(57)【要約】本発明による方法、画像形成システムおよびプローブは、アンテナ（１）から波を発信し、発信された波によって照射されるターゲット様アセンブリのレベルで該波が反射されることに基づいて画像を抽出して、画像を取得することを可能にし、前記アンテナは、少なくとも１列の波発信／受信トランスデューサからなるものである。方法は、各発信で実質的に平面波を発生するように時差を設けた同等の励起信号を有するトランスデューサを提供することで一連の同種の発信を行うための手段を設け、各トランスデューサ間の遅延が、アンテナが１列のトランスデューサか複数列からなるかによって、得られた等位相面が線状または平面状に得られるように決定されるものである。【選択図】図８
2004512117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ（１）から波を発信し、発信された波によって照射されるターゲット様アセンブリのレベルで該波が反射されることに基づいて画像を抽出して、画像を取得することを可能にするための方法であって、該アンテナが少なくとも１列の波発信／受信トランスデューサ（１０’または１０”）を具備し、各発信において実質的に平面波を発生させるように時差を設けた同等の励起信号をトランスデューサに設けることで同種の一連の発信を行い、トランスデューサ間の遅延が、得られる等位相面が、アンテナが１列のトランスデューサか複数列からなるかによって、直線上または平面上に得られるように設定されることを特徴とする方法。
【請求項２】
一連の発信を、互いに時差を設け、異なる方向の一連の平面波を得ることを可能にするようにアンテナトランスデューサを選択的に駆動する励起信号を使用することで発生させたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一連の発信が、同種の発信の対からなり、各対のレベルにおいて、選択された平均伝播方向に対して対称に、該平均方向に対して各対について異なる角度（α）および／または各対について異なる振幅で行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
一連の発信に対してアンテナトランスデューサが受信する信号を、各ターゲット点において、その点に固有の振幅および／または位相の重付を付して総和することで、計算により、この点に到達した発信平面波のリフェージングを得ることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
一連の発信に対してアンテナトランスデューサが受信する信号が、各ターゲット点について総和され、平均伝播方向に対して垂直な軸上の該点の距離の減少関数によって行われる重付が割当てられることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
一連の発信の受信信号が、受信チャネルを形成する前に、メモリ内に記憶されることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
一連の発信の受信信号が、受信チャネルを形成する後に、メモリ内に記憶されることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項８】
受信に使用されるアンテナトランスデューサの数が、少なくとも同一の一連の発信に対して発信に使用されるアンテナトランスデューサの数に比べて少ないことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
重複するかそうでなくてもよい複数の独立した受信ビームが形成されるように、トランスデューサが配置されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
アンテナ（１）から波を発信し、発信された波によって照射されるターゲット様アセンブリのレベルで該波が反射されることに基づいて画像を抽出して、画像を取得することを可能にする画像形成システムであって、該アンテナが少なくとも１列の波発信／受信トランスデューサ（１０’または１０”）を具備し、請求項１ないし９のいずれか１項による方法を実行するためのソフトウェアおよびハードウェア手段を有するシステム。
【請求項１１】
システムのプローブの音響アンテナから超音波を発信し、発信された波によって照射されるターゲット様アセンブリのレベルで該波が反射されることに基づいて画像を抽出して、画像を取得することを可能にする超音波画像形成システムであって、該アンテナが少なくとも１列の超音波発信／受信トランスデューサを具備し、請求項１ないし９のいずれか１項による方法を実行するためのソフトウェアおよびハードウェア手段を有するシステム。
