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JPH10179585A - 送信又は受信ビームの形成装置及び方法 - Google Patents

送信又は受信ビームの形成装置及び方法

Info

Publication number
JPH10179585A
JPH10179585A JP9314755A JP31475597A JPH10179585A JP H10179585 A JPH10179585 A JP H10179585A JP 9314755 A JP9314755 A JP 9314755A JP 31475597 A JP31475597 A JP 31475597A JP H10179585 A JPH10179585 A JP H10179585A
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JP
Japan
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delay
cells
signal
transmitting
elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9314755A
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English (en)
Inventor
Gaupall Gopinasan
ゴーパル ゴピナサン
Won William
ウイリアム ウオン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furuno Electric Co Ltd
Original Assignee
Furuno Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furuno Electric Co Ltd filed Critical Furuno Electric Co Ltd
Publication of JPH10179585A publication Critical patent/JPH10179585A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多数の信号送受信素子からなるアンテナアレ
イに供給され又は該アンテナアレイにより受信される超
音波信号等の送受信のいずれかの信号の若しくは送受信
両方の信号に、送信又は受信ビームを形成することがで
きるように信号を正確に遅延させることができるビーム
形成装置及び方法を提供する。 【解決手段】 電荷結合素子（ＣＣＤ）で構成される遅
延エレメントからなる複数のチャンネルを有するアレイ
を含み、各チャンネルは、ビームフォーカス処理を行う
複数の第１の遅延エレメントセル部とビーム走査を行う
複数の第２の遅延エレメントセル部を備えるよう構成さ
れる。一般的には複数の第２の遅延エレメントセル部
は、ビームフォーカス処理を行う複数の第１の遅延エレ
メントセル部の分解能よりも粗い分解能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多数のアンテナエ
レメント（信号送受信素子）からなるアンテナアレイに
供給され又は該アンテナアレイにより受信される、例え
ば、超音波信号等の送受信のいずれかの信号の若しくは
送受信両方の信号の処理方法およびそのような処理を行
う装置に関する。
【０００２】具体的には、本発明は、それぞれのアンテ
ナエレメントに付随する２段電荷転送遅延線を用いてア
ンテナアレイの構成エレメント毎に遅延を行うことによ
り受信した信号を位相整合させ加算するとともに、所望
の点に焦点を結ぶための信号を生成する上で要求される
遅延処理に関する。
【０００３】以下、本発明を超音波信号を体内に送信し
反射されたエコー信号を受信して表示する超音波診断装
置に実施した場合につき説明する。
【０００４】
【従来の技術】超音波画像形成においては、通常、超音
波信号の送信と受信の両方を行う複数の画像形成エレメ
ントからなる超音波振動子アレイが用いられる。一般的
に、超音波パルス信号を超音波振動子アレイから発射
し、所望の経路上に焦点を合わせる。そして、該経路上
の物標から得られる反射エネルギーを観測することによ
り、同物標の像を識別する。現状においては、振動子ア
レイから得られた信号を処理して高分解能を達成しよう
とする場合、同アレイの各超音波振動子エレメントが受
信した物標からの超音波反射波の反射エネルギーが加算
されて一つの反射信号になるように、該超音波反射波を
位相整合させて加算する必要がある。
【０００５】超音波振動子エレメントからなるアレイで
作られるパルス波の焦点を物標近傍に合わせることによ
り、分解能を更に高めることが可能であり、コヒーレン
トなパルス波の物標に対するフォーカスが正確になる
と、それに応じて物標の画像形成精度が高くなる。
【０００６】正確且つ位相整合的に各振動子エレメント
から受けた超音波反射波を加算するため、あるいは送出
するビームの焦点を合わせるためには、各エレメントか
ら送出される信号又は各エレメントへ供給する信号を所
定量だけ遅延させなければならない。この遅延の精度が
超音波画像形成システムの加算処理の精度並びに分解可
能な最小の大きさに影響することになる。各画像形成エ
レメントが受信した反射波を正確に遅延させるには、そ
れぞれの画像形成エレメントに、多数の遅延エレメント
からなる遅延線を備えていなければならない。正確な遅
延は、送信においても有効であるが、それは、アンテナ
エレメント毎の遅延がより正確になると、その分所望の
焦点におけるビームのフォーカス状態が良くなるからで
ある。
【０００７】コヒーレントなパルス波を正確に発生する
には、多数のアンテナアレイエレメントのそれぞれがパ
ルス波を発生し、全体として、所望の波形を有するコヒ
ーレントなパルス波が形成されるようにしなければなら
ない。ある探査エリアの画像形成を行う場合、その探査
エリアをコヒーレントなパルス波で走査しなければなら
ない。各遅延エレメントが所定の分解能を有するととも
に、必要な遅延を行うのに十分な数の遅延エレメントを
備えていなければならない。このため、要求される分解
能が高ければ高いほど、ある遅延を得るのに必要とされ
る遅延エレメントの数が大きくなる。また、遅延エレメ
ントの個数が大きければ大きいほど遅延線路内での転送
の回数が多くなるため、信号の損失が大きくなる。
【０００８】ディジタル領域では信号は数値化されてお
り、入力信号に対応したディジタルデータが、読出しク
ロックおよび書込みクロックを用いる入出力ポートを有
する半導体ＲＡＭ（Random Access Memory）に格納され
る。発生させる遅延は、読出しクロックと書込みクロッ
クの発生タイミングのずれ量と同じである。発生させる
遅延は、精密なクロックを用いて制御することができ
る。
【０００９】アナログ領域では複数のタップを有するア
ナログ遅延線に信号を入力することができる。この遅延
線は、インダクタ（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）からなる幾
つかの縦続接続された回路部を含む構成とすることがで
きる。遅延は、複数のタップのうちいずれか一つのタッ
プからの信号を選択することによって行われる。信号
は、音響材に供給することができるが、音響材中を伝搬
する内部音波（Bulk Acoustic Wave: BAW）または表面
音波（Surface Acoustic Wave: SAW）のいずれの場合で
も、音波の伝搬は速度が低下する。
【００１０】縦続接続された記憶セルを有する電荷結合
素子（ＣＣＤ）を遅延線として利用することも可能であ
る。この場合、信号を等価な電流（電荷）に変換してＣ
ＣＤのチャンネルに供給することができ、供給された入
力電荷は、該チャンネル中を電荷転送クロックに応じた
速度で伝送される。そして、転送クロックレートまたは
信号を選択するタップを変更することにより、遅延量を
変化させることができる。アナログ遅延法で動作させる
場合、信号を選択したタップから入力するとともに、信
号出力の最後の部分を遅延線の終端から入力するように
すればよい。
【００１１】アナログ遅延の別の方法として、信号を遅
延線の先頭に入力して選択したタップから出力する方法
がある。発生させる遅延の精度は、全遅延量並びにタッ
プの遅延増加ピッチおよび精度の関数である。
【００１２】なお、ＣＣＤセルの場合は、例外として上
記の関係が当てはまらず、遅延精度は、転送クロックの
精度および記憶セルの個数によって決まる。遅延処理に
おけるＣＣＤラインの利用は一般に知られており、例え
ば、Ｍｅｎｉｇ著「超音波画像形成システムにおけるＣ
ＣＤの特性および応用」ＭＩＴ論文、１９７６年５月、
５〜１７、２３〜２９、３２頁に開示されている。
【００１３】従来の各種遅延方式は、いずれもその固有
の欠点を持っている。特に問題になるのは、従来の遅延
方式により細かな遅延時間設定が可能ではあるものの、
十分な遅延を行うには余りにも多くの遅延エレメントが
必要になる点である。遅延エレメントの数が増えるとい
うことは、遅延エレメント間の転送回数が多くなること
を意味し、このため信号強度が低下し、Ｓ／Ｎ比の低下
を招くことになる。従って、より正確な遅延と信号損失
の低減を可能にする遅延方式並びに遅延装置が必要とさ
れている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
の一つは、信号に対する改善された有効ダイナミックレ
ンジを備えた超音波の送受信のための方法と装置を提供
することにある。本発明の他の目的は、反射波の到着時
間差を正確に補正し、それにより入力される反射波を正
確に位相整合させて加算することのできる超音波の送受
信のための方法と装置を提供することにある。
【００１５】本発明の更に他の目的は、各超音波振動子
エレメントに供給される送信パルス信号又は各超音波振
動子エレメントにより捕捉される信号をを正確に遅延さ
せることにより、送信又は受信される超音波パルス信号
を所望の点に正確に焦点を結ばせることのできる超音波
の送受信のための方法と装置を提供することにある。
【００１６】本発明の更に他の目的は、高分解能画像を
正確に繰り返し形成するための方法と装置を提供するこ
とにある。本発明の更に他の目的は、遅延を施した信号
に混入するノイズ量の低減を図りつつ上記目的を達成す
ることにある。
【００１７】
【発明の概要】本発明の上記並びにその他の目的と特徴
は後述の詳細な説明において詳しく述べるが、本発明で
