(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のトランスデューサを有する超音波撮像システムでの合成開口集束方法において、
前記複数のトランスデューサに相異なるステアリング時間遅延を適用して、平面波を生成する第１段階と、
前記複数のトランスデューサによって前記平面波を診断対象（人体を除く）に向けて送信する第２段階と、
前記複数のトランスデューサによって前記診断対象から反射される各エコー信号を受信する第３段階と、
前記受信した各エコー信号を動的集束する第４段階とを含み、
前記平面波は前記エコー信号の受信時に使われる受信副開口の中心位置に対応する伝播角度で前記診断対象に向けて送信され、
前記エコー信号は前記伝播角度に対応するように前記受信副開口の位置を移動させることによって受信されることを特徴とする合成開口集束方法。
【請求項２】
前記受信した各エコー信号を受信パターン・メモリに格納する第５段階を、さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の合成開口集束方法。
【請求項３】
前記動的集束した各エコー信号を組合せてビームを形成する第６段階を、さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の合成開口集束方法。
【請求項４】
前記平面波が、パルス送信方式及びコード化送信方式の中のいずれかによって生成することを特徴とする請求項１に記載の合成開口集束方法。
【請求項５】
前記複数のトランスデューサが、線形アレイ・プローブ及びフェーズド・アレイ・プローブの中のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の合成開口集束方法。
【請求項６】
前記格納された各エコー信号を相関器で圧縮する第７段階を、さらに含むことを特徴とする請求項２に記載の合成開口集束方法。
【請求項７】
前記第６段階が、合成送信時間遅延と受信動的集束のための時間遅延とを用いることを特徴とする請求項３に記載の合成開口集束方法。
【請求項８】
前記平面波が、直交特性を有するゴレーコードと周波数分割した重みチャープ信号とを用いることを特徴とする請求項４に記載の合成開口集束方法。
【請求項９】
前記受信副開口の中心位置であるγを選択して実像の深さを増加させることを特徴とする請求項１に記載の合成開口集束方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波撮像システムの合成開口集束方法に関し、特に、超音波の回折特性によるビーム広がり現象を減少させるために平面波を用いる合成開口集束方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療用超音波撮像システムは、トランスデューサを通じて人体内に超音波を送信して反射されて帰ってきた受信信号を多様な信号処理方法を適用することによって、リアルタイムにて２次元断面映像を与える。図１に示した通り、超音波映像の解像度はトランスデューサを基準として送信ビームの進行方向として定義される軸方向２、トランスデューサの幅方向として定義される横方向４、トランスデューサの高さ方向として定義される高さ方向６の解像度によって決定される。軸方向の解像度は、他の２つの解像度より３〜５倍程度高いために、超音波映像の解像度を決定する重要な要素ではない。しかし、横方向の解像度と高さ方向の解像度とは軸方向の解像度とは異なり、送受信ビームの集束方法によって変わる。
【０００３】
横方向の解像度は、トランスデューサ列によって診断対象から反射されるエコー信号を受信する時、全像点においてリアルタイムにて動的集束を行うことによって急速に向上した。図２に示した超音波撮像システムを参照して、受信動的集束方法に対して略記する。
【０００４】
