(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波信号を受信するように構成された複数の受信素子を有するアパーチャ（１７０）を形成する２次元（２Ｄ）トランスジューサ素子アレイ（１０４）を含んだ探触子（１０６）であって、該トランスジューサ素子（１０４）はある既定群のトランスジューサ素子（１０４）と相互接続されるように構成させた少なくとも１つの送信サブアパーチャを該アパーチャ（１７０）の内部に形成している探触子（１０６）と、
送信電気信号を発生させるための送信器（１０２）と、
交点スイッチを備え、前記既定群のトランスジューサ素子（１０４）内部にあるトランスジューサ素子（１０４）をビームステアリング方向に基づいた送信構成で送信器（１０２）とマッピングさせるための少なくとも１つの送信サブアパーチャプロセッサ（ｔｘ ＳＡＰ）（１２４）と、
その間で送信信号を伝達するために送信器（１０２）及び交点スイッチと相互接続させた複数のシステムチャンネルと、
前記既定群のトランスジューサ素子（１０４）内部で送信構成に基づいて前記複数のシステムチャンネルのうちの１つにより駆動させるトランスジューサ素子（１０４）を選択するために交点スイッチを制御するように構成されたＳＡＰ制御器（１２８）と、
を備え、
前記複数の受信素子は受信サブアパーチャを形成するように構成されており、前記少なくとも１つの送信サブアパーチャは少なくとも２つの隣接する受信サブアパーチャを備え、
前記既定群のトランスジューサ素子（１０４）内の個々のトランスジューサ素子（１０４）が前記交点スイッチを使用して前記複数のシステムチャンネルのいずれとも接続されることができる、超音波システム（１００）。
【請求項２】
送信信号を伝達するために前記送信器（１０２）と相互接続させたシステムチャンネルと、
前記既定群のトランスジューサ素子（１０４）内のトランスジューサ素子（１０４）の各々に関連付けした遅延を決定するように構成されたプロセッサ（１１６）であって、該遅延は少なくともビームステアリング方向に基づいており、前記少なくとも１つの送信サブアパーチャプロセッサ（ｔｘ ＳＡＰ）（１２４）は、既定群のトランスジューサ素子（１０４）内部のトランスジューサ素子（１０４）のうちの少なくとも１つを該遅延に基づいて前記システムチャンネルのうちの１つのチャンネルに割り当てるように構成されているプロセッサ（１１６）と、
をさらに備える請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項３】
前記送信器（１０２）に対し、ステアリング信号を提供するビーム形成器（１１０）を備え、
前記受信サブアパーチャの各々は、前記ビーム形成器（１１０）の１つのチャンネルに接続されている、請求項１または２に記載の超音波システム（１００）。
【請求項４】
さらに、前記少なくとも１つの送信サブアパーチャの受信素子を、水平、垂直及び斜めのうちに１つによって互いに対して方向付けされた２つの素子群（１９８、２００）に分割するように構成させたＳＡＰ制御器（１２８）を備えており、該２つの素子群（１９８、２００）は送信信号を異なる方向でステアリングするための異なる送信構成を形成している、請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波システム（１００）。
【請求項５】
前記交点スイッチは複数のスイッチを有しており、各スイッチは前記既定群のトランスジューサ素子（１０４）内の個々のトランスジューサ素子（１０４）の１つのみに対応づけられている、請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波システム（１００）。
【請求項６】
前記ＳＡＰ制御器（１２８）が前記探触子（１０６）内に配置されている、請求項１乃至５のいずれかに記載の超音波システム（１００）。
【請求項７】
前記ＳＡＰ制御器（１２８）が前記探触子（１０６）外に配置されている、請求項１乃至５のいずれかに記載の超音波システム（１００）。
【請求項８】
超音波信号を受信するように構成された複数の受信素子を有するアパーチャ（１７０）を形成する２次元（２Ｄ）トランスジューサ素子アレイ（１０４）を含んだ探触子（１０６）と、
第１及び第２の側を有し、超音波信号を送信するように構成された送信サブアパーチャを形成する既定群のトランスジューサ素子と前記第１の側において相互接続されている少なくとも１つの構成可能交点スイッチと、
少なくとも送信信号を伝達するように構成されると共に、前記少なくとも１つの構成可能交点スイッチと前記第２の側で相互接続しているシステムチャンネルと、
既定群のトランスジューサ素子内部のトランスジューサ素子の各々をシステムチャンネルに対して送信信号に関連付けされた遅延に基づいた送信構成でマッピングするために少なくとも１つの構成可能交点スイッチを制御するように構成されているサブアパーチャプロセッサ（ＳＡＰ）制御器と、
を備え、
前記送信サブアパーチャは少なくとも２つの隣接する受信サブアパーチャを備え、
前記少なくとも１つの構成可能交点スイッチは複数のスイッチを有し、前記複数のスイッチの各々は既定群のトランスジューサ素子内の対応したトランスジューサ素子の各々に関連付けされ、前記少なくとも１つの構成可能交点スイッチによってトランスジューサ素子のうちの少なくとも１つをシステムチャンネルの１つと接続させる、超音波システム（１００）。
【請求項９】
前記送信サブアパーチャは、少なくとも第１及び第２の受信サブアパーチャに分割され、前記第１及び第２の受信サブアパーチャは、超音波信号を受ける既定群のトランスジューサ素子内の複数のトランスジューサ素子の第１及び第２の所定のサブセットを含んでいる、請求項８に記載の超音波システム（１００）。
【請求項１０】
超音波信号を受信するように構成された複数の受信素子を有するアパーチャ（１７０）を形成する２次元（２Ｄ）トランスジューサ素子アレイ（１０４）を含んだ探触子（１０６）であって、該トランスジューサ素子（１０４）はある既定群のトランスジューサ素子（１０４）と相互接続されるように構成させた少なくとも１つの送信サブアパーチャを該アパーチャ（１７０）の内部に形成している探触子（１０６）と、
送信電気信号を発生させるための送信器（１０２）と、
前記既定群のトランスジューサ素子と前記送信器（１０２）とを相互接続する少なくとも１つの構成可能交点スイッチと、
その間で送信信号を伝達するために送信器（１０２）及び交点スイッチと相互接続させた複数のシステムチャンネルと、
を備え、
前記送信サブアパーチャは少なくとも２つの隣接する受信サブアパーチャを備え、
