JPH0627730B2

JPH0627730B2 - 超音波走査方法および装置

Info

Publication number: JPH0627730B2
Application number: JP60173079A
Authority: JP
Inventors: デイートリツヒ、ハスラー
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-08-06
Filing date: 1985-08-06
Publication date: 1994-04-13
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: JPS6234049A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、１つの対象物を超音波走査するための方法で
あって、相並んで配置された多数の変換器素子から構成された１
つの超音波ヘッドを用いて、超音波パルスが、各々直線
状の異なった走査行に沿って前記対象物に放射され、複
数エコー信号が、走査深度の関数として各々前記超音波
パルスに続く受信期間中検出され、前記各受信期間中、
前記超音波ヘッドの開度ないし開口は、前記走査深度の
関数として、初期値から出発して段階的に増大する数の
前記多数の変換器素子の能動化によって拡大される、超
音波走査方法に関する。さらに本発明は、この方法を実
施するための装置に関する。

〔従来の技術〕

検査対象物の超音波走査のためには通常いわゆる並列ス
キャナが使用される。この並列スキャナでは超音波ヘッ
ドは相並んで位置する多数の超音波変換器素子を含んで
おり、これらの超音波変換器素子は送信の際および受信
の際に個々にまたは群として能動化される。１つの走査
行に沿う受信の際には冒頭に記載した方法が使用され得
る（ドイツ連邦共和国特許出願公開第２６４３９１８号
明細書）。すなわち、検査対象内の走査深度の増大と共
に増大する数の超音波変換器素子が能動化される。しか
し、開口はこの走査方法では比較的小さい。なぜなら
ば、すべての超音波変換器素子の全数のうち常に単一の
素子または１つの群しか使用されないからである。従っ
て、物理学的に考えられる最大横分解能は得られない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、冒頭に記載した種類の方法を、特に並
列走査の際の分解能を改善し得るように構成すること、
またはこの方法を実施するための装置を提供することで
ある。

〔問題点を解決するための手段〕この目的は、本発明によれば、開度の拡大のために能動
化される各変換器素子の選定は、前記開度の重心が、中
央走査行に沿った走査の場合を除いて、前記各変換器素
子に沿って増大する走査深度で移動するように行い、前
記開度のそのつど、前記変換器素子を全て包括する、最
大の前記走査深度に相応する終値に至るまで増大させ、
超音波ヘッド開度の指向特性を、複数エコー信号の遅延
の選択により設定し、前記指向特性の制御を次のように
行い、即ち、受信方向が、走査行の関数である所定角度
で、種々の前記開度に相応する前記走査深度での各々の
前記走査行と、そのつど交差し、その際、前記所定角度
が、前記中央走査行の場合ゼロであるように前記制御を
行い、前記複数エコー信号の評価を、所定の各信号値に
限定し、該信号値は、各々の前記指向特性を有する前記
受信方向と各々の走査行との交差領域区間に相応するこ
とを特徴とする超音波走査方法により達成される。

開口移動は他の超音波変換器素子を連続的にスイッチオ
ンすることにより発生される。また方向特性はそれ自体
は公知の仕方で（たとえば電子的手段により）開口、湾
曲および能動的受信面の重み関数(Belegungsfunktion)
により設定または決定され得る。

このような仕方では１つの走査行（像行）に沿う各深度
点に、斜め走査の結果として通常の方法の場合よりも大
きい１つの特定の開口が対応付けられている。公知のよ
うに、超音波装置内の分解能は、開口が大きいほど大き
い。この方法は、１つの深度範囲に対応付けられている
開口の完全利用を可能にし、従って像表示の際に改善さ
れた分解能を与える。

その際、個々の開口段階内で方向特性がそれぞれ、直線
状の走査行上の有効開口がそれぞれ同一の角度のもとに
“眺める(schauen)”のように設定されることは好まし
い。それによって全走査深度を経てほぼ一定の集束度、
すなわち一定のＦ値が生ずる。