超音波撮像システムの送信信号（図示せず）は、送信集束遅延部８によって各々のトランスデューサ９の集束深さに該当する時間だけ遅れる。時間遅延された送信信号は、送信パターン・メモリ１０に格納されて送信部１１及び送受切換え用スイッチ１２を通じてトランスデューサ列１３から診断対象に向けて送信集束される。このような過程を通じて送信された全ての送信ビームは集束点１４において集束され、該集束点１４から反射されたエコー信号はトランスデューサ列１３の各トランスデューサ９によって電気信号に変わり、送受切換え用スイッチ１２及び受信部１５を介して受信パターン・メモリ１６に格納される。受信パターン・メモリ１６に格納されたエコー信号はトランスデューサ９間の集束深さによって位相が異なるため、受信集束遅延部１７によって可変時間遅延を加えてエコー信号を同相とする。同相の各エコー信号はビーム形成部１８によって組合せられて、信号処理部１９によって多様な信号処理方式が適用された後、スキャン変換部２０を通じてディスプレイ２１上に表示される。
【０００５】
但し、ここでは一つの集束点１４だけに対して説明したが、受信動的集束方法は一回の送信で得られた受信エコー信号をもって一つの走査線をなす全像点に対して受信集束を行うことができる。
【０００６】
しかし、図２と関連して説明した受信動的集束方法は、固定送信集束を行うために固定送信集束点でのみ両方向集束ができる。その理由は、求めようとする全像点に対して送信集束を行うためには、像点の数分のビームを送信しなければならないので、超音波撮像システムの長所であるリアルタイム映像を得ることができない。また、集束点１４から遠いほど、超音波の回折特性のため、ビームが急速に広がるために横方向の解像度が低下する欠点がある。
【０００７】
図３を参照して超音波撮像システムで用いられる超音波の回折特性によって横方向の解像度が深さによって低くなる現象を説明する。受信動的集束方法はトランスデューサ２６間の距離差を補償することによって行われるが、これは全像点に送信集束してビームを送信することと同じ結果が得られる。受信集束のための時間補償を行った場合、各々のトランスデューサｎ１、ｎ２、ｎ３において受信したエコー信号は同相を意味するＷ１、Ｗ２、Ｗ３曲面上の反射体から反射された信号が組合わせられる。Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３曲率は各トランスデューサから深さＺ１までの距離を半径とする円の曲率と同一である。もし、深さＺ１上に２つの反射体２２ａ、２２ｂが存在し、各々のトランスデューサ２６が受信した各エコー信号を組合せる場合、Ｌ０線上に位置した反射体２２ａから反射されたエコー信号の大きさだけ大きくなる。しかし、深さがさらに深いＺ２上の反射体に対して各々のトランスデューサが受信した各エコー信号を組合せる場合、Ｌ０線上に位置した反射体２４ａによるエコー信号の大きさだけでなく、Ｌ１線上に位置した反射体２４ｂによるエコー信号の大きさもともに大きくなる。このような現象は、Ｚ１では３個の曲線がＬ０線上の反射体２２ａだけに対して重畳されるが、Ｚ２ではＬ０線上の反射体２４ａだけでなく、Ｌ１線上の反射体２４ｂに対しても、重畳効果を有するために横方向の解像度が深さによって低くなる。
【０００８】
以上のような横方向の解像度の限界を改善するために、最近には、合成開口集束方法を適用して全像点に対して両方向動的集束が行われ、受信動的集束方法に比べて向上した横方向の解像度を得ることができた。しかし、合成開口集束方法も映像の深さが増加することに伴い、超音波の回折特性によってビーム幅が線形的に増加するために横方向の解像度が低下する問題点が生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、診断対象に対する撮像深さの増加に伴い超音波の回折特性によるビーム広がり現象を減少させるために、受信副開口の中心位置に対応する伝播角度で平面波を診断対象に向けて送信し、その後診断対象から反射された信号を受信副開口によって受信して組合せることによって両方向動的集束ができ、横方向の解像度を向上させ得る合成開口集束方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明の好適実施例によれば、複数のトランスデューサを有する超音波撮像システムでの合成開口集束方法において、平面波を生成する第１段階と、前記複数のトランスデューサによって前記平面波を診断対象（人体を除く）に向けて送信する第２段階と、前記複数のトランスデューサによって前記診断対象から反射される各エコー信号を受信する第３段階と、前記受信した各エコー信号を動的集束する第４段階と、前記受信した各エコー信号を受信パターン・メモリに格納する第５段階と、前記動的集束した各エコー信号を組合せてビームを形成する第６段階とを含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施例について、 図４〜図１４を参照しながらより詳しく説明する。
【００１２】
図４は、撮像深さの増加に応じて低くなる横方向の解像度を平面波を用いて改善できることを説明するための図面である。複数のトランスデューサを含む非常に大きい送信開口３０を用いて送信されたビームが全像点で重畳になるように相異なる角度で平面波を送信すれば、各々の平面波に対する同相はＷ１、Ｗ２、Ｗ３で表現される。この場合、Ｚ１深さでは、図３を参照して説明した球面波の場合のようにＬ０上の反射体３２だけに対して重畳になるため、エコー信号の大きさが大きくなるようになる。また、平面波の重なった形態は深さによって変わらないために、Ｚ２深さでもＬ０上の反射体３４だけに対して各平面波が重なる。このような事実は平面波を用いる場合、深さ増加に応じる横方向の解像度の限界を改善できることを示す。
【００１３】
以下、図５を参照して平面波を用いる合成開口集束方法によって両方向動的集束が可能であり、従来の合成開口集束方法に比べて横方向の解像度が優れることを説明する。
【００１４】
図５は、平面波３６を送信して獲得したエコー信号を用いて、最小回折特性を有するビームパターンを得るための合成開口集束方法の送受信モデルを示す。詳記すると、平面波３６をＺ軸に対して−θの角度で送信し、その中心がχ＝ζに位置した有限な大きさの受信副開口３８によってエコー信号を受信する送受信モデルである。ここで、Ｒは受信副開口上の一点から任意の着目点４０（ｘ、ｚ）までの距離、Ｒｆは受信副開口上の一点と像点４２（ｘｓ、ｚ）までの距離を示す。平面波を用いる合成開口集束方法では、送信平面波の伝播角度θを受信副開口の中心位置ζによって下記式のように変更する。
【００１５】
【数１】
0003740066.tif 000002
ここで、ηは任意の定数で、毎度送信する度に送信平面波の伝播角度の変化量と最大伝播角度（θmax＝ζmax／η）を決定する。また、θmax≪１であれば、下記式のように近似的に表現できる。
【００１６】
【数２】
0003740066.tif 000003
【００１７】
平面波を用いる合成開口集束方法では、相異なる角度で送信平面波を伝送し、診断対象から反射されたエコー信号をその角度に対応する位置にある受信副開口を用いて受信した後、それを受信パターン・メモリに格納する。次に、多様な各受信副開口によって受信されて受信パターン・メモリに格納されたエコー信号を動的集束してビームを形成する。以上のようなビーム形成過程を経て集束された超音波ビームパターンは上記式（２）を適用して下記式（３）のように表現できる。
【００１８】
【数３】
0003740066.tif 000004
ここで、ｐs（ζ）は一つの走査線を合成するために用いられる受信副開口の範囲を示す合成ウィンドウ関数、ｔ(ζ)は動的集束された各受信副開口信号を組合せる時に用いる合成送信遅延、γは各々の走査線を合成する時に用いられる合成ウィンドウ関数の中心位置を示す。平面波を用いる合成開口集束方法によるビームパターンは、下記式（４）のような合成送信遅延を適用して下記式（５）のように表現できる。
【００１９】
【数４】
0003740066.tif 000005
【００２０】
【数５】
0003740066.tif 000006
【００２１】
上記式（５）は全像点に対して成立して受信副開口関数ｐｒ（χ０）のフーリエ変換と合成ウィンドウ関数ｐｓ（ζ）のフーリエ変換との積として示されるため、両方向動的集束ができることが分かる。しかし、このような結果を得るため