前記既定群のトランスジューサ素子内の少なくとも１つのトランスジューサ素子は前記少なくとも１つの構成可能交点スイッチを使用して、前記既定群のトランスジューサ素子内の他の少なくとも１つのトランスジューサ素子とは異なるシステムチャンネルに接続される、超音波システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には超音波医用撮像システムに関し、より具体的には、超音波信号の送信のための超音波探触子の複数のトランスジューサ素子の非重複サブアパーチャへの区分けに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波システムの２つの主構成要素は超音波探触子とビーム形成器である。ビーム形成器は画像データの収集のために探触子により送信されかつ受信される超音波エネルギーを焦点合わせ及びステアリングしてあり、これがディスプレイ上に解剖学的コンテンツからなる画像を作成する１つの工程となっている。３次元（３Ｄ）超音波撮像は、トランスジューサ素子からなる２次元（２Ｄ）マトリックスアレイを有する探触子を用いて実施されることがある。多くのシステムでは、この構成要素は送信動作と受信動作の両方において用いられる。目下のシステムでは、トランスジューサ素子のこうしたデュアル動作をシステム内の送信回路と受信回路の間での多重化によって実現している。探触子内の各チャンネルは１本のケーブルを用いてシステムに接続されており、また各チャンネルが送信動作と受信動作の両者に関して使用されることがある。
【０００３】
トランスジューサ素子は、トランスジューサ素子の部分組を互いにグループ分けすることによって送信動作と受信動作の両方に関して複数のサブアパーチャ（または、サブアレイ）に分割できる２Ｄアレイの形に配列させるのが一般的である。例えば各アパーチャは少なくとも１つの音響トランスジューサ素子を含むことがある。サブアパーチャのグループ分けは送信と受信に関して異ならせることがある。送信及び受信に関するサブアパーチャのレイアウト及び実現形態は画質に影響を及ぼす。探触子のうちの幾つかはその内部に配置させた送信器を利用しているが、この構成は大量の熱を発生させる可能性がある。したがって、比較的少ない数のシステムチャンネル（例えば、概ね１７０個のシステムチャンネル）によって多数の素子（例えば、概ね２６００個の素子）を備えたアレイを駆動できるような２Ｄアレイ探触子に関する送信ソリューションを提供することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、上で検討した制限を伴わずにアパーチャの下位グループ分けを向上させた３Ｄ超音波撮像のための改良型の２Ｄアレイ送信ビーム形成に対する要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、超音波システムは、超音波信号を受信するように構成された複数の受信素子を有するアパーチャを形成するトランスジューサ素子からなる２次元（２Ｄ）アレイを含んだ探触子を備える。これらのトランスジューサ素子は、アパーチャ内部の既定群のトランスジューサ素子と相互接続されるように構成させた少なくとも１つの送信サブアパーチャを形成する。送信器は送信電気信号を発生させており、また少なくとも１つの送信サブアパーチャプロセッサ（ｔｘ  ＳＡＰ）は既定群のトランスジューサ素子内部のトランスジューサ素子をビームステアリング方向に基づいた送信構成で送信器にマッピングしている。
【０００６】
別の実施形態では、２Ｄアレイ状のトランスジューサ素子を用いて超音波信号を送信するための方法は、超音波送信信号を送信するためにある既定群のトランスジューサ素子を備えた少なくとも１つの送信サブアパーチャ並びに超音波受信信号を受け取るための少なくとも２つの受信サブアパーチャを形成する工程を含む。この少なくとも１つの送信サブアパーチャ及び少なくとも２つの受信サブアパーチャは事前決定のシステムチャンネル群に関連付けされている。既定群のトランスジューサ素子の内部のトランスジューサ素子のそれぞれに対して遅延が計算されており、該遅延はトランスジューサ素子及び送信動作に関連付けされたステアリング角に少なくとも基づいている。既定群のトランスジューサ素子内のトランスジューサ素子の少なくとも一部分は、トランスジューサ素子に関連付けされた遅延に少なくとも基づいて事前決定のシステムチャンネル群に接続されている。
【０００７】
さらに別の実施形態では、超音波システムは超音波信号を受信するように構成された複数の受信素子を有するアパーチャを形成する２Ｄアレイ状のトランスジューサ素子を含んだ探触子を備える。少なくとも１つの構成可能交点スイッチは第１及び第２の側を有すると共に、超音波信号を送信するように構成された送信サブアパーチャを形成する既定群のトランスジューサ素子と第１の側において相互接続されている。システムチャンネルは、少なくとも送信信号を伝達するように構成されると共に、少なくとも１つの構成可能交点スイッチと第２の側で相互接続している。この少なくとも１つの構成可能交点スイッチはさらに、既定群のトランスジューサ素子内のトランスジューサ素子の各々に関連付けされた少なくとも１つのスイッチを備えると共に、この少なくとも１つの構成可能交点スイッチによってトランスジューサ素子のうちの少なくとも１つをシステムチャンネルの１つと接続させている。サブアパーチャプロセッサ（ＳＡＰ）制御器は、既定群のトランスジューサ素子内部のトランスジューサ素子の各々をシステムチャンネルに対して送信信号に関連付けされた遅延に基づいた送信構成でマッピングするために少なくとも１つの構成可能交点スイッチを制御するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
上述した要約、並びに本発明のある種の実施形態に関する以下の詳細な説明は、添付の図面と共に読むことによってさらに十分な理解が得られよう。これらの図面が様々な実施形態の機能ブロックからなる図を表している場合も、必ずしもこれらの機能ブロックがハードウェア回路間で分割されることを意味するものではない。したがって例えば、１つまたは複数の機能ブロック（例えば、プロセッサやメモリ）を単一のハードウェア（例えば、汎用の信号プロセッサやランダムアクセスメモリ、ハードディスク、その他）の形で実現させることがある。同様にそのプログラムは、スタンドアロンのプログラムとすること、オペレーティングシステム内のサブルーチンとして組み込まれること、インストールしたソフトウェアパッケージの形で機能させること、その他とすることができる。こうした様々な実施形態は図面に示した配置や手段に限定されるものではないことを理解すべきである。
【０００９】
図１は、超音波システム１００のブロック図を表している。探触子１０６はケーブル１４２を介してシステム１００に接続されている。探触子１０６は２次元（２Ｄ）マトリックスアレイ状のトランスジューサ素子１０４を有すると共に、３次元（３Ｄ）の走査が可能である。システムチャンネル（図示せず）はケーブル１４２の内部に存在させることがあり、また探触子１０６に対して送信及び受信信号を伝達することがある。別法として、別々の送信チャンネルと受信チャンネルを用いることもある。送信及び／または受信動作のために少なくとも１つの送信（ｔｘ）サブアパーチャプロセッサ（ＳＡＰ）１２４と１つの受信（ｒｘ）ＳＡＰ１２６が探触子１０６内部に存在している。別の実施形態では、１つのｔｘ／ｒｘ  ＳＡＰによって受信機能と送信機能の両方を容易にさせることがある。ＳＡＰ制御器１２８はシステムプロセッサ１１６及び／またはビーム形成器１１０と連絡している。ＳＡＰ制御器１２８はさらに、特定のトランスジューサ素子１０４を探触子１０６に対する超音波信号の伝達に使用されるシステムチャンネル（すなわち、送信チャンネルと受信チャンネル）に接続することによって送信及び受信サブアパーチャを構成するためにＳＡＰ（複数のこともある）１２４と連絡している。ＳＡＰ制御器１２８は、ハードウェアやソフトウェアの形、あるいはこれらの組み合わせの形で実現させることができ、また別法としてプロセッサ１１６の内部などシステム１００の内部に配置させることもある。
