于所述表面105大体上保持静止。例如，所述外壳130可以配置为，位于与所述表面105相接触的位置，从而保持所述外壳130在每个收集周期内相对于所述表面105大体上静止。
[0066]优选地，所述多个位置和/或方位(其中所述超声换能器122执行收集周期)对应于所述预定圆弧124上的多个预定位置。
[0067]优选地，所述超声换能器122用于，基于代表所述头部120相对于所述外壳130旋转角度的信号，在所述预定圆弧124上的每个预定位置执行收集周期，例如所述预定位置以所述头部120相对于所述外壳130旋转的预定增量而分隔开。所述旋转预定增量优选地要足够小，从而保证预定圆弧124上所述预定位置之间的平均距离小于所述超声换能器的所述超声发射面的宽度，并且可以是例如0.25°。代表所述头部120相对于所述外壳130旋转的角度的信号可以由下文中参考图4所述的回转式编码器产生。
[0068]每个收集周期优选地执行非常快，从而令超声能量的发射和接收可以假设为在所述预定圆弧124上的同一位置发生，即使所述头部120正在移动而同时收集周期正在执行。这可以允许在所述预定圆弧124上每秒钟执行3次超声波行程(“扫描”)，并且因此每秒钟由人工操作生成3个图像。使用动力机构，可以实现更快的速度。
[0069]图3为非聚焦超声换能器中超声换能器焦距宽度的效果示意图。
[0070]在图3 (a)中，第一非聚焦超声换能器122a的超声发射面的第一宽度为wa。
[0071]如图3 (a)所示，在使用中，所述第一超声换能器122a的超声发射面以超声能量波束126a的形式发射超声能量。所述超声能量波束126a在自然焦点125a强度最大，自然焦点125a与所述超声发射面之间的距离通常称为所述第一超声换能器122a的“焦距”。所述焦距与换能器孔径尺寸的大小成正比。所述第一超声换能器122a的所述超声发射面与最大强度点125a之间的区域通常称为“近场”区域128a，越过最大强度点125a之外的区域通常称为“远场”区域129a。
[0072]对于非聚焦超声换能器，例如图3 (a)所示的第一超声换能器122a，所述超声换能器发射的超声能量的振幅在近场区域128a内通常经过一系列的最大值和最小值才到达最大强度点125a。在远场区域129a中，所述超声换能器发射的超声能量的振幅通常根据平方反比定律随距离增加而减小。
[0073]在图3 (b)中，展示了第二超声换能器122b，其包含具有第二宽度wb的超声发射面，该第二宽度wb比第一宽度ym小一个数量级。
[0074]减小所述第二超声换能器122b的超声发射面的宽度的结果是，最大强度点125b更加靠近所述第二超声换能器122b的超声发射面。也就是说，随着所述第二超声换能器122b的超声发射面的宽度减小，所述第二超声换能器122b的焦距也减小。
[0075]优选地，图2中超声探针110使用的超声换能器122的超声发射面的宽度小于10倍信号波长(在所述预定圆弧124所在平面测量)，以实现极短的焦距，如5mm或更小。这意味着所述超声换能器122成像的区域实际上全部在远场区域，如图2所示。以前配置单定焦换能器的机械扫描超声成像仪器中，由于远场区域的大波束宽度，如此短焦距的操作将导致低角度分辨率。相反地，更大的换能器孔径可能实现远场区域的较小波束宽度，较长的焦距可能使很多目标区域位于近场区域，从而导致严重变形。
[0076]然而，如下文详细所述，优选地，图1所示的处理单元180用于，通过聚焦位置/方位数据和回波数据来生成目标区域的超声图像，其中将所述位置/方位数据和回波数据看作由沿所述预定圆弧124的大得多的元件阵列产生的数据。以这种方式，实现目标区域的始终高角度分辨率而没有显著的近场变形。
[0077]图4为图1中超声成像仪器100的电子元件的示意图。
[0078]在图4中，所示处理单元180包含接口 180a，如USB接口，用来连接所述超声探针110的电缆112。
[0079]所述超声探针110的电子电路可以看作分为四个功能模块:超声换能器122 ;传输单元；回波数据获取单元；和位置/方位数据单元。所述超声探针110的电子电路优选地封装在图2所示的头部120中。