【請求項１２】
プローブのアンテナ（１）から波を発信し、発信された波によって照射されるターゲット様アセンブリのレベルで該波が反射されることに基づいて画像を抽出して、画像を取得することを可能にする超音波画像形成システムにおける波発信／受信プローブであって、該アンテナが少なくとも１列の超音波発信／受信トランスデューサ（１０’）を具備し、列を構成するトランスデューサがＮ個ずつの群に多重化され、各トランスデューサが列内の各群における同位置のトランスデューサに多重化され、各群のトランスデューサの数が、１列のトランスデューサの群のトランスデューサのパルスからなる起動信号が、次の群における同位置のトランスデューサの起動信号に対応するパルスの前に終了することを特徴とするプローブ。
【請求項１３】
トランスデューサが特定の間隔（ｐ）で分散され、特定の継続時間（Ｔ）のパルスによって発信制御される列におけるトランスデューサの数が（Ｎ＋１）であり、該列のトランスデューサが、発信時の特定数（（Ｎ＋１）／Ｍ）の信号によって、分母の数（Ｍ）が、ｃを波の伝播速度とし、Ｌを想定されるシステムのレンジとすると、次の商：
2004512117.tif 000024
の整数部に等しくなるように、制御されることを特徴とする請求項１２に記載のプローブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、アンテナから発生する波によって画像を取得することを可能にする方法であって、発生した波が照射されるターゲット様アセンブリのレベルで波が反射され、それに基づいて画像が抽出されるものである。また、この方法を実施する画像形成システムおよびこのシステムの波発信／受信アンテナに関するものである。
【０００２】
本発明による方法は、より具体的に、主要の構成要素を、例えば超音波検査、レーダまたはソーナ等とする画像形成システムによって、２次元または３次元で画像を形成することを可能にするために採用されるものである。以下、超音波検査への応用についてさらに詳しく述べるが、近距離方式で動作するレーダまたはソーナの分野においても同様に応用可能である。
【０００３】
特に、超音波検査において、１つまたは複数の行に配置された多数の超音波トランスデューサを設けたアンテナを有する音響発信／受信プローブによるシステムを製造するのが一般的な傾向である。周知の音響プローブとして、１列のトランスデューサからなるアンテナを有する１次元の音響プローブがあるが、このアンテナは焦点が固定されており、音波によって掃引する空間において、１次元のアドレッシングしか行うことができない。また、複数の対称制御されたトランスデューサ列からなるアンテナを有する１．５次元プローブも知られているが、発信ビームの可変焦点を得ることを可能にするものである。また、長方形または正方形の行列に配置された同面上のトランスデューサからなるアンテナを有する２次元プローブも知られている。これは、発信ビームおよび受信ビームの方向を、空間的に、２つのビーム方向に変更することを可能にするものである。
【０００４】
現在の傾向として、より細いビームを形成することを目的とするものが多いが、それに伴って、時間上の制約がより厳しくなっている。例えば、超音波検査において、最大検査距離は通常約２０ｃｍであるので、音響波の往復時間は約２５０μｓである。従って、検査範囲を２００チャネルで走査するためには少なくとも５０ｍｓが必要となり、これはターゲット構造が生物の組織である場合に許容できる範囲の限界にあたり、信号のドップラ処理を行うことが不可能である。さらに、このチャネル数では、発信時に可変距離の焦点合せを行うことができず、例えば、２５００個のトランスデューサを有するアンテナの場合など、プローブアンテナが大多数のトランスデューサを有する場合には不向きである。
【０００５】
この課題を解決するために、発信チャネルに含まれる受信チャネルの数に等しい比率で走査時間を短縮するように、広いビームを発信する方法が知られている。しかし、その結果、発信および受信における主ローブの側ローブに対する総合的な比率の値が低下する。図１ないし６には、従来の技術を示す。まず最初の３つを説明すると、図１には、発信時の主ローブの側ローブに対する比率ＰＳＥを示し、図２には、発信ローブと受信ローブの幅が等しい場合の、対応する受信時の比率ＰＳＲを示し、図３には、発信に続いて受信を行った結果に得られるパターンに対応する総合的比率ＰＳＧを示す。
【０００６】
