JPH10507936A - 送信ビーム生成器システムのための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 超音波送信ビーム生成器装置であって、 第1の出力波形のための初期波形サンプルのソースと、 超音波変換器と、 前記初期波形サンプルのソースと前記超音波変換器との間に接続され、前記初 期波形サンプルに応答して前記変換器に前記第1の出力波形を供給する第1の信 号経路と、を備え、前記第1の信号経路は、アップサンプラと、補間器と、変調 器と、時間遅延要素と、位相回転要素と、のうちの少なくとも1つの要素を備え る超音波送信ビーム生成器装置。 2. 前記少なくとも1つの要素は、調整可能である請求項1に記載の装置 。 3. 前記初期波形サンプルのソースは、前記初期波形サンプルを書き込み 可能なメモリを備える請求項1に記載の装置。 4. 前記信号経路は、前記変調器を備え、前記変調器は、前記第1の信号 経路における前記初期波形サンプルを希望周波数により変調する請求項1に記載 の装置。 5. 前記変調器は、位相回転器を備える請求項4に記載の装置。 6. 前記信号経路は、前記変調器と関連するフィルタを更に備える請求項 4に記載の装置。 7. 前記第1の信号経路は、入力サンプル・レートFSを有するデジタル ・アナログ・コンバータを更に備え、前記第1の信号経路は、前記デジタル・ア ナログ・コンバータの前段で、前記第1の信号経路に おけるサンプルのサンプル・レートをFSのサンプル・レートに増加するアップ サンプラを備える請求項4に記載の装置。 8. 前記信号経路は、前記アップサンプラと関連するフィルタを更に備え る請求項7に記載の装置。 9. 前記第1の信号経路は、入力サンプル・レートFSを有するデジタル ・アナログ・コンバータを備え、前記第1の信号経路は、前記デジタル・アナロ グ・コンバータの前段で、前記第1の信号経路におけるサンプルのサンプル・レ ートをFSのサンプル・レートに増加するアップサンプラを備える請求項1に記 載の装置。 10. 前記信号経路は、前記アップサンプラに関連するフィルタを更に備 える請求項1に記載の装置。 11. 前記信号経路は、前記アップサンプラに関連するフィルタを更に備 える請求項9に記載の装置。 12. 前記第1の信号経路は、入力サンプル・レートFSを有するデジタ ル・アナログ・コンバータを備え、前記初期波形サンプルは、1/FSの所定の 複数の使用可能な倍数から前記第1の信号経路に指定可能なサンプル周期を備え る請求項1に記載の装置。 13. 前記第1の信号経路が入力サンプル・レートFSを有するデジタル ・アナログ・コンバータを備え、前記第1の出力波形は、公称中心周波数F0の 係数v倍にほぼ等しい搬送周波数FCを有し、F0は、FSの所定の複数の使用可 能な端数から前記第1の信号経路に指定可能である請求項1に記載の装置。 14. 前記初期波形サンプルは、レートREで定期的な離散的時刻に現れ 、前記第1の信号経路は、 前記第1の信号経路におけるサンプルを希望周波数により変調する変調器と、 前記変調器の前段に位置し、係数n=4F0/REにより前記第1の信号経路に おけるサンプルのサンプル・レートを増加するアップサンプラであって、nが1 より小さくない指定可能な整数であるアップサンプラと、を備える請求項13に 記載の装置。 15. 前記第1の信号経路は、前記アップサンプラに関連するフィルタを 更に備える請求項14に記載の装置。 16. vが、排他的に、0と2の間にある実質的に連続する範囲内から前 記第1の信号経路に指定可能である請求項13に記載の装置。 17. 前記第1の出力波形は、公称中心周波数F0の係数v倍に等しい関 連する搬送周波数を備え、 前記第1の信号経路は、複数の所定の処理モードの1つで作動するように指定 可能であり、前記処理モードの各々が、少なくとも前記公称中心周波数F0及び 公称中心周波数により正規化された初期波形サンプル・レートRE/F0を有する 個々のパラメータ・セットを規定し、前記処理モードは、F0とRE/F0との間 のトレードオフを反映している請求項1に記載の装置。 18. 