その際、分解能は深度に無関係に、すなわち一定に設定
可能である。

本発明の１つの実施態様によれば、１つの走査行に沿う
受信の際に開口に、たとえばガウス分布関数または傾い
た、すなわち非対称な（たとえばガウス関数に類似の）
関数に従って構成されている１つの開口重み関数(Apert
urbelegung)（“シェーディング”）が対応付けられて
いる。その際、この開口重み関数は受信されたエコー信
号の重みに関する１つの尺度である。開口重み関数を適
当に選定すれば、超音波像がほぼサイドローブ−アーテ
ィファクトなしに得られる。

本方法を実施するための装置は、本発明によれば、１つ
の超音波ヘッドと１つの送信信号発生器と多数の受信チ
ャネルと１つの加算要素と信号処理回路とを有してお
り、前記超音波ヘッドは相並んで配設された多数の変換器素
子から構成されており、前記送信信号発生器は、前記各変換器素子に励起信号を
供給し、該励起信号によって前記各変換器素子を励起し
て、多数の各々異なった直線状の走査行に沿って超音波
パルスを放射するように構成されており、前記受信チャネルは、前記各変換器素子に配属されてい
て、各々増幅器ならびに該増幅器の後段に接続された制
御可能な遅延回路を有しており、前記加算要素は、前記各受信チャネルの各出力信号の加
算のために設けられており、前記信号処理回路は、前記加算段の各出力信号から各像
信号を形成するために設けられている、１つの対象物を超音波走査するための装置において、増幅器は各々１つの深度補償ないし等化増幅器を有して
おり、各受信チャネルの前記各深度補償増幅器と各遅延回路と
の間に、スイッチング装置が各々配設されており、各１
つの走査行のエコー信号の受信中、超音波ヘッドの開度
の増大のために、前記各スイッチング装置は、制御装置
によって、所定のプログラムに応じて閉じられるように
構成されており、前記プログラムは、前記開度の重心の
移動が、中央走査行に沿った走査の場合を除いて、各変
換器素子に沿って行われるように構成されており、前記制御装置は、前記各遅延回路の各遅延時間の調整に
より前記超音波ヘッドの指向特性の制御のために、なら
びに前記各１つの走査行に沿った各走査深度の関数とし
て前記超音波ヘッドの前記開度の制御のために設けられ
ており、前記制御装置は、前記指向特性の制御のために次のよう
に構成されており、即ち、受信方向が、種々の前記開度
に相応する前記各走査深度で、前記各走査行と各々所定
の角度で交差し、該角度は前記走査行の関数であり、か
つ前記中央走査行の場合ゼロであるように構成されてお
り、信号処理回路は次のように構成されており、即ち、前記
エコー信号の評価が、前記各受信方向と前記各走査行と
の交差領域区間に相応する各信号値に制限されるように
構成されていることを特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する。

第１図によれば、１つの対象物の超音波走査のために、
相並んで位置する多数（Ｎ）個の超音波変換器素子２を
有する１つの超音波ヘッドが設けられている。たとえば
全体でＮ＝２^７＝１２８個の超音波変換器素子２が並列
に相並んで設けられていてよい。こうして、これらの超
音波変換器素子２は、たとえば８cmの長さであってよい
１つのリニアアレーの構成要素である。第２図によれ
ば、個々の超音波変換器素子２の幅ｂは８０mm／１２８
＝０．６２５mmである。たとえば３．５ＭHzの超音波周
波数では、この幅は１波長のほぼ１．５倍に相当する。
並列スキャナの左端に置かれている超音波変換器素子は
２_１で、また右端に置かれている超音波変換器素子は２
_Ｎで示されている。