図４ないし６には、特に図５に示す受信ビームに対して、図４に示すように発信ビームが広い場合の、比率ＰＳＥ、ＰＳＲおよびＰＳＧを示し、その結果、一部の受信チャネルしか示されていない図６に見えるとおり、総合的な比率ＰＳＧは比率ＰＳＲにほぼ等しくなる。総合的な比率ＰＳＧは画質に直接影響するため、発信パターンを広げると画質が低下してしまう。よって、本発明は、受信時に行われる処理によって総合比率ＰＳＧを改善し、その結果、高画質を得ることを可能にする特定の発信シーケンスを使用するものである。特に、対応する受信パターンに比べて非常に広い発信パターンを取得し、ターゲットアセンブリの総合照射時間を顕著に短縮することを可能にすることを目的とするものである。
【０００７】
よって、既に述べたとおり、本発明は、アンテナから発生する波によって画像を取得することを可能にする方法を提案するものであって、発生した波によって照らされるターゲット様アセンブリのレベルで波が反射され、それに基づいて画像が抽出されるものである。そのアンテナとは、少なくとも１列の波発信／受信トランスデューサからなるものである。
【０００８】
本発明の１つの特徴によると、各発信において実質的に平面波を発生させるように時差を設けた同等の励起信号または重付のみによって異なる信号をトランスデューサに設けることで同種の一連の発信を行い、トランスデューサ間の遅延が、得られる等位相面が、アンテナが１列のトランスデューサか複数列からなるかによって、直線上または平面上に得られるように設定されることを特徴とする。
【０００９】
本発明は、さらに、システムのアンテナから波を発信し、発信された波によって照射されるターゲット様アセンブリのレベルで該波が反射されることに基づいて画像を抽出して、画像を取得することを可能にするシステムであって、該アンテナが少なくとも１列の波発信／受信トランスデューサを具備するシステムとそれらのシステムの波発信／受信アンテナに関するものである。
【００１０】
本発明の特徴によると、このようなシステムとこのようなアンテナは、それぞれ上述の方法を実行するためのソフトウェアおよびハードウェア手段を有する。
【００１１】
本発明と、その特徴および利点は、以下に述べる図面とともに、次の説明によって明らかとなろう。
【００１２】
図７に示す画像形成システムは、アンテナを構成し、限定された対象体積を音波で掃引する複数の波発信／受信トランスデューサを有するアンテナ１を含むものである。システム７が超音波検査システムである場合、この対象体積は、検査のために超音波を受けるべき組織が配置される場所であり、アンテナ１は超音波プローブアンテナである。次いで、アンテナ１は、以下に説明するように、ターゲットアセンブリを検査し、より具体的には、組織内に位置し、トランスデューサにより決定した方法で照射されるこれらのアセンブリの要素を検査することを可能にするように構成される。トランスデューサは、ターゲットに向けて信号を発信し、反射後にこれらの信号を受信する。超音波検査の分野では周知のとおり、この信号は超音波領域の音響信号である。
【００１３】
ここで、アンテナ１が、アンテナ１のトランスデューサに供給される励起信号を発生する発信ステージ３を有する超音波検査器２に接続されていることとする。この供給過程は、図示しないが、従来の方法で発信ステージに接続されたクロック回路４のパルスに基づく所定の周期性を有する所定のシーケンスに従って行われる。マン／マシンインタフェース５の、例えばキーボードまたはデスク等の制御手段によって、利用者は、必要に応じて、超音波検査器の様々な構成要素や、アンテナ１を操作することが可能である。
【００１４】
発信段階では、励起信号が周期的なパルス列として、発信段階３から、受信ステージ７も接続された分離ステージ６を介して、アンテナ１のトランスデューサに供給される。励起信号は、アンテナ１のトランスデューサのレベルで超音波パルス信号に変換される。この分離ステージ６は、励起信号が受信ステージ７に圧倒されないように設けたものである。受信段階では、トランスデューサによって受信される反射超音波信号は、受信ステージで識別され、特に焦点合せ等を目的とした利用者の選択によって、受信チャネルに分別される。信号処理ステージ８は、受信ステージによって供給される信号を、例えば、ディスプレイスクリーン９に表示可能な超音波検査画像等、利用者が使用可能な信号に変換することを可能にする。周知のとおり、超音波検査の操作は、クロック回路４とともに、プログラムに基づく管理ユニットによって制御されるが、このユニットは、処理ステージ８にある程度吸収させても良い。
【００１５】