前記処理モードの各々が、個々のパラメータ・ペア{F0、RE/F0 }を予め規定し、前記処理モードの第2のモードより小さいF0を有する前記処 理モードの第1のモード各々が、前記処理モードの前記第2のモードより大きい RE/F0をも有する請求項17に記載の装置。 19. 前記初期波形サンプルは、前記第1の信号経路に重畳された複数の 第1の信号経路波形の1つを規定して、前記第1の出力波形を生成し、 前記第1の信号経路波形の各々j番目の波形は、共通の公称中心周波数F0の それぞれ係数Vj倍に等しい個々の搬送周波数を有するように前記第1の出力波 形内に生成され、 前記第1の信号経路は、複数の所定の処理モードの1つで作動するように指定 可能であり、 前記処理モードの各々は、少なくとも、前記公称中心周波数F0と、前記第1 の信号経路が前記第1の出力波形を生成するために重畳することが可能な前記第 1の信号経路波形の最大数NBと、を備える個々のパラメータ・セットを規定し 、前記処理モードはF0とNBとの間でトレードオフを反映している請求項1に記 載の装置。 20. 前記処理モードの各々は、個々のパラメータ・ペア{F0、NB}を 予め規定し、前記処理モードの第1のモード各々は、前記処理モードの第2のモ ードより小さいNBを有し、前記処理モードの前記第2のモードより大きいF0を も有する請求項19に記載の装置。 21. 前記初期波形サンプルは、前記複数の第1の信号経路波形の全てを 規定する請求項19に記載の装置。 22. 前記Vjは、異なるjに対して別個に前記第1の信号経路に指定可 能である請求項19に記載の装置。 23. 前記第1の信号経路は、 前記第1の信号経路波形の全てについて第1の処理を行う第1の部分と、 前記第1の部分の下流に位置し、前記第1の信号経路波形を重畳する 加算器と、を備え、 前記第1の部分は、前記第1の信号経路波形の全てについて、時間的にインタ ーリーブされた状態で前記第1の処理を行う請求項19に記載の装置。 24. 前記第1の部分は、第1の波形ごとのサンプル・レートで前記第1 の処理を行い、前記第1の信号経路は、更に、 前記加算器の下流に位置するアップサンプラと、 前記第1の波形ごとのサンプル・レートより高い第2のサンプル・レートで、 前記重畳された波形について第2の処理を行う第2の部分と、を備える請求項2 3に記載の装置。 25. 前記初期波形サンプルは、前記第1の信号経路に重畳された複数の 第1の信号経路波形の1つを規定して、前記第1の出力波形を生成し、 前記第1の信号経路は、第1の複数の所定の処理モードの1つで作動するよう に指定可能であり、前記処理モードの各々は、前記第1の信号経路が前記第1の 出力波形を生成するために重畳することができる前記第1の信号経路波形の少な くとも最大数NBと、初期波形サンプル・レートREと、を有する個々のパラメー タ・セットを規定し、前記処理モードは、NBとREの間でのトレードオフを反映 している請求項1に記載の装置。 26. 前記サンプル・レートREにおける前記初期波形サンプルが、複数 のNBの第1の信号経路波形の1つを定め、 前記処理モードの各々が各々パラメータ・ペア{NB、RE}を予め定め、前記 処理モードの各々第1のものが、前記処理モードの第2のものより小さいNBを 有し、前記処理モードの前記第2のものより大きいREも有する請求項25に記 載の装置。 27. 前記初期波形サンプルのソースは、前記複数の初期波形サンプルの 全てを記憶するメモリを備え、 前記第1の信号経路は、k・NB・REのサンプル・レートで前記複数の第1の 信号経路波形についての前記初期波形サンプルを処理する第1の部分を備え、k は前記処理モードの全てに対して一定である請求項26に記載の装置。 28. 前記第1の信号経路波形の各々j番目の波形は、共通の公称中心周 波数F0の個々の指定可能な係数vj倍に等しい個々の搬送周波数FCを有するよ うに前記第1の出力波形において生成され、 前記第1の複数の所定の処理モードは、前記第1の信号経路が作動するように 指定可能な第2の複数の所定の処理モードのサブセットであり、前記第2の複数 の処理モードの各々の処理モードは、少なくとも(1)NBと、(2)F0と、( 3)公称中心周波数により正規化された初期波形サンプル・レートRE/F0と、 を有する個々のパラメータ・セットを規定し、前記処理モードは、NBとF0とRE /F0の間でのトレードオフを反映している請求項25に記載の装置。 