JP2001286467A - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
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- G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
- G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
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- G—PHYSICS
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- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
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- G10K11/346—Circuits therefor using phase variation
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- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２次元配列振動子を備えた探触子を用いても
数の少ない遅延回路で３次元セクタスキャンをできるよ
うにする。 【構成】 ２次元配列振動子２０へ同心円状に複数のリ
ング振動子を選択し、一つのリング振動子を構成する素
子群は同一の遅延時間が付与されるように遅延回路へ接
続する。同心円状リング振動子２０の選択パターンはそ
の中心位置を含め、送信フォーカス点の位置、受信ビー
ムの方向に応じて変更され、受信ビームを振動子面へ傾
斜する方向ダイナミックフォーカスはリング状振動子を
受信フォーカス点の位置に応じて連続的に移動する。
数の少ない遅延回路で３次元セクタスキャンをできるよ
うにする。 【構成】 ２次元配列振動子２０へ同心円状に複数のリ
ング振動子を選択し、一つのリング振動子を構成する素
子群は同一の遅延時間が付与されるように遅延回路へ接
続する。同心円状リング振動子２０の選択パターンはそ
の中心位置を含め、送信フォーカス点の位置、受信ビー
ムの方向に応じて変更され、受信ビームを振動子面へ傾
斜する方向ダイナミックフォーカスはリング状振動子を
受信フォーカス点の位置に応じて連続的に移動する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置に
係り、特に２次元配列振動子を内蔵した超音波探触子
(以下、２次元探触子という。)を用いて被検体内を３次
元画像化することができる超音波診断装置に関するもの
である。
係り、特に２次元配列振動子を内蔵した超音波探触子
(以下、２次元探触子という。)を用いて被検体内を３次
元画像化することができる超音波診断装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】超音波診断装置は複数の振動子がアレー
状に配列された超音波探触子(以下、１次元探触子とい
う。)を用いる物が現在も主流をなしているが、最近、
他のモダリティ、例えばＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置の分
野における３次元画像診断の有用性の認識が高まるにつ
れ、超音波画像診断の分野でも被検体内を３次元画像で
表示し、診断に供する装置が研究・開発されている。超
音波診断装置において３次元画像を得るための超音波ビ
ームのスキャン方法には、超音波ビームのスキャン方向
に交差する方向へ１次元探触子を手動または機械的に被
検体の体表で移動する方法と、探触子を２次元化して被
検体内を超音波ビームで電子的に３次元スキャンする方
法とがあるが、前者は３次元計測のために凹凸のある被
検体の体表で探触子を体表に接触させながら手動でまた
は機械的に移動することが難しく、後者が有望視されて
いる。
状に配列された超音波探触子(以下、１次元探触子とい
う。)を用いる物が現在も主流をなしているが、最近、
他のモダリティ、例えばＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置の分
野における３次元画像診断の有用性の認識が高まるにつ
れ、超音波画像診断の分野でも被検体内を３次元画像で
表示し、診断に供する装置が研究・開発されている。超
音波診断装置において３次元画像を得るための超音波ビ
ームのスキャン方法には、超音波ビームのスキャン方向
に交差する方向へ１次元探触子を手動または機械的に被
検体の体表で移動する方法と、探触子を２次元化して被
検体内を超音波ビームで電子的に３次元スキャンする方
法とがあるが、前者は３次元計測のために凹凸のある被
検体の体表で探触子を体表に接触させながら手動でまた
は機械的に移動することが難しく、後者が有望視されて
いる。
【０００３】２次元探触子は従来の１次元アレー探触子
の細長い棒状の振動子素子を長さ方向に複数に分割した
構造となる、この２次元探触子を実際の医療診断に用い
ようとすると、振動子数が６４×６４個程度必要とされ
る。この場合、振動子数が４，０９６個にもなる。この
２次元探触子で被検体内をセクタスキャン方式で３次元
計測する場合、１本のビームを形成するために４，０９
６個の振動子全てを駆動する。したがって４，０９６個
の振動子の全てに遅延回路を設ける必要がある。このた
め，装置は大型化し、装置が高価になる。このために
４，０９６個の振動子を間引いて２５６個の振動子で送
受信する方法が提案されている。
の細長い棒状の振動子素子を長さ方向に複数に分割した
構造となる、この２次元探触子を実際の医療診断に用い
ようとすると、振動子数が６４×６４個程度必要とされ
る。この場合、振動子数が４，０９６個にもなる。この
２次元探触子で被検体内をセクタスキャン方式で３次元
計測する場合、１本のビームを形成するために４，０９
６個の振動子全てを駆動する。したがって４，０９６個
の振動子の全てに遅延回路を設ける必要がある。このた
め，装置は大型化し、装置が高価になる。このために
４，０９６個の振動子を間引いて２５６個の振動子で送
受信する方法が提案されている。
【０００４】また、遅延回路数(整相回路のチャンネル
数と同義)を少なくするために、２次元探触子の振動子
を同心円状に複数の振動子群を構成するようにし、振動
子群の各群毎に同一遅延時間を与えて超音波の送受信を
行うことが提案されている。これはフレネルリング束ね
方式と称され、リニアスキャン方式には有効である。
数と同義)を少なくするために、２次元探触子の振動子
を同心円状に複数の振動子群を構成するようにし、振動
子群の各群毎に同一遅延時間を与えて超音波の送受信を
行うことが提案されている。これはフレネルリング束ね
方式と称され、リニアスキャン方式には有効である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】心臓の検査に用いるこ
とが多いセクタスキャン型の探触子は、生体の肋骨の間
から心臓にめがけて超音波ビームを送受信するために、
探触子の送受信面積を大きくすることができない。ま
た、２次元探触子は振動子をアレー状に配置した１次元
探触子と比較し、振動子素子の大きさが当然に小さい。
とが多いセクタスキャン型の探触子は、生体の肋骨の間
から心臓にめがけて超音波ビームを送受信するために、
探触子の送受信面積を大きくすることができない。ま
た、２次元探触子は振動子をアレー状に配置した１次元
探触子と比較し、振動子素子の大きさが当然に小さい。
【０００６】したがって、遅延回路を少なくするために
振動子を間引いて用いると、探触子の感度低下を招き、
得られる信号のＳ／Ｎが低下し，画質も低下することと
なる。そのために，単純には遅延回路を少なくすること
はできない。
振動子を間引いて用いると、探触子の感度低下を招き、
得られる信号のＳ／Ｎが低下し，画質も低下することと
なる。そのために，単純には遅延回路を少なくすること
はできない。
【０００７】本発明は上記に鑑みてなされたもので、そ
の第１の目的は、遅延回路数が少なくても２次元探触子
を用いてＳ／Ｎの良い画像が得られるセクタスキャンの
可能な超音波診断装置を提供することにある。
の第１の目的は、遅延回路数が少なくても２次元探触子
を用いてＳ／Ｎの良い画像が得られるセクタスキャンの
可能な超音波診断装置を提供することにある。
【０００８】また、本発明の第２の目的は、２次元探触
子を用いて被検体内を３次元セクタスキャンできる超音
波診断装置を提供することにある。
子を用いて被検体内を３次元セクタスキャンできる超音
波診断装置を提供することにある。
【０００９】さらに本発明の第３目的は２次元探触子を
用いて被検体内を高速で３次元セクタスキャンできる超
音波診断装置を提供することにある。
用いて被検体内を高速で３次元セクタスキャンできる超
音波診断装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、超音波を送受信する複数の超音波振動子が
２次元に配列された超音波探触子を有し、前記超音波振
動子から同心のリング状に複数の振動子素子群を選択
し、前記素子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超
音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成
し、表示装置へ画像表示する超音波診断装置において、
前記超音波の送受信方向を送受信サイクル毎に変更する
手段と、前記送受信のビーム方向に応じて前記超音波振
動子素子群の選択パターンを変更する手段と、各振動子
素子へ超音波振動子選択パターンに応じた遅延時間を与
える手段とを備えたことを特徴とするものである。
するために、超音波を送受信する複数の超音波振動子が
２次元に配列された超音波探触子を有し、前記超音波振
動子から同心のリング状に複数の振動子素子群を選択
し、前記素子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超
音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成
し、表示装置へ画像表示する超音波診断装置において、
前記超音波の送受信方向を送受信サイクル毎に変更する
手段と、前記送受信のビーム方向に応じて前記超音波振
動子素子群の選択パターンを変更する手段と、各振動子
素子へ超音波振動子選択パターンに応じた遅延時間を与
える手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】また、本発明は上記課題を解決するため
に、超音波を送受信する複数の超音波振動子が２次元に
配列された超音波探触子を有し、前記超音波振動子から
同心のリング状に複数の振動子素子群を選択し、前記素
子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超音波ビーム
を形成し、受信信号から超音波画像を形成し、表示装置
へ画像表示する超音波診断装置において、送受信時に、
前記振動子配列面に対し傾斜した方向の超音波ビームラ
イン上に位置する送波又は受波のフォーカス点から配列
振動子面へ下した垂線が配列振動子面と交差する点を同
心リングの中心として送受波時の前記同心リング状振動
子群を選択する手段と、前記超音波ビームライン上の受
波フォーカス点の移動とともに前記リング状振動子群の
選択中心を移動する手段とを備えたことを特徴としてい
る。
に、超音波を送受信する複数の超音波振動子が２次元に
配列された超音波探触子を有し、前記超音波振動子から
同心のリング状に複数の振動子素子群を選択し、前記素
子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超音波ビーム
を形成し、受信信号から超音波画像を形成し、表示装置
へ画像表示する超音波診断装置において、送受信時に、
前記振動子配列面に対し傾斜した方向の超音波ビームラ
イン上に位置する送波又は受波のフォーカス点から配列
振動子面へ下した垂線が配列振動子面と交差する点を同
心リングの中心として送受波時の前記同心リング状振動
子群を選択する手段と、前記超音波ビームライン上の受
波フォーカス点の移動とともに前記リング状振動子群の
選択中心を移動する手段とを備えたことを特徴としてい
る。
【００１２】さらに本発明は上記課題を解決するため
に、超音波を送受信する複数の超音波振動子が２次元に
配列された超音波探触子を有し、前記超音波振動子から
同心のリング状に複数の振動子素子群を選択し、前記素
子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超音波ビーム
を形成し、受信信号から超音波画像を形成し、表示装置
へ画像表示する超音波診断装置において、超音波の送受
信方向を配列振動子面の所定位置に固定して３次元方向
へ設定する手段と、送受信時に、前記振動子配列面に対
し傾斜した方向の超音波ビームライン上に位置する送波
又は受波のフォーカス点から配列振動子面へ下した垂線
が配列振動子面と交差する点を同心リングの中心として
送受波時の前記同心リング状振動子群を選択する手段
と、前記超音波ビームライン上の受波フォーカス点の移
動とともに前記リング状振動子群の選択中心を移動する
手段とを備えたことを特徴としている。
に、超音波を送受信する複数の超音波振動子が２次元に
配列された超音波探触子を有し、前記超音波振動子から
同心のリング状に複数の振動子素子群を選択し、前記素
子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超音波ビーム
を形成し、受信信号から超音波画像を形成し、表示装置
へ画像表示する超音波診断装置において、超音波の送受
信方向を配列振動子面の所定位置に固定して３次元方向
へ設定する手段と、送受信時に、前記振動子配列面に対
し傾斜した方向の超音波ビームライン上に位置する送波
又は受波のフォーカス点から配列振動子面へ下した垂線
が配列振動子面と交差する点を同心リングの中心として
送受波時の前記同心リング状振動子群を選択する手段
と、前記超音波ビームライン上の受波フォーカス点の移
動とともに前記リング状振動子群の選択中心を移動する
手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態を図面
に基いて説明する。図８は本発明を実施するための超音
波診断装置の全体構成を示すブロック図である。図にお
いて、１０は直交する２方向のそれぞれの方向へM個及
びN個、すなわちＭ×Ｎ個の２次元配列振動子２０を有
した２次元探触子で、２次元配列振動子２０を図には省
略されたケースに収納すると共に、ケース内部に２次元
配列振動子２０を超音波ビームの送受信サイクル毎に切
換え選択するスイッチング回路部３０が収納されてい
る。４０はスイッチ制御部で、前記スイッチング回路３
０へ振動子選択のための信号を供給するものである。
に基いて説明する。図８は本発明を実施するための超音
波診断装置の全体構成を示すブロック図である。図にお
いて、１０は直交する２方向のそれぞれの方向へM個及
びN個、すなわちＭ×Ｎ個の２次元配列振動子２０を有
した２次元探触子で、２次元配列振動子２０を図には省
略されたケースに収納すると共に、ケース内部に２次元
配列振動子２０を超音波ビームの送受信サイクル毎に切
換え選択するスイッチング回路部３０が収納されてい
る。４０はスイッチ制御部で、前記スイッチング回路３
０へ振動子選択のための信号を供給するものである。