【００１０】
超音波システム１００は、パルス状の超音波信号を身体内に送出するように探触子１０６内部のトランスジューサ素子１０４を駆動する送信器１０２を含む。送信器１０２は、システム１００の内部構成要素を囲繞するハウジング（図示せず）内部など探触子１０６の外部に配置させている。ビーム形成器１１０は送信器１０２に対して、例えばステアリング信号として提供されるステアリング情報などの情報を提供する。このステアリング情報は、アレイ状のトランスジューサ素子１０４全体において異なることがある。ＳＡＰ制御器１２８はさらに、個々のサブアパーチャの局所的ステアリング方向を（送信及び受信ビームのステアリング／焦点合わせのそれぞれに基づいて）制御するためにｔｘ  ＳＡＰ１２４及びｒｘ  ＳＡＰ１２６に連絡している。
【００１１】
送信された超音波信号は血球や筋肉組織などの身体内の構造で後方散乱され、トランスジューサ素子１０４に戻されるエコーが生成される。戻されたエコーはトランスジューサ素子１０４によって複数の受信器１０８により受け取られる電気エネルギーに変換される。受け取った信号は、受信ビーム形成を実施してＲＦ信号を出力するビーム形成器１１０を通過させる。次いでこのＲＦ信号は、ＲＦプロセッサ１１２を通過させる。別法として、ＲＦプロセッサ１１２はＲＦ信号を復調してエコー信号を表すＩＱデータ対を形成する複素復調器（図示せず）を含むことがある。ＲＦまたはＩＱ信号データは次いで、一時的に保存するためにＲＦ／ＩＱバッファ１１４に直接導かれることがある。
【００１２】
キーボード、マウス、トラックボール、制御ボタン、その他を有するユーザインタフェースとして構成し得るユーザ入力１２０は、患者データ、走査パラメータの入力の制御、焦点領域や関心領域の選択や特定、その他を含め超音波システム１００の動作を制御するために使用されることがあり、またマイクロフォン１４４を介して提供される音声コマンドの使用を含むことがある。様々な別の実施形態は、超音波システム１００を制御するように構成し得るユーザ制御子の組を含むことがあり、例えばタッチスクリーンやパネルの一部及び／またはユーザ操作可能スイッチ、ボタン、その他などなどの手入力器として設けられることがある。ユーザ制御子の組は手作業操作式とすることや音声操作式とすることがある。
【００１３】
超音波システム１００はさらに、収集した超音波情報（すなわち、ＲＦ信号データやＩＱデータ対）を処理し、ディスプレイ１１８上に表示するための超音波情報フレームまたはボリュームを作成するためのプロセッサ１１６（例えば、プロセッサモジュール）を含む。ディスプレイ１１８は、画素その他周知のパラメータに関して既定し得る周知の分解能を有することがある。プロセッサ１１６は、収集した超音波情報に関して複数の選択可能な超音波モダリティに従った１つまたは複数の処理動作を実行するように適応させている。収集した超音波情報は、エコー信号を受け取りながら走査セッション中にリアルタイムで処理されることがある。
【００１４】
システム１００に関して検討して機能はあるタイプの超音波システムに限定されないことを理解すべきである。例えばシステム１００は、カート式システムの内部に収容されることがあり、また図２で検討したようなより小型の可搬式システムで実現することもできる。
【００１５】
図２は、３Ｄ超音波データを収集するように構成された探触子１３２を有する３Ｄ機能小型化超音波システム１３０を表している。図示していないが探触子１３２は、図１の探触子１０６に関連して上で検討したような２Ｄアレイ状のトランスジューサ素子１０４、並びにｔｘ  ＳＡＰ１２４及びｒｘ  ＳＡＰ１２６を有している。オペレータからコマンドを受け取るためにユーザインタフェース１３４（一体型ディスプレイ１３６を含むこともあり得る）が設けられている。本明細書で使用する場合に「小型化」とは、超音波システム１３０がハンドヘルド型または携行式のデバイスであるか、あるいはスタッフの手中、ポケット、書類カバンサイズのケース、あるいはリュックサックで持ち運べるように構成されていることを意味している。例えば超音波システム１３０は、例えば深さが概ね２．５インチ、幅が概ね１４インチ、高さが概ね１２インチの寸法を有する典型的なラップトップコンピュータのサイズを有する携行式デバイスとすることがある。超音波システム１３０は重さが約１０ポンドであり、したがってオペレータにより容易に運搬可能とすることがある。さらに一体型ディスプレイ１３６（例えば、内部ディスプレイ）が設けられ、これが医用画像を表示するように構成されている。
【００１６】
超音波データは、有線式またはワイヤレス式のネットワーク１４０（または、例えばシリアルケーブルやパラレルケーブルあるいはＵＳＢポートを介した直接接続）によって外部デバイス１３８に送られることがある。幾つかの実施形態では、外部デバイス１３８はディスプレイを有するコンピュータまたはワークステーションとすることがある。別法として外部デバイス１３８は、携行式超音波システム１３０からの画像データの受け取り並びに一体型ディスプレイ１３６を超える分解能を有することがある画像の表示またはプリントアウトが可能な単独の外部ディスプレイまたはプリンタとすることがある。
【００１７】
別の例では、超音波システム１３０は３Ｄ機能ポケットサイズ超音波システムとすることがある。一例として、ポケットサイズ超音波システムは幅が概ね２インチ、長さが概ね４インチ及び深さが概ね０．５インチであり、かつ重さは３オンス未満とすることがある。ポケットサイズ超音波システムは、ディスプレイ、ユーザインタフェース（例えば、キーボード）及び探触子に接続するための入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポート（これらはすべて図示せず）を含むことがある。寸法、重量及び電力消費が異なる小型化超音波システムと接続した様々な実施形態を実現し得ることに留意すべきである。
【００１８】
図３は、２Ｄアレイに配列させた多数のトランスジューサ素子１０４からなる図１の探触子１０６などの超音波探触子の面を横断するように延びたアパーチャ１７０を表している。アパーチャ１７０はこの実施形態では三角形状に表した複数の受信サブアパーチャ１７２に分割される。この例では、１７６個の異なる受信サブアパーチャ１７２が存在している。受信サブアパーチャ１７２の各々は１５個のトランスジューサ素子１０４（図１）を備える。受信サブアパーチャ１７２の各々は、ｒｘ  ＳＡＰ１２６などのｒｘ  ＳＡＰを介してビーム形成器１１０のうちの１つのチャンネルに接続されている。超音波の受信中に、トランスジューサ素子１０４から受け取った信号はｒｘ  ＳＡＰ２６内部にある独立の遅延（または、移相器）を通過させると共に、対応するシステムチャンネルに接続された単一の出力になるように互いに加え合わせられる。
【００１９】
