들로 구성되고, 제2 그룹의 주사선들은 홀수 번째 주사선들로 구성될 수 있으며, 그 반대도 가능하다.

예를 들어, 주사선 제어기(133)는 단일 위상 모드에 대응하는 제1 초음파 영상 획득시에는 전체 스캐닝 라인 중에서 짝수 번째(예: 2M번째; M은 1 이상의 정수) 주사선 라인만을 선택해서 송수신 한 뒤, 짝수 번째 주사선들을 통해 획득한 데이터를 이용하여 비어있는 홀수 번째 주사선들을 시스템에서 합성함으로써 한 프레임의 영상을 구성하고, 혼합 위상 모드에 대응하는 제2 초음파 영상 획득시에는 홀수 번째(예: 2M-1번째) 주사선 라인만을 선택해서 송수신 한 뒤 홀수 번째 주사선들을 통해 획득한 데이터를 이용하여 비어있는 짝수번째 주사선들을 시스템에서 합성함으로써 한 프레임의 영상을 생성하도록 한다.

이와 같이, 주사선 제어기(133)를 통해서 영상을 구성하는 주사선 수를 L개씩 건너뛰도록 설정할 수 있으며, 예를 들면, 홀수 번째(1, 3, 5, …), 혹은 짝수 번째(2, 4, 6, …) 송수신된 주사선들로 구성된 복수의 영상들을 개별 획득할 수 있으며, 수신된 영상들은 영상결합기를 통해서 결합할 수 있다.

이처럼, 한 프레임의 B-모드 영상을 구성하는 주사선들을 순번대로 송수신 하지 않고, 일정한 간격으로 건너뛰어 획득한 뒤, 건너뛰면서 발생한 비어있는 주사선들을 신호처리 기법을 사용해서 후처리로 합성하면, 실제로 송수신된 주사선 수가 줄어들어 프레임률이 더욱 증가할 수 있다. 초음파 영상의 프레임률은 합성된 주사선 수보다 실제로 송수신된 주사선 수와 밀접한 관계가 있다.

여기서 주사선 제어기(133)는 수신 빔포머(132)를 제어하여 주사선을 선택할 수도 있지만 신호 처리기(130)를 제어하는 것을 통하여 주사선을 선택할 수도 있다. 즉, 주사선 제어기(133)는 신호 처리기(130)에 수신 빔포머(132)가 포함되거나 혹은 수신 빔포머(132)가 시스템에 불필요한 경우에는 신호 처리기(130)를 직접 제어하여 상술한 기능을 수행할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 동일 위상에 의한 단초점 송수신 신호는 저주파수로, 혼합 위상에 의한 다초점 송수신 초음파 신호는 고주파수로 동작 시키고, 최적의 가중치를 적용시켜 타겟이 분할되어 보이지 않도록 할 수 있으며, 저주파수 및 고주파수 초음파 신호가 융합되므로 공간 컴파운딩 효과와 더불어 주파수 컴파운딩 효과도 동시에 획득할 수 있다. 또한, 다중 초점 기술은 초점 심도를 확장 시킬 수 있으므로, 더욱 깊은 곳의 타겟을 모니터링할 수 있다. 한 프레임의 초음파 영상을 구성하는 주사선들을 순번대로 획득하지 않고 일정한 간격으로 건너뛰어 획득하면 주사선 수가 줄어들어 프레임률이 더욱 증가할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에서 제안된 초음파 컴파운딩 기법을 기존의 공간 컴파운딩 기법과 비교한 도면이다. 도 5의 (a)는 일반적인 공간 컴파운딩 기법을 나타내고, (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 컴파운딩 기법을 나타낸다.

도 5의 (a)와 같이, 기존에는 왼쪽 사선 방향, 중앙 방향, 오른쪽 사선 방향으로 초음파 빔을 조사하여, 총 세 프레임의 초음파 영상을 획득한 후에 합쳐야 하나의 최종 초음파 영상이 나올 수 있다. 이 경우, 스페클 저하 현상이 나타나는 컴파운딩 효과 영역은 삼각형 모양 영역으로 상대적으로 좁은 것을 알 수 있다.