【００１４】５０は送信時と受信時とで信号の通過方向
を変更する送受分離回路、６０は超音波を被検体内へ送
信するために超音波振動子へ駆動信号を供給するための
送波部で従来から公知のパルス発生回路と増幅回路と送
信用遅延回路とを有している。７０は受波整相部で、被
検体内に打ち出された超音波により被検体内で反射した
反射波(エコー)が超音波振動子で電気的信号（エコー信
号）に変換された信号を入力して、所定方向から受信し
たように超音波ビーム信号を形成して出力するもので、
これも従来から公知の遅延回路と加算回路とで構成され
ている。８０は信号処理部で、前記受波整相部７０から
出力されたエコー信号を画像化するための前処理とし
て、対数変換処理、フィルタ処理、γ補正等を行うもの
である。
を変更する送受分離回路、６０は超音波を被検体内へ送
信するために超音波振動子へ駆動信号を供給するための
送波部で従来から公知のパルス発生回路と増幅回路と送
信用遅延回路とを有している。７０は受波整相部で、被
検体内に打ち出された超音波により被検体内で反射した
反射波(エコー)が超音波振動子で電気的信号（エコー信
号）に変換された信号を入力して、所定方向から受信し
たように超音波ビーム信号を形成して出力するもので、
これも従来から公知の遅延回路と加算回路とで構成され
ている。８０は信号処理部で、前記受波整相部７０から
出力されたエコー信号を画像化するための前処理とし
て、対数変換処理、フィルタ処理、γ補正等を行うもの
である。
【００１５】９０は信号処理部８０から超音波ビームの
走査毎に出力されてくる信号を必要に応じてデジタル化
して入力し蓄積し画像データを形成するとともに、画像
表示装置の走査に応じて出力する、すなわち超音波走査
と表示走査との走査変換を行うスキャンコンバータで、
従来からこの分野においては、デジタルスキャンコンバ
ータ（ＤＳＣ）として良く知られているものである。
走査毎に出力されてくる信号を必要に応じてデジタル化
して入力し蓄積し画像データを形成するとともに、画像
表示装置の走査に応じて出力する、すなわち超音波走査
と表示走査との走査変換を行うスキャンコンバータで、
従来からこの分野においては、デジタルスキャンコンバ
ータ（ＤＳＣ）として良く知られているものである。
【００１６】１００は前記デジタルスキャンコンバータ
９０から出力された画像データをＤ／Ａ変換して輝度信
号へ変換し、画像として表示する表示装置であり、通常
はＣＲＴモニタを有している。２００は上記の各構成要
件を直接的又は間接的に制御して超音波の送受信と画像
表示を行わせる中央演算ユニット（ＣＰＵ）である。
９０から出力された画像データをＤ／Ａ変換して輝度信
号へ変換し、画像として表示する表示装置であり、通常
はＣＲＴモニタを有している。２００は上記の各構成要
件を直接的又は間接的に制御して超音波の送受信と画像
表示を行わせる中央演算ユニット（ＣＰＵ）である。
【００１７】次に、上記構成の装置の動作を簡単に説明
する。２次元探触子１０を被検体の検査部位の体表に当
接し、図示を省略した操作盤から送波フォーカス深度等
のスキャンパラメータを入力した後、超音波スキャン開
始指令を入力する。すると、ＣＰＵ２００が各ユニット
を制御し超音波スキャンを開始する。先ず、ＣＰＵ２０
０はスイッチ制御部４０及び送波部６０に対し、最初の
送波における振動子の選択指令と、駆動パルス出力指令
及び前記送波フォーカス深度に対応し遅延時間を設定す
る指令を出力する。これら指令が実行されると、送波部
６０から駆動パルスが送波遅延回路を介して２次元探触
子１０へ供給される。２次元探触子１０内のスイッチン
グ回路３０はＣＰＵ２００の指令により、後述の同心円
リング状振動子群を形成するように送波遅延回路と振動
子の駆動パルス入力ラインを接続しており、各リング状
振動子は駆動パルスが入力すると、所定の周波数で振動
し、超音波を順次被検体内へ送波する。
する。２次元探触子１０を被検体の検査部位の体表に当
接し、図示を省略した操作盤から送波フォーカス深度等
のスキャンパラメータを入力した後、超音波スキャン開
始指令を入力する。すると、ＣＰＵ２００が各ユニット
を制御し超音波スキャンを開始する。先ず、ＣＰＵ２０
０はスイッチ制御部４０及び送波部６０に対し、最初の
送波における振動子の選択指令と、駆動パルス出力指令
及び前記送波フォーカス深度に対応し遅延時間を設定す
る指令を出力する。これら指令が実行されると、送波部
６０から駆動パルスが送波遅延回路を介して２次元探触
子１０へ供給される。２次元探触子１０内のスイッチン
グ回路３０はＣＰＵ２００の指令により、後述の同心円
リング状振動子群を形成するように送波遅延回路と振動
子の駆動パルス入力ラインを接続しており、各リング状
振動子は駆動パルスが入力すると、所定の周波数で振動
し、超音波を順次被検体内へ送波する。
【００１８】被検体内へ送波された超音波は、生体内の
組織や臓器の音響インピーダンスの異なる面でその一部
が反射されエコーとして探触子１０方向へ反射する。こ
のエコーを受信するために、ＣＰＵ２００は受信系を制
御する。先ず送波の終了と共にスイッチング回路３０へ
受信のための振動子と受波整送部を接するための切換え
選択を行う。この受信の振動子選択も送波時と同様に同
心円のリング状振動子群を形成するが、その詳細は後ほ
ど説明する。この振動子切換え選択と共に、受波整送部
７０に対する受信遅延時間の制御を行う。
組織や臓器の音響インピーダンスの異なる面でその一部
が反射されエコーとして探触子１０方向へ反射する。こ
のエコーを受信するために、ＣＰＵ２００は受信系を制
御する。先ず送波の終了と共にスイッチング回路３０へ
受信のための振動子と受波整送部を接するための切換え
選択を行う。この受信の振動子選択も送波時と同様に同
心円のリング状振動子群を形成するが、その詳細は後ほ
ど説明する。この振動子切換え選択と共に、受波整送部
７０に対する受信遅延時間の制御を行う。
【００１９】これによって被検体内の浅い部位から深い
部位へと超音波が伝播して行くにつれて生ずるエコーが
受信され、各受信遅延回路から出力されたエコー信号は
受波整送部７０の加算回路で加算され、受信ビームのエ
コー信号となって信号処理部８０へ出力される。信号処
理部８０は、入力したエコー信号に対し前述の処理を行
いＤＳＣ９０へ処理後の信号を出力する。ＤＳＣ９０は
入力した信号をメモリへ記憶し、表示装置１００へ表示
の同期信号に対応して記憶内容を読み出して出力する。
以上の動作が終了すると、ＣＰＵ２００は超音波の送受
信方向を変更して２回目、３回目、…というように順次
超音波の送受信方向を変更して上記動作を繰り返す。
部位へと超音波が伝播して行くにつれて生ずるエコーが
受信され、各受信遅延回路から出力されたエコー信号は
受波整送部７０の加算回路で加算され、受信ビームのエ
コー信号となって信号処理部８０へ出力される。信号処
理部８０は、入力したエコー信号に対し前述の処理を行
いＤＳＣ９０へ処理後の信号を出力する。ＤＳＣ９０は
入力した信号をメモリへ記憶し、表示装置１００へ表示
の同期信号に対応して記憶内容を読み出して出力する。
以上の動作が終了すると、ＣＰＵ２００は超音波の送受
信方向を変更して２回目、３回目、…というように順次
超音波の送受信方向を変更して上記動作を繰り返す。
【００２０】この送受信の繰り返しにおいて、超音波ビ
ームは配列振動子面の所定位置を円錐の頂点とするよう
に常に基点となるように多数方向へ変更される。この結
果、被検体内を超音波ビームは３次元セクタスキャンす
ることになる。
ームは配列振動子面の所定位置を円錐の頂点とするよう
に常に基点となるように多数方向へ変更される。この結
果、被検体内を超音波ビームは３次元セクタスキャンす
ることになる。
【００２１】次に、本発明における超音波送受信の際の
振動子選択状態を詳細に説明する。図３は２次元探触子