【外１】
0003740066.tif 000007
【００２２】
【数６】
0003740066.tif 000008
【００２３】
以上のように、本発明による合成開口集束方法は、パルス送信方式を用いた場合だけに対して簡単に説明したが、図６に示したように相関器５０を付加して受信した信号を圧縮すれば、コード化送信方式によっても行われる。
【００２４】
一般に、超音波撮像システムは短い送信信号を用いて映像を構成する方法を用いるが、超音波が媒質を進行する時は減衰現象によって受信信号の電力が減少する。従って、遠く離れた所にある反射体から受信される信号から映像を構成するための情報を得ることは非常にむずかしい。これは、信号対雑音の比が制限されるからである。本発明による合成開口集束方法は、映像の深い所で超音波の回折特性を抑制して横方向の解像度を高めるためのことで、映像の深い所でも充分のＳＮＲを得ることができる必要がある。このような理由で、重みチャープ、ゴレーコードのような長周期を有するコードを送信する時、ステアリング時間遅延を与えて平面波を作り、受信信号を相関器５０によって圧縮してビームを形成することによって、本発明による合成開口集束方法の長所を最大限に生かすことができる。
【００２５】
また、全ての合成開口集束方法は、速やかに動く反射体による動き問題が存在する。このような問題点を解決できる一つの方法は、映像のフレーム率を増加させることであるが、このフレーム率はデータ獲得方式によって大きく左右される。本発明による合成開口集束方法では、フレーム率を増加させるために自己相関は大きくて、相互相関は小さい直交特性を有するコードを用いてもよい。直交特性を有するコードを用いて色々な角度の平面波を同時に送信して受信し、相関器５０によって各受信コードを取出し圧縮した後、短いパルスのビーム形成のようにビームを形成する。このような場合、同時に送信した直交コードの数分に対応してフレーム率が増加するようになる。例えば、ゴレーコードのように互いに直交特性を有するコードを送信するか周波数バンドを分割し、分割した各々の周波数領域に重みチャープ信号や他のコードを送信することができる。特に重みチャープ信号の場合、相互相関を減らすため、一方の周波数領域において周波数の増加する重みチャープ信号を送信すれば、隣接する周波数領域においては周波数の減少する重みチャープ信号を送信する。
【００２６】
本発明による合成開口集束方法は、複数のトランスデューサから構成されている線形アレイ・プローブ及びフェーズド・アレイ・プローブを用いて具現できる。以下、簡単な説明のために、線形アレイ・プローブを用いる場合だけに対して説明する。
【００２７】
線形アレイ・プローブを構成する全てのトランスデューサにステアリング時間遅延を加えて平面波を送信することができ、送信毎に送信角度に対応して受信副開口を移動するとともに受信したエコー信号を受信パターン・メモリに格納する。このような過程を通じて格納された各エコー信号を合成送信時間遅延と受信動的集束とのための時間遅延を考慮して組合せることによって、各々の走査線を構成する。しかし、送信開口の大きさＤ（＝Ｄｔ）が減少することによって最大撮像深さ（ｉｍａｇｉｎｇ  ｄｅｐｔｈ）が減少する問題点が発生する。このような問題点に対して図７を参照しながら詳記する。
【００２８】
図７は、本発明による合成開口集束方法の走査線別の最大撮像深さを示し、ｘ＝ｘｓ＝０とｘ＝ｘｓ＞０に位置した二つの走査線５６ａ、５６ｂの最大撮像深さがどうして決定されるのかを説明する。ｚｍ（０）とｚｍ（ｘｓ）は、送信平面波の最大伝播角度がζｍａｘ／ηである時、二つの走査線の最大撮像深さを示す。この時、各走査線別の最大撮像深さは下記式（７）のように表現される。
【００２９】
【数７】
0003740066.tif 000009
【００３０】