は複数の電荷転送遅延素子を用いてアンテナアレイの各
アンテナエレメントにより送受信される信号の遅延処理
を行っている。各遅延素子は縦続接続されたフォーカス
遅延セルとビーム走査遅延セルを備えており、それぞれ
任意の入力タップと任意の出力タップを選択することに
よりアクセスされる。
【００１８】このような二重選択方式により、各遅延素
子の両端部間で遅延エレメントの分解能に差を持たせる
ことができ、それにより、第１の分解能を有する一組の
遅延エレメントに第２の分解能を有する別の一組の遅延
エレメントを連結することが可能になる。それらの分解
能に差があると、比較的低分解能の遅延エレメントをビ
ーム走査用に使用し大きな遅延量を得、正確な遅延を得
るために比較的高分解能の遅延エレメントをフォーカス
処理により使用できるという効果が得られる。更に、そ
のような分解能の異なる遅延エレメントを用いることに
伴う不都合も解消される。特に、低分解能の遅延エレメ
ントがもたらす低分解能特性そのものが補償され、ま
た、遅延エレメント数の増大や、高分解能の遅延エレメ
ントを使用することに起因する信号の損失も防止でき
る。
【００１９】本発明の重要な特徴として、個々のアンテ
ナエレメントに接続された遅延素子の微調整用および粗
調整用の各遅延エレメントの遅延量を別々に且つ動的に
選択でき、それにより動作中に各遅延量を制御できる。
例えば、本発明の応用例として、超音波パルスの送信後
の受信期間中にアレイのフォーカスを動的に変化させる
といったことが考えられる。
【００２０】パルスの送信直後に受信される反射は近接
物標からの反射であり、後から受信される反射はより遠
方の物標からの反射であるため、パルスの送信直後には
中央部のアンテナエレメントにより受信された反射エネ
ルギーをより長く遅延し、その後はアレイの所望の焦点
がアンテナから遠ざかるのに合わせて中央部のアンテナ
エレメントの遅延量を徐々に減少させるようにして、ア
レイの焦点距離をダイナミックに増加させることが望ま
しい。端部においても同様である。
【００２１】この動的遅延調整を容易にするため、組み
合わされた微調整用および粗調整用遅延素子の入力タッ
プと出力タップをコントローラブルシフトレジスタを用
いて選択することにより、アンテナエレメントに接続さ
れた微調整用および粗調整用の各遅延エレメントが制御
される。
【００２２】本発明によると、アンテナの焦点を柔軟に
調節して反射の距離に応じて反射エコーを位相整合的に
合成するため、高分解能の遅延エレメントを送信時にユ
ーザー選択可能で、受信時に動的に制御できることが好
ましい。低分解能の遅延エレメントにより得られる遅延
は、個々のスキャンラインに対しては固定されており、
描画エリアでビームを走査させるためスキャンライン間
で変化させることが好ましい。
【００２３】本発明の他の特徴によると、個々のアンテ
ナエレメントとそれらに接続された遅延素子で複数のサ
ブアレイを構成し、該複数のサブアレイを組み合わすこ
とにより大型の合成アレイを構成することができる。ア
レイ全体が各アンテナエレメントに接続された遅延素子
で得られるよりも大きな遅延量を必要とする場合、アン
テナアレイを複数のサブアレイに分割し、必要に応じて
サブアレイの出力を均等に遅延させるよう各サブアレイ
にオフセット遅延を施しても良い。
【００２４】オフセット遅延は各サブアレイの個々のア
ンテナエレメントの出力を位相整合的に加算して得られ
た合成出力に加算されるため、各アンテナエレメントに
接続された遅延素子の合計遅延量がサブアレイ内の最大
遅延差に等しいということだけが必要である。残りのい
かなる遅延であっても各サブアレイに対して施されるオ
フセット遅延により与えることができる。サブアレイの
各画像形成エレメントの位相整合的に加算して得られた
合成信号は各遅延素子の出力より振幅が比較的大きいた
め、位相整合的に加算して得られたサブアレイ出力のノ
イズに起因する相対的劣化が低減される。合成アレイの
焦点が曲がる場合、各サブアレイの各チャンネルの出力
を必要に応じ異なる時間だけ遅延させることにより、ア
ンテナアレイ全体で所望のビームプロファイルを得るこ
とができる。
【００２５】本発明の主たる応用分野は超音波画像形成
であるが、どのような周波数で動作させるとしても、そ
れに合わせてアレイエレメントを設計することは可能で
ある。アンテナアレイは本発明の主旨に基づく遅延がな
されるリニア型、凸型、凹型のいずれであってもよく、
必要であればＭ×Ｎ個のアンテナエレメントからなる二
次元アレイであってもよい。
【００２６】なお、後述する詳細な説明と実施例は発明
の好ましい実施の態様を例示するものであるが、実施に
当たっては、本発明の主旨の範囲内で様々な変更が可能
であり、習熟者にとってかかる変更は当該技術分野の以
下の詳細な説明から自ずから明らかになる。
【００２７】本発明は、後述する詳細な説明と添付図面
とを参照することにより、一層明瞭になるであろう。な
お、これらの図面は単に発明の実施態様を例示するもの
であり、本発明を限定するものではない。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明は、配列エレメント型超音
波アレイアンテナ並びに、各アンテナアレイエレメント
に接続され、送信ビームの走査とフォーカスを行うとと
もに各アンテナエレメントで受信した反射信号を位相整
合させて加算するのに必要な遅延を行う遅延装置に関す
る。特に本発明は、信号損失の顕著な増大やアレイエレ
メント数の大幅な増大を招くことなく十分な遅延量を確
保しつつ、遅延の分解能を改善することにより、分解能
を改善することに主眼を置いている。
【００２９】前述したように従来の遅延方式では、入力
タップと出力タップのいずれかが選択され、使用される
遅延エレメントの分解能に応じて設定されたレベルの遅
延量を得ていた。本発明の一実施例によると、入力タッ
プと出力タップの両方を制御可能に選択することによ
り、複数の遅延エレメントで構成される少なくとも二つ
の制御可能な遅延部を有するチャンネルが得られる。こ
れらの遅延部は、それぞれ異なる個数の遅延エレメント
を含んでいてもよく、遅延エレメント毎に分解能が違っ
ていてもよい。
【００３０】本発明によると、ビームフォーカス処理に
は比較的高分解能の遅延エレメントを用い、必要なフォ
ーカスのための遅延を行うのに十分な個数の遅延エレメ
ントを採用することが望ましい。超音波システムの分解
能は正確なフォーカス処理に依存し、従って、動的ビー
ムフォーカスの改善によりセンシングシステムの分解能
は向上する。任意の方位角内でのビーム走査には、比較
的低分解能の遅延エレメントのアセンブリを使用する。
これらのエレメントの分解能は、隣接するスキャンライ
ン間の角度によって決まる。スキャンラインは、装置設
計で選択可能な一定の間隔であることが望ましいことか
ら、各ビーム走査セルの分解能は、所望のスキャンライ
ン間隔に応じて選択される。上記構成によって、低分解
能の遅延エレメントはスキャンラインを順次切り替える
ことになる。
【００３１】必要であれば、走査のための各遅延エレメ
ントの遅延量を、アレイの両端部における遅延量が大き
くなり、アレイの中央部における遅延量が相対的に小さ
くなるように、アレイ面全体に変化させてもよい。
【００３２】図１に概略を示すように、標準的な個数の
比較的低分解能の遅延エレメントに少ない個数の高分解
能遅延エレメントを組み合わせたチャンネル構成によれ
ば、遅延エレメントの個数や信号損失をそれほど増加さ
せることなく、該チャンネルからより正確な遅延処理を
施された出力を得ることができる。
【００３３】一組の遅延エレメントによりビーム走査を
行い、別の一組の遅延エレメントによりビームフォーカ
ス処理を行うようにすると、両者を組み合わせた遅延を
別々に計算する必要がないため、遅延の発生が著しく簡
単になる。
【００３４】本発明の他の実施例によると、図１に示す
ように、アンテナエレメントからなる２個以上のサブア
レイとそれに接続された遅延エレメントを組み合わせて
大型のアレイを構成することができる。大型アレイにお
いて単一のアレイで得られるよりも大きな遅延が要求さ
れる場合、遅延エレメントのアレイを複数のサブアレイ
に分割してもよく、各サブアレイの出力を均等に遅延さ
せるため各アンテナエレメントに所望の遅延を与えるの
に必要なオフセット遅延を各サブアレイに含めてもよ
い。
【００３５】エレメントアレイの構造図１に示す実施例
では、一例としてのアンテナエレメント８とそれに付属
する遅延エレメントが例示されている。アンテナアレイ
全体が複数のアンテナエレメント８から構成されてお
り、該アンテナエレメント８は各チャンネルに１個ずつ
割り当てられ、それぞれに遅延エレメントが接続されて
いる。なお、チャンネル数はＭ個で、それらをチャンネ
ルＣＨ１〜ＣＨＭと呼ぶ。これらのチャンネルＣＨ１〜
ＣＨＭは、それぞれ入力ライン１６から入力される入力
信号を受け取り、出力ライン１８に出力信号を送出す
る。
【００３６】各チャンネルにおいて入力信号Ｉｉｎは、
複数（Ｎ個）の縦続接続された第１のＣＣＤセル、即
ち、遅延エレメントＡ１〜ＡＮで構成される第１遅延
部、即ち、フォーカス用遅延部１０で受信される。入力
信号は、セルＡ１〜ＡＮから選ばれた１個のセルＡｘに
入力される。
【００３７】第１遅延部１０の構造と動作を図５(a)〜
図６を参照して以下詳細に説明する。第１遅延部１０の
動作は、ライン２４から入力されるシフトイネーブル信
号Ｓ、ライン２６から入力される第１のシフトクロック
信号ＣＫ１およびライン２７から入力される第１のサン
プリングクロック信号ＣＫ２により制御される。第１遅
延部１０の最後尾のエレメントＡＮは、デシメーション
フィルタ１１に出力を送出する。
【００３８】デシメーションフィルタ１１の後段には、
複数（Ｐ個）の第２のＣＣＤセル、即ち、遅延エレメン
トＢ１〜ＢＰで構成される第２遅延部１２が接続されて
いる。デシメーションフィルタ１１は、第１遅延部１０
の最後尾のエレメントＡＮからの信号を第２遅延部１２
の先頭のエレメントＢ１に供給する。そして、セルＢ１
〜ＢＰから選択された１個のセルＢｘが出力信号Ｉｏｕ
ｔを出力ライン１８に送出する。
【００３９】次に、第２遅延部、即ち、ビーム走査用遅
延部１２の構造と動作を図７を参照して以下詳細に説明
する。第２遅延部１２の動作は、ライン２８から入力さ
れる第２のサンプリングクロック信号ＣＫ３およびライ
ン３０から入力される第２のシフトクロック信号ＣＫ４
により制御される。
【００４０】図１に示す具体例では、第２遅延部１２の
第２のサンプリングクロック信号ＣＫ３で定まるサンプ
リングレートは、第１遅延部１０の第１のサンプリング