１０に内蔵された２次元配列振動子２０の中央に送受信
の超音波ビームを形成する模式図を示している。図３
(ａ)、図３(ｂ)に示す同心円は、この同心円状の振動子
が群として選択されることを示している。つまり、各同
心円を境界として、各同心円に挟まれた領域に存在する
振動子群には同一の遅延時間を付与される。図３(ａ)に
おいて扇状の直線群はリング状に選択された各リング状
振動子群から放射された超音波がＦ点（フォーカス点）
で収束する状態、及び点Ｆから反射した超音波が各リン
グ状振動子群へ向かう状態を示している。なお、図３
(ｂ)では２次元配列振動子の数を直交するＸ方向とＹ方
向とに７×７＝４９個で示してあるが、診断用には縦、
横の両方向に６４×６４＝４，０９６個程度の配列を成
すもので、リング状に選択される素子群はもっと微細に
数多くの同心円を描くことになる。なお、Ｆ点から一つ
のリングを形成する各振動子までの距離は、リングの内
周に位置する振動子までの距離と、リングの外周に位置
する振動子までの距離とで若干の相違が生じる。したが
って、リングの内周に位置する振動子とリングの外周に
位置する振動子とに同一の遅延時間を与えるには、リン
グの内周と外周の径の差に限界を設けた方が好ましい結
果を得られることとなる。
振動子選択状態を詳細に説明する。図３は２次元探触子
１０に内蔵された２次元配列振動子２０の中央に送受信
の超音波ビームを形成する模式図を示している。図３
(ａ)、図３(ｂ)に示す同心円は、この同心円状の振動子
が群として選択されることを示している。つまり、各同
心円を境界として、各同心円に挟まれた領域に存在する
振動子群には同一の遅延時間を付与される。図３(ａ)に
おいて扇状の直線群はリング状に選択された各リング状
振動子群から放射された超音波がＦ点（フォーカス点）
で収束する状態、及び点Ｆから反射した超音波が各リン
グ状振動子群へ向かう状態を示している。なお、図３
(ｂ)では２次元配列振動子の数を直交するＸ方向とＹ方
向とに７×７＝４９個で示してあるが、診断用には縦、
横の両方向に６４×６４＝４，０９６個程度の配列を成
すもので、リング状に選択される素子群はもっと微細に
数多くの同心円を描くことになる。なお、Ｆ点から一つ
のリングを形成する各振動子までの距離は、リングの内
周に位置する振動子までの距離と、リングの外周に位置
する振動子までの距離とで若干の相違が生じる。したが
って、リングの内周に位置する振動子とリングの外周に
位置する振動子とに同一の遅延時間を与えるには、リン
グの内周と外周の径の差に限界を設けた方が好ましい結
果を得られることとなる。
【００２２】このリングの内周と外周の径の差が大きい
と、超音波の位相の問題がクローズアップされてくるこ
とになる。すなわち、リング状振動子を形成する複数の
振動子の入出力ラインはスイッチング回路によって束ね
状態（共通接続）とされるため、リング状振動子のリン
グ幅が広いと、送波フォーカスが甘くなり、また受波エ
コーの相殺現象が生じてしまう。つまり、整相の精度が
低下することとなる。特に、受波時に被検体内からのエ
コーが振動子面へ斜め方向から帰ってくる場合には、リ
ング内周側振動子とリング外周側振動子において受信エ
コーに位相差があるため、それらのエコーが逆位相とな
るほどのリング幅の場合には、それらの振動子の出力が
束ね加算されることでエコー信号の低下をきたす。この
影響を少なくするためには、リングの幅をエコー信号の
少なくとも１／４波長以下、さらに望ましくは１／８波
長程度にすると良い。
と、超音波の位相の問題がクローズアップされてくるこ
とになる。すなわち、リング状振動子を形成する複数の
振動子の入出力ラインはスイッチング回路によって束ね
状態（共通接続）とされるため、リング状振動子のリン
グ幅が広いと、送波フォーカスが甘くなり、また受波エ
コーの相殺現象が生じてしまう。つまり、整相の精度が
低下することとなる。特に、受波時に被検体内からのエ
コーが振動子面へ斜め方向から帰ってくる場合には、リ
ング内周側振動子とリング外周側振動子において受信エ
コーに位相差があるため、それらのエコーが逆位相とな
るほどのリング幅の場合には、それらの振動子の出力が
束ね加算されることでエコー信号の低下をきたす。この
影響を少なくするためには、リングの幅をエコー信号の
少なくとも１／４波長以下、さらに望ましくは１／８波
長程度にすると良い。
【００２３】次に、超音波ビームを振動子面に対し斜め
方向へ振る場合について説明する。図４の例は、超音波
ビームを配列振動子面に対し斜め方向に振る際の素子群
の選択状態を示している。図４(ａ)及び図４(ｂ)に示す
同心円は、この同心円上の振動子が群として選択される
ことを示している。各同心円を境界として、各同心円に
挟まれた領域に存在する振動子群には同一の遅延時間を
付与される。上記図３に示す例では中央のリングが配列
振動子面内に位置しているが、超音波ビームが振動子面
と成す角度が大きくなると、図４に示すようにリングの
中心が配列振動子面の端面または配列振動子面内からは
み出すようにリング状振動子群を選択することになる。
方向へ振る場合について説明する。図４の例は、超音波
ビームを配列振動子面に対し斜め方向に振る際の素子群
の選択状態を示している。図４(ａ)及び図４(ｂ)に示す
同心円は、この同心円上の振動子が群として選択される
ことを示している。各同心円を境界として、各同心円に
挟まれた領域に存在する振動子群には同一の遅延時間を
付与される。上記図３に示す例では中央のリングが配列
振動子面内に位置しているが、超音波ビームが振動子面
と成す角度が大きくなると、図４に示すようにリングの
中心が配列振動子面の端面または配列振動子面内からは
み出すようにリング状振動子群を選択することになる。
【００２４】フォーカス点Ｆから２次元配列振動子面へ
下した垂線の位置にある振動子群に最大の遅延時間を与
え、その外周に位置する振動子群へ順次最大の遅延時間
より短い遅延時間を与え、それらの各振動子群へフォー
カス点Ｆと配列振動子面との距離に応じた遅延時間を制
御すると、超音波ビームを振動子面へ垂直方向に形成す
ることができる。したがって、上記超音波ビームを超音
波の送受信サイクル毎に移動することでリニアスキャン
を実行することができ、同心円状の振動子選択状態を２
次元配列振動子面上でＸ方向とＹ方向との２方向へ順次
移動することにより、超音波ビームを２次元走査でき、
これにより被検体内を３次元リニアスキャンすることが
できる。
下した垂線の位置にある振動子群に最大の遅延時間を与
え、その外周に位置する振動子群へ順次最大の遅延時間
より短い遅延時間を与え、それらの各振動子群へフォー
カス点Ｆと配列振動子面との距離に応じた遅延時間を制
御すると、超音波ビームを振動子面へ垂直方向に形成す
ることができる。したがって、上記超音波ビームを超音
波の送受信サイクル毎に移動することでリニアスキャン
を実行することができ、同心円状の振動子選択状態を２
次元配列振動子面上でＸ方向とＹ方向との２方向へ順次
移動することにより、超音波ビームを２次元走査でき、
これにより被検体内を３次元リニアスキャンすることが
できる。
【００２５】なお、図３(ｂ)と図４(ｂ)とを比較する
と、同心円の数が相違するようになるので、遅延時間を
設定または制御する整相回路の数(チャンネル数)は設定
される同心円の最大数と同数を必要とする。
と、同心円の数が相違するようになるので、遅延時間を
設定または制御する整相回路の数(チャンネル数)は設定
される同心円の最大数と同数を必要とする。
【００２６】次に、本実施形態におけるセクタスキャン
の送受信原理を次に説明する。通常、セクタスキャン
は、複数のビームが広げた扇の骨のようになる。図１は
扇の中心線方向へ超音波ビームを形成する場合、すなわ
ち図２を側面方向から見た図を示す。超音波ビームの送
信は、図１（ａ）に示すように、２次元配列振動子２０
の同心円の中心に有る振動子を通り2次元配列振動子面