29. 前記初期波形サンプルは、複数NBの第1の信号経路波形の少なく とも1つを規定して前記第1の出力波形を生成し、 前記第1の信号経路波形のj番目の波形に関連する初期波形サンプルは、共通 の公称中心周波数F0の個々の係数Vj倍に等しい個々の搬送周波数を有するよう に前記第1の出力波形において生成され、 前記第1の信号経路波形の各々はレートREで指定され、 前記第1の信号経路は、少なくとも、(1)前記第1の信号経路が前記第1の 出力波形を生成するために重畳することができる前記第1の信号経路波形の最大 数NBと、(2)F0と、(3)公称中心周波数で正規化された初期波形サンプル ・レートRE/F0と、を有する個々のパラ メータ・セットを規定し、前記処理モードは、NBとF0とRE/F0の間でのトレ ードオフを反映している請求項1に記載の装置。 30. RENBは、前記処理モードの全てにおいて一定である請求項29に 記載の装置。 31. 前記複数の所定の処理モードは、より大きい複数の所定の処理モー ドのサブセットである請求項30に記載の装置。 32. 実質的に連続して現れるように十分に高速のフレーム更新レートで 画像フレームを生成できるように瞬時に複数の出力波形を生成する際に使用する ために、前記画像フレームの各々が複数の前記出力波形からデータを表示し、前 記装置は更に、 第1の画像フレームの全部の出力波形についての第1の複数の初期波形サンプ ルをダウンロードし、前記第1の画像フレームの後部の出力波形に関する第2の 複数の初期波形サンプルをダウンロードする手段を備え、 前記第1の信号経路は、前記変換器に前記第1の複数のサンプルに応答して前 記全部の出力波形を生成させ、前記変換器に前記第2の複数サンプルに応答して 後部の出力波形を生成させる請求項1に記載の装置。 33. 実質的に連続して現れるように十分に高速のフレーム更新レートで 画像フレームを生成できるように瞬時に複数の出力波形を生成する際に使用する ために、前記画像フレームの各々が複数の前記出力波形からデータを表示し、前 記装置は更に、 前記第1の画像フレームの各々の出力波形に関連する個々の複数の初期波形サ ンプルをダウンロードする手段を備え、 前記第1の信号経路は、前記変換器に、個々の出力波形についてダウンロード された個々の複数の初期波形サンプルに対応して、前記第1の 画像フレームに各々の出力波形を生成させる請求項1に記載の装置。 34. 前記初期波形サンプルは、実質的にガウスのエンベロープ形状を形 成する請求項1に記載の装置。 35. 前記初期波形サンプルのソースと、前記超音波変換器と、前記第1 の信号経路は、集合して、前記超音波送信ビーム生成器装置の複数の送信部の1 つを形成し、前記送信部の各々は、個々の初期波形のサンプルの個々のソースと 、個々の超音波変換器と、を備え、前記変換器は、変換器アレイにおいて相互に 機械的に連結されている請求項1に記載の装置。 36. 前記第1の信号経路は、調整可能な時間遅延要素を備え、前記調整 可能な時間遅延要素は、前記初期波形サンプルに応答して遅延された波形サンプ ルを生成し、前記第1の出力波形は、前記遅延された波形サンプルに応答する請 求項1に記載の装置。 37. 前記第1の信号経路は、前記初期波形サンプルに応答し、振幅的に 重み付けされた波形サンプルを生成する乗算器を更に備え、前記第1の出力波形 は、前記振幅的に重み付けされた波形サンプルに応答する請求項1に記載の装置 。 38. 前記振幅的な重み付けは、前記初期波形サンプルに応答してアポダ イズされた波形サンプルを生成するためのアポダイゼーション値を有する請求項 37に記載の装置。 39. 前記振幅的重み付けは、初期波形サンプルに応答して較正された波 形サンプルを生成するために、信号経路較正処理に応答する較正値を有する請求 項37に記載の装置。 40. 前記第1の信号経路は、前記初期波形サンプルの振幅成分に応答し て振幅的に重み付けされた波形サンプルを生成する乗算器を更に備え、前記第1 の出力波形は、前記振幅的に重み付けされた波形サンプルに応答する請求項1に 記載の装置。 41. 