本発明によると、ここでは同型のものとするトランスデューサが、重付の範囲内であってもよい同等の励起信号に駆動されるアンテナによって、回折の範囲内で平面波を形成するように時差を設けて、同種の信号の発信シーケンスを実行する。すなわち、トランスデューサ間の遅延は、周知の１次元型、１．５次元型および２次元型を含むアンテナの種類によって、等位相面が線上または面上に一致するように設定される。図８に簡単に示すように、Ｎ個のトランスデューサ１０’の配列からなる１次元型のアンテナ１’の場合、発信は１次元に適用することができ、図１０に簡単に示すように、トランスデューサ１０”の行列からなる２次元型のアンテナ１”の場合、２次元で適用することができる。例えば、図８に、１次元型のアンテナ１’について、４つの平面波ｗ１、ｗ２、ｗ３およびｗ４のシーケンスが示してあり、図１０に、２次元型のアンテナ１”について、３つの波Ｗ１、Ｗ２およびＷ３のシーケンスが示してある。いずれの場合においても、距離によって線形的に変化する、アンテナ１’のトランスデューサ１、２、３、．．．、Ｎ−１、Ｎの駆動信号に対応する各パルスを示す図９に見えるように、各トランスデューサの励起信号に時差を設けることにより、平面を形成するように波を発生するのである。
【００１６】
近距離方式の画像形成システムの場合、多数のトランスデューサ１０’または１０”からなるアンテナの寸法は波長に比べて大きく、画像形成システムのレンジは、アンテナのトランスデューサの列の長さをＤとした場合、Ｄ２／λで得られるフレネル距離に比べて小さい。この場合、音波掃引体積内で形成された波は、非常に精確に平面に近似する。信号の中央周波数が３ＭＨｚであり、λ／２の間隔、すなわち０．２５ｍｍ間隔で配置される２５６個のトランスデューサ１０’からなる線形アンテナを使用した場合、アンテナの長さは２５６×０．２５＝６４ｍｍであり、それに対応するフレネル距離は６４２／０．５＝８１９２ｍｍである。従って、この距離は、通常の超音波検査による最大レンジに相当する２００ｍｍと比較して非常に大きい。
【００１７】
上述の条件で配置された６４個のトランスデューサからなるアンテナの場合、得られるフレネル距離は５１２ｍｍであり、上述したように通常の範囲である２００ｍｍより顕著に大きい。この種の線状アンテナが、同等の遅延励起信号によって駆動されると平面波が発信されるように、該アンテナによってこれらの条件下で発生するフィールドは、特にフィールドの端において、端による回折のために、リプルを含むものである。振幅の重付を導入することで、発生する波の平面特性を実質的に変更せずに、このリプルを低減することができる。
【００１８】
トランスデューサのアレイによって平面波を発信することで、従来の発信で照射できるチャネルは１つであるのに対し、一度の発信でシステムのレンジＲとアンテナの長さとの積に等しい表面積を照射することが可能になるので、画像形成時間を短縮することができる。
【００１９】
しかし、平面波による照射は、非常に大きい比率での照射時間の短縮を可能にする反面、主ローブ対側ローブ比ＰＳＧを低下してしまう。
【００２０】
よって、本発明によると、合成発信の原理に基づいて、特定の発信パターンを用いることで、この主ローブ対側ローブ比ＰＳＧを向上させることができる。それを目的として、方向が異なる平面波のシーケンスを発信する。ある特定の幾何学的座標を有するターゲット点に対して得られる各受信信号が、その点に依存する振幅および位相重付に従って合計され、波が同時に発信されたかのように、点のレベルにおいて波のリフェージングがあったとすることが可能である。従来の方法に従って、最終的なパターンの品質を最適化するために、リフェージングの結果が得られるものと少し異なる重付であってもよい。その結果、各ターゲット点について、発信パターンに等しいものが得られ、受信パターンと、得られた発信パターンとを乗算することで比率ＰＳＧを向上させることができる。
【００２１】
受信信号をメモリに記憶することは、受信チャネルを形成した前であっても後であってもよい。受信に使用されるアンテナのトランスデューサに関する選択の余地はある程度存在し、発信用のものを兼用したものであってもよい。受信用に使用するトランスデューサの数を少なくすることで、検査距離が短い場合に開口角が大きくなりすぎることを防止することができる。特定のケースにおいて、複数の受信ビームを、重複または非重複の状態で形成することによっても有利な結果が得られる。
【００２２】
以下に、ｘ軸上に配置されたアンテナが点Ｆに焦点を合わせた波を発信する様子を示す図１１を参照して、発信および受信における焦点合せによるチャネルの形成を簡単に要約する。この軸上の点Ｓで発信された信号は、次の式で表すことができる：
2004512117.tif 000003
ここで、ｅ（ｔ）は発信信号を示し、ＳＦはＳとＦとの間の距離を示し、ｃは波の伝播速度を示し、ｐｅ（ｘ）はｓ（ｔ）のｘ方向への重付を示す。
【００２３】
点Ｍのレベルで受信される信号は次の式で表すことができる：
2004512117.tif 000004
点ＭがＦと一致すれば、次の式が得られる：
2004512117.tif 000005
【００２４】
ｘ軸上に位置する点Ｒで受信される信号は、次の式で表すことができる：
2004512117.tif 000006
【００２５】
受信アンテナの出力で受信される総合信号は次のとおりである：
2004512117.tif 000007
【００２６】
以下に示すように、この式を展開することもできる：
2004512117.tif 000008
【００２７】
Ｒｆｆ（ｔ，Ｍ，Ｆ）は、発信チャネルおよび受信チャネルが同様にＦに焦点を合わせた場合の、Ｍに位置する反射器の、受信信号への寄与分である。この寄与分は、アンビギュイティ図の空間部に対応する。
【００２８】
点ＭがＦと一致する場合、次の関係が生じる：
2004512117.tif 000009
これは、発信および受信の重付の積に対応するものである。以下に、発信時の単一の平面波による照射および受信時の焦点合せに伴うチャネルの形成を図１２を参照して説明する。アンテナは、一般的に、曲線または任意の平面上に位置し、図面の簡略化を考慮してｘ軸上に位置するように示してあるが、各トランスデューサは、広帯域である可能性のある信号を発信し、平面波、すなわち単位長のベクトルＶに沿う方向の波ベクトルを有する、無限大に焦点を合わせた波を形成する。
【００２９】
この波は平面波であるため、基準として設定した点Ｏに対して点Ｍで受信される信号の遅延は、
2004512117.tif 000010
に等しく、その式は次のように表すことができる：
2004512117.tif 000011
【００３０】
アンテナの点Ｒで受信される信号は、次の式で表すことができる：
2004512117.tif 000012
【００３１】
焦点を合わせた後、受信時に得られる信号は、次のように表すことができる：
2004512117.tif 000013
【００３２】
発信時における複数の平面波による照射、受信時における焦点合せおよび発信時における合成チャネルの形成は、以下に示すように定義される。
【００３３】
発信は、異なる方向の平面波をＮ回に亘って発信することで得られることとする。このＮ回の発信の個別の受信は、記録され、得られた受信信号には、発信時に合成チャネルが形成されるように、時差が設けてある。
【００３４】
上記の表記方式を使用すると、ｎ番目の発信の受信信号は次の式によって表すことができる：
2004512117.tif 000014
【００３５】
Ｆに焦点を合わせた合成発信による受信信号は次の式によって表すことができる：
2004512117.tif 000015
または
2004512117.tif 000016
【００３６】
この数式中、発信に関連する遅延に対応する項は、図１３に概略的に示すとおり、点ＦとＭを通過する波面の間の距離に比例する。点ＦとＭを結ぶ直線がベクトルＶに対して垂直であり、Ｆを通過する波面内に位置する場合、遅延はゼロである。周波数ｆにおける位相変移は、
2004512117.tif 000017
に比例する。
【００３７】
受信チャネルの形成によって発生し、検査点の関数として時差を設定した異なる方向の平面波の発信に対応する焦点を合せたものもそうでないものも含み得る信号の総和は、発信と受信の積のパターンの特徴を改善する合成発信チャネルの形成を行うことを可能にする。次の例は、限定的ではない実施例を示すものである。
【００３８】
発信が、図１４に概略的に示すように、Ｖ軸に対して対称である方向Ｖ１とＶ２の同振幅の２つの波からなるものである場合、遅延時間は
2004512117.tif 000018
および
2004512117.tif 000019
に比例する。
【００３９】
信号が周波数Ｆの正弦波である場合、受信信号は、
2004512117.tif 000020
に比例し、つまりは、
2004512117.tif 000021
である。
【００４０】
発信の合成焦点合せの後に、点Ｍが２つの発信波ベクトルＶ１およびＶ２の二等分線に対して垂直に移動する場合、Ｆで受信される信号のＭによる寄与度は、
2004512117.tif 000022
によって重付される。ここで、ｘはＦから二等分線への距離であり、すなわち、２つの波は平面である領域全体に亘って均一に干渉するため、アンテナからの距離に独立して周期λ／ｓｉｎαに等しい。
【００４１】
異なる角度αを有する複数のこの種の発信対が、異なる振幅および位相係数で総和されると、その結果得られる全体的な重付は、異なる周期のコサイン項の総和に対応する。従って、平均伝播方向に対して垂直な軸上で特定の距離領域で低下する関数によって、画像点を重付することでアンビギュイティ図を改善することが可能になる。図１５に見えるように、アンテナの長さをＬとし、焦点距離をＤとした場合、軸に沿った焦点の幅は約（λ／Ｌ）Ｄであるため、この重付の効果は、アンテナから検査点への距離によって変化する。