ここに使用されている受信方法を説明するため、先行の
送信の際には小さい開口、すなわち少数の超音波変換器
素子２の群が左から初めて右へ順次にスイッチオンされ
るものとする。その際、左側には変換器素子における１
つの小さい突出部（ｂｅｒｓｔａｎｄ）が走査幅と向
かい合って存在していてよい。各送信パルスの際には超
音波変換器素子２における所与の群のみがスイッチオン
されており、またこの群が各送信パルスの後に且つその
結果としてのエコー信号の受信の後に１ステップずつ右
方に移動する。その際、先ず第１の走査行または像行Ｚ
１に沿って１つの送信パルスが出射されるものとする。
その直後に、検査すべき対象物の異なる深度範囲から生
ずるエコー信号が本発明の方法により選択された超音波
変換器素子２によりこの走査行Ｚ１に沿って受信され、
且つ１つの信号処理装置内で処理される。その際、さら
に、第１の走査行または像行Ｚ１は左側に置かれている
縁行と同一であるものとする。その後に走査行は１ステ
ップずつ右方に移動する。

走査行Ｚ１に沿う受信の際には、増大する開口および所
与の受信方向特性により動作される。すなわち、所望の
直線状の走査行Ｚ１をほぼ近似するジグザグ状の走査曲
線が生ずる。これは３つの任意に取り出された深度範囲
に対して第１図中に記入されている。３つの深度範囲は
Δｔ１、Δｔ２およびΔｔ３で示されている。第１図中
の図示と異なり、これらの深度範囲Δｔ１、Δｔ２およ
びΔｔ３は実際には、走査される全深度範囲と比較して
はるかに小さい。なぜならば、肝要なことはそれぞれ中
心部に置かれている対象点Ｉ、IIおよびIIIをできるか
ぎり良好に捕捉することであるからである。受信中の走
査の際には実際には個々の走査される深度範囲は、図示
と異なり、直接に並び合っている。しかし、第１図中に
は、図面を見易くするために、離して図示されている。

走査行Ｚ１に沿う受信走査の開始時には小さい開口によ
り動作される。これは超音波ヘッドの左縁における開口
Ａ１により図示されている。その際、開口Ａ１は左縁素
子２_１を含んでいる。明らかなように、開口Ａ１内では
比較的少数の素子２しか能動化されていない。超音波装
置の電気的集束は公知の電子的手段により湾曲Ｋ１に相
応して設定されている。その際、湾曲Ｋ１は中心点とし
ての対象点Ｉの回りの１つの円の一部分である。その
際、湾曲断片Ｋ１の各個の超音波変換器素子２_ｉ（ｉ＝
１…Ｎ）の間隔はそれぞれこの素子２_ｉの設定された遅
延時間に相当する。左側に置かれている縁行Ｚ１の走査
のために第１の超音波変換器素子２_１が受信の際に最大
の遅延を受け、他の右側に置かれている素子はその受信
信号に、縁素子２_１からの間隔の増大と共に減少する遅
延を加算の際に受けることは注目すべきである。こうし
て、超音波ヘッドを対象物Ｉに集束させることができ
る。

所与の湾曲Ｋ１を有する受信は、所与の深度ｔ１１から
のエコー信号が入射するとき開始され、また受信は、所
与の深度ｔ１１からのエコー信号が入射しているとき中
断される。その際、超音波ヘッドは対象点Ｉに集束した
状態に留まる。これは、それ自体は公知の仕方で、相応
の方向特性を予め与えることにより達成される。こうし
てスイッチオン継続時間中は走査行Ｚ１の方向ではな
く、それに対して斜めに線Ｌ１に沿って受信される。ス
イッチオン時間中に走査される範囲は実線で記入されて
いる斜めの区間Ｓ１により与えられている。