クロック信号ＣＫ２で定まるサンプリングレートよりも
遅くなっている。デシメーションフィルタ１１は、２つ
の遅延部１０、１２を接続するとともに信号のサンプリ
ングレートを第１遅延部１０から第２遅延部１２の方向
に低下させるが、これは従来技術による。なお、デシメ
ーションフィルタ１１は、第１遅延部１０の４個の第１
のサンプリングクロック信号ＣＫ２毎に出力信号を第２
遅延部１２へ出力する如く、信号の間引きを行ってい
る。このデシメーションフィルタ１１の代わりに積分器
を用いて第１遅延部１０の４個の第１のサンプリングク
ロック信号ＣＫ２でサンプリングされた信号を積分し得
られる信号を第２遅延部１２へ出力しても良い。
【００４１】電荷加算データバス１４は、各チャンネル
ＣＨ１〜ＣＨＭからそれぞれの出力ライン１８を経て送
出される出力信号Ｉｏｕｔを受けてそれらの信号を加算
する。そして、電荷加算データバス１４の出力はエレメ
ントアレイ出力ライン２０を経由して送出される。
【００４２】エレメントアレイの動作 第１のＣＣＤセル、即ち、フォーカスセルＡ１〜ＡＮが
第２のＣＣＤセル、即ち、ビーム走査セルＢ１〜ＢＰよ
り高い分解能を有している場合、第１遅延部１０は、第
２遅延部１２で得られる主遅延量に対して付加的なフォ
ーカス遅延を与えることになる。必ずしも必要ではない
が、第１および第２のＣＣＤ遅延部１０、１２の時間分
解能をそれぞれｎ、ｐとすると、ｐ・Ｐ＞ｎ・Ｎおよび
ｐ＞ｎの関係になっていることが効果的である。具体的
な一例を挙げると、ｐ＝１／（４Ｆ０）およびｎ＝１／
（１６Ｆ０）の関係になっている。一般的には、ｎ・Ｎ
＝８Ｔ、ｐ・Ｐ＝６４Ｔである。但し、Ｔ＝１／Ｆ０。
【００４３】図１に示すサブアレイの分解能は、第２の
ＣＣＤセル、即ち、ビーム走査セルＢ１〜ＢＰにより得
られる分解能ではなく、実質的に第１のＣＣＤセル、即
ち、フォーカスセルＡ１〜ＡＮの分解能になる。第１お
よび第２のＣＣＤセル間のこのような関係により、第１
のＣＣＤセルＡ１〜ＡＮがビームフォーカスを行い、第
２のＣＣＤセルＢ１〜ＢＰがビーム走査、即ち、法線２
２からの角変位走査を行うことになる。
【００４４】各遅延部１０、１２が受け持つ異なった機
能を図２(a)および図２(b)に示す。図２(a)は、多数の
スキャンライン６に対して粗調整用の第２遅延部１２が
行うビーム走査を示している。他方第１遅延部１０は、
走査されたビーム６の法線９を中心とするビームの焦点
調整を行い、その結果、図２(b)に示すようにビーム８
が得られる。
【００４５】全てのチャンネルＣＨ１〜ＣＨＭは同じよ
うに動作し、同様の遅延部構成を備えている。但し、第
１遅延部１０に入力される信号は、各チャンネルＣＨ１
〜ＣＨＭで個別に制御するようになっており、このた
め、ＣＨ１の入力ポイントは、ＣＨ２またはそれ以外の
チャンネルのそれとは別であってもよい。一般的に、任
意のスキャンラインについて第２遅延部１２から得られ
る信号は、全てのチャンネルＣＨ１〜ＣＨＭで同じであ
る。
【００４６】言い換えれば、第１遅延部１０における遅
延量は、スキャンラインの受信または送信時間中にコン
トロールレジスタを指定したセル数分だけ左方向または
右方向にシフトすることにより、信号の受信中あるいは
送信中に動的に増減することができるものの、通常は第
２遅延部１２におけるビーム走査のための遅延量は、一
つのスキャンライン内で固定する。変化させることも可
能である。
【００４７】第１遅延部（フォーカス用遅延部）の動作 好ましくは微調整を含む動的フォーカス遅延機能を備え
た第１遅延部１０の詳細な実施の形態を図５(a)に示
す。図５(a)は、複数（Ｎ個）の第１のシフトレジスタ
エレメントＲ１〜ＲＮからなる第１のシフトレジスタ１
７と、同数（Ｎ個）の第１のスイッチＳ１〜ＳＮを含ん
でいる。
【００４８】なお、第１のスイッチＳ１〜ＳＮは、第１
のシフトレジスタエレメントＲ１〜ＲＮとそれに付随す
る第１のＣＣＤセルＡ１〜ＡＮの間にそれぞれ配置され
ている。第１のシフトレジスタ１７の出力は、ライン２
４から入力される第１のシフト信号Ｓとライン２６から
入力される第１のシフトクロック信号ＣＫ１により制御
される。第１のシフトレジスタ１７は、任意のスイッチ
ＳＸを作動させるために該スイッチＳＸに論理値“１”
を出力するのに適したものであれば、どのようなタイプ
のレジスタであってもよい。
【００４９】各チャンネルＣＨ１〜ＣＨＭへの入力信号
Ｉｉｎは、入力ライン１６を通じて第１のスイッチＳ１
〜ＳＮに入力される。第１のスイッチＳ１〜ＳＮは、適
当なものであればどのような構造のものであってもよ
く、第１のシフトレジスタエレメントＲ１〜ＲＮにより
制御可能な半導体スイッチ等、当該技術分野に関わって
いる者に一般的に知られているものを採用することがで
きる。
【００５０】第１のスイッチＳ１〜ＳＮは信号ＳとＣＫ
１の入力により作動し、入力信号Ｉｉｎを複数の第１の
ＣＣＤセルＡ１〜ＡＮのうち対応する１個のセルＡｘに
送出する。このようにして第１遅延部１０の入力ポイン
ト、即ち、入力タップが、またそれにより遅延量が設定
される。
【００５１】第１遅延部、即ち、微調整用遅延部１０の
入力セルＡｘは、第１のシフトレジスタ１７の内容によ
り指定される。例えば、パターン［０００１００
０．．．０］は、４番目のセルＡｘ＝Ａ４を指定するこ
とを意味する。これと異なる遅延量が必要な場合、論理
値“１”を適当なポジション数だけシフトさせる。
【００５２】パターンは、第１のシフトクロック信号Ｃ
Ｋ１およびシフトイネーブル信号Ｓからの信号により、
左右いずれへもシフトできる。一般的に、このように遅
延量を変更するのは、例えば図５(b)から分かるよう
に、論理値“１”を適当なポジション数だけ右方向にシ
フトさせてより遠距離に動的フォーカスを行う場合で、
遅延量が小さな値になるよう設定される。このようなシ
フト操作を図５(b)に示すが、第１のシフトクロック信
号ＣＫ１が探査媒体中の音波伝搬速度に同期したとき、
第１のシフトクロック信号ＣＫ１が第１のシフトレジス
タエレメントＲ１〜ＲＮ内の元の信号を１セル分だけ右
方向にシフトさせることで、連続的なフォーカスが得ら
れる。
【００５３】図６において、シフトイネーブル信号Ｓの
波形を上に、それに対応する遅延量を下に示す。最初の
３個の信号Ｓは図５(a)の構成に対応し、後ろの３個の
信号Ｓは図５(b)の構成に対応している。入力信号Ｉｉ
ｎは、一端セルＡｘに入力されると、ライン２７から入
力されるクロック信号ＣＫ２に従って最後尾のセルＡＮ
まで移動していく。
【００５４】各チャンネルＣＨ１〜ＣＨＭの微調整用、
即ち、フォーカス用遅延部１０の縦続接続された第１の
ＣＣＤセルＡ１〜ＡＮの分解能をλ／ｒ１とすると、各
チャンネルＣＨ１〜ＣＨＭの最大可変遅延量Ｄｍａｘは
次式で与えられる。
【００５５】Ｄｍａｘ＝Ｎ×λ／ｒ１ （１） 但し、λは入力信号波長、ｒ１は第１のＣＣＤセルの分
解能係数である。入力信号（信号電圧の振幅に比例する
電荷または電流）は、Ｎ個の第１のＣＣＤセルＡ１〜Ａ
Ｎの内どのセルからでも注入することができる。出力は
最後尾のセルＡＮから取り出され、デシメーションフィ
ルタ１１を経由して第２遅延部１２に供給される。
【００５６】入力信号Ｉｉｎは、第１のサンプリングク
ロック信号ＣＫ２に従って、第１のＣＣＤセルＡ１〜Ａ
Ｎの内いずれかのセルＡｘから入って最後尾のセルＡＮ
へ供給される。出力は、ＡＮ−Ａｘ回のサンプリングク
ロックサイクル後にＮ番目（最後尾）のセルＡＮに現れ
る。なお、Ａｘは指定された最初のセルの位置を示して
いる。セルＡｘが入力ポイントであるとすると、信号が
セルＡＮに現れるまでのフォーカス遅延量Ｄｆは次のよ
うになる。
【００５７】 Ｄｆ＝（ＡＮ−Ａｘ）×λ／ｒ１ （２） このようにλ／ｒ１ステップで適当なセルＡｘを選択す
ることにより、必要なフォーカス遅延量を得ることがで
きる。
【００５８】第２遅延部（ビーム走査用遅延部）の動作 第２遅延部、即ち、ビーム走査用遅延部１２の詳細な実
施の形態を図７に示す。第２遅延部１２の各構成要素
は、第１遅延部１０のそれに類似している。第２遅延部
１２においては、入力信号Ｉｉｎを指定したセルに入力
する代わりに、第２のＣＣＤセルＢ１〜ＢＰの一つのセ
ルから出力信号を選択するようにしている。第２遅延部
１２は、第１遅延部１０とは違ってシフトイネーブル信
号を使用しない。
【００５９】図７は、複数（Ｐ個）の第２のシフトレジ
スタエレメントＲ１〜ＲＰからなる第２のシフトレジス
タ１９と、同数（Ｎ個）の第２のスイッチＳ１〜ＳＰを
含んでいる。第１のシフトレジスタエレメントＲ１〜Ｒ
Ｎとは異なり、第２のシフトレジスタエレメントＲ１〜
ＲＰの遅延量は、、一つのスキャンライン内で動的に変
更されることはない。
【００６０】言い換えれば、第２遅延部、即ち、粗調整
用遅延部１２から選択されたセルＢｘは、個々のスキャ
ンライン内では固定され、異なるスキャンライン間にお
いて変更されることが好ましい。第２のＣＣＤセルＢ１
〜ＢＰの指定されたセルＢｘの出力が第２のスイッチＳ
１〜ＳＰによって選択される。デシメーションフィルタ
１１からの信号は、ライン２８から入力される第２のサ
ンプリングクロック信号ＣＫ３に従って、第２のＣＣＤ
セルＢ１から指定されたセルＢｘまで移動していく。指
定されたセルＢｘからの出力は、続いて出力ライン１８
に送出される。
【００６１】第２のスイッチＳ１〜ＳＰはライン３０か
ら入力される第２のシフトクロック信号ＣＫ４により作
動し、指定されたセルＢｘからの出力を出力ライン１８
に送出する。このようにして出力ポイント、即ち、出力
タップが設定される。
【００６２】第２遅延部１２の出力ポイントＢｘは、第
２のシフトレジスタ１９の内容により指定される。例え
ば、パターン［０００１０００．．．０］は、図７に示
すように４番目のセルＢｘ＝Ｂ４を指定することを意味
する。
【００６３】ｒ２を第２のＣＣＤセルの分解能係数とす
ると、信号が出力ポイントＢｘに現れるまでの走査遅延
量Ｄｓは次式のようになる。
【００６４】 Ｄｓ＝（ＢＮ−Ｂｘ）×λ／ｒ２ （３） このようにλ／ｒ２ステップで適当なセルＢｘを選択す
ることにより、望ましいビーム走査遅延量を得ることが
できる。
【００６５】エレメントアレイの構成例 図１に示す構成の一例として、エレメントアレイは３２
チャンネル（Ｍ＝３２）で構成される。また、各チャン
ネルの第１遅延部１０は、１２８個の縦続接続されたＣ
ＣＤセル（Ｎ＝１２８）からなり、各セルはλ／１６の
分解能を具備している。従って式（１）から、各チャン
ネルは８λの最大可変遅延量を有している。一例として
セルＡ４が入力ポイントのとき、信号が最後尾のセルＡ
１２８に現れるまでの遅延量は、式（２）により７．７