へ垂直な直線ＢＬ１上の所定の点をフォーカス点Ｆｔと
なるように各同心円上の素子群毎に所定の遅延時間を与
えて超音波の送信を行う。すると、各振動子群から超音
波がそのフォーカス点Ｆｔへ同位相で到達するように順
次放射される。そして、体内を超音波が伝播する過程
で、音響インピーダンスの異なる組織が存在すると、超
音波の一部が反射し、探触子方向へ反射波（エコー）と
して戻ってくる。このエコーを図１（ｂ）に示すように
複数の同心円状振動子群で受信する。この受信に際し、
リング状振動子の選択状態を固定して、各振動子群の出
力信号（エコー信号）には受波整相部７０により扇の中
心に位置する直線ＢＬ１上の浅い位置から深い位置へ順
次受信フォーカス点Ｆｒを移動するように遅延時間をダ
イナミックに変更する。この受信時には受波フォーカス
点Ｆｒを直線ＢＬ１上で深さが深くなる方向へ移動する
ように遅延時間が制御される。また、上記したように、
当然にセクタスキャンを行うには超音波ビームを扇形に
振る必要がある。この超音波ビームを振動子配列面に対
し傾斜させることを、本発明では以下に説明するように
同心円の選択パターンを移動することで対応する。
の送受信原理を次に説明する。通常、セクタスキャン
は、複数のビームが広げた扇の骨のようになる。図１は
扇の中心線方向へ超音波ビームを形成する場合、すなわ
ち図２を側面方向から見た図を示す。超音波ビームの送
信は、図１（ａ）に示すように、２次元配列振動子２０
の同心円の中心に有る振動子を通り2次元配列振動子面
へ垂直な直線ＢＬ１上の所定の点をフォーカス点Ｆｔと
なるように各同心円上の素子群毎に所定の遅延時間を与
えて超音波の送信を行う。すると、各振動子群から超音
波がそのフォーカス点Ｆｔへ同位相で到達するように順
次放射される。そして、体内を超音波が伝播する過程
で、音響インピーダンスの異なる組織が存在すると、超
音波の一部が反射し、探触子方向へ反射波（エコー）と
して戻ってくる。このエコーを図１（ｂ）に示すように
複数の同心円状振動子群で受信する。この受信に際し、
リング状振動子の選択状態を固定して、各振動子群の出
力信号（エコー信号）には受波整相部７０により扇の中
心に位置する直線ＢＬ１上の浅い位置から深い位置へ順
次受信フォーカス点Ｆｒを移動するように遅延時間をダ
イナミックに変更する。この受信時には受波フォーカス
点Ｆｒを直線ＢＬ１上で深さが深くなる方向へ移動する
ように遅延時間が制御される。また、上記したように、
当然にセクタスキャンを行うには超音波ビームを扇形に
振る必要がある。この超音波ビームを振動子配列面に対
し傾斜させることを、本発明では以下に説明するように
同心円の選択パターンを移動することで対応する。
【００２７】ビームを扇の中心方向から偏向させる場合
の送受信について図２を用いて説明する。図２（ａ）に
示すように配列振動子の中心からずれた位置にある送波
フォーカス点Ｆｔへ超音波が同時（同位相で）に到達す
るように各振動子群へ遅延時間を与えるのは上記と同様
であるが、この時に、同心円状振動子群の選択が上記と
は異なる。すなわち、この場合は図２（ａ）に示すよう
に送波フォーカス点Ｆｔから配列振動子面へ下した垂線
Ｌが配列振動子面と交わった位置を同心円の中心とし
て、同心円の振動子群を選択する。この際に、フォーカ
ス点Ｆｔの位置によって、フォーカス点Ｆｔから配列振
動子面へ下した垂線がＬ１のように配列振動子から外れ
ることもある。これによって、各振動子群から放射され
た超音波は同時に送波フォーカス点Ｆｔへ同時に到達す
る。
の送受信について図２を用いて説明する。図２（ａ）に
示すように配列振動子の中心からずれた位置にある送波
フォーカス点Ｆｔへ超音波が同時（同位相で）に到達す
るように各振動子群へ遅延時間を与えるのは上記と同様
であるが、この時に、同心円状振動子群の選択が上記と
は異なる。すなわち、この場合は図２（ａ）に示すよう
に送波フォーカス点Ｆｔから配列振動子面へ下した垂線
Ｌが配列振動子面と交わった位置を同心円の中心とし
て、同心円の振動子群を選択する。この際に、フォーカ
ス点Ｆｔの位置によって、フォーカス点Ｆｔから配列振
動子面へ下した垂線がＬ１のように配列振動子から外れ
ることもある。これによって、各振動子群から放射され
た超音波は同時に送波フォーカス点Ｆｔへ同時に到達す
る。
【００２８】この送波により生ずるエコーの受信は図２
（ｂ）に示すように行われる。受信ビームの方向は受波
フォーカス点Ｆｒと２次元配列振動子２０の中心とを結
ぶ直線ＢＬ２として配列振動子面へ傾斜して設定され、
この受信ビームラインＢＬ２上で受波フォーカス点Ｆｒ
をダイナミックに移動する。今、図２（ｂ）の位置に受
波フォーカス点Ｆｒを想定すると、この受波フォーカス
点Ｆｒから反射したエコーを受信するために形成される
同心円状振動子群の選択は、受波フォーカス点Ｆｒから
振動子面へ下した垂線Ｌ１が振動子面と交差した点を中
心として行われる。送波された超音波が被検体内を進行
するにつれて、受波フォーカス点が受信ビームラインＢ
Ｌ２上を深い方向へ移動するが、受信ビームラインＢＬ
２が配列振動子面に対し傾斜しているので、受波フォー
カス点Ｆｒから配列振動子面へ下した垂線が振動子面と
交わる点は振動子面上で図示では右方向へ移動し、垂線
もＬ３のように移動する。この受波フォーカス点Ｆｒの
移動につれて、同心リング状振動子群の選択も移動され
る。このように、受波フォーカス点Ｆｒを移動すること
で、セクタスキャンの斜め方向の１受信ビームが形成さ
れる。そして、この受信ビーム方向を送受信サイクル毎
に所定角度ずつ変更することでセクタスキャンが行え
る。また、前記扇の中心方向と、上記傾斜方向を円錐の
頂部の立体角内での多数方向とに設定して超音波走査を
行えば、被検体内を３次元的にセクタスキャンすること
ができる。
（ｂ）に示すように行われる。受信ビームの方向は受波
フォーカス点Ｆｒと２次元配列振動子２０の中心とを結
ぶ直線ＢＬ２として配列振動子面へ傾斜して設定され、
この受信ビームラインＢＬ２上で受波フォーカス点Ｆｒ
をダイナミックに移動する。今、図２（ｂ）の位置に受
波フォーカス点Ｆｒを想定すると、この受波フォーカス
点Ｆｒから反射したエコーを受信するために形成される
同心円状振動子群の選択は、受波フォーカス点Ｆｒから
振動子面へ下した垂線Ｌ１が振動子面と交差した点を中
心として行われる。送波された超音波が被検体内を進行
するにつれて、受波フォーカス点が受信ビームラインＢ
Ｌ２上を深い方向へ移動するが、受信ビームラインＢＬ
２が配列振動子面に対し傾斜しているので、受波フォー
カス点Ｆｒから配列振動子面へ下した垂線が振動子面と
交わる点は振動子面上で図示では右方向へ移動し、垂線
もＬ３のように移動する。この受波フォーカス点Ｆｒの
移動につれて、同心リング状振動子群の選択も移動され
る。このように、受波フォーカス点Ｆｒを移動すること
で、セクタスキャンの斜め方向の１受信ビームが形成さ
れる。そして、この受信ビーム方向を送受信サイクル毎
に所定角度ずつ変更することでセクタスキャンが行え
る。また、前記扇の中心方向と、上記傾斜方向を円錐の
頂部の立体角内での多数方向とに設定して超音波走査を
行えば、被検体内を３次元的にセクタスキャンすること
ができる。
【００２９】２次元探触子を用いて被検体内を３次元ス
キャンする場合、診断に供し得る３次元像を取得するに
は、超音波ビーム数が非常に多くなる。このため、一つ
の３次元像を得るために長い計測時間を要することとな
る。この計測時間を短縮するために本発明が採用する方
策を次に説明する。図５は本発明における振動子と受信
整相部との接続を示すブロック図である。なお、図面で
は一列分のみの振動子に対する構成を表わしているが、
実際には２次元的に構成されるものである。
キャンする場合、診断に供し得る３次元像を取得するに
は、超音波ビーム数が非常に多くなる。このため、一つ