이와 달리, 도 5의 (b)와 같이, 제안된 방법은 동일 위상(단일 초점) 모드로 한 프레임의 영상을 1차로 획득하고, 다중 초점을 발생시킬 수 있는 반전 위상 모드로 한 프레임의 영상을 2차로 획득한 후, 서로 합치면 최종 초음파 영상이 나올 수 있다. 이 경우, 총 두 프레임의 초음파 영상을 가지고 최종 컴파운딩 영상을 획득 할 수 있으므로 기존의 세 프레임의 영상을 결합하는 방법보다 프레임률이 33% 향상될 수 있다. 만일 기존 방법에서 더해지는 영상의 개수가 증가하게 되면 제안된 방법의 프레임률은 기존 대비 더욱 향상될 수 있다.

아울러, 도 5의 최하단 영상을 서로 비교하면, 제안된 기술을 사용하면 기존 방법에 따른 삼각형 영역과는 달리 매우 넓은 부분, 즉 영상의 전체 영역에서 스페클 패턴이 억제된 컴파운딩 효과를 획득할 수 있다. 결과적으로 기존 컴파운딩 기술에서는 컴파운딩 효과가 나타나는 부분과 덜 나타나는 부분의 경계면이 보이는 문제점, 즉 심라인이 나타나는 문제점이 있으나, 제안된 방법에서는 전 영역에 컴파운딩 효과가 나타나므로 자동적으로 심라인이 제거 될 수 있다. 이때, 결합되는 영상 데이터는 영상의 다이내믹 레인지(dynamic range)를 증가시키는 로그 압축(log compression)단계 이전 또는 이후가 될 수 있다.

도 6은 제안된 초음파 컴파운딩 기법에서 다중 초점 신호에서 주파수에 따른 집속점에서의 빔패턴의 변화를 보여주는 컴퓨터 시뮬레이션 시험 결과이다. 이러한 도 6은 저주파수 단일 초점 신호 및 고주파수 다중 초점 신호가 융합될 때 발생하는 현상을 나타낸 시뮬레이션 결과로써, 다중 초점의 경우, 도 6(a)와 같이 주파수가 낮은 경우에는 측방향으로 초음파 빔이 넓어져서 타겟이 분할되어 보일 수 있지만, 도 6(b),(c)처럼 주파수가 증가함에 따라 초음파 빔 사이의 간격이 줄어들게 되어 저주파수 단일 초음파 신호 안으로 수렴되기 때문에, 두 개의 신호를 컴파운딩 하게 되면 타겟의 분할 현상 없이 스페클 패턴을 억제시킬 수 있다.

도 7은 제안된 초음파 컴파운딩 기법에서 단일 초점 신호와 다중 초점 신호를 결합시킬 경우, 두 데이터의 가중치를 변화 시켰을 때 나타나는 효과를 검증한 컴퓨터 시뮬레이션 시험 결과이다. 도 7(a),(b),(c)에서와 같이, f0 및 2f0의 주파수 차이를 갖는 두 초음파 신호를 컴파운딩할 경우, 2f0의 초음파 신호의 가중치 크기를 조정함에 따라, 타겟이 분할되어 보이는 현상을 해결할 수 있다. 이때, 2f0의 신호의 가중치는 도 7(a)에서 도 7(c)로 갈수록 낮게 조정된 것이다.

도 8은 본 발명의 실시예에서 프레임률 저하를 최소화하기 위한 주사선 제어 예시를 설명한 도면이다.