５λになる。これと異なる遅延量が必要な場合、論理値
“１”をλ／１６ステップで計算した適当なポジション
数だけシフトさせる。
【００６６】各チャンネルの第２遅延部１２は、一例と
して２５６個のＣＣＤセル（Ｐ＝２５６）で構成され、
各セルはλ／４の分解能を備えている。従って第２遅延
部１２は、第１遅延部１０による８λのフォーカス遅延
に加えて最大６４λの走査遅延量を与える。
【００６７】チャンネル数Ｍ＝３２とすると、エレメン
トアレイのＣＣＤセルの総数は１３，０００個未満にな
り、これを単一のモノリシック素子として集積化するこ
とは容易である。
【００６８】図３(a)〜図４(b)から分かるように、画像
形成若しくは検出にＭチャンネル以上のチャンネル数が
必要な場合、複数（Ｊ個）のＭチャンネルエレメントア
レイを組み合わせてサブアレイＳＡ１〜ＳＡＪを構成す
ることができる。これらのサブアレイＳＡ１〜ＳＡＪ
は、組み合わされることにより大型アレイ式ビーム形成
器を形成する。
【００６９】図３(a)および図３(b)を参照して、アレイ
中心軸２２に焦点法線を有するアレイにおいては、中央
部のサブアレイの遅延量が最も大きく、端部のサブアレ
イの遅延量が最も小さくなっていなければならない。焦
点距離ｆと開口長さＬが等しく（即ち、Ｌ＝ＳＡ１＋Ｓ
Ａ２＋ＳＡ３＋．．．＋ＳＡＪ、あるいは更に各サブア
レイのチャンネル数Ｍが共通でＬ＝ＪＭのとき）ｆナン
バーが１になる場合、最大可変遅延量Ｄｍａｘは次式に
より与えられる。
【００７０】Ｄｍａｘ＝０．１１８×Ｌ （４） また、式（１）より、ＤｍａｘはＮλ／ｒに等しい。従
って、第１遅延部１０の遅延を次式で与えられる最大開
口長さＬｍａｘまで利用することができ、それにより図
４(a)に示すように、ｆナンバー１から無限大まで焦点
を合わすことができる。
【００７１】 Ｌｍａｘ＝（Ｎ／０．１１８）×（λ／ｒ） （５） そこで、それぞれの電荷加算データバス１４の出力同士
を単純に物理的に接続することにより組み合わせること
のできるサブアレイの最大個数Ｊｍａｘ（Ｊｍａｘは自
然数）は、次式により与えられる。
【００７２】 Ｊｍａｘ＝［Ｌｍａｘ／（Ｍ・ｄ）］ （６） なお、［Ｌｍａｘ／（Ｍ・ｄ）］はＬｍａｘ／（Ｍ・
ｄ）を越えない最大整数値を意味し、ｄはエレメント間
の間隔である。
【００７３】図３(a)〜図４(a)は、図１に示すサブアレ
イＪ個を接続してＭ×Ｊチャンネルからなる合成アレイ
を構成するための配列を示している。チャンネル間の間
隔がｄ＝０．５λあるとすると、この条件と式（４）か
ら中央のサブアレイの最大遅延量は０．１２×Ｊｍｄと
なる。この最大遅延量が各チャンネルが与える総遅延量
Ｎ（λ／ｒ１）より小さければ、同遅延量を何等のオフ
セット処理を要することなくＪ個のサブアレイによって
得ることが可能である。
【００７４】図３(a)〜図４(a)に示す例では、図１に示
すサブアレイ４個（Ｊ＝４）が接続されて、全体で１２
８チャンネルのアレイが構成されている。式（４）か
ら、エレメント間の隙間が０．５λの場合、最大遅延量
は０．１２×１２８×０．５λ＝７．６８λとなる。式
（５）から、第１遅延部１０の遅延量８λで最大６７λ
の開口を達成することができる。実際には、各サブアレ
イが３２チャンネル（Ｍ＝３２）と仮定して、式（６）
から、このようなサブアレイ４個を何等のオフセット処
理を要することなく接続することができる。要求される
遅延量と焦点との関係を図４(b)に示している。この関
係は、第１遅延部１０の指定セルＡｘを選択する際に利
用することができる。
【００７５】なお、他の実施例として、次のように構成
することもできる。例えば、図１において、第１遅延部
１０と第２遅延部１２とをデシメーションフィルタ１１
を中心として互いに逆に配置して送受信素子８で捕捉さ
れた信号を、先ず第２遅延部１２へ入力し、その後でデ
シメーションフィルタ１１を介して第１遅延部１０へ供
給し、第１遅延部１０の出力信号を位相合成して受波ビ
ームを形成することも可能である。
【００７６】エレメントアレイのオフセット 例えば図８(a)〜図９に示すように、アレイを角度θだ
け位相走査したり、凹型または凸型アレイを使用する場
合において、Ｎλ／ｒより大きな遅延量を得ようとする
場合、遅延エレメント数を通常より大きく設定しない
と、第１遅延部１０および第２遅延部１２の各遅延量が
不十分になるケースも発生する。特にサブアレイＳＡ１
〜ＳＡＪにおいて、それぞれの端部が遅延プロファイル
Ｔ１＋Ｔ（Ｊ＋１）を有している。従って、第１のサブ
アレイＳＡ１は遅延プロファイルＴ１およびＴ２を有
し、第２のサブアレイＳＡ２は遅延プロファイルＴ２お
よびＴ３を有し、．．．．最後のサブアレイＳＡＪは遅
延プロファイルＴＪおよびＴ（Ｊ＋１）を有する。
【００７７】個々のチャンネルにより得られる遅延量
（前記具体例では８λ）より大きな遅延量を得ようとす
ると、第１遅延部１０で得られる遅延量では不十分であ
る。この問題は、各サブアレイの可変遅延プロファイル
に加えて直前のサブアレイの最大遅延量に等しいオフセ
ット遅延をかけることにより解消することができる。
【００７８】サブアレイ全体に所望のオフセット遅延を
かけるには、図１０に示すように、アレイの出力部に共
通のオフセット遅延ブロック４０を挿入する。このオフ
セット遅延ブロック４０は、全てのチャンネルとスキャ
ンラインに同じ値の追加遅延を付加する。好ましい一実
施例においては、フォーカス用遅延部１０とビーム走査
用遅延部１２の両者に対して一つのオフセット遅延が行
われるが、それぞれの単分解能遅延エレメント群に別々
にオフセット遅延を行うことも可能である。
【００７９】図１１から分かるように、共通のオフセッ
ト遅延ブロック４０は、図７に示す第２遅延部１２と同
様の構成になっている。共通のオフセット遅延ブロック
４０は、複数（Ｑ個）の第３のシフトレジスタエレメン
トＲ１〜ＲＱからなる第３のシフトレジスタ４３と、同
数（Ｑ個）の第３のスイッチＳ１〜ＳＱを含んでいる。
【００８０】ところが、共通のオフセット遅延ブロック
４０に含まれる各々の第３のＣＣＤセルＯ１〜ＯＱの電
荷容量は、第１遅延部１０の各々の第１のＣＣＤセルＡ
１〜ＡＮや第２遅延部１２の各々の第２のＣＣＤセルＢ
１〜ＢＰのそれよりも大きく、第３のＣＣＤセルＯ１〜
ＯＱの信号ダイナミックレンジは、第１のＣＣＤセルＡ
１〜ＡＮのそれよりも大きい。なお、オフセット遅延ブ
ロック４０に含まれるセル数は、第１遅延部１０に含ま
れるセル数よりも大きく設定されている（Ｑ＞Ｎ）。
【００８１】オフセット遅延ブロック４０において、電
荷加算データバス１４からのＭチャンネル全ての出力が
加算された信号は、先頭の第３のＣＣＤセルＯ１に入力
される。入力された信号は、指定されたセルＯｘに達す
るまで、ライン４２から入力される第３のサンプリング
信号ＣＫ５に従ってオフセット遅延ブロック４０内を移
動する。この際セルの指定は、ライン４４から入力され
る第３のサンプリングクロック信号ＣＫ６によって行わ
れる。
【００８２】第２遅延部１２と同様、オフセット遅延ブ
ロック４０の出力セルＯｘは、第３のシフトレジスタ４
３の内容により指定される。ｒ３をオフセット遅延ブロ
ック４０の分解能係数とすると、オフセット遅延量Ｄｏ
は次式のようになる。
【００８３】 Ｄｏ＝（Ｏｘ−Ｏ１）（λ／ｒ３） （７） このようにλ／ｒ３ステップで適当なセルＯｘを選択す
ることにより、望ましいオフセット遅延量を達成でき
る。
【００８４】各アレイ毎のオフセット遅延量を変化させ
ることにより、また、各アレイ内の全チャンネルで遅延
量を変更できる第１遅延部１０によって、全てのアレイ
の走査角と焦点距離を一体化して調整することができ
る。従って、大型アレイのサブアレイとして機能するオ
フセットを含むエレメントアレイ構造を採用すること
で、大型アレイを制御してビーム形成とビーム走査を行
うことができる。
【００８５】共通のオフセット遅延ブロック４０の各々
の第３のＣＣＤセルＯ１〜ＯＱの電荷容量は、少なくと
も第１遅延部１０内の各々の第１のＣＣＤセルＡ１〜Ａ
Ｎの電荷容量にエレメントアレイ内のチャンネル数（前
記具体例では３２）を乗じた値に等しいことが好まし
い。オフセット遅延ブロック４０の第３のＣＣＤセルＯ
１〜ＯＱの信号ダイナミックレンジは、少なくとも各サ
ブアレイ内のチャンネル数の平方根に第１遅延部１０の
第１のＣＣＤセルＡ１〜ＡＮの信号ダイナミックレンジ
より大きな値を乗じたものに等しい。好ましくは、オフ
セット遅延ブロック４０は４８個の第３のＣＣＤセル
（Ｑ＝４８）を備え、λの分解能で４８λの遅延を達成
できるように構成される。なお、第１遅延部１０により
得られた高分解能は依然維持されている。
【００８６】図８(b)は、焦点距離が無限遠で大型アレ
イが角度θだけ位相走査される場合に各サブアレイに必
要な遅延差を示している。焦点距離が無限遠の場合、大
まかな遅延とオフセット遅延量のみが必要になる。図８
(a)に示すように焦点距離が無限遠でない場合、所望の
ビーム形状を得るには細かな遅延も必要になる。これら
全ての遅延のレベルの詳細を、凡例を添えて図9に示し
ている。
【００８７】ビームをアレイＳＡ１＋ＳＡ２＋ＳＡ３
＋．．．＋ＳＡＪからなる開口部の中心、即ち、法線２
２から角度θだけ振らす場合、ＳＡ１の遅延カーブは、
図9のＵ１の区域と点描部分５０で示すようになる。点
描部分５０は、動的フォーカス機能を備えた第１遅延部
１０によって得られる。区域Ｕ１は、ビームの走査に必
要な遅延量を表している。サブアレイＳＡ２の遅延カー
ブは、点描部分５２と斜線部分３４並びに区域Ｕ２の組
合せになる。斜線部分３４で示される遅延は、サブアレ
イＳＡ２内の全てのアレイエレメントに共通な遅延を表
している。この共通な遅延は、クロスハッチを施した区
域Ｕ１の最大幅で囲まれた区域に等しい固定値になって
おり、直前のサブアレイＳＡ１の最大走査遅延量に等し
い。従って、この固定オフセット遅延を区域Ｕ２を形成
する各アレイエレメントに対して可変な遅延量とともに
サブアレイＳＡ２に挿入し、更にサブアレイＳＡ１の出
力に加算することができる。
【００８８】同様にサブアレイＳＡ３についても、斜線
部分３６で示されるオフセット遅延はサブアレイＳＡ２
の最大遅延量に等しく、可変プロファイルＵ３は先行す
るサブアレイ群Ｔ１〜Ｔ３への位相整合的加算を可能に
する。以下全てのサブアレイを同様に扱うことができ
る。最後のサブアレイＳＡＪについては、斜線部分３８
で示されるオフセット遅延はサブアレイＳＡ（Ｊ−１）
の最大遅延量に等しく、可変プロファイルＵＪは先行す
るサブアレイ群Ｔ１〜ＴＪへの位相整合的加算を可能に
する。従って、遅延量Ｔ１〜Ｔ（Ｊ＋１）によって規定