[0080]所述超声换能器122优选地包含单压电换能器元件，优选为PZT (锆钛酸铅)制成。如上所述，优选地，所述单电压换能器元件宽度小，从而使得所述超声换能器122发射的超声能量将通常位于远场区域中与目标区域105c对应的深度。获取高分辨率超声图像的聚焦操作优选地由处理单元180中软件来执行(参见下文)。
[0081]传输单兀优选地包含微处理器150、传输脉冲发生器152及双工器电路154。
[0082]回波数据获取单元优选地包含微处理器150、双工器154、低噪声放大器156、带通滤波器158以及模拟数字转换器160。
[0083]位置/方位数据单元优选地包含微处理器150和回转式编码器170。
[0084]在使用中，优选地，对表面105上的目标区域应用流体，来在所述超声换能器122与所述表面上的目标区域之间创建一个声阻抗匹配层，其中，优选地，所述外壳与所述表面相连，以保持所述外壳相对于所述表面大体上静止。
[0085]下一步，所述头部120相对于所述外壳130是可旋转的，以令所述超声换能器沿所述预定圆弧124移动，其中，优选地，基于由所述回转式编码器170产生的代表所述头部120相对于所述外壳130旋转角度的信号，所述微处理器150在预定圆弧124上的多个预定位置中的每一个位置均启动收集周期。
[0086]在每个收集周期启动时，优选地，所述微处理器150控制所述传输脉冲发生器152，以通过双工器电路传输电脉冲至所述超声换能器122。该电脉冲使所述超声换能器从其超声发射面以脉冲形式发射超声能量，例如持续1微秒或更短。
[0087]随后，优选地，由于压电效应，所述超声换能器122产生模拟(电压)信号，该信号表示所述超声换能器接收的反射超声能量在。该模拟信号优选地经过双工器电路154，并且在此处优选地由所述低噪声放大器156放大。
[0088]下一步，所述带通滤波器158优选地将频段下限以下(如3.6MHz)以及频段上限以上(如4.8MHz)且模拟信号的通过频率位于上述阈值之间的模拟信号的频率减弱。
[0089]优选地，带通滤波模拟由所述模拟数字转换器160以小于采用带通采样技术的带通滤波模拟信号的带宽的两倍的采样率来转换为数字信号。然后，所述微处理器150产生代表所述超声换能器122所接收的基于数字信号的反射超声能量的回波信号。
[0090]所述回转式编码器170可以是光学编码器，例如0.25°角度分辨率的低成本光学编码器。所述回转式编码器170产生代表所述头部120相对于所述外壳130旋转角度的信号。所述微处理器150可用于，基于该信号，生成代表每个收集周期内所述超声换能器122在所述表面105的第一侧面105a上的位置和方位的位置/方位数据。完成沿所述预定圆弧124的行程后，所述位置/方位数据和回波数据优选地通过电缆122传输以由所述处理单元180获取。所述处理单元180优选地通过完成预定圆弧124所获取的位置/方位数据和回波数据形成目标区域的B超图像(2D)。为了将所述回波数据连贯地聚焦到目标区域上的一个特定点上，所述处理单元可以连贯地对该特定点对应的回波数据进行求和，所述回波数据从沿穿过该特定点的预定圆弧上的每个换能器位置点获得。因此，所述处理单元优选地计算哪些换能器位置点将包含在求和中，对每个被包含的回波数据应用适当的时间延迟和/或相移，然后对每个经过时间延迟的和/或相移的回波数据求和。上述过程优选地在整个目标区域中的多个点上重复。
[0091]传统地，“合成阵列”技术采用沿直线轨迹而不是沿圆弧124 (如上述仪器)获取的信号。因此，为了实现聚焦，需要改进标准的“合成阵列”技术。所述超声换能器122优选为沿预定圆弧124移动的原因在于，这使得待声能穿透区域大而移动幅度相对小(虽然图像质量有适当损失)。
[0092]优选地，由于所述超声换能器122沿所述预定圆弧124来回重复移动，所述处理单元180优选地生成所述目标区域105c的多个超声图像，其中每个超声图像根据位置/方位数据和回波数据生成，其中所述位置/方位数据和回波数据分别由所述超声换能器122沿所述预定圆弧124的行程获取，并且优选地与所述超声换能器122沿所述预定圆弧124的移动方向无关。
[0093]因此，通过沿所述预定圆弧来回地人工移动所述超声换能器122，每秒钟可以生成数个超声图像，这意味着对目标区域内的结构进行近似实时观察是可能的。
[0094]—般而言，上述讨论可以看作是对本申请技术方案的优选实施例的描述，本申请可以提供包含配置有积分电子