【００４２】
例えば、焦点の周辺の長距離で減衰をもたらすことを目的とする重付は、同時に、短距離でこの焦点から遠い個所で同等の減衰をもたらす。これを補償するために、距離依存性の発信モードを設けることができる。例えば、一方の距離が他方の距離の２倍であれば、ローブの位置も２の比率で異なることになる。
【００４３】
勿論、上述の形態は、非限定的な例として挙げたものであり、他にも異なる重付や方向を有し、距離によって変化したり、変化しない平面波のシーケンスを使用することもできる。
【００４４】
以下に、画像形成システムにおける発信／受信システムに使用し得るアンテナの例を説明する。平面波のシーケンスからなる合成発信を可能にするものであり、特に、超音波検査システムにおけるプローブアンテナに関する。アンテナは、その方向がほとんど同一であり、平均発信角度と比較して小さな角度で相違する複数の平面波を発信するためのものである。反射後にトランスデューサによって受信される信号を、その個別の幾何学的座標によって規定される各ターゲット点をリフェージングした後に合成するための手段が設けてある。超音波検査、レーダまたはソーナに通常使用されるアンテナで済む場合もあるが、これらの応用分野における通常のアンテナ構造に比較して価格を抑えたアンテナ構造を提案する。
【００４５】
平面波の、上述した平均方向を変化させることで、アンテナの前に位置する検査中の体積を検診するための手段が設けてある。
【００４６】
従って、ここでは線状のものとするアンテナによって得られることとする、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４と示す領域のシーケンスを示してある図１６に見えるように、平面表現の枠組の中で、長方形によって画定される領域を音波によって掃引することを可能にする特定数の平面波を有するシーケンスを発信するための手段が設けてある。最大距離がフレネル距離よりも短いことを条件に、各領域において形成される音響フィールドは平面波に近似することができる。実行されるシーケンスは、図１６に見えるように、関連する領域Ｄ１ないしＤ４が少なくとも一部が重複するように、平面発信波の平均角度を変化させることで所定の検査空間の検診を可能にする。所定の検査領域をカバーする合成発信パターンを作成するために、方向が顕著に異なる発信を使用することも可能である。
【００４７】
各照射系列における連続する平面波は、いずれも、他のものとほぼ同一の方向であり、その間の角度は平均発信角度に比較して小さい。検査中の体積の検診は、平均方向を変化させることで得られる。これは、アンテナ１’、および領域が部分的に重複する異なる配置の３つのシーケンスＳ１、Ｓ２、Ｓ３によって発生するフィールドでカバーされる領域を表す図１７に概略的に示してある。
【００４８】
アンテナ１’のトランスデューサは重付の範囲以内に、同一の信号によって駆動されることとする。これらの信号は広帯域Ｂのものであって、継続時間が短く、例えば、３ＭＨｚの帯域Ｂに対して、好ましくは数１／Ｂであり、通常は１ｍｓ程度である。図１７および１８に見えるように、その間の距離がｐである連続する２つのトランスデューサに印加される信号間の遅延時間τは、（ｐ／ｃ）ｓｉｎφである。これらのトランスデューサに対応する領域が隣接するものであれば、Ｄをアンテナの長さとし、Ｌをシステムの想定されるレンジとすると、角度φはｓｉｎφ＝Ｄ／２Ｌで得られる。
【００４９】
トランスデューサの数Ｎが大きければ角度φは比較的大きいので、平均周波数ｆを３ＭＨｚとし、帯域幅を３ＭＨｚとし、アンテナが周波数ｆの波長の半分に対応する０．２５ｍｍの間隔ｐで設けられた２５６個のトランスデューサからなる線状のものであれば、レンジＬが２００ｍｍに固定された場合、ｓｉｎφ＝Ｄ／２Ｌ＝０．１６となる。
【００５０】
その結果得られる遅延時間τは２６．７ｎｓに等しく、従って、図１９に示すように、１６番目のトランスデューサ１０’１６に印加されるパルスＩ１６は、１番目のトランスデューサ１０’１に印加されるパルスＩ１が終わった後にしか発生しない。
【００５１】
よって、この場合、アンテナの２５６個のトランスデューサを１６個ずつの群に多重化し、その結果、ここではそれに必要な制御リンクを考慮しないが、関連する超音波検査器２に基づいて、同一の有線通信リンクを介して各群における同位置のトランスデューサを動作させることができる。
【００５２】
一般的に、間隔ｐで配置され、継続時間Ｔのパルスを発信するＮ＋１個のトランスデューサを有するレンジＬの線状アンテナの場合、超音波検査器に基づいて、上述の条件下で、発信時にアンテナ宛にＮ＋１／Ｍ個の信号を発信させることができる。
【００５３】