上記式(７)には表現されていないが、各走査線別の最大撮像深さは走査線を構成するのに用いられる合成ウィンドウ関数の幅Ｄｓとその位置を決定するγとによっても決定される。これは、最大撮像深さを示す式（７）をＤｓとγ（図７における符号５２）とに対する式に直せば確認することができる。即ち、各々の走査線を構成するのに実際に用いられる送信平面波の量の最大伝播角度を計算すれば、θｍａｘでなく（γ＋Ｄｓ／２）／ηになる。従って、任意の走査線に対する実像深さ５８ｚａ（ｘｓ）は下記式（８）のように計算される。
【００３１】
【数８】
0003740066.tif 000010
【００３２】
また、上記式(８)で表現される任意の走査線に対する実像深さ５８は、有限送信開口による後方拡散領域（以下、ＲＳＲと称す）が始まる個所として定義することができる。即ち、有限送信開口の使用によって送信平面波が伝えられる深さが制限されるが、その深さを超過した領域では、式（５）のように表現するビームパターンが得られず、メインローブが深さによって再度増加する。しかし、式（８）によれば、実像深さ５８ｚａ（ｘｓ）は各走査線の位置ｘｓによって異なり、送信トランスデューサの大きさＤｔとηとに比例して増加する。従って、合成ウィンドウ関数の幅を小さくするか、その位置を適当に移動することによって、即ち、γを調節してｚａ（ｘｓ）を増加させることができる。特に、図７の場合、γを-Ｄｓ／２に近く定められれば、ｚａ（ｘｓ）を大きく増加させることができる。これは、走査線が正のｘ軸位置にある時、正の伝播角度で送信された平面波はｚｍ（ｘｓ）以後の像点には寄与しないが、負の伝播角度で送信された平面波はｚｍ（ｘｓ）以後の像点に寄与するからである。即ち、このように与えられた像点に寄与する各平面波に対する各信号だけを用いて組合せれば最大撮像深さが増加される。この時、横方向の解像度はηとＤｓによって決定されるため、γ、η及びＤｓを適宜選択して所望の横方向の解像度と実像深さを得ることができる。
【００３３】
本発明に対する望ましい実施例のために、３．５ＭＨｚの線形アレイ・プローブを用いてコンピュータ・シミュレーションを施した。別途に明らかにした場合でなければ合成送信ウィンドウ関数の幅Ｄｓと受信副開口の大きさは全て６４ｄであり、送信開口は全体トランスデューサを用いたため１２８ｄとして決定した。（図１参照）。
【００３４】
図８は、最大伝播角度θｍａｘが０．２ラジアン（ζｍａｘ＝１９２mm、η＝９６mm）の場合、無限送信開口（点線）で平面波を送信した時の送信ビームパターンが有限送信開口（実線）ではどのように変わるのかを示す。図８で有限送信開口の場合、小さな深さでは無限送信開口の場合と殆ど同じ送信ビームパターンを見せて、深さが増加することによってサイドローブの各値が変わり、２００mmではメインローブが微細であっても差異が生ずることを確認することができる。従って、この深さ以後からは有限送信開口のメインローブがますます増加するようになる。このような結果は、有限送信開口を用いて、平面波を用いる合成開口集束方法を近似的に具現できることを示す。
【００３５】
図９は、γ＝ｘs＝０の有限送信開口の場合、η値が合成開口集束されたビームパターンに及ぼす影響を示す。図９（ａ）はη＝９６mm、図９（ｂ）はη＝４８mmである時、音場の等高線を示す。図９（ａ）は前方拡散領域（以下、ＦＳＲと称す）がη値と同じ９６mm、図９（ｂ）はＦＳＲが４８mmであることを確認することができる。また、図９（ａ）の４８mm、９６mmにおける−６ｄＢのビーム幅は各々０．７４mm、１．２２mmで、図９（ｂ）の４８mm、９６mmにおける−６ｄＢのビーム幅は各々０．６２mm、０．８９mmであり、η値が減少するほどそのビーム幅がさらに小さくなることが分かる。これは有限送信開口の場合でも、ηがビーム幅とＦＳＲとを決定づける要素として作用することを示したものである。ＦＳＲでは、横方向のビーム幅が線形的に増加するが、非拡散領域では、近似的に均一の横方向のビームパターンを維持する。
【００３６】
また、上記式（８）で定義したＲＳＲもηによって決定されるが、γ＝ｘｓ＝０の時、式（８）によってＲＳＲはｚ＝ｚａ（０）＝２ηの深さから始まる。即ち、図９（ａ）はＲＳＲが１９２mmから始まり、図９（ｂ）はＲＳＲが９６mmから始まることを示す。このようなＲＳＲの各開始値は式（７）によって計算される最大伝播角度による最大撮像深さｚｍ（０）より２倍増加したものである。前述のように、実像深さは合成ウィンドウ関数の幅Ｄｓだけでなく、その中心位置γを調整することによって更に増加させることができるが、図１０〜図１３を参照して、そのような各要素が実像深さに及ぼす影響に対してより詳記する。