図４は、送信サブアパーチャ１８０と、２Ｄアレイの形とした送信サブアパーチャ組成の一部分２０２と、を表している。この一部分２０２は、非重複の矩形サブアレイの形に組み上げた複数の送信サブアパーチャ１８０を表している。各送信サブアパーチャ１８０は上で検討したようなトランスジューサ素子１０４をその各々が１５個有する８つの三角形状の受信サブアパーチャ１７２を備える。したがって送信サブアパーチャ１８０は、全体で１２０個のトランスジューサ素子１０４を、水平（方位方向）軸１８１に沿って１０個の隣接トランスジューサ素子１０４が延びかつ垂直（縦方向）軸１９７に沿って１２個の隣接トランスジューサ素子１０４が延びるように配列させて有している。別の構成の受信サブアパーチャ１７２を使用することもある。送信サブアパーチャ１８０では、部分２０２全体にわたって複数の送信サブアパーチャが反復されている。送信サブアパーチャの各々は、既定群のトランスジューサ素子１０４に接続されており、また部分２０２内の送信サブアパーチャの各々は異なる既定群のトランスジューサ素子１０４に接続されている。例えば送信サブアパーチャ１８０は、第１及び第２の素子群１９８及び２００によって形成された１２０個のトランスジューサ素子１０４からなる固定群に接続されている。
【００２０】
超音波パルスの送信中に、８つの受信サブアパーチャ１８２〜１９４に関連付けされた８つのチャンネルが送信サブアパーチャ１８０内のトランスジューサ素子１０４を駆動させる。以下で検討するが、トランスジューサ素子１０４の各々は８つのチャンネルのうちのいずれかに接続させることができるが、この受信サブアパーチャ１８２〜１９４の構成による限定を受けない。
【００２１】
一実施形態では、第１、第２、第３及び第４の受信サブアパーチャ１８２、１８４、１８６及び１８８など水平方向軸１８１に沿った４つの隣接する受信サブアパーチャ１７２から受け取った信号は４つのｒｘ  ＳＡＰ（図示せず）を包含する第１の集積回路内で処理され、かつ第５の、第６、第７及び第８の受信サブアパーチャ１９０、１９２、１９４及び１９６は第１の集積回路と同一とし得る第２の集積回路（図示せず）内で処理される。第１〜第４の受信サブアパーチャ１８２〜１８８は第１の素子群１９８を形成しており、また第５〜第８の受信サブアパーチャ１９０〜１９６は第２の素子群２００を形成している。第１及び第２の素子群１９８及び２００はまた、部分２０２内部でそれぞれ素子群ｋ１及びｋ１＋１と呼ばれる。部分２０２内部の第２の送信サブアパーチャ２０４はそれぞれ素子群ｋ１＋２及びｋ１＋３を有する第１及び第２の群２０６及び２０８を有する。
【００２２】
図５は、送信動作中にトランスジューサ素子１０４をシステムチャンネルに接続するための交点スイッチの利用を概念的に示したブロック概要図を表している。受信回路は省略されていることを理解すべきである。第１、第２、第３及び第４の交点スイッチ２１０、２１２、２１４及び２１６を図示しており、またこれら各々はその内部にトランスジューサ素子１０４とシステムチャンネルを相互接続するための複数のスイッチ（図示せず）を有する。第１〜第４の交点スイッチ２１０〜２１６の各々は、トランスジューサ素子１０４を相互接続する第１の側２２６とシステムチャンネルを相互接続する第２の側２２８を有するような構成としている。交点スイッチのすべてについて検討していないが、この説明は残りの交点スイッチにも適用されることに留意すべきである。第１の交点スイッチ２１０は第１の素子群１９８（素子群ｋ１）に接続されており、第２の交点スイッチ２１２は第２の素子群２００（素子群ｋ１＋１）に接続されている。交点スイッチの各々に８つのチャンネルが接続されており、これが図１のシステム送信器１０２及び受信器１０８のそれぞれに関する信号を伝達している。これらのチャンネルは、第１及び第２のチャンネル群２１８及び２２０が第１及び第２の交点スイッチ２１０及び２１２に接続されかつ第３及び第４のチャンネル群２２２及び２２４が第３及び第４の交点スイッチ２１４及び２１６に接続されるような４つのチャンネルからなる群として図示している。一例として、第１及び第２の交点スイッチ２１０及び２１２の組み合わせのことをｔｘ  ＳＡＰ１２４と呼ぶことがあり、また第３及び第４の交点スイッチ２１４及び２１６の組み合わせのことをｔｘ  ＳＡＰ１２４と呼ぶことがあり、ｔｘ  ＳＡＰ１２４の各々は、１２０個のトランスジューサ素子１０４を駆動するために８つのシステム送信チャンネルに接続されている。
【００２３】
トランスジューサ素子１０４の各々は交点スイッチを用いて、対応するチャンネルのうちの１つ、幾つか、あるいは任意のチャンネルと接続させることがある。所与のトランスジューサ素子１０４及び所与の送信ベクトルについて、交点スイッチのうちの閉じられる可能性があるのは多くとも１つのスイッチだけである。この例では、第１の素子群１９８の内部に６０個のトランスジューサ素子１０４が存在しており、第１及び第２のチャンネル群２１８及び２２０によって送信動作と受信動作の両方が可能な８つのチャンネルが提供されている。したがってトランスジューサ素子１０４の各々について（４８０個スイッチからなる総体について）交点スイッチ２１０の内部にトランスジューサ素子１０４の各々を第１及び第２のチャンネル群２１８及び２２０の内部のチャンネルの各々に接続させる能力を提供する最大で８個のスイッチを存在させることがある。所与の送信ベクトルについてその交点スイッチは、交点スイッチ内の４８０個のスイッチのうちのどれを閉じるかを選択するようにプログラムされている。この選択は、当該トランスジューサ素子１０４に関連付けされた遅延に基づくことがある（これについては、以下で検討することにする）。最大で６０個のスイッチ（各トランスジューサ素子１０４ごとに１つ）が同時に閉じられることになる。
【００２４】
別法として、有する内部スイッチの全体数をより少なくした交点スイッチを設けることがある。したがって、１つまたは複数のトランスジューサ素子１０４を１つまたは複数のチャンネルに取り付けることができる、ただしそのチャンネルの数は８個未満である。例えば、トランスジューサ素子１０４のそれぞれについて８つのスイッチではなく、２個または４個のチャンネルのそれぞれに対して接続させるように２個または４個のスイッチを利用可能とさせることがある。別の例では、トランスジューサ素子１０４のうちのある部分組に単一のスイッチを設け、送信に使用されているときに当該トランスジューサ素子１０４が常に同じチャンネルに接続されるようにすることがある。このケースでは、別のトランスジューサ素子１０４に複数のスイッチが設けられることがある。交点スイッチを「疎らにする（ｓｐａｒｓｉｎｇ）」ことによってスイッチの数を減らすと、集積回路を作成するのに要するシリコン領域の量が低減される。
【００２５】
図６は送信構成の一例を表している。アパーチャ４２０は２Ｄアレイ状のトランスジューサ素子１０４を有するように図示している。この例では２Ｄアレイは、６０×４８個のトランスジューサ素子１０４を備える。２Ｄアレイは、第１、第２及び第３の送信サブアパーチャ４２２、４２４及び４２６などその各々が１０×１２個のトランスジューサ素子１０４からなる２Ｄアレイを有するような２４個の送信サブアパーチャに分割されている。送信サブアパーチャのうちのすべてを参照番号によって特定しているわけではない。
【００２６】