の３次元像を得るために長い計測時間を要することとな
る。この計測時間を短縮するために本発明が採用する方
策を次に説明する。図５は本発明における振動子と受信
整相部との接続を示すブロック図である。なお、図面で
は一列分のみの振動子に対する構成を表わしているが、
実際には２次元的に構成されるものである。
【００３０】図５において、２０は前述の２次元配列振
動子で、直交する２方向へＭ×Ｎ個の振動子が配列され
たもの、３０−１，３０−２はスイッチング回路で振動
子と受波整相部内の整相回路との接続のオン／オフ及び
接続先の切換えを行うもの、７０−１，７０−２は受波
整相部Ａ及び受波整相部Ｂで、Ｍ×Ｎ個の振動子にて受
信した被検体内からのエコー信号を入力し、各々が所定
方向の超音波ビーム信号を形成して出力するものであ
る。
動子で、直交する２方向へＭ×Ｎ個の振動子が配列され
たもの、３０−１，３０−２はスイッチング回路で振動
子と受波整相部内の整相回路との接続のオン／オフ及び
接続先の切換えを行うもの、７０−１，７０−２は受波
整相部Ａ及び受波整相部Ｂで、Ｍ×Ｎ個の振動子にて受
信した被検体内からのエコー信号を入力し、各々が所定
方向の超音波ビーム信号を形成して出力するものであ
る。
【００３１】ここでスイッチング回路３０‐１及び３０
−２は、各々が２次元配列振動子２０に対し一つの多重
リング状振動子群を形成するように２次元配列振動子２
０と受波整相部Ａ，Ｂとの選択接続を行う。選択される
二つの多重リング振動子群は、その中心が微小距離だけ
離される。したがって、受波整相部Ａ７０−１とＢ７０
−２との双方へ共通接続される振動子が多数存在するこ
ととなる。そして、受波整相部Ａ７０−１と受波整相部
Ｂ７０−２との２つの整相部は各々が相手に対し微小に
異なる方向の超音波ビームを形成するように、各々の回
路の遅延時間が設定され、制御される。ここで受波整相
部Ａ７０−１及び受波整相Ｂ７０−２は各々Ｎｏ．１〜
Ｎｏ．ＺまでのＺ個（Ｚチャンネル）の遅延回路を有し
ている。Ｚは前述の２次元配列振動子が選択される同心
円の最大数に等しい数である。
−２は、各々が２次元配列振動子２０に対し一つの多重
リング状振動子群を形成するように２次元配列振動子２
０と受波整相部Ａ，Ｂとの選択接続を行う。選択される
二つの多重リング振動子群は、その中心が微小距離だけ
離される。したがって、受波整相部Ａ７０−１とＢ７０
−２との双方へ共通接続される振動子が多数存在するこ
ととなる。そして、受波整相部Ａ７０−１と受波整相部
Ｂ７０−２との２つの整相部は各々が相手に対し微小に
異なる方向の超音波ビームを形成するように、各々の回
路の遅延時間が設定され、制御される。ここで受波整相
部Ａ７０−１及び受波整相Ｂ７０−２は各々Ｎｏ．１〜
Ｎｏ．ＺまでのＺ個（Ｚチャンネル）の遅延回路を有し
ている。Ｚは前述の２次元配列振動子が選択される同心
円の最大数に等しい数である。
【００３２】スイッチング回路３０−１及び３０−２の
各々には図５（ｂ）に示すようなスイッチング素子ＳＷ
１ｎ、ＳＷ２ｎがＭ×Ｚ個のマトリックス状に設けら
れ、Ｍ×Ｎ個の２次元配列振動子の各々が整相回路Ａに
おける１〜Ｚチャンネルまたは整相回路Ｂにおける１〜
Ｚチャンネルのいずれかの整相回路へ接続可能となって
いる。
各々には図５（ｂ）に示すようなスイッチング素子ＳＷ
１ｎ、ＳＷ２ｎがＭ×Ｚ個のマトリックス状に設けら
れ、Ｍ×Ｎ個の２次元配列振動子の各々が整相回路Ａに
おける１〜Ｚチャンネルまたは整相回路Ｂにおける１〜
Ｚチャンネルのいずれかの整相回路へ接続可能となって
いる。
【００３３】受波整相部Ａ７０−１及び受波整相部Ｂ７
０−２には図８に示す制御部２００から制御信号が供給
され、それにより各チャンネルの遅延時間設定または遅
延時間制御が行われ、またスイッチング回路３０−１，
３０−２には制御部２００からの制御信号に基いてスイ
ッチ制御部４０から制御信号が入力され、振動子を同心
円状に選択的に受波整相部へ接続する。ここで、遅延時
間の制御パターンと振動子の選択パターンは、予め制御
部２００に内蔵されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍ
ｅｍｏｒｙ）へ記憶されたデータによって設定される。
０−２には図８に示す制御部２００から制御信号が供給
され、それにより各チャンネルの遅延時間設定または遅
延時間制御が行われ、またスイッチング回路３０−１，
３０−２には制御部２００からの制御信号に基いてスイ
ッチ制御部４０から制御信号が入力され、振動子を同心
円状に選択的に受波整相部へ接続する。ここで、遅延時
間の制御パターンと振動子の選択パターンは、予め制御
部２００に内蔵されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍ
ｅｍｏｒｙ）へ記憶されたデータによって設定される。
【００３４】図６は図５に記載した構成による受信動作
の説明図である。図６は二つのリング状振動子の各々か
らある特定の径以下の部分を抜き出して記載している。
すなわち、受波フォーカスＦｒ１を形成するリング状振
動子ＴＲ１と受波フォーカスＦｒ２を形成するリング状
振動子Ｔｒ２とが接近して選択され、リング状振動子Ｔ
Ｒ１の出力は受波整相部Ａ７０−１へ出力され、リング
状振動子ＴＲ２の出力は受波整相部Ｂ７０−２へ出力さ
れる。受波フォーカスＦｒ１とＦｒ２がダイナミックに
移動されることは図２で説明したことと同様である。
の説明図である。図６は二つのリング状振動子の各々か
らある特定の径以下の部分を抜き出して記載している。
すなわち、受波フォーカスＦｒ１を形成するリング状振
動子ＴＲ１と受波フォーカスＦｒ２を形成するリング状
振動子Ｔｒ２とが接近して選択され、リング状振動子Ｔ
Ｒ１の出力は受波整相部Ａ７０−１へ出力され、リング
状振動子ＴＲ２の出力は受波整相部Ｂ７０−２へ出力さ
れる。受波フォーカスＦｒ１とＦｒ２がダイナミックに
移動されることは図２で説明したことと同様である。
【００３５】本実施形態は、１回の送信によって複数の
受信ビームを得れば超音波走査の時間短縮を図ることが
できると言う公知の技術思想に基づくものであるが、２
次元配列振動子に対し多重リング振動子群を選択形成し
てセクタスキャンするが故の課題を以下の如く解決して
いる。１回の送信によって複数の受信ビームを得るに
は、上記したように二つのリング状振動子群を選択形成
するが、このとき両方のリングに含まれて選択される振
動子が生ずる。一つのリングを形成する振動子群は全て
同一に遅延時間を与えられるが故に共通接続されるが、
二つのリングに共通に含まれる振動子が１個でも存在す
ると、この共通に選択される振動子を介して二つのリン
グを形成する振動子群が全て共通接続されてしまうこと
になる。
受信ビームを得れば超音波走査の時間短縮を図ることが
できると言う公知の技術思想に基づくものであるが、２
次元配列振動子に対し多重リング振動子群を選択形成し
てセクタスキャンするが故の課題を以下の如く解決して
いる。１回の送信によって複数の受信ビームを得るに
は、上記したように二つのリング状振動子群を選択形成
するが、このとき両方のリングに含まれて選択される振
動子が生ずる。一つのリングを形成する振動子群は全て
同一に遅延時間を与えられるが故に共通接続されるが、
二つのリングに共通に含まれる振動子が１個でも存在す
ると、この共通に選択される振動子を介して二つのリン
グを形成する振動子群が全て共通接続されてしまうこと
になる。
【００３６】これを防止するための回路構成を図７に示
す。図７は二つのリングに共通して選択される振動子の
接続を説明するための簡略図である。今リングＡ２０１
とリングＢ２０２の二つにおいて、振動子素子１０１及
び１０２が図７（ｂ）に示すような位置にあるものとす
ると振動子素子１０１はリングＡ２０１とリングＢ２０
２の両方に含まれ、振動子素子１０２はリングＢにのみ