Ｍは次の商：
2004512117.tif 000023
の整数部に相当する。
【００５４】
このような発信形式では、図２０に示す三角領域ＡＢＨ等、検査領域の一部が音波によって掃引されないが、必要であれば、アンテナの一部のみを使用してこの領域も音波で掃引することができる。線状または平面アンテナの場合、アンテナのトランジスタをすべて同時に同一の信号で駆動することでこの領域を掃引することができる。これは、当業者の実施し得る範囲内の簡単な方法で、装置を変更することで、アンテナに想定される制御形式用に信号を多重化させることで達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、従来技術における発信ビームの主ローブ対側ローブ比を例示するものである。
【図２】
図２は、同一幅の受信ビームの主ローブ対側ローブ比を例示するものである。
【図３】
図３は、対応する総合的な発信および受信の主ローブ対側ローブ比を例示するものである。
【図４】
図４は、従来技術における広い発信ビームの主ローブ対側ローブ比を例示するものである。
【図５】
図５は、より細い幅の受信ビームの主ローブ対側ローブ比を例示するものである。
【図６】
図６は、対応する総合的な発信および受信の主ローブ対側ローブ比を例示するものである。
【図７】
図７は、既知の画像形成システムであって、より具体的には例示的に説明する超音波検査システムを示す概略図である。
【図８】
図８は、線状アンテナ用のシーケンスパタ−ンを示すものである。
【図９】
図９は、アンテナのトランスデューサを起動するためのパルス列を表すパターンを示すものである。
【図１０】
図１０は、平面状アンテナ用のシーケンスパタ−ンを示すものである。
【図１１】
図１１は、チャネルの形成を示すものである。
【図１２】
図１２は、チャネルの形成を示すものである。
【図１３】
図１３は、発信における遅延を示すものである。
【図１４】
図１４は、発信における遅延を示すものである。
【図１５】
図１５は、アンビギュイティ図の重付に関する曲線の群を示すものである。
【図１６】
図１６は、平面波のシーケンスによる音波で掃引される領域を示すものである。
【図１７】
図１７は、異なる配置を有する３つのシーケンスによってカバーされる領域を示すものである。
【図１８】
図１８は、図１７における遅延を示すものである。
【図１９】
図１９は、線状アンテナのトランスデューサを起動するためのパルスに関する時間図である。
【図２０】
図２０は、平面波のシーケンスによる音波で掃引される領域を示すものである。
【図１】
2004512117.tif 000025
【図２】
2004512117.tif 000026
【図３】
2004512117.tif 000027
【図４】
2004512117.tif 000028
【図５】
2004512117.tif 000029
【図６】
2004512117.tif 000030
【図７】
2004512117.tif 000031
【図８】
2004512117.tif 000032
【図９】
2004512117.tif 000033
【図１０】
2004512117.tif 000034
【図１１】
2004512117.tif 000035
【図１２】
2004512117.tif 000036
【図１３】
2004512117.tif 000037
【図１４】
2004512117.tif 000038
【図１５】
2004512117.tif 000039
【図１６】
2004512117.tif 000040
【図１７】
2004512117.tif 000041
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年11月14日(2002.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ（１）から波を発信し、発信された波によって照射されるターゲット様アセンブリのレベルで該波が反射されることに基づいて画像を抽出して、画像を取得することを可能にするための方法であって、該アンテナが少なくとも１列の波発信／受信トランスデューサ（１０’または１０”）を具備し、異なる方向の一連の平面波を発信し、所定の幾何学的座標に位置するターゲット点に対して得られた複数の受信信号を、これらの波が同時に発信されたかのように、点のレベルで波のリフェージングが行われるとすることができるように、該点に依存する振幅および位相重付を適用して総和し、発信時に合成チャネルが形成されるように、該受信信号に時差を設けることを特徴とする方法。
【請求項２】