受信走査は次いで、範囲Δｔ１に続く深度範囲により継
続される。図面を見易くするため、第１図中には別の離
れた深度範囲Δｔ２が記入されている。この深度範囲Δ
ｔ２には１つの拡大された開口Ａ２、すなわち一層大き
な数または群の同時に能動化された超音波変換器素子が
相当し、その際に再び左縁素子２_１が含まれている。能
動的開口の重心は走査方向に、すなわち右方に超音波変
換器素子２を経て移動していると言うことができる。拡
大された開口Ａ２には再び、能動的超音波素子により受
信され且つ次いで加算される超音波エコー信号の時間遅
れの他の設定が相当する。これは湾曲Ｋ２により示され
ている。ここでも、左側に置かれている縁素子２_１は最
大の時間遅延を受け、今やスイッチオンされている群の
他の右側に置かれている超音波素子２は、右側に位置す
るものほど小さい時間遅延を受ける。開口Ａ２は、超音
波アレーが一層深い位置に置かれている対象点II上に集
束するように選定されている。この開口Ａ２は、前記の
ように、所与の深度ｔ２１からのエコー信号が到来すれ
ば直ちに能動化される。この開口Ａ２による受信は、所
与の一層深い深度範囲ｔ２２からのエコー信号が能動化
された超音波変換器素子２上に到来すれば直ちに中断さ
れる。すなわち、能動化時間中は、選択された方向特性
の結果として、斜めの線Ｌ２に沿う走査が、一層詳細に
は関心のある対象点IIを含んでいる区間Ｓ２に沿っての
み行われる。また再び走査が、走査行Ｚ１に沿う走査の
代わりに、それに対して斜めの走査が、一層詳細には区
間Ｓ２に沿って深度ｔ２１とｔ２２との間で行われる。

このステップ状で斜めの走査は間隙なしに走査行Ｚ１に
沿って、一層詳細にはジグザグ状の走査曲線が生ずるよ
うに継続する。これは第２図中に示されている。

第１図中には、最大深度に置かれている対象点IIIの受
信走査がどのように行われるかも記入されている。この
対象点IIIを走査するためには、すべての超音波変換器
素子２_１、…２_ｉ…２_Ｎが能動化されている。開口は、
この場合、Ａ３で示されている。対象点III上への集束
のためには個々の能動化された素子２_１、…２_ｉ…２_Ｎ
により受信された超音波エコー信号が湾曲Ｋ３を有する
１つの円弧に相応して時間的に遅延させられる。次いで
集束は１つの斜めの線Ｌ３に沿って行われ、そのうち信
号評価のために実際には、対象点IIIを含んでいる区間
Ｓ３のみが利用される。

直線状の走査行Ｚ１上のまさに有効な各開口Ａ１、Ａ
２、Ａ３がほぼ同一の角度のもとに“眺める”ことは強
調されるべきである。

第１図中に示されている走査方法の結果は深度に無関係
に一定な分解能である。その際、特記すべきことは、開
口Ａおよび湾曲Ｋの連動(Mitlaufen)により生ずる１つ
のジグザグ線により走査行Ｚ１が近似されることであ
る。

同一の仕方で、並列に右側に並んで位置する第２の走査
行Ｚ２（図示せず）の近似も行われる。送信後に、この
場合にも再び、走査行Ｚ２のジグザグ状の近似が行われ
る。全く同様にして走査行Ｚ_ｉ（ｉ＝１…Ｎ）の走査も
行われる。

個々の深度範囲Δｔが機械的且つ電気的観点での超音波
ヘッドのディメンジョニングの選定により十分に小さく
選定されれば、各個の走査行または像行Ｚ_ｉ（ｉ＝１な
いしＮ）内で最大可能な開口Ａが利用されるという利点
が得られる。このことは高い分解能を有する超音波像が
得られることに通ずる。

第１図によれば、湾曲の組Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の代わり
に、湾曲Ｋ３の左側開始点ですべて開始する湾曲の組Ｋ
１′、Ｋ２′、Ｋ３が使用され得る。その際、湾曲Ｋ
１′およびＫ２′は鎖線で記入されている。Ｚ１以外の
走査行に対して湾曲の共通開始点は同じくアレー上の走
査行の位置に置かれる。湾曲の組Ｋ１′、Ｋ２′、Ｋ３
は、遅延要素のための装置費用および座標表示内の遅延
時間測定の変換が減ぜられるという利点を有する。

第１図中には左の走査行または像行Ｚ１に対して、対象
点IIIの走査のための縁ビームＲが記入されている。こ
れは右の縁行Ｚ_ｎに対して角度γだけ傾けられている。
計算の結果、この角度γは超音波ヘッドの前記のディメ
ンジョニングにおいて２２°であってよいことが示され
ている。