【００３７】
図１０と図１１とは、合成ウィンドウ関数の幅Ｄｓが実像深さに及ぼす影響に対して詳察するためのコンピュータ・シミュレーションの結果である。図１０においてＤｓ＝３２ｄ、γ＝０の時、図１０（ａ）はｘ＝ｘｓ＝０に位置した走査線の送受信音場の等高線、図１０（ｂ）はｘ＝ｘｓ＝１０mmに位置した走査線の送受信音場の等高線を示す。一方、コンピュータ・シミュレーションの他の各条件は同一にし、合成ウィンドウ関数の幅だけＤｓ＝６４ｄに変更した時、二つの走査線の実像深さは式（８）によって各々ｚａ（０）＝１９２mm、ｚａ（１０）＝９２mmとなる。しかし、Ｄｓ＝３２ｄにした場合、式（８）と図１０とで確認できるように、ｚａ（０）（図示せず）及びｚａ（１０）は各々３８４mm、１８４mmであるため、Ｄｓ＝６４ｄである時に更に実像深さが２倍増加する。また、Ｄｓ＝６４ｄである場合、ｚ＝ｚｍ（０）＝９６mmの−６ｄＢのビーム幅は１．２mmと測定したことと比較する時、Ｄｓ＝３２ｄである図１０（ａ）は２．３６４mmと測定されることによって、Ｄｓが１／２に減少することに伴いビーム幅は約２倍増加することが分かる。従って、合成ウィンドウ関数の幅Ｄｓが増加することに伴いビーム幅は半比例して減少し、実像深さｚａ（ｘａ）は比例して増加するようになるが、このようなコンピュータ・シミュレーションの結果は合成ウィンドウ関数の幅Ｄｓがビームパターンに及ぼす影響を定量的に説明する。
【００３８】
図１１は、ｚ＝ｚｍ（１０）＝４５mm（図１１（ａ））、ｚ＝ｚｍ（０）＝９６mm（図１１（ｂ））、ｚ＝ｚａ（１０）＝１８４mm（図１１（ｃ））、ｚ＝２５０mm（図１１（ｄ））の深さであり、Ｄｓ＝３２ｄ、γ＝０である時、ｘ＝ｘｓ＝０の有限送信開口（実線）、ｘ＝ｘｓ＝１０mmの有限送信開口（点線）、ｘ＝ｘｓ＝０の無限送信開口（一点鎖線）での両方向ビームパターンを示す。ｘ＝ｘｓ＝０である時、有限送信開口のメインローブはｚ＝２５０mmでも無限送信開口のメインローブと同一である。しかし、ｘ＝ｘｓ＝１０mmである時、有限送信開口のメインローブは、ｚ＝１８４mmでは無限送信開口のメインローブと同一であるが、ｚ＝２５０mmでは無限送信開口のメインローブよりさらに広がっていることが確認できる。
【００３９】
図１２と図１３とを参照して、合成ウィンドウ関数の中心位置を示すγが実像深さに及ぼす影響に対して説明する。図１２はＤｓ＝６４ｄ、ｘｓ＝１０mmに対して、γ＝０の場合における送受信音場の等高線（図１２（ａ））と、γ＝−１５ｄの場合における送受信音場の等高線（図１２（ｂ））を示したものであって、図１３は走査線がｘ＝ｘｓ＝０に位置する時、無限送信開口（一点鎖線）の横方向ビームパターンと、走査線がｘ＝ｘｓ＝１０mmに位置してγ＝０（点線）、γ＝−１５ｄ（実線）である時の有限送信開口の横方向ビームパターンをｚ＝ｚｍ（１０）＝４５mm（図１３（ａ））、ｚ＝ｚｍ（０）＝９６mm（図１３（ｂ））、ｚ＝ｚａ（１０）＝１７３mm（図１３（ｃ））、ｚ＝２５０mm（図１３（ｄ））の深さについて示す。
【００４０】
図１２（ａ）と図１３とで分かるようにγ＝０の場合、ｚ＝ｚｍ（０）＝９６mm以後からはメインローブ幅は増加する。その反面、図１２（ｂ）と図１３とで分かるように、γ＝−１５ｄの場合にはｚ＝ｚａ（１０）＝１７３mmまでは無限送信開口と同じメインローブ幅を示す。また、１８０mm、１９０mm、２００mmの深さにおける−６ｄＢのビーム幅が、図１２（ｂ）の場合には各々１．７０５mm、１．７８０１mm、１．８６１mmと測定され、無限送信開口の場合には−６ｄＢのビーム幅が各々１．６３４mm、１．６６９mm、１．７０２mmと測定された。図１２と図１３とのコンピュータ・シミュレーションの結果は、γを適宜選択することによって映像の有効深さを増加させ得ることを定量的に説明する。
【００４１】