送信サブアパーチャの各々の内部にあるトランスジューサ素子１０４はビームステアリング方向に基づいた送信構成を形成するようにシステムチャンネルと接続されている。このビームステアリング方向は１つまたは複数の焦点に基づくことがあり、この例ではその焦点は、探触子面に沿って下方向に真っ直ぐとなるか、探触子の視野域を基準として真っ直ぐとなっている。第２の送信サブアパーチャ４２４のトランスジューサ素子１０４についてより詳細に図示している。第２の送信サブアパーチャ４２４内部のトランスジューサ素子１０４からなる異なる組は８つのシステムチャンネル内部の異なるチャンネルにマッピングされている。例えばトランスジューサ素子１０４の第１組４２８、第２組４３０、第３組４３２、第４組４３４、第５組４３６、第６組４３８、第７組４４０及び第８組４４２は、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７及び第８のシステムチャンネル（図示せず）のそれぞれにマッピングさせることができる。
【００２７】
図７は、焦点を一方の側にステアリングするようにマッピングした送信構成を有するアパーチャ４５０を表している。ここでもアパーチャ４５０は２４個の送信サブアパーチャに分離されると共に、送信サブアパーチャ４５２を示している。ビームステアリング方向は探触子１０６の視野域のある側に向いている。送信サブアパーチャ４５２のトランスジューサ素子１０４は、図示したような送信構成においてシステムチャンネル（図示せず）にマッピングされている。トランスジューサ素子１０４の第１組４５４、第２組４５６、第３組４５８、第４組４６０、第５組４６２、第６組４６４、第７組４６６及び第８組４６８は、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７及び第８のシステムチャンネルにマッピングさせることができる。
【００２８】
図８は、送信中におけるトランスジューサ素子１０４のチャンネルに対するマッピングを決定するための方法を表している。本方法は各送信サブアパーチャ１８０ごとに実行され、超音波ビームを動的に焦点合わせするように超音波の検査過程全体にわたって反復実行されることがある。２７０では、プロセッサ１１６（図１参照）が各トランスジューサ素子１０４ごとに遅延を計算する。この遅延は、周知の技法を用いて計算されることがあり、また焦点、局所的ステアリング角すなわち方向、及び／または探触子１０６のアパーチャ１７０（図３）内部の箇所に基づくなど、その送信サブアパーチャに特異的な方向（すなわち、ビームステアリング）セットアップ情報に基づくことがある。別法としてその遅延は、ビーム形成器１１０及び／またはサブアパーチャ制御器１２８によって計算されることがある。２７２では、プロセッサ１１６が遅延を比較して最大及び最小遅延を決定する。２７４では、プロセッサ１１６が２つの単独のチャンネルに対して最大遅延及び最小遅延を割り当て、また２７６では、プロセッサ１１６が残りのチャンネルに対して中間的遅延値を割り当てる。
【００２９】
例えばプロセッサ１１６は、図５の第１の素子群１９８内部にあるトランスジューサ素子１０４のそれぞれごとに遅延を決定することがある。単に一例としてその最小遅延をゼロとすることがあり、また第１のチャンネル群２１８内部の第１のチャンネルに割り当てられることがある。最大遅延は５００ナノ秒とすることがあり、また第２のチャンネル群２２０内部の第４のチャンネルに割り当てられることがある。中間的遅延値は最大及び最小遅延に基づいており、例えば均一量子化を用いて決定されることがある。次いでこの中間的遅延値が残りの６つのチャンネルに割り当てられる。任意のチャンネルに対して任意の遅延を割り当てることができ、また本明細書で検討した順序例示に限定するものでないことを理解すべきである。
【００３０】
別の実施形態では、トランスジューサ素子１０４の対チャンネル割り当て、並びにチャンネル遅延分布（２７４及び２７６で決定）を最適化基準の最小化に従って設定することがある。この基準は、平均２乗遅延誤差の平均値とすることや、送信ビームプロフィールの最大サイドローブレベルの最小化とすることがある。
【００３１】
２７８では、プロセッサ１１６がトランスジューサ素子１０４の各々の遅延を８つのチャンネルに割り当てた８つの遅延の各々と比較し、各トランスジューサ素子１０４ごとに遅延誤差の最小の大きさを決定する。２８０では、プロセッサ１１６がチャンネル間のバラツキを最小化するために負荷バランス調整を実施すべきか否かを決定する。第１及び第２のチャンネル群２１８及び２２０内部の８つのチャンネルのうちの幾つかには、別のチャンネルと比べてより多くのトランスジューサ素子１０４が割り当てられており、これにより所与の送信ベクトルに関して異なる送信チャンネルに対する電気的負荷が同じでなくなることがある。システム送信器１０２は有限の出力インピーダンスを有しており、また各チャンネルに対する負荷が異なると幾つかの追加的な振幅及び／または遅延バラツキを生じることがある。探触子ケーブル１４２の直列抵抗もまた、負荷バランス調整が実施されないと同様の誤差を生じさせることがある。したがって本方法は２７４及び／または２７６に戻り、１つまたは複数のチャンネルに対して割り当てた遅延値を修正すると共に、調整済み遅延値に基づいて各トランスジューサ素子１０４ごとに遅延誤差の最小の大きさを決定することがある。
【００３２】
２８２では、サブアパーチャ制御器１２８が、プロセッサ１１６からの情報に基づいた最小の絶対遅延誤差を与えるような対応するチャンネルにトランスジューサ素子１０４を接続またはマッピングするように交点スイッチ２１０をプログラムまたは制御する。これによって送信サブアパーチャの送信構成が形成される。各送信サブアパーチャが異なる送信構成を有することがあり、またその送信構成はビームごとに変更されることや、送信サブアパーチャに関して異なる焦点などのオペレータ入力に基づいて時間の経過と共に変更されることがある。上の例について続けると、交点スイッチ２１０は、送信動作中に第１の素子群１９８内のトランスジューサ素子１０４の各々を第１及び第２のチャンネル群２１８及び２２０内部のチャンネルのうちの１つに接続するようにプログラムされている。任意選択では各送信動作中に交点スイッチ２１０がそのトランスジューサ素子１０４のすべてを接続しないことがある。システムチャンネルの各々に割り当てた遅延を送信器１０２に連絡するなど、ビーム形成器１１０及び／または送信器１０２に対して送信構成情報が伝達される。
【００３３】
典型的には、有するステアリング角が小さい送信ベクトルでは遅延誤差が小さいことになる。遅延誤差の大きさはステアリングの量が大きくなるに連れて増大することがある。より大きなステアリング角を有する送信ビームに関するビームプロフィールを改善するには、最大遅延値を例えば送信している中心周波数の２周期に抑制することがある。より大きな遅延を有するトランスジューサ素子１０４は、波形に関する所望の位相調整関係を保存するように中心周波数の１周期に対応する時間を加算または減算することによってこの領域内に「ラッピング（ｗｒａｐｐｅｄ）」させることがある。別法として、トランスジューサ素子１０４を任意のチャンネルに割り当てることによって送信中に相対的に非常に大きい遅延を有するトランスジューサ素子１０４をオフにすることがある。しかしこれによって、送信時にある程度の歯抜け（Ｓｐａｒｓｅ）を生じることになる。この歯抜けは最小とすることはできるが、送信サブアパーチャ１８０のうちの幾つかについてある空間方向に関してアレイ表面または探触子１０６のアパーチャ１７０全体にわたって生じることがある。
