JPH0641945B2 - ビーム方向ぎめ方法とフロントエンド受信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は超音波又は電磁波の様な振動エネルギを用い
たコヒーレント形作像装置、更に具体的に云えば、専ら
振動（超音波）信号の（アナログではなく）ディジタル
信号処理により、ビームの方向（方向ぎめ）、焦点合せ
及びアポダイゼーション（ストローブ信号の周期をオフ
セットする）機能を含めて、振動（超音波）ビームを形
成する新規な方法に関する。

超音波作像装置が、医療等の様な種々の解析的な分野で
多くの利点をもたらすことが出来ることが現在ではよく
知られている。特に有利な形の超音波作像は、最高の速
度及び精度でビームを掃引する為に位相調整アレー扇形
走査器（ＰＡＳＳ）を利用している。最初は、ＰＡＳＳ
アレーのフロントエンドにある複数個（Ｎ個）の素子で
受信した種々の信号のコヒーレンスを持つ和を作る為
に、アナログ信号処理技術が用いられていた。即ち、ビ
ームを形成する正確さ、特にその指向方向の正確さが、
ＰＡＳＳアレーの種々の素子の間の位相関係又は遅延時
間の精度に直接的な関係を持つことがよく知られてい
る。医療作像の用途にとって十分な精度を持つ超音波ビ
ームを形成する為には、約１／３２の位相の精度が必要
であることが証明されている。その為、ＰＡＳＳアレー
の各々の遅延時間は、少なくとも、作像装置の基本周波
数の１サイクルに必要な期間の１／３２と同じ様に小さ
い精度で調節自在でなければならない。例えば、作像装
置の基本周波数が約４．５MHzであると、約７ナノ秒の
遅延時間の精度が必要である。この条件がある為、初期
の装置は、米国特許第４，１５５，２６０号及び１９８
５年１０月３１日に出願された係属中の米国特許出願通
し番号第７９４，０９５号（米国特許第４，６６９，３
１４号）に記載されている様なベースバンド信号処理を
用いる装置に置換えられている。ベースバンド処理装置
は、位相の精度及び遅延時間の精度が互いに切離されて
いて、ビームを形成するのに使われる回路に対する条件
を大幅に緩くする様になっている。即ち、ベースバンド
復調器の位相特性は、アレーの素子で受信したＲＦ信号
の間の位相関係が、ベースバンド周波数に移し換えた後
も保存される様に制御される。従って、復調信号をコヒ
ーレンスを持って加算することが出来、この結果、今度
は（ＲＦではなく）ベースバンド周波数の遅延時間に必
要な精度が大幅に低下する。然し、ベースバンド周波数
処理を用いても、ＰＡＳＳアレー・フロントエンドは、
比較的融通性がなく、アナログ回路の性質の多少の変動
に影響され易く、比較的コスト高である（Ｎチャンネル
・アレーでは、２Ｎ個の個別のアナログ復調回路と２Ｎ
個の個別の、完全な時間遅延部分とが必要であるからで
ある）。

全ディジタル形ＰＡＳＳフロントエンドは、正確で、融
通性のある且つコスト効果のある形で、実時間のビーム
の形成を実行することが出来る様にする。米国特許第
４，３２４，２５７号等に記載された全ディジタル装置
は、最初はアナログ処理の不自由さを幾分でも解決しよ
うとして、１９７０年代に最初に提案されたものである
が、これまで文献に記載されている全ディジタル形装置
は、医療作像の用途によって受入れることが出来る様な
ビームをまだ発生していない。主な問題は、この装置の
遅延時間の精度が、その中で用いるアナログ・ディジタ
ル変換（ＡＤＣ）手段の標本化速度によって決定される
が、ビームが２乃至５MHzの範囲内のエネルギで形成さ
れる医療用の用途に要求される精度レベルより、典型的
には１桁低いことであると思われる。即ち、こういう装
置のＡＤＣ手段は標本化能力が約１０MHz及び約２０MHz
の間であり、その為、その結果得られる遅延時間の精度
は、約６ナノ秒及び約１５ナノ秒の間の所望の精度では
なく、約１００ナノ秒及び約１５０ナノ秒の間の精度し
かないことである。

レーザ・レーダ及びレーダ作像装置に於けるコヒーレン
ト形電磁エネルギ並びに他の種類の音響エネルギ装置
（ソナー等）に使われる様な他のいろいろな形式の振動
エネルギを使えるから、入射する振動エネルギ・ビーム
の反射によって、物体の像を求めるどんな装置にも役立
つ様なビーム形成方法及び装置を提供することが望まし
い。

発明の目的 従ってこの発明の目的は、受信した振動エネルギ反射信
号から直接的に変換されたデータのディジタル操作によ
り、変換器のアレーの平面に対し、方向ぎめすると共に
選ばれた位置に焦点合せした振動エネルギ・ビームを形
成する方法を提供することである。

この発明の別の目的は、受信した振動エネルギ反射信号
から直接的に変換されたデータのディジタル操作によ
り、変換器配列の平面に対し、方向ぎめされ且つ選ばれ
た位置に焦点合せされた振動エネルギ・ビームを形成す
る装置を提供することである。

この発明の別の目的は、ディジタル形ＰＡＳＳ装置にお
いてより精確な遅延時間を達成することである。

この発明の上記並びにその他の目的は、以下詳しく説明
する所から、当業者に明らかになろう。

発明の要約 この発明では、１ｊＮとして、複数個（Ｎ個）のエ
ネルギ変換器のアレーの平面に対する所望の角度θに振
動エネルギ・ビームを方向ぎめする方法であって変換器
の何れも複数個（Ｎ個）のチャンネルの相異なる１つに
割当てられていて、各々同じ複数個（Ｎ個）の反射され
た振動エネルギ信号の内の相異なる１つＶ_ｊを発生する
ものにおいて、上記方法が、何れもサンプル・ストロー
ブＳ_ｊ信号の多数のパルスを持つ複数個（Ｎ個）の順序
を発生し、各々のストローブ・パルスはそれより前のス
トローブ・パルスから、変換器の振動励振周波数_ｕの
２倍の逆数より少なくとも小さい期間Ｔ後に大体有り、
各々のｊ番目のチャンネルにストローブ信号の相異なる
１つＳ_ｊを割当て、ｊ番目のチャンネルの順序に於ける
ストローブ信号Ｓ_ｊの開始時刻を、他の全ての順序に於
けるストローブ信号の開始時刻から、Δｔを励振周波数
_ｕの逆数の１／３２以下として、オフセット期間Δｔ
の、各々の角度θに対して選ばれた第１の正の整数倍Ｍ
_ｊである期間ｔ_sjだけずらし、ｊ番目のチャンネルに対
するストローブ信号Ｓ_ｊ順序に応答して、その１つの反
射信号Ｖ_ｊを同じ複数個（Ｎ個）のアナログ・ディジタ
ル変換（ＡＤＣ）手段の内の関連したｊ番目でディジタ
ル・データ・ワードに直接的に変換し、Ｎ個のチャンネ
ルの各々で各々のデータ・ワードを、Ｎ個のチャンネル
全部からの加算されたデータ・ワードが所望の角度θに
於けるエネルギ・ビームの反射率の変化を表わす様に選
ばれた遅延期間ｔ_djの間、ディジタル式に遅延させる工
程を含む。