第２図には、個々の超音波変換器素子２_１、…２_ｉ…２
_Ｎの幅に関するいくつかの考察が示されている。１つの
個別素子２、たとえば右縁素子２_Ｎを考察すると、その
幅ｂは“グレーティング・ローブ”の抑制のために小さ
くなければならないことが知られている。最も望ましい
のはλ／２（λは波長）の値である。しかし、ｂ＝１．
５λの値が（比較的わずかな揺動を有する）並列走査に
対しては十分であることが示されている。さらに留意す
べきことは、個別超音波変換器素子２_Ｎの固有方向作用
が、斜めに入射する超音波ビームを受信し得るように抑
制されていなければならないことである。考察の結果、
（ジグザグ損失が考慮され、ほぼ全波長に相当する０．
４５mmの幅が生じている）前記のディメンジョニングに
おいては約３dBの強度低下が角度β＝２７°において生
ずることが知られている。換言すれば、第１図中に記入
されている角度γ（前記のように２２°であってよい）
においては縁素子２_Ｎの強度低下は３dB以上であっては
ならず、このことは、この縁素子が３．５ＭHzにおいて
１．０λの幅を有するならば保証されている。４ＭHzに
おいては３dBの強度低下がｂ＝０．４mmの素子幅におい
て得られる。

中央行、すなわち素子２_Ｎ／２の場所における行では、
ジグザグ状の曲線経過なしの対称なアンテナが生ずる。

第３図には、第１図中の要素と同一の要素および同一作
用の要素に対しては同一の参照符号が付されている。第
３図には直線状の走査行Ｚ１のジグザグ状の近似が詳細
に示されており、参照符号Ｚ１′を付されている。表示
すべき像行Ｚ_ｉ（ｉ＝１…Ｎ）は、この場合にも、各送
信パルスの後に走査方向に、すなわち右方に１ステップ
ずつ移動する。

第３図で注目すべきことは、各開口Ａ１、Ａ２およびＡ
３に対応付けられている湾曲Ｋ１、Ｋ２またはＫ３が開
口重み関数Ｂ１、Ｂ２またはＢ３を付されていることで
ある。専門用語でときどき“シェーディング”または
“アポダイジング”とも呼ばれるこのような開口重み関
数は、１つの対象点Ｉ、IIまたはIIIの走査の際に能動
化された超音波変換器素子２により受信されたエコー信
号が異なる重み付けをされて加算されることに通ずる。
重み付け、従ってまた開口重み関数Ｂ１、Ｂ２またはＢ
３の形態は実際の要求にかなっている。図示されている
ように、両側に１つの緩い準連続的移行を有するそれぞ
れ１つの関数が選定されることは有利である。この開口
重み関数Ｂ１、Ｂ２またはＢ３の使用は、縁作用により
方形重み関数においては生ずるであろうサイドローブの
抑制に通ずる。

第３図に示されている左縁行Ｚ１に対する開口重み関数
Ｂ１、Ｂ２またはＢ３において特に強調すべきことは、
非対称な“シェーディング”が生ずることである。換言
すれば、感度ローブの重心はそれぞれ湾曲Ｋ１、Ｋ２ま
たはＫ３の中心に位置せず、左方にずらされていること
である。それによって、走査の際の切換の数を対称な
“シェーディング”の際よりも小さくすることができ
る。他の像行Ｚ_ｉには他の開口重み関数が対応付けられ
ていてよい。

開口連動の結果として、最大走査深度ではすべての存在
するｎ＝１２８個の超音波変換器素子２が常に同時に問
い合わされ、従ってまた常に機能している。（第１図の
開口連動はその他の点では直角状の可変の開口重み関数
としても解釈され得る。）異なる開口重み関数により個
々の超音波変換器素子２の寄与は異なって重み付けされ
る。こうして、それぞれ開口の右側に位置する素子の開
口Ａ１およびＡ２における信号寄与は考慮されない。こ
れは開口連動または開口重み関数の作用として解釈され
得る。

第３図に示されている実施例では、こうして走査行Ｚ１
がジグザグ状の走査曲線Ｚ１′により、一層詳細には開
口Ａ、湾曲Ｋおよび開口重み関数Ｂの連動により近似さ
れる。同様なことが他の走査行Ｚ_ｉ（ｉ＝１…Ｎ）に対
してもあてはまる。