【００３４】
さらに、交点スイッチ２１０内の各スイッチ素子は有限のオン抵抗を有することがある。この抵抗は、予測される電気的負荷（トランスジューサ素子の電気的インピーダンスと相互接続キャパシタンスの和）を大きく下回るように選択されることがある。これによって熱発生を最小化すると共に、製造の一貫性を向上させることができる。さらにその送信信号が２＊ｆ０、３＊ｆ０、４＊ｆ０、等々の高調波を比較的少ない量だけ含んだ中心周波数ｆ０におけるサイン（ｓｉｎｅ）ラインバーストよりなる場合に、探触子内のパワー損失を低減することができる。
【００３５】
遅延誤差は、１つの送信ベクトル内の異なる送信チャンネルと異なる送信ベクトル間の両者に関して問題となる。例えば送信ベクトルが焦点を無限大の距離とした探触子１０６の面と直角となっていれば、トランスジューサ素子１０４のすべてはゼロ遅延など同じ遅延を有することになる。このケースでは、第１及び第２のチャンネル群２１８及び２２０内部の８つすべての送信チャンネルに対して実質的に同一の信号を割り当て、１２０個のトランスジューサ素子１０４を１つのチャンネルに接続して残りの７個のチャンネルを未使用のままとするのではなく１５個のトランスジューサ素子を８つのチャンネルの各々に接続することが望ましい。この例では、負荷バランス調整（図８の２８０）は、チャンネル間でのトランスジューサ素子１０４の再配分によって実施されることがある。別の実施形態では、異なる中間的遅延を選択して再配分を実施することがある。
【００３６】
図４の第１〜第８の受信サブアパーチャ１８２〜１９６など受信サブアパーチャと比較して送信サブアパーチャ１８０のサイズが大きいことが、送信中にトランスジューサ素子１０４に関連付けされる遅延誤差の低減に役立つことがある。典型的な受信サブアパーチャの大きさはトランスジューサ素子１０４の１５〜２５個の範囲にある一方、一実施形態における送信サブアパーチャ１８０は１２０個トランスジューサ素子１０４を有する。一実施形態では、１つの交点スイッチがトランスジューサ素子１０４のすべてをチャンネルのすべてに接続するようにアレイの全体に及ぶことがある。
【００３７】
幾つかの実施形態では、送信用電子回路を受信器電子回路と同じ方法で区分することが望ましい。このことは１つの送信サブアパーチャが２つの受信ＡＳＩＣにわたる場合であっても可能である。例えば図４に戻ると上で検討したように、第１〜第４の受信サブアパーチャ１８２〜１８８は第１の受信ＡＳＩＣによって処理され、かつ第５〜第８の受信サブアパーチャ１９０〜１９６は第２の受信ＡＳＩＣによって処理される。図５は、図４のトポロジーを得るためにはその各々がサイズ８×１５の交点スイッチ１つを包含する送信ＡＳＩＣの対をどのようにして相互接続させるかを表している。
【００３８】
図９は、第１、第２、第３及び第４の交点スイッチ３６０、３６２、３６４及び３６６を備えた交点スイッチマトリックス３１０を用いたｔｘ  ＳＡＰに関する送信／受信アーキテクチャ３００を表している。第１、第２、第３及び第４のｒｘ  ＳＡＰ３０２、３０４、３０６及び３０８を図示している。アーキテクチャ３００は送信ＳＡＰのうちの半分のみを含む。第１、第２、第３及び第４の入力送受信切替（ｔ／ｒ）スイッチ３１２、３１４、３１６及び３１８は受信入力ライン３２８、３３０、３３２及び３３４によって第１〜第４のｒｘ  ＳＡＰ３０２〜３０８の入力のそれぞれに接続されている。第１、第２、第３及び第４の出力ｔ／ｒスイッチ３２０、３２２、３２４及び３２６は受信出力ライン３３６、３３８、３４０及び３４２によって第１〜第４のｒｘ  ＳＡＰ３０２〜３０８の出力のそれぞれに接続されている。送信中において第１、第２、第３及び第４の入力ｔ／ｒスイッチ３１２〜３１８並びに第１〜第４の出力ｔ／ｒスイッチ３２０〜３２６は、第１〜第４のｒｘ  ＳＡＰ３０２〜３０８の入力と出力のそれぞれを切断し、第１〜第４のｒｘ  ＳＡＰ３０２〜３０８を高電圧送信パルスから保護している。受信周期中は入力及び出力ｔ／ｒスイッチ３１２〜３２６は閉じられる。受信中では、ｒｘ  ＳＡＰ出力が短絡しないように、交点スイッチマトリックス３１０内部のすべてのスイッチが開放される。
【００３９】
ｒｘ  ＳＡＰ３０２、３０４、３０６及び３０８のそれぞれに対するｃｆｇ０、ｃｆｇ１、ｃｆｇ２及びｃｆｇ３入力が例えばシフトレジスタ・チェーン（別のシステムアーキテクチャを用いることもある）を用いて制御される場合について、交点スイッチ３６０〜３６６並びに内部ビーム形成器の設定を図９に表している。１つのＡＳＩＣの交点スイッチ３６０〜３６６内部にあるスイッチの各々がシフトレジスタの１ビットに割り当てられると共に、当該ビットの値によってスイッチの開放または閉鎖が判定される。
【００４０】
図１０は、図９のアーキテクチャ３００の機能が、例えばｔｘ  ＳＡＰ３５０とｒｘ  ＳＡＰ３５２などどのようにして２つの部分に分割されるのかを表している。一実施形態では、ｔｘ及びｒｘ  ＳＡＰ３５０及び３５２が２つの単独のシリコンダイ上に形成されている。ｔｘ  ＳＡＰ３５０は典型的には、高電圧能力を有するシリコン処理（典型的な送信パルスは＋／−５０〜１００ボルト）を用いて形成されており、一方ｒｘ  ＳＡＰ３５２は標準の低電圧シリコン処理で形成されることがある。次いでこの２つのダイを互いに重ね合わせることがある。別法として、高電圧で低ノイズのアナログ設計並びにディジタル制御の扱いが可能なシリコン処理に基づいた単一ダイ構成も可能となり得る。任意選択では、スタック内にディジタル制御用電子回路が第３のダイとして付加されることがある。
【００４１】
図１１は、ｔｘ及びｒｘ  ＳＡＰダイ３５４及び３５６の重ね合わせを表している。この重ね合わせ構成はコンパクトであり、また必要とするオフチップ接続の数が減少する。例えばｔｘとｒｘ  ＳＡＰダイ３５４及び３５６の間だけに１５個の受信入力ライン３２８〜３３４（図９参照）と受信出力ライン３３６〜３４２が接続されており、これによって別の集積回路（ＩＣ）への１つまたは複数の外側接続を回避することが可能である。
【００４２】
図９に戻り一実施形態では、第１〜第４の入力ｔ／ｒスイッチ３１２〜３１８、第１〜第４のｒｘ  ＳＡＰ３０２〜３０８並びに第１〜第４の出力ｔ／ｒスイッチ３２０〜３２６が除去されることがある。この例では第１〜第４の交点スイッチ３６０〜３６６が、送信動作と受信動作の両方の期間において選択群のトランスジューサ素子１０４をシステム送信器１０２及び受信器１０８に接続している双方向スイッチとして使用されることになる。したがってこの実施形態では必要となる電子回路がより少ない。
【００４３】