前記信号経路は、前記初期波形サンプルに応答する波形サンプルを 希望周波数により変調して、変調された波形サンプルを生成するする変調器を備 え、前記第1の出力波形は、前記変調された波形サンプルに対応する請求項1に 記載の装置。 42. 前記第1の信号経路は、変調器を備え、前記変調器は、前記初期波 形サンプルに対応する波形サンプルを希望周波数で変調して、変調された波形サ ンプルを生成し、前記第1の出力波形は、前記変調された波形サンプルに対応す る請求項1に記載の装置。 43. 変調器が位相回転器を備える請求項42に記載の装置。 44. 変調器がフィルタを更に備える請求項42に記載の装置。 45. 前記第1の信号経路は、前記初期波形サンプルに調整可能な位相を 適用して、位相シフトした波形サンプルを生成する位相回転要素を備え、前記第 1の出力波形は、前記位相シフトされた波形サンプルに対応する請求項1に記載 の装置。 46. 調整可能な位相の少なくとも一部は、バーニャ周波数変調を表す位 相傾斜に対応する請求項45に記載の装置。 47. 調整可能な位相の少なくとも一部は、信号経路較正に対応 する較正位相値に対応する請求項45に記載の装置。 48. 調整可能な位相の少なくとも一部は、前記初期波形サンプルの位相 成分に対応する請求項45に記載の装置。 49. 調整可能な位相の少なくとも一部は、任意の位相オフセットについ てプログラムされている請求項45に記載の装置。 50. 調整可能な位相の少なくとも一部は、焦点調節時間遅延を表す請求 項45に記載の装置。 51. 前記信号経路は、焦点調節フィルタを備える請求項1に記載の装置 。 52. 前記焦点調節フィルタは、遅延補間器を備える請求項51に記載の 装置。 53. 前記初期波形サンプルは、REのサンプル・レートを有し、更に、 前記第1の信号経路は、 初期波形サンプルについて動作して、中間サンプル・レートを有する中間波形 サンプルを生成する第1のアップサンプラと、 中間波形サンプルについて動作して、出力サンプル・レートFSを有する出力 波形サンプルを生成する第2のアップサンプラと、を備える請求項1に記載の装 置。 54. 前記第1の信号経路の時間遅延は、粗い時間遅延を表す部分と、微 細な時間遅延を表す部分と、残余遅延を表す部分と、を有し、更に、前記第1の 信号経路は、粗い時間遅延部を適用する第1の時間遅延要素と、微細な時間遅延 部を適用する第2の時間遅延要素と、残余時 間遅延部を位相回転として適用する位相回転要素と、を備える請求項1に記載の 装置。 55. 前記初期波形サンプルは、振幅のみのエンベロープ表示を有する請 求項1に記載の装置。 56. 前記初期波形サンプルは、複素エンベロープ表示を有する請求項1 に記載の装置。 57. 前記初期波形サンプルは、振幅及び位相の表示を有する請求項1に 記載の装置。 58. 前記初期波形サンプルは、同相及び直角位相の表示を有する請求項 1に記載の装置。 59. 前記初期波形サンプルは、ベースバンド信号を表す請求項1に記載 の装置。 60. 第1の信号経路は、第1の変調器と第2の変調器とを備え、前記第 1の変調器は、前記第1の信号経路のサンプルを公称中心周波数F0により変調 し、前記第2の変調器は、前記第1の信号経路のサンプルを、−F0とF0の間の ベルニール周波数範囲だけ変調して、0と2F0の間の残余搬送周波数を有する 出力波形サンプルを生成する請求項1に記載の装置。 61. 前記信号経路は、アナログ信号経路に接続されたDACに接続され たデジタル信号経路を備え、前記DACは差動出力を有する請求項1に記載の装 置。 62. 前記デジタル信号経路はデジタル波形サンプルを符号化して符号ビ ット及び振幅成分を含め、前記DACは第1と第2のサブDACを備え、前記サ ブDACの各々は前記デジタル波形サンプルの前記振幅成分を受信するデジタル 入力を備え、前記サブDACの各々はアナログ出力を備え、前記アナログ出力通 路は前記アナログ出力を前記サブDACの両方から受信し、前記第1及び第2の サブDACは、各々前記デジタル波形サンプルの前記符号ビットを受信するよう に接続されたイネーブル入力を備え、前記第1及び第2のサブDACは、前記符 号ビットの逆の極性に応じて交互にイネーブル状態となる請求項61に記載の装 置。 63. 