再び言及すべきこととして、左縁行Ｚ１の走査の際には
１つの小さい（図示されていない）突出部が左縁におけ
る超音波変換器素子２に存在していてよい。これは、場
合によっては、１つの個別超音波変換器素子の幅よりも
大きい１つの開口において送信時に垂直に出射し得るよ
うにするために必要である。

リニアアレーによる従来の技術では、同一の像領域幅お
よび同一の開口において第１図および第３図の実施例に
くらべて２倍の長さのアレーを必要としよう。すなわ
ち、両側に１つの半アレーを突出部として必要としよ
う。

さらに指摘すべきこととして、超音波アレーは超音波変
換器素子から成る１つのマトリックスを有する多重行ア
レーまたは面状アレーとして構成されていてもよい。そ
の場合、走査方向に対して垂直な集束を行うこともでき
る。

第４図には、第３図で説明した方法を実施するための装
置の１つの実施例が示されている。この装置には同じく
たとえばＮ＝１２８個の超音波変換器素子２が設けられ
ている。通常の仕方で、これらは送信時に１つの送信器
６から送信信号を与えられる。送信器６と同じく超音波
変換器素子２に接続されている１つの受信器８との間に
（図示されていない）通常の減結合要素が接続されてい
る。

各１つの超音波変換器素子２により受信された超音波エ
コー信号は１つの固有のＴＧＣまたは深度等化増幅器１
０に導かれる。個々の深度等化増幅器１０は、同一の反
射の際に大きい深度からのエコー信号が小さい深度から
のエコー信号と同一の振幅を得るようにする。こうして
一種のレべル正規化が行われる。同時に一種のダイナミ
ックス局限が達成される。すなわち、受信されたエコー
信号に対してダイナミックスレンジは、後続の構成要素
を考慮に入れて、５０dBで十分であることが示されてい
る。

Ｎ＝１２８個の深度等化増幅器１０では、これらが同期
して動作するように注意すべきである。これはたとえ
ば、同一の製造ロットからの同一に構成されたＩＣを使
用することにより達成され得る。さらに、すべての深度
等化増幅器１０を使用前または使用時に同一の感度に合
わせることができる。これは自動的に行われ得る。

深度等化増幅器１０から導き出された出力信号の各々は
１つの固有のスイッチング装置１２に供給される。これ
らのスイッチング装置１２の各々は本質的に１つの制御
装置、好ましくは１つのマイクロプロセッサ１４の制御
下にある１つのスイッチである。スイッチング装置１２
の切換位置はそれぞれ選択される開口を決定する。

スイッチング装置１２を通過した出力信号はそれぞれ、
同じくマイクロプロセッサ１４により制御される設定可
能な構成要素１６および１８に供給される。これらの構
成要素１６，１８はそれぞれ必要とされる湾曲Ｋを実現
する。構成要素１８は特に設定可能な遅延要素であり、
各像行Ｚ_ｉ内の集束の目的で湾曲Ｋを設定する役割をす
る。１０μｓの遅延時間がわずかな費用で実現可能であ
ることが示されている。しかし、さらに費用を低減する
ため、それ自体は公知の混合技術が使用され得る。すな
わち、構成要素１６は周波数を混合する混合要素であ
ってよい。たとえば、このような混合技術により、たと
えば２ないし５ＭHzの関心のある周波数帯が０ないし３
ＭHzの周波数帯に、または直角技術では０ないし１．５
ＭHzの２チャネルに下方シフトされ得る。構成要素１
６、１８はたとえば約３０ＭHzの範囲の高いほうの周波
数への混合を行うように構成されていてもよい。この場
合には、遅延の設定を行う追加的な表面音響デバイスが
使用される。