含まれる。したがって、振動子素子１０１の出力は、例
えば受波整相部Ａ７０−１とＢ７０−２との双方へ出力
され、振動子素子１０２の出力は受波整相部Ｂ７０−２
へのみ出力されねばならない。この出力のための振動子
と整相回路との接続を行う回路構成を図７（ａ）に示
す。図７（ａ）において、３０１ａ，３０２ａ，３０３
ａ，３０４ａは電子スイッチ、３０１ｂ，３０２ｂ，３
０３ｂ，３０４ｂはダイオードであり、電子スイッチの
オン／オフ信号はＣＰＵ２００から供給される。
す。図７は二つのリングに共通して選択される振動子の
接続を説明するための簡略図である。今リングＡ２０１
とリングＢ２０２の二つにおいて、振動子素子１０１及
び１０２が図７（ｂ）に示すような位置にあるものとす
ると振動子素子１０１はリングＡ２０１とリングＢ２０
２の両方に含まれ、振動子素子１０２はリングＢにのみ
含まれる。したがって、振動子素子１０１の出力は、例
えば受波整相部Ａ７０−１とＢ７０−２との双方へ出力
され、振動子素子１０２の出力は受波整相部Ｂ７０−２
へのみ出力されねばならない。この出力のための振動子
と整相回路との接続を行う回路構成を図７（ａ）に示
す。図７（ａ）において、３０１ａ，３０２ａ，３０３
ａ，３０４ａは電子スイッチ、３０１ｂ，３０２ｂ，３
０３ｂ，３０４ｂはダイオードであり、電子スイッチの
オン／オフ信号はＣＰＵ２００から供給される。
【００３７】今、受信時のある時刻に図７（ｂ）に示す
ように二つのリング状振動子で超音波を受信し、二つの
受信ビームを形成するとすると、ＣＰＵ２００はリング
Ａ２０１とリングＢ２０２との両方のリングに含まれる
振動子素子１０１の出力ラインに接続された電子スイッ
チ３０１ａと３０２ａを閉路する信号を各スイッチへ出
力し、またリングＢ２０２にのみ含まれる振動子素子１
０２の出力ラインに接続された電子スイッチ３０３ａを
閉路する信号を出力する。この結果、振動子素子１０１
からのエコー信号は電子スイッチ３０１ａ，ダイオード
３０１ｂの回路から受波整相部Ａ７０１へ、また電子ス
イッチ３０２ａ、ダイオード３０２ｂの回路から受波整
相部Ｂ７０２へ入力される。他方、振動子素子１０２か
らのエコー信号は電子スイッチ３０３ａ、ダイオード３
０３ｂの回路から受波整相部Ｂ７０２へ入力される。
ように二つのリング状振動子で超音波を受信し、二つの
受信ビームを形成するとすると、ＣＰＵ２００はリング
Ａ２０１とリングＢ２０２との両方のリングに含まれる
振動子素子１０１の出力ラインに接続された電子スイッ
チ３０１ａと３０２ａを閉路する信号を各スイッチへ出
力し、またリングＢ２０２にのみ含まれる振動子素子１
０２の出力ラインに接続された電子スイッチ３０３ａを
閉路する信号を出力する。この結果、振動子素子１０１
からのエコー信号は電子スイッチ３０１ａ，ダイオード
３０１ｂの回路から受波整相部Ａ７０１へ、また電子ス
イッチ３０２ａ、ダイオード３０２ｂの回路から受波整
相部Ｂ７０２へ入力される。他方、振動子素子１０２か
らのエコー信号は電子スイッチ３０３ａ、ダイオード３
０３ｂの回路から受波整相部Ｂ７０２へ入力される。
【００３８】以上、本発明を代表的な実施形態を挙げて
説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形することは可
能である。例えば、２次元配列振動子がＭ×Ｎ個である
場合、全ての振動子を用いるのではなく図９に示すよう
に、全振動子から所定の素子を間引いて選択し、例えば
黒塗りの素子を選択して駆動するようにしてもよい。こ
の間引きを行うことによりスイッチ数を少なくすること
ができる。また上記実施形態の説明ではリングの幅を等
しくしたが、これに限定されるものではない。さらに１
回の送信について２本の受信ビームを得る実施形態を上
記で説明したが、受信ビームの本数はさらに増加するこ
とも可能であることは言うまでもない。
説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形することは可
能である。例えば、２次元配列振動子がＭ×Ｎ個である
場合、全ての振動子を用いるのではなく図９に示すよう
に、全振動子から所定の素子を間引いて選択し、例えば
黒塗りの素子を選択して駆動するようにしてもよい。こ
の間引きを行うことによりスイッチ数を少なくすること
ができる。また上記実施形態の説明ではリングの幅を等
しくしたが、これに限定されるものではない。さらに１
回の送信について２本の受信ビームを得る実施形態を上
記で説明したが、受信ビームの本数はさらに増加するこ
とも可能であることは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、探
触子の２次元配列振動子へ複数のリング状振動子を形成
し、各リング状振動子には同一の遅延時間を与えて送受
信するようにしたので、少ない数の整相回路でセクタス
キャンを行うことができ、かつ全ての振動子を送受信に
寄与させるのでＳ／Ｎの良い画像を得ることができる。
また本発明によれば、２次元探触子を用いて３次元セク
タスキャンを行うことができる。さらに、１回の送信に
対し複数の受信ビームを得るので３次元セクタスキャン
を高速で行うことができる。
触子の２次元配列振動子へ複数のリング状振動子を形成
し、各リング状振動子には同一の遅延時間を与えて送受
信するようにしたので、少ない数の整相回路でセクタス
キャンを行うことができ、かつ全ての振動子を送受信に
寄与させるのでＳ／Ｎの良い画像を得ることができる。
また本発明によれば、２次元探触子を用いて３次元セク
タスキャンを行うことができる。さらに、１回の送信に
対し複数の受信ビームを得るので３次元セクタスキャン
を高速で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態により扇の中心線方向へ超
音波の送受信を行う動作説明図。
音波の送受信を行う動作説明図。
【図２】本発明の一実施形態により扇の中心から外れた
方向へ超音波の送受信を行う動作説明図。
方向へ超音波の送受信を行う動作説明図。
【図３】本発明の一実施形態により扇の中心線方向へ超
音波の送受信を行う際のリング状振動子の選択状態を示
す図。
音波の送受信を行う際のリング状振動子の選択状態を示
す図。
【図４】本発明の一実施形態により扇の中心線方向から
外れた方向へ超音波の送受信を行う際のリング状振動子
の選択状態を示す図。
外れた方向へ超音波の送受信を行う際のリング状振動子
の選択状態を示す図。
【図５】一回の受信で複数方向の受信ビームを得る実施
形態の装置の要部構成を示す図。
形態の装置の要部構成を示す図。
【図６】図５に示す構成における受信動作を説明する
図。
図。
【図７】図６において二つのリング振動子に共通で含ま
れる振動子が生ずる場合の振動子と受波整相部との接続
を説明する図。
れる振動子が生ずる場合の振動子と受波整相部との接続
を説明する図。
【図８】本発明の一実施形態による超音波診断装置の全
体構成を示すブロック図
体構成を示すブロック図
【図９】本発明のその他の実施形態における振動子の選
択状態を説明する図。
択状態を説明する図。
１０…２次元探触子 ２０…２次元配列振動子 ３０…スイッチング回路 ４０…スイッチ制御部 ７０…受波整相部 Ｆｔ…送波フォーカス点 Ｆｒ…受波フォーカス点
Claims (3)
- 【請求項１】 超音波を送受信する複数の超音波振動子
が２次元に配列された超音波探触子を有し、前記超音波
振動子から同心のリング状に複数の振動子素子群を選択
し、前記素子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超
音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成
し、表示装置へ画像表示する超音波診断装置において、
前記超音波の送受信方向を送受信サイクル毎に変更する