이때, 도 8처럼, 한 번은 홀수 번째 주사선 데이터를 기반으로 영상을 구성하고, 한 번은 짝수 번째 주사선 데이터를 기반으로 영상을 구성 한 뒤, 영상 컴파운딩을 하게되면 영상의 왜곡을 더욱 감소시킬 수 있다. 이때 합쳐지는 영상들은 반전 위상 신호로 획득한 영상들뿐만 아니라 동일 및 반전 위상 신호로 획득한 영상들끼리도 컴파운딩 영상 구현이 가능하다. 움직임이 심한 타겟을 영상화할 경우 등과 같이 경우에 따라서는 실제로 송수신되는 주사선을 더욱 건너뛴 영상을 구현해서 임상적 활용을 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 위상 제어를 통한 다중 초점 발생 기술을 적용시킨 초음파 변환자는, 한 개의 주사선을 구성하기 위해 서로 다른 방향으로 세 번씩 송수신해야 하는 기존 공간 컴파운딩 기법과는 달리, 동일 위상 신호와 반전 위상 신호를 동일 방향으로 두 번만 송수신하면 되기 때문에, 프레임률을 33% 이상 향상시킬 수 있고, 서로 다른 방향으로 송수신 하지 않아도 되므로 시스템의 구조가 간단해지며, 초음파 영상 전체에 스페클 억제 효과가 나타나게 되므로 효율적인 진단이 가능하다. 또한 공간 주파수 및 주파수 컴파운딩 효과를 동시에 볼 수 있으며, 영상의 경계선이 심라인이 사라지고, 다중 초점 기술의 장점인 초점 심도의 확장으로 인해 더욱 깊은 곳까지 볼 수 있는 장점이 있다.

제안된 기술은 초음파 B-모드 및 음향방사력 기반 탄성 영상에도 적용 가능하며, 일반적인 상하복부 영상들, 경두개, 안구, 귀 내부 등 대부분의 인체 기관에 대한 초음파 영상 구현에 모두 적용 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 영상 개선 장치 110 : 초음파 변환자
111 : 압전 소자 112 : 하우징
113 : 송수신 스위치 120 : 신호 발생기
121 : 위상 제어기 122 : 송신 빔포머
123 : 송신 증폭기 124: 주파수 제어기
130 : 신호 처리기 131 : 수신 증폭기
132 : 수신 빔포머 133 : 주사선 제어기
134 : 메모리 135 : 영상 결합부
140 : 디스플레이

Claims (15)