構成要素１８から出力される出力信号は、同じくマイク
ロプロセッサ１４の制御下にあるそれぞれ１つの重み付
け用構成要素２０に導かれる。これらの重み付け用構成
要素２０は、それぞれの開口重み関数を実現する役割を
する。原理的には重み付け用構成要素２０は、それぞれ
の開口に対する所与の重み関数Ｂに従ってマイクロプロ
セッサ１４により抵抗値を変更される可変抵抗であって
よい。換言すれば、重み付け用構成要素２０は感度重み
付けまたは“シェーディング”を発生する。また、重み
付け用構成要素２０はたとえば第１図および第３図中で
重み関数Ｂ１およびＢ２において望ましくない（右側に
置かれている）超音波素子を不能動化する役割をもし得
る。この場合、スイッチ１２は省略され得る。

こうして処理された個々のエコー信号は個々の重み付け
用構成要素２０から１つの加算要素２２に与えられ、そ
こで加算または重畳される。加算要素２２内で重畳され
た信号は次いで公知の仕方で１つの復調器に、また続い
て１つのアナログ−ディジタル変換器２６に導かれる。
次いで爾後の処理が通常の仕方で行われて、１つの像信
号が発生され、それが１つの像表示または像記録装置に
与えられる。

図示の例と異なり、加算要素２２の出力信号は先ず高周
波信号として１つのアナログ−ディジタル変換器に与え
られ、それから次いで整流された信号が得られ、この信
号がディジタル低域通過フィルタ内で爾後処理されても
よい。この種の信号処理もそれ自体は公知である。この
場合、一層大きなダイナミックスが得られるという利点
が生ずる。

以上に説明した方法は並列走査のみではなく台形走査の
実現にも使用され得る。台形の両縁範囲内でそれぞれ直
線状の走査行が比較的少数のジグザグ状ステップで近似
され得る。

〔発明の効果〕

従来の方法にくらべて、以上に説明した方法の利点は下
記のように要約される。アレーの全長が“能動的開口”
になり、また公知の走査、すなわち走査の目的でのシフ
トが音場の重心線または受信方向特性の揺動およびシフ
トの組み合わせにより置換される。開口連動が深度に無
関係な分解能、すなわち一定のＦ数を可能にし、また好
ましくは非対称な開口重み関数が有害なサイドローブを
抑制する。こうして、アレー−Ｂスキャナにおいて位置
分解能を高め得る。同時に、深度座標に対する位置分解
能の依存性が減ぜられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１つの走査行に沿う走査の際に開口が連動する
並列スキャナによる超音波走査方法の概要図、第２図は
第１図中の一部分を示す部分図、第３図は連動する開口
に１つの所与の開口重み関数が対応付けられている、第
１図による方法のもう１つの実施例の概要図、第４図は
第３図に示されている方法を実施するための装置の回路
図である。２……超音波変換器素子、６……送信器、８……受信
器、１０……深度等化増幅器、１２……スイッチング装
置、１４……マイクロプロセッサ、１６……周波数混合
要素、１８……設定可能遅延要素、２０……重み付け用
構成要素、２２……加算要素、２４……復調器、２６…
…アナログ・ディジタル変換器、Ａ……開口、Ｂ……開
口重み関数、Ｋ……湾曲、Ｒ……縁ビーム、Ｚ……走査
行