手段と、前記送受信のビーム方向に応じて前記超音波振
動子素子群の選択パターンを変更する手段と、各振動子
素子へ超音波振動子選択パターンに応じた遅延時間を与
える手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項２】 超音波を送受信する複数の超音波振動子
が２次元に配列された超音波探触子を有し、前記超音波
振動子から同心のリング状に複数の振動子素子群を選択
し、前記素子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超
音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成
し、表示装置へ画像表示する超音波診断装置において、
送受信時に、前記振動子配列面に対し傾斜した方向の超
音波ビームライン上に位置する送波又は受波のフォーカ
ス点から配列振動子面へ下した垂線が配列振動子面と交
差する点を同心リングの中心として送受波時の前記同心
リング状振動子群を選択する手段と、前記超音波ビーム
ライン上の受波フォーカス点の移動とともに前記リング
状振動子群の選択中心を移動する手段とを備えたことを
特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項３】 超音波を送受信する複数の超音波振動子
が２次元に配列された超音波探触子を有し、前記超音波
振動子から同心のリング状に複数の振動子素子群を選択
し、前記素子群毎に異なる遅延時間を与えて送受信の超
音波ビームを形成し、受信信号から超音波画像を形成
し、表示装置へ画像表示する超音波診断装置において、
超音波の送受信方向を配列振動子面の所定位置に固定し
て３次元方向へ設定する手段と、送受信時に、前記振動
子配列面に対し傾斜した方向の超音波ビームライン上に
位置する送波又は受波のフォーカス点から配列振動子面
へ下した垂線が配列振動子面と交差する点を同心リング
の中心として送受波時の前記同心リング状振動子群を選
択する手段と、前記超音波ビームライン上の受波フォー
カス点の移動とともに前記リング状振動子群の選択中心
を移動する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000106807A JP4090664B2 (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000106807A JP4090664B2 (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 超音波診断装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001286467A true JP2001286467A (ja) | 2001-10-16 |
| JP2001286467A5 JP2001286467A5 (ja) | 2007-05-31 |
| JP4090664B2 JP4090664B2 (ja) | 2008-05-28 |
Family
ID=18619917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000106807A Expired - Fee Related JP4090664B2 (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 超音波診断装置 |
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| JP (1) | JP4090664B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003260055A (ja) * | 2002-03-12 | 2003-09-16 | Hitachi Medical Corp | 超音波診断装置 |
| JP2007044193A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Aloka Co Ltd | 超音波診断装置 |
| JP2007526785A (ja) * | 2003-06-30 | 2007-09-20 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | ビュー領域の改善のためにビーム制御を用いる二次元トランスジューサアレイ |
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| EP2287631A1 (en) | 2009-07-28 | 2011-02-23 | Aloka Co., Ltd. | Ultrasonic diagnostic apparatus |
| KR101037819B1 (ko) | 2003-03-06 | 2011-05-30 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | 모자이크식 어레이, 초음파 변환기 어레이 및 초음파 변환기 |
| JP2013208165A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Seiko Epson Corp | 超音波測定装置、電子機器、診断装置及び超音波装置 |
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| US9146306B2 (en) | 2009-07-21 | 2015-09-29 | Hitachi Aloka Medical, Ltd. | Ultrasound diagnostic apparatus |
| CN110770578A (zh) * | 2017-07-03 | 2020-02-07 | 株式会社Ihi检查计测 | 相控阵探伤装置和方法 |
-
2000
- 2000-04-07 JP JP2000106807A patent/JP4090664B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008132342A (ja) * | 2008-01-15 | 2008-06-12 | Aloka Co Ltd | 超音波診断装置 |
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| EP2287631A1 (en) | 2009-07-28 | 2011-02-23 | Aloka Co., Ltd. | Ultrasonic diagnostic apparatus |
| US8845540B2 (en) | 2009-07-28 | 2014-09-30 | Hitachi Aloka Medical, Ltd. | Ultrasonic diagnostic apparatus for forming an ultrasound beam based on a common grouping pattern |
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| US11293905B2 (en) | 2017-07-03 | 2022-04-05 | Ihi Inspection And Instrumentation Co., Ltd. | Phased-array flaw-detection device and method |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4090664B2 (ja) | 2008-05-28 |
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