一連の発信を、互いに時差を設け、異なる方向の一連の平面波を得ることを可能にするようにアンテナトランスデューサを選択的に駆動する励起信号を使用することで発生させたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一連の発信が、同種の発信の対からなり、各対のレベルにおいて、選択された平均伝播方向に対して対称に、該平均方向に対して各対について異なる角度（α）および／または各対について異なる振幅で行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
一連の発信に対してアンテナトランスデューサが受信する信号を、各ターゲット点において、その点に固有の振幅および／または位相の重付を付して総和することで、計算により、この点に到達した発信平面波のリフェージングを得ることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
一連の発信に対してアンテナトランスデューサが受信する信号が、各ターゲット点について総和され、平均伝播方向に対して垂直な軸上の該点の距離の減少関数によって行われる重付が割当てられることを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
一連の発信の受信信号が、受信チャネルを形成する前に、メモリ内に記憶されることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
一連の発信の受信信号が、受信チャネルを形成する後に、メモリ内に記憶されることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項８】
受信に使用されるアンテナトランスデューサの数が、少なくとも同一の一連の発信に対して発信に使用されるアンテナトランスデューサの数に比べて少ないことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
重複するかそうでなくてもよい複数の独立した受信ビームが形成されるように、トランスデューサが配置されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
アンテナ（１）から波を発信し、発信された波によって照射されるターゲット様アセンブリのレベルで該波が反射されることに基づいて画像を抽出して、画像を取得することを可能にする画像形成システムであって、該アンテナが少なくとも１列の波発信／受信トランスデューサ（１０’または１０”）を具備し、請求項１ないし９のいずれか１項による方法を実行するためのソフトウェアおよびハードウェア手段を有するシステム。
【請求項１１】
システムのプローブの音響アンテナから超音波を発信し、発信された波によって照射されるターゲット様アセンブリのレベルで該波が反射されることに基づいて画像を抽出して、画像を取得することを可能にする超音波画像形成システムであって、該アンテナが少なくとも１列の超音波発信／受信トランスデューサを具備し、請求項１ないし９のいずれか１項による方法を実行するためのソフトウェアおよびハードウェア手段を有するシステム。
【請求項１２】
プローブのアンテナ（１）から波を発信し、発信された波によって照射されるターゲット様アセンブリのレベルで該波が反射されることに基づいて画像を抽出して、画像を取得することを可能にする超音波画像形成システムにおける波発信／受信プローブであって、該アンテナが少なくとも１列の超音波発信／受信トランスデューサ（１０’）を具備し、列を構成するトランスデューサがＮ個ずつの群に多重化され、各トランスデューサが列内の各群における同位置のトランスデューサに多重化され、各群のトランスデューサの数が、１列のトランスデューサの群のトランスデューサのパルスからなる起動信号が、次の群における同位置のトランスデューサの起動信号に対応するパルスの前に終了することを特徴とするプローブ。
【請求項１３】
トランスデューサが特定の間隔（ｐ）で分散され、特定の継続時間（Ｔ）のパルスによって発信制御される列におけるトランスデューサの数が（Ｎ＋１）であり、該列のトランスデューサが、発信時の特定数（（Ｎ＋１）／Ｍ）の信号によって、分母の数（Ｍ）が、ｃを波の伝播速度とし、Ｌを想定されるシステムのレンジとすると、次の商：
2004512117.tif 000068
の整数部に等しくなるように、制御されることを特徴とする請求項１２に記載のプローブ。
【国際調査報告】
2004512117.tif 000069
2004512117.tif 000070
2004512117.tif 000071
2004512117.tif 000072
2004512117.tif 000073
2004512117.tif 000074