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１つの対象物を超音波走査するための方法
であって、相並んで配置された多数の変換器素子（２）から構成さ
れた１つの超音波ヘッドを用いて、超音波パルスが、各
々直線状の異なった走査行（Ｚ１，Ｚｉ，Ｚｎ）に沿っ
て前記対象物に放射され、複数エコー信号が、走査深度の関数として各々前記超音
波パルスに続く受信期間中検出され、前記各受信期間中、前記超音波ヘッドの開度（Ａ１，Ａ
２，Ａ３）は、前記走査深度の関数として、初期値（Ａ
１）から出発して段階的に増大する数の前記多数の変換
器素子の能動化によって拡大される超音波走査方法にお
いて、開度の拡大のために能動化される各変換器素子の
選定は、前記開度の重心が、中央走査行に沿った走査の
場合を除いて、前記各変換器素子に沿って増大する走査
深度で移動するように行い、前記開度をそのつど、前記変換器素子を全て包括する、
最大の前記走査深度に相応する終値に至るまで増大さ
せ、超音波ヘッド開度（Ａ１，Ａ２，Ａ３）の指向特性（Ｌ
１，Ｌ２，Ｌ３）を、複数エコー信号の遅延の選択によ
り設定し、前記指向特性（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）の制御を次のように
行い、即ち、受信方向が、走査行の関数である所定角度
で、種々の前記開度に相応する前記走査深度での各々の
前記走査行と、そのつど交差し、その際、前記所定角度
が、前記中央走査行の場合ゼロであるように前記制御を
行い、前記複数エコー信号の評価を、所定の各信号値に限定
し、該信号値は、各々の前記指向特性（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ
３）を有する前記受信方向と各々の走査行（Ｚ１，Ｚ
ｉ，Ｚｎ）との交差領域区間（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）に相
応することを特徴とする超音波走査方法。
【請求項２】１つの走査行（Ｚｉ）に沿う受信の際に、
能動化された各変換器素子の電子的集束を、各々開度と
共に変化させ、その際、前記各電子的集束に、前記能動
化された超音波変換器素子（２）によって受信されたエ
コー信号の重み付けの程度である１つの開度重み関数
（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）を対応付ける特許請求の範囲第１
項記載の超音波走査方法。
【請求項３】中央走査行の外側に位置する走査行（Ｚ
ｉ）の走査の際には開度重み関数（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）
が非対称であることを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の超音波走査方法。
【請求項４】開度重み関数（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）が近似
的に連続な関数であることを特徴とする特許請求の範囲
第３項記載の超音波走査方法。
【請求項５】最も深い深度範囲内の並列走査の際には開
度（Ａ３）が、縁ビーム（Ｒ）が超音波ヘッドの法線方
向から２５°以上偏差しないように設定されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項までのい
ずれか１項記載の超音波走査方法。
【請求項６】１つの超音波ヘッドと１つの送信信号発生
器と多数の受信チャネルと１つの加算要素と信号処理回
路とを有しており、前記超音波ヘッドは相並んで配設された多数の変換器素
子から構成されており、前記送信信号発生器は、前記各変換器素子に励起信号を
供給し、該励起信号によって前記各変換器素子を励起し
て、多数の各々異なった直線状の走査行に沿って超音波
パルスを放射するように構成されており、前記受信チャネルは、前記各変換器素子に配属されてい
て、各々増幅器ならびに該増幅器の後段に接続された制
御可能な遅延回路を有しており、前記加算要素は、前記各受信チャネルの各出力信号の加
算のために設けられており、前記信号処理回路は、前記加算段の各出力信号から各像
信号を形成するために設けられている、１つの対象物を超音波走査するための装置において、増幅器は各々１つの深度補償増幅器（１０）を有してお
り、各受信チャネルの前記各深度補償増幅器（１０）と各遅
延回路（１６，１８）との間に、スイッチング装置（１
２）が各々配設されており、各１つの走査行のエコー信
号の受信中、超音波ヘッドの開度の増大のために、前記
各スイッチング装置（１２）は、制御装置（１４）によ
って、所定のプログラムに応じて閉じられるように構成
されており、前記プログラムは、前記開度の重心の移動
が、中央走査行に沿った走査の場合を除いて、各変換器
素子に沿って行われるように構成されており、前記制御装置（１４）は、前記各遅延回路の各遅延時間
の調整により前記超音波ヘッドの指向特性の制御のため
に、ならびに前記各１つの走査行に沿った各走査深度の
関数として前記超音波ヘッドの前記開度の制御のために
設けられており、前記制御装置（１４）は、前記指向特性の制御のために
次のように構成されており、即ち、受信方向が種々の前
記開度に相応する前記各走査深度で前記各走査行と各々
所定の角度で交差し、該角度は前記走査行の関数であ
り、かつ前記中央走査行の場合ゼロであるように構成さ
れており、信号処理回路は次のように構成されており、即ち、前記
エコー信号の評価が、前記各受信方向と前記各走査行と
の交差領域区間に相応する各信号値に制限されるように
構成されていることを特徴とする超音波走査装置。