図１４を参照して、本発明による合成開口集束方法が従来の集束方法に比べて横方向の解像度がどのくらい向上しているのかを説明する。
【００４２】
０．３mmの幅を有する１９２個のトランスデューサで構成された３．５ＭＨｚ線形アレイ・プローブで−６ｄＢのビーム幅が３ＭＨｚになる短いパルスを送信した。送受信開口と合成ウィンドウ関数との大きさは６４ｄとし、受信動的集束方法は６０mmで固定送信集束を行い、本発明による合成開口集束方法で最大伝播角度は０．３５ラジアンとした。反射体は、総１３個であって一番上の反射体はｘ＝０、ｚ＝６０mmに位置し、一番深い所の反射体はｘ＝０、ｚ＝１９５mmに位置する。また、最外角反射体はｘ＝１５mm、ｚ＝１３９mmに位置する。図１４（ａ）のコンピュータ・シミュレーションの結果は、受信動的集束方法による横方向の解像度、図１４（ｂ）のコンピュータ・シミュレーションの結果は本発明による合成開口集束方法による横方向の解像度を示す。コンピュータ・シミュレーションの結果本発明による合成開口集束方法の解像度が全像点に対して遥かに優れていることを確認することができる。
【００４３】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得る。
【００４４】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、両方向動的集束を可能にして優れた横方向の解像度を提供し、パルス送信方式だけでなくコード化送信方式によっても行うことができる。また、合成ウィンドウ関数の大きさとその中心位置とを適宜選択することによって、映像の有効深さを増加させることができ、従来の集束方法が適用される応用分野に用いられて映像の横方向の解像度を改善するのに有用に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トランスデューサの座標を示す模式図である。
【図２】受信動的集束方法を用いる超音波撮像システムを示すブロック図である。
【図３】球面波の回折現象によるビーム広がり現象を示す模式図である。
【図４】本発明によって平面波を用いて横方向の解像度の改善のための模式図である。
【図５】本発明による合成開口集束方法の送受信モデルを示す模式図である。
【図６】本発明による合成開口集束方法を用いる超音波撮像システムを示すブロック図である。
【図７】本発明による超音波撮像システムにおいて走査線別撮像深さを示す模式図である。
【図８】無限送信開口と有限送信開口との送信ビームパターンを示す模式図である。
【図９】本発明による合成開口集束方法の拡散領域を示す模式図である。
【図１０】γ＝０であり、有限送信開口を用いた時、二つの走査線に対する本発明による合成開口集束方法の送受信音場の等高線を比較した模式図である。
【図１１】本発明による合成開口集束方法の横方向のビームパターンを比較した模式図である。
【図１２】有限送信開口を用いた時、ｘｓ＝１０mmの走査線に対する本発明による合成開口集束方法の送受信音場の等高線を比較した模式図である。
【図１３】本発明による合成開口集束方法の両方向のビームパターンを比較した模式図である。
【図１４】本発明による合成開口集束方法を従来の受信動的集束方法と比較する図面である。
【符号の説明】
３６  平面波
３８  受信副開口
４０  着目点
４２  像点
【図１】
0003740066.tif 000011
【図２】
0003740066.tif 000012
【図３】
0003740066.tif 000013
【図４】
0003740066.tif 000014
【図５】
0003740066.tif 000015
【図６】
0003740066.tif 000016
【図７】
0003740066.tif 000017
【図８】
0003740066.tif 000018
【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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