図１２は、送信動作と受信動作のそれぞれに関して交点スイッチを用いてシステムチャンネルを送信及び受信サブアパーチャに接続する一例を表している。任意選択では、交点スイッチ３７２及び３７４とチャンネル群３７６の間に前置増幅器３７０を配置させることがある。送信／受信スイッチ３７８及び３８０は、この任意選択の前置増幅器３７０の両側に配置させることがあり、また送信動作中は開放させかつ受信動作中は閉じさせることがある。信号を受け取る際に交点スイッチ３７２は、素子群ｋ１を備える受信サブアパーチャ内部のトランスジューサ素子１０４を第１〜第４のチャンネルのうちの１つ（例えば、第１のチャンネル３８２）に接続するようにプログラムされることがあり、また交点スイッチ３７４は、素子群ｋ１＋１を備える受信サブアパーチャ内部のトランスジューサ素子１０４を、例えば第２のチャンネル３８４に接続するようにプログラムされることがある。交点スイッチ３７２及び３７４は、受信動作中はトランスジューサ素子１０４を指定のチャンネルに割り当てるために送信構成と異なる設定受信構成を用いることがある。
【００４４】
図１３は、送信中の超音波ビームのステアリングに使用できる４種類の送信サブアパーチャ構成の実施形態を表している。第１、第２、第３及び第４の送信構成２３０、２３２、２３４及び２３６を表している。送信構成は、少なくとも各送信サブアパーチャがビームを所望の方向にステアリングする局所的ステアリング方向に基づいて選択されることがある。一実施形態では、４つの三角形受信サブアパーチャの各群を４つのシステムチャンネルに接続させることがある。
【００４５】
再度図４に戻ると、送信サブアパーチャ１８０は互いに水平の重ね合わせ構成で配列させた第１及び第２の素子群１９８及び２００に分割されている。図４の構成は、第１の素子群２３８及び第２の素子群２４０が互いに対して水平で重ね合わせられている第１の送信構成２３０として図示している。第２の送信構成２３２は送信サブアパーチャを、互いに横に並べた第１及び第２の素子群２４２及び２４４に分割している。第３の送信構成２３４は送信サブアパーチャを、斜めに第１及び第２の素子群２４６及び２４８に分割しており、また第４の送信構成２３６は送信サブアパーチャを、斜めに第１及び第２の素子群２５０及び２５２に分割している。単に一例として第１の送信構成２３０は、図の表面を基準として上下方向にビームをステアリングすることがあり、第２の送信構成２３２は左右方向にビームをステアリングすることがあり、第３の送信構成２３４は左上隅／右下隅の方向にビームをステアリングすることがあり、また第４の送信構成２３６は右上隅／左下隅の方向にビームをステアリングすることがある。
【００４６】
図１４は、焦点２５６が図示した送信アパーチャ２５４の面から外方に向かいかつ送信アパーチャ２５４の右上隅に向かうような位置にして送信アパーチャ２５４を表している。換言すると図示した焦点２５６は実際の焦点箇所の投影となっている。送信アパーチャ２５４は、その各々が第１及び第２のトランスジューサ素子群を有するような複数の送信サブアパーチャに分割されている。複数の遅延線２５８によって同じ遅延を有する送信アパーチャ２５４を通過する領域を示しており、遅延線の方向はその送信ビームに関する選択したステアリング方向及び焦点に依存する。この例では、送信サブアパーチャの各々は、焦点２５６に対する所望のステアリングを実現するように個別に構成されている。例えば第１のサブアパーチャ２６０は第４の送信構成２３６で構成されており、また第２のサブアパーチャ２６２は第２の送信構成２３２で構成されている。
【００４７】
図１５は、図１３及び１４の実施形態に関するハードウェア実現形態を表している。より小さい交点スイッチマトリックス３９０を使用することがあり、また所望の群構成（第１の送信構成２３０、第２の送信構成２３２、その他）に従ってプログラムされたマルチプレクサマトリックス３９２を先行させることがある。マルチプレクサマトリックス３９２を通って流れる送信電流は、交点スイッチマトリックス３９０を通って流れる電流よりかなり大きい。したがってマルチプレクサマトリックス３９２のオン抵抗は、交点スイッチマトリックス３９０内部の交点スイッチのオン抵抗と比べてより小さいこと（例えば、少なくとも４分の１のこと）がある。トランスジューサ素子１０４の対チャンネル遅延割り当て及びスイッチプログラミングは、図８の接続において上で記載のようにして決定することができる。
【００４８】
図１６は、送信サブアパーチャ４００が複数の正方形受信サブアパーチャ４０２を備えるような実施形態を表している。この例では、各送信サブアパーチャ４００が４つの受信サブアパーチャ４０２を有している。送信サブアパーチャ４００は図４において上で検討したような第１及び第２の素子群４０４及び４０６に分割されることがある。第１及び第２の素子群４０４及び４０６は第１の送信構成２３０（図１３参照）で図示しており、また第２の送信構成２３２で構成されることもある。
【００４９】
少なくとも１つの実施形態の技術的効果は、送信動作中に探触子のトランスジューサ素子を非重複の矩形送信サブアパーチャに分割し送信ビームを所望の方向にステアリングすることである。送信サブアパーチャの各々は複数の受信サブアパーチャを含むことがある。送信サブアパーチャは異なる送信構成で個別に構成することができる。遅延誤差を減少させるために、各送信サブアパーチャ内のトランスジューサ素子は当該トランスジューサ素子の遅延に基づいてシステムチャンネルにマッピングさせている。
【００５０】
上の記述は例示であって限定でないことを理解されたい。例えば上述の実施形態（及び／または、その態様）は、互いに組み合わせて使用されることがある。さらに、具体的な状況や材料を本発明の教示に適応させるように本趣旨を逸脱することなく多くの修正を実施することができる。本明細書に記載した材料の寸法及びタイプは本発明のパラメータを規定することを意図しており、これらは決して限定ではなく実施形態の例示である。上の記述を検討することにより当業者には別の多くの実施形態が明らかとなろう。本発明の範囲はしたがって、添付の特許請求の範囲、並びに本請求範囲が規定する等価物の全範囲を参照しながら決定されるべきである。添付の特許請求の範囲では、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」や「ようになった（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」という表現を「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」や「であるところの（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という対応する表現に対する平易な英語表現として使用している。さらに添付の特許請求の範囲では、「第１の」、「第２の」及び「第３の」その他の表現を単にラベル付けのために使用しており、その対象に対して数値的な要件を課すことを意図したものではない。さらに、添付の特許請求の範囲の限定は手段プラス機能形式で記載しておらず、また３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２、第６パラグラフに基づいて解釈されるように意図したものでもない（ただし、本特許請求の範囲の限定によって「のための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」の表現に続いて追加的な構造に関する機能排除の記述を明示的に用いる場合を除く）。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に従って形成した超音波システムのブロック図である。