されるアレイ全体は、位相整合的に合成される。
【００８９】なお、前記実施例は、受波ビームを形成す
るものであるが、電気接続を一部変えることにより、送
波ビームを形成することができる。送波ビームを形成す
るときは、例えば図１において、送受信素子８に代えて
送信信号を発生する信号発生器を配置し第１遅延部１０
の入力部に接続する。また、複数の第２遅延部１２の出
力信号をそれぞれに対応する送受信素子８に供給する。
各送受信素子８が信号を発射することにより送波ビーム
が形成される。
【００９０】
【発明の効果】本発明には様々な効果が期待できるが、
例えば、固定クロックにより遅延量を正確に制御しつつ
アナログ領域での信号処理を行うことを可能にするとと
もに、サンプル値法に比べてダイナミックレンジが狭く
消費電力も大きい高速Ａ／Ｄ変換器が不要になるという
利点がある。
【００９１】また、固定クロックを用いることにより、
ＣＣＤシフトレジスタ内でのサンプルデータの周波数変
調が不要になる。また、クロック雑音を低減し有効ダイ
ナミックレンジを改善するため、同期クロック方式と単
一周波数を効果的に用いることができる。更に、サブ開
口とオフセット遅延を採用することにより、大型アレイ
に必要な遅延エレメントの総数を少なくすることができ
る。
【００９２】１６Ｆ０のシフトクロック（Ｆ０は信号の
周波数）を使用することで、ビーム形成器内の時間信号
量子化誤差を最小にすることができ、これにより、この
方法が他のどのような時間および／または振幅内挿法と
比べても簡単に適用できるものとなる。ＣＣＤ遅延シフ
トレジスタ内のどの電荷群中の信号を使用しても、より
良好な信号サンプリングと遅延信号の有効な位相整合的
加算が可能である。分割ＣＣＤセルを使用しているた
め、信号の低減とアポダイゼーションが行われる。
【００９３】以上、本発明の実施の形態について好まし
い具体例を参照して説明したが、この発明の実施におい
ては様々な変更が可能なことは明らかである。かかる変
更は本発明の範囲を逸脱するものではなく、当該技術分
野の習熟者に明らかなそのような変更は本発明の請求の
範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例にかかる一つのアンテナエ
レメントに接続される遅延部構成とマルチチャンネルア
レイ中の他のアンテナエレメントとの関係を示す略図で
ある。
【図２】 図２(a)は、多数の画像スキャンラインを生
成するアンテナアレイにおいてビーム走査がどのように
行われるかをを示す略図である。図２(b)は、各スキャ
ンラインにおいて焦点の調節がどのように行われるかを
を示す略図である。
【図３】 図３(ａ)及び図３(b)は、図１に示すアレイ
をサブアレイとして用い、該サブアレイ複数個からなる
大型アレイにおいて、遅延量を種々変化させたときに得
られる様々なフォーカス状態を示す略図である。
【図４】 図４(a)は、図１に示すアレイをサブアレイ
として用い、該サブアレイ複数個からなる大型アレイに
おいて、遅延量を変化させたときに得られるフォーカス
状態を示す略図である。図４(b)は、アレイから所望の
焦点までの距離と必要な遅延量との関係を図示したもの
である。
【図５】 図５(a)は、図１の第１遅延部を制御するの
に使用されるシフトレジスタの内容の一例において得ら
れる遅延状態を示す図である。図５(b)は、図５(a)に示
すシフトレジスタの内容を右方向に１セル分だけシフト
した後に得られる遅延状態を示す図である。
【図６】 図５(a)および図５(b)の構成における信号経
路でのシフトレジスタ制御信号Ｓの典型的な時系列パタ
ーンと、それに対応する遅延状態を示すタイムチャート
である。
【図７】 第２遅延部を制御する固定レジスタ内のある
値において得られる遅延状態を示す図である。
【図８】 図８(a)は、特定の焦点を有する大型の位相
走査アレイを示す図である。図８(b)は、無限遠焦点を
有する大型の位相走査アレイを示す図である。
【図９】 図８(a)に示す大型の位相走査アレイに対し
て３段階の分解能（細かな遅延、大まかな遅延、オフセ
ット遅延）を用いて行った制御フォーカス処理の詳細を
示す図である。
【図１０】 オフセット遅延ブロックを含むアレイ出力
部の構成を示す図である。
【図１１】 図１０に示すオフセット遅延ブロックにお
ける遅延の発生と制御のための構成を示す図である。

Claims (45)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 送受信素子のアレイと、前記各送受信素
    子に対応して設けられ前記各送受信素子に供給する信号
    に対し又は前記各送受信素子により捕捉される信号に対
    し所望の遅延を与える電荷転送遅延素子器とを備え、波
    長λのビームを形成するビーム形成器であって、前記送
    受信素子のアレイを用いて所望のビームプロファイルを
    生成すべく前記各送受信素子に入力される信号に所望の
    遅延が施され、前記所望の遅延は前記送受信素子のアレ
    イに送信又は受信の際に所望の焦点距離に焦点を結ばせ
    るための任意のフォーカス遅延とビームを所望の方位角
    内で走査するための任意のビーム走査遅延からなり、前
    記各電荷転送遅延素子器は、第１の遅延分解能係数ｒ１
    を有する複数（Ｎ個）の第１の遅延セルからなる第１の
    遅延素子部と、遅延分解能インターフェースで前記第１
    の遅延素子部に接続され前記第１の遅延分解能係数ｒ１
    とは異なる第２の遅延分解能係数ｒ２を有する複数（Ｐ
    個）の第２の遅延セルからなる第２の遅延素子部と、前
    記第１の遅延素子部においてｎ＊（λ／ｒ１）の第１の
    総遅延量を生成すべく、前記複数（Ｎ個）の第１の遅延
    セル即ち前記遅延分解能インターフェースからｎ個のセ
    ルのうち選択された一つのセルに信号を入力するための
    入力ポートと、前記第２の遅延素子部においてｐ＊（λ
    ／ｒ２）の第２の総遅延量を生成すべく、前記複数（Ｐ
    個）の第２の遅延セル即ち前記遅延分解能インターフェ
    ースからｐ個のセルのうち選択された一つのセルからの
    信号を出力するための出力ポートとを有しており、前記
    第１および第２の遅延素子部のいずれか一方が前記任意
    のフォーカス遅延を与えるとともに、他方が前記任意の
    ビーム走査遅延を与えることにより、前記電荷転送遅延
    素子が接続された各送受信素子に対して全体として所望
    の遅延を形成することを特徴とするビーム形成器。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のビーム形成器であって、
    更に、前記各送受信素子に備えられ所望のビームフォー
    カスを行うための任意のフォーカス遅延とビームを所望
    の方位角内で走査するための任意のビーム走査遅延を選
    択するとともに、これら任意の遅延を得るのに必要な前
    記第１および第２の遅延セルそれぞれの個数を決定する
    ための手段と、前記各遅延素子において前記選択の手段
    に従って前記第１の遅延セルのうち選択された一つのセ
    ルの入力ポートに信号を入力するための手段と、前記各
    遅延素子において前記選択手段に従って前記第２の遅延
    のうち選択された一つのセルからの遅延を施した信号を
    出力ポートから出力するための手段とを備えていること
    を特徴とするビーム形成器。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のビーム形成器であって、
    更に、前記各送受信素子並びにそれに接続された遅延素
    子から出力される遅延を施した信号を加算して合成信号
    にする手段と、該合成信号を出力する手段とを備えてい
    ることを特徴とするビーム形成器。
  4. 【請求項４】 請求項１記載のビーム形成器であって、
    更に、前記複数の第１の遅延セルと前記複数の第２の遅
    延セル間でサンプリングレートを変更する手段を備えて
    いることを特徴とするビーム形成器。
  5. 【請求項５】 請求項２記載のビーム形成器において、
    前記各入力ポートは、前記複数の第１の遅延セルのうち
    どのセルに前記信号を入力するかを選択するためのシフ
    トクロック信号を受け取る個別のシフトレジスタと、そ
    れぞれ前記シフトレジスタの対応する一つからの出力と
    前記シフトレジスタの対応する一つにより選択されるセ
    ルが前記信号を入力すべき正規のセルであるか否かを判
    定するためのサンプリングクロック信号を受け取り、正
    規のセルの場合にのみ一致判定を出力する個別のロジッ
    ク回路と、それぞれ前記ロジック回路の対応する一つか
    らの出力と入力すべき前記信号を受け取り、前記ロジッ
    ク回路の対応する一つからの出力が選択されたセルが正
    規のセルであるとの一致判定であれば当該セルに前記信
    号を入力する個別のスイッチとを備えていることを特徴
    とするビーム形成器。
  6. 【請求項６】 請求項１記載のビーム形成器において、
    前記第１の遅延セルの各々により与えられる遅延時間
    は、前記第２の遅延セルの各々により与えられる遅延時
    間より十分に長いことを特徴とするビーム形成器。
  7. 【請求項７】 請求項６記載のビーム形成器において、
    前記第１の遅延素子部は任意のビーム走査遅延を与え、
    前記第２の遅延素子部は任意のフォーカス遅延を与える
    ことを特徴とするビーム形成器。
  8. 【請求項８】 請求項１記載のビーム形成器において、
    前記第２の遅延セルの各々により与えられる遅延時間
    は、前記第１の遅延セルの各々により与えられる遅延時
    間より十分に長いことを特徴とするビーム形成器。
  9. 【請求項９】 請求項８記載のビーム形成器において、
    前記第２の遅延素子部は任意のビーム走査遅延を与え、
    前記第１の遅延素子部は任意のフォーカス遅延を与える
    ことを特徴とするビーム形成器。
  10. 【請求項１０】 請求項１記載のビーム形成器におい
    て、前記第１および第２の遅延素子部は、それぞれ各セ
    ルがそのセルに信号を入力するための或いはそのセルか
    ら信号を取り出すためのセルアクセスポートを有する複
    数の遅延セルと、遅延素子入力部または出力部とを備
    え、前記各遅延素子部は、遅延線上で前記セルアクセス
    ポートに入力され前記遅延素子出力部から取り出された