現在好ましいと考えられる実施例の方法では、ディジタ
ル式に遅延させる工程が、各々のＡＤＣ手段に於けるｇ
番目の変換が、装置変換同期信号から期間ｔ_sj後に発生
する様にし、ｊ番目のＡＤＣ手段からの各々のディジタ
ル・データ・ワードを変換の順序で、複数個（Ｎ個）の
メモリ手段の内のｊ番目のメモリ手段の関連する位置に
貯蔵し、該チャンネルに対する貯蔵時間ｔ_djの後、Ｎ個
のメモリ手段全部からｇ番目のデータ・ワードを同時に
読取り、全てのメモリ手段から同時に読取ったｇ番目の
データ・ワードを加算する工程を含む。チャンネル遅延
期間ｔ_djを追加分だけ増加して、距離Ｒを増加する時に
アレーの焦点合せを行なうことが出来る。

この発明を、現在好ましいと考えられる実施例では、１
種類のエネルギ、例えば超音波の機械的な振動に特に中
心をおいて説明する。このエネルギの種類が例であっ
て、この発明を制限するものではないことを承知された
い。

発明の詳しい説明 最初に第１図、第１ａ図及び第１ｂ図について説明する
と、従来の位相調整アレー扇形走査（ＰＡＳＳ）振動エ
ネルギ（例えば超音波）作像装置１０では、フロントエ
ンド変換器アレー１１が、複数個（Ｎ個）の個別の変換
器１１−１乃至１１−ｎで構成され、各々が、送信状態
では、無線周波数信号の電気エネルギを所望の形式（例
えば超音波、機械的）の振動エネルギに変換すると共
に、受信状態では、反射（超音波）振動を受信ＲＦアナ
ログ電気信号に変換する様に作用するが、これは周知で
ある。電磁エネルギ（光、無線等）の様な他の形式のエ
ネルギも同じ様に用いることが出来る。アレーを利用し
て、アレー１１の平面に対する法線１１ｘに対し、ある
角度θを成す線１０ｂに沿って、距離Ｒにある空間位置
１０ａを作像する。点１０ａから反射された振動（超音
波）信号は、アレー１１の平面に角度θで接近する波頭
１０ｂ′を持っている。関連する１つの変換器Ｘ１乃至
Ｘｎの各々の出力に発生されるアナログ電気信号が、時
間−利得制御形増幅（ＴＧＣ）手段は１２ａ乃至１２ｎ
の１つで増幅される。この利得ＴＧＣ制御信号の振幅に
応答する。更にこの電気信号が、直角位相手段１４から
超音波周波数_ｕで供給される１対の直角位相局部発振
器信号に応答して、関連する１対の復調手段１３−１
ａ，１３−２ａ，……，１３−ｎａと１３−１ｂ，１３
−２ｂ，……，１３−ｎｂとで、１対の直角位相アナロ
グ信号ｊＩ及びｊＱ（１ｊｎ）に復調される。ベー
スバンド直角位相信号の対１Ｉ／１Ｑ，２Ｉ／２Ｑ，…
…，ｎＩ／ｎＱの各々のアナログ信号が、関連するアナ
ログ・ディジタル変換（ＡＤＣ）手段１５−１ａ乃至１
５−ｎａ又は１５−１ｂ乃至１５−ｎｂで、個別に標本
化され、その振幅がディジタル・データ・ワードに変換
される。多数の逐次的なストローブＳ_ｊ信号パルス１６
ａ，１６ｂ，……，１６ｎの内の１つに応答して形成さ
れる各々の変換データ・ワードが、この後遅延手段１７
−１ａ乃至１７−ｎａ又は１７−１ｂ乃至１７−ｎｂの
内の関連した１つで時間遅延を受ける。全ての変換デー
タ・ワードは、関連する１つの遅延制御手段１９−ｉ
（チャンネルｊに対し）によって設定された遅延時間だ
け、個別に遅延させられ、こうして、遅延ベースバンド
Ｉ信号ｊＩｄを第１の加算手段１８ａに供給すると共
に、遅延ベースバンドＱ信号ｊＱｄを第２の加算手段１
８ｂに供給する。この結果、出力１０ｃに得られるコヒ
ーレントな和（ＲＣＳ）の同相信号ＲＣＳＩ及び出力１
０ｄの直角位相信号ＲＣＳＱに作用して、Ｖを変換器１
１の直ぐ傍の媒質中の超音波伝搬速度、ｄをアレー内の
隣合った変換器の間の離れる距離として、式ｔ_dj＝（ｊ
−１）（ｄ／Ｖ）sinθに従って、チャンネル遅延ｔ_dj
を設定することによって選択された角度θの線１０ｂに
沿った物体だけからの反射信号の振幅を抽出することが
出来る。

第１ａ図に見られる様に、ＡＤＣ手段に供給されるベー
スバンド・アナログ信号（例えば最初の４つの同相Ｉチ
ャンネル１Ｉ乃至４Ｉに対する信号１５−１乃至１５−
４）の最大値及び最小値が、時間領域で変化する関係
（最大の線１３ｘ及び最小の線１３ｙで示す）が、空間
的な方向ぎめ角度θによって決定され、その間の間隔が
利用する振動（超音波）周波数の半波長によって決定さ
れることは周知である。扇形走査装置１０が一様な標本
化関数Ｓを利用し、各々のサンプル・ストローブ信号１
６に応答して（任意の１つのサンプル・ストローブは隣
のサンプル・ストローブから、ＡＤＣ動作周波数、少な
くともベースバンド周波数の２倍、但しＡＤＣ最大周波
数を越えない周波数の逆数である略一定の期間Ｔだけ離
れている）全てアナログ信号を略同時に標本化し、各々
の変換器からのディジタル化したデータを周知の形で時
間的に遅延させれば、合成コヒーレント和（ＲＣＳ）信
号は大まかではあるが、所要の信号波形を近似する。こ
れが第１ｂ図に示されている。第１ｂ図では、横軸２０
に時間をとり、ＲＣＳ振幅を縦軸２１に沿って上向きに
数値が増加する様に示してある。配列にわたって加算し
た合成コヒーレント和信号の振幅が、略一定の標本化期
間Ｔだけ互いに離れた時点（例えば時刻ｔ_０，ｔ_４，ｔ
_８，ｔ₁₂，ｔ₁₆，ｔ₂₀，ｔ₂₄，……）にある、×点２２
ａ，２２ｂ，……，２２ｇ，……として示した複数個の
サンプル値の内の１つとして存在する。合成コヒーレン
ト和信号２２は、理想的な信号曲線２３に比較する時、
特に正確ではないことが判る。前に引用した米国特許出
願に記載されている様に、ベースバンド信号の標本化を
一様でない形で行なえば、ＲＣＳ振幅の点２４ａ，２４
ｂ，……，２４ｇ（第１ｂ図の曲線２４に沿った大きな
円で示す）で表わす様な更に正確なコヒーレント和信号
が得られる。