【図２】超音波データを収集するように構成した探触子を有する本発明の一実施形態に従って形成した小型化超音波システムの図である。
【図３】本発明の一実施形態に従って形成したトランスジューサ素子を備える超音波２Ｄアレイのアパーチャを表した図である。
【図４】本発明の一実施形態に従って形成した多数の送信サブアパーチャと送信サブアパーチャ編成の一部分を表した図である。
【図５】本発明の一実施形態に従った送信器に接続したシステムチャンネルに対する交点スイッチを用いたトランスジューサ素子の接続を表したブロック概要図である。
【図６】本発明の一実施形態による探触子のアパーチャ及び該アパーチャ内部の送信サブアパーチャの送信構成をマッピングする一例を表した図である。
【図７】本発明の一実施形態による送信構成のマッピングの別の例を表した図である。
【図８】本発明の一実施形態による送信中におけるトランスジューサ素子及びチャンネルに関するマッピングを決定する方法の流れ図である。
【図９】本発明の一実施形態に従って形成したスイッチを備えた交点スイッチマトリックスを用いた送信サブアパーチャプロセッサ（ｔｘ  ＳＡＰ）に関する入力／出力アーキテクチャのブロック概要図である。
【図１０】本発明の一実施形態に従った図９のアーキテクチャの送信及び受信ＳＡＰへの分離を表したブロック概要図である。
【図１１】本発明の一実施形態による送信及び受信ＳＡＰの重ね合わせを表した立面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に従った交点スイッチが送信動作と受信動作の両方で使用されているところを表したブロック概要図である。
【図１３】本発明の一実施形態に従って送信中における超音波ビームのステアリングに使用できる送信サブアパーチャの４種類のサブアパーチャ構成を表した図である。
【図１４】本発明の一実施形態による送信アパーチャを、焦点の投影及びトランスジューサ素子遅延を指示する対応する遅延線と共に表した図である。
【図１５】本発明の一実施形態に従って形成した図１３及び１４の送信サブアパーチャ構成のハードウェア実現形態を表したブロック概要図である。
【図１６】本発明の一実施形態による複数の正方形受信サブアパーチャを有する送信サブアパーチャを表した図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００  超音波システム
１０２  送信器
１０４  トランスジューサ素子
１０６  探触子
１０８  受信器
１１０  ビーム形成器
１１２  ＲＦプロセッサ
１１４  ＲＦ／ＩＱバッファ
１１６  プロセッサ
１１８  ディスプレイ
１２０  ユーザ入力
１２４  送信サブアパーチャプロセッサ（ｔｘ  ＳＡＰ）
１２６  受信サブアパーチャプロセッサ（ｒｘ  ＳＡＰ）
１２８  ＳＡＰ制御器
１３０  小型化超音波システム
１３２  探触子
１３４  ユーザインタフェース
１３６  一体型ディスプレイ
１３８  外部デバイス
１４０  ネットワーク
１４２  ケーブル
１４４  マイクロフォン
１７０  アパーチャ
１７２  受信サブアパーチャ
１８０  送信サブアパーチャ
１８１  水平軸
１８２  受信サブアパーチャ
１８４  受信サブアパーチャ
１８６  受信サブアパーチャ
１８８  受信サブアパーチャ
１９０  受信サブアパーチャ
１９２  受信サブアパーチャ
１９４  受信サブアパーチャ
１９６  受信サブアパーチャ
１９７  垂直（縦方向）軸
１９８  第１の素子群
２００  第２の素子群
２０２  送信サブアパーチャ組成の一部分
２０４  送信サブアパーチャ
２０６  第２の素子群
２０８  第１の素子群
２１０  交点スイッチ
２１２  交点スイッチ
２１４  交点スイッチ
２１６  交点スイッチ
２１８  第１のチャンネル群
２２０  第２のチャンネル群
２２２  第３のチャンネル群
２２４  第４のチャンネル群
２２６  第１の側
２２８  第２の側
２３０  第１の送信構成
２３２  第２の送信構成
２３４  第３の送信構成
２３６  第４の送信構成
２３８  第１の素子群
２４０  第２の素子群
２４２  第１の素子群
２４４  第２の素子群
２４６  第１の素子群
２４８  第２の素子群
２５０  第１の素子群
２５２  第２の素子群
２５４  送信アパーチャ
２５６  焦点
２５８  遅延線
２６０  第１のサブアパーチャ
２６２  第２のサブアパーチャ
３００  送信／受信アーキテクチャ
３０２  ｒｘ  ＳＡＰ
３０４  ｒｘ  ＳＡＰ
３０６  ｒｘ  ＳＡＰ
３０８  ｒｘ  ＳＡＰ
３１０  交点スイッチマトリックス
３１２  入力ｔ／ｒスイッチ
３１４  入力ｔ／ｒスイッチ
３１６  入力ｔ／ｒスイッチ
３１８  入力ｔ／ｒスイッチ
３２０  出力ｔ／ｒスイッチ
３２２  出力ｔ／ｒスイッチ
３２４  出力ｔ／ｒスイッチ
３２６  出力ｔ／ｒスイッチ
３２８  受信入力ライン
３３０  受信入力ライン
３３２  受信入力ライン
３３４  受信入力ライン
３３６  受信出力ライン
３３８  受信出力ライン
３４０  受信出力ライン
３４２  受信出力ライン
３５０  ｔｘ  ＳＡＰ
３５２  ｒｘ  ＳＡＰ
３５４  ｔｘ  ＳＡＰダイ
３５６  ｒｘ  ＳＡＰダイ
３６０  交点スイッチ
３６２  交点スイッチ
３６４  交点スイッチ
３６６  交点スイッチ
３７０  前置増幅器
３７２  交点スイッチ
３７４  交点スイッチ
３７６  チャンネル群
３７８  送信／受信スイッチ
３８０  送信／受信スイッチ
３８２  第１のチャンネル
３８４  第２のチャンネル
３９０  交点スイッチマトリックス
３９２  マルチプレクサマトリックス
４００  送信サブアパーチャ
４０２  正方形受信サブアパーチャ
４０４  第１の素子群
４０６  第２の素子群
４２０  アパーチャ
４２２  送信サブアパーチャ
４２４  送信サブアパーチャ
４２６  送信サブアパーチャ
４２８  第１組のトランスジューサ素子
４３０  第２組のトランスジューサ素子
４３２  第３組のトランスジューサ素子
４３４  第４組のトランスジューサ素子
４３６  第５組のトランスジューサ素子
４３８  第６組のトランスジューサ素子
４４０  第７組のトランスジューサ素子
４４２  第８組のトランスジューサ素子
４５０  アパーチャ
４５２  送信サブアパーチャ
４５４  第１組のトランスジューサ素子
４５６  第２組のトランスジューサ素子
４５８  第３組のトランスジューサ素子
４６０  第４組のトランスジューサ素子
４６２  第５組のトランスジューサ素子
４６４  第６組のトランスジューサ素子
４６６  第７組のトランスジューサ素子
４６８  第８組のトランスジューサ素子
【図１】
0005411458.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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