1. 복수의 분할 소자로 이루어진 압전 소자를 포함하고 상기 압전 소자에 의해 발생한 초음파 신호를 타겟에 송신 후 반사 신호를 수신하는 초음파 변환자;
   입력 신호를 생성하여 상기 분할 소자 각각에 인가하는 신호 발생기;
   상기 분할 소자 각각에 인가되는 입력 신호의 위상을 조절하여, 동일 위상의 입력 신호 또는 서로 다른 위상이 혼합된 혼합 위상의 입력 신호가 상기 압전 소자에 인가되도록 제어하는 위상 제어기;
   상기 분할 소자 각각에 인가되는 입력 신호의 주파수를 조절하는 주파수 제어기;
   상기 입력 신호에 따른 반사 신호를 분석하여 타겟의 음향 임피던스 차이에 의한 초음파 영상을 획득하는 신호 처리기; 및
   서로 다른 프레임에서 획득된 복수의 초음파 영상 간을 결합하여 컴파운딩 초음파 영상을 획득하는 영상 결합부를 포함하는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 압전 소자는 N개의 분할 소자로 분할되고, 각각의 분할 소자는 배열 위치에 따라 제1 및 제2 그룹으로 구분되며,
   상기 신호 발생기는,
   상기 위상 제어기에 따라 제1 위상의 입력 신호를 상기 N개의 분할 소자에 인가하여 단일 초점의 초음파 신호를 발생시키고, 상기 제1 위상의 입력 신호를 상기 제1 그룹의 분할 소자에 인가하고 상기 제1 위상과 180도 또는 180도 미만 위상차를 갖는 제2 위상의 입력 신호를 상기 제2 그룹의 분할 소자에 인가하여 다중 초점의 초음파 신호를 발생시키는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 주파수 제어기는,
   상기 동일 위상의 입력 신호 인가 시 각 분할 소자에 인가되는 입력 신호를 저주파수에 해당한 제1 주파수로 구동되도록 제어하고, 상기 혼합 위상의 입력 신호 인가 시 각 분할 소자에 인가되는 입력 신호를 고주파수에 해당한 제2 주파수로 구동되도록 제어하는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 신호 발생기는,
   상기 위상 제어기 및 상기 주파수 제어기에 따라 상기 제1 위상의 입력 신호를 상기 제1 주파수로 구동시켜 상기 N개의 분할 소자에 인가하여 단일 초점의 저주파수 초음파 신호를 발생시키고, 상기 제1 위상의 입력 신호를 상기 제2 주파수로 구동시켜 상기 제1 그룹의 분할 소자에 인가하고 상기 제2 위상의 입력 신호를 상기 제2 주파수로 구동시켜 상기 제2 그룹의 분할 소자에 인가하여 다중 초점의 고주파수 초음파 신호를 발생시키는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 압전 소자는,
   상기 제1 그룹의 분할 소자와 상기 제2 그룹의 분할 소자가 서로 이웃하도록 번갈아 배열되는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 압전 소자는,
   단일 소재에 의한 벌크 타입 또는 복합 소재에 의한 복합체 형태로 구현되는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 초음파 변환자는,
   단일 소자 변환자, 환형 변환자 및 배열형 변환자 중 어느 하나의 구조를 가지는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 초음파 변환자는,
   상기 단일 소자 변환자 또는 상기 환형 변환자 구조인 경우, 구경 형태가 반구형 또는 반원통형인 압전 소자가 삽입되고,
   상기 배열형 변환자인 경우, 초음파 신호의 시간 지연을 통해 집속 거리를 결정하는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 초음파 변환자는,
   일면에 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈를 구비하는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 처리기는,
    상기 입력 신호에 따른 반사 신호를 분석하여 타겟의 음향 임피던스 차이에 의한 초음파 영상을 획득하는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 결합부는,
    상기 동일 위상의 입력 신호에 따른 단일 초점의 초음파 신호를 송수신하여 획득한 한 프레임의 제1 초음파 영상과 상기 혼합 위상의 입력 신호에 따른 다중 초점의 초음파 신호를 송수신하여 획득한 한 프레임의 제2 초음파 영상을 서로 결합시켜 상기 컴파운딩 초음파 영상을 획득하는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 영상 결합부는,
    상기 동일 위상의 저주파수 입력 신호에 따른 단일 초점의 초음파 신호를 송수신하여 획득한 한 프레임의 제1 초음파 영상과 상기 혼합 위상의 고주파수 입력 신호에 따른 다중 초점의 초음파 신호를 송수신하여 획득한 한 프레임의 제2 초음파 영상을 서로 결합시켜 상기 컴파운딩 초음파 영상을 획득하는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 영상 결합부는,
    상기 제1 초음파 영상과 상기 제2 초음파 영상에 서로 상이한 가중치를 적용하여 영상을 결합하는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.
14. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 신호 처리기에서 초음파 영상 획득 시에 각 프레임 별로 해당 초음파 영상을 구성하는 주사선들 중에서 실제 송수신되는 제1 그룹의 주사선들의 조합과 상기 실제 송수신된 주사선들을 통해 합성되는 나머지 제2 그룹의 주사선들의 조합을 서로 달리 제어하는 주사선 제어기를 더 포함하는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 영상 결합부는,
    상기 실제 송수신된 주사선들을 통해 나머지 주사선들을 합성할 때 주사선의 거리에 따른 가중치를 적용시켜 화질을 개선하는 초음파 컴파운딩 영상 개선 장치.

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