この発明の１つの考えとして、（例えばＴＧＣ前置増幅
器１２より後の）ＲＦエネルギ応答信号が、ベースバン
ドに変換せずに直接的に標本化される。アレーのＮ個の
変換器の内の関連したｊ番目からのＲＦアナログＶ_ｊを
ディジタル化する、Ｎ個のアナログ・ディジタル変換器
（ＡＤＣ）の内の夫々ｊ番目が、標本化ストローブＳ_ｊ
信号によって逐次的に付能される。この信号は、前のチ
ャンネルのストローブから、開口の初めのずれ、すなわ
ち、分解能の期間Δｔのある整数倍だけずれている。こ
のオフセット期間は、振動（超音波）ＲＦ周波数_ｕの
逆数の１／３２以上にならない様に選ばれる。従って、
オフセット期間は、ナイキスト周波数によって定まるス
トローブ間の期間Ｔに実質的に無関係である。最も簡単
な実施例では、各々のＡＤＣが、典型的にはそれ自体が
標本化の期間Ｔだけ離れている標本化パルスの逐次的な
列を受取り、隣合ったチャンネルに於ける１対の隣合っ
たＡＤＣの間の標本化ストローブ信号の列は、その間で
期間Δｔのある整数倍Ｍ_ｊだけ「時間的な滑り」があ
る。倍数Ｍ_ｊは、チャンネル励振遅延が選ばれる様に各
々のｊ番目のチャンネルに対して同じ様に選択すること
が出来る（例えば、任意の角度θ及び既知のΔｔに対
し、Ｍ_ｊ＝（ｊ−１）（ｄ／ＶΔｔ）sinθ）。

変換器アレーのＲＦ信号を直接的に一様でない形で標本
化する方法が、第１ｃ図に示されている。例として、Ｎ
個の変換器の内の４個しか示してない。４つのチャンネ
ルの各々に対する変換サンプル・ストローブＳ_ｊ信号
（ｊ＝１，２，……，ｋ，……，ｎ）の逐次的な信号パ
ルスがストローブ・サンプル期間Ｔだけ離れているが、
任意のチャンネルのストローブ順序に於ける特定の読取
用のチャンネル・ストローブは、隣のチャンネルの対応
する番号の読取に対するストローブからチャンネル・オ
フセット期間Ｍ_ｊ・Δｔだけ離れている。オフセット期
間Δｔ自体はシステム全体に及ぶマスタ・クロック信号
によって定められ、この為、全てのチャンネルで分解能
が略等しい。オフセット期間Δｔがストローブ間期間ｔ
の整数分の１であるのが最もよいことが理解されよう。
こうすると、複数個のチャンネルの全てに於ける事象
を、システム規模の１つの同期事象に対し、システム規
模のクロック周期の倍数に設定することが出来る。例と
して、各々のサンプルを測定する組にあるＮ個の標本化
ストローブ信号の内の一番早い信号より前のある時刻
に、同期信号２７ｇが発生される。多数のマスタ・クロ
ック・パルスを計数して、チャンネル当たりの１回の読
取の特定の組に対し、ｇ番目の読取の組に対する最初の
ＲＦチャンネルの信号Ｖ１を標本化する為の１番目のチ
ャンネル・ストローブ・パルス２６ｇが信号Ｓ１に発生
する時までの期間ｔ_S1を設定する。１番目のチャンネル
のＡＤＣ手段のストローブ信号Ｓ１は、その各々の対の
間に基本的な標本化期間Ｔを持つ逐次的なストローブ・
パルス信号２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，……，２６ｇ，…
…の列で構成されるが、特定の１つのストローブ・パル
ス、例えばパルス２６ｇが発生する正確な時刻が、ある
同期事象（一般的にはその時使われるビーム角度θに対
する励振順序と関連する）の後の初期時間滑り期間ｔ_sj
を設定することによって定められる。例えば、２０MHz
で標本化する装置では、ストローブ期間はＴ＝（１／２
０×１０^６）＝５０ナノ秒である。各組の読取に対し、
ｊ番目のチャンネル対するストローブ信号は、システム
同期パルス２７からチャンネル・サンプル期間ｔ_sj後に
発生する。即ち、各組はその時作用するチャンネルにあ
る各々のＡＤＣ手段からの１つのデータ変換を持つ。こ
の為、ＳＹＮＣパルス２７ｇが発生して、複数個の組の
事象の１番目の開始（例えば１回の励振後の、各チャン
ネルに於ける２００組の逐次的な変換の内の１番目）又
は各組の事象の開始（各々個別の組の事象が、ＲＦ超音
波アナログの振幅の１回の変換である）を知らせる。一
般的に、相次ぐ各々のチャンネルは、θが負（第１図に
定義した）で法線１１ｘに対して時計廻りであれば、前
のチャンネルよりもチャンネルサンプル期間ｔ_sjが一層
長い。θが逆転すれば、即ち、θが正であって法線１１
ｘに対して反時計廻り（反対側）であれば、この初期の
チャンネル遅延の変化の方向が逆になる。

例えば、ＳＹＮＣパルス２７が各組のチャンネルの読取
に先行すれば、１番目のチャンネルでは、ｇ番目の読取
の組に於けるチャンネル１の１回の変換の為のデータ変
換を要求する１番目のチャンネル・ストローブ・パルス
２６ｇが発生する為には、その前に同期後の遅延期間ｔ
_S1（＝Ｍ_１・Δｔ）が経過しなければならない。２番目
のチャンネルのＡＤＣ手段に対するストローブ・信号Ｓ
２は、一連のストローブ・パルス２８ａ，２８ｂ，…
…，２８ｇ，……であり、その各々が２番目のチャンネ
ル順序の隣の信号パルスから略同じ期間Ｔだけ隔たって
いる。ＳＹＮＣパルスが各々の読取の組に先行する図示
の場合、この順序のｇ番目のストローブ・パルス２８ｇ
は、このｇ番目の組の基準の開始時刻として使われる関
連するＳＹＮＣ信号パルス２７ｇからそのチャンネルの
同期後の（又はサンプル）期間ｔ_S2（＝Ｍ_２・Δｔ）後
に発生する。ｋ番目のチャンネルでは、ストローブＳｋ
信号のパルス２９ａ，２９ｂ，……，２９ｇ，……は略
同じ期間Ｔだけ隔たっているが、ｇ番目の組のデータ読
取パルス２９ｇの正確な時刻ｔ_ｋは、関連したＳＹＮＣ
パルス２７ｇからＭ_ｋ・Δｔに等しいチャンネル・サン
プル期間ｔ_SK後に発生する。同様に、最後のチャンネル
ｎのストローブ・パルス３０ａ，３０ｂ，……，３０
ｇ，……の間隔は略同じ期間Ｔであるが、ｎ番目のチャ
ンネルのサンプル期間ｔ_Sn（＝Ｍ_ｎ・Δｔ）が、この特
定の組の読取に対するＳＹＮＣパルス２７ｇに対するサ
ンプル・パルス２７ｇに対して発生する。繰返して云え
ば、同期パルス２７ｇが、各チャンネルの１回の変換で
構成されたｇ番目の組の読取に対して発生し、実際のチ
ャンネル・サンプル・ストローブ信号２６ｇ，２８ｇ，
……，２９ｇ，……３０ｇ（夫々１番目、２番目、ｋ番
目及びｎ番目のチャンネルの）は、ＳＹＮＣパルス２７
ｇから夫々のチャンネル・サンプル期間ｔ_S1，ｔ_S2，…
…，ｔ_Sk，……，ｔ_Sn後に発生する。各々のサンプル期
間の持続時間はＭ_ｊ・Δｔである。Ｍ_ｊはビーム方向ぎ
め角度θ、アレーの特性（例えば離隔距離ｄ）、アレー
に隣接した媒質の伝搬速度Ｖ等によって決定され、ルッ
クアップ・テーブルから取出してもよいし、或いは希望
によっては計算してもよい。各々のサンプル期間の分解
能はΔｔであり、何れの方向にも調節又は「滑り」をし
て、その読取の組及びチャンネルに対する変換ストロー
ブが、所望の角度θのボームを形成するのに要求される
１組の変換に対する最も近い分解期間内になる様にする
ことが出来る。

この発明のＲＦに於ける一様でない標本化方法を用いれ
ば、「開口ジッタ」、すなわちサンプル開始分解能の時
間が、サンプル間期間Ｔの所望の分数（今の場合は１／
３２）未満になって、必要な位相の精度が達成される限
り、ナイキスト速度と同じであってもよい程低い速度
（普通はサンプル速度が数倍大きいが）で、受信した
「反射」振動エネルギ（超音波）信号を標本化すること
が出来さえすればよいことが判る。この為、少なくとも
９MHzの標本化速度を持つと共に、サンプル・ストロー
ブ開口の不確実性が約６ナノ秒未満である任意のＡＤＣ
手段を、４．５MHzの励振周波数を使う超音波装置のフ
ロントエンドに用いることが出来る。

第１ｃ図について再び説明すると、ｊ番目のチャンネル
の変換されたデータ・ワードがチャンネル遅延時間ｔ_dj
だけ時間遅延させられることが判る。この遅延時間が、
オフセット期間Δｔの別の整数倍Ｌ_ｊだけ、個別の各々
のｊ番目のチャンネルに対して個別に設定される。この
為、各々のチャンネル素子の標本化機能を独立に制御す
る場合、任意のチャンネル遅延時間（又は遅延順序）を
発生することが出来る。即ち、超音波アレーの任意の素
子に対する標本化機能は、（前に引用した米国特許第
４，１５５，２６０号に記載されている様な）普通のベ
ースバンド位相調整アレー扇形走査装置の同じチャンネ
ル素子に対する位相計画と同じになる。従って、実際に
チャンネル遅延時間は、そのチャンネルに対する標本化
時間とは無関係に、アレーのパラメータｊ及び方向決め
角度θ（並びに自動焦点を実施する場合は、この他に
Ｒ）だけに応答して定めることが出来る。例えば、１番
目のチャンネルの遅延時間ｔ_d1は、所定の１組のチャン
ネル読取に対する特定のチャンネル１のサンプル・スト
ローブ、例えばｇ番目の組のストローブ２６ｇと、その
組に対するＲＣＳを形成する為にｇ番目のデータの組の
Ｎ個のデータ・ワードの全部が同時に利用出来る様にな
る次の全チャンネル遅延終了又はデータ読取Ｒ_ｄ信号２
７′ｇとの間の期間である。夫々が関連したストローブ
・パルス（例えば１番目，２番目，……，ｋ番目，…
…，ｎ番目のチャンネルに対するパルス２６ｇ，２８
ｇ，２９ｇ，……，３０ｇ）から全チャンネル読取パル
スまでの時間である種々のチャンネル遅延時間ｔ_djは、
何れも期間Δｔまで分解し得る。ビーム方向ぎめ線１０
ｂ上の一層近い点に焦点合せする為に、ＰＮとして、
その時アレー内に必要とする複数個（Ｐ_min）のチャン
ネルだけを最初に標本化することにより（これらのＰ
_min個のチャンネルはアレーの中心に対して対称的に配
置する）、ダイナミックなアポダイゼーションが容易に
達成されることが理解されよう。距離Ｒが一層大きな点
に焦点合せする為に、必要に応じてこの他の対称的に配
置された対のチャンネルを付能する。距離が増加するに
つれて、遅延時間の変化に対処する為に、遅延時間ｔ_dp
を（オフセット期間Δｔの整数倍Ｐ_ｐだけ）変える。チ
ャンネル時間の和が一定であること、例えばｔ_sj＋ｔ_dj
＝ｋ（ｇ番目の組のデータ読取に対する任意のＳＹＮＣ
パルス２７ｇと読取パルス２７′の間の時間）であるこ
とで理解されよう。

第２図について説明すると、この発明の現在好ましいと
考えられる実施例の位相調整アレー扇形走査器フロント
エンド１０′が、複数個（Ｎ個）のチャンネル変換器１
１ａ乃至１１ｎを持つ変換器アレー１１を有する。アポ
ダイゼーションを使う場合でも、中心に配置されたある
最小限の数（Ｐ_min）の変換器が常に励振される。振動
エネルギ信号を発生する為に変換器を励振する回路は周
知であり、説明を簡単にする為に図面には示してない。
例として云うと、Ｎは６４であってよい。

各々の変換器から出力される受信した「反射」信号が関
連する時間依存性を持つ利得制御形前置増幅器／増幅器
（ＴＧＣ）手段１２の作用を受ける。即ち、１番目の変
換器１１ａから出力されるアナログ信号がＴＧＣ手段１
２ａによって増幅され、２番目のチャンネル変換器１１
ｂのアナログ出力信号がＴＧＣ手段１２ｂによって増幅
されると云うふうになる。全てのチャンネルの利得が共
通のＴＧＣ制御信号（図面に示してない）によって定め
られる。この発明では、各チャンネルの増幅されたＲＦ
信号は、周波数変換又は復調せずに、複数個（Ｎ個）の
ＡＤＣ手段３２の内、１ｉＮとして、ｉ番目のチャ
ンネルに対するＡＤＣ手段のアナログ入力３２ｉ−１に
直接的に印加される。この装置が局部発振器信号発生
器、混合器／復調器を必要とせず、第１図のベースバン
ドでのＡＤ変換を行なうフロントエンドに比べて、（２
Ｎ個ではなく）Ｎ個のＡＤＣ手段及び遅延手段しか必要
としないことは直ちに明らかであろう。Ｎチャンネルの
各々で、関連したＡＤＣの変換付能入力３８ｉ−２に個
別のストローブ信号Ｓ_ｊパルスが印加されたことに応答
して、１回のディジタル化が実施される。各々のＡＤＣ
は、他の全てのＡＤＣ手段３２に対して独立にストロー
ブ可能である。各々のストローブ・パルスに応答して、
並列データ出力ポート３８ｉ−３に出力データ・ワード
が発生される。各々のＡＤＣ手段が他のどの１つのＡＤ
Ｃ手段とも略同一であって、７ナノ秒未満のオフセット
・タイミング（変換開始）精度を持つと共に、毎秒約２
０メガ・サンプルの割合で、アナログ信号の振幅をディ
ジタル・データに変換することが出来るのが有利であ
る。例として云うと、各々のＡＤＣ手段３２が入力のア
ナログ超音波信号を７ビットの精度を持つ出力データ・
ワードにディジタル化することが出来、フロントエンド
の瞬時ダイナック・レンジは４８dBより高くなる。

ＡＤＣの出力データ・ワードが複数個（Ｎ個）の先入れ
先出し（ＦＩＦＯ、first-in-first outの略）チャンネ
ル読取／書込み（Ｒ／Ｗ）メモリ手段３５ｉの内の関連
した１つのデータ入力ポート３５−ｉａに供給される。
各々のメモリ手段を使って、関連する１つのチャンネル
に対する遅延時間ｔ_djを設定する。入力データは、メモ
リ書込みＷ入力のメモリ書込みストローブＷｉ信号パル
スに応答して、メモリに書込まれる。この書込みパルス
は各々関連したストローブＳｉパルスより少し後に発生
する（この遅延は、ストローブＳパルスを受取ってか
ら、データがＡＤＣの出力に現れるのに要する有限の変
換時間を考慮して定められる）。この後、貯蔵されたデ
ータが、メモリ手段読取Ｒ入力のメモリ読取ストローブ
信号Ｒ_ｄパルスに応答して、メモリ手段の出力ポート３
５−ｉｂに発生される。Ｎ個のＦＩＦＯメモリ手段の全
部のメモリ読取Ｒ入力が並列に接続されており、この
為、各々のｊ番目のチャンネルのデータ・ワードは、個
別に、且つ一様でない標本化ストローブ信号順序（これ
自体はチャンネルの番号及び角度によって決定される）
によって決まる順序で、ｊ番目のチャンネル・メモリに
入力されるけれども、１組の貯蔵されている単独チャン
ネル・データの読取の全部が略同時に読出される。この
為各々のメモリ手段は、ＳＹＮＣパルス２７ｇと関連す
る読取Ｒ_ｄパルス２７′ｇとの間の期間（ｔ_si＋ｔ_di）
に発生し得るデータ・ワードの数に少なくとも等しい様
な最低貯蔵容量ＳＣ_min又は奥行を持っていなければな
らない。即ち、ＳＣ_min＝（ｔ_si＋ｔ_di）／Ｔである。
合計期間（ｔ_si＋ｔ_di）及びストローブ期間Ｔは予定の
定数であるから、各々のメモリの最低貯蔵容量も予め選
択し得る。メモリのアドレス・ポート（図面に示してな
い）は、ＦＩＦＯ動作モードである為、循環形にするこ
とが出来、各々のＳＹＮＣストローブ・パルス、書込み
パルス又は同様なパルスによって、アドレスが変えられ
る。個別のチャンネル・サンプル・ストローブＳ信号及
びメモリ書込みＷｉ信号（これはその後少なくともＡＤ
Ｃ手段の変換期間だけおいた後に続く）が、複数個（Ｎ
個）の個別のチャンネル論理手段３６ｉの内の関連した
１つによって発生される。

全てのチャンネルのメモリ手段３５ｉからの出力データ
・ワードが組合せ手段３８で互いに加算されて、フロン
トエンドの出力１０′ｚにＲＣＳ出力信号を実現する。
組合せ手段３８は加算器３９及び４０の様な加算器の
「トリー」であってよい。偶数個（Ｎ個）の変換器チャ
ンネルがあることが望ましい。この場合、複数個（Ｋ
個）の２入力加算手段３９ａ，……，３９ｋ（Ｋ＝Ｎ／
２）を、組合せ手段３９の出力を組合せる少なくとも別
の１つのレベルの手段４０と共に用い、出力１０′ｚに
最終的な出力データを発生する。チャンネルの数Ｎが２
進数であってＮ＝２_expＣ（Ｃは整数、例えばＮ＝６４
に対してはＣ＝６）であれば、２入力組合せ装置だけ
を、即ち６レベルの２入力組合せ装置３９乃至４０を対
称的なパターンで使うことが出来る。この様な「トリ
ー」は、多重チャンネル・フロントエンド又はその一部
分に対するデータ・メモリ及びデータ組合せ手段を１個
の集積半導体回路で設けるのに必要なマスクに対して単
純化する作用を持つことが出来る。関連するチャンネル
論理手段３６のディジタル回路を同じＩＣに構成するの
が有利である。

フロントエンドの各々の関連するチャンネルｉに対する
チャンネル論理手段３６ｉは、集積形、個別形又はその
他の形式の何れであっても、チャンネル選択クロック位
相Ｃ_ｉ信号及びチャンネル論理Ｌ_ｉ信号に応答して、サ
ンプルＳｉ及びＷｉ信号パルスを発生する計数及び遅延
手段４２ｉを有する。論理Ｌ_ｉ信号が、貯蔵されている
情報の順序（即ち動作命令）に応答して、ｉ番目のチャ
ンネル論理手段４５ｉによって発生される。この順序の
各々の逐次的な工程が、受取った各々の同期ＳＩＮＣ信
号からクロック・パルスのある組合せの後に実行され
る。どの命令順序にするかは、希望によっては、装置の
中央コンピュータ手段等（図面に示してない）から情報
ポート１０′ｐを介してフロントエンド１０′に供給さ
れるθ及び／又はＲの値に応答して、修正することが出
来る。何れの場合でも、命令順序は、関連するチャンネ
ルに対する遅延時間ｔ_ti及びサンプルｔ_siの両方を定め
る為に、ビーム方向ぎめ角度θの値を使う。チャンネル
論理手段４５ｉがチャンネル位相φ選択手段４８ｉに対
するデータを供給して、複数個（Ｑ個）の相異なるクロ
ックＣＬＫＳ信号位相の内の特定の１つをチャンネル・
クロック位相として選択する。各々のチャンネルφ選択
手段４８ｉは、高周波クロックＣＬＫＳ信号の複数個
（Ｑ個）の相異なる位相をも受取る。θ及び／又はＲの
値に応じて、各々のｉ番目のチャンネルに必要な、クロ
ックＣ_ｉ及び論理Ｌ_ｉ信号のどの位相、マスタ・クロッ
ク・サイクルの遅延の数及び同様な特性にするかを決定
するデータ、並びにチャンネル遅延データは、周知の多
数の方式（例えばルック・アップ・テーブル、中央プロ
セッサからのダウン・ローディング等）の任意の方法で
得られる。

ＳＹＮＣ及びＣＬＫＳ信号がマスタ制御手段５０によっ
て発生される。このマスタ制御手段が安定な発振手段５
２を持っていて、予定の周波数_Ｍ（例えば２００MH
z）のマスタ・クロック信号を発生する。マスタ・クロ
ック信号がマスタ論理手段５４の１つの入力５４ａに供
給される。マスタ・クロック信号がシュミット・トリガ
手段５６によって自乗される。トリガ出力信号（周波数
_Ｍの略矩形波）が多段ジョンソン・カウンタ手段５８
の入力５８ａに印加される。マスタ論理手段は別の入力
５４ｂを持ち、この入力には、カウンタ手段の第１の出
力５８ｂから、マスタ・クロック信号に関係するクロッ
クパルスが供給される。即ち、これはクロックの半サイ
クルの期間毎に１個のクロック・パルスと云う様に頻繁
にすることが出来る。ジョンソン・カウンタは、第２の
出力５８ｃに複数個（Ｑ個）の別々の信号を発生する。
各々の信号は、マスタ発振周波数_Ｍのサイクル毎に１
回だけ、選ばれたレベルをパルス駆動する。この為、Ｑ
＝８であれば、８個のクロックＣＬＫＳ信号が、_Ｍ／
Ｑ＝２５MHzの周波数で、夫々別々に且つ互いに排他的
にパルス駆動される。マスタ論理手段５４は、とりわ
け、第１の出力５４ｃに一連の同期注入ＳＹＮＣ信号を
発生して、種々のチャンネルのストローブ・パルス／メ
モリ書込み／遅延順序を開始すると共に、第２の出力５
４ｄにシステム共通読取Ｒ_ｄ信号パルスを発生して、フ
ロントエンドの各チャンネルの各々の変換／書込み／遅
延から読取までのサイクルを共通に終了させる。

次に第１ｃ図及び第２図について説明すると、ＰＡＳＳ
フロントエンド１０′の動作では、アレー１１の変換器
の毎回の送信用励振が終了した後にだけ、ＳＹＮＣパル
スが発生する。落着き期間及びその他の影響を考慮し
て、若干の余分の遅延を付加えることが出来る。この
為、励振が終了した後、アレーの１番目の変換器１１ａ
のアナログ出力をディジタル・データ・ワードに変換す
る前に、予め選ばれた時間、例えば約２マイクロ秒の初
期期間が必要になることがある。発振器５２のマスタ・
クロック周波数_Ｍが２００MHzであれば、この為には
４００個マスタ・クロック・パルスが必要である。この
為、１番目の変換器のサンプル期間ｔ_s1（任意の組の同
期パルス、例えばｇ番目の組のＳＹＮＣパルス２７ｇ
と、その同じ組に対する１番目のチャンネルのストロー
ブＳ１パルス、例えばｇ番目の組のストローブ２６ｇの
間の期間）が、例として少なくとも２マイクロ秒の長さ
に選ばれている。Ｎ個の変換器チャンネルの各々に対す
る各々のサンプル期間ｔ_sjの最初に、この同じ「デッド
タイム」期間を用いる。特定の組に対して貯蔵された全
てのデータを、共通の読取Ｒ_ｄパルス２７′ｇに応答し
て同時に読出すべきであるから、この特定の読取の組に
対する同期パルス２７ｇと読取パルス２７′ｇの間の期
間は一定であり、この為、各チャンネルの可変の遅延期
間ｔ_djをそれから差引けば、ストローブが同期パルスの
後に発生すべきサンプル時刻ｔ_sjが得られる。例とし
て、アレーのパラメータが、（ｄ／Ｖ）＝１マイクロ秒
であって、遅延期間がｔ_di＝（ｉ−１）_sinθマイクロ
秒であると仮定する。特定の角度θ＝−３０°、即ちア
レーの法線（第１図で定義した）に対してθが時計廻り
に３０°の角度である時、ｉ番目のチャンネルに対する
遅延期間はｔ_di＝０．５（ｉ−１）マイクロ秒になる。
最大遅延期間（ｔ_di＋ｔ_si）は、最も短いチャンネル遅
延時間（ｔ_dnで示す）が、必要な全てのタイミングをと
るのに依然として十分長くなる様に運ぶ。チャンネル番
号ｉが増加するにつれて、チャンネル遅延時間ｔ_diが短
くなり、チャンネルの同期−ストローブ遅延ｔ_siが長く
なる。

どのＳＹＮＣパルス２７よりも前に、フロントエンドの
データポート１０′ｐに角度θデータを受取る。この
時、ｇ番目読取の組の同期パルス２７ｇが発生した後、
チャンネル１の論理手段４５ａが、計数及び遅延手段４
２ａに対して論理情報信号Ｌａを供給すると共に、選択
手段４８ａに位相選択データを供給して、計数及び遅延
手段４２ａに対する１番目のチャンネルのクロックＣａ
信号として供給すべき、８個のマスタ・クロック位相の
内の正しい１つを選択する。このクロック位相は、１つ
の信号Ｌａのデータによって定められた発生回数を計数
した後、時刻ｔ_ａに１番目のチャンネルのストローブ信
号Ｓ１パルス２６ｇを発生させる。例として云うと、１
番目のストローブ期間ｔ_s1が２．０００マイクロ秒であ
ると（最初の２マイクロ秒のデッドタイムに、ｉ＝１で
あるから、アレーの１番目のチャンネルに対する余分の
ストローブ遅延時間がゼロである）、１番目のチャンネ
ル論理手段４５ａは、（ａ）倍数Ｍ_１＝４００個のマス
タ・クロック・サイクルを計数する必要があり、ＣＮＫ
Ｓ信号の第１の位相がクロック信号Ｃａに利用されるこ
と、並びに（ｂ）同期信号より後にＭ_１／Ｑ＝５０番目
のクロック信号Ｃａが発生したことにより、１番目のチ
ャンネルのＡＤＣ手段３２ａに第１のストローブＳ１パ
ルス２６ｇが存在する様にすべきであることを計算して
いる。関連したチャンネル・メモリ書込み信号、例えば
１番目のチャンネルの書込み信号Ｗ１は、ストローブか
ら次のクロックＣａパルスに至らない間に発生する。こ
の遅延は（ゲート遅延装置、マスタ・クロックパルスの
計数等を用いることにより）少なくとも変換時間の持続
時間になる様に、そしてそのチャンネルに対する次のス
トローブＳ_ｉが発生するまでの時間未満になる様に設定
することが出来る。その後、１番目のチャンネルの遅延
時間 （例として３５マイクロ秒に予め選ばれている）であ
り、この為和（ｔ_di＋ｔ_si）は３７マイクロ秒で一定あ
る（７，４００個のマスタ・クロック・サイクルだけか
かる）。一般式は、ｔ_di＝（３５−（ｉ−１）／２）マ
イクロ秒、ｔ_si＝（２＋（ｉ−１）／２）マイクロ秒で
ある。この為、ｔ_s1は前もって２マイクロ秒（４００ク
ロック・サイクル）と前もって選択されているから、遅
延期間ｔ_d1＝３５マイクロ秒（７，０００個のマスタ・
クロック・サイクルに相当する）である。２番目のチャ
ンネルでｉ＝２の時、ｔ_d2＝３５−１／２＝３４．５マ
イクロ秒（６，９００クロック・サイクル））、及びｔ
_s1＝３７−３４．５＝２．５マイクロ秒（又は５００ク
ロック・サイクル）が２番目のチャンネルの計数及び遅
延手段４２ｂで計数される。最後のチャンネル（Ｎ＝６
４）では、ｔ_d64＝３５−６３／２＝３．５マイクロ秒
（又は７００クロック・サイクル）、及びｔ_s64＝３７
−３．５マイクロ秒（又は６，７００クロック・サイク
ル）である。ＳＹＮＣパルス２７ｇより後に（マスタ・
クロック手段５４で）７，４００個のマスタ・クロック
・サイクルが計数されると、ｇ番目の組の全チャンネル
・メモリ読取パルス２７′ｇが発生される。距離Ｒの情
報が入力されていれば、チャンネルの遅延期間ｔ_diを適
正に長くすることにより、ダイナミック・フォーカス時
間滑りを容易に実施することが出来ることが判る（この
時間の増加は、 であり、ｘ_ｉはアレーの中心からｉ番目の変換器の中心
までの距離であり、ａはそのアレーの最大のｘ_ｉ距離で
ある）。ダイナミック・フォーカス効果による遅延時間
の若干の変更は、距離Ｒの関数として、関連した選択手
段４８によってクロック位相の選択を変えることによ
り、容易に実施することが出来る。期間ｔ_siにも同様な
現象が起る。

例としてこの発明のある好ましい特徴だけを説明した
が、当業者には種々の変更が考えられよう。例えば、Ｒ
Ｆ反射信号はディジタル・データに変換する前に、中間
周波（ＩＦ）に周波数変換することが出来る。この発明
では、それでも信号はベースバンド周波数ではなく、Ｒ
Ｆ周波数であると見なす。特許請求の範囲は、この発明
の範囲内に含まれるこの様な全ての変更を包括するもの
であることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＰＡＳＳ振動エネルギ（超音波）作像装
置のフロントエンドの簡略ブロック図、 第１ａ図は第１図に示した従来の変換器アレーの部分集
合から得られるアナログ信号及びそれと共に利用される
１組の標本化ストローブ信号の時間を揃えた一連のグラ
フ、 第１ｂ図は、第１ａ図に示す様な一様な標本化関数Ｓを
用いてアレーの開口にわたるコヒーレント和信号並びに
ベースバンド信号の一様でない直接的な標本化を用いた
コヒーレント和信号を示すグラフ、 第１ｃ図はこの発明の方法によるＲＦチャンネル時間遅
延動作の一様でない標本化を示す時間を合せた一連のグ
ラフ、 第２図はこの発明の方法を用いた現在好ましいと考えら
れる実施例の装置のフロントエンド信号及び論理手段及
び関連した主論理手段の部分の構成を示す簡略ブロック
図である。 主な符号の説明 １１：変換器 ３２：ＡＤＣ手段 ３５：メモリ手段 ４２：カウンタ及び遅延手段 ４５：チャンネル論理手段 ４８：位相選択手段 ５４：マスタ論理手段

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１ｊＮとして、複数個（Ｎ個）のチャ
   ンネルの内の相異なるｊ番目に夫々割当てられた複数個
   （Ｎ個）の変換器のアレーの平面に対する法線に対して
   所望の角度θに励振周波数_ｕで振動エネルギ・ビーム
   を方向ぎめする方法に於て、 （ａ）各々のｊ番目のチャンネルに対し、多数の逐次的
   なパルスを持つ相異なるサンプル・ストローブＳ_ｊ信号
   順序を発生し、該チャンネルのストローブ順序の任意の
   １対のパルスは大体その間に期間Ｔを持ち、Ｔが少なく
   とも、励振周波数_ｕの２倍の逆数未満であり、 （ｂ）逐次的な１組の同期信号パルスの各々の発生か
   ら、ｊ番目のチャンネルのストローブＳ_ｊ信号順序の次
   のパルスの開始時間を大体サンプル期間ｔ_sjだけずら
   し、該サンプル期間ｔ_sjは、ΔｔをＴより小さく且つ励
   振周波数_ｕの逆数の一定の分数として、オフセット期
   間Δｔの、各々の角度θに対して選ばれた第１の正のチ
   ャンネル整数倍Ｍ_ｊであり、 （ｃ）別のずらす工程が行なわれるまで、ずらした次の
   パルスより後の全てのストローブＳ_ｊ信号パルスの間は
   略期間Ｔに保ち、 （ｄ）ストローブＳ_ｊ信号順序の各々のパルスに応答し
   て、ｊ番目のチャンネルの反射信号Ｖ_ｊを、該ｊ番目の
   チャンネルの反射信号の現在の振幅を表わすディジタル
   ・データ・ワードに直接的に変換し、 （ｅ）Ｎ個のチャンネルの各々に於ける各々のデータ・
   ワードを、オフセット期間Δｔの、各々の角度θに対し
   て選ばれた第２の正のチャンネル整数倍Ｐ_ｊであるチャ
   ンネル遅延期間ｔ_djだけディジタル式に遅延させ、 （ｆ）各々の同期信号から略一定の期間後の信号に応答
   して、その時Ｎ個のチャンネルの全てから同時に利用し
   得る各々の遅延させたデータ・ワードをコヒーレンスを
   もって加算して、所望の角度θに於けるエネルギ・ビー
   ムの反射率を表わすデータの各点を求める工程を含む方
   法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲１）に記載した方法に於
   て、工程（ｄ）が、各々のストローブＳ_ｊ信号パルスに
   応答してＶ_ｊ信号の変換が行なわれる同じ複数個（Ｎ
   個）のアナログ・ディジタル変換（ＡＤＣ）手段の内の
   関連したｊ番目の手段を用意する工程を含み、工程
   （ｅ）が、（ｅ１）ｊ番目のＡＤＣ手段からの各々の逐
   次的なディジタル・データ・ワードを、変換の順に、複
   数個（Ｎ個）のメモリ手段の内のｊ番目のメモリ手段の
   関連した位置に逐次的に貯蔵し、（ｅ２）該チャンネル
   に対する遅延期間ｔ_djの後、Ｎ個のメモリ手段の各々か
   ら１つのデータ・ワードを逐次的に読取り、（ｅ３）Ｎ
   個のメモリ手段の全てから略同時に読取ったＮ個の遅延
   したデータ・ワードの全部を加算して反射率データを求
   める工程を含む方法。
3. 【請求項３】特許請求の範囲２）に記載した方法に於
   て、偶数個（Ｎ個）のチャンネルがあり、工程（ｅ３）
   が、（ｅ３ａ）Ｎ／２個の相異なる遅延したデータ・ワ
   ードの対の夫々１つを略同時に加算して第１レベルの加
   算データ・ワードを求め、（ｅ３ｂ）その後こうして得
   られたＮ／２個の第１レベルの加算データ・ワードの全
   部を実質的に加算する工程を含む方法。
4. 【請求項４】特許請求の範囲３）に記載した方法に於
   て、Ｃを１より大きな正の整数として、Ｎ＝２^ｃであ
   り、工程（ｅ３ｂ）が、（Ｃ−１）個の別のレベルの各
   々で、前の加算レベルから得られた相異なる各々の対の
   加算データ・ワードを更に加算して、１個の最終的なデ
   ータ・ワードの和にする工程を含む方法。
5. 【請求項５】特許請求の範囲２）に記載した方法に於
   て、工程（ｅ２）が、多数のパルスを持つ１個のシステ
   ム規模の読取Ｒ_ｄ信号を発生する工程を含み、その各々
   のパルスが前記Ｎ個のメモリ手段の各々に貯蔵されてい
   る１つのデータ・ワードを出力させる方法。
6. 【請求項６】特許請求の範囲５）に記載した方法に於
   て、工程（ｅ２）が、読取Ｒ_ｄ信号の各々のパルスが、
   関連する１つの同期信号パルスが発生してから一定期間
   後に発生するようにする工程を含む方法。
7. 【請求項７】特許請求の範囲６）に記載した方法に於
   て、工程（ｅ２）が、一定の期間を（ｔ_sj＋ｔ_dj）以上
   になる様に設定する工程を含む方法。
8. 【請求項８】特許請求の範囲２）に記載した方法に於
   て、工程（ｅ１）が、ｊ番目のチャンネルの各々の変換
   ストローブ・パルスから、期間Ｔ未満の期間に、ｊ番目
   のメモリ手段にメモリ書込みＷ_ｊ信号を供給して、その
   時関連するｊ番目のチャンネルのＡＤＣ手段から該メモ
   リ手段に送られたデータ・ワードを貯蔵させる工程を含
   む方法。
9. 【請求項９】特許請求の範囲１）に記載した方法に於
   て、工程（ｂ）が、一定の分数を１／３２以上にならな
   い様に選ぶ工程を含む方法。
10. 【請求項１０】特許請求の範囲１）に記載した方法に於
    て、工程（ｂ）が、整数ｘを少なくとも５として、一定
    の分数を２^-Xに等しく選ぶ工程を含む方法。
11. 【請求項１１】特許請求の範囲１）に記載した方法に於
    て、工程（ｂ）が、少なくとも１つのサンプル期間ｔ_sj
    のオフセット開始時刻をオフセット期間Δｔの別の整数
    倍だけ調整して、距離Ｒの変化につれ、ビームの焦点を
    ダイナミックに合せる工程を含む方法。
12. 【請求項１２】特許請求の範囲１）に記載した方法に於
    て、振動エネルギが超音波エネルギである方法。
13. 【請求項１３】１ｊＮとして、相異なるｊ番目のチ
    ャンネルに夫々１つずつ設けられていて、当該アレーの
    法線に対する方向ぎめ角度θをなし、距離Ｒの媒質の反
    射率に応答する振幅を持つ、振動エネルギ励振周波数
    _ｕの受信信号を発生する複数個（Ｎ個）の変換器からな
    る扇形走査位相調整アレーを持つコヒーレント形作像装
    置のフロントエンド受信装置に於て、複数個（Ｎ個）の
    アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）手段と、複数個
    （Ｎ個）のＦＩＦＯメモリ手段と、複数個（Ｎ個）のチ
    ャンネル論理手段とを有し、 各々のｊ番目の相異なる前記アナログ・ディジタル変換
    器手段が、当該ｊ番目のチャンネルに対するストローブ
    Ｓ_ｊ信号の各パルスに応答して、ｊ番目のチャンネルの
    ＲＦ周波数信号Ｖ_ｊの瞬時振幅をディジタル・データ・
    ワードに直接変換し、 各々の相異なるｊ番目の１つの前記ＦＩＦＯメモリ手段
    が、ｊ番目のチャンネルの書込みＷ_ｊ信号の各パルスに
    応答して、データ・ワードを貯蔵すると共に、ＦＩＦＯ
    の順序で、読取Ｒ_ｄ信号の各パルスに応答して、貯蔵さ
    れている次の逐次的なデータ・ワードを呈示し、 各々の相異なるｊ番目の１つの前記チャンネル論理手段
    が、（ａ）ｊ番目のチャンネルのストローブＳ_ｊ信号、
    及び（ｂ）各々のストローブ・パルスより後且つｊ番目
    のチャンネルに対する次の逐次的なストローブ・パルス
    より前の時点でｊ番目のチャンネルの書込みＷ_ｊ信号の
    両方を独立に発生し、前記ｊ番目のチャンネルのストロ
    ーブＳ_ｊ信号は、夫々隣のパルスから、少なくとも、変
    換器励振周波数_ｕの２倍の逆数より小さい期間Ｔだけ
    隔たる多数の逐次的なパルスを持ち、複数個の同期信号
    パルスの各々の後の次のストローブ・パルスは、関連す
    る同期信号パルスから、Ｔより小さく且つ励振周波数
    _ｕの逆数の一定の分数であるオフセット期間Δｔの、各
    々のチャンネル及び各々の角度θに対して選ばれた第１
    の正のチャンネル整数倍Ｍ_ｊである期間ｔ_sjだけずれて
    おり、次のオフセット・ストローブ・パルスより後の全
    てのストローブＳ_ｊ信号パルスは、別の同期パルスが発
    生するまでは、その間の期間Ｔを略そのまゝに保つ様に
    し、更に、 一連の読取Ｒ_ｄ信号パルスの各々を、前記複数個（Ｎ
    個）の呈示される貯蔵されていたデータ・ワードの各々
    が、オフセット期間Δｔの、やはり各チャンネル及び各
    々の角度θに対して選ばれた第２の正の整数倍Ｐ_ｊであ
    る期間ｔ_djだけ貯蔵状態で遅延させられる様な時刻に発
    生するマスタ論理手段と、 各々の読取Ｒ_ｄ信号パルスに応答して、Ｎ個のメモリ手
    段に略同時に呈示されたＮ個のデータ・ワードの全部の
    データを組合せて、フロントエンドからコヒーレンスを
    もって加算されたデータ・ワードを出力する手段とを有
    するフロントエンド受信装置。
14. 【請求項１４】特許請求の範囲１３）に記載したフロン
    トエンド受信装置に於て、前記Ｎが偶数であり、前記組
    合せる手段が、何れも前記Ｎ個のメモリ手段の内の相異
    なる２つから出力されるデータ・ワードを組合せる複数
    個（Ｎ／２個）の手段を含んでいるフロントエンド受信
    装置。
15. 【請求項１５】特許請求の範囲１４）に記載したフロン
    トエンド受信装置に於て、Ｃを１より大きな正の整数と
    して、Ｎ＝２^ｃであり、前記組合せる手段が、それより
    直ぐ上のレベルの組合せる手段から出力された相異なる
    ２つのデータ・ワードを組合せる（Ｃ−１）個の別のレ
    ベルの手段の２進トリー形成部を有し、最低（Ｃ番目）
    のレベルの１個の組合せる手段からの出力データ・ワー
    ドがフロントエンドの出力データ・ワードであるフロン
    トエンド受信装置。
16. 【請求項１６】特許請求の範囲１３）に記載したフロン
    トエンド受信装置に於て、前記一定の分数が１／３２以
    下に選ばれているフロントエンド受信装置。
17. 【請求項１７】特許請求の範囲１３）に記載したフロン
    トエンド受信装置に於て、前記一定の分数が、整数ｘを
    少なくとも５として、２^-xに等しくなる様に選ばれてい
    るフロントエンド受信装置。
18. 【請求項１８】特許請求の範囲１３）に記載したフロン
    トエンド受信装置に於て、前記マスタ論理手段が、夫々
    同じ周波数で異なる位相の複数個のクロック信号を発生
    する手段を有し、Ｎ個のチャンネル論理手段の各々は、
    前記複数個のクロック信号の位相の内の１つを選択し、
    その各サイクルの発生を計数して、ｊ番目のチャンネル
    に対する各々ストローブＳ_ｊ信号を発生する手段を持っ
    ているフロントエンド受信装置。
19. 【請求項１９】特許請求の範囲１８）に記載したフロン
    トエンド受信装置に於て、前記マスタ論理手段が、各々
    の読取Ｒ_ｄ信号パルスよりも、特定の各々の角度θに対
    して選ばれた定数に略等しい期間前に、各々の同期信号
    を発生する手段を有するフロントエンド受信装置。
20. 【請求項２０】特許請求の範囲１３）に記載したフロン
    トエンド受信装置に於て、各々のｊ番目のチャンネル論
    理手段が、外部で発生された角度θデータに応答して、
    倍数Ｍ_ｊ及びＰ_ｊの値を発生する手段を含んでいるフロ
    ントエンド受信装置。
21. 【請求項２１】特許請求の範囲２０）に記載したフロン
    トエンド受信装置に於て、各々のｊ番目のチャンネル論
    理手段が外部で発生された距離Ｒデータをも受取り、選
    ばれたサンプル・クロックの位相を変えて、フロントエ
    ンドのその時作用しているチャンネルを、変化する距離
    に対して正しくダイナミックに焦点を合せる様にする手
    段を有するフロントエンド受信装置。
22. 【請求項２２】特許請求の範囲１３）に記載したフロン
    トエンド受信装置に於て、前記マスタ論理手段が、少な
    くとも１対のチャンネルがアレーに活動的に参加する様
    に付能される時を制御する手段を含んでいて、距離Ｒが
    予め選ばれた距離より小さい時、誤差を減少する為にダ
    イナミック・アポダイゼーションを用いるフロントエン
    ド受信装置。
23. 【請求項２３】特許請求の範囲１３）に記載したフロン
    トエンド受信装置に於て、振動エネルギが超音波エネル
    ギであるフロントエンド受信装置。