前記デジタル信号経路は、個々の前のサンプルに応答して、前記D ACにデジタル波形サンプルを提供するエンコーダを備え、前記エンコーダは、 前記前のサンプルの各々を、符号ビットと、高順位の複数のサーモメータコード 化ビットと、低順位の複数の2進符号化ビットと、を含む形態に符号化する請求 項61に記載の装置。 64. 前記アナログ信号経路は、DAC出力増幅器、高電圧増幅器、及び 、変成器のうちの少なくとも1つの要素を備える請求項61に記載の装置。 65. 超音波送信装置であって、 初期波形サンプルのソースと、 超音波変換器と、 前記ソースと前記変換器との間に接続された信号経路と、を備え、 前記信号経路は、アナログ信号経路に接続されたデジタル・アナログ・コンバ ータ(DAC)に接続されたデジタル信号経路を備え、前記初期波形サンプルの ソースの少なくとも一部と、前記デジタル信号経路と、前記DACの少なくとも 一部が、集積回路上で組み合わされている超音 波送信装置。 66. 前記デジタル信号経路は、アップサンプラ、補間器、変調器、時間 遅延要素、焦点調節フィルタ、及び、位相回転要素のうちの少なくとも1つの要 素を備える請求項65に記載の装置。 67. 前記DACは、スイッチと電流設定抵抗と、を備え、前記スイッチ は前記集積回路上に集積されており、前記抵抗は前記集積回路から離隔している 請求項65に記載の装置。 68. 前記DACは、差動出力を備える請求項67に記載の装置。 69. 前記デジタル信号経路は、DACに結合されたデジタル波形サンプ ルを、符号ビットと振幅成分とを含めるように符号化し、 前記DACは、第1及び第2のサブDACを備え、前記サブDACの各々は前 記デジタル波形サンプルの前記振幅成分を受信するデジタル入力を備え、前記サ ブDACの各々はアナログ出力を備え、前記アナログ出力通路は、前記アナログ 出力を前記サブDACの両方から受信し、前記第1及び第2のサブDAC各々は 、前記デジタル波形サンプルの前記符号ビットを受信するように接続されたイネ ーブル入力を備え、前記第1及び第2のサブDACは、前記符号ビットの逆の極 性に応じて交互にイネーブル状態となる請求項68に記載の装置。 70. 前記DACは、差動出力を備える請求項65に記載の装置。 71. 前記デジタル信号経路は、デジタル波形サンプルを、符号ビットと 振幅成分とを含むように符号化し、前記DACは、第1及び第2のサブDACを 備え、前記サブDACの各々は前記デジタル波形サンプルの前記振幅成分を受信 するデジタル入力を備え、前記サブDACの 各々はアナログ出力を備え、前記アナログ出力通路は前記アナログ出力を前記サ ブDACの両方から受信し、前記第1及び第2のサブDACは各々前記デジタル 波形サンプルの前記符号ビットを受信するために接続されたイネーブル入力を備 え、前記第1及び第2のサブDACは、前記符号ビットの逆の極性に応じて交互 にイネーブル状態となる請求項70に記載の装置。 72. 前記デジタル信号経路は、それぞれ前のサンプルに応答して、前記 DACにデジタル波形サンプルを供給するエンコーダを備え、前記エンコーダは 、前記前のサンプルの各々を、符号ビットと、高順位の複数のサーモメータコー ド化ビットと、低順位の複数の2進符号化ビットと、を含む形態に符号化する請 求項65に記載の装置。 73. 前記DACは、差動出力を備える請求項72に記載の装置。 74. 前記サーモメータコード化ビットと前記2進符号化ビットは、一体 としてデジタル波形サンプルの振幅成分を構成し、 前記DACは、第1及び第2のサブDACを備え、前記サブDACの各々は前 記デジタル波形サンプルの前記振幅成分を受信するデジタル入力を備え、前記サ ブDACの各々はアナログ出力を備え、前記アナログ出力通路は前記アナログ出 力を前記サブDACの両方から受信し、前記第1及び第2のサブDACの各々は 、前記デジタル波形サンプルの前記符号ビットを受信するために接続されたイネ ーブル入力を備え、前記第1及び第2のサブDACは、前記符号ビットの逆の極 性に応じて交互ににイネーブル状態となる請求項73に記載の装置。 75. 前記アナログ信号経路は、DAC出力増幅器、高電圧増幅器、及び 、変成器のうちの少なくとも1つの要素を備える請求項65又は68に記載の装 置。
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