    か或いは前記遅延素子入力部に入力され前記セルアクセ
    スポートから取り出された遅延すべき信号を有し、前記
    各遅延素子部は、更に、遅延量選択コマンド信号に従っ
    てセルアクセスポートを選択するセルアクセスポートセ
    レクタを有するとともに、前記第１および第２の遅延素
    子部の前記各セルアクセスポートは、それぞれ前記入出
    力ポートの一つに接続されていることを特徴とするビー
    ム形成器。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載のビーム形成器におい
    て、前記セルアクセスポートセレクタは、接続される前
    記各遅延素子部内の遅延セルと同数のレジスタエレメン
    トを備えるとともに、前記遅延量選択コマンド信号に従
    って前記所望の遅延に対応する遅延セルにシフトするイ
    ネーブルビットを有するシフトレジスタと、前記各遅延
    セルに対応して設けられ、前記所望の遅延を生成すべく
    対応する各セルアクセスポートを遅延線に接続するスイ
    ッチとを備え、前記スイッチはイネーブルビットの入力
    によって作動して前記電荷転送遅延素子を選択されたセ
    ルアクセスポートで遅延線に接続することを特徴とする
    ビーム形成器。
  12. 【請求項１２】 請求項１記載のビーム形成器におい
    て、前記第１および第２の遅延素子部の一方の遅延セル
    のうち、アレイの中央部に対応する遅延セルの遅延時間
    がアレイの端部に対応する遅延セルの遅延時間より大き
    く設定されていることを特徴とするビーム形成器。
  13. 【請求項１３】 各アンテナサブアレイが複数の送受信
    素子と、各送受信素子に対応して設けられた個別遅延素
    子と、信号加算器と、各アンテナサブアレイに対応して
    設けられたサブアレイ共通オフセット遅延素子とを含む
    複数のアンテナサブアレイと、前記複数のアンテナサブ
    アレイのサブアレイ共通オフセット遅延素子からの出力
    を加算する手段とを備え、超音波ビームを形成するビー
    ム形成器であって、前記各送受信素子は、所望のビーム
    プロファイルを生成するに際し、前記各サブアレイの全
    ての送受信素子に共通の遅延部分と各送受信素子毎の個
    別の遅延部分を含む所望の遅延とを必要とするととも
    に、前記共通の遅延部分と個別の遅延部分が全体として
    前記各送受信素子に対する該所望の遅延を形成し、前記
    個別遅延素子は、前記各送受信素子に対して設定される
    個別の遅延部分を発生するとともに、該個別の遅延部分
    が各送受信素子からの信号に加算されて遅延された信号
    を生成し、前記各サブアレイの各送受信素子に対応して
    設けられた前記各個別遅延素子の出力が共通の遅延部分
    に加算されて該出力を所望のビームプロファイルに整合
    させ、前記信号加算器は、前記各サブアレイの送受信素
    子からの遅延された信号同士を加算し、前記サブアレイ
    共通オフセット遅延素子は、前記各サブアレイの各送受
    信素子に所望の遅延を生成すべく前記信号加算器の出力
    に共通の遅延を加算し、前記各サブアレイの前記サブア
    レイ共通オフセット遅延素子の共通の遅延により、各送
    受信素子に対して設定される所望の遅延が各個別遅延素
    子の最大遅延量を越えることを可能にするようになされ
    ていることを特徴とするビーム形成器。
  14. 【請求項１４】 請求項１３記載のビーム形成器におい
    て、前記サブアレイ共通オフセット遅延素子によって前
    記信号加算器の出力に混入するノイズは、対応する個別
    の遅延部分の遅延容量が前記サブアレイ共通オフセット
    遅延素子の遅延容量と同じ場合、該個別の遅延部分によ
    って前記各個別遅延素子から出力される信号に混入する
    ノイズより少ないことを特徴とするビーム形成器。
  15. 【請求項１５】 請求項１３記載のビーム形成器におい
    て、波長λのビームが形成され、前記各個別遅延素子
    は、それに接続されている各送受信素子に対して任意の
    個別の遅延部分を発生し、前記送受信素子のアレイ全体
    で所望のビームプロファイルを形成すべく、各送受信素
    子の信号が所望の遅延が施され、前記所望の遅延は前記
    送受信素子のアレイに所望の焦点距離に焦点を結ばせる
    ための任意のフォーカス遅延とビームを所望の方位角内
    で走査するための任意のビーム走査遅延からなり、前記
    各個別遅延素子は、第１の遅延分解能係数ｒ１を有する
    複数（Ｎ個）の第１の遅延セルからなり、該第１の遅延
    セルの少なくとも幾つかはセルアクセスポートを有する
    第１の遅延素子部と、遅延分解能インターフェースで前
    記第１の遅延素子部に接続され前記第１の遅延分解能係
    数ｒ１とは異なる第２の遅延分解能係数ｒ２を有する複
    数（Ｐ個）の第２の遅延セルからなり、該第２の遅延セ
    ルの少なくとも幾つかはセルアクセスポートを有する第
    ２の遅延素子部と、前記第１の遅延素子部においてｎ＊
    （λ／ｒ１）の第１の総遅延量を生成すべく前記複数
    （Ｎ個）の第１の遅延セル即ち前記遅延分解能インター
    フェースからｎ個のセルのうち選択された一つのセルに
    信号を入力するための入力ポートと、前記第２の遅延素
    子部においてｐ＊（λ／ｒ２）の第２の総遅延量を生成
    すべく前記複数（Ｐ個）の第２の遅延セル即ち前記遅延
    分解能インターフェースからｐ個のセルのうち選択され
    た一つのセルからの信号を出力するための出力ポートと
    を有しており、前記第１および第２の遅延素子部のいず
    れか一方が前記任意のフォーカス遅延とを与えるととも
    に、他方が前記任意のビーム走査遅延を与えることによ
    り、前記各個別遅延素子が接続された各送受信素子に対
    して全体として所望の遅延を形成することを特徴とする
    ビーム形成器。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載のビーム形成器におい
    て、前記個別遅延素子および前記サブアレイ共通オフセ
    ット遅延素子は電荷転送遅延素子から構成されているこ
    とを特徴とするビーム形成器。
  17. 【請求項１７】 請求項１５記載のビーム形成器であっ
    て、更に、前記所望のビームプロファイルを生成すべく
    前記各送受信素子に対して所望の遅延を選択するととも
    に、該所望の遅延を生成するのに必要な前記第１および
    第２の遅延セルそれぞれの個数を決定するための手段
    と、前記各個別遅延素子において前記選択の手段に従っ
    て前記第１の遅延セルのうち選択された一つのセルのセ
    ルアクセスポートに信号を入力するための手段と、前記
    各遅延素子において前記選択手段に従って前記第２の遅
    延のうち選択された一つのセルからの遅延を施した信号
    をセルアクセスポートから出力するための手段とを備え
    ていることを特徴とするビーム形成器。
  18. 【請求項１８】 請求項１５記載のビーム形成器におい
    て、前記各サブアレイ共通オフセット遅延素子は複数の
    共通オフセット遅延セルを備えており、該共通オフセッ
    ト遅延セルの個数が前記複数（Ｎ個）の第１の遅延セル
    の個数より大きいことを特徴とするビーム形成器。
  19. 【請求項１９】 請求項１８記載のビーム形成器におい
    て、前記共通オフセット遅延セル、前記第１の遅延セル
    および前記第２の遅延セルの各セルが電荷容量を有し、
    各共通オフセット遅延セルの電荷容量は、送受信素子数
    と前記複数（Ｎ個）の第１の遅延セルの各セルの電荷容
    量との積に等しいことを特徴とするビーム形成器。
  20. 【請求項２０】 請求項１８記載のビーム形成器におい
    て、前記各サブアレイ共通オフセット遅延素子は前記複
    数（Ｎ個）の第１の遅延セルの２倍の数のセルを備えて
    おり、前記各サブアレイ共通オフセット遅延素子は前記
    第１の遅延分解能係数ｒ１に等しい遅延分解能係数を有
    していることを特徴とするビーム形成器。
  21. 【請求項２１】 請求項１８記載のビーム形成器におい
    て、前記各サブアレイの前記サブアレイ共通オフセット
    遅延素子により生成される前記共通の遅延は、前記複数
    のアンテナサブアレイのうち直前のサブアレイの全送受
    信素子の最大の所望の遅延に等しいことを特徴とするビ
    ーム形成器。
  22. 【請求項２２】 請求項１５記載のビーム形成器であっ
    て、更に、前記複数の第１の遅延セルと前記複数の第２
    の遅延セル間でサンプリングレートを変更する手段を備
    えていることを特徴とするビーム形成器。
  23. 【請求項２３】 請求項１５記載のビーム形成器におい
    て、前記第１および第２の遅延素子部は、それぞれ各セ
    ルがそのセルに信号を入力するための或いはそのセルか
    ら信号を取り出すためのセルアクセスポートを有する複
    数の遅延セルと、遅延素子入力部または出力部とを備
    え、前記各遅延素子部は、遅延線上で前記セルアクセス
    ポートに入力され前記遅延素子出力部から取り出された
    か或いは前記遅延素子入力部に入力され前記セルアクセ
    スポートから取り出された遅延すべき信号を有し、更に
    前記各遅延素子部は、遅延量選択コマンド信号に従って
    セルアクセスポートを選択するセルアクセスポートセレ
    クタを有することを特徴とするビーム形成器。
  24. 【請求項２４】 請求項２３記載のビーム形成器におい
    て、前記セルアクセスポートセレクタは、接続される前
    記各遅延素子部内の遅延セルと同数のレジスタエレメン
    トを備えるとともに、前記遅延量選択コマンド信号に従
    って前記所望の遅延に対応する遅延セルにシフトするイ
    ネーブルビットを有するシフトレジスタと、前記各遅延
    セルに対応して設けられ、前記所望の遅延を生成すべく
    対応する各セルアクセスポートを遅延線に接続するスイ
    ッチとを備え、前記スイッチはイネーブルビットの入力
    によって作動して前記電荷転送遅延素子を選択されたセ
    ルアクセスポートで遅延線に接続することを特徴とする
    ビーム形成器。
  25. 【請求項２５】 請求項１３記載のビーム形成器におい
    て、前記各サブアレイ共通オフセット遅延素子は、各セ
    ルがそのセルに信号を入力するための或いはそのセルか
    ら信号を取り出すためのセルアクセスポートを有する複
    数のオフセット遅延セルと、遅延素子入力部または出力
    部とを備え、前記各オフセット遅延セルは、遅延線上で
    前記セルアクセスポートに入力され前記遅延素子出力部
    から取り出されたか或いは前記遅延素子入力部に入力さ
    れ前記セルアクセスポートから取り出された遅延すべき
    信号を有し、前記各オフセット遅延セルは、更に、遅延
    量選択コマンド信号に従ってセルアクセスポートを選択
    するセルアクセスポートセレクタを有することを特徴と
    するビーム形成器。
  26. 【請求項２６】 請求項２５記載のビーム形成器におい
    て、前記セルアクセスポートセレクタは、接続される前
    記各遅延素子部内の遅延セルと同数のレジスタエレメン
    トを備えるとともに、前記遅延量選択コマンド信号に従
    って前記所望の遅延に対応する遅延セルにシフトするイ
    ネーブルビットを有するシフトレジスタと、前記各遅延
    セルに対応して設けられ、前記所望の遅延を生成すべく
    対応する各セルアクセスポートを遅延線に接続するスイ
    ッチとを備え、前記スイッチはイネーブルビットの入力
    によって作動して前記電荷転送遅延素子を選択されたセ
    ルアクセスポートで遅延線に接続することを特徴とする
    ビーム形成器。
  27. 【請求項２７】 送受信素子のアレイと、前記各送受信
    素子に対応して設けられた電荷転送遅延素子とを備え、
    波長λのビームを形成するビーム形成器であって、前記
    送受信素子のアレイを用いて所望のビームプロファイル
    を生成すべく、前記各送受信素子と処理回路間の信号経
    路において前記各送受信素子に所望の遅延が施され、前
    記電荷転送遅延素子は対応する送受信素子に前記信号経
    路内で前記所望の遅延を与え、前記各電荷転送遅延素子
    は、各セルがそのセルに信号を入力するための或いはそ
    のセルから信号を取り出すためのセルアクセスポートを
    有する複数の遅延セルと、遅延素子入力部または出力部
    とを備え、前記各電荷転送遅延素子は、遅延線上で前記
    セルアクセスポートに入力され前記遅延素子出力部から
    取り出されたか或いは前記遅延素子入力部に入力され前
    記セルアクセスポートから取り出された遅延すべき信号
    を有し、前記各電荷転送遅延素子は、更に、遅延量選択
    コマンド信号に従ってセルアクセスポートを選択するセ
    ルアクセスポートセレクタを有することを特徴とするビ
    ーム形成器。
  28. 【請求項２８】 請求項２７記載のビーム形成器におい
    て、前記セルアクセスポートセレクタは、接続される前
    記各電荷転送遅延素子の遅延セルと同数のレジスタエレ
    メントを備えるとともに、前記遅延量選択コマンド信号
    に従って前記所望の遅延に対応する遅延セルにシフトす
    るイネーブルビットを有するシフトレジスタと、前記各
    遅延セルに対応して設けられ、前記所望の遅延を生成す
    べく対応する各セルアクセスポートを遅延線に接続する
    スイッチとを備え、前記スイッチはイネーブルビットの
    入力によって作動して前記電荷転送遅延素子を選択され
    たセルアクセスポートで遅延線に接続することを特徴と
    するビーム形成器。
  29. 【請求項２９】 複数の送受信素子からなるアンテナア
    レイを形成するステップと、前記各送受信素子に任意の
    フォーカス遅延とビームを所望の方位角内で走査するた
    めの任意のビーム走査遅延を含む所望の遅延が施すこと
    により作られ、前記アンテナアレイから送信され或いは
    前記アンテナアレイにより受信される所望のビームプロ
    ファイルを定義するステップと、第１の遅延分解能係数
    ｒ１を有する複数（Ｎ個）の第１の遅延セルにより第１
    の遅延部分を生成し、前記第１の遅延分解能係数ｒ１と
    は異なる第２の遅延分解能係数ｒ２を有する複数（Ｐ
    個）の第２の遅延セルにより遅延分解能インターフェー
    スで前記第１の遅延部分に接続される第２の遅延部分を
    生成することにより所望のビームプロファイルを形成
    し、以て前記各送受信素子に割り当てられた所望の遅延
    を施すべく、前記各送受信素子に接続された電荷転送遅
    延素子を使用するステップと、前記第１の遅延部分にお
    いてｎ＊（λ／ｒ１）の第１の総遅延量を達成すべく、
    前記複数（Ｎ個）の第１の遅延セル即ち前記遅延分解能
    インターフェースからｎ個のセルのうち選択された一つ
    のセルに信号を入力するステップと、前記第２の遅延部
    分においてｐ＊（λ／ｒ２）の第２の総遅延量を達成す
    べく、前記複数（Ｐ個）の第２の遅延セル即ち前記遅延
    分解能インターフェースからｐ個のセルのうち選択され
    た一つのセルからの信号を出力するステップとを含む波
    長λのビームを形成するビーム形成方法であって、前記
    第１および第２の遅延部分を生成するステップのいずれ
    か一方が前記任意のフォーカス遅延とを与えるととも
    に、他方が前記任意のビーム走査遅延を与えることによ
    り、前記第１および第２の総遅延量から前記電荷転送遅
    延素子が接続された各送受信素子に対して全体として所
    望の遅延を形成することを特徴とするビーム形成方法。
  30. 【請求項３０】 請求項２９記載のビーム形成方法であ
    って、更に、前記所望のビームプロファイルを生成すべ
    く前記各送受信素子に対して所望の遅延を選択するステ
    ップと、該所望の遅延を生成するのに必要な前記第１お
    よび第２の遅延セルそれぞれの個数を決定するステップ
    とを含んでいることを特徴とするビーム形成方法。
  31. 【請求項３１】 請求項３０記載のビーム形成方法であ
    って、更に、前記各送受信素子並びにそれに接続された
    遅延素子から出力される遅延を施した信号を加算して合
    成信号にするステップと、該合成信号を出力するステッ
    プとを含んでいることを特徴とするビーム形成方法。
  32. 【請求項３２】 請求項２９記載のビーム形成方法にお
    いて、前記ビーム走査遅延を生成する遅延素子部は、フ
    ォーカス遅延を生成する遅延素子部よりも十分に長い遅
    延時間を有していることを特徴とするビーム形成方法。
  33. 【請求項３３】 請求項３０記載のビーム形成方法にお
    いて、前記選択するステップは、前記第１の遅延セルと
    同数のレジスタエレメントを備えるとともに、前記第１
    の遅延セルのうち任意のセルを選択すべくシフトされる
    単一のイネーブルビットを有する第１のシフトレジスタ
    を採用することにより達成されることを特徴とするビー
    ム形成方法。
  34. 【請求項３４】 請求項３３記載のビーム形成方法にお
    いて、前記選択するステップは、前記第２の遅延セルと
    同数のレジスタエレメントを備えるとともに、前記第２
    の遅延セルのうち任意のセルを選択すべくシフトされる
    単一のイネーブルビットを有する第２のシフトレジスタ
    を採用することにより更に達成されることを特徴とする
    ビーム形成方法。
  35. 【請求項３５】 ａ）各アンテナサブアレイが複数の送
    受信素子を含み、各送受信素子は、所望のビームプロフ
    ァイルを生成するに際し、前記各サブアレイの全ての送
    受信素子に共通の遅延部分と各送受信素子毎の個別の遅
    延部分とを含む所望の遅延を必要とするとともに、前記
    共通の遅延部分と個別の遅延部分が全体として前記各送
    受信素子に対する該所望の遅延を形成するようになされ
    た複数のアンテナサブアレイを形成するステップと、 ｂ）各送受信素子に対応して設けられた個別遅延素子を
    提供するステップと、 ｃ）前記各サブアレイの各送受信素子に対応して設けら
    れた前記各遅延素子の出力が共通の遅延部分に加算され
    た場合において該出力を所望のビームプロファイルに整
    合させるべく、前記ステップｂ）で前記個別遅延素子に
    より生成された個別の遅延部分を各送受信素子の信号に
    加算することにより各送受信素子に対応する遅延された
    信号を生成するステップと、 ｄ）遅延されたサブアレイ加算信号を生成すべく、前記
    各サブアレイの送受信素子からの遅延された信号同士を
    加算するステップと、 ｅ）前記各サブアレイの各送受信素子に対する所望の遅
    延を含むサブアレイ出力を生成すべく、共通の遅延を遅
    延されたサブアレイ加算信号に加算するステップと、 ｆ）各サブアレイ出力同士を加算するステップとを含む
    超音波ビーム形成方法であって、前記ステップｅ）で加
    算された前記サブアレイの共通の遅延により、各送受信
    素子に対して設定される所望の遅延が各個別遅延素子の
    最大遅延量を越えることを可能にするようになされてい
    ることを特徴とする超音波ビーム形成方法。
  36. 【請求項３６】 請求項３５記載の超音波ビーム形成方
    法において、前記共通の遅延を加算するステップｅ）に
    よって前記ステップｄ）で得られた遅延されたサブアレ
    イ加算信号に混入するノイズは、対応する個別の遅延の
    遅延容量が前記共通の遅延の遅延容量と同じ場合、該個
    別の遅延によって前記各個別遅延素子から出力される信
    号に混入するノイズより少ないことを特徴とする超音波
    ビーム形成方法。
  37. 【請求項３７】 請求項３５記載の超音波ビーム形成方
    法において、波長λのビームを形成し、前記ステップ
    ｂ）で提供される個別遅延素子は、それに接続されてい
    る各送受信素子に対して任意の個別の遅延部分を発生
    し、前記送受信素子のアレイ全体で所望のビームプロフ
    ァイルを形成すべく、前記ステップｃ）で遅延された信
    号が生成され、前記所望の遅延は前記送受信素子のアレ
    イに焦点を結ばせるための任意のフォーカス遅延とビー
    ムを所望の方位角内で走査するための任意のビーム走査
    遅延からなり、前記ステップｃ）は、 ｃ１）第１の遅延素子部においてｎ＊（λ／ｒ１）の第
    １の総遅延量を生成すべく、第１の遅延分解能係数ｒ１
    を有する前記複数（Ｎ個）の第１の遅延セル即ち前記遅
    延分解能インターフェースからｎ個のセルのうち選択さ
    れた一つのセルに信号を入力することにより、第１の遅
    延分解能係数ｒ１を有する複数（Ｎ個）の第１の遅延セ
    ルを含む前記第１の遅延素子部により第１の遅延部分を
    生成するサブステップと、 ｃ２）前記第１の遅延分解能係数ｒ１とは異なる第２の
    遅延分解能係数ｒ２を有する複数（Ｐ個）の第２の遅延
    セルを含み遅延分解能インターフェースで前記第１の遅
    延素子部に接続される第２の遅延素子部により第２の遅
    延部分を生成し、前記第２の遅延素子部においてｐ＊
    （λ／ｒ２）の第２の総遅延量を生成すべく、第１の遅
    延分解能係数ｒ１の前記複数（Ｐ個）の第２の遅延セル
    即ち前記遅延分解能インターフェースからｐ個のセルの
    うち選択された一つのセルからの信号を出力するサブス
    テップと、 ｃ３）前記各送受信素子からの信号に対して前記任意の
    個別の遅延部分を生成すべく、前記第１の遅延部分と第
    ２の遅延部分とを合成するサブステップと含み、それぞ
    れ前記第１および第２の遅延部分を生成するステップｃ
    １）およびｃ２）のいずれか一方が前記任意のフォーカ
    ス遅延とを与えるとともに、他方が前記任意のビーム走
    査遅延を与えることにより、各電荷転送遅延素子が接続
    された各送受信素子に対して全体として前記任意の個別
    の遅延部分を形成し、該任意の個別の遅延部分はサブア
    レイ共通オフセット遅延素子により生成される前記共通
    の遅延部分に加算された場合に各送受信素子に対する所
    望の遅延を生成することを特徴とするビーム形成方法。
  38. 【請求項３８】 請求項３６記載のビーム形成方法であ
    って、更に、 ｆ）前記所望のビームプロファイルを生成すべく前記各
    送受信素子に対して所望の遅延を選択し、該所望の遅延
    を得るのに必要な前記第１および第２の遅延セルそれぞ
    れの個数を決定するステップと、 ｇ）前記各遅延素子において前記第１の遅延セルのうち
    選択された一つのセルの入力ポートに信号を入力するス
    テップと、 ｈ）前記各遅延素子において前記第２の遅延のうち選択
    された一つのセルからの遅延を施した信号を出力ポート
    から出力するステップとを含んでいることを特徴とする
    ビーム形成方法。
  39. 【請求項３９】 請求項３６記載のビーム形成方法にお
    いて、前記各サブアレイのステップｅ）で加算される前
    記共通の遅延は、前記複数のアレイのうち直前のアレイ
    の全送受信素子の最大の所望の遅延に等しいことを特徴
    とするビーム形成方法。
  40. 【請求項４０】 請求項３６記載のビーム形成方法であ
    って、更に、前記複数の第１の遅延セルと前記複数の第
    ２の遅延セル間でサンプリングレートを変更するステッ
    プとを含んでいることを特徴とするビーム形成方法。
  41. 【請求項４１】 請求項３６記載のビーム形成方法にお
    いて、ステップｃ１）でビームのフォーカス処理がなさ
    れ、ステップｃ２）でビームの走査がなされることを特
    徴とするビーム形成方法。
  42. 【請求項４２】 送受信素子のアレイと、前記各送受信
    素子により捕捉される信号に対し所望の遅延を与える電
    荷転送遅延素子器とを備え、波長λの受波ビームを形成
    する受波ビーム形成器であって、前記送受信素子のアレ
    イを用いて所望の受波ビームプロファイルを生成すべく
    前記各送受信素子ににより捕捉される信号に所望の遅延
    が施され、前記所望の遅延は前記送受信素子のアレイに
    所望の焦点距離に焦点を結ばせるための任意のフォーカ
    ス遅延とビームを所望の方位角内で走査するための任意
    のビーム走査遅延からなり、前記各電荷転送遅延素子器
    は、第１の遅延分解能係数ｒ１を有する複数（Ｎ個）の
    第１の遅延セルからなる第１の遅延素子部と、遅延分解
    能インターフェースで前記第１の遅延素子部に接続され
    前記第１の遅延分解能係数ｒ１とは異なる第２の遅延分
    解能係数ｒ２を有する複数（Ｐ個）の第２の遅延セルか
    らなる第２の遅延素子部と、前記第１の遅延素子部にお
    いてｎ＊（λ／ｒ１）の第１の総遅延量を生成すべく、
    前記複数（Ｎ個）の第１の遅延セル即ち前記遅延分解能
    インターフェースからｎ個のセルのうち選択された一つ
    のセルに対応する送受信素子により捕捉された信号を入
    力するための入力ポートと、前記第２の遅延素子部にお
    いてｐ＊（λ／ｒ２）の第２の総遅延量を生成すべく、
    前記複数（Ｐ個）の第２の遅延セル即ち前記遅延分解能
    インターフェースからｐ個のセルのうち選択された一つ
    のセルからの信号を出力するための出力ポートと、複数
    の前記送受信素子にそれぞれ対応する複数の前記第２の
    遅延素子部の出力信号を合成する信号合成手段とを有し
    ており、前記第１および第２の遅延素子部のいずれか一
    方が前記任意のフォーカス遅延を与えるとともに、他方
    が前記任意のビーム走査遅延を与えることにより、前記
    電荷転送遅延素子が接続された各送受信素子に対して全
    体として所望の遅延を形成することを特徴とする受波ビ
    ーム形成器。
  43. 【請求項４３】 送信信号を発生する信号発生器と、送
    受信素子のアレイと、前記各送受信素子に対応して設け
    られ前記各送受信素子に供給する送信信号に対し所望の
    遅延を与える電荷転送遅延素子器とを備え、波長λのビ
    ームを形成する送波ビーム形成器であって、前記送受信
    素子のアレイを用いて所望の送波ビームプロファイルを
    生成すべく前記信号発生器から送出され前記各送受信素
    子に入力される信号に所望の遅延が施され、前記所望の
    遅延は前記送受信素子のアレイに所望の焦点距離に焦点
    を結ばせるための任意のフォーカス遅延とビームを所望
    の方位角内で走査するための任意のビーム走査遅延から
    なり、前記各電荷転送遅延素子器は、第１の遅延分解能
    係数ｒ１を有する複数（Ｎ個）の第１の遅延セルからな
    る第１の遅延素子部と、遅延分解能インターフェースで
    前記第１の遅延素子部に接続され前記第１の遅延分解能
    係数ｒ１とは異なる第２の遅延分解能係数ｒ２を有する
    複数（Ｐ個）の第２の遅延セルからなる第２の遅延素子
    部と、前記第１の遅延素子部においてｎ＊（λ／ｒ１）
    の第１の総遅延量を生成すべく、前記複数（Ｎ個）の第
    １の遅延セル即ち前記遅延分解能インターフェースから
    ｎ個のセルのうち選択された一つのセルに前記信号発生
    器から送出される信号を入力するための入力ポートと、
    前記第２の遅延素子部においてｐ＊（λ／ｒ２）の第２
    の総遅延量を生成すべく、前記複数（Ｐ個）の第２の遅
    延セル即ち前記遅延分解能インターフェースからｐ個の
    セルのうち選択された一つのセルからの信号を出力する
    ための出力ポートとを有しており、複数の前記第２の遅
    延素子部からの出力信号を対応する複数の前記送受信素
    子へ供給するもので、前記第１および第２の遅延素子部
    のいずれか一方が前記任意のフォーカス遅延を与えると
    ともに、他方が前記任意のビーム走査遅延を与えること
    により、前記電荷転送遅延素子が接続された各送受信素
    子に対して全体として所望の遅延を形成することを特徴
    とする送波ビーム形成器。
  44. 【請求項４４】 送受信素子のアレイと、前記各送受信
    素子に対応して設けられ前記各送受信素子に供給する信
    号に対し又は前記各送受信素子により捕捉される信号に
    対し所望の遅延を与える電荷転送遅延素子器とを備え、
    波長λのビームを形成するビーム形成器であって、前記
    送受信素子のアレイを用いて所望のビームプロファイル
    を生成すべく前記各送受信素子に入力される信号に所望
    の遅延が施され、前記所望の遅延は前記送受信素子のア
    レイに送信又は受信の際に所望の焦点距離に焦点を結ば
    せるための任意のフォーカス遅延とビームを所望の方位
    角内で走査するための任意のビーム走査遅延からなり、
    前記各電荷転送遅延素子器は、第１の遅延分解能係数ｒ
    １を有する複数（Ｐ個）の第１の遅延セルからなる第１
    の遅延素子部と、前記第１の遅延分解能係数ｒ１とは異
    なる第２の遅延分解能係数ｒ２を有する複数（Ｎ個）の
    第２の遅延セルからなる第２の遅延素子部と、前記第１
    の遅延素子部と第２の遅延素子部とを接続する遅延分解
    能インターフェースと、前記第１の遅延素子部において
    ｐ＊（λ／ｒ１）の第１の総遅延量を生成すべく、前記
    複数（Ｐ個）の第１の遅延セル即ち前記遅延分解能イン
    ターフェースからｐ個のセルに信号を入力するための入
    力ポートと、前記入力ポートからｐ個のセルのうち選択
    された一つのセルからの信号を出力し前記遅延分解能イ
    ンターフェースへ供給するための出力ポートとを有して
    おり、前記第２の遅延素子部においてｎ＊（λ／ｒ２）
    の第２の総遅延量を生成すべく、前記複数（Ｎ個）の第
    ２の遅延セル即ち前記遅延分解能インターフェースから
    ｎ個のセルのうち選択された一つのセルに信号を入力す
    るための入力ポートと、前記遅延分解能インターフェー
    スからｎ個のセルから信号を出力する出力ポートとを有
    しており、前記第１および第２の遅延素子部のいずれか
    一方が前記任意のフォーカス遅延を与えるとともに、他
    方が前記任意のビーム走査遅延を与えることにより、前
    記電荷転送遅延素子が接続された各送受信素子に対して
    全体として所望の遅延を形成することを特徴とするビー
    ム形成器。
  45. 【請求項４５】 請求項１又は請求項４４に記載のビー
    ム形成器を具備したことを特徴